Bagaimana jika satu komponen dalam perhimpunan lubang bawah anda dapat memotong masa kitaran penggerudian anda dengan peratusan dua angka sambil meningkatkan kawalan arah dan mengurangkan masa yang tidak produktif? Itulah janji -dan cabaran -dari motor bawah tanah moden. Walaupun beberapa dekad penggunaan, motor bawah tanah terus mencipta semula dengan tork yang lebih tinggi, elastomer yang lebih baik, dan telemetri yang lebih bijak, menjadikannya pusat penggerudian berprestasi tinggi di tingkap yang ketat, lateral yang panjang, dan formasi yang kasar.
Mesej teras artikel ini adalah mudah: Motor bawah tanah tetap menjadi pemacu utama kadar penembusan (ROP) dan kawalan trajektori di kedua -dua telaga konvensional dan tidak konvensional. Walau bagaimanapun, tidak semua motor dicipta sama, dan nilai yang anda ekstrak bergantung kepada pemahaman reka bentuk perdagangan, kualiti komponen, dan parameter operasi.
Dalam jawatan ini, anda akan mengetahui bagaimana motor bawah tanah berfungsi, apa yang setiap komponen menyumbang kepada prestasi, bagaimana untuk memadankan spesifikasi motor ke geologi dan objektif anda, dan bagaimana untuk menanda aras dengan perbandingan yang didorong data.
Takeaway Utama
Motor bawah lubang mengubah penggerudian tenaga hidraulik cecair ke dalam putaran mekanikal, membolehkan ROP yang lebih tinggi dan kawalan arah yang lebih tinggi, terutamanya dalam penggerudian slaid dan RSS bermotor.
Pemilihan optimum bergantung kepada geometri stator/pemutar, lengkung kelajuan tork, kimia elastomer, dan integriti perhimpunan seperti pemasangan dump, aci kardan, dan aci penghantaran.
Tingkap parameter yang diterajui data (aliran, tekanan pembezaan, beban bit, wob, rpm) dan diagnostik digital mengurangkan gerai motor, chunking, dan kegagalan elastomer.
Bahan dan telemetri baru membolehkan berjalan lebih lama, tork purata yang lebih tinggi, dan perjalanan yang lebih sedikit, mengurangkan kos setiap kaki dan hari penggerudian.
Motor Downhole
A Motor bawah tanah adalah motor anjakan positif (PDM) yang menggunakan cecair penggerudian untuk memutar aci pemacu yang disambungkan ke bit. Motor duduk di perhimpunan lubang bawah (BHA) dan boleh berorientasikan dengan selekoh untuk kawalan arah. Tidak seperti meja putar atau putaran pemacu atas sahaja, motor bawah tanah menghasilkan putaran bit bebas daripada rpm gerudi. Decoupling ini adalah sebab yang besar mengapa penggerudian arah moden dapat mengekalkan ROP yang tinggi semasa stereng dalam batas keterukan dogleg yang ketat.
Dalam bentuk klasiknya, motor bawah tanah terdiri daripada:
Seksyen kuasa (stator dan rotor) yang menukarkan tekanan bendalir menjadi tork dan rpm.
Hubungan mekanikal (selalunya aci kardan atau sistem bersama sejagat) yang memindahkan putaran merentasi perumahan yang bengkok tanpa tekanan misalignment yang berlebihan.
Perhimpunan galas dan aci penghantaran yang membawa beban paksi dan radial dan menyampaikan tork ke bit.
Komponen sampingan seperti pemasangan dump untuk selamat melepaskan cecair semasa sambungan atau apabila pam dimatikan.
Dengan reka bentuk, motor bawah tanah berkembang maju dalam situasi di mana:
Laluan yang baik memerlukan penggerudian slaid yang kerap atau kadar binaan/giliran yang tepat.
Pembentukan keras memerlukan tork bit yang lebih tinggi pada rpm yang lebih rendah untuk mengelakkan memakai pemotong.
Later Laterals mendapat manfaat daripada mengurangkan RPM permukaan untuk mengehadkan keletihan gerudi.
Petunjuk Prestasi Utama (KPI) untuk motor bawah tanah termasuk:
Tork pada bit (bergantung kepada perbezaan tekanan di seluruh bahagian kuasa).
Output motor RPM (fungsi kadar aliran dan geometri lobus).
