ड्रिलिंग गति में वृद्धि हासिल करने के लिए पीडीसी ड्रिल बिट प्रदर्शन को अनुकूलित करने पर चर्चा
ड्रिलिंग इंजीनियरिंग में, पीडीसी (पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कंपोजिट) ड्रिल बिट्स के अधिकतम प्रभाव को पूरा उपयोग देना ड्रिलिंग दक्षता में सुधार करने के प्रमुख तरीकों में से एक है। यह पेपर पीडीसी ड्रिल बिट्स की ड्रिलिंग गति में वृद्धि को प्रभावित करने वाले प्रत्यक्ष कारकों का गहराई से पता लगाएगा, और पीडीसी ड्रिल बिट्स और उनके पहनने के तंत्र की समयपूर्व विफलता के कारणों का पता लगाने के लिए ड्रिलिंग गति और पीडीसी ड्रिल बिट्स के पहनने पर उच्च ड्रिलिंग दबाव, उच्च रोटेशन गति और दांत घनत्व के बीच संबंधों का विश्लेषण करेगा।
सैद्धांतिक अध्ययनों से पता चला है कि ड्रिलिंग दबाव (यानी ड्रिल बिट की प्रवेश गहराई) और रोटेशन की गति ड्रिल बिट की यांत्रिक ड्रिलिंग गति को प्रभावित करने वाले सबसे प्रत्यक्ष कारक हैं, और आमतौर पर दोनों और यांत्रिक ड्रिलिंग गति के बीच एक रैखिक संबंध होता है। हालाँकि, वास्तविक अनुप्रयोगों में, ड्रिलिंग दबाव और यांत्रिक ड्रिलिंग गति के बीच अक्सर गैर-रेखीय प्रतिक्रियाएँ होती हैं। फ़ील्ड तकनीशियन अक्सर इसका कारण ड्रिल बिट विफलता या गठन कारकों को मानते हैं, लेकिन वास्तव में, इसका कारण "असामान्य" कारक हैं जो ड्रिलिंग के दौरान होते हैं।
इन कारकों में शामिल हैं:
1. ड्रिल बिट के प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करने वाले कारकों में ड्रिल बिट के अक्षीय, मरोड़ वाले, पार्श्व कंपन (भंवर, छड़ी - स्लिप, ड्रिल जंपिंग, आदि), खराब तली की सफाई, काटने वाले दांतों या ड्रिल बिट की मिट्टी की पैकिंग, गठन विविधता, और रॉक ब्रेकिंग विधि और गठन लिथोलॉजी के बीच बेमेल शामिल हैं।
2.नॉन-ड्रिल बिट कारक जो ड्रिलिंग ऊर्जा इनपुट को प्रभावित करते हैं उनमें जटिल भूवैज्ञानिक संरचना शामिल है जो डाउनहोल पावर ड्रिलिंग टूल के उपयोग को सीमित करती है, डाउनहोल ट्यूबिंग बकलिंग प्रभाव, टॉप ड्राइव और टूल्स की कम टॉर्सनल सीमा, बड़े कुएं झुकाव कोण के लिए हल्के दबाव और उत्थापन की आवश्यकता होती है, एमडब्ल्यूडी और अन्य टूल सिग्नल संग्रह, और लंबे क्षैतिज खंडों में रॉक ले जाने और दबाव समर्थन समस्याएं।
Field practice abroad shows that under high drilling pressure (>200 केएन), पीडीसी ड्रिल बिट्स की ड्रिलिंग गति में घिसाव को बढ़ाए बिना काफी सुधार हुआ है। यह निष्कर्ष "कम ड्रिलिंग दबाव, उच्च गति" पीडीसी ड्रिल बिट उपयोग सिद्धांत के विपरीत है जिसका चीनी ड्रिलिंग तकनीशियन लंबे समय से पालन कर रहे हैं। यह अनुमान कि "ड्रिलिंग दबाव जितना अधिक होगा, ड्रिल बिट का घिसाव उतना ही कम होगा" ऊर्ध्वाधर बुर्ज खराद कटिंग ग्रेनाइट वेट ग्राइंडिंग टेस्ट (वीटीएल परीक्षण) के माध्यम से सत्यापित किया गया था। परीक्षण के नतीजे बताते हैं कि समान कटिंग मापदंडों के तहत, पीडीसी काटने वाले दांतों की प्रवेश गहराई (उच्च ड्रिलिंग दबाव का प्रतिनिधित्व) जितनी अधिक होगी, पहनने की मात्रा उतनी ही कम होगी, जो अनुमान की शुद्धता को साबित करती है।
1. जब पीडीसी ड्रिल बिट कुशल रॉक ब्रेकिंग स्थिति में हो, तो ड्रिलिंग दबाव बढ़ाने से ड्रिल बिट की घिसाव कम हो सकती है।
