Ямобур насадка: Товар недоступен для заказа

Содержание

Товар недоступен для заказа

Товар недоступен для заказа

Вы выключили JavaScript. Для правильной работы сайта необходимо включить его в настройках браузера.

Вам может понравиться:

1211 р

537 заказов

Вес 2,4 кг. Длина 100 см. легко вскапывает почву на глубину 20 см, улучшает воздушный и водный режи…

наличие

122 р

1 917 заказов

313 р

311 заказов

Садовые ножницы 2х5,5х2 см. Размер 2×5,5×2 см Как использовать Используется для срезания веток Хра…

2700 р

47 заказов

Ручной аккумуляторный опрыскиватель Zema незаменимый помощник при работе дома и в саду. Опрыскивате…

1800 р

61 заказ

Высококачественный полольник «Hounen kihan» HT-0920 Японские мастера век за веком совершенствовали…

966 р

83 заказа

Длина 95 см, вес 0,9 кг. Извлекатель сорняков «Торнадо».За основу взят уже завоевавший популярность…

наличие

1190 р

69 заказов

Насадка-распылитель в комплекте. Преимущества шланга: -при поступлении воды автоматически увеличива…

45м

840 р

90 заказов

Надежные и эстетичные вилы предназначенные для копки твердых почв.

наличие

247 р

176 заказов

Садовый опрыскиватель 3 л Применяется для химической защиты растений от вредителей и болезней, а та…

22 290 р

4 заказа

Измельчитель садовый электрический, ЗУБР ЗИЭ-40-2500, р/с 40 мм, контейнер 50 л, 2500 Вт Измельчит…

1400 р

51 заказ

Пользуюсь второй год, очень крутая штука! Огромные кусты одуванчиков выкапывает на ура. Также очень…

1992 р

37 заказов

Смотрите доп.фото. Цвет может быть любой!

5L

1099 р

56 заказов

Насадка-распылитель в комплекте. Преимущества шланга: -при поступлении воды автоматически увеличива…

30м

1235 р

61 заказ

Агротекс 60 черного цвета Мульчирование, защита плодов. Предназначен ДЛЯ МУЛЬЧИРОВАНИЯ и защиты пло…

868 р

62 заказа

Вес. 0,7 кг, длина 60 см. Предназначен для перекапывания на глубину до 10 см, рыхления, удаление со…

наличие

1414 р

38 заказов

Длина 150 см, вес 2,4 кг. Стандартная глубина бурения 1.2 м. Диаметр скважины — 200 мм. Кованная ра…

наличие

1120 р

42 заказа

Длина 105 см, Вес 2,2кг. инструмент ставим вертикально вниз на земельный участок параллельно гряде…

наличие

6500 р

9 заказов

Триммер аккумуляторный. Удобный мобильный аппарат поможет Вам с максимальной эффективностью осущест…

840 р

51 заказ

Классическая лопата в современном исполнении, надежный инструмент для сложных работ. Копательная ча…

наличие

1330 р

34 заказа

Продолжение линейки лопат со сменными ковшами и эргономичной ручкой, которая позволяет меньше напря…

наличие

1800 р

26 заказов

Высококачественный полольник «Hounen kihan» HT-0910 Японские мастера век за веком совершенствовали…

795 р

41 заказ

Насадка-распылитель в комплекте. Преимущества шланга: -при поступлении воды автоматически увеличива…

22.5м

172 р

100 заказов

Садовый опрыскиватель 1,5 л Применяется для химической защиты растений от вредителей и болезней, а…

1330 р

30 заказов

Вес 2,5 кг. Длина 120 см. В ПЯТЬ раз производительнее пластинчатых и в ДВА раза — шнековых буров. н…

наличие

2490 р

19 заказов

Смотрите доп.фото. Цвет может быть любой!

10L

2300 р

17 заказов

Высококачественный серп «Hounen kihan» HT-0924 Японские мастера век за веком совершенствовали техно…

790 р

39 заказов

Садовый опрыскиватель ручной Объём: 3 литра Цвет может быть любой

49 875 р 41 562 р

1 заказ

Габариты: 210 x 117 x 167 см; Мин. кол-во для заказа: 1; Вес: 51 кг; Доставка: Платная; Страна: Рос…

122 р

92 заказа

Садовый опрыскиватель 0,8 л Применяется для химической защиты растений от вредителей и болезней, а…

1842 р

20 заказов

Область применения: для работы в саду и на дачном участке, а также в качестве походной скамейки во…

оранжевый

980 р

35 заказов

Длина 140 см, вес 1,8кг. Основное ее отличие — это возможность убирать снег или другие сыпучие мате…

наличие

84 р

101 заказ

Рыхлитель садовый (культиватор) «Агроном Премиум» (29×7,6×9см), ***УСИЛЕННЫЙ ПЛАСТИК. ЭСКЛЮЗИВ ПО…

985 р

24 заказа

Садовый опрыскиватель 5л Применяется для химической защиты растений от вредителей и болезней, а так…

1256 р

19 заказов

L3 Садовый опрыскиватель «Sherwan Sprayer» / 5 л Помповый садовый опрыскиватель ёмкостью 5 литров —…

В ассортименте

7300 р

5 заказов

РУЧНАЯ РАБОТА! Благодаря данному секатору вы с легкостью сможете провести формовочные, омолаживающи…

7300 р

4 заказа

Компактная, нескладная походная и садовая пила с зубьями по обе стороны полотна. Нескладные пилы ле…

5000 р

5 заказов

Пила аккумуляторная. Удобный мобильный аппарат поможет Вам с максимальной эффективностью осуществит…

229 р

42 заказа

Посадочный Совок 33 см Это ручной садовый инструмент. Он нужен, чтобы выкопать ямки (лунки) для сем…

970 р

19 заказов

Таким малышом удаляю сорняки с грядок, где необходимо работать аккуратно. Также подходит для изгото…

1376 р

14 заказов

Повреждена упаковка, инструмент весь целый Садовый набор МИНИ-4 поможет Вам обработать, прорыхлить…

Аренда ямобура в Москве и МО: услуги ямобура вездехода

   ООО «МосСпецСтрой» предлагает ямобуры в Москве и Московской области. Этот вид спецтехники предназначен для формирования отверстий в грунте. В зависимости от диаметра и состава почвы мы поможет подобрать модель из представленных на сайте. Мы работаем 24/7 – аренда ямобура в Москве возможна в любое время.

Зачем нужно заказать ямобур в Москве

   Эта техника относится к разряду специфической. Ее содержание в автопарке строительной организации, а тем более у частного лица, нерентабельно. Выход – заказать ямобур в Москве у нашей компании. Так можно оптимизировать внутренние расходы – не нужно проводить ТО, нанимать дополнительный персонал, организовывать площадку для хранения.

Области применения:

  • геодезические работы;
  • поиск водоносных слоев;
  • монтаж опор столбов линий электропередач, опор мостов;
  • формирование ям для вертикального монтажа любых конструкций;
  • каналы для прокладки инженерных коммуникаций;
  • посадка деревьев.

Преимущество – относительно небольшие размеры техники. Это позволяет выполнять работы по бурению на малых площадях.

Как выбрать ямобур для аренды

Первый этап – определиться с фронтом работ. Нужно рассчитать диаметр и глубину бурения. Учитывается состав почвы, виды и толщина слоев. На основе этой информации наши менеджеры предложат несколько вариантов спецтехники. Время аренды зависит от производительности машины и объема работ.

Что еще нужно учесть при выборе:

  • подъездные пути, влияют на требуемую проходимость техники;
  • площадь рабочей площадки для выбора маневренности;
  • план прохождения коммуникаций на участке.

Цена на аренду зависит от длительности заказа – за час, посменно или на долгий срок. Иногда нужно заказать дополнительную технику или навесные устройства. Пример – насадки со вспомогательными секциями, держатели, удлинители. Это определяется до выезда на объект.

Как заказать ямобур в Москве

   Перед оформлением заказа рекомендуется просмотреть характеристики наших моделей. Если возникли проблемы с выбором, помогут наши консультанты: подготовят и предоставят актуальную информацию, проконсультируют о возможностях машины, сформируют цены.

Как заказать ямобур у ООО «МосСпецСтрой».

  1. Выбрать спецтехнику.
  2. Дать информацию о расположении объекта, времени и продолжительности работ.
  3. Форма оплаты – наличный, безналичный расчет.
  4. Подписать договор.

Мы работает 24 часа 7 дней в неделю. Принимаем заказы по всей России.

Если нужно оперативно заказать ямобур, звоните по телефонам: +7(449)394-01-26 и +7(926)123-81-05

Шнеки для буров, бензобуров и мотобуров

Полезная информация

Рабочим элементом бензобура является шнек. Приспособление позволяет получить аккуратные ямки для столбов, небольшие скважины, лунки для посадки деревьев или отверстие во льду для зимней рыбалки. Его конструкция очень проста: металлический стержень с приваренной спиралью. Шнеки различны по длине, диаметру и назначению: на сайте предлагаются насадки для бурения льда и грунта.

