В сондажната индустрия налягането се счита широко за основен параметър, влияещ върху скоростта на пробиване-много оператори интуитивно вярват, че увеличаването на налягането при пробиване може директно да ускори скоростта на проникване (ROP), да съкрати циклите на пробиване и да намали разходите. Въпреки това, този изглед пренебрегва сложността на средата в сондажа, свойствата на скалата и производителността на сондажа. Ключовият въпрос, който трябва да проучим, е: Винаги ли по-високото налягане подобрява скоростта на пробиване? Отговорът е ясен: Не. Докато подходящият натиск може да насърчи разрушаването на скалите и да подобри ефективността на сондирането, прекомерният натиск често води до контрапродуктивни резултати, дори причинявайки повреда на оборудването и рискове за безопасността. Тази статия ще анализира задълбочено връзката между налягането на пробиване и скоростта на пробиване и ще комбинира практически сценарии за приложение, за да обясни как да съпоставим параметрите на налягането с продуктите на свредлото и условията на формиране, за да постигнем оптимална ефективност на пробиване.
Положителната корелация между налягането и скоростта на пробиване: В рамките на разумен диапазон
Налягането при сондиране, като аксиална сила, действаща върху свредлото, е необходимо условие за разрушаване на скала на дъното на кладенеца-то осигурява движещата сила за режещите зъби на свредлото да проникнат и да срежат скалата, като пряко определят метода и ефекта от счупването на скалата. Когато налягането се контролира в рамките на научен диапазон, неговият стимулиращ ефект върху скоростта на пробиване е очевиден, което се отразява главно в три етапа на разрушаване на скала:
Първо, етапът на смачкване на повърхността: Когато налягането е по-малко от твърдостта на скалата при натиск, режещите зъби не могат да се врежат в скалата и могат да разрушат повърхността на скалата само чрез триене, което води до ниска скорост на пробиване, но пропорционално увеличение с налягането. Второ, етапът на смачкване от умора: Когато налягането е близо до твърдостта на скалата, повърхността на скалата ще произведе голям брой пукнатини под многократното действие на режещите зъби, реализирайки обемна фрактура на скалата. Трето, етапът на обемно раздробяване: Когато налягането надвиши твърдостта на скалата, режещите зъби могат директно да се врязват в скалата, образувайки ефективно обемно раздробяване, което е идеалното състояние на нормалното пробиване. На този етап съпоставянето на налягането с високо-производителни свредла може да увеличи максимално ефективността-например, Baker HughesPDC свредлаимат повишена издръжливост на ножа и когато се използват с подходящо налягане, те могат значително да подобрят ROP в твърди и абразивни образувания.
В допълнение, технологията за-подпомагано{1}}пробиване под високо{0}}налягане допълнително потвърждава положителната роля на разумното налягане: чрез използване на помпи с високо-налягане за генериране на високо-скоростни струи сондажна течност, струите изрязват прорези в скалата, помагайки на свредлото да реже скалата по-лесно, което може да увеличи скоростта на пробиване от 2 до 4 пъти в много нефтени кладенци, когато налягането се контролира на 10 000 до 15 000 psi. Това показва, че при предпоставката за съвпадение на оборудването и условията на пласта, подходящото налягане наистина е ефективно средство за подобряване на скоростта на пробиване.
Отрицателното въздействие на прекомерния натиск: Отвъд лимита, контрапродуктивни резултати
Когато налягането надхвърли разумния диапазон, положителната корелация между налягането и скоростта на пробиване се нарушава и ще възникнат редица проблеми, които в крайна сметка намаляват ефективността на пробиване и увеличават разходите. Конкретните прояви са както следва:
1. Ускорено износване на боркорона и скъсен експлоатационен живот
Лагерите на свредлото, режещите зъби и други компоненти ще понесат по-голямо натоварване при прекомерен натиск, ускорявайки износването, затъпяването или дори повредата-и скоростта на износване на режещите зъби ще се увеличи значително с увеличаването на налягането и дори има тенденция да бъде безкрайна, когато налягането достигне граничната стойност. Например, когато използвате триконусни свредла за пробиване на абразивни образувания, прекомерният натиск ще доведе до бързо износване на вложките от волфрамов карбид, карайки свредлото да загуби предварително-способността си за разрушаване на скали, изисквайки често спъване за смяна на свредлото, което не само увеличава не-производителното време, но също така повишава разходите за пробиване. Напротив, изборът на подходящи свредла и подходящият натиск могат да сведат до минимум износването на режещите зъби и да удължат живота на свредлата.
2. Стагнация или спад на скоростта на пробиване
Според кривата на връзката между налягането на пробиване и скоростта на пробиване, когато налягането се увеличи до определена стойност, скоростта на нарастване на скоростта на пробиване ще се забави значително и дори ще спре да се увеличава или намалява. Това е така, защото прекомерният натиск ще доведе до претоварване на свредлото, което ще доведе до нестабилна работа на сондажния инструмент-като прескачане на свредлото в напукани образувания, което не само няма да успее да подобри скоростта на пробиване, но също така ще доведе до отчупване или счупване на режещите зъби, което допълнително намалява ефективността на пробиване. В допълнение, за кохезионни меки скали, прекомерният натиск е вероятно да причини запушване на вода и натрупване на свредла, което прави свредлото неспособно да разбива ефективно скала и скоростта на пробиване ще спадне рязко.
