पेट्रोलियम ड्रिलिंग में ड्रिल बिट्स
ड्रिल बिट्स महत्वपूर्ण उपकरण हैं जिनका उपयोग रॉक फॉर्मेशन को फ्रैक्चर करने और तेल ड्रिलिंग संचालन के दौरान वेलबोर बनाने के लिए किया जाता है। उनका प्रदर्शन सीधे ड्रिलिंग गुणवत्ता, दक्षता और परिचालन लागत को प्रभावित करता है।
प्रकार द्वारा वर्गीकरण:
बिट्स खींचें
रोलर शंकु बिट्स
डायमंड बिट्स
पीडीसी (पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कॉम्पैक्ट) बिट्स
समारोह द्वारा वर्गीकरण:
पूर्ण-छेद ड्रिलिंग बिट्स
कोर बिट्स
विशेष-प्रक्रिया बिट्स (जैसे, रीमर बिट्स, दिशात्मक विक्षेपण बिट्स)
बिट्स खींचें
ड्रैग बिट्स रोटरी ड्रिलिंग में उपयोग किए जाने वाले ड्रिल बिट के शुरुआती प्रकार का प्रतिनिधित्व करते हैं। के बाद से रोटरी ड्रिलिंग विधियों को अपनाना19 वीं सदी, ये बिट्स उपयोग में बने हुए हैं, कुछ ऑयलफील्ड्स के साथ आज भी उन्हें नियोजित कर रहे हैं। मुख्य रूप से उपयोग किया जाता हैनरम और चिपचिपा-नरम संरचनाएं, वे उच्च वितरित करते हैंपैठ की दर (आरओपी)और विस्तारितबिट फुटेज। उनके प्रमुख लाभों में सरल संरचना, विनिर्माण में आसानी, कम लागत और उपयुक्तता शामिल हैंसाइट पर डिजाइन और उत्पादनऑयलफील्ड्स द्वारा।
ड्रैग बिट्स की संरचना
ड्रैग बिट में चार घटक शामिल हैं: बिट बॉडी, ब्लेड, वॉटरकोर्स कैप और नलिका। मध्यम कार्बन स्टील-सर्विस से बिट बॉडी-मचाइज़्ड वेल्डिंग ब्लेड और वॉटरकोर्स कैप के लिए आधार के रूप में, इसके ऊपरी छोर पर ड्रिल-स्ट्रिंग थ्रेड्स की विशेषता; ब्लेड (जिसे पंख भी कहा जाता है) प्राथमिक कटिंग तत्वों के रूप में निचले अंत फ़ंक्शन के लिए वेल्डेड किया जाता है।
ड्रैग बिट्स का कार्य सिद्धांत
कटिंग एक्शन के माध्यम से बिट्स फ्रैक्चर रॉक खींचें। नरम, प्लास्टिक संरचनाओं में, उनका संचालन धातु काटने वाले उपकरणों से मिलता-जुलता है: ब्लेड वेट-ऑन-बिट (WOB) के तहत स्ट्रैटम में प्रवेश करते हैं, जबकि टॉर्सनल फोर्स कटिंग एज के आगे निरंतर प्लास्टिक प्रवाह को प्रेरित करते हैं, परत से चट्टान की परत को छीलते हैं। जब भंगुर संरचनाओं को ड्रिल किया जाता है, तो रॉक विखंडन तीन चरणों में होता है:
टक्कर: प्रारंभिक रॉक फ्रैक्चर के बाद, कम टॉर्सनल प्रतिरोध ब्लेड को आगे बढ़ने और बरकरार रॉक को प्रभावित करने की अनुमति देता है;
कुचल और सूक्ष्म-कनिंग: टॉर्सनल फोर्स क्रश और छोटे पैमाने पर कतरनी फ्रैक्चर बनाते हैं;
मैक्रो-शियरिंग: निरंतर ब्लेड संपीड़न से महत्वपूर्ण स्तर तक मरोड़ बढ़ जाता है, जिससे फ्रैक्चर विमानों के साथ बड़े पैमाने पर कतरनी विफलता होती है, इसके बाद अचानक टॉर्सनल स्ट्रेस रिलीज होती है।
यह चक्रीय प्रक्रिया (टक्कर → क्रशिंग और माइक्रो-शियरिंग → मैक्रो-शियरिंग) डक्टाइल-भंगुर संरचनाओं में ड्रैग बिट के रॉक विखंडन तंत्र का गठन करती है।
ड्रैग बिट्स का उचित उपयोग
ड्रैग बिट्स नरम और चिपचिपा-नरम संरचनाओं के लिए उपयुक्त हैं। ड्रिलिंग के दौरान, ऑपरेटरों को चाहिए:
① नियंत्रण वजन-ऑन-बिट (WOB) और रोटेशन की गति उचित रूप से;
② अच्छी तरह से विचलन, चिपके हुए और ब्लेड फ्रैक्चर को रोकें;
