?i?u gì s? x?y ra n?u m?t b? ph?n duy nh?t trong c?m l? ?áy c?a b?n có th? c?t gi?m th?i gian chu k? khoan c?a b?n xu?ng m?c ph?n tr?m hai ch? s? ??ng th?i c?i thi?n kh? n?ng ki?m soát h??ng và gi?m th?i gian phi s?n xu?t? ?ó là l?i h?a—và thách th?c—c?a ??ng c? h? c?p hi?n ??i. M?c dù ?ã ???c s? d?ng trong nhi?u th?p k?, ??ng c? h? c?p v?n ti?p t?c ???c c?i ti?n v?i mô-men xo?n cao h?n, ch?t ?àn h?i t?t h?n và ?o t? xa thông minh h?n, khi?n nó tr? thành trung tâm c?a vi?c khoan hi?u su?t cao trong các c?a s? ch?t h?p, các m?t bên dài và các d?ng mài mòn.
Thông ?i?p c?t lõi c?a bài vi?t này r?t ??n gi?n: ??ng c? h? c?p v?n là ??ng l?c chính thúc ??y t?c ?? thâm nh?p (ROP) và ki?m soát qu? ??o trong c? gi?ng thông th??ng và gi?ng thông th??ng. Tuy nhiên, không ph?i t?t c? các ??ng c? ??u ???c t?o ra nh? nhau và giá tr? b?n thu ???c ph? thu?c vào s? hi?u bi?t v? s? cân b?ng trong thi?t k?, ch?t l??ng linh ki?n và các thông s? v?n hành.
Trong bài ??ng này, b?n s? tìm hi?u cách ho?t ??ng c?a ??ng c? h? c?p, m?i thành ph?n ?óng góp vào hi?u su?t, cách k?t h?p các thông s? k? thu?t c?a ??ng c? v?i ??a ch?t và m?c tiêu gi?ng c?a b?n c?ng nh? cách ?ánh giá các nhà cung c?p b?ng so sánh d?a trên d? li?u.
Chìa khóa mang ?i
??ng c? h? c?p chuy?n ??i n?ng l??ng th?y l?c c?a dung d?ch khoan thành chuy?n ??ng quay c? h?c, cho phép ROP cao h?n và ?i?u khi?n h??ng v??t tr?i, ??c bi?t là trong khoan tr??t và RSS c? gi?i.
L?a ch?n t?i ?u ph? thu?c vào hình d?ng stato/rotor, ???ng cong t?c ?? mô-men xo?n, tính ch?t hóa h?c c?a ch?t ?àn h?i và tính toàn v?n c?a các b? ph?n nh? c?m ??, tr?c cardan và tr?c truy?n ??ng.
C?a s? tham s? d?a trên d? li?u (dòng ch?y, áp su?t chênh l?ch, t?i bit, WOB, RPM) và ch?n ?oán k? thu?t s? giúp gi?m tình tr?ng ng?ng ho?t ??ng c?a ??ng c?, phân kh?i và h?ng hóc ?àn h?i.
V?t li?u m?i và phép ?o t? xa cho phép ch?y lâu h?n, mô-men xo?n trung bình cao h?n và ít chuy?n ?i h?n, gi?m chi phí m?i foot và t?ng s? ngày khoan.
??ng c? h? c?p
M?T ??ng c? downhole là ??ng c? d?ch chuy?n d??ng (PDM) s? d?ng dung d?ch khoan ?? quay tr?c truy?n ??ng n?i v?i m?i khoan. ??ng c? n?m trong c?m l? d??i cùng (BHA) và có th? ???c ??nh h??ng b?ng m?t khúc cua ?? ?i?u khi?n h??ng. Không gi?ng nh? bàn quay ho?c vòng quay truy?n ??ng trên cùng, ??ng c? h? c?p t?o ra vòng quay bit ??c l?p v?i RPM c?a dây khoan. Vi?c tách r?i này là lý do chính t?i sao vi?c khoan ??nh h??ng hi?n ??i có th? duy trì ROP cao trong khi ?i?u khi?n trong gi?i h?n nghiêm tr?ng ch?t ch?.
? d?ng c? ?i?n, ??ng c? downhole bao g?m:
Ph?n n?ng l??ng (stato và rôto) chuy?n ??i áp su?t ch?t l?ng thành mô-men xo?n và RPM.
M?t liên k?t c? h?c (th??ng là tr?c cardan ho?c h? th?ng kh?p v?n n?ng) truy?n chuy?n ??ng quay qua v? u?n cong mà không b? l?ch tr?c quá m?c.