2. "पीडीसी ड्रिल बिट + उच्च ड्रिलिंग दबाव" डाउनहोल पावर ड्रिलिंग टूल (जैसे उच्च टोक़ स्क्रू इत्यादि) के साथ मिलकर प्रभावी ढंग से यांत्रिक ड्रिलिंग गति को बढ़ा सकता है और ड्रिल बिट पहनने को कम कर सकता है।
3. कठोर चट्टान संरचनाओं (जैसे ग्रेनाइट) में, पीडीसी ड्रिल बिट की यांत्रिक ड्रिलिंग गति और ड्रिलिंग दबाव अभी भी एक रैखिक संबंध बनाए रखते हैं, और ड्रिलिंग दबाव बढ़ाने से ड्रिल बिट पहनने को प्रभावी ढंग से धीमा किया जा सकता है।
4. "पीडीसी ड्रिल बिट + उच्च ड्रिलिंग दबाव" का विशिष्ट कार्यान्वयन वास्तविक ड्रिलिंग स्थितियों द्वारा सीमित है, लेकिन इसे उन्नत ड्रिलिंग तकनीक और उपकरण द्वारा हल किया जा सकता है।
वीटीएल परीक्षण (पीडीसी कटर कटिंग ग्रेनाइट) का उपयोग करके रोटेशन गति और पीडीसी कटर पहनने के बीच संबंध का अध्ययन किया गया था। परीक्षण के परिणामों से पता चला कि पीडीसी कटर की पहनने की मात्रा रैखिक गति (रोटेशन गति) में वृद्धि के साथ बढ़ती है, और जब रैखिक गति एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाती है, तो कटर की पहनने की मात्रा अब यात्रा दूरी से रैखिक रूप से संबंधित नहीं होती है, और पहनने की दर में काफी वृद्धि होती है। नेशनल ऑयलवेल कॉर्पोरेशन के शोध में पाया गया कि "उच्च गति और कम कट" की स्थितियों के तहत, कटर का तापमान तेजी से बढ़ेगा, जिससे वे खराब हो जाएंगे और बहुत कम यात्रा दूरी के भीतर विफल हो जाएंगे। हालाँकि, पीडीसी कटर की वर्तमान गुणवत्ता 400{7}}500 आर/मिनट की उच्च गति पर अधिकांश संरचनाओं में दीर्घकालिक और कुशल ड्रिलिंग की जरूरतों को पूरी तरह से पूरा कर सकती है। पीडीसी ड्रिल बिट्स के साथ उच्च गति पावर ड्रिलिंग उपकरण भी विदेशी ड्रिलिंग के लिए एक आम विकल्प बन गए हैं। इस कारण से, "हाई ड्रिलिंग प्रेशर + हाई स्पीड + हाई टूथ डेंसिटी पीडीसी ड्रिल बिट" का तीन गुना हाई स्पीड {{14} अप टेक्नोलॉजी सॉल्यूशन प्रस्तावित किया गया था। फ़ील्ड परीक्षणों ने साबित कर दिया है कि इस समाधान ने पीडीसी ड्रिल बिट्स की सिंगल-ट्रिप ड्रिलिंग फुटेज और मैकेनिकल ड्रिलिंग गति में काफी सुधार किया है।
ड्रिल बिट टूथ घनत्व (ब्लेड की संख्या, काटने वाले दांत का आकार) और यांत्रिक प्रवेश दर के बीच संबंध का पता लगाने के लिए, शेंगली ऑयलफील्ड के लुओजिया ब्लॉक में एक फील्ड परीक्षण किया गया था। परिणामों से पता चला कि आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले φ19.0 मिमी मिश्रित टुकड़े चार {{2}ब्लेड SK419 {{5} YS PDC ड्रिल बिट में सबसे कम यांत्रिक प्रवेश दर थी, जबकि φ19.0 मिमी मिश्रित टुकड़ा पांच {{9} ब्लेड SK519 - YS PDC ड्रिल बिट ने बेहतर प्रदर्शन किया। उच्चतम यांत्रिक प्रवेश दर φ22.0 मिमी मिश्रित टुकड़ा पांच-ब्लेड SK522-YS PDC ड्रिल बिट थी, जिसने बड़े दांतों वाली तेज़ कटिंग स्पीड-अप डिज़ाइन को अपनाया था।
1. "कुछ ब्लेड, बड़े ब्लेड" ड्रिल बिट के फायदे ड्रिलिंग पैरामीटर वृद्धि के माध्यम से पूरी तरह से महसूस किए जा सकते हैं।
2. जब तक "खाने, काटने और समय पर डिस्चार्ज करने" के गतिशील संतुलन को सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त ड्रिलिंग दबाव, टॉर्क, पंप दबाव और विस्थापन प्रदान किया जाता है, तब तक "एकाधिक ब्लेड और छोटे दांतों" के साथ एक उच्च - दांत घनत्व पीडीसी ड्रिल बिट भी एक उच्च - दांत घनत्व ड्रिल बिट की इष्टतम और तेज़ ड्रिलिंग प्राप्त कर सकता है