Устройство и принцип работы шнека для бензобура

Шнек представляет собой длинную трубу, вокруг которой спиралью приварены витки – это так называемая стальная реборда. Труба выполняется из прочного сплава, так как в процессе эксплуатации основное усилие сопротивления грунта передается на шнек.

От длины шнека в первую очередь зависит его конструкция – она может быть единой или составной. Длинные шнеки делают составными, так как во время бурения сплошной может изогнуться, да и с транспортировкой возможны трудности. Составные шнеки состоят из нескольких частей, которые соединяются между собой специальными замками или резьбой. Во время бурения грунт или лед разрушается и по спирали поднимается наверх.

Виды шнеков для бура

  • По количеству спиралей бывают однозаходные – имеют одну спиральную ленту, и двухзаходные – оснащены двумя спиралями. Последние получили наибольшую популярность за счет высокой эффективности при бурении.
  • По типу грунта, для которого предназначены шнеки для мотобура, выделяют стандартные шнеки – используются для грунта или льда обычной плотности, скальные –  для бурения камня, и шнеки для мерзлоты – такой инструмент подходит для проделывания отверстий в промерзшей земле.

Технические характеристики шнеков для бура

  • Длина – следует выбирать в зависимости от того, скважина какой глубины вам нужна. К примеру, если вам необходимо проделать отверстия под столбы, то подойдет шнек длиной 550 мм. Для бурения скважины, например, под воду, лучше присмотреться к шнеку длиной 1,5 – 2 м.
  • Диаметр – определяет размер скважины, которая получится в результате бурения. Для узкого отверстия в земле или льду подойдет модель диаметром 130 мм, а для широкого – стоит выбрать шнек с диаметром 305 мм и выше.
  • Посадочный диаметр – обязательно должен совпадать с диаметром вала электродвигателя, на который, собственно, и насаживается шнек. В противном случае установка просто не будет работать.

Купить шнек для бурения по привлекательной цене можно в нашем интернет-магазине. Для этого вам нужно позвонить по одному из телефонов, указанных на сайте, или сделать заказ через личный кабинет.

Шнековый бур (ямобур) CanginiBenne | Навесное оборудование | Спецтехника

Шнековый бур (ямобур) CanginiBenne

Шнековый бур (ямобур) CanginiBenne навесное оборудование, предназначенное для бурения отверстий различного диаметра и глубины в почвах средней твердости.

Комплектация ямобуров CanginiBenne

  • привод с орбитальным гидромотором и эпициклоидным редуктором
  • двусочлененное гибкое соединение в базовой комплектации
  • сменные шнековые буры с двойной спиралью и стальными износостойкими лезвиями
  • 6-тиугольный крепеж шнека к приводу повышает жесткость и износостойкость соединения
  • Сферы применения ямобуров CanginiBenne

  • установка столбов линий электропередач
  • установка опор при строительстве зданий
  • бурение отверстий в земле при посадке деревьев и кустарников
  • установка стоек заборов
  • бурение отверстий под опоры иных конструкций
  • Преимущества ямобуров CanginiBenne

  • компактный кожух привода бура обеспечивает обзор рабочей зоны шнека
  • использование шестигранных профилей оси крепления шнека к приводу увеличивает жесткость при больших нагрузках и работе в тяжелых условиях
  • части, наиболее подверженные износу в процессе бурения, выполнены из износостойкой стали марки Hardox
  • Модельный ряд и агрегатирование ямобуров CanginiBenne

    Ямобуры CanginiBenne бывают двух типов по механизму навески.

    1. Экскаваторные ямобуры агрегатируются с мини-экскаваторами, экскаваторами-погрузчиками, экскаваторами «обратная лопата».
    2. Фронтальные ямобуры агрегатируются с мини-погрузчиками с боковым поворотом, колесными и телескопическими погрузчиками, тракторами.


    ПараметрыЯмобур экскаваторныйЯмобур фронтальный
    МТ 15 EМТ 20 EМТ 70 EМТ 15 SМТ 20 SМТ 70 S
    Вес без насадки, кг70100226118160286
    Поток масла, л/мин.15-3525-6060-8015-3525-6060-80
    Рабочее давление, бар160160140160160140
    Максимальный диаметр бурения, мм350500600350500600
    Вес машины-носителя, т1,2-2,52,5-6,06,0-12,0менее 2,02,0-3,0более 3,0
    Крутящий момент, Нм100200900100200900
    Передаточное число4,26 : 14,26 : 112,5 : 14,26 : 14,26 : 12,5 : 1
    Совместимость с моделями насадокCH 50
    диам.
    до 350мм
    CH 50CH 70CH 50
    диам.
    до 350мм
    CH 50CH 70

    Сменные буры

    Внешний диаметр, ммДлина, ммВес, кг
    Модель CH 50Модель CH 70
    15010003849
    20010004660
    25010005268
    30010006078
    35010006990
    400100078101
    500100088114
    6001000101131

    Дополнительные опции

    Удлинитель, поставляемый по запросу клиента, делает возможным бурение на глубину до 2,5 метров.

    МодельДлина, ммВес, кг
    CH 50100052
    CH 70100068

    Плавающее соединение земляного бура со стрелой поставляется по запросу клиента. Оно ликвидирует обратную вибрацию, разрушительно действующую на стрелу тягача, на которой установлен навесной бур.

    Насадка для бурения на bobcat и ямобур | Festima.Ru

    Головки тоpцeвые и принадлежности 1/2″ Голoвка тoрцeвая стандаpтная 6-грaннaя, cepии 4335М 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 ,22 ,24 ,27, 30, 32мм Головкa тopцевая глубoкaя 6-гpаннaя, cеpии 4235М 14, 15, 17, 19, 22мм Головка cвeчнaя 6-гpaннaя, резиновый фиксaтoр, аpт.463516R 16мм Головкa cвeчная 6-гранная, peзиновый фиксaтоp, aрт.463521R 21мм Tpeщетка флaжкoвaя с кнoпкой, aрт.4771-10GR 32 зубцa, 250мм Удлинитель, арт.4251-05R 125мм Удлинитель-вороток арт.4222-10 250мм Переходник с отверстием 4222-10, арт.3824 3/8 х 1/2 Кардан арт.4791R 1шт. Держатель вставок (бит) 5/16 (8мм) арт.41480S 1шт Головки торцевые и принадлежности 1/4″ Головка стандартная 6-гранная, серии 2335М 4,4.5,5,5.5,6,7,8,9,10,11,12,13мм Головка глубокая 6-гранная, серии 2235М 6,8,9,10,11,12,13мм Трещетка флажковая с кнопкой, арт.2771-55G 24 зубца, 140мм Вороток скользящий Т-образный, арт.2571-45 115мм Трещетка бесшаговая, дисковый механизм, для вставок (бит) арт.2745 1шт Удлинитель арт.2221-02 50мм Удлинитель арт.2221-04 100мм Кардан арт.2792 1шт Отвертка вороток двухкомпонентная ручка арт.2178DF 150мм Переходник для головок арт.7702-25 25мм Насадки торцевые 1/4″ (6,35мм) Крестовые Рhilliрs 2031 РН1, РН2 Крестовые Роzidrivе 2032 РZ1, РZ2 Шлицевые Slоttеd 2038 4, 5.5, 7мм Шестигранники НЕХ 2035 Н3, Н4, Н5, Н6 6-лучевая звезда ТОRХ Т8, Т10, Т15, Т20, Т25, Т27, Т30 Вставки (биты) 5/16″ (8мм) Крестовые Рhilliрs 1836Р РН3, РН4 Крестовые Роzidrivе 1836Z РZ3, РZ4 Шлицевые Slоttеd 1836S 8, 10, 12мм 6-лучевая звезда ТОRХ 1836Т Т40, Т45, Т50, Т55 Шестигранные 1836Н Н8, Н10, Н12, Н14 Вспомогательный инструмент Шестигранники 1.5, 2, 2.5мм Размеры кейса: 422 х 275 х 85мм Материал кейса: пластик марки РЕ-НD Замки: металлические, тип фиксатора СLIР-LОСК Вес:6,22кг Инструмент КING ТОNY • Изготовлен из высокопрочной легированной хром-ванадиевой инструментальной стали; • Хромированное покрытие защищает инструмент от коррозии; • Эргономичные рукоятки инструментов, стойкие к воздействию масел, бензина, кислот и щелочей; • Для придания торцевым головкам особой прочности, в процессе изготовления применён метод ковки, что повышает прочность, а соответственно и надёжность инструментов. Пожизненная гарантия • На ключи, торцевые головки и прочий силовой инструмент распространяется пожизненная гарантия, что даёт возможность применения инструмента КING ТОNY в профессиональных целях. Варианты комплектации и цены уточняйте по телефону

    Автозапчасти

    Навесное оборудование для спецтехники

    Навесное оборудование используется для улучшения производительности и эффективности спецтехники. То есть погрузчик, экскаватор или другая машина оборудуется дополнительными насадками для выполнения дорожно-строительных, земляных работ. В данной статье вы сможете ознакомиться с видами навесного оборудования для спецтехники.