M?t c?m ? tr?c và tr?c truy?n ??ng mang t?i tr?ng h??ng tr?c và h??ng tâm và cung c?p mô-men xo?n cho m?i khoan.
Các b? ph?n ph? tr? nh? c?m ?? ch?t l?ng ?? x? ch?t l?ng m?t cách an toàn trong quá trình k?t n?i ho?c khi t?t máy b?m.
Theo thi?t k?, ??ng c? h? c?p phát tri?n m?nh trong các tình hu?ng:
???ng d?n gi?ng yêu c?u ph?i khoan tr??t th??ng xuyên ho?c t?c ?? xây d?ng/xoay chính xác.
Hình d?ng c?ng c?n mô-men xo?n bit cao h?n ? t?c ?? RPM th?p h?n ?? tránh mài mòn dao c?t.
Các m?t bên dài ???c h??ng l?i t? vi?c gi?m RPM trên b? m?t ?? h?n ch? ?? m?i c?a dây khoan.
Các ch? s? hi?u su?t chính (KPI) cho ??ng c? h? c?p bao g?m:
Mô-men xo?n t?i bit (ph? thu?c vào chênh l?ch áp su?t trên ph?n công su?t).
RPM ??u ra c?a ??ng c? (ch?c n?ng c?a t?c ?? dòng ch?y và hình d?ng thùy).
Mô-men xo?n ng?ng ho?t ??ng và hành vi ng?ng ho?t ??ng (cách nó x? lý tình tr?ng quá t?i và cách nó ph?c h?i).
Tu?i th? vòng bi và kh? n?ng ch?u nhi?t ?? (??c bi?t quan tr?ng ? gi?ng có BHT cao).
C?nh t?ng th? m?i l?n ch?y và s? gi? gi?a các l?n kéo.
Các thành ph?n c?a ??ng c? Downhole
?? l?a ch?n ho?c v?n hành ??ng c? h? c?p m?t cách hi?u qu?, c?n hi?u rõ vai trò c?a t?ng b? ph?n chính:
Ph?n công su?t (stato + rôto): xác ??nh công su?t mô-men xo?n, d?i t?c ?? và kh? n?ng ch?u nhi?t.
V? u?n cong ho?c có th? ?i?u ch?nh: thi?t l?p hành vi c?a b? m?t d?ng c? và m?c ?? nghiêm tr?ng có th? ??t ???c c?a dogleg.
Kh?p n?i Cardan ho?c tr?c truy?n ??ng: truy?n mô-men xo?n linh ho?t thông qua ?? l?ch.
Tr?c truy?n ??ng và c?m ? tr?c: ch?u t?i tr?ng h??ng tr?c (WOB) và t?i tr?ng h??ng tâm trong khi b?t kín ch?t bôi tr?n.
C? c?u ?? rác: ki?m soát ???ng d?n ch?t l?ng an toàn khi d?ng máy b?m.
Ph?t, ch?t ?àn h?i và ch?t bôi tr?n: b?o v? kh?i nhi?t ??, ô nhi?m d?u/axit và ch?t r?n.
M?i ph?n có ch? ?? th?t b?i. Ví d?, s? phân m?nh ch?t ?àn h?i c?a stato phát sinh t? chu trình nhi?t ho?c s? không t??ng thích hóa h?c; chân cardan mòn d??i t?i dao ??ng; và các gói vòng bi b? h?ng do các m?nh v?n xâm nh?p ho?c kh? n?ng tr?c không ??. Hi?u các ch? ?? này cho phép c?a s? tham s? và ki?m soát r?i ro thông minh h?n.
Ph?n l?p ráp bãi ch?a
C?m ?? rác là ng??i hùng th?m l?ng v? ?? tin c?y c?a ??ng c?. Nhi?m v? c?a nó là cung c?p ???ng d?n cho dung d?ch khoan khi áp su?t b?m b? m?t (ví d?: trong khi k?t n?i), ng?n ng?a h? h?ng do chân không gây ra và b?y áp su?t bên trong ??ng c?. M?t c?m ?? rác ???c thi?t k? t?t giúp tránh hi?n t??ng dính chênh l?ch và b?o v? các vòng ??m b?ng cách cân b?ng áp su?t bên trong và bên ngoài. Các tính n?ng ?i?n hình bao g?m:
Van ki?m tra ho?c van lò xo m? trong ?i?u ki?n dòng ch?y ng??c.
Các kênh dòng ch?y có kích th??c ?? ng?n ch?n áp su?t t?ng v?t khi ?óng c?a.
V?t li?u ch?ng xói mòn ?? t?n t?i khi c?t mài mòn.
