Mi lenne, ha az alsó furat szerelvény egyetlen alkatrésze kétszámjegy? százalékkal csökkentené a fúrási ciklus idejét, miközben javítja az irányszabályozást és csökkenti a nem produktív id?t? Ez a modern furatmotor ígérete és kihívása. A több évtizedes használat ellenére a fúrólyuk motor folyamatosan feltalálja magát nagyobb nyomatékkal, jobb elasztomerekkel és intelligensebb telemetriával, így központi szerepet játszik a nagy teljesítmény? fúrásban sz?k ablakokban, hosszú oldalfalakban és koptató képz?dményekben.
A cikk alapvet? üzenete egyszer?: a fúrólyuk motor továbbra is a behatolási sebesség (ROP) és a pályaszabályozás els?dleges hajtóereje marad mind a hagyományos, mind a nem hagyományos kutakban. Azonban nem minden motor egyforma, és a kivont érték a tervezési kompromisszumok, az alkatrészek min?ségének és a m?ködési paraméterek megértésének függvénye.
Ebb?l a bejegyzésb?l megtudhatja, hogyan m?ködik a fúrólyuk motor, hogyan járulnak hozzá az egyes alkatrészek a teljesítményhez, hogyan illesztheti a motor specifikációit a geológiához és a kútcélokhoz, és hogyan lehet összehasonlítani a szállítókat adatvezérelt összehasonlításokkal.
Kulcs elvitel
A fúrólyuk motor a fúrófolyadék hidraulikus energiáját mechanikus forgássá alakítja át, ami magasabb ROP-t és kiváló irányszabályozást tesz lehet?vé, különösen a csúszó fúrásnál és a motoros RSS-nél.
Az optimális kiválasztás az állórész/rotor geometriától, a nyomaték-sebesség görbékt?l, az elasztomer kémiától és az olyan szerelvények integritásától függ, mint a billen? egység, a kardántengely és a sebességváltó tengely.
Az adatvezérelt paraméterablak (áramlás, nyomáskülönbség, bitterhelés, WOB, RPM) és a digitális diagnosztika csökkenti a motor leállását, a darabosodást és az elasztomer meghibásodását.
Az új anyagok és a telemetria hosszabb futást, nagyobb átlagos nyomatékot és kevesebb utazást tesz lehet?vé, csökkentve a lábonkénti költséget és a teljes fúrási napot.
Fúrólyu motor
A A fúrólyuk motor egy lökettérfogatú motor (PDM), amely fúrófolyadékot használ a bithez csatlakoztatott hajtótengely forgatásához. A motor az alsó lyuk szerelvényben (BHA) helyezkedik el, és egy ívvel irányítható az irányszabályozás érdekében. Ellentétben a forgóasztallal vagy a fels? meghajtó forgásával, a fúrólyuk motorja a fúrósor fordulatszámától független fúróforgást produkál. Ez a szétkapcsolás a f? oka annak, hogy a modern irányított fúrás magas ROP-t képes fenntartani, miközben a kormányzás sz?kös, szigorú súlyhatárokon belül van.
Klasszikus formájában a furatmotor a következ?ket tartalmazza:
Teljesítményrész (állórész és forgórész), amely a folyadéknyomást nyomatékká és fordulatszámmá alakítja.
Mechanikus tengelykapcsoló (gyakran kardántengely vagy kardáncsukló-rendszer), amely a forgást a hajlított házon keresztül túlzott eltolódási feszültségek nélkül továbbítja.
Csapágyszerelvény és er?átviteli tengely, amely axiális és radiális terhelést hordoz, és nyomatékot ad a bitnek.
Kiegészít? alkatrészek, mint például egy ürít?egység, amely biztonságosan üríti ki a folyadékot a csatlakozások során vagy amikor a szivattyúk kikapcsolt állapotban vannak.
Tervezésénél fogva a fúrólyuk motor olyan helyzetekben virágzik, ahol:
A kút útja gyakori csúszófúrást vagy pontos építési/fordulási sebességet igényel.
A kemény képz?dményeknek nagyobb fúrónyomatékra van szükségük alacsonyabb fordulatszámon a vágókopás elkerülése érdekében.
A hosszú oldalsó részek el?nyösen csökkentik a felületi fordulatszámot, ami csökkenti a fúrószál kifáradását.
A fúrólyuk motorok f? teljesítménymutatói (KPI-k) a következ?k:
Nyomaték a biten (a teljesítményrész nyomáskülönbségét?l függ?en).
A motor kimeneti fordulatszáma (az áramlási sebesség és a lebeny geometria függvénye).
Leállási nyomaték és leállási viselkedés (hogyan kezeli a túlterhelést és hogyan áll helyre).
