«Сэрца» трохшарошкавых ролікавых біт: тры тыпу стрыжневых падшыпнікаў, якія вызначаюць эфектыўнасць свідравання

На нафтагазаразведачных і геалагічных участках бурэння, стролікавы конуспадобна на «сталёвага звера», які глыбока пранікае ў зямлю, а падшыпнік служыць «сэрцам» гэтага звера. Ён падтрымлівае высакахуткаснае кручэнне ролікавых конусаў, вытрымлівае складаныя падземныя ціску і трэнне і непасрэдна вызначае тэрмін службы далота і эфектыўнасць буравых работ. Сёння мы разбяром тры асноўныя тыпы шарыкавых біт з падшыпнікамі, даследуючы тэхнічныя сакрэты кожнага з іх і сцэнарыі, у якіх яны лепшыя.

I. Слізгальны герметычны гумовы падшыпнік: эканамічна эфектыўны чэмпіён, надзейны памочнік для мяккіх і сярэдняй цвёрдасці фармацый

У звычайных сцэнарыях бурэння слізгальны герметычны гумовы падшыпнік з'яўляецца вопытным «ветэранам» з высокім узроўнем выкарыстання. Яго структура не складаная; стрыжань складаецца з пары трэння слізгацення, якая складаецца з цапфы з легаванай сталі і ўтулкі з зносаўстойлівага сплаву. Як два дакладна падагнаных металічных кампанента, ён перадае сілу праз трэнне слізгацення. Для прадухілення пранікнення свідравога раствора выкарыстоўваецца спецыяльны гумовы ўшчыльняльнік—такія як радыяльныя ўшчыльняльныя кольцы і кантавыя пракладкі—усталяваны на вонкавым баку паражніны падшыпніка, і паражніну запоўнена высокавязкай змазкай для фарміравання "ахоўнага бар'ера".

Самыя вялікія перавагі гэтага падшыпніка заключаюцца ў яго «стабільнасці» і «эканамічнай эфектыўнасці». Канструкцыя фрыкцыйнага слізгацення забяспечвае раўнамернае размеркаванне нагрузкі і выдатную ўдаратрываласць, што дазваляе стабільна працаваць нават пры высокім ціску свідравання і высокай хуткасці кручэння. Акрамя таго, ён адрозніваецца нізкімі выдаткамі на вытворчасць і простым абслугоўваннем—пасля зносу неабходна замяніць толькі ўтулку, каб аднавіць працу біты. Аднак гумовы ўшчыльняльнік - яго «слабы бок»: яго тэрмаўстойлівасць звычайна не перавышае 120°C, а яго мяжа ўстойлівасці да ціску складае каля 50 МПа, што робіць яго неэфектыўным у высокатэмпературных глыбокіх свідравінах або пры ўздзеянні агрэсіўных буравых раствораў.

Такім чынам, «асноўнае поле бітвы» слізгальных герметычных гумовых падшыпнікаў знаходзіцца ў пластах мяккай і сярэдняй цвёрдасці, такіх як гліна, пяшчанік і вапняк. Яны асабліва падыходзяць для звычайнага бурэння на сушы,накіраванае бурэнне, а таксама работы з неглыбокімі свідравінамі, дзе кантроль выдаткаў мае вырашальнае значэнне. Калі вашы патрабаванні да свідравання адпавядаюць гэтым сцэнарыям, гэты падшыпнік будзе надзвычай эканамічна эфектыўным выбарам.

II. Герметычны гумовы падшыпнік качэння: высокаэфектыўны піянер, ключавы інструмент для фармацыі сярэдняй і цвёрдай

Калі свідраванне пераходзіць да пластоў сярэдняй цвёрдасці і цвёрдасці, такіх як граніт і базальт, эфектыўнасць гумовых падшыпнікаў слізгацення становіцца недастатковай—і менавіта тады герметычныя гумовыя падшыпнікі качэння займаюць цэнтральнае месца. Яе асноўным удасканаленнем з'яўляецца замена традыцыйнай пары трэння слізгання на целы качэння (шарыкападшыпнікі або ролікавыя падшыпнікі). І элементы качэння, і ўнутраныя/вонкавыя кольцы зроблены з высокадакладнага зносаўстойлівага сплаву з захаваннем гумовага ўшчыльнення і сістэмы ўшчыльнення і змазкі на аснове змазкі.

Самае значнае змяненне, прынесенае трэннем качэння, - гэта "зніжэнне намаганняў": супраціўленне трэнню значна зніжана,бітапускавы момант меншы, і ён можа лёгка дасягнуць больш высокіх хуткасцей кручэння. Механічная хуткасць свідравання звычайна павялічваецца на 10%-30%, што, несумненна, з'яўляецца асноўнай перавагай для праектаў, якія імкнуцца да высокаэфектыўнага свідравання. Аднак ён таксама наследуе абмежаванні гумовых ушчыльняльнікаў—яго максімальная тэрмаўстойлівасць крыху вышэй, чым у падшыпнікаў слізгацення, але дасягае толькі 130°C, з устойлівасцю да ціску прыкладна 60MPa. Акрамя таго, элементы качэння вельмі адчувальныя да прымешак; цвёрдыя часціцы ў буравой вадкасці могуць лёгка выклікаць закліноўванне, таму да чысціні буравой вадкасці прад'яўляюцца павышаныя патрабаванні.