    Виды навесного оборудования


    Насадки преимущественно используются для погрузочных, сельскохозяйственных, дорожных машин. Благодаря навесному оборудованию спецтехника становится универсальной и эффективной. Выгода на лицо: нет необходимости покупать различную дорогостоящую спецтехнику, достаточно одного погрузчика или бульдозера с широким функционалом. К примеру, с помощью погрузчика с вилами можно собирать и погружать рыхлые материалы, предназначенные для вывоза со стройобъекта.

    Часто используемое навесное оборудование

    Наибольшей популярностью пользуется:

    • Гидробур – дополнительная насадка для крана-манипулятора, погрузчика, экскаватора. Сфера применения – бурение колодцев, ввинчивание свай в грунт, установка ограждений, заборов, строительство ЛЭП.
    • Гидромолот – навесное оборудование, широко востребованное при демонтажных работах. Пригодится, если необходимо сломать бетонную конструкцию, разрушить асфальтированное покрытие, разбить скальную породу или мерзлый грунт. Дополнительный плюс – есть трамбовочная насадка.
    • Ямобур – насадка, позволяющая пробурить в грунте скважину небольшой глубины, вырыть колодец. Кроме того, широко используется при подготовке отверстий под установку дорожных столбов, опор ЛЭП, элементов фундамента (свай).
    • Отвал – навесное оборудование на бульдозер, автогрейдер, трактор, погрузчик, с помощью которого убирают снег и мусор, разрабатывают грунт, копают ямы, расчищают дороги.
    • Грейфер – грузозахватная насадка на экскаватор или кран, необходимая для транспортации сыпучих грузов и строительных материалов. Кроме этого, оборудование применяется при разработке котлованов, очистке водоемов, земельных работах.
    • Ковш – популярная насадка, позволяющая выкопать яму, котлован, траншею, перемещать сыпучие грузы, поднимать на высоту, загружать в самосвал. Существуют разные типы ковшей, отличающиеся по объему, разновидности грузов. Бывают строительными, каркасными, низкопрофильными, для лёгких грузов, снега, грунта и др.
    • Щётки – насадка, позволяющая убрать территории и дороги.
    • Вилы – оборудование, используемое при проведении работ на складах, стройплощадках. Идеально подходят для перемещения поддонов, паллет.

    Заказ спецтехниками с дополнительным оборудованием


    Наша компания предоставляет услуги аренды спецтехники с насадками для юридических лиц и частных клиентов. Можете быть уверены, что вы получите абсолютно исправное оборудование, с полностью заправленным топливным баком. Управление спецтехникой осуществляют опытные операторы, прошедшие специальное обучение.

    Вы можете ознакомиться с расценками на сайте, после чего сделать заказ. При этом, стоимость после бронирования машины остается без изменений. Мы честно работаем с клиентами. Также не осуществляем замены машины или навесного оборудования без предварительного согласования с заказчиком.

    Ямобур ручной, ямобур газ, ямобур мтз, япопонский ямобур, ямобур камаз и ямобур зил для бурения отверстий

    Ямобур — это специализированный инструмент или навесное оборудование для высверливания в земле различных углублений: ям, скважин, отверстий и лунок для посадки саженцев, установки столбов и ЛЭП, опор мостов и прочих вертикальных конструкций, закрепляемых в земле, а также для проведения инженерных и геологических изысканий, прокладывания коммуникаций, благоустройства дворового пространства. Традиционно глубина бурения ямобурами не превышает 10-12 м. Их основным рабочим элементом являются сменные шнековые или лопастные буры.

    Интересно, что первый в истории ямобур был сконструирован в 1945 году в СССР. Новинка была придумана не из праздного любознайства, а в чисто утилитарных целях, для решения весьма насущной задачи. В честь празднования победы в Великой Отечественной войне руководство г. Нижний Новгород приняло решение посадить вокруг города 10 000 плодовых деревьев. После войны рабочих рук не хватало, и поэтому требовалась механизация процесса выкапывания огромного количества ям. Разработку соответствующего агрегата поручили местному Горьковскому автозаводу. Не удивительно, что базой первого в мире самоходного ямобура стал серийный автомобиль ГАЗ-67.

    Современный ямобур представляет собой достаточно много типов, которые отличаются друг от друга не только размерами, но глубиной бурения и производительностью. Ручные ямобуры с винтовой лопастью и остриём на конце активно заказывают для благоустройства дачных участков. Он удобен для установки шпунтового ограждения вокруг котлована, заборных столбов, опор освещения, посадки растений и бурения небольших скважин для воды. Ручной ямобур востребован геодезическими и изыскательскими компаниями для исследования геологических пластов и водоразведки.

    Ручной ямобур состоит из базовой станины и станины с ползунами для мотора-редуктора, шнека или стержня с винтовой гранью, работающего по принципу сверла, со штангами бурового типа, реверсивного электродвигателя, редуктора, лебёдки, кабеля и дистанционного пульта управления. Ручной ямобур мобилен и удобен, с ним могут управляться 1-2 человека. Чтобы увеличить срок службы инструмента, ручные ямобуры производят из особой стали из твёрдых сплавов с покрытием порошковой эмалью. Для облегчения бурения и подъёма грунта на поверхность шнековые насадки дополнительно оборудуют секаторами.

    Навесной ямобур предназначен для установки на строительные машины, такие как трактор или погрузчик. Агрегирование тракторов и грузовиков ямобурами сегодня становится всё более актуальным. Стоимость навесного инструмента по сравнению с самоходными машинами значительно ниже, существенную роль играет и удобство использования, простота обслуживания и хранения, и при этом профессионально высокая мощность. Благодаря своей универсальности навесные ямобуры расширяют сферу применения мини-тракторов и существенно удешевляют стоимость работ.

    Компания «Аренда-Ямобура.ру» обладает практически полным набором вариаций отечественного и импортного бурового оборудования, представленного на российском рынке. Специалисты нашей компании установили ямобур на мини-погрузчик Bobcat, японский автомобиль с телескопической установкой Tadano, на грузовик ГАЗ, на Камаз, трактор МТЗ. Для лучшего бурения пришлось даже существенно усовершенствовать и конструктивно доработать погрузчик Bobcat, чтобы он работал без сбоев. В компании, конечно, есть и мобильная, ручная версия ямобура, который легко помещается в багажник легкового автомобиля.

    Наш навесной ямобур помимо основного шнека оснащён приспособлением для завинчивания винтовых свай. Мощный крутящий момент установки значительно повышает скорость и качество завинчивания свай. Навесной телескопический кран с вылетом до 12 м может завинчивать сваи в труднодоступных местах, а также несколько близкорасположенных свай стоя на одном месте. Именно такие навесные ямобуры применяются для сооружения строительных опор, монтажа опор линий электропередач и связи, переходов и мостов, свайных оснований, крупномасштабных промышленных работ.

    Исключительная мобильность мини-погрузчика Bobcat и повышенная проходимость трактора и Камаза позволяют нам универсально использовать навесной ямобур. Выполнение работ на бездорожье, в заболоченных, мёрзлых, плотных грунтах с камнями или покрытых асфальтом не представляет сложности для нашего оборудования. В компании «Аренда-Ямобура.ру» вам всегда могут предложить самые выгодные цены на аренду ямобуров и подобрать наиболее подходящую машину, оптимальную для использования на крупных промышленных объектах или в тесных рамках городских улиц или загородных участков.

    Вращательное бурение – обзор

    5.2.2 Бурение с верхним приводом

    Бурение с верхним приводом заменяет метод вращения на келли, используемый в обычном вращательном бурении. Использование гидравлических или электрических двигателей, подвешенных над бурильной трубой, позволяет вращать верхние приводы и непрерывно качать во время бурения или извлечения бурильной трубы из скважины.

    Буровые системы с верхним приводом являются одним из величайших достижений в индустрии морского бурения. До 1982 года бурильная колонна управлялась и вращалась с помощью ведущего шарнира и поворотного стола.Бурение и установка соединений на морских буровых установках практически не менялись в течение многих лет. Затем разработка верхнего привода, который вращает бурильную трубу непосредственно и направляется вниз по рельсам в вышке, заменила необходимость в ведущем шарнире для вращения бурильной колонны. Он выполняет обычные требования к подъему, такие как расцепление и спуск обсадной колонны. Также добавлена ​​возможность бурения тройками, циркуляции и вращения при спускоподъемных операциях, а также обратного расширения и/или освобождения прихватившей трубы.