L?i ích ho?t ??ng:
Cho phép k?t n?i nhanh chóng, an toàn b?ng cách gi?m thi?u hi?u ?ng tràn/t?ng áp trong ??ng c?.
Gi?m nguy c? tách stato b?ng cách ng?n ch?n s? t?ng v?t áp su?t ng??c.
Kéo dài tu?i th? vòng bi và vòng ??m b?ng cách tránh áp su?t b? k?t khi máy b?m ho?t ??ng.
Cân nh?c l?a ch?n:
Kh? n?ng t??ng thích v?i ch?t l?ng có hàm l??ng ch?t r?n cao.
T?c ?? xói mòn ? t?c ?? dòng ch?y d? ki?n.
Kh? n?ng ti?p c?n b?o trì và kh? n?ng ph?c v? t?i hi?n tr??ng.
?i?m d? li?u: Các nghiên c?u th?c ??a trên các l?u v?c ?á phi?n cho th?y ??ng c? có c?m bãi ch?a ???c t?i ?u hóa có th?i gian ch?y trung bình dài h?n 8–15%, nh? t? l? h? h?ng vòng ??m th?p h?n và ít s? ki?n liên quan ??n áp su?t h?n trong quá trình k?t n?i.
??ng c?
Trung tâm c?a ??ng c? h? c?p là b? ph?n c?p ngu?n, bao g?m m?t rôto xo?n ?c b?ng thép và m?t stato ???c lót b?ng ch?t ?àn h?i. C?p rôto-stato t?o thành các h?c ti?n tri?n. Khi dung d?ch khoan ch?y, s? chênh l?ch áp su?t hình thành trên các khoang này, t?o ra chuy?n ??ng quay. Hình h?c ???c th? hi?n b?ng các thùy (ví d?: 4:5, 5:6, 7:8). Nhi?u v?u h?n th??ng mang l?i mô-men xo?n cao h?n ? t?c ?? RPM th?p h?n, trong khi ít v?u h?n mang l?i RPM cao h?n ? mô-men xo?n th?p h?n.
Các thông s? thi?t k? chính:
C?u hình thùy: Xác ??nh ???ng cong t?c ?? mô-men xo?n. ??ng c? thùy cao phù h?p v?i hình d?ng c?ng và các bit PDC yêu c?u mô-men xo?n; ??ng c? thùy th?p v??t tr?i ? d?ng m?m c?n RPM cao h?n.
Chi?u dài và b??c c?a stato: Ph?n công su?t dài h?n cung c?p nhi?u mô-men xo?n h?n nh?ng làm t?ng ?? gi?m áp su?t và chi?u dài.
Lo?i ch?t ?àn h?i: Nitrile hydro hóa ? nhi?t ?? cao (HNBR) và perfluoroelastomer (FFKM) ch?ng l?i s? phân h?y nhi?t và tr??ng n? d?u; NBR tiêu chu?n ho?t ??ng trong môi tr??ng mát h?n, d?a trên n??c.
L?p ph? rôto: L?p ph? cacbua vonfram ho?c crom giúp gi?m mài mòn và duy trì hi?u qu? b?t kín.
Ph?m vi hi?u su?t ?i?n hình:
RPM ??u ra: 50–300 RPM tùy thu?c vào s? l??ng thùy và t?c ?? dòng ch?y.
Mô-men xo?n: 1.000–12.000 ft-lbf tùy thu?c vào kích th??c (ví d?: 4,75', 6,75', 8') và hình h?c thùy.
Áp su?t chênh l?ch gi?a ph?n công su?t: 200–900 psi ??i v?i các thi?t k? t?m trung, cao h?n ??i v?i các bi?n th? mô-men xo?n cao.
Các ch? ?? l?i c?n xem:
Stator b? ??t ho?c m?t liên k?t do nhi?t/hóa h?c.
Rôto mòn gây m?t mô men xo?n và t?ng ?? tr??t.
S? không cân b?ng nhi?t gi?a rôto và stato d?n ??n d?ng ? BHT cao.
C?a s? tham s?:
Duy trì t?c ?? dòng ch?y trong bi?u ?? c?a nhà cung c?p ?? gi? cân b?ng RPM/mô-men xo?n.
??t dP t?i ?a trên ??ng c? ? m?c 80–90% áp su?t d?ng ??nh m?c trong quá trình khoan ? tr?ng thái ?n ??nh.
Theo dõi nhi?t ??; gi?m ???ng cong mô-men xo?n trên 300°F (150°C) tr? khi s? d?ng ch?t ?àn h?i nhi?t ?? cao.