③ पर्याप्त छेद की सफाई और बिट कूलिंग सुनिश्चित करने के लिए उच्च-प्रवाह-दर परिसंचरण को अपनाएं-नरम संरचनाओं में तेजी से प्रवेश दर और बड़ी कटिंग वॉल्यूम के कारण आवश्यक;
④ मॉनिटर शंक्वाकार पहनने के पैटर्न (बाहरी ब्लेड रैखिक वेग का कारण त्वरित पहनने का कारण बनता है), विचलन नियंत्रण और वेलबोर व्यास के रखरखाव पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता होती है।
रोलर शंकु बिट्स
1909 में पहले रोलर शंकु बिट की शुरूआत के बाद से, इस बिट प्रकार ने रोटरी ड्रिलिंग में वैश्विक प्रबलता हासिल की है। ट्राई-शंकु बिट्स अब दुनिया भर में सबसे बड़े पैमाने पर उपयोग किए जाने वाले ड्रिल बिट्स का प्रतिनिधित्व करते हैं। विविधतापूर्णदांत विन्यासऔरअसर संरचना, वे लगभग सभी गठन प्रकारों के अनुकूल हैं। इष्टतम प्रदर्शन - प्रतिस्पर्धी द्वारा विशेषतापैठ की दर (आरओपी)और विस्तारितबिट फुटेज-गठन-विशिष्ट बिट चयन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
रोलर शंकु बिट्स की बुनियादी संरचना
बिट बॉडी: शीर्ष पर एपीआई थ्रेडिंग के साथ तीन पैर वेल्डेड।
कोन: शंकु के गोले और दांत (मिल्ड दांत या टंगस्टन कार्बाइड आवेषण) शामिल शंक्वाकार स्टील निकाय।
बीयरिंग और स्नेहक-सील प्रणाली:
नलिका: ड्रिलिंग द्रव हाइड्रोलिक दक्षता का अनुकूलन।
रोलर शंकु बिट्स का कार्य सिद्धांत
बोरहोल के निचले भाग में ऑपरेशन के दौरान, पूरी ड्रिल बिट अपने केंद्रीय अक्ष (बिट बिट रोटेशन कहा जाता है) के चारों ओर घूमती है, जबकि तीन शंकु बोरहोल तल पर अपने स्वयं के अक्षों के साथ रोल करते हैं (शंकु रोटेशन कहा जाता है)। दांतों के माध्यम से प्रेषित बिट (WOB) पर वजन चट्टान (कुचल प्रभाव) को फ्रैक्चर करता है। शंकु रोल के रूप में, वे वैकल्पिक रूप से बोरहोल के नीचे एकल और डबल दांतों के साथ संपर्क करते हैं, जिससे शंकु केंद्रों का ऊर्ध्वाधर दोलन होता है। यह बिट में अनुदैर्ध्य कंपन उत्पन्न करता है। कंपन चक्रीय रूप से संपीड़ित करता है और ड्रिल स्ट्रिंग को बढ़ाता है, समय -समय पर अलग -अलग लोचदार ऊर्जा को कम ड्रिल स्ट्रिंग से चट्टान को तोड़ने के लिए दांतों के माध्यम से गठन पर प्रभाव बलों में परिवर्तित करता है। यह संयुक्त प्रभाव और कुचलने की कार्रवाई रोलर कोन बिट्स के प्राथमिक रॉक विखंडन तंत्र का गठन करती है।
प्रभाव और कुचल प्रभावों के अलावा, रोलर कोन बिट्स एक्सर्टशीयरिंग एक्शनबोरहोल-बॉटम रॉक पर। रोलिंग गति के दौरान, शंकु एक साथ उत्पन्न होता हैदाँत फिसलने वालागठन के खिलाफ। यह स्लाइडिंग गति चट्टान को कम करती है, बोरहोल नीचे को एक ड्रैग बिट के समान स्क्रैप करती है। दाँत स्लाइडिंग मुख्य रूप से तीन डिज़ाइन कॉन्फ़िगरेशन से परिणाम:शंकु ऑफसेट ,द्वितीयक शंकु प्रोफ़ाइल, एक्सिस शिफ्ट. शंकु ऑफसेटके साथ संयुक्तबहु-संयोग प्रोफाइललातीस्पर्शरेखा स्लाइडिंग, जबकिएक्सिस शिफ्टकारणअक्षीय स्लाइडिंग। डिज़ाइन कॉन्फ़िगरेशन आमतौर पर इन गठन-विशिष्ट सिद्धांतों का पालन करते हैं: बिट्स के लिएमध्यम-कठोर संरचनाओं के लिए नरम: शंकु ऑफसेट, मल्टी-कॉन प्रोफाइल और एक्सिस शिफ्ट को शामिल करें; के लिए बिट्सकठिन संरचनाओं के लिए मध्यम-कठोर: फ़ीचर शंकु ऑफसेट और मल्टी-कॉन प्रोफाइल; बिट्स के लिएबेहद कठिन/अपघर्षक संरचनाएं: रोजगारएकल-संकलन संरचनाएँशंकु ऑफसेट या एक्सिस शिफ्ट के बिना।
