Успех бурения зависит от выбора правильного долота. Каждой формации нужен определённый режущий инструмент. Неверный выбор стоит денег и времени. Правильный выбор позволяет удерживать проекты в рамках бюджета и графика. PDC буровые долота сегодня используются для большинства работ по бурению твёрдых пород. Другие типы долот по-прежнему выполняют важные задачи. Это руководство описывает, когда следует использовать каждый тип.
Обзор 6+ распространённых типов буровых долот для нефти и газа
Шесть основных типов долот выполняют большинство буровых работ. У каждого есть свои преимущества и недостатки.
1. Трёхшарошечные долота: надёжная универсальность для мягких и средних формаций
Трёхшарошечные долота имеют три шарошки с зубьями. Шарошки катятся и дробят породу во время бурения. Хорошо работают в мягких и средних породах.
Трёхшарошечные долота со стальными зубьями стоят дешевле, но быстрее изнашиваются. Долота с вставными зубьями служат дольше в более твёрдых породах. Оба типа довольно хорошо справляются с изменяющимися формациями.
Эти долота работают, когда вы не знаете, какую породу встретите следующей. Подходят для разведочных скважин. Также справляются со смешанными формациями, которые создают проблемы для других долот.
2. Долота PDC: высокоскоростное резание для твёрдых и абразивных пород
PDC буровые долота используют алмазные резцы. По-настоящему твёрдый материал, который быстро режет породу. Долота PDC срезают породу, а не дробят её, как трёхшарошечные.
Буровые долота PDC бурят быстрее в твёрдой породе. И дольше сохраняют режущую кромку. Стоят дороже при покупке, но часто экономят деньги в целом, потому что бурят быстрее.
Большинство компаний сейчас используют долота PDC для твёрдых формаций. За годы они стали намного лучше. Новые конструкции работают в большем числе форматов, чем старые.
Связанное чтение: Что такое буровое долото PDC?
3. Долота с природными алмазами: точное бурение в сверхтвёрдых слоях
Долота с природными алмазами используют настоящие алмазы, закреплённые в металле, для самой твёрдой породы, которая губит другие долота. Бурят медленно, но стабильно через материал, с которым ничего другое не справляется.
Используйте их только в сверхтвёрдой породе, такой как кварцит. Это дорого, но иногда у вас нет выбора. Геотермальные скважины часто нуждаются в таких долотах.
Содержание алмазов варьируется в зависимости от того, что вы бурите. Более мягкая металлическая матрица обнажает новые алмазы по мере износа долота, а более твёрдая матрица удерживает алмазы дольше.
4. Долота со стальными зубьями: бюджетный вариант для мягких формаций
Простые стальные зубья на трёхшарошечном корпусе. Самый дешёвый вариант для бурения мягких пород. Хорошо работают в глине, песке и мягком сланце.
При необходимости их можно перетачивать в полевых условиях. Простая конструкция означает меньше поломок. Но они быстро затупляются в любой породе твёрже мягкой.
Они всё ещё имеют смысл для неглубоких скважин в мягких породах. Или когда бюджет ограничен, а формации лёгкие.
5. Лопастные долота: лёгкая конструкция для неглубоких и мягких применений
Фиксированные лопасти скребут формацию. Нет движущихся частей, которые могут сломаться. Лёгкость помогает в некоторых применениях.
Лучше всего работают в мягкой однородной породе. Не забиваются липкой глиной, как некоторые другие долота. У некоторых новых моделей на лопастях есть резцы PDC.
Однако они ограничены мягкими формациями. Не справляются с твёрдыми прослоями или смешанными типами пород. Износ лопастей может вызвать проблемы в скважине, если за ним не следить.
6. Колонковые долота: необходимы для отбора образцов формации и получения данных
Вырезают образцы породы, которые можно поднять на поверхность. Дают вам фактические образцы формации для испытаний. Для работы с керном требуется специальное оборудование.
Разные конструкции для разных типов пород. Некоторые используют резцы PDC, другие — алмазы. Должны резать чисто, чтобы сохранить образец.
Медленнее обычного бурения, но дают ценные данные о формации. Стоят дополнительного времени для важных скважин. Специальные долота, инструменты для наклонно-направленного бурения, расширители и расширители скважины.
Руководство по выбору долота: производительность, стоимость и применение
1. Сравнение всех типов долот бок о бок
Буровые долота PDC бурят быстрее всего в твёрдой породе, но стоят дороже. Трёхшарошечные работают в большем числе типов формаций. Долота со стальными зубьями стоят меньше всего для мягкой породы.
Природные алмазы бурят самую твёрдую породу. Лопастные долота просты для мягких формаций. Специальные долота выполняют работы, которые обычные долота не могут.
2. Анализ экономической эффективности и жизненного цикла
Смотрите на общую стоимость, а не только на цену долота. Буровые долота PDC часто стоят меньше на фут, хотя покупать их дороже. Бурят быстрее, поэтому вы тратите меньше времени буровой установки.
Время работы буровой установки стоит от $20,000 до $50,000 в день. Экономия нескольких часов окупает дорогие долота. Долота PDC могут бурить в два раза быстрее трёхшарошечных в твёрдой породе.