3. Повишени рискове в сондажа и повреда на оборудването
Прекомерното налягане ще увеличи натоварването върху сондажната колона, сондажната платформа и хидравличната система, което лесно ще доведе до повреди на оборудването, като деформация на сондажната колона, счупване и повреда на помпата. При-струйно-подпомагано сондиране под високо налягане, ако налягането надвишава носещата способност на спираловидната тръба и двигателя в сондажа, това ще причини изтичане при съединението на сондажната тръба или повреда на уплътнението на двигателя, което ще доведе до инциденти при сондиране. В същото време прекомерното налягане ще увеличи диференциалното налягане в дъното на отвора, което води до ефекта на задържане на налягането-скалните изрезки трудно излизат от дъното на отвора, което води до многократно смачкване, което не само намалява скоростта на сондиране, но също така може да предизвика срутване на отвора на кладенец и други рискове.
Ключови фактори, определящи "разумното налягане" за оптимална скорост на пробиване
За да се избегне контрапродуктивният ефект от прекомерния натиск и да се даде пълна роля на натиска за подобряване на скоростта на пробиване, е необходимо да се разгледат изчерпателно три основни фактора и да се съпоставят съответните продукти и параметри:
1. Свойства на скалата: Основната основа за регулиране на налягането
Различните степени на скалите имат много различни реакции на натиск. Средно{1}}твърдите скали (степен на скала от 6 до 7) имат най-висок темп на нарастване на скоростта на пробиване, когато налягането се увеличи; меките скали (степен на скала от 4 до 5) са податливи на образуване на топки, така че налягането трябва да се намали по подходящ начин; твърдите скали (степен на скала от 8 до 9) имат висока твърдост на натиск и скоростта на нарастване на скоростта на пробиване с налягане е малка, така че е необходимо да се съчетаят високо-производителни свредла, вместо просто да се увеличава налягането. Например, когато сондирате геотермални образувания със сложни скални свойства, изборът на геотермални свредла на Baker Hughes (включително триконусни, PDC и хибридни типове) и регулирането на налягането според твърдостта на образуванията може да постигне оптимална ефективност на сондирането.
2. Тип свредло: Съответстващ натиск, за да се даде възможност на предимствата на продукта
Различните видове свредла имат различни диапазони на адаптиране на налягането. PDC свредлата са подходящи за среди със средно и високо налягане и тяхното непрекъснато срязващо действие може да се упражнява напълно при разумно налягане за подобряване на скоростта на пробиване; триконусните свредла имат силна якост на-на смачкване, но прекомерният натиск ще ускори износването на лагера; Хибридните свредла Kymera съчетават предимствата на ролковите конуси и диамантените свредла и могат да се адаптират към различни среди на налягане, но все пак трябва да се регулират според условията в сондажа. В допълнение, адаптивните свредла могат да регулират дълбочината на рязане според промените в налягането в сондажа, като автоматично оптимизират ефективността на сондирането, което е идеален избор за сложни формации, където налягането е трудно да се контролира стабилно.
3. Сондажна система и спомагателни условия: Осигуряване на стабилност и ефективност на налягането
Работата на сондажната платформа, качеството на сондажната течност и комбинацията от сондажни инструменти ще повлияят на ефекта от регулирането на налягането. Например, мощността на сондажната платформа определя максималното налягане, което може да се осигури стабилно; плътността и вискозитетът на сондажната течност ще повлияят на диференциалното налягане на дъното на отвора и неразумната производителност на сондажната течност ще компенсира положителния ефект от регулирането на налягането. Усъвършенстваната-система за сондиране със спираловидни{3}}тръби с високо{2}}налягане, разработена от Националната лаборатория за енергийни технологии, решава проблема с предаването на флуид под високо-налягане през концентрични спираловидни тръби, като избягва изтичане и гарантира, че налягането може да бъде ефективно предадено към свредлото, като по този начин подобрява скоростта на пробиване.
Нашият сертификат
Заключение: Оптималното налягане, а не по-високото налягане, е ключът към подобряване на скоростта на пробиване
За да обобщим, по-високото налягане не винаги подобрява скоростта на пробиване. Връзката между налягането и скоростта на пробиване се влияе от свойствата на скалата, типа на свредлото и производителността на сондажната система-само когато налягането се контролира в разумен диапазон и се съчетава с подходящи свредла, сондажна течност и оборудване, може ефективно да насърчи разбиването на скали и да подобри ефективността на сондирането. Прекомерното налягане само ще ускори износването на оборудването, ще доведе до намаляване на скоростта на пробиване и ще увеличи рисковете в сондажа.
При практически сондажни операции операторите трябва първо да извършат цялостен анализ на условията на образуване, да изберат подходящи продукти за свредла (като PDC свредла за абразивни образувания и хибридни свредла за сложни образувания) и след това да коригират параметрите на налягането според процеса на сондиране и състоянието на оборудването, комбинирани с уравнението за скоростта на пробиване, за да изчислят праговото налягане и оптималния диапазон на налягане. В същото време, чрез използване на усъвършенствани системи за сондиране, като например сондиране с високо{1}}струйно{2}}налягане и адаптивни свредла, адаптивността на налягането към сложни среди в дупки може да бъде подобрена, реализирайки ефективно, безопасно и-евтино сондиране.
Ако трябва допълнително да съпоставите параметрите на налягането със специфични продукти на боркорона или да получите технически насоки за регулиране на налягането в различни формации, можете да се консултирате с нашия професионален екип и да научите повече за високо-производителните решения за пробиване чрез нашия продуктов център и секцията с технически новини.