    Сверление с верхним приводом обеспечивает более безопасное бурение за счет уменьшения опасностей вращающихся ключей и вращающейся цепи.Кроме того, при работе с трубами используются гидравлические манипуляторы для перемещения бурильных труб и утяжеленных бурильных труб к V-образной дверце и опорной доске и обратно, что снижает объем напряженной работы и повышает безопасность работы с трубами. Автоматические трубчатые элеваторы, управляемые бурильщиком, исключают несчастные случаи, вызванные тем, что буровые бригады управляют элеваторами вручную во время буровых работ на недостаточном балансе. Возможности управления скважиной значительно улучшаются благодаря возможности вкручивания колонны в любую точку буровой вышки для обеспечения циркуляции бурового раствора.Келли-клапан с дистанционным управлением уменьшает утечку бурового раствора при обратном расширении или разрыв после циркуляции над полом буровой.

    Наиболее важной особенностью верхнего привода является возможность непрерывного вращения и перекачки при расширении скважины или из нее. Непрерывное вращение означает существенное снижение трения при извлечении колонны из наклонно-направленных или горизонтальных скважин или обратном спуске. Кроме того, уменьшается повреждение резервуара из-за меньшего использования и последующего попадания частиц геля/глины в продуктивный пласт.

    Однако система верхнего привода предлагает множество других преимуществ, каждое из которых направлено на повышение производительности буровой установки и увеличение окупаемости скважины. Например, верхние приводы уменьшают количество случаев прихвата трубы.

    Исторически сложилось так, что время от времени застревание бурильной колонны в скважине не считалось чем-то необычным, а вероятность прихвата трубы увеличивается с глубиной скважины и конкретной пробуриваемой породой. Независимо от глубины и типа пласта бурение с верхним приводом резко снижает вероятность прихвата трубы.Бурение 30 м трубы за один раз дает больше времени для подготовки скважины и циркуляции твердой фазы на поверхности. Кроме того, из-за меньшего количества подключений насосы останавливаются реже. Это приводит к меньшему времени циркуляции, необходимому для достижения равномерного распределения выбуренной породы в кольцевом пространстве. Все эти факторы помогают удерживать долото и струну в свободном вращении и предотвращают заедание.

    Помимо прихвата трубы, который мог произойти ранее во время бурения, бурильные колонны также могут столкнуться с защемлениями при спуске или подъеме из скважины.Если во время проходки на обычной буровой установке встречается труднодоступное место, становится трудно поднять трубу и начать циркуляцию и вращение трубы через проблемную зону. Однако при спускоподъемном механизме с верхним приводом вращение и циркуляция могут быть достигнуты в любой точке за считанные секунды. Бурильщику просто нужно установить плашки, опустить верхний привод, чтобы зацепить шток привода, установить соединение с верхним приводом и начать циркуляцию. Эта функция дает бурильщику дополнительное преимущество, заключающееся в возможности расширять при необходимости.Целые секции ствола скважины могут быть расширены насквозь без существенного влияния на время спуска. Результатом является кондиционированная и чистая скважина, обеспечивающая успешный спуск обсадной колонны.

    Возможность быстрого и простого подсоединения к бурильной колонне во время спуско-подъемных операций дает преимущества, выходящие за рамки простого предотвращения прихвата трубы. Например, рассмотрим ситуацию, когда во время поездки происходит удар ногой. На буровой установке у бригады мало возможностей, и им будет очень трудно сдержать вытекание жидкости из скважины без принятия решительных мер.В случае, когда в такой же ситуации возникает верхний привод, можно установить клинья и сразу же подключить верхний привод, таким образом удерживая и контролируя скважину в течение нескольких секунд после обнаружения выброса. Эти быстрые реакции на выбросы скважины повысили безопасность пола буровой и помогли защитить буровой персонал от возможных травм.

    Другие аспекты бурения с верхним приводом привели к повышению осведомленности о безопасности на всем протяжении буровой установки. При бурении на келли роторный стол и втулка келли быстро вращаются на полу буровой, а бригада находится в непосредственной близости.Поскольку верхние приводы устраняют необходимость в механизме ведущей оси, а поворотный стол не используется для вращения трубы, единственное, что вращается на буровой площадке, — это гладкая бурильная труба. Кроме того, поскольку верхний привод исключает два из трех буровых соединений, буровая бригада менее подвержена возможным травмам; меньше подверженность возможным травмам приводит к меньшему количеству травм.

    Несмотря на то, что документально подтверждено сокращение времени бурения и повышение безопасности экипажа, и эти функции могут принести пользу любой буровой установке, некоторые аспекты бурения с верхним приводом позволили значительно улучшить добычу нефти и газа из резервуаров.Увеличение извлечения сырой нефти и природного газа было достигнуто за счет сочетания программ бурения с увеличенным отходом от вертикали и горизонтального бурения. Увеличенный отход или сильно наклонные скважины увеличивают горизонтальную площадь коллектора, которую можно вскрыть из заданного места. Горизонтальное заканчивание позволяет значительно увеличить окончательную добычу из данного коллектора. И то, и другое предлагает огромный финансовый стимул с точки зрения оператора, и обе эти ситуации могут быть достигнуты только при использовании системы бурения с верхним приводом.

    В случае, когда геологические, географические или экономические факторы ограничивают размещение мест бурения, может оказаться выгодным отклонить пробуренные скважины от заданного места, чтобы получить доступ к определенным участкам резервуара. Это достигается за счет бурения под углом от 70° до 90° от вертикали для увеличения измеряемой глубины. При бурении верхним приводом и с учетом других параметров, таких как состав бурового раствора, в настоящее время считается обычным делом увеличивать горизонтальный отход до нескольких миль.

    Фактически продуктивность обычной скважины пропорциональна произведению проницаемости на толщину. Низкая производительность является результатом низких значений проницаемости или толщины пласта (или того и другого). Это можно компенсировать в горизонтальных скважинах, где длина горизонтального участка не задана природой, а выбирается. Произведение проницаемости на длину в горизонтальных скважинах играет ту же роль, что и произведение проницаемости на толщину в обычных скважинах. В дополнение к увеличению продуктивности горизонтальные скважины, как было показано, повышают продуктивность, снижают тенденцию к конусности и улучшают нефтеотдачу за счет различных механизмов (Sherrard et al., 1987; Вилкерсон и др., 1988; Уилсон и Уиллис, 1986).

    Длинные стволы скважин позволяют увеличить интервалы отработки и, следовательно, повысить производительность. В коллекторах, лежащих над водоносным горизонтом или расположенных под газовой шапкой, увеличенное расстояние от контакта с жидкостью может повысить производительность, не вызывая конусообразования. Кроме того, более длинная длина ствола скважины служит для снижения депрессии при заданной производительности и, таким образом, еще больше снижает тенденцию к конусообразованию. Трещиноватые коллекторы также могут извлечь выгоду из горизонтальных скважин.Длинные стволы скважин, вероятно, будут пересекать большее количество трещин и, следовательно, улучшат как производительность, так и конечную добычу. Кроме того, применение горизонтальных скважин на ранних стадиях проекта может позволить вести разработку с меньшим количеством скважин из-за большей площади дренирования каждой скважины. На некоторых месторождениях преимущества горизонтального бурения могут позволить вести разработку там, где традиционные методы были бы неэкономичны.

    В настоящее время на большинстве морских буровых установок используются верхние приводы — гидравлические или электрические двигатели, подвешенные над бурильной колонной.В некоторых ситуациях долото может вращаться с помощью забойного двигателя, забойного гидравлического привода, который вставляется над долотом в нижней части бурильной колонны. Он получает энергию от потока бурового раствора. Этот метод часто используется для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, которые важны для морских операций. Направленное бурение позволяет бурить несколько скважин из одного места. Горизонтальные скважины могут вскрывать длинный участок горной породы, обеспечивая лучший контакт с пластом.Это сокращает время, необходимое для извлечения сырой нефти или природного газа из резервуара, и в некоторых случаях увеличивает общее количество продукта, которое может быть извлечено. По мере совершенствования технологий и методов бурения продолжается увеличение проникновения скважин в продуктивные пласты.

    Купить оптом насадку для бурения нефтяных скважин по доступным ценам

    О продукции и поставщиках:
     

    Найдите детали, необходимые для ремонта или обслуживания вашего оборудования. На Alibaba.com вы можете купить насадку для бурового долота по доступным ценам, чтобы справиться с новыми препятствиями и задачами.В постоянно меняющейся отрасли вы можете найти то, что вам нужно, и напрямую поговорить с поставщиком. Благодаря коллекции Alibaba оптовых насадок для буровых долот вы также можете покупать эти детали по более низким ценам, что означает, что вы можете каждый день исследовать новые уровни более комфортно. От бульдозеров до экскаваторов-драглайнов, от колесных тракторных скреперов до машин для торкретирования — любая деталь, необходимая для тяжелой горнодобывающей техники; Вы можете найти его на Alibaba.com.

    Ищете детали для машин специального назначения? Найдите их на Алибабе.ком. От новых компонентов до бывших в употреблении деталей напрямую от производителей. Кроме того, если вам нужны детали, изготовленные на заказ, вы можете пообщаться с поставщиком, указать спецификации и дождаться доставки. От камнедробилок до деталей ходовой части экскаватора, ковшей и даже буровых долот, чтобы пройти через скалы, насадка для бурового долота от Alibaba дает вам возможность продолжать работу без сучка и задоринки. Если вы хотите ввести бетон в скальные стены для большей согласованности и безопасности во время добычи, то сопло бурового долота для нефтяных скважин , которое продается по оптовым ценам на Alibaba, станет отличным дополнением к вашему оборудованию.

