Поиск

The Стабилизатор бурильной колонны — важнейший инструмент, устанавливаемый на бурильную колонну при бурении нефтяных и газовых скважин, геологоразведке и других инженерных проектах. Его основные функции включают стабилизацию бурильной колонны, управление траекторией ствола скважины, снижение вибрации и износа бурильной колонны, а также обеспечение эффективного и безопасного бурения. Ниже приведено подробное описание:I. Основные функцииСтабилизация бурильной колонны и предотвращение отклоненияБлагодаря контакту со стенкой скважины стабилизатор обеспечивает радиальную поддержку бурильная колонна, уменьшая поперечные колебания бурильной колонны во время вращения и бурения. Это предотвращает отклонение ствола скважины от проектной траектории (например, управление траекторией в наклонно-направленных или горизонтальных скважинах).Контроль диаметра ствола скважиныНаружный диаметр стабилизатора близок к диаметру бурового долота, что позволяет ему удалять излишки породы или глинистой корки со стенок скважины. Это обеспечивает правильную форму ствола скважины, предотвращает его расширение или усадку и создает благоприятные условия для последующего цементирования и заканчивания скважины.Снижение износа и усталости бурильной колонныОн минимизирует трение между бурильной колонной и стенкой скважины, уменьшает изгиб и вибрацию бурильные трубы и утяжеленные бурильные трубы, продлевает срок службы буровых инструментов и снижает риск возникновения несчастных случаев, таких как поломка и застревание бурильной колонны.Оптимизация гидравлических характеристикНекоторые стабилизаторы спроектированы с отводными канавками или водяными глазками, которые улучшают путь потока бурового раствора, повышая способность переносить песок и эффективность охлаждения долота.II. Основные классификации и структурные особенностиСтабилизаторы бурильной колонны можно классифицировать по конструктивному исполнению, сценариям применения и принципам стабилизации:Классификация по структурной формеИнтегральный стабилизаторСтруктура: Выкован из цельного куска стали (например, легированной стали) и обработан на станке, с ребрами, интегрированными в основной корпус (без сварных или сборных компонентов).Функции: Высокая прочность и ударопрочность, подходит для глубоких скважин, твердых пород или условий бурения с высокой скоростью вращения.Приложение: Глубокое бурение скважин, твердые горные породы и участки наклонно-направленных скважин с высокой скоростью набора кривизны.Стабилизатор вставного типаСтруктура: В ребра основного корпуса вставлены твердосплавные вставки (например, зубья из карбида вольфрама) или вставки из поликристаллического алмазного композита (PDC).Функции: Исключительная износостойкость, эффективная обработка абразивных пород (например, песчаника, конгломерата) и продление срока службы.Приложение: Абразивные образования и горизонтальные участки скважин (требующие длительного контакта со стенкой скважины).Сменный стабилизатор рукаваСтруктура: Основной корпус служит основанием, а съёмная втулка из износостойкого сплава обеспечивает стабилизацию. Изношенные втулки можно заменить, не разбирая весь корпус.Функции: Экономически эффективен, снижает затраты на техническое обслуживание, подходит для средне- и низкоабразивных пластов.Приложение: Традиционные вертикальные скважины и требования к вторичному/многократному использованию в скважинах средней глубины.Спиральный стабилизаторСтруктура: Ребра распределены по спирали, что минимизирует площадь контакта со стенкой скважины и обеспечивает более плавный проход жидкости.Функции: Снижает сопротивление потоку бурового раствора и потерю давления, одновременно выполняя функции стабилизации и отклонения.Приложение: Высокопроизводительное бурение и горизонтальные секции (снижают накопление шлама).Классификация по месту установкиСтабилизатор около долота: устанавливается ближе всего к буровой коронке (обычно на высоте 0,5–3 метра над коронкой), напрямую контролирует отклонение коронки и служит основным инструментом управления траекторией.Средний стабилизатор: устанавливается в середине бурильной колонны для ее стабилизации и снижения общей изгибающей деформации.Верхний стабилизатор: Расположен вблизи устья скважины или роторного стола, в первую очередь предотвращает колебания бурильной колонны вблизи устья скважины.III. Структурный составСтабилизаторы бурильной колонны обычно состоят из следующих компонентов:Основная часть: Цилиндрическая металлическая конструкция, обычно изготовленная из высокопрочной легированной стали, обладающая износостойкостью и ударопрочностью.Стабилизирующие ребра (лезвия)Выступающие элементы: равномерно распределенные по окружности основного корпуса (обычно 3–6 ребер). Они служат точками контакта сердечника со стенкой скважины. Форма и количество ребер определяются требованиями бурения.