3. Выбор правильного долота для формации и целей бурения
Начните с твёрдости породы. Для мягкой породы нужны шарошечные долота со стальными зубьями или лопастные долота. Для породы средней твёрдости подходят трёхшарошечные долота или долота PDC. Для твёрдой породы нужны долота PDC или алмазные долота.
Также учитывайте, какую задачу вы решаете. Для поисково-разведочных скважин могут потребоваться универсальные долота. Для эксплуатационных скважин нужна максимальная скорость. Для специальных работ нужны специальные долота.
Подбор долот к геологическим формациям
Лучшие долота для мягких, средних и твёрдых пород
Для мягких формаций, таких как глина, подходят шарошечные долота со стальными зубьями или лопастные долота. Они легко режут породу без большого износа. Не застревают в глинистых формациях.
Для формаций средней твёрдости используют трёхшарошечные долота или буровые долота PDC. Трёхшарошечные долота лучше справляются со смешанной породой. Долота PDC быстрее бурят однородную породу средней твёрдости.
Для твёрдых формаций нужны буровые долота PDC или алмазные долота. Долота PDC обеспечивают лучшую скорость и срок службы. Алмазные — только для сверхтвёрдых пород.
Бурение через перемежающиеся, абразивные или трещиноватые зоны
Для смешанных формаций с разными типами пород предпочтительны трёхшарошечные долота. Вращательное движение лучше адаптируется к изменениям, чем неподвижные резцы.
Абразивная порода быстро изнашивает любые долота. Буровые долота PDC обычно служат дольше всех. Хорошая буровая жидкость помогает продлить срок их службы.
Трещиноватая порода может вызывать вибрацию и неравномерный износ. Это зависит от типа трещин и того, чем они заполнены. Иногда нужны специальные долота для трещиноватых формаций.
Примеры успешного применения долот в различных условиях
Операторы Пермского бассейна перешли на долота PDC для твёрдых карбонатов. Бурят в три раза быстрее, чем трёхшарошечными долотами. Срок службы долота также увеличился.
В морских операциях используют долота PDC, потому что стоимость буровой установки очень высока. Более быстрое бурение экономит тысячи в день и оправдывает дорогие долота.
Для геотермального бурения нужны алмазные долота из-за экстремального нагрева и твёрдой породы. Это единственный вариант, который работает в таких условиях.
Устранение проблем с производительностью долота
1. Причины преждевременного износа, выкрашивания или засаливания
Слишком большая нагрузка быстро затупляет долота. Высокая частота вращения в твёрдой породе перегревает резцы. Плохая циркуляция не очищает и не охлаждает долото.
Твёрдые пропластки выкрашивают резцы PDC. Липкие формации вызывают сальникообразование на долоте. Плохое качество долота приводит к раннему выходу из строя.
2. Проблемы с траекторией, вибрация и неустойчивость
Агрессивные долота могут искривлять скважины. Неравномерный износ вызывает проблемы с направленным бурением. Изменения формации влияют на поведение долота.
Вибрация повреждает долота и оборудование. Буровые долота PDC плохо переносят вибрацию. Правильные параметры снижают проблемы с вибрацией.
3. Диагностика низкой механической скорости бурения (ROP)
Затупленные долота бурят медленно. Но и острые долота могут бурить медленно, если параметры выбраны неверно. Недостаточная нагрузка препятствует разрушению породы.
Плохая очистка ствола заставляет долото повторно измельчать шлам. Буровым долотам PDC для правильной работы нужна хорошая очистка. Достаточный расход критически важен.
Лучшие практики использования буровых долот
Оптимизация частоты вращения, нагрузки на долото и параметров бурового раствора
Буровые долота PDC предпочитают более высокую частоту вращения при умеренной нагрузке. Трёхшарошечные долота предпочитают более низкую частоту вращения при большей нагрузке. У каждого типа долота есть оптимальные настройки.
Свойства бурового раствора влияют на работу долота. Правильная плотность поддерживает стабильность ствола. Хорошая вязкость очищает долото от шлама.
Профилактическое обслуживание и правила обращения с долотами
Обращайтесь с долотами осторожно, чтобы предотвратить повреждения. Осматривайте перед использованием. Храните и транспортируйте правильно, чтобы сохранить их состояние.
Постоянно следите за параметрами бурения. Корректируйте их при изменении условий. Заменяйте изношенные долота до того, как они вызовут проблемы.
Признаки того, что вы используете неподходящее долото
Медленное бурение там, где оно должно идти хорошо, означает, что выбор сделан неверно. Быстрый износ также говорит о несоответствии формации.
Плохое качество ствола часто связано с неправильным выбором долота. Высокая стоимость на метр проходки означает либо неподходящее долото, либо плохие практики.
Заключение:
Буровые долота PDC стали стандартом для большинства случаев бурения твёрдых формаций. Их превосходная производительность оправдывает более высокую стоимость в большинстве применений. Но у каждого типа долота есть свои области, где он особенно эффективен.
Понимание характеристик формации и подбор соответствующих долот максимизируют эффективность бурения. Правильный выбор в сочетании с хорошими практиками бурения снижает затраты и улучшает результаты.
Ключ — в соответствии возможностей долота требованиям формации и целям бурения. Такой подход ведёт к более быстрому бурению, снижению затрат и лучшим общим результатам.