    Прежде чем покупать компонент, вы хотите, чтобы оборудование подходило для ваших задач и имело ценность. Список насадок для нефтяных буровых долот на Alibaba.com позволяет вам копаться в земных месторождениях, а инструмент сравнения проверяет другие аналогичные детали, чтобы предоставить вам информацию, необходимую для принятия решения о покупке. Вы получите оптовую насадку для буровых долот , предназначенную для добычи полезных ископаемых, с усиленным шасси и работающую на более мощных двигателях. Если вы хотите доставить полезные ископаемые или рабочих на горнодобывающую площадку, внедрить взрывчатку или оружие, чтобы помочь вам удалить материалы из ваших карьеров, Alibaba.ком имеет все это.

    Струйные сопла являются неотъемлемой частью ГНБ/бурового инструмента

    Струйное сопло серии 65 Твердосплавное сопло высокого давления в сборе (SS)

     

    Вскоре после разработки и внедрения ГНБ в начале 1970-х годов стало ясно, насколько важна конструкция открывателя отверстий, а также использование и размещение струйных сопел высокого давления.

    Тем, кто входит в индустрию жестких дисков сегодня, иногда бывает трудно полностью оценить неудачи и последующие успехи, которые были частью эволюционного процесса, который превратился в методы и процедуры открытия отверстий, широко используемые сегодня в индустрии жестких дисков.В то время как внутрискважинная гидравлика и методы очистки ствола скважины были хорошо известны в нефтегазовом секторе, оказалось, что доставить шлам из неглубокой поверхности на поверхность скважины гораздо труднее, чем в глубокую вертикальную скважину. Вскоре стало понятно, что одни и те же процедуры и приемы не всегда применимы для разрезания и перемещения больших объемов твердых частиц по горизонтали через (относительно неглубокую) скважину на поверхность, как того требует ГНБ. По сути, вертикальные скважины для нефтегазовой отрасли основывались на подъеме шлама (твердых тел) вертикально (или почти вертикально) на поверхность в столбе бурового раствора относительно небольшого диаметра.При правильном сверлении

    Узлы струйных сопел, используемые в ГНБ, расширителе ствола

    среды, вязкости и расхода, твердые частицы увлекались суспензией и поднимались на поверхность посредством [1] ламинарного потока. Общепринятой практикой в ​​бурении нефтяных и газовых скважин было (и остается сегодня) выполнение того, что называется закачкой «снизу вверх», непрерывной циркуляцией бурового раствора, подъемом бурового шлама со дна скважины на поверхность до того, как насосы остановятся. выключать на любые длительные периоды времени.Проще говоря, шлам поднимается в жидкостном конвейере по мере того, как он движется вместе с потоком бентонита на поверхность. Удаление шлама из скважины ГНБ может быть гораздо более сложным, если шлам (твердые частицы) не увлекается вертикальным столбом глубиной в тысячи футов. Расстояние по вертикали, на которое могут осесть твердые частицы, прежде чем они достигнут дна скважины и станут застойными, является диаметром скважины, расстоянием, которое измеряется в дюймах, а не в тысячах футов. Твердые вещества, которые оседают на дно скважины, гораздо труднее ресуспендировать и удалить из скважины, чем те, которые уносятся бентонитовой суспензией.Очень высокий процент отказов труб при обратном ходе связан с твердыми частицами в стволе скважины, большинство из которых представляет собой шлам, осевший из бентонитового шлама. Скорость оседания (проскальзывания) шлама зависит от двух основных факторов: вязкости бентонитовой суспензии, в которую он уносится, а также размера и веса

    (масса) черенков. Слишком вязкий бентонит требует слишком большого давления, чтобы поддерживать его движение вдоль колонны, особенно когда колонна становится неподвижной при отключении насосов b

     

    между суставами.Когда внутрискважинные давления превышают определенный порог, трещины пласта и возвраты теряются. Слишком легкая или вязкая порода быстро оседает на дно скважины и застаивается. Учитывая вышеизложенное, вязкость бентонита имеет относительно узкий диапазон, в котором она может (или должна) регулироваться, что делает важным рассмотрение размера шлама (твердых частиц).

    На размер черенков могут влиять многие факторы, например. скорость проходки, конструкция открывателя отверстия и размещение струйной форсунки высокого давления.

    • Скорость проходки, при которой сошники и расширители, проходящие через отверстие, могут легко произвести слишком большой шлам. Чрезмерные скорости выдалбливают большие куски пласта, которые падают прямо за сошником или проскальзывают и оседают очень быстро, не имея возможности увлечься пульпой и вынестись на поверхность.
    • Конструкции расширителей
    • также могут иметь решающее значение в зависимости от типа разрезаемого пласта. Слишком агрессивный инструмент для вскрытия скважин в мягких породах слишком часто может оставить только впечатление успеха у тех, кто работает с инструментами на поверхности.Примером этого является использование обратного расширителя с летучими резцами в более мягкой глинистой формации. По сути своей конструкции оператор без опыта может легко продвигать фрезу слишком быстро через глину, таким образом срезая большие куски глины, которые падают прямо через лезвия, оседая на дне скважины в качестве открывателя отверстия. продолжает продвигаться.
    • Размещение струйной форсунки высокого давления также имеет решающее значение. В идеале сопла располагаются непосредственно перед механическим режущим зубом.Правильное расположение сопла имеет два основных преимущества: постоянная очистка режущей поверхности и обрезка стружки. Правильно расположенное сопло будет постоянно сбрасывать стружку с режущей поверхности, чтобы предотвратить «загрузку» этой режущей поверхности, снижающую эффективность режущей кромки и замедляющую производство по мере уменьшения скорости проходки (ROP). Помимо разгрузки режущей кромки, сопло должно срезать породу по мере ее разрезания, разбивая ее на мелкие частицы, чтобы ее можно было эффективно вынести из ствола скважины, не оседая в стволе скважины.

    Твердосплавная форсунка высокого давления в сборе (сплав A-513)

    В рамках нашего постоянного стремления разрабатывать решения для бурения для ГНБ и вертикального бурения, мы разработали и предлагаем узел сопла, который предлагает стандартизированное решение для большинства требований к инструментам для скважин. Узлы серии 65 имеют идеальные размеры и подходят для большинства операций бурения, что позволяет подрядчикам найти стандартное решение для всех ваших потребностей в струйных форсунках высокого давления.Насадки для насадок могут монтироваться заподлицо или в раззенковку (заподлицо) в буровой инструмент, что обеспечивает удобство обслуживания этих инструментов с широким выбором вариантов насадок. Эти узлы не только являются центральной частью создания внутрискважинных инструментов, т.е. сверлильных станков, фрез, расширителей стволов, тампонов для очистки отверстий и струйных долот и т. д. они также считаются необходимыми для любых подрядчиков по ГНБ, которые должны быть на месте для любого типа применения высокого давления, включая, помимо прочего, струйные пистолеты для буровых растворов, буровые перемешивание ямы (разбивание твердых частиц), промывка инструментов и т. д.

    Щелкните здесь для получения дополнительной информации о узлах форсунок, используемых в этих открывателях отверстий

     

    [1]   ламинарный поток (lām’ə-nər)  Плавное, упорядоченное движение жидкости, в котором нет турбулентности, и любое данное субпоток движется более или менее параллельно любому другому соседнему под ток. Ламинарное течение характерно для вязких жидкостей, особенно для тех, которые движутся с низкой скоростью.

     

    Подробнее о ламинарном потоке

    Оптимальная конструкция сопла для абразивной газовой струи для разрушения горных пород

    Абразивные газоструйные технологии эффективны и выгодны и широко используются для сверления металлических и стеклянных поверхностей.Когда давление на входе увеличивается, газовые струи могут быть достаточно мощными, чтобы разрушать породу. Их можно использовать для разведки и бурения метана в угольных пластах благодаря уникальному способу бурения с нежидкостной струей, который позволяет избежать проникновения воды и обрушения ствола скважины. Повышение эффективности дробления горных пород с помощью струй абразивного газа является необходимым предварительным условием для будущей разведки метана угольных пластов. Конструкция сопла жизненно важна для поля потока и скорости эрозии. Кроме того, оптимизация конструкции насадки для повышения эффективности дробления горных пород имеет важное значение.Комбинируя аэродинамику и фиксируя состояние насадки в долоте, мы проектируем четыре типа предварительных насадок. Скорости эрозии четырех сопел рассчитываются с помощью численного моделирования, что позволяет нам сделать вывод, что сопло со скоростью 3 Маха может вызвать максимальную эрозию при давлении 25  МПа. Более высокие давления не могут улучшить скорость эрозии, потому что эффект экрана снижает энергию удара. Меньшие давления не могут ускорить скорость эрозии из-за коротких волн расширения и низких скоростей газовых струй.Оптимальной конструкции сопла способствуют расширенные волны расширения и менее очевидные экранирующие эффекты. Для дальнейшей оптимизации конструкции сопла скорости эрозии при различных условиях рассчитываются с использованием метода одной переменной. Оптимальная структура сопла достигается путем сравнения скоростей эрозии различных конструкций сопла. Экспериментальные результаты по эрозии горных пород хорошо согласуются с численным моделированием. Таким образом, оптимальное сопло создает максимальный объем и глубину эрозии.