Соединительные нити: Оснащены резьбой бурильной трубы (например, резьбой стандарта API) на обоих концах для соединения с бурильной колонной (утяжеленными бурильными трубами, бурильными трубами).Канавки для отвода: Канавки между лопастями для циркуляции бурового раствора. В некоторых конструкциях оптимизируется геометрия канавок для снижения потерь давления.IV. Основные технические параметрыВнешний диаметр: Соответствует размеру ствола скважины, как правило, на 3–5 мм меньше диаметра ствола скважины (например, для ствола скважины диаметром 215,9 мм используется стабилизатор диаметром 210 мм), обеспечивая стабилизацию и избегая риска прихвата.Количество ребер: Обычно 3, 4 или 6 ребер. Большее количество ребер повышает устойчивость, но может увеличить сопротивление потоку бурового раствора.Длина: проектируются с учётом особенностей сечения скважины. Околодолотные стабилизаторы обычно короче (0,5–1,5 метра), тогда как средние стабилизаторы могут быть длиннее (1–3 метра).Материал:Основная часть: В основном это высокопрочные легированные стали, такие как 4145H или 4140H, закаленные для обеспечения хорошей прочности и усталостной прочности.Износостойкие компоненты: Карбид вольфрама (WC-Co), пластины PDC, керамические покрытия и т. д. для повышения износостойкости.Максимальное рабочее давление/температура: Разработаны для работы в условиях высоких температур и давления в глубоких скважинах. Обычные изделия выдерживают температуру ≥150°C и давление ≥30 МПа.V. Сценарии применения и принципы выбораХарактеристики формацииМягкие образования: Отдайте приоритет спиральным или интегральным стабилизаторам, чтобы свести к минимуму нарушение пласта.Твердые/абразивные образования: Для предотвращения быстрого износа обязательны стабилизаторы вставного типа.Требования к типу скважиныВертикальные скважины: Сосредоточьтесь на контроле отклонения, выбрав высокоустойчивые интегральные или 4-реберные стабилизаторы.Направленные/горизонтальные скважины: Околодолотовые стабилизаторы требуют высокоточной конструкции в сочетании со спиральными структурами для уменьшения накопления шлама.Параметры буренияВысокоскоростное бурение (≥150 об/мин) требует использования встроенных стабилизаторов с высокой усталостной прочностью.При бурении с большим смещением приоритет отдается спиральным структурам.VI. Вопросы примененияОтбор Адаптация: Выберите подходящий тип стабилизатора в зависимости от твердости пласта, типа скважины (вертикальная/направленная/горизонтальная) и свойств бурового раствора.Положение установки: Обычно устанавливается над долотом около утяжеленной бурильной трубы или на расстоянии друг от друга в соответствии с конструкцией бурильной колонны, образуя конструкцию «полноразмерной бурильной колонны».Технический осмотр: Регулярно проверяйте износ ребер и целостность резьбы, чтобы избежать отклонения ствола скважины или повреждения бурильной колонны из-за выхода из строя стабилизатора.Координация с другими инструментами: работают синергетически с долотами, утяжеленными бурильными трубами, амортизаторами и т. д., оптимизируя общую устойчивость бурильной колонны.VII. Руководство по использованию и обслуживаниюПредварительная проверкаПроверьте износ ребер (замените, если износ превышает проектные пределы).Осмотрите основной корпус на предмет трещин, деформации или повреждения резьбы.Убедитесь, что вставки не ослаблены и не отсутствуют, а спиральные каналы не засорены.Мониторинг в процессе использованияМониторинг колебаний крутящего момента и нагрузки на долото в режиме реального времени; отклонения могут указывать на неисправность стабилизатора.Регулярно оценивайте траекторию ствола скважины, используя данные измерений во время бурения (MWD), чтобы проверить эффективность стабилизатора.ОбслуживаниеПосле использования удалите остатки бурового раствора и проверьте износ важнейших компонентов.Замените изношенные вставки для стабилизаторов вставного типа и своевременно замените втулки для стабилизаторов сменного типа. Стабилизатор бурильной колонны достигает основной цели: «стабильность бурильной колонны – нормальный ствол скважины – эффективное бурение» благодаря трём синергетическим функциям: жёсткой опоре для подавления колебаний бурильной колонны, ограничениям траектории для управления направлением ствола скважины и оптимизации гидравлических характеристик для повышения эффективности пескопроявления и охлаждения. Его эксплуатационные характеристики напрямую влияют на безопасность бурения, качество ствола скважины и эксплуатационные расходы, что делает его незаменимым инструментом при бурении сложных скважин (например, горизонтальных скважин для добычи сланцевого газа, глубоких скважин).

