Tricone роликті қашаулардың «жүрегі»: бұрғылау тиімділігін анықтайтын үш негізгі мойынтіректердің түрі

Мұнай және газ барлау және геологиялық бұрғылау учаскелеріндероликті конус битіжерге терең еніп жатқан «болат аңға» ұқсайды, ал подшипник осы аңның «жүрегі» қызметін атқарады. Ол роликті конустардың жоғары жылдамдықпен айналуын қолдайды, күрделі жер асты қысымдары мен үйкелісіне төтеп береді және қашаудың қызмет ету мерзімін және бұрғылау жұмыстарының тиімділігін тікелей анықтайды. Бүгін біз роликті конустық биттердің үш негізгі мойынтірек түрін талдаймыз, олардың әрқайсысының артындағы техникалық құпияларды және олар жақсы болатын сценарийлерді зерттейміз.

I. Жылжымалы тығыздалған резеңке подшипник: үнемді чемпион, жұмсақ және орташа қатты қабаттар үшін сенімді көмекші

Кәдімгі бұрғылау сценарийлерінде жылжымалы тығыздағыш резеңке мойынтірек - жоғары пайдалану көрсеткіші бар тәжірибелі «ардагер». Оның құрылымы күрделі емес; өзек легирленген болат журналынан және тозуға төзімді легирленген төлкеден тұратын сырғымалы үйкеліс жұбынан тұрады. Екі дәлдікпен жабдықталған металл құрамдас бөліктер сияқты, ол сырғанау үйкелісі арқылы қуатты береді. Бұрғылау сұйықтығының енуін болдырмау үшін арнайы резеңке тығыздағыш жинағы—радиалды тығыздағыш сақиналар мен соңғы тығыздағыштар сияқты—мойынтірек қуысының сыртқы жағына орнатылады, ал қуыс «қорғаныс тосқауылын» қалыптастыру үшін жоғары тұтқыр маймен толтырылады.

Бұл подшипниктің ең үлкен артықшылығы оның «тұрақтылығында» және «үнемділігінде» жатыр. Жылжымалы үйкеліс конструкциясы жүктемені біркелкі бөлуге және жоғары соққыға төзімділікке мүмкіндік береді, тіпті жоғары бұрғылау қысымы мен жоғары айналу жылдамдығы жағдайында да тұрақты жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұған қоса, ол төмен өндірістік шығындар мен қарапайым техникалық қызмет көрсетуді ұсынады—тозғаннан кейін битті қалпына келтіру үшін тек втулканы ауыстыру қажет. Дегенмен, резеңке тығыздағыш оның «әлсіздігі» болып табылады: оның температураға төзімділігі әдетте 120-ден аспайды.°C және оның қысымға төзімділік шегі шамамен 50МПа, бұл жоғары температурадағы терең ұңғымаларда немесе коррозиялық бұрғылау ерітінділерінің әсерінен тиімсіз етеді.

Сондықтан жылжымалы тығыздағыш резеңке мойынтіректердің «негізгі ұрыс алаңы» саз, құмтас және әктас сияқты жұмсақ және орташа қаттылық құрылымдарда болады. Олар әсіресе құрлықтағы кәдімгі бұрғылау үшін қолайлы,бағытталған бұрғылау, және шығындарды бақылау маңызды болып табылатын таяз ұңғыма операциялары. Бұрғылау талаптары осы сценарийлерге сәйкес келсе, бұл мойынтірек өте үнемді таңдау болады.

II. Домаланған тығыздалған резеңке подшипник: жоғары тиімді пионер, орташа қаттыдан қаттыға дейінгі түзілімдерге арналған негізгі құрал

Бұрғылау гранит және базальт сияқты орташа қаттыдан қатты қабаттарға ауысқан кезде сырғанау тығыздалған резеңке мойынтіректердің тиімділігі жеткіліксіз болады.—және міне, дәл сол кезде прокатталған резеңке подшипниктер орталық орын алады. Оның негізгі жетілдірілуі дәстүрлі жылжымалы үйкеліс жұбын домалау элементтерімен (шарлы мойынтіректермен немесе роликті мойынтіректермен) ауыстыру болып табылады. Домалау элементтері де, ішкі/сыртқы сақиналар да резеңке тығыздағыш пен май негізіндегі тығыздау және майлау жүйесін сақтай отырып, дәлдігі жоғары тозуға төзімді қорытпадан жасалған.

Домалау үйкелісінің ең маңызды өзгерісі «күшін азайту» болып табылады: үйкеліске төзімділік айтарлықтай төмендейді,битіске қосу моменті кішірек және ол жоғары айналу жылдамдығына оңай қол жеткізе алады. Механикалық бұрғылау жылдамдығы әдетте 10%-30%-ға артады, бұл, сөзсіз, жоғары тиімді бұрғылауды көздейтін жобалар үшін негізгі артықшылық. Дегенмен, ол резеңке тығыздағыштардың шектеулерін де мұра етеді—оның максималды температураға төзімділігі жылжымалы мойынтіректерге қарағанда сәл жоғары, бірақ тек 130-ға жетеді°C, қысымға төзімділігі шамамен 60 МПа. Сонымен қатар, домалау элементтері қоспаларға өте сезімтал; бұрғылау сұйықтығының қатты бөлшектері кептелуді оңай тудыруы мүмкін, сондықтан бұрғылау сұйықтығының тазалығына жоғары талаптар қойылады.