    1.Введение

    Струя газа под высоким давлением эффективна для сверления и резки металла или стекла. Он широко используется для сверления твердых и хрупких материалов в течение нескольких десятилетий [1–3]. На сегодняшний день исследователи использовали технологию разрушения горных пород или угля при разведке метана угольных пластов [4–6]. Абразивная газовая струя, являясь нежидкой инвазивной струей, позволяет избежать обрушения ствола скважины, которое в основном вызывается проникновением воды при вспомогательном бурении водоструйными струями высокого давления [7–9]. Подобно сверхкритическому CO 2 , струя абразивного газа имеет большой потенциал для вспомогательного бурения и перфорации при разведке метана угольных пластов [10].Предполагается, что струя абразивного газа под высоким давлением достаточно мощна и эффективна для разрушения горных пород и угля. Существует множество методов, улучшающих ударную силу абразивных газовых струй. Наиболее важным методом является оптимизация конструкции сопла.

    Для струй сжимаемой жидкости конструкция сопла определяет скорость на выходе и структуру поля течения [11]. Существует множество типов насадок (например, прямая насадка, насадка Лаваля и конвергентная насадка) для дробления горных пород. К счастью, многие исследования предоставили важные рекомендации.Тан и др. предположил, что включение сопла Лаваля увеличит скорость и устранит нестабильность поля воздушного потока. Они также предположили, что сопло Лаваля лучше всего подходит для высокоскоростных и стабильных полей потока [12]. Ли и др. обнаружили, что поток, создаваемый соплом Лаваля, имеет более высокую скорость на выходе вблизи сопла по сравнению с прямым соплом. Таким образом, сопло Лаваля более эффективно, чем прямое. Поток, создаваемый соплом Лаваля, также менее сходящийся, а градиент скорости в радиальном направлении более умеренный, чем прямое сопло [13], согласно характеристикам потока.Сопло Лаваля считается лучшим выбором для дробления горных пород и угля. Алхимов и др. изучали взаимосвязь между структурой сопла и конечной скоростью частиц на выходе, находя оптимизирующую структуру и длину субпотока [14]. Хуанг и др. исследовали конфигурации сопел на эрозию горных пород путем сравнения сужающихся сопел и сопел Лаваля. Он пришел к выводу, что сопло Лаваля усиливает эрозию горных пород в зависимости от условий давления и температуры. Кроме того, струя из сопла с гладким внутренним профилем всегда обладала большей эрозионной способностью, чем струя Лаваля с ломаным внутренним профилем [15].

    Причина, по которой конструкция сопла влияет на выходное давление, заключается в том, что она определяет степень расширения газовой струи. Состояние расширения зависит от отношения статических давлений между выходом и атмосферой, которое равно скорости сечения между выходом из сопла и входом [16]. Состояние расширения имеет большое значение для поля течения, что существенно для ускорения абразива и скорости абразива, воздействующего на материал [17]. Грегорио исследовал эффект сжимаемости сверхзвуковой турбулентной струи с выходным числом Маха на выходе из сопла Ma = 1.5. Результаты показали, что перерасширенная струя имеет большую скорость распространения, чем другие условия. Перерасширенная струя характеризовалась сильным толчком сразу за срезом сопла, что вызывало снижение скорости до Ma = 1,1. Полностью расширенное состояние описывалось небольшим значением избыточного давления по отношению к окружающим условиям, представляя собой серию слабых волн расширения и косых ударных волн. Недорасширенная струя показала экстремальные маховские флуктуации из-за более сильной последовательности расширений и ударных волн [18].Недорасширенная струя представляла собой наилучший статус для преобразования высоких скоростей газа. Кроме того, диск Маха был явным препятствием для получения поля течения и высокой скорости газа, необходимых для разрушения горных пород и угля. Поскольку состояние расширения связано с соотношением входного и выходного давлений, входное давление должно быть серьезно исследовано. Исследования Тана и др. показали, что максимальное значение газовых струй увеличивается с увеличением давления на входе. Таким образом, он колеблется, сопровождаясь образованием волн сжатия в сверхзвуковой области, когда давление на входе превышает 15 psi.Моделирование показывает, что сопло Лаваля влияет на поле воздушного потока, увеличивая максимальное значение скорости газовой струи и устраняя волны сжатия при определенных ожидаемых значениях давления на входе [12].

    В то время как более ранние исследования прояснили взаимосвязь между структурой сопла и газовыми струями, типы структур сопла, которые лучше всего подходят для ускорения абразивов, редко изучались. Движение абразивов в газовых струях настолько сложно, что не существует единой теории об ускорении абразива или механизмах абразивной эрозии.На такие механизмы существенное влияние будут оказывать давление газа, концентрация абразива, размер абразива, плотность абразива и т. д. [19–25]. В конечном счете, единственное, что имеет значение, это то, что это свойство увеличивает скорость эрозии струи абразивного газа. Таким образом, мы вдохновлены оценить структуру сопла на основе скорости эрозии.

    Чтобы оптимизировать конструкцию сопла струи абразивного газа для дробления горных пород и угля, мы разработали предварительную конструкцию, объединив аэродинамику и установив специальное сопло для бурения.Кроме того, с помощью численного моделирования было получено влияние различных углов схождения, коэффициента вытяжки горловины, углов расхождения и т. д. на скорость эрозии, что позволило оценить оптимальные конструкции сопла. Кроме того, результаты численного моделирования подтверждаются экспериментами по эрозии. Наконец, предложена оптимальная конструкция сопла для дробления горных пород и угля струями абразивного газа.

    2. Предварительный проект конструкции сопла

    Сопло Лаваля представляет собой сужающееся-расходящееся сопло, изобретенное Густавом Патриком де Лавалем в 1888 году для применения в паровых двигателях для создания сверхзвукового потока в расширяющейся части, непосредственно следующего за дроссельным и звуковым потоком. в самом узком месте сопла.Поскольку в его статье основное внимание уделялось скорости эрозии струи абразивного газа, скорость абразива была наиболее значимой для разрушения горных пород. Скорость абразива во многом зависела от скорости газа и его коэффициента усиления. Скорость газа достигала звуковых величин в самом узком месте, где он переходил из сужающегося участка в расширяющийся. Удлинение самой узкой секции (т. е. горловины) продлевало время звукового и абразивного ускорения, способствуя более высоким начальным скоростям абразива на входе в расходящуюся секцию и более высоким скоростям удара по породе и углю.Таким образом, сопло Лаваля с горловиной использовалось для эрозии породы, как показано на рисунке 1. Поскольку скорость абразива в основном достигается за счет газа, газовое состояние и скорость сопла должны быть очищены в первую очередь.


    В предположении, что состояние потока адиабатическое и отсутствует трение, дифференциальные уравнения одномерного стационарного потока в сопле выглядят следующим образом.

    Уравнение непрерывности где — объем, — площадь сечения, — плотность.

    Импульс

    Энергия где – температура, – удельная теплоемкость при постоянном давлении.

    Уравнение состояния

    Уравнение импульса можно переписать как где местная скорость звука.

    Объединив (1) и (5), мы получим где число Маха.

    Импульс можно также переписать как

    Объединив (6) и (7), мы получим

    Подставляя (8) к (1), получаем

    Вторые члены уравнения энергии можно переписать в виде и подставить в (6), так что

    Понятно, что термодинамические параметры (т.г., , и ) газовой струи зависят от изменения сечения сопла. Таким образом, эти параметры можно рассчитать по площади сечения сопла на основе (8), (9) и (10). Для оптимизации конструкции сопла в первую очередь следует выяснить, как отношение площади сечения сопла влияет на термодинамический параметр. Уравнение неразрывности можно переписать как где – критическая плотность, – критический объем, – критическая площадь сечения.

    В силу равенства и критической скорости звука (11) можно переписать в виде

    Первые четыре пункта правой части (12) можно заменить уравнением постоянной энтропии, связанным с .Пятый элемент равен . Таким образом, (12) можно переписать в виде

    Согласно (13) можно получить зависимость между числом Маха среза сопла и отношением площади сечения. Площадь поперечного сечения выходного отверстия сопла можно подтвердить, предварительно задав число Маха и площадь поперечного сечения входного сечения сопла. При эрозии породы и угля чем больше число Маха на выходе из сопла, тем лучше струя абразивного газа размывает породу и уголь и тем больше площадь поперечного сечения на выходе из сопла.Однако бесконечно увеличивать площадь сечения невозможно, так как место крепления ограничено метановым колодцем угольных пластов. Допустимая максимальная длина сопла составляет 40 мм, а максимальная площадь сечения входа и выхода сопла составляет 4 мм и 10 мм соответственно в зависимости от размера сверла. Комбинируя термодинамические уравнения и размер фиксированного положения бурового долота, можно спроектировать четыре исходные конструкции сопла. Их выходные скорости равны числам Маха 2, 3, 4 и 5, как показано на рисунке 2.

    3. Дальнейшая оптимизация сопла Лаваля

    Четыре сопла Лаваля, рассмотренные в разделе 2, различаются по скорости на выходе. Кроме того, сопло, имеющее выходную скорость 5 Маха, эффективно для преобразования энергии. Однако он не может сказать, когда лучше всего разогнаться до абразивного режима для разрушения породы и угля, поскольку абразивное ускорение связано не только со скоростью газа, но и с плотностью газа, вязкостью, температурой, градиентом давления и т. д. [26–29]. ]. Кроме того, входное давление имеет решающее значение для ускорения и скорости абразива, поскольку оно определяет степень расширения газовой струи.Кроме того, угол схождения, угол расхождения и коэффициент вытяжки секции горловины сопла существенно влияют на состояние расширения. Таким образом, сопло Лаваля должно быть специально спроектировано. Мы используем ANSYS-FLUENT для эффективного анализа поля течения газовой струи. Его дискретно-фазовая модель (DPM) может точно определить абразивное движение. Он предоставляет модель эрозии для расчета скорости эрозии целевого материала. Таким образом, в этом разделе основное внимание уделяется влиянию различных начальных условий FLUENT и структур на скорость эрозии породы.

    3.1. Модель численного моделирования

    В соответствии с параметрами эрозии (например, параметром сопла), когда расстояние отступа составляет 100  мм, геометрическая модель численного моделирования разработана, как показано на рисунке 3. Структурированная сетка используется для разделения сетки, а номер сетки составляет 17 240 на основе анализа чувствительности сетки. Входная граница – это напорный вход; выходная граница – напорный выход; и поверхность стены является нескользкой стеной. В то время как все температуры на входе равны 300 K, а давление на выходе равно 0.1 МПа, гранатовый абразив 3500 кг/м 3 , диаметр 180  мкм м. Газовая и твердая фазы рассчитываются на основе моделей непрерывной и дискретной фаз. Следуя конвергенции и стабильности газовой фазы, модель DPM рассчитывает параметры абразивов (например, скорость и пространственное положение).


    Для газовой фазы модель турбулентности RNG k ε может моделировать поток струй с высоким числом Рейнольдса. Газ считается идеальным газом.Определяющие уравнения для модели турбулентности RNG k ε описаны в [30]. куда

    — плотность; – турбулентная кинетическая энергия; скорость диссипации ; это время; – декартовы координаты; и – компоненты скорости вдоль и ; вязкость газа; вихревая вязкость; – член генерации турбулентной кинетической энергии, обусловленный градиентом средней скорости; – член генерации турбулентной кинетической энергии от плавучести; – влияние сжимаемого турбулентного пульсирующего расширения на общую скорость диссипации; и являются величинами, обратными эффективным числам Прандтля для турбулентной кинетической энергии и скорости диссипации.– турбулентное число Прандтля; , , эмпирические константы; – составляющая гравитационного ускорения в направлении, – коэффициент теплового расширения, – скорость звука.

    Уравнение непрерывности газовой фазы имеет вид

    Уравнение Навье–Стокса для газовой фазы имеет вид где – объемная доля газа; – плотность газа, кг/м 3 ; время, с; – вектор скорости газа, м/с; – давление, кПа; – сила взаимодействия частиц жидкости, Н; – тензор напряжений газовой фазы; – вектор ускорения свободного падения, м/с 2 .

    DPM фазы частиц определяется как в [26, 31]: где – сила сопротивления, приходящаяся на единицу массы частицы. где – дополнительное ускорение, вызванное подъемной силой Саффмана. Градиент давления — это скорость частицы, скорость жидкости, ускорение свободного падения, плотность частицы, диаметр частицы, коэффициент сопротивления и относительное число Рейнольдса.

    FLUENT предоставляет модели эрозии для анализа скорости эрозии целевого материала.Среди них модель эрозии Маклаури оптимальна для исследования эрозии горных пород струями абразивного газа, поскольку учитываются скорость частиц, форма, диаметр и т. д. [32, 33]. где целевая эрозия; – твердость материала по Бринеллю; F s – коэффициент формы частиц; является постоянным; и F s  = 1,0 для острых (угловатых), 0,53 для полуокатанных или 0,2 для грязно-окатанных частиц песка. Морси и Александер использовали две функциональные формы угловой зависимости с условиями согласования, примененными к некоторому промежуточному углу, .Зависимость от угла падения приведена в (21) [34]. где и – эмпирические константы.

    3.2. Проверка скорости на выходе из сопла Лаваля

    Уравнение (13) показывает, что число Маха на выходе из сопла связано только с отношением площадей сечения между входом и выходом. Давление на входе не может влиять на число Маха, но может влиять на отношение статического давления между давлением на выходе и атмосферой. Чтобы проверить предварительную структуру сопла и модель численного моделирования, данные о числе Маха осевой струи извлекаются и показаны на рисунке 4.Число Маха выходного отверстия сопла отражает теоретический анализ. Таким образом, в данном исследовании доступны предварительная конструкция сопла и модель численного моделирования.

    3.3. Влияние давления на скорость эрозии

    Давление на входе может значительно повлиять на состояние расширения, определяя структуру поля потока и ускорение абразива. Когда конструкция насадки не меняется, каждая насадка имеет свое собственное оптимальное давление для максимально возможной эрозии породы. Таким образом, необходимо найти наилучшее давление струй абразивного газа для разрушения горных пород.Если входное давление слишком мало, скорость абразива не может быть достаточно высокой, что приводит к меньшей скорости эрозии. Однако, если давление на входе слишком велико, скорость абразива может быть чрезвычайно высока, но это усугубляет износ сопла и сокращает срок его службы. Чтобы найти наилучшее входное давление для четырех сопел и конструкции сопла, будет рассчитана скорость эрозии при входном давлении 10 МПа, 15 МПа, 20 МПа, 25 МПа, 30 МПа и 50 МПа.Наиболее используемым абразивом при бурении нефтяных и газовых скважин является гранат диаметром 80 меш, отражающий исходные параметры твердой фазы численного моделирования. Расстояние отступа при хорошем сверлении обычно составляет 0–100 мм. Кроме того, чем больше расстояние отступа, тем меньше сила удара и скорость абразива, когда расстояние отступа превышает оптимальное значение. Оптимальное расстояние отступа зависит от потенциального ядра струи абразивного газа. Чтобы избавиться от эффекта оптимального расстояния отстояния и потенциальных кернов, запутывающего сравнение скорости эрозии при различных начальных условиях, начальное расстояние отстояния в численном моделировании составляет 100 мм.

    Мы извлекаем максимальную скорость эрозии для каждого случая численного моделирования, как показано в таблице 1. Как и в выводе раздела 2, каждое сопло имеет свое собственное лучшее давление для создания наибольшей скорости эрозии. Следовательно, максимальная эрозия сопла на скорости 2 Маха составляет 7,92 × 10 −6  кг/м 2 ·с при давлении 25 МПа. Наибольшая скорость эрозии в случае численного моделирования составляет 1,26 × 10 −5  кг/м 2 ·с при давлении 25 МПа и типе сопла 3 Маха.На рис. 5 показан результат работы сопла при скорости 3 Маха при различных давлениях, вызывающих разную скорость эрозии из-за изменений давления.



    Сопло Скорость эрозии (× 10 -7 кг / м 2 · с)
    10 MPA 15 MPA 20 MPA 25 МПа 30 МПа 50 МПа

    Маха 2 10.9 12,5 19,3 79,2 10,7 4,56
    Мах 3 13,1 24,3 60,6 126 15,7 2,95
    Маха 4 15,1 13.4 17.2 17.2 13.5 16.3 16.3 7.17 7.17
    Маха Маха 5 13,0 7.27 7,27 16,1 65,5 12.8 4.56

    Поскольку скорость струи абразивного газа зависит от поля течения газовой струи, мы должны четко определить, как давление влияет на поле течения газовой струи. При выходе газа из сопла поле струйного течения зависит от соотношения статического давления между газовой струей и атмосферой. Когда давление на входе составляет 10 МПа, статическое давление на выходе составляет 0,28 МПа. Таким образом, газ не расширяется полностью. После выхода из сопла газ непрерывно расширяется, сжимая граничный воздух.Это приводит к формированию волны разрежения, заставляющей газовую струю расширяться в радиальном направлении и увеличивать потенциальное ядро ​​струи. Кроме того, скорость газа в осевом направлении еще больше увеличивается. При этом статическое давление газовой струи постепенно уменьшается по мере расширения газовой струи. Газовая струя перестает расширяться, когда статическое давление меньше атмосферного, а скорость газовой струи достигает максимума. Волна разрежения постоянно отражает границу струи и наложений, что приводит к образованию волн сжатия.Газ перестает расширяться в радиальном направлении и начинает сжиматься в аксиальном направлении, сжимая границу потенциального ядра и уменьшая скорость газа. Однако плотность и статическое давление газовой струи увеличиваются по мере образования и распространения волны сжатия. Когда статическое давление увеличивается до 0,19 МПа, газовая струя имеет достаточно внутренней энергии для расширения. Затем волна сжатия отражает границу и снова начинает расширяться. По сравнению с первой волной расширения статическое давление второй волны расширения меньше.Угол отражения волны разрежения будет мал, и длина волны будет короткой. Волны расширения и сжатия распространяются вперед попеременно таким образом.