रोलर शंकु बिट्स का वर्गीकरण और चयन
कई निर्माता रोलर शंकु बिट्स का उत्पादन करते हैं, जो विभिन्न प्रकार के बिट प्रकार और संरचनाओं की पेशकश करते हैं। बिट चयन और आवेदन की सुविधा के लिए,इंटरनेशनल एसोसिएशन ऑफ ड्रिलिंग कॉन्ट्रैक्टर्स (IADC)रोलर कोन बिट्स के लिए एक विश्व स्तर पर एकीकृत वर्गीकरण मानक और कोडिंग प्रणाली की स्थापना की है
डायमंड बिट्स
एक डायमंड बिट एक ड्रिल बिट को संदर्भित करता है जो अपने मैट्रिक्स में एम्बेडेड हीरे के कणों के माध्यम से रॉक को फ्रैक्चर करता है। डायमंड को वर्तमान में मानव जाति के लिए जाना जाने वाला सबसे कठिन और सबसे अधिक पहनने वाला प्रतिरोधी सामग्री के रूप में मान्यता प्राप्त है। नतीजतन, डायमंड बिट्स हार्ड, अत्यधिक अपघर्षक संरचनाओं को ड्रिल करते समय अपेक्षाकृत उच्च फुटेज प्राप्त करते हैं। डायमंड की उच्च लागत के बावजूद, कम पहनने की दर और प्रति बिट असाधारण फुटेज आधुनिक पेट्रोलियम ड्रिलिंग में मजबूत प्रतिस्पर्धा को बनाए रखते हैं। वर्तमान में, डायमंड बिट्स का व्यापक रूप से पारंपरिक रोटरी ड्रिलिंग, टर्बो-ड्रिलिंग और कोरिंग ऑपरेशंस में उपयोग किया जाता हैथर्मली स्थिर पॉलीक्रिस्टलाइन (टीएसपी)हीरे के दांत विशेष रूप से व्यापक अनुप्रयोग देख रहे हैं।
हीरे के बिट्स की संरचनात्मक विशेषताएं
एक डायमंड बिट में चलती घटकों के बिना एक अखंड संरचना होती है, जिसमें पांच आवश्यक तत्व शामिल होते हैं: बिट बॉडी, क्राउन, हाइड्रोलिक कॉन्फ़िगरेशन (पानी के पाठ्यक्रम/नोजल, प्रवाह चैनल, और कटिंग रिमूवल ग्रूव्स सहित), गेज प्रोटेक्शन और कटिंग किनारों (दांतों)। क्राउन रॉक-कटिंग सेक्शन के रूप में कार्य करता है, इसकी कामकाजी सतह के साथ हीरे काटने वाले दांतों के साथ एम्बेडेड और हाइड्रोलिक सुविधाओं को शामिल करता है। क्राउन की पार्श्व सतह गेज संरक्षण क्षेत्र (गेज दांतों के साथ घुड़सवार) के रूप में कार्य करती है, जो बिट बॉडी से जुड़ी होती है, जो टंगस्टन कार्बाइड मैट्रिक्स या स्टील सामग्री से गढ़ा जाता है। स्टील बिट बॉडी में ड्रिल स्ट्रिंग असेंबली के लिए इसके ऊपरी छोर पर थ्रेडेड कनेक्शन शामिल हैं, जबकि इसका निचला हिस्सा क्राउन मैट्रिक्स (स्टील-बॉडी डिजाइनों में, क्राउन बिट बॉडी के साथ मोनोलिथिक रूप से एकीकृत करता है) के लिए बॉन्ड्स।
हीरे बिट्स का कार्य सिद्धांत
डायमंड बिट ड्रिलिंग के दौरान, बिट सतह पर कई हीरे के कण एक साथ रॉक संरचनाओं के साथ संलग्न होते हैं। हीरे द्वारा रॉक विखंडन विभिन्न गठन प्रकारों में अलग -अलग विशेषताओं को प्रदर्शित करता है। मेंप्लास्टिक संरचना(या तनाव के तहत प्लास्टिसिटी का प्रदर्शन करने वाली चट्टानें), हीरे के तहत गठन में प्रवेश करते हैंबिट पर वजन (WOB)और चट्टान के आगे के फ्रैक्चरिंग या प्लास्टिक प्रवाह को प्रेरित करेंबिट टॉर्क। यह रॉक-ब्रेकिंग तंत्र एक "जुताई" प्रक्रिया जैसा दिखता है, इसलिए इसे "" कहा जाता है।जुताई प्रभाव".