Tr?c Cardan
Tr?c cardan, ?ôi khi ???c g?i là c?m kh?p v?n n?ng, truy?n chuy?n ??ng c?a rôto qua v? b? u?n cong sang tr?c truy?n ??ng ??ng th?i bù ??p cho ?? l?ch. Trong b? ph?n ??nh h??ng, v? có th? b? u?n cong 1–3 ??, khi?n tr?c ??u ra c?a ??ng c? l?ch kh?i tr?c dây khoan. Tr?c cardan cho phép hình d?ng này mà không gây ra mô men u?n có th? làm h?ng b? ph?n ngu?n ho?c vòng bi.
Y?u t? thi?t k?:
C?p kh?p ch? U kép ho?c c?p kh?p v?n t?c không ??i ?? cân b?ng s? dao ??ng v?n t?c.
V? ???c bôi tr?n, bù áp su?t ?? b?o v? ch?t và ?ng lót.
Chân h?p kim có ?? b?n cao ???c x? lý b? m?t (ví d?, th?m nit?) ?? ch?ng mài mòn.
S? ?ánh ??i:
Các v?n ?? ph? bi?n:
Mòn ch?t/?ng lót làm t?ng ph?n ?ng ng??c và m?t ?n ??nh b? m?t d?ng c?.
L?i b?t kín d?n ??n m?t ch?t bôi tr?n và thoái hóa kh?p nhanh chóng.
M?t m?i ? m?c ?? nghiêm tr?ng cao k?t h?p v?i RPM và WOB cao.
Th?c ti?n t?t nh?t:
Gi? t?c ?? khoan tr??t ? m?c khiêm t?n; hãy ?? ??ng c? h? c?p th?c hi?n công vi?c ??ng th?i gi?m thi?u RPM b? m?t.
S? d?ng d? li?u s?c/rung MWD theo th?i gian th?c ?? phát hi?n các ?i?u ki?n c?ng h??ng kh?p.
Ki?m tra các m?i n?i gi?a các l?n ch?y; thay th? ? ng??ng hao mòn ?o ???c ?? ng?n ch?n s? c? nghiêm tr?ng.
Tr?c truy?n ??ng
Tr?c truy?n ??ng, ?ôi khi ???c g?i là tr?c truy?n ??ng, cung c?p mô-men xo?n và mang t?i tr?ng h??ng tr?c và h??ng tâm t? ??ng c? ??n m?i khoan. Tính toàn v?n c?a nó quy?t ??nh ph?n l?n m?c ?? tr?ng l??ng trên bit (WOB) mà b?n có th? áp d?ng mà không ?nh h??ng ??n vòng bi ho?c vòng ??m.
Các y?u t? c?t lõi:
Gói ? ?? l?c ??y: Bao g?m các vòng bi ti?p xúc góc x?p ch?ng lên nhau ho?c mi?ng ??m l?c ??y PDC ?? h?p th? t?i tr?ng d?c tr?c t? ph?n l?c WOB và bit.
Vòng bi h??ng tâm: ?n ??nh tr?c ?? gi?m thi?u xoáy và b?o v? vòng ??m.
Ph?t c? khí: Gi? ch?t bôi tr?n vào và ch?t l?ng khoan ra ngoài; có th? s? d?ng piston bù áp ?? cân b?ng d?u bên trong v?i áp su?t th?y t?nh bùn.
Ph?n tr?c u?n: Trong m?t s? thi?t k?, ph?n linh ho?t giúp tách ?ng su?t u?n.
Qu?n lý t?i:
X?p h?ng t?i tr?ng tr?c ph?i v??t quá WOB theo k? ho?ch (ví d?: 20–30%) ?? phù h?p v?i các m?c t?ng ??t bi?n nh?t th?i trong th?i gian ng?ng ho?t ??ng.
Kh? n?ng ch?u t?i xuyên tâm ph?i x? lý ???c các l?c bên do m?i khoan gây ra, ??c bi?t v?i các máy c?t PDC m?nh ? các chân ?? cao.
Bôi tr?n:
Các mô-?un kín, ch?a ??y d?u giúp gi?m mài mòn; ?? nh?t và gói ph? gia ph?i phù h?p v?i nhi?t ??.
Lo?i b? m?nh v?n thông qua vòng ??m mê cung và b? thu t? tính giúp c?i thi?n tu?i th? trong bùn có hàm l??ng ch?t r?n cao.
Giám sát:
Ph?n k?t lu?n
??ng c? h? c?p không ph?i là hàng hóa—nó là m?t h? th?ng ???c ?i?u ch?nh có hi?u su?t b?t ngu?n t? hình d?ng ph?n công su?t, ch?t ?àn h?i hóa h?c, kh?p n?i tr?c, vòng bi và qu?n lý ch?t l?ng thông minh. V?i s? k?t h?p phù h?p, ng??i v?n hành có th? ??t ???c ROP cao h?n, ki?m soát h??ng t?t h?n và ít chuy?n ?i h?n, gi?m chi phí m?i foot và s? ngày khoan.
