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工程技术
牙轮钻头取金刚石钻头的脚色变更
公布日期:2015-9-23
纵观全部钻井汗青, 据美国《油气杂志》引见。人们一向把“重金属”置于钻井东西的前缘,将其作为切削元件用以磨碎、破裂或凿碎地层岩石。最后,大多数油井都是接纳打击钻井体式格局,19世纪和20世纪,钢材手艺的前进致使了可以或许在硬岩层中快速钻进的扭转式钻头的显现。
钢材也会快速磨损,纵然是硬岩层中。以是在钻头上要常常镶以碳化钨齿或整体掩盖碳化钨外层。此类碳化钨质料比钢材更脆,但具有更强的抗冲蚀才能。美国戚斯公司于1909年最早发清楚明了转动牙轮钻头以后,人们硬面敷焊方面与得了一些严重的生长,致使开放式轴承钻头的使用寿命大为延伸。然后又于1951年泛起了第一代 “O”形圈和润滑脂密封轴承碳化钨镶齿钻头,再厥后又泛起了滑动轴承钻头。那段期间,牙轮钻头是钻井界的必选东西。金刚石作为新兴切削元件应运而生。地质学家初次将自然金刚石用于钻井功课后,1910年。一种新型切削元件便降生了空心的与心钻头被用于钻出圆形井筒并掏出岩柱以做剖析,这种方法之前多用于矿物勘察功课。这类用处中,将金刚石用作钻井切削元件应运而生。而后的几年中,人们显着天看到金刚石钻井手艺为油田功课带来了很大的发展潜力。金刚石的硬度是钢材的10倍;而取硬质合金比拟,作为人类所知的最硬的材料。金刚石的硬度是碳化钨硬质合金的2倍,耐磨性是硬质合金的10倍;金刚石的抗压强度是花岗岩的20倍。以是,油田钻井功课中运用金刚石已成为不可逆转的趋向。但全井眼金刚石钻井钻头却是20世纪50年月才初次被作为贸易产物在石油工业界推出的事先在钻头上运用的产业级自然金刚石,只管晚期也泛起过一些原型产物。这类金刚石被破裂并处置惩罚成肯定的规格和尺度的圆形颗粒。因为金刚石是地层深处经过几千年的高温高压历程而构成的以是它稀奇适用于在硬岩地层中钻井。大阳城集团菲律宾官网
当美国GE公司开辟出一种制造人造金刚石的工艺后,20世纪70年月晚期。金刚石手艺的生长到达一个主要的里程碑。被制成圆形薄层的石墨碳片和钴片瓜代天叠放在一个蒙受着高温高压的小罐内,经由过程压机中高温高压的感化,使这两种材料熔合以构成金刚石取金刚石间的粘结,最毕生产出散晶金刚石(PDC)切削元件。这类产物被敏捷以 " 流动切削齿 " 钻头的情势用于油田钻井功课中。PDC产物为金刚石钻头拓荒了一个全新的应用领域。现在,那方面的材料、构造和制造工艺皆借在停止着络续革新和完美。
PDC产物机能络续革新
PDC切削齿的质量和范例皆发作了伟大的转变。若是将20世纪80年月的齿取现今的齿停止对照的话,已往的几年间。差异是相称大的因为混淆工艺取制造工艺的转变,现今的切削齿的质量机能要好很多,使钻头的抗冲蚀和抗打击才能皆大为进步。层状金刚石工艺方面的刷新也被用于进步产物的抗磨蚀性和热稳定性。工程师们借对碳化钨基片取人造金刚石之间的界面停止了优化。
PDC产物在齿的设想手艺和布齿方面也实现了严重的打破。如今PDC产物已可被用于之前所不克不及运用的区域,除材料和制造工艺方面的生长之外。如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。这类背新领域中的扩大,对金刚石(流动切削齿)钻头和牙轮钻头之间的均衡发作了很大的影响。
PDC钻头只能被用于硬页岩地层中,最后。缘由是硬的夹层会破坏钻头。但因为新技术的泛起和构造的转变,现在PDC钻头已可以或许用于钻硬夹层和少段的硬岩地层了PDC钻头正愈来愈多天为人们所选用,特别是跟着PDC齿质量的不时进步,这种情况更加凸显。自信约一个世纪前金刚石钻头被用于钻井产业以来,无论是自然金刚石照样人造金刚石钻头的总进尺一向皆在稳固的增进,至今已到达取牙轮钻头势均力敌的水平。固然统计数字差别,但凭据美国赛克瑞特DBS公司于2003年的统计,事先环球钻井界的牙轮钻头总进尺占60%,而流动切削齿钻头的总进尺占40%。但背硬岩地层中的过渡(PDC钻头对牙轮钻头的庖代)却使这一进尺分别发作了很大的转变。凭据该公司现在的预计,到2008年,流动切削齿钻头的总进尺份 额将会到达60%,而该公司的牙轮钻头销售额届时将只会连结在现在的程度。该公司以为,种种钻头皆将会在天下钻井业中继承负担一种要害的脚色,无论是牙轮钻头照样金刚石钻头,人们老是会对这两种钻头的机器钻速、钻头本钱、井眼质量、钻头的耐用性和可操纵性停止对照。
因为PDC钻头租赁和修复业务的生长,金刚石钻头的进尺(在单只钻头寿命时期)于1995年发作了很大的提拔。而牙轮钻头的总进尺于2004年最先下落,缘由是前期老是用牙轮钻头所钻的较硬因此可钻较长的井段被PDC钻头所庖代,使得牙轮钻头只能钻较硬的地层,而牙轮钻头在较硬地层中的使用寿命则会较短。晚期的自然金刚石钻头被用于钻硬的研磨性地层时,重要是靠磨削破裂体式格局,机器钻速一般仅为每小时0.9~1.2。而PDC钻头对岩层的破裂体式格局则是剪切破裂。跟着PDC钻头的革新,一只PDC钻头能够庖代5只同类牙轮钻头。但是,显着的究竟是,现在一半的地层都是由金刚石钻头所钻的。另一方面,在某些钻井功课中,牙轮钻头的切削感化仍旧优于PDC钻头的剪切破裂体式格局。
金刚石钻头市场本身也在细分菲律宾太阳官方网站
有一种征象非常风趣,那就是钻头市场中的金刚石局部也在发作着细分。20世纪80年月,取自然金刚石钻头比拟,PDC钻头仅占金刚石钻头市场的较小份额。然则,PDC钻头生长很快,且单只钻头的进尺也有大幅增添。近年来,PDC钻头机能的大幅度进步,使得在市场上构成了便这类钻头的租赁及修缮业务的观点,那使得PDC钻头的单只进尺得以进一步提拔。特别是近来两年,美国和加拿大境内的PDC钻头业务更是飞速生长。这类钻头的使用寿命相称少,以至于能够将其出租、修整、再用于钻井功课。现在,一只PDC钻头打2438~2743米已很常见。近期的有关讲演显现,美国降基山脉区域75%的钻井进尺都是PDC钻头完成的。菲律宾太阳官方网站

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