The подъемная система в нефтяном бурении является важнейшим компонентом оборудования для бурения нефтяных скважин, в основном используется для спуска бурильных колонн и обсадных труб, а также для подвешивания бурильных колонн во время буровых работ. Ниже приведены некоторые из основных видов оборудования в этой системе:Ⅰ. ДеррикКонструктивные особенности: Деррик представляет собой крупногабаритную стальную конструкцию, обычно включающую такие типы, как башенный деррик, А-образный деррик и мачтовый деррик. Башенный деррик имеет общую башенную конструкцию с высокой устойчивостью и грузоподъемностью, способную выдерживать большие нагрузки. Однако он большой по размеру, тяжелый по весу и относительно сложен в разборке, сборке и транспортировке. А-образный деррик состоит из двух наклонных кронштейнов и верхней поперечной балки, напоминающей по форме букву «А». Он имеет компактную конструкцию, удобен для разборки и сборки и широко применяется. Мачтовый деррик относительно низкий и имеет небольшую площадь основания, подходит для мест с ограниченным пространством.Функция: Деррик обеспечивает поддержку и фиксацию всей подъемной системы. Благодаря стальной конструкции каркаса, он выдерживает вес оборудования, такого как коронный блок, путевой блок, и бурильная колонна, а также различные силы натяжения и давления, возникающие в процессе подъема. Позволяет вертикально поднимать и опускать бурильную колонну, а также обеспечивает установочные позиции для подъемного оборудования и инструментов, таких как кронблок, талевый блок, поворотный вертлюг, (верхний привод) силовые ключи и элеватор. Он также обеспечивает операторам достаточно места для выполнения буровых работ.Ⅱ. Блок короныСтруктурный состав: Установленный в верхней части вышки, он представляет собой фиксированный блок шкивов, состоящий из нескольких шкивов.The коронный блок шиves обычно изготавливаются из высококачественной стали, обладающей высокой износостойкостью и прочностью, позволяющей выдерживать огромные растягивающие усилия, возникающие при частых подъемах и опусканиях.Функция: Он изменяет направление троса, передает тяговое усилие лебедки на талевый блок и осуществляет подъем и опускание груза. бурильная колоннаБлагодаря сочетанию нескольких шкивов можно эффективно распределить тяговое усилие, снизить нагрузку, прилагаемую к одному шкиву, и повысить надежность и безопасность системы.Ⅲ. Транспортный блокКонструктивные особенности: Соединенный с кронблоком тросом, это подвижный блок шкивов, обычно состоящий из нескольких шкивов, который взаимодействует с блоком шкивов кронблока через трос, образуя подъемную систему, экономящую труд. Количество и размер шкивов определяются в соответствии с грузоподъемностью талевого блока и требованиями буровой операции. Нижняя часть талевого блока соединена с бурильной колонной через крюк талевого блока. Под действием подъемной системы он заставляет бурильную колонну двигаться вверх и вниз. Конструктивная конструкция талевого блока должна обеспечивать его гибкость и устойчивость во время движения, а также выдерживать вес бурильной колонны и ударную силу во время подъема.Функция: Приводимый в действие лебедкой, он перемещает бурильную колонну вверх и вниз посредством натяжения троса. Поскольку талевый блок представляет собой подвижный блок шкива, в соответствии с принципом экономии труда блока шкива, он может усиливать тяговое усилие лебедки, позволяя поднимать более тяжелые бурильные колонны.Ⅳ. КрючокСтруктурный состав: Крюк присоединяется ниже талевого блока, подвешивая бурильную колонну через корпус крюка, и образует подъемную систему вместе с талевым блоком, кронблоком и лебедкой. Крюк имеет вращающийся корпус крюка и предохранительное запирающее устройство.