विभिन्न संरचनाओं में रॉक विखंडन तंत्र
में ड्रिलिंग के दौरानभंगुर संरचना, डायमंड बिट्स मुख्य रूप से फ्रैक्चर रॉक एक "कुचल" तंत्र के माध्यम से। संयुक्तबिट पर वजन (WOB)औरटॉर्कः, प्रेरित तनाव हीरे के कटर के नीचे चट्टान को अधिकतम कतरनी तनाव विमानों के साथ फ्रैक्चर करने का कारण बनता है। यह चलती हीरे के पीछे फ्रैक्चर खांचे बनाता है, जहां खंडित चट्टान की मात्रा तत्काल प्रवेश क्षेत्र से काफी अधिक है। यह वॉल्यूमेट्रिक विखंडन अत्यधिक कुशल रॉक ब्रेकिंग में सक्षम बनाता है।
मेंकठोर संरचना। उनकी रॉक-ब्रेकिंग प्रक्रिया पहिया घर्षण को पीसने से मिलती जुलती है। प्रत्येक उजागर हीरे एक माइक्रो-कटिंग एज के रूप में कार्य करता है, जो बिट को एक अनंत-ब्लेड टूल प्रदान करता है। ऑपरेशन के दौरान, माइक्रो-कटिंग और स्क्रैचिंग क्रियाओं के माध्यम से हीरे के किनारों को फ्रैक्चर रॉक का प्रसार करता है। यह पीस तंत्र कम दक्षता के साथ सतह-स्तरीय विखंडन का गठन करता है।
हीरे के बिट्स का उचित अनुप्रयोग
डायमंड बिट्स ड्रिलिंग मीडियम से हार्ड, अपघर्षक संरचनाओं के साथ-साथ टरबाइन ड्रिलिंग, डीप/अल्ट्रा-डीप वेल ड्रिलिंग, और कोरिंग ऑपरेशन के लिए उपयुक्त हैं। डायमंड बिट को तैनात करने से पहले, बोरहोल बॉटम को पूरी तरह से साफ किया जाना चाहिए ताकि कोई भी धातु मलबे न बने रह सके। नीचे के साथ प्रारंभिक संपर्क होने पर, बिट को ए से गुजरना चाहिएब्रेक-इन अवधिका उपयोग करते हुएबिट पर कम वजन (WOB)औरकम रोटरी गति। इसके बाद, ड्रिलिंग के साथ आगे बढ़ता हैअपेक्षाकृत कम WOB (रोलर शंकु बिट्स से कम), उच्च रोटरी गति, औरअधिकतम प्रवाह दर। रीमिंग ऑपरेशंस को कम से कम किया जाना चाहिए। जब रीमिंग अपरिहार्य है, तो लागू करेंन्यूनतम wobऔरकम आरपीएम; हीरे के फ्रैक्चरिंग और अत्यधिक पहनने को रोकने के लिए समान रूप से संचालन किया जाना चाहिएगेज अनुभाग.
