Trikoninių ritininių antgalių „širdis“: trys pagrindiniai guolių tipai, lemiantys gręžimo efektyvumą

Naftos ir dujų žvalgybos ir geologinių gręžinių vietoseritininis kūgio antgalisyra tarsi „plieninis žvėris“, prasiskverbiantis giliai į žemę, o guolis tarnauja kaip šio žvėries „širdis“. Jis palaiko greitą ritininių kūgių sukimąsi, ištveria sudėtingą požeminį slėgį ir trintį bei tiesiogiai lemia antgalio tarnavimo laiką ir gręžimo operacijų efektyvumą. Šiandien mes išskirsime tris pagrindinius ritininių kūgio antgalių guolių tipus, išnagrinėsime technines paslaptis, kurios yra už kiekvieną, ir scenarijus, kuriuose jie yra puikūs.

I. Slankusis sandarus guminis guolis: ekonomiškas čempionas, patikimas minkštų ir vidutinio kietumo formų pagalbininkas

Įprastų gręžimo scenarijų atveju slankusis sandarus guminis guolis yra patyręs „veteranas“, kurio panaudojimo lygis yra aukštas. Jo struktūra nesudėtinga; šerdį sudaro slydimo trinties pora, sudaryta iš legiruotojo plieno kakliuko ir dilimui atsparaus lydinio įvorės. Kaip ir du tiksliai sumontuoti metaliniai komponentai, jis perduoda galią per slydimo trintį. Siekiant išvengti gręžimo skysčio įsiskverbimo, specialus guminis sandarinimo mazgas—pvz., radialiniai sandarinimo žiedai ir galinės tarpinės—yra sumontuotas išorinėje guolio ertmės pusėje, o ertmė užpildyta didelio klampumo tepalu, kad susidarytų "apsauginis barjeras".

Didžiausi šio guolio pranašumai yra jo „stabilumas“ ir „ekonominis efektyvumas“. Dėl slydimo trinties konstrukcija užtikrina vienodą apkrovos paskirstymą ir puikų atsparumą smūgiams, todėl jis stabiliai veikia net esant dideliam gręžimo slėgiui ir dideliu sukimosi greičiu. Be to, jis pasižymi mažomis gamybos sąnaudomis ir paprasta priežiūra—po susidėvėjimo reikia pakeisti tik įvorę, kad grąžtas vėl veiktų. Tačiau guminis sandariklis yra jo „silpnybė“: jo atsparumas temperatūrai paprastai neviršija 120 laipsnių°C, o jo atsparumo slėgiui riba yra apie 50 MPa, todėl jis neveiksmingas aukštos temperatūros giliuose šuliniuose arba veikiant koroziniams gręžimo skysčiams.

Todėl slankiojančių sandarių guminių guolių „pagrindinis mūšio laukas“ yra minkštuose ir vidutinio kietumo dariniuose, tokiuose kaip molis, smiltainis ir kalkakmenis. Jie ypač tinka įprastiniam gręžimui sausumoje,kryptinis gręžimasir negilių gręžinių operacijos, kai labai svarbu kontroliuoti išlaidas. Jei jūsų gręžimo reikalavimai atitinka šiuos scenarijus, šis guolis bus itin ekonomiškas pasirinkimas.

II. Riedėjimo sandarus guminis guolis: didelio efektyvumo pradininkas, pagrindinis vidutinio kietumo ir kietumo įrankis

Gręžiant pereinant prie vidutinio kietumo ar kietų darinių, tokių kaip granitas ir bazaltas, slankiojančių sandarių guminių guolių efektyvumas tampa nepakankamas.—ir tada svarbiausia yra riedėjimo sandarūs guminiai guoliai. Jo pagrindinis patobulinimas yra tradicinės slydimo trinties poros pakeitimas riedėjimo elementais (rutuliniais arba ritininiais guoliais). Tiek riedėjimo elementai, tiek vidiniai/išoriniai žiedai pagaminti iš didelio tikslumo dilimui atsparaus lydinio, išlaikant guminį sandariklį ir tepalo pagrindu pagamintą sandarinimo ir tepimo sistemą.

Svarbiausias pokytis, kurį sukelia riedėjimo trintis, yra „sumažėjusios pastangos“: stipriai sumažėja atsparumas trinčiai,bitaspradinis sukimo momentas yra mažesnis ir gali lengvai pasiekti didesnį sukimosi greitį. Mechaninis gręžimo greitis paprastai padidėja 10–30%, o tai neabejotinai yra pagrindinis privalumas projektams, kuriuose siekiama didelio efektyvumo gręžimo. Tačiau jis taip pat paveldi guminių tarpiklių apribojimus—jo maksimalus atsparumas temperatūrai yra šiek tiek didesnis nei slydimo guolių, bet siekia tik 130°C, kurio atsparumas slėgiui yra maždaug 60 MPa. Be to, riedėjimo elementai yra labai jautrūs priemaišoms; kietos dalelės gręžimo skystyje gali lengvai užstrigti, todėl gręžimo skysčio švarai keliami aukštesni reikalavimai.

