Вага на долоті - WOB

Що таке вага на бітах або WOB?

Важливою частиною процесу буріння є додавання сили до бура для успішного розбиття гірської породи. Вага на долоті, або WOB, - це величина сили зниження, що діє на свердло, забезпечується товстостінними трубчастими шматками в свердлильному вузлі, які відомі як бурильні комірці. Сила тяжіння, що падає на ці сталеві труби, забезпечує силу для свердла, щоб ефективно розбити гірську породу.

Вага бурового агрегату контролюється і вимірюється, коли свердло знаходиться біля дна стовбура свердловини. Потім бурильну колону повільно і обережно опускають, поки не досягне дна. Поки свердло продовжує опускати верх бурильної колони, більша вага вузла прикладається до долота і гармонійно менша вага висить на поверхні.

Щоб поставити це на перспективу, уявімо вертикальний отвір для свердління. Якщо під час свердління вимірювання поверхні показує на 1000 кг меншу вагу струни, ніж при долоті, що знаходиться внизу, тоді на долото має бути передано 1000 кг сили. Це вимірювання зчитується за допомогою гідравлічного датчика на поверхні, яка безпосередньо підключена до підйомного обладнання для максимальної точності. Ця виміряна вага включає все, що чинить натяг на бурильну колону. Контроль передачі ваги може значно зменшити експлуатаційні витрати та час, а також призвести до більш довговічного свердла.

Виробники біт вказують максимальний WOB, щоб уникнути пошкодження біта; у кожного буде свій метод, який допомагає їм визначити цю максимальну вагу. Стабільна зона для плавного буріння вимагає помірної швидкості обертання та швидкості обертання. Рекомендована вага, яку надають виробники долот, визначається такими факторами, як структурна цілісність корпусу долота та леза, кількість різця та орієнтація, розмір та форма різця. Коли ми визначаємо максимальну вагу, яку буде приймати конструкція до поломки, ми додаємо 10-20% коефіцієнта безпеки. Цей коефіцієнт безпеки забезпечує гарантію того, що долото не зламається, якщо під час свердління застосовуватиметься максимально вказана вага на долоті.

Вимірювання WOB

Пошук оптимальних WOB та швидкості обертання

Важливо вибрати найкращу вагу долота та швидкість обертання, щоб оптимізувати операцію буріння, мінімізувати витрати та збільшити термін служби долота. Середовище буріння, таке як літологія гірських порід та дисфункція буріння, впливає на умови буріння та може негативно вплинути на ефективність буріння. Швидкість обертання та вага на долоті можуть контролювати вібрацію та ROP. Важливо контролювати вібрацію при бурінні, щоб утримувати долото в плавному контакті з гірською породою, запобігати пошкодженню та максимізувати ефективність за рахунок зменшення витраченої енергії. Для того, щоб розпочати буріння, яке вважається пороговою вагою, має бути досягнуто мінімальне значення WOB. Існують середні значення, які були визначені для бурових ваг, але належну вагу можна визначити для кожного застосування, збільшуючи вагу долота з кроком 1000-2000 фунтів., З оптимізованою швидкістю обертання. Оптимальна вага була досягнута, коли додаткова вага не забезпечує подальше проникнення і долото починає рухатися до основи.

Швидкість обертання та вага долота не можна безперервно збільшувати, не викликаючи великих навантажень на бурильну колону та долото. Якщо до бурильної колони прикладають надмірну силу та вагу, це може призвести до вигину бурильної труби. Мінімальне вигинання призводить до зниження продуктивності та підвищеного навантаження на компоненти, але це навіть може призвести до розриву струни і втрати вашої BHA, а це означає втрату дорогого високотехнологічного лісозаготівельного обладнання та направлених свердлильних інструментів по отвору.

Після досягнення певного значення ваги біта зазвичай спостерігається, що швидкість проникнення починає зменшуватися. Погана реакція проникнення зазвичай пояснюється неефективним очищенням свердловини та зносом свердла, але часто буває, що дисфункція буріння починає з’являтися. перевантажити систему буріння, що призведе до вібрації та неефективності. Подібним чином, після досягнення певного значення швидкості обертання, ROP сповільнюється, коли долото починає кататися на вершині скелі, а не отримує хорошого проникнення ріжучої конструкції, швидкість занадто висока, щоб отримати хороший прикус в породу. Ця погана реакція на зменшення проникнення, ймовірно, обумовлена втратою стійкості бурового вузла в стовбурі свердловини.

Для перевірки продуктивності долота свердло може збільшити WOB на величину x, а швидкість свердління збільшиться на y кількість футів/год. Якщо цей долото ефективно зсуває гірську породу, наступна х маса ваги на долоті повинна дати ще y кількість футів/год. Якщо швидкість свердління не збільшується на стільки ж, то реакція непропорційна. Ця збільшена вага може завдати шкоди долоту або BHA. Ці тести ефективності допоможуть визначити, наскільки пропорційною є реакція між WOB та ROP (фут/год).

Швидкість обертання та вага - це лише два параметри, які необхідно контролювати та регулювати для підвищення ефективності буріння. Інші параметри буріння, такі як крутний момент, витрата, температура в отворі і тиск у отворі, також можуть бути перетворені в ROP на долоті.

Нижній WOB, Вищий ROP

Ulterra зібрав групу спеціалістів з матеріалів, інженерів-конструкторів та експертів з оптимізації продуктивності, щоб створити розрядну платформу PDC, яка перевершує традиційні матричні та сталеві корпуси PDC, і яка дозволить різцям проникнути глибоко в пласт, щоб збільшити ROP. Ця команда експертів у підсумку створила серію бітів FastBack ™, які призначені для швидшого свердління з нижчим WOB. FastBack призначений для усунення корпусу долота таким чином, щоб свердління було сфокусовано на гострому, алмазному краї фрези PDC. Енергія, яку забезпечує конструкція різання PDC у цих конструкціях, вимагає менше WOB, в той же час забезпечуючи більший ROP, ніж традиційні біти.

Ulterra також пропонує технологію CounterForce®, яка орієнтована на орієнтацію фрези, щоб максимізувати руйнування гірських порід та ефективність буріння. Різаки CounterForce працюють синергічно, щоб задіяти пласт і оптимізувати розповсюдження тріщин, перенаправляючи отримані сили буріння назад в гірську породу. Кути фрез призначені для більш ефективного зсуву гірських порід, одночасно утримуючи живці, віддаляючись від найважливішого гострого краю фрези. Це допомагає зменшити реактивний крутний момент і покращує стійкість долота для кращого контролю та якості свердловини.

За допомогою обох передових технологій від Ulterra для свердління потрібна менша вага на долоті, оскільки долота ефективніше перекладають енергію від WOB в дію різання. Це перетворюється на більш широкий спектр корисних параметрів буріння, меншу ймовірність дисфункції буріння та загальне зниження рівня пошкодження долота.