Các ch??ng trình hi?u qu? nh?t coi ??ng c? h? c?p nh? m?t s?n ph?m d? li?u. Hi?u ch?nh các ???ng cong t?c ?? mô-men xo?n, theo dõi chênh l?ch áp su?t, nh?t ký d?ng và các s? ki?n s?c, ??ng th?i l?p l?i vi?c l?a ch?n ch?t ?àn h?i b?ng hóa h?c bùn và nhi?t ?? l? ?áy. K?t h?p nh?ng ph??ng pháp này v?i các c?m ?? m?nh m?, tr?c cardan b?n và tr?c truy?n ??ng ???c x?p h?ng phù h?p, b?n s? c?i thi?n ?áng k? c?nh quay trên m?i l?n ch?y và NPT.
Câu h?i th??ng g?p
H?i: ??ng c? downhole là gì?
Tr? l?i: ??ng c? h? c?p là ??ng c? d?ch chuy?n d??ng ???c s? d?ng trong c?m l? d??i cùng ?? chuy?n ??i n?ng l??ng dung d?ch khoan thành chuy?n ??ng quay c? h?c ? m?i khoan. Nó cho phép ROP cao h?n và ?i?u khi?n h??ng.
H?i: S? l??ng thùy ?nh h??ng ??n hi?u su?t nh? th? nào?
Tr? l?i: S? l??ng thùy cao h?n th??ng cung c?p nhi?u mô-men xo?n h?n ? t?c ?? RPM th?p h?n, có l?i trong các ??i hình c?ng. S? l??ng thùy th?p h?n cung c?p RPM cao h?n ? mô-men xo?n th?p h?n, t?t h?n ? các d?ng m?m h?n.
H?i: T?i sao vi?c l?p ráp bãi ch?a l?i quan tr?ng?
Tr? l?i: Nó ng?n ng?a b?y áp su?t và h? h?ng chân không khi máy b?m d?ng, b?o v? vòng ??m và ch?t ?àn h?i, ??ng th?i gi?m NPT trong quá trình k?t n?i.
H?i: Nguyên nhân gây ch?t máy là gì?
?áp: WOB quá m?c ho?c g?n bit ??t ng?t có th? v??t quá mômen xo?n. V?n hành quá g?n m?c chênh l?ch áp su?t t?i ?a s? làm t?ng nguy c? ng?ng ho?t ??ng.
H?i: Làm cách nào ?? kéo dài tu?i th? ??ng c??
A: Th?c hi?n theo các c?a s? thông s?, ch?n ch?t ?àn h?i chính xác cho nhi?t ?? và thành ph?n hóa h?c c?a bùn, theo dõi dP và mô-men xo?n c?ng nh? b?o d??ng vòng bi và kh?p n?i theo l?ch trình.
Q: Các ch? ?? l?i ph? bi?n là gì?
A: Mòn stato, mòn rôto, mòn ch?t cardan/?ng lót, h? h?ng vòng ??m và xu?ng c?p ? tr?c do m?nh v?n ho?c ?ng su?t nhi?t.
H?i: Khi nào tôi nên ch?n ch?t ?àn h?i nhi?t ?? cao?
?áp: Khi nhi?t ?? t?nh ho?c tu?n hoàn ? ?áy h? v??t quá kho?ng 300°F (150°C) ho?c khi bùn g?c d?u có nguy c? làm ph?ng các ch?t ?àn h?i nitrile tiêu chu?n.
H?i: ??ng c? h? c?p có th? ???c s? d?ng v?i h? th?ng ?i?u khi?n quay (RSS) không?
?: Vâng. RSS ???c c? gi?i hóa k?t h?p m?t ??ng c? v?i m?t công c? RSS ?? k?t h?p ROP cao v?i kh? n?ng ki?m soát qu? ??o tuy?t v?i, ??c bi?t là ? các ???ng bên dài.
H?i: Làm cách nào ?? kh?p ??ng c? v?i m?i khoan c?a tôi?
Tr? l?i: S? d?ng bi?u ?? t?c ?? mô-men xo?n c?a nhà cung c?p và ?? linh ho?t c?a bit ?? nh?m m?c tiêu vào c?a s? v?n hành n?i mô-men xo?n ?? mà không b? d?ng th??ng xuyên và RPM phù h?p v?i ?? b?n c?a dao c?t.