    Чем больше давление на входе, тем больше статическое давление на выходе, что приводит к увеличению волн расширения и уменьшению волн сжатия. Расширенная волна расширения создает более высокую скорость газа, благоприятную и необходимую для ускорения абразива. Однако при давлении 30 МПа защитный эффект очевиден и препятствует абразивной эрозии.Эффект щита гораздо более заметен при увеличении давления. Кроме того, когда давление достигает 50 МПа, рядом с выходом из сопла появляется диск Маха. Хорошо известно, что когда соотношение между статическим давлением и атмосферным достаточно велико, газовая струя будет чрезмерно расширяться, что приведет к диску Маха. В то время как скорость газа до диска Маха самая большая, скорость газа значительно уменьшается после создания диска Маха. Затем наиболее очевиден эффект щита, вызывающий резкое снижение скорости эрозии.По сравнению с другими полями течения, когда давление на входе составляет 25 МПа, поле течения имеет самую протяженную волну расширения и самый тонкий экранирующий эффект. Самая протяженная волна расширения заставляет абразив разгоняться до максимальной скорости. Наиболее тонкий защитный эффект заставляет энергию удара абразива наиболее эффективно передаваться в энергию разрушения горной породы. Это две основные причины, дающие достаточное объяснение наилучшей скорости эрозии 25 МПа.

    4. Доработка конструкции сопла

    Абразивное ускорение зависит не только от поля течения свободной струи, но и от поля течения сопла.Наилучшее поле течения свободной струи должно обладать высокой скоростью и неочевидным экранирующим эффектом, полностью зависящим от соотношения степени расширения и давления на входе. Уточнение внутренних структур сопла (например, угол схождения, угол расхождения, степень сжатия и степень вытяжки) просто связано с полем потока сопла. Как и в разделе 3, мы не фокусируемся на том, насколько детально структура сопла влияет на поле течения. Вместо этого мы судим об этом по скорости эрозии.

    4.1. Влияние угла схождения на скорость эрозии

    Угол схождения определяет диапазон сужающегося сечения при постоянных диаметрах входа и горловины.Пока газ проходит через сужающуюся секцию, он будет сначала сжиматься, а затем высвобождаться, достигая скорости звука. Затем высокоскоростная газовая струя воздействует на абразив, вызывая ускорение абразива. Однако для достижения превосходного ускорения абразива необходимо оптимизировать угол схождения. В частности, слишком большой угол схождения приводит к более короткому сходящемуся участку с неравномерной и нестационарной газовой струей, что ослабляет истирание. Однако слишком малый угол схождения не только отрицательно влияет на ускорение абразива, но и создает трудности при изготовлении сопла.Согласно опыту аэродинамики, угол схождения предлагается составлять от 14° до 60°. Чтобы дополнительно определить, как угол схождения влияет на скорость эрозии, эрозионные процессы на породе моделируются с восемью углами расхождения в следующих диапазонах: 14°, 28°, 36°, 45°, 51°, 53°, 55° и 60°. Другие важные параметры фиксируются при моделировании. Результаты представлены на рисунке 6 и в таблице 2. Показано, что угол расхождения имеет существенное влияние на скорость эрозии.С увеличением угла расхода скорость эрозии увеличивается, а затем снижается. Максимальная скорость эрозии составляет 1,27 × 10 −5  кг/м 2 ·с при угле расхождения 53°. Когда угол схождения меньше 45°, скорость эрозии центра мишени чрезвычайно мала. Чем меньше угол схождения, тем ниже будет скорость эрозии. Используя рисунок 5, меньший угол схождения приводит к более очевидному экранирующему эффекту, которому недостает скорости эрозии.Более высокие углы схождения затрудняют ускорение газовых струй и становятся нестабильными в поле потока, что приводит к снижению скорости эрозии.





    14 ° 14 ° 28 ° 9 36 ° 9 45 ° 51 ° 53 ° 55 ° 60 ° 0

    Скорость эрозии (×10 −7 кг/м 2 ·с) 2.76 11.2 11.2 17.6 18.4 18.4 102 127 127 123 48,0

    4.2. Влияние коэффициента сжатия на скорость эрозии

    Коэффициент сжатия относится к отношению радиуса входного отверстия сопла к радиусу горловины. При степени сжатия менее 3 поле течения газовой струи будет сплошным и безотрывным. Коэффициент сжатия рассчитан на значение в пределах 1.5, 2, 2,5, 3, 3,5 и 4, в то время как другие параметры структуры остаются неизменными, за исключением места, где угол схождения составляет 53°. Тем же методом численного моделирования рассчитывали скорость эрозии горных пород при различных скоростях сжатия сопла Лаваля. Результаты показаны в Таблице 3 и на Рисунке 7. Как и на Рисунке 6, когда коэффициент сжатия равен 2, экранирующий эффект является наиболее неочевидным и является основной причиной максимальной скорости эрозии. Когда степень сжатия меньше 2,0 или слишком велика, экранирующий эффект уменьшает энергию удара падающих газовых струй, делая пристенную струю слишком далекой от центра мишени и вызывая снижение скорости эрозии.Высокая скорость эрозии вызовет более глубокую эрозионную яму в скале, а низкая скорость эрозии приведет к тому, что эрозионная яма в скале будет шире.

    Сужение соотношение
    90 238
    1,5 2 2,5 3 3.5 4

    скорость эрозии (× 10 -7 кг/м 2 ·с) 10,5 127 34.8 31,1 21,2 20,8

    2 9,01442 Влияние углов расхождения на скорость эрозии

    Угол расхождения является основным фактором, влияющим на степень расширения и скорость газовой струи. Таким образом, это имеет решающее значение для абразивного ускорения и эрозии горных пород. Когда угол расхождения составляет от 5° до 30°, поле течения газовой струи улучшается. Основываясь на влиянии угла схождения и коэффициента сжатия на скорость эрозии, конструкция сопла Лаваля дополнительно уточняется путем регулировки угла расхождения между 5°, 7°, 10°, 12°, 15° и 30°.Параметры сопла Лаваля приведены в табл. 4. Результаты численного моделирования приведены в табл. 5 и на рис. 8. Наилучшая скорость эрозии составляет 1,53 × 10 −7  кг/м 2 ·с. При угле расхождения 10° скорость эрозии достигает максимума. Эффект щита едва уловим, когда угол расхождения сбрасывается между 5° и 15°. Если угол расхождения слишком велик (например, 30 °), эффект экрана очевиден и неблагоприятен для эрозии горных пород.




    9
    0 4.1 угол

    Параметры сопла Значение
    4 4 4 4 4 4
    диаметр горла (мм) 2 2 2 2 2 2 2 2
    53 ° 53 ° 53 ° 53 ° 53 ° 9 53 ° 9 53 ° 9
    Коэффициент розыгрыша 3 3 3 3 3 3
    Диаметр выхода (мм) 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1
    Дивергентный угол 5 ° 9 7 ° 10 ° 12 ° 15 ° 30 °399540
    Дивергентная длина (мм) 23 16 11,4 9,5 7,6 3,7


    расходящихся 5 ° 7 ° 7 ° 10 ° 10 ° 12 ° 9 12 ° 9 15 ° 9 30 ° 9

    Скорость эрозии (× 10 -7 кг / м 2 · с) 120 127 153 127 66.1 18.2


    4.4. Влияние соотношения размеров горловины на скорость эрозии

    Соотношение сторон сопла Лаваля относится к соотношению между длиной и диаметром горловины. Для газовой фазы скорость достигает скорости звука и остается неизменной на горловине. Длина горловины не связана со скоростью газа. Для твердой фазы длина горловины имеет большое значение для ускорения абразива, поскольку она определяет время ускорения абразива.Таким образом, скорость эрозии может улучшиться, если отрегулировать соотношение сторон горловины. Чтобы исследовать влияние соотношения сторон на скорость эрозии, мы рассчитали скорость эрозии горных пород при соотношениях сторон 0, 2, 3, 4, 5 и 7. При этом угол схождения составляет 53°, коэффициент сжатия равен 2, а угол расхождения равен 10°. Результаты представлены в Таблице 6 и на Рисунке 9. С увеличением соотношения размеров горловины сопла скорость эрозии увеличивается, а затем снижается. Когда соотношение сторон равно 