पीडीसी बिट्स (पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कॉम्पैक्ट बिट्स)
पीडीसी बिट, से संक्षिप्तपॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कॉम्पैक्ट बिट, भी कहा जाता हैपॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कटर बिटयाकॉम्पैक्ट कटर बिट। चूंकि जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी (यूएसए) ने 1973 में पीडीसी कटर पेश किए और पहला पीडीसी बिट विकसित किया, इसलिए इन बिट्स ने उनके कारण पेट्रोलियम ड्रिलिंग में व्यापक आवेदन प्राप्त किया हैपैठ की उच्च दर (आरओपी), विस्तारित सेवा जीवन, औरअसाधारण फुटेज। वस्तुतः सभी ड्रिल बिट निर्माताओं ने मालिकाना पीडीसी बिट उत्पाद लाइनों का उत्पादन करने के लिए इस तकनीक को अपनाया है।
पीडीसी बिट्स की संरचनात्मक विशेषताएं
पीडीसी बिट्स में बिट बॉडी, पीडीसी कटर और नोजल होते हैं, जिन्हें वर्गीकृत किया जाता हैस्टील-बॉडीऔरमैट्रिक्स-बॉडीसंरचनात्मक और विनिर्माण अंतरों पर आधारित श्रृंखला।
स्टील-बॉडी पीडीसी बिट्स
पूरे बिट बॉडी को यांत्रिक विनिर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग करके मध्यम-कार्बन स्टील से गढ़ा जाता है। पीडीसी कटर को क्राउन में सुरक्षित करने के लिए छेद को बिट चेहरे पर ड्रिल किया जाता हैहस्तक्षेप फिट। क्राउन कटाव प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए सतह के सख्त उपचार (टंगस्टन कार्बाइड कोटिंग, कार्बोराइजिंग, आदि) से गुजरता है। प्राथमिक लाभों में सरलीकृत विनिर्माण शामिल हैं; कमियां कम कटाव प्रतिरोध और अविश्वसनीय कटर प्रतिधारण को शामिल करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप सीमित वर्तमान अनुप्रयोग होता है।
मैट्रिक्स-बॉडी पीडीसी बिट्स
ऊपरी खंड स्टील के निर्माण को नियोजित करता है, जबकि निचले हिस्से में एटंगस्टन कार्बाइड वियर-रेजिस्टेंट मैट्रिक्सके माध्यम से गठितपाउडर धातुकर्म सिन्टरिंग। पीडीसी कटर कम-तापमान मिलाप मिश्र धातुओं का उपयोग करके पूर्व-सेट सॉकेट्स पर उकसाया जाता है। कार्बाइड मैट्रिक्स की उच्च कठोरता और कटाव प्रतिरोध विस्तारित सेवा जीवन और बेहतर फुटेज को सक्षम करता है, जिससे इन बिट्स को आज मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है।
पीडीसी बिट्स का कार्य सिद्धांत
पीडीसी बिट्स फ्रैक्चर रॉक ए के माध्यम सेकतरन तंत्र। स्व-शार्पिंग कटर आसानी से के तहत संरचनाओं में प्रवेश करते हैंबिट पर वजन (WOB), के तहत आगे बढ़नाटॉर्कःकतरनी चट्टान के लिए। कई पीडीसी कटर एक साथ काम करने के साथ, बोरहोल नीचे कई विकसित होता हैफ्री रॉक चेहरेवितरित कतरनी कार्रवाई के माध्यम से विखंडन दक्षता को बढ़ाना।
पीडीसी बिट्स का उचित अनुप्रयोग
पीडीसी बिट्स में इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त होता हैविस्तारित सजातीय संरचनाएंनरम से लेकर मध्यम-कठोर तक। वे इसके लिए अनुपयुक्त हैंबजरी परतेंऔरइंटरबेड हार्ड/सॉफ्ट फॉर्मेशन। ड्रिलिंग मापदंडों को रोजगार देना चाहिएबिट पर कम वजन (WOB), उच्च रोटरी गति, औरअधिकतम प्रवाह दरप्रभावी बिट प्रदर्शन के लिए। तैनाती से पहले, बोरहोल तल को धातु के मलबे से साफ किया जाना चाहिए। प्रारंभिक वंश पर, उपयोग करेंन्यूनतम wobऔरआरपीएम कम कियाबॉटम-होल पैटर्न स्थापित होने तक ब्रेक-इन के लिए, फिर सामान्य ड्रिलिंग फिर से शुरू करें। जैसाअखंड बिट संरचनाएंचलते घटकों के बिना, पीडीसी बिट्स हाई-स्पीड के लिए आदर्श हैंटर्बो ड्रिलिंगआवेदन।