Функция: Его принцип работы относительно прост. Он в основном использует собственные структурные особенности и соединительные устройства для передачи тягового усилия талевого блока на бурильную колонну, облегчая соединение и разъединение с соединением бурильной колонны и предотвращая случайное падение бурильной колонны во время процесса подъема. Вращающаяся функция корпуса крюка позволяет бурильной колонне вращаться по мере необходимости во время процесса подъема и опускания. Например, при соединении или разборке бурильных труб она позволяет точно выровнять резьбу бурильных труб. Предохранительное запирающее устройство крюка предотвращает случайное открытие корпуса крюка после подвешивания бурильной колонны, гарантируя, что бурильная колонна не упадет, и гарантируя безопасность операции. Грузоподъемность крюка варьируется в зависимости от глубины скважины и веса бурильной колонны, как правило, от нескольких десятков тонн до нескольких сотен тонн.Ⅴ. Буровая лебедкаThe буровая лебедкаs является не только основным оборудованием подъемной системы, но и основной частью всей буровой и ремонтной установки, а также одним из трех основных рабочих агрегатов буровой и ремонтной установки. Классическая трехосная буровая установка с электроприводом.Конструктивные особенности: Как силовое оборудование подъемной системы и источник питания, он обычно приводится в действие электродвигателем или дизельным двигателем. Лебедка содержит такие компоненты, как передаточное устройство, барабан и тормозная система.Функция: Он управляет скоростью подъема и положением талевого блока и буровой колонны путем наматывания и разматывания троса. Передаточное устройство может передавать мощность на барабан с различными скоростями вращения и крутящими моментами в соответствии с различными требованиями к эксплуатации. Когда буровую колонну необходимо поднять, барабан вращается вперед и наматывает трос, тем самым вытягивая талевый блок и соединенную буровую колонну вверх; при опускании буровой колонны барабан вращается в обратном направлении и отпускает трос, и буровая колонна медленно опускается под действием собственной силы тяжести. Тормозная система использует такие компоненты, как тормозные колодки или тормозные диски, чтобы быстро остановить вращение барабана, когда это необходимо, останавливая буровую колонну в указанном положении и достигая функции зависания, обеспечивая безопасность и точное управление операцией.Ⅵ. Проволочный тросКонструктивные особенности: Изготовленный из высокопрочной и коррозионно-стойкой стали, он имеет высокую прочность на разрыв и хорошую гибкость. Как правило, он скручен из нескольких прядей стальной проволоки, а внешний слой может также иметь защитный слой для улучшения его износостойкости и коррозионной стойкости. Для обеспечения срока службы и безопасности троса необходимо регулярно его осматривать, смазывать и заменять. При выборе троса следует определить подходящий трос в соответствии с такими факторами, как глубина скважины и нагрузка.Функция: Он соединяет кронблок, талевый блок и лебедку, передает тяговое усилие и подвешивает бурильную колонну. Во время процесса бурения трос должен выдерживать огромное тяговое усилие, поэтому его качество и производительность напрямую влияют на безопасность и надежность подъемной системы. Трос обходит несколько шкивов кронблока и талевого блока, образуя многорядную канатную систему. Согласно принципу экономии труда шкивного блока, таким образом, лебедке нужно только обеспечить тяговое усилие, меньшее силы тяжести бурильной колонны, чтобы добиться подъема бурильной колонны. Например, система кронблока и талевого блока, состоящая из нескольких шкивов, может усилить тяговое усилие лебедки в несколько раз, что позволяет поднимать бурильные колонны весом в десятки тонн или даже сотни тонн. В то же время блок шкивов может также изменять направление силы, позволяя эксплуатировать лебедку в более удобном положении, в то время как бурильную колонну можно поднимать и опускать вертикально.Кроме того, подъемная система для нефтяного бурения может также включать некоторое вспомогательное оборудование, такое как устройство предотвращения столкновений для предотвращения слишком высокого подъема талевого блока и столкновения с кронблоком, а также анкер мертвого каната для фиксации одного конца троса. Эти устройства работают вместе, чтобы гарантировать, что подъемная система для нефтяного бурения может работать безопасно и эффективно, и завершать операции, такие как спускоподъемные колонны и обсадные трубы во время процесса бурения нефти.