A csapágy élettartama és h?mérséklett?rése (különösen kritikus a magas BHT-tartalmú kutaknál).
Összesített felvétel futásonként és órák között a húzások között.
A fúrólyuk motorok alkatrészei
A fúrólyuk motor hatékony kiválasztásához vagy m?ködtetéséhez segít megérteni, hogy az egyes f? összetev?k mihez járulnak hozzá:
Teljesítményrész (állórész + rotor): meghatározza a nyomatékkapacitást, a fordulatszám-tartományt és a h?ellenállást.
Hajlítás vagy állítható ház: beállítja a szerszámlap viselkedését és az elérhet? kutyalábak súlyosságát.
Kardán vagy hajtótengely tengelykapcsolók: rugalmasan továbbítja a nyomatékot az eltolódások miatt.
Er?átviteli tengely és csapágycsomag: hordozza az axiális terhelést (WOB) és a radiális terhelést a ken?anyagok tömítése közben.
Dump szerelvény: vezérli a biztonságos folyadékmegkerülést, amikor a szivattyúk le vannak állítva.
Tömítések, elasztomerek és ken?anyagok: védenek a h?mérséklett?l, az olaj-/savszennyez?dést?l és a szilárd anyagoktól.
Minden darabnak meghibásodási módjai vannak. Például az állórész elasztomer darabosodása h?ciklusból vagy kémiai összeférhetetlenségb?l adódik; a kardáncsapok rezg? terhelések hatására kopnak; és a csapágycsomagok meghibásodnak a törmelék beszivárgása vagy a nem megfelel? axiális kapacitás miatt. Ezen módok megértése intelligensebb paraméterablakokat és kockázatkezelést tesz lehet?vé.
Dump összeszerel? rész
A dump szerelvény a motor megbízhatóságának énekelt h?se. Feladata, hogy utat biztosítson a fúrófolyadék számára, ha a szivattyú nyomása kiesik (pl. csatlakozáskor), megakadályozva a vákuum okozta károsodást és a nyomás beszorulását a motoron belül. A jól megtervezett ürít?szerelvény segít elkerülni a differenciáltapadást, és védi a tömítéseket a bels? és küls? nyomás kiegyenlítésével. Tipikus jellemz?i a következ?k:
Visszacsapó szelepek vagy rugós szelepek, amelyek visszaáramlási körülmények között nyílnak.
Az áramlási csatornák úgy vannak méretezve, hogy megakadályozzák a túlzott nyomáscsúcsokat a bezáráskor.
Erózióálló anyagok a koptató vágások túléléséhez.
M?ködési el?nyök:
Lehet?vé teszi a gyors, biztonságos csatlakozást a motorban fellép? tampon/túlfeszültség hatások mérséklésével.
Csökkenti az állórész leválásának kockázatát azáltal, hogy megakadályozza a fordított nyomáscsúcsokat.
Meghosszabbítja a csapágyak és a tömítések élettartamát azáltal, hogy elkerüli a nyomás beszorulását a szivattyúk ciklusa során.
Kiválasztási szempontok:
Kompatibilitás magas szilárdanyag-tartalmú folyadékokkal.
Eróziós sebesség a várható áramlási sebességnél.
Karbantartási hozzáférhet?ség és helyszíni szervizelhet?ség.
Adatpont: A palamedencékben végzett terepvizsgálatok azt mutatják, hogy az optimalizált ürít?szerelvényekkel rendelkez? motorok átlagos üzemideje 8–15%-kal hosszabb, ami az alacsonyabb tömítési meghibásodási aránynak és a csatlakozások során bekövetkez? nyomással kapcsolatos eseményeknek köszönhet?.
Motor
A fúrólyuk motor szívében a teljesítményrész található, amely egy acél spirális forgórészb?l és egy elasztomer bélés? állórészb?l áll. A rotor-állórész pár progresszív üregeket képez. Amikor a fúrófolyadék áramlik, ezekben az üregekben nyomáskülönbség alakul ki, ami forgást generál. A geometria lebenyekben van kifejezve (pl. 4:5, 5:6, 7:8). Több lebeny általában nagyobb nyomatékot eredményez alacsonyabb fordulatszámon, míg kevesebb lebeny nagyobb fordulatszámot alacsonyabb forgatónyomaték mellett.
F?bb tervezési paraméterek:
Lebeny konfiguráció: Meghatározza a nyomaték-sebesség görbét. A magas lebeny? motorok kemény formációkhoz és nyomatékot igényl? PDC bitekhez illeszkednek; Az alacsony lebeny? motorok kiválóan teljesítenek a nagyobb fordulatszámot igényl? lágy formációkban.
Állórész hossza és menetemelkedése: A hosszabb teljesítményrészek nagyobb nyomatékot biztosítanak, de növelik a nyomásesést és a hosszt.