Remiantis šiomis savybėmis, riedėjimo sandarūs guminiai guoliai daugiausia naudojami gręžiant vidutinio kietumo ir kietus darinius, pvz., vertikalias gilių ir ypač gilių gręžinių dalis, taip pat didelio efektyvumo gręžimo projektams, kuriems reikalingas didelis mechaninis gręžimo greitis. Kalbant apie gręžimo skysčio pasirinkimą, jie labiau suderinami su švariu vandeniu ir žemos kietosios fazės gręžimo skysčių sistemomis. Norint visiškai išnaudoti jų didelio efektyvumo pranašumus, reikėtų kiek įmanoma vengti naudoti gręžimo skysčius, kuriuose yra didelių kietųjų dalelių.

III. Neužsandarinti riedėjimo oro guoliai: aukštai temperatūrai atsparus ekspertas, specializuotas pasirinkimas unikaliems gręžimo procesams

Esant itin aukštos temperatūros ir itin aukšto slėgio giluminio gręžimo scenarijams, pvz., geoterminiams gręžiniams ir skalūninių dujų giluminiams gręžiniams, pirmųjų dviejų tipų guolių guminiai sandarikliai suges dėl aukštos temperatūros. Šiuo metu neužsandarintas riedėjimo oro guolis tampa vieninteliu veiksmingu sprendimu. Jo konstrukcinė konstrukcija yra gana unikali: ji pritaikyta riedėjimo elementų trinties porai, bet visiškai pašalina sandarinimo mazgą. Guolių ertmė yra tiesiogiai prijungta prie gręžimo terpės, o aukšto slėgio oras arba purškiamas gręžimo skystis naudojamas kaip aušinimo ir tepimo terpė.

Be sandariklių suvaržymų, jo atsparumas temperatūrai pasiekė kokybinį šuolį – viršija 200°C, kuri pilnai gali prisitaikyti prie itin aukštos temperatūros požeminės aplinkos. Tuo pačiu metu aukšto slėgio oras nuolat išvalo guolio ertmę, ne tik pašalindamas dėl trinties susidariusią šilumą, bet ir efektyviai pašalindamas įsibrovusias įpjovas, kad būtų išvengta guolio nusidėvėjimo, o tai žymiai padidina patikimumą atšiaurioje aplinkoje. Tačiau jis turi ir unikalių „reikalavimų“: oro padavimo sistemai kelia itin aukštus reikalavimus, reikalaujantis stabilaus aukšto slėgio oro šaltinio. Be to, guolio tarnavimo laiką tiesiogiai veikia oro šaltinio švara—jei priemaišų įsimaišo į oro šaltinį, tai gali lengvai pažeisti guolius.

Šio tipo guoliams būdingas gana specializuotas pritaikymas, daugiausia naudojamas ypač aukštos temperatūros ir itin aukšto slėgio giluminio gręžinio gręžimui, taip pat specialiems procesams, tokiems kaip nesubalansuotas gręžimas ir oro gręžimas. Šiuose procesuose aukšto slėgio oras ne tik užtikrina guolio sutepimą ir aušinimą, bet ir veiksmingai apsaugo nuo gręžinio griūties ir vienu metu pasiekia du tikslus. Tačiau reikia pažymėti, kad jis visiškai nesuderinamas su įprastomis vandens gręžimo skysčių sistemomis ir gali veikti tik dujinėse arba purškiamose gręžimo skysčių terpėse.—tai yra pagrindinis jos taikymo apribojimas.

Santrauka: Kaip išsirinkti iš trijų guolių? Svarbiausia yra suderinti darbo sąlygas

Sužinojus apie šių trijų guolių detales, aišku, kad tarp jų nėra absoliutaus pranašumo ar prastumo—skiriasi tik tinkamumas konkrečioms darbo sąlygoms. Paprastais žodžiais tariant, pagrindinę atrankos logiką galima apibendrinti trimis punktais:

Minkštiems ir vidutinio kietumo dariniams ir negilių šulinių darbams, kur ekonomiškumas yra prioritetas, rinkitės slankiojantį sandarų guminį guolį; vidutinio kietumo ir kietumo formoms, kur reikalingas didelis gręžimo greitis ir efektyvumas, pasirinkite riedėjimo sandarų guminį guolį; o esant itin aukštai temperatūrai, itin aukšto slėgio giluminiams gręžiniams ar specialiems procesams, pvz., gręžimui oru, vienintelis pasirinkimas yra neužsandarintas riedėjimo oro guolis.

Guolių pasirinkimas, kaip ritininio kūgio antgalio „širdis“, tiesiogiai veikia gręžimo operacijų kainą, efektyvumą ir saugumą. Tikimasi, kad šis straipsnis padės išsiaiškinti esminius trijų guolių skirtumus, leis jums pasirinkti tinkamą „širdelę“ praktiniams gręžimo projektams ir užtikrinti efektyvų bei patikimą gręžimą kiekvieną kartą.