Осы сипаттамаларға сүйене отырып, прокатталған герметикалық резеңке подшипниктер негізінен терең және өте терең ұңғымалардың тік учаскелері сияқты орташа қаттыдан қаттыға дейінгі қабаттарда бұрғылау үшін, сондай-ақ жоғары механикалық бұрғылау жылдамдығын қажет ететін жоғары тиімді бұрғылау жобаларында қолданылады. Бұрғылау ерітіндісін таңдау тұрғысынан олар таза су және төмен қатты фазалық бұрғылау сұйықтығы жүйелерімен үйлесімді. Олардың жоғары тиімділік артықшылықтарын толық көрсету үшін құрамында үлкен қатты бөлшектері бар бұрғылау ерітінділерін пайдаланудан мүмкіндігінше аулақ болу керек.

III. Тығыздалмаған прокат ауа мойынтірегі: жоғары температураға төзімді сарапшы, бірегей бұрғылау процестеріне арналған мамандандырылған нұсқа

Геотермиялық ұңғымалар және тақтатас газы терең ұңғымалары сияқты ультра жоғары температура және ультра жоғары қысымды терең бұрғылау сценарийлерінде жоғары температура әсерінен алғашқы екі тірек түрінің резеңке тығыздағыштары істен шығады. Бұл кезде нығыздалмаған домалық ауа мойынтірегі жалғыз өміршең шешім болады. Оның құрылымдық дизайны өте ерекше: ол жылжымалы элементтердің үйкеліс жұбын қабылдайды, бірақ герметикалық жинақты толығымен жояды. Мойынтірек қуысы бұрғылау ортасына тікелей қосылады, ал салқындату және майлау ортасы ретінде жоғары қысымды ауа немесе тозаңдандырылған бұрғылау сұйықтығы қолданылады.

Тығыздағыштардың шектеулерінсіз оның температураға төзімділігі 200-ден астам сапалы секіріске қол жеткізді.°C, ол өте жоғары температуралы жер асты орталарына бейімделуге толық қабілетті. Сонымен қатар, жоғары қысымды ауа мойынтірек қуысын үздіксіз тазартады, үйкеліс нәтижесінде пайда болатын жылуды алып тастап қана қоймай, сонымен қатар мойынтіректердің тозуын болдырмау үшін кіретін кесінділерді тиімді түрде шығарып, қатал ортада сенімділікті айтарлықтай арттырады. Дегенмен, оның бірегей «талаптары» да бар: ол тұрақты жоғары қысымды ауа көзін қажет ететін ауамен жабдықтау жүйесіне өте жоғары талаптар қояды. Сонымен қатар, мойынтіректердің қызмет ету мерзімі ауа көзінің тазалығына тікелей әсер етеді—егер қоспалар ауа көзіне араласса, мойынтіректерді оңай зақымдауы мүмкін.

Мойынтіректердің бұл түрі негізінен ультра жоғары температурада және ультра жоғары қысымда терең ұңғымаларды бұрғылауда, сондай-ақ теңгерімсіз бұрғылау және ауамен бұрғылау сияқты арнайы процестерде қолданылатын салыстырмалы түрде мамандандырылған қолданбаларға ие. Бұл процестерде жоғары қысымды ауа мойынтіректі майлау мен салқындатуды қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар екі мақсатқа бірден қол жеткізе отырып, ұңғыманың құлауын тиімді болдырмайды. Дегенмен, оның кәдімгі су негізіндегі бұрғылау ерітінділері жүйелерімен мүлдем үйлеспейді және тек газ немесе атомдалған бұрғылау сұйықтығы орталарында жұмыс істей алатынын атап өткен жөн.—бұл оның негізгі қолданбалы шектеуі.

Қысқаша мазмұны: Үш подшипниктің ішінен қалай таңдауға болады? Жұмыс жағдайларын сәйкестендіру кілті болып табылады

Осы үш мойынтіректердің егжей-тегжейлерімен танысқаннан кейін олардың арасында абсолютті артықшылық немесе кемшілік жоқ екені анық.—тек нақты еңбек жағдайларына жарамдылықтағы айырмашылықтар. Қарапайым тілмен айтқанда, таңдаудың негізгі логикасын үш тармақта қорытындылауға болады:

Жұмсақ және орташа қаттылықтағы қабаттар және үнемділік басымдық болып табылатын таяз ұңғымаларды пайдалану үшін сырғымалы тығыздағыш резеңке подшипникті таңдаңыз; жоғары бұрғылау жылдамдығы мен тиімділігі талап етілетін орташа қаттыдан қатты қабаттар үшін прокатталған резеңке подшипникті таңдаңыз; және тым жоғары температура, ультра жоғары қысымды терең ұңғымалар немесе ауамен бұрғылау сияқты арнайы процестер үшін герметикаланбаған домалық пневматикалық подшипник жалғыз нұсқа болып табылады.

Роликті конус қашауының «жүрегі» ретінде мойынтіректерді таңдау бұрғылау жұмыстарының құнына, тиімділігіне және қауіпсіздігіне тікелей әсер етеді. Бұл мақала сізге практикалық бұрғылау жобалары үшін дұрыс «жүректі» таңдауға және әр уақытта тиімді және сенімді бұрғылауды қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін үш мойынтіректердің негізгі айырмашылықтарын анықтауға көмектеседі деп үміттенеміз.