Зыходзячы з гэтых характарыстык, герметычныя гумовыя падшыпнікі качэння ў асноўным выкарыстоўваюцца для бурэння пластоў сярэдняй і цвёрдай цвёрдасці, такіх як вертыкальныя секцыі глыбокіх і звышглыбокіх свідравін, а таксама для высокаэфектыўных буравых праектаў, якія патрабуюць высокіх механічных хуткасцей бурэння. Што тычыцца выбару буравога раствора, яны больш сумяшчальныя з сістэмамі буравога раствора з чыстай вадой і нізкім утрыманнем цвёрдай фазы. Каб у поўнай меры выкарыстоўваць іх высокія перавагі, варта па магчымасці пазбягаць выкарыстання буравых раствораў, якія змяшчаюць буйныя цвёрдыя часціцы.

III. Негерметычны паветраны падшыпнік качэння: эксперт па ўстойлівасці да высокіх тэмператур, спецыялізаваны варыянт для унікальных працэсаў свідравання

У сцэнарыях глыбокага бурэння пры звышвысокай тэмпературы і звышвысокім ціску, такіх як геатэрмальныя свідравіны і глыбокія свідравіны на сланцавы газ, гумовыя ўшчыльненні першых двух тыпаў падшыпнікаў выходзяць з ладу з-за высокіх тэмператур. У гэты момант негерметычны паветраны падшыпнік качэння становіцца адзіным жыццяздольным рашэннем. Яго структурная канструкцыя даволі ўнікальная: у ёй выкарыстоўваецца фрыкцыйная пара элементаў качэння, але цалкам адсутнічае ўшчыльняльны вузел. Паражніну падшыпніка непасрэдна злучана са свідравой асяроддзем, а ў якасці астуджальнай і змазвальнай асяроддзя выкарыстоўваецца паветра пад высокім ціскам або распыленая свідравая вадкасць.

Без абмежаванняў ушчыльненняў яго тэмпературная ўстойлівасць дасягнула якаснага скачка, дасягнуўшы больш за 200°С, які цалкам здольны адаптавацца да звышвысокіх тэмператур пад зямлёй. У той жа час паветра пад высокім ціскам бесперапынна ачышчае паражніну падшыпніка, не толькі адводзячы цяпло, якое ўтвараецца ў выніку трэння, але і эфектыўна выганяючы праніклыя дранкі, каб пазбегнуць зносу падшыпнікаў, што значна павышае надзейнасць у суровых умовах. Аднак у яго таксама ёсць унікальныя «патрабаванні»: ён мае надзвычай высокія патрабаванні да сістэмы падачы паветра, патрабуе стабільнай крыніцы паветра пад высокім ціскам. Акрамя таго, на тэрмін службы падшыпнікаў непасрэдна ўплывае чысціня крыніцы паветра—калі прымешкі дамешваюцца ў крыніцу паветра, гэта можа лёгка выклікаць пашкоджанне падшыпніка.

Гэты тып падшыпнікаў мае адносна спецыялізаванае прымяненне, у асноўным выкарыстоўваецца пры звышвысокай тэмпературы і звышвысокім ціску пры глыбокім свідраванні свідравін, а таксама ў спецыяльных працэсах, такіх як свідраванне з нізкім узроўнем балансу і паветранае свідраванне. У гэтых працэсах паветра пад высокім ціскам не толькі забяспечвае змазку і астуджэнне падшыпніка, але і эфектыўна прадухіляе абвальванне ствала свідравіны, дасягаючы адразу дзвюх мэтаў. Аднак варта адзначыць, што ён цалкам несумяшчальны са звычайнымі сістэмамі буравога раствора на воднай аснове і можа працаваць толькі ў газавых або распыленых буравых растворах.—гэта абмежаванне асноўнага прымянення.

Рэзюмэ: Як выбраць адзін з трох падшыпнікаў? Адпаведныя ўмовы працы - гэта галоўнае

Даведаўшыся пра дэталі гэтых трох падшыпнікаў, становіцца ясна, што сярод іх няма абсалютнай перавагі або непаўнавартаснасці—толькі адрозненні ў прыдатнасці да канкрэтных умоў працы. Кажучы простымі словамі, асноўную логіку выбару можна абагульніць у трох пунктах:

Для пластоў мяккай і сярэдняй цвёрдасці і неглыбокіх свідравін, дзе прыярытэтам з'яўляецца эканамічная эфектыўнасць, выбірайце слізгальныя герметычныя гумовыя падшыпнікі; для пластоў сярэдняй цвёрдасці і цвёрдасці, дзе патрабуецца высокая хуткасць і эфектыўнасць бурэння, выбірайце герметычны гумовы падшыпнік качэння; і для звышвысокай тэмпературы, звышвысокага ціску глыбокіх свідравін або спецыяльных працэсаў, такіх як паветранае свідраванне, негерметычны паветраны падшыпнік качэння з'яўляецца адзіным варыянтам.

З'яўляючыся "сэрцам" шарыкавага далота, выбар падшыпніка непасрэдна ўплывае на кошт, эфектыўнасць і бяспеку буравых работ. Спадзяемся, што гэты артыкул дапаможа вам высветліць асноўныя адрозненні паміж трыма падшыпнікамі, што дазволіць вам выбраць правільнае «сэрца» для практычных буравых праектаў і забяспечыць эфектыўнае і надзейнае свідраванне кожны раз.