Elasztomer típusa: A magas h?mérséklet? hidrogénezett nitril (HNBR) és a perfluorelasztomerek (FFKM) ellenállnak a termikus lebomlásnak és az olajduzzadásnak; A szabványos NBR hidegebb, vízbázisú környezetben m?ködik.
Rotorbevonat: A króm vagy volfrám-karbid bevonatok csökkentik a kopást és fenntartják a tömítés hatékonyságát.
Tipikus teljesítménytartományok:
Kimeneti fordulatszám: 50-300 RPM a lebenyek számától és az áramlási sebességt?l függ?en.
Nyomaték: 1000–12 000 ft-lbf a mérett?l (pl. 4,75', 6,75', 8') és a lebeny geometriájától függ?en.
Nyomáskülönbség a teljesítménytartományban: 200–900 psi a középkategóriás kiviteleknél, magasabb a nagy nyomatékú változatoknál.
Megnézend? hibamódok:
Az állórész darabosodása vagy leválása h?/kémia miatt.
A rotor kopása nyomatékvesztést és megnövekedett csúszást okoz.
Termikus eltérés a forgórész és az állórész között, ami magas BHT mellett leálláshoz vezet.
Paraméter ablak:
Tartsa fenn az áramlási sebességeket a szállítói diagramokon, hogy meg?rizze a fordulatszám/nyomaték egyensúlyát.
Állítsa be a maximális dP-t a motoron a névleges elakadási nyomás 80–90%-ára állandósult fúrás közben.
Monitor h?mérséklet; csökkentse a nyomatékgörbéket 300 °F (150 °C) felett, kivéve, ha magas h?mérséklet? elasztomereket használ.
Kardántengely
A kardántengely, amelyet néha kardáncsukló-szerelvénynek is neveznek, a forgórész mozgását egy hajlított házon keresztül a sebességváltó tengelyére fordítja, miközben kompenzálja az eltolódást. Irányított összeállítás esetén a ház 1–3 fokkal meghajlítható, aminek következtében a motor kimeneti tengelye eltér a fúrószál tengelyét?l. A kardántengely lehet?vé teszi ezt a geometriát anélkül, hogy olyan hajlítónyomatékokat hozna létre, amelyek egyébként károsítanák a teljesítményrészt vagy a csapágyakat.
Tervezési elemek:
Kett?s U-csukló vagy állandó sebesség? kötéspárok a sebességingadozások kiegyenlítésére.
Zsírozott, nyomáskompenzált házak a csapok és perselyek védelmére.
Nagy szilárdságú ötvözet csapok felületkezeléssel (pl. nitridálás) a kopásállóság érdekében.
Kompromisszumok:
Az egyszer?bb U-csuklók robusztusak és könnyen szervizelhet?k, de nyomaték hullámzást okoznak.
A CV-stílusú kötések simán forognak, de bonyolultabbak és érzékenyebbek is lehetnek a kenés min?ségére.
Gyakori problémák:
A csap/persely kopása megnövekedett holtjátékot és a szerszámfelület instabilitását okozza.
Tömítéshibák, amelyek ken?anyagveszteséghez és a hézag gyors leromlásához vezetnek.
Fáradtság magas kutyaláb súlyosságnál, magas fordulatszámmal és WOB-val kombinálva.
Bevált gyakorlatok:
A csúszó fúrás fordulatszáma legyen szerény; hagyja, hogy a furat motorja végezze el a munkát, miközben minimalizálja a felületi fordulatszámot.
Használjon valós idej? MWD sokk/vibrációs adatokat az ízületi rezonancia állapotok észlelésére.
Vizsgálja meg az ízületeket a futások között; cserélje ki a mért kopási küszöbértékeken a katasztrofális meghibásodás elkerülése érdekében.
Er?átviteli tengely
A sebességváltó tengely, amelyet néha hajtótengelynek is neveznek, nyomatékot ad le, és axiális és radiális terhelést visz a motorról a bitre. Integritása nagymértékben meghatározza, hogy mekkora súlyozást (WOB) lehet felvinni a csapágyak és a tömítések veszélyeztetése nélkül.
Alapelemek:
Nyomócsapágy-csomag: egymásra helyezett szögérintkez?s csapágyakból vagy PDC nyomópárnákból áll a WOB-ból és a bitreakciókból származó axiális terhelések elnyelésére.
Radiális csapágyak: Stabilizálja a tengelyt az örvénylés minimalizálása és a tömítések védelme érdekében.
Mechanikus tömítések: Tartsa a ken?anyagot, és távolítsa el a fúrófolyadékot; nyomáskiegyenlít? dugattyúkat használhat a bels? olaj és az iszap hidrosztatikus nyomásának egyensúlyára.
Rugalmas tengelyrész: Egyes kialakításoknál a rugalmas szakasz segít a hajlítási feszültségek szétválasztásában.
Terheléskezelés:
Az axiális terhelési értékeknek határértékkel (pl. 20–30%-kal) meg kell haladniuk a tervezett WOB értéket, hogy az elakadások során fellép? tranziens tüskék kiküszöböljék.
A radiális teherbírásnak kezelnie kell a bit által kiváltott oldaler?ket, különösen a magas lábszárú agresszív PDC vágókés esetén.
Kenés:
Az olajjal töltött, tömített modulok csökkentik a kopást; A viszkozitásnak és az adalékanyag-csomagoknak meg kell felelniük a h?mérsékletnek.
A labirintustömítéseken és mágneses gy?jt?kön keresztül történ? törmelék kizárása javítja az élettartamot a nagy szilárdságú iszapban.
Monitoring:
Következtetés
A fúrólyuk motor nem árucikk – ez egy hangolt rendszer, amelynek teljesítménye az er?metszet geometriáján, az elasztomer kémián, a tengelykapcsolókon, a csapágyakon és az intelligens folyadékkezelésen alapul. A megfelel? kombinációval a kezel?k nagyobb ROP-t, finomabb irányszabályozást és kevesebb utat nyithatnak meg, csökkentve a lábonkénti költséget és a fúrási napokat.
A leghatékonyabb programok a fúrólyuk motort adattermékként kezelik. Kalibrálja a nyomaték-sebesség görbéket, figyelje a nyomáskülönbséget, az elakadásokat és az ütési eseményeket, és iterálja az elasztomer kiválasztását az iszapkémia és az alsó furat h?mérséklete alapján. Kombinálja ezeket a gyakorlatokat robusztus ürít?szerelvényekkel, tartós kardántengelyekkel és megfelel?en névleges er?átviteli tengelyekkel, és lényegesen javítja a menetenkénti és az NPT-nkénti felvételeket.
GYIK
K: Mi az a furatmotor?
V: A fúrólyuk motor egy lökettérfogatú motor, amelyet az alsó furat szerelvényben használnak, hogy a fúrófolyadék energiáját a fúrófejnél mechanikus forgássá alakítsák. Magasabb ROP-t és irányszabályozást tesz lehet?vé.
K: Hogyan befolyásolja a lebenyszám a teljesítményt?
V: A nagyobb lebenyszám általában nagyobb nyomatékot biztosít alacsonyabb fordulatszámon, ami el?nyös a kemény formációkban. Az alacsonyabb lebenyszám magasabb fordulatszámot biztosít alacsonyabb nyomaték mellett, jobb a lágyabb formációkban.
K: Miért fontos a szemétlerakás?
V: Megakadályozza a nyomás beszorulását és a vákuumkárosodást, amikor a szivattyú leáll, védi a tömítéseket és az elasztomereket, és csökkenti az NPT-t a csatlakozások során.
K: Mi okozza a motor leállását?
V: A túlzott WOB vagy a bit hirtelen bekapcsolása meghaladhatja az elakadási nyomatékot. A maximális nyomáskülönbséghez túl közeli m?ködés növeli az elakadási kockázatot.
K: Hogyan hosszabbíthatom meg a motor élettartamát?
V: Kövesse a paraméterablakokat, válassza ki a megfelel? elasztomert a h?mérséklethez és az iszapkémiához, figyelje a dP-t és a nyomatékot, és ütemterv szerint javítsa a csapágyakat és az ízületeket.
K: Melyek a gyakori hibamódok?
V: Az állórész darabosodása, a rotor kopása, a kardáncsap/persely kopása, a tömítés meghibásodása és a csapágyak törmelék vagy termikus igénybevétel miatti romlása.
K: Mikor válasszak magas h?mérséklet? elasztomert?
V: Ha a statikus vagy kering? alsó furat h?mérséklete meghaladja a körülbelül 150 °C-ot, vagy ha az olajalapú iszap megduzzad a szabványos nitril elasztomerek miatt.
K: Használhatók a fúrólyuk motorok forgó kormányozható rendszerekkel (RSS)?
V: Igen. A motorizált RSS egy motort egy RSS eszközzel párosít, hogy a magas ROP-t a kiváló pályaszabályozással kombinálja, különösen hosszú oldalsó pályákon.
K: Hogyan illeszthetek motort a bitemhez?
V: Használja a gyártó nyomaték-sebesség diagramjait és a bit agresszivitását, hogy megcélozzon egy olyan m?ködési ablakot, ahol a nyomaték elegend? a gyakori elakadások nélkül, és a fordulatszám megfelel a vágó tartósságának.