वीटीएल परीक्षण उपकरण के आधार पर, φ6.0 मिमी नैनो पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड ब्लॉक (एनपीडी) सिलेंडर पर इनडोर परीक्षण किए गए। परिणामों से पता चला कि एनपीडी ग्रेनाइट के संपर्क में आने के बाद जल्दी टूट गया, और फ्रैक्चर अपेक्षाकृत चिकना था। पीडीसी कटर की तुलना में, हालांकि एनपीडी में उच्च कठोरता है (एनपीडी की कठोरता 130 - 140 जीपीए है, जबकि पीडीसी कटर की कठोरता केवल 50-70 जीपीए है), एनपीडी में कमजोर प्रभाव प्रतिरोध है और ड्रिलिंग और रॉक ब्रेकिंग की उच्च आवश्यकताओं को पूरा करना अभी भी मुश्किल है। इसलिए, तेल और गैस ड्रिलिंग के लिए चट्टान तोड़ने वाली सामग्री आँख बंद करके अल्ट्रा-उच्च कठोरता का पीछा नहीं कर सकती है, लेकिन कठोरता और क्रूरता के बीच सर्वोत्तम संतुलन की तलाश करनी चाहिए, और सामग्री की ताकत और क्रूरता एकीकरण के तकनीकी स्तर में लगातार सुधार की आवश्यकता है।
वीटीएल परीक्षणों का उपयोग करके पीडीसी कटर के पहनने के प्रतिरोध और प्रभाव प्रतिरोध पर कोबाल्ट हटाने के प्रभाव का अध्ययन किया गया था। नतीजे बताते हैं कि डीकोबाल्टिंग के बाद पीडीसी कटर के पहनने के प्रतिरोध और थर्मल स्थिरता में प्रभावी ढंग से सुधार होता है, लेकिन डीकोबाल्टेड पीडीसी कटर का प्रभाव प्रतिरोध अपेक्षाकृत खराब होता है। पीडीसी कटर का तेजी से घिसना दो स्थितियों पर निर्भर करता है: एक यह है कि कटर में बड़े पीसने वाले किनारे होते हैं और पीसने वाले किनारे गैर-डिकोबाल्टेड क्षेत्र में प्रवेश कर गए हैं; दूसरा यह है कि पीसने वाले किनारों और चट्टान के बीच घर्षण से उत्पन्न गर्मी पर्याप्त है। समान फुटेज प्राप्त करने के लिए आवश्यक यात्रा दूरी को कम करने और कटिंग और घर्षण गर्मी को समय पर डिस्चार्ज करने के लिए पीडीसी कटर के कुएं में प्रवेश करने के प्रारंभिक चरण में ड्रिलिंग पैरामीटर एन्हांसमेंट (ड्रिलिंग दबाव बढ़ाना, विस्थापन बढ़ाना आदि) का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है, जिससे कटर के घिसाव को धीमा किया जा सके।
संक्षेप में, हम निम्नलिखित निष्कर्ष निकाल सकते हैं:
1. ड्रिलिंग दबाव बढ़ाने से ड्रिलिंग गति में वृद्धि प्राप्त की जा सकती है।
2. हार्ड रॉक गति बढ़ाने के लिए ड्रिलिंग पैरामीटर वृद्धि उपयुक्त है।
3. रोटेशन की गति बढ़ाने से ड्रिल बिट की यांत्रिक ड्रिलिंग गति बढ़ जाएगी।
4.टूथ घनत्व (ब्लेड की संख्या, कटर का आकार, दांतों के बीच की दूरी, आदि) पीडीसी ड्रिल बिट्स की यांत्रिक ड्रिलिंग गति को प्रभावित करने वाले कारकों में से एक है, लेकिन यह प्रत्यक्ष कारक नहीं है।
5.वर्तमान में, पीडीसी कटर का पहनने का प्रतिरोध बलुआ पत्थर और ग्रेनाइट जैसी सजातीय कठोर चट्टान संरचनाओं में ड्रिल बिट्स की लंबी अवधि की ड्रिलिंग सुनिश्चित करने के लिए काफी अच्छा है।
6. सामान्य संरचनाओं में ड्रिलिंग करते समय, पीडीसी कटर को डीकोबाल्ट करने की आवश्यकता नहीं होती है या केवल मध्यम डीकोबाल्टिंग की आवश्यकता होती है। अत्यधिक अपघर्षक संरचनाओं के लिए, अच्छी थर्मल स्थिरता और मजबूत पहनने के प्रतिरोध और गहरी डीकोबाल्टिंग के साथ पीडीसी कटर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