Tork gerai dan tingkah laku gerai (bagaimana ia mengendalikan beban dan bagaimana ia pulih).
Bearing Life and Suhu Toleransi (terutamanya kritikal di telaga BHT tinggi).
Rakaman keseluruhan setiap larian dan jam antara tarikan.
Komponen motor bawah tanah
Untuk memilih atau mengendalikan motor bawah tanah dengan berkesan, ia membantu memahami apa yang disumbangkan oleh setiap komponen utama:
Seksyen kuasa (stator + rotor): Menentukan kapasiti tork, julat kelajuan, dan rintangan terma.
Bend atau perumahan boleh laras: Menetapkan tingkah laku Toolface dan keterukan Dogleg yang boleh dicapai.
Cardan atau Drive Shaft Couplings: Flexibly menghantar tork melalui misalignment.
Aci penghantaran dan pek galas: membawa beban paksi (WOB) dan beban radial semasa pelincir pengedap.
Perhimpunan Dump: Mengawal Bypass Fluida Selamat Apabila pam dihentikan.
SEAL, elastomer, dan pelincir: melindungi terhadap suhu, pencemaran minyak/asid, dan pepejal.
Setiap bahagian mempunyai mod kegagalan. Sebagai contoh, stator elastomer chunking timbul dari berbasikal haba atau ketidakserasian kimia; Pin Cardan memakai di bawah beban berayun; dan pek galas gagal dari penyusupan serpihan atau kapasiti paksi yang tidak mencukupi. Memahami mod ini membolehkan tingkap parameter yang lebih bijak dan kawalan risiko.
Seksyen pemasangan dump
Perhimpunan dump adalah wira kebolehpercayaan motor yang tidak dikenali. Tugasnya adalah untuk menyediakan jalan untuk cecair penggerudian apabila tekanan pam hilang (contohnya, semasa sambungan), menghalang kerosakan yang disebabkan oleh vakum dan tekanan yang menjebak di dalam motor. Perhimpunan dump yang direka dengan baik membantu mengelakkan pembezaan melekat dan melindungi anjing laut dengan menyamakan tekanan dalaman dan luaran. Ciri -ciri biasa termasuk:
Semak injap atau poppet yang dimuatkan musim bunga yang dibuka di bawah keadaan aliran balik.
Saluran aliran bersaiz untuk mengelakkan pancang tekanan yang berlebihan pada shut-in.
Bahan-bahan tahan hakisan untuk bertahan dalam keratan kasar.
Faedah Operasi:
Membolehkan sambungan cepat dan selamat dengan mengurangkan kesan swab/lonjakan dalam motor.
Mengurangkan risiko penyingkiran stator dengan mencegah pancang tekanan terbalik.
Memperluaskan hayat dan meterai dengan mengelakkan tekanan yang terperangkap apabila kitaran pam.
Pertimbangan Pemilihan:
Keserasian dengan cecair yang dipenuhi pepejal yang tinggi.
Kadar hakisan pada halaju aliran yang dijangkakan.
Kebolehcapaian penyelenggaraan dan kebolehpercayaan lapangan.
Titik data: Kajian lapangan di seluruh lembangan syal menunjukkan motor dengan perhimpunan dump yang dioptimumkan mempamerkan jam purata purata purata 8-15%, didorong oleh kadar kegagalan meterai yang lebih rendah dan peristiwa yang berkaitan dengan tekanan semasa sambungan.
Motor
Di tengah-tengah motor bawah tanah adalah bahagian kuasa, yang terdiri daripada pemutar heliks keluli dan stator yang dipenuhi elastomer. Pasangan pemutar rotor membentuk rongga progresif. Apabila penggerudian mengalir cecair, bentuk perbezaan tekanan merentasi rongga ini, menjana putaran. Geometri dinyatakan dalam lobus (contohnya, 4: 5, 5: 6, 7: 8). Lebih banyak lobus biasanya menghasilkan tork yang lebih tinggi pada rpm yang lebih rendah, sementara lobus yang lebih sedikit memberikan rpm yang lebih tinggi pada tork yang lebih rendah.
Parameter Reka Bentuk Utama:
Konfigurasi Lobe: Menentukan lengkung kelajuan tork. Motor lobak tinggi sesuai dengan pembentukan keras dan bit PDC yang memerlukan tork; Motor lobak rendah cemerlang dalam formasi lembut yang memerlukan rpm yang lebih tinggi.
Panjang Stator dan Pitch: Bahagian kuasa yang lebih panjang memberikan lebih banyak tork tetapi meningkatkan penurunan tekanan dan panjang.
Jenis elastomer: Nitrile hidrogenasi suhu tinggi (HNBR) dan perfluoroelastomers (FFKM) menentang kemerosotan haba dan membengkak minyak; NBR standard berfungsi dalam persekitaran yang lebih sejuk, berasaskan air.
Salutan Rotor: Salutan krom atau tungsten karbida mengurangkan memakai dan mengekalkan kecekapan pengedap.
Julat prestasi biasa:
Output RPM: 50-300 rpm bergantung kepada kiraan lobus dan kadar aliran.
Torque: 1,000-12,000 ft-lbf bergantung kepada saiz (contohnya, 4.75 ', 6.75 ', 8 ') dan geometri lobus.
Tekanan pembezaan di seluruh bahagian kuasa: 200-900 psi untuk reka bentuk midrange, lebih tinggi untuk varian tork tinggi.
Mod kegagalan untuk ditonton:
Stator chunking atau debonding disebabkan oleh haba/kimia.
Pakaian pemutar menyebabkan kehilangan tork dan kemerosotan meningkat.
Kesalahan haba antara pemutar dan stator yang membawa kepada gerai di BHT tinggi.
Tingkap parameter:
Mengekalkan kadar aliran dalam carta vendor untuk mengekalkan keseimbangan RPM/tork.
Tetapkan DP maksimum di seluruh motor hingga 80-90% daripada tekanan gerai yang diberi nilai semasa penggerudian keadaan mantap.
Memantau suhu; Kurva tork derate melebihi 300 ° F (150 ° C) melainkan menggunakan elastomer Temp tinggi.
Aci kardan
Aci kardan, kadang -kadang dipanggil perhimpunan bersama sejagat, menerjemahkan gerakan pemutar melalui perumahan yang bengkok ke batang penghantaran sambil mengimbangi misalignment. Dalam perhimpunan arah, perumahan mungkin bengkok 1-3 darjah, menyebabkan paksi output motor menyimpang dari paksi gerudi. Aci Cardan membenarkan geometri ini tanpa mengenakan detik -detik lenturan yang sebaliknya akan merosakkan bahagian kuasa atau galas.
Elemen Reka Bentuk:
Dual U-Bersama atau pasangan bersama halaju malar untuk mengimbangi turun naik halaju.
Perumahan yang dibungkus, berkerumun dengan tekanan untuk melindungi pin dan bushings.
Pin aloi kekuatan tinggi dengan rawatan permukaan (contohnya, nitriding) untuk rintangan haus.
Perdagangan:
Isu Biasa:
Paus Pin/Bushing menyebabkan peningkatan tindak balas dan ketidakstabilan Toolface.
Kegagalan meterai yang membawa kepada kehilangan pelincir dan kemerosotan sendi yang cepat.
Keletihan pada keparahan dogleg yang tinggi digabungkan dengan RPM dan WOB yang tinggi.
Amalan Terbaik:
Pastikan slaid penggerudian RPM sederhana; Biarkan motor bawah tanah melakukan kerja sambil meminimumkan permukaan RPM.
Gunakan data kejutan/getaran MWD masa nyata untuk mengesan keadaan resonans bersama.
Memeriksa sendi antara larian; Gantikan pada ambang haus yang diukur untuk mencegah kegagalan bencana.
Aci penghantaran
Aci penghantaran, kadang -kadang dipanggil aci pemacu, menyampaikan tork dan membawa beban paksi dan radial dari motor ke bit. Integriti sebahagian besarnya menentukan berapa banyak berat badan (wob) yang anda boleh memohon tanpa menjejaskan galas atau anjing laut.
Elemen Teras:
Pakej galas tujahan: terdiri daripada galas-galas sudut yang disusun atau pad tujahan PDC untuk menyerap beban paksi dari tindak balas WOB dan bit.
Galas Radial: Menstabilkan aci untuk meminimumkan pusaran dan melindungi anjing laut.
Meterai mekanikal: Pastikan pelincir masuk dan penggerudian cecair keluar; boleh menggunakan piston yang berpegang teguh untuk mengimbangi minyak dalaman dengan tekanan hidrostatik lumpur.
Bahagian aci flex: Dalam sesetengah reka bentuk, seksyen yang fleksibel membantu menghilangkan tegasan lenturan.
Pengurusan Beban:
Penarafan beban paksi harus melebihi WOB yang dirancang oleh margin (misalnya, 20-30%) untuk menampung pancang sementara semasa gerai.
Kapasiti beban radial mesti mengendalikan daya sampingan yang disebabkan oleh bit, terutamanya dengan pemotong PDC yang agresif di doglegs yang tinggi.
Pelinciran:
Modul yang dipenuhi minyak, dimeteraikan mengurangkan haus; Kelikatan dan pakej tambahan mesti sesuai dengan suhu.
Pengecualian serpihan melalui meterai labirin dan pengumpul magnet meningkatkan kehidupan di lumpur tinggi.
Pemantauan:
Kesimpulan
Motor bawah tanah bukanlah komoditi -sistem yang ditala yang prestasinya berasal dari geometri seksyen kuasa, kimia elastomer, gandingan aci, galas, dan pengurusan cecair pintar. Dengan kombinasi yang betul, pengendali boleh membuka kunci ROP yang lebih tinggi, kawalan arah yang lebih baik, dan perjalanan yang lebih sedikit, mengurangkan kos setiap kaki dan hari penggerudian.
Program yang paling berkesan merawat motor bawah tanah sebagai produk data. Kalfung kelajuan kelajuan tork, memantau perbezaan tekanan, gerai log dan peristiwa kejutan, dan berulang pada pemilihan elastomer oleh kimia lumpur dan suhu lubang bawah. Menggabungkan amalan ini dengan perhimpunan dump yang mantap, aci kardan tahan lama, dan aci penghantaran yang betul, dan anda akan meningkatkan rakaman rakaman setiap larian dan NPT.
Soalan Lazim
S: Apakah motor bawah tanah?
A: Motor bawah tanah adalah motor anjakan positif yang digunakan dalam pemasangan lubang bawah untuk menukar tenaga bendalir penggerudian ke dalam putaran mekanikal pada bit. Ia membolehkan ROP yang lebih tinggi dan kawalan arah.
S: Bagaimanakah jumlah lobus mempengaruhi prestasi?
A: Jumlah lobus yang lebih tinggi secara amnya memberikan lebih banyak tork pada rpm yang lebih rendah, bermanfaat dalam pembentukan keras. Bilangan lobus yang lebih rendah memberikan rpm yang lebih tinggi pada tork yang lebih rendah, lebih baik dalam formasi yang lebih lembut.
S: Kenapa perhimpunan dump penting?
A: Ia menghalang penangkapan tekanan dan kerosakan vakum apabila pam berhenti, melindungi anjing laut dan elastomer, dan mengurangkan NPT semasa sambungan.
S: Apa yang menyebabkan gerai motor?
A: Teluk yang berlebihan atau penglibatan secara tiba -tiba boleh melebihi tork gerai. Beroperasi terlalu dekat dengan tekanan perbezaan maksimum meningkatkan risiko gerai.
S: Bagaimana saya boleh memperluaskan kehidupan motor?
A: Ikuti tingkap parameter, pilih elastomer yang betul untuk suhu dan kimia lumpur, memantau DP dan tork, dan galas perkhidmatan dan sendi mengikut jadual.
S: Apakah mod kegagalan biasa?
A: Stator chunking, memakai pemutar, pin kardan/haus sesendal, kegagalan meterai, dan degradasi galas akibat serpihan atau tekanan haba.
S: Bilakah saya harus memilih elastomer suhu tinggi?
A: Apabila suhu lubang bawah statik atau beredar melebihi 300 ° F (150 ° C) atau apabila lumpur berasaskan minyak berasaskan risiko pembengkakan elastomer nitril standard.
S: Bolehkah motor bawah tanah digunakan dengan sistem rotary yang boleh dikendalikan (RSS)?
A: Ya. RSS bermotor berpasangan motor dengan alat RSS untuk menggabungkan ROP yang tinggi dengan kawalan trajektori yang sangat baik, terutamanya dalam lateral yang panjang.
S: Bagaimana saya sepadan dengan motor dengan sedikit?
A: Gunakan carta kelajuan tork vendor dan sedikit agresif untuk menyasarkan tetingkap operasi di mana tork cukup tanpa gerai yang kerap, dan RPM sesuai dengan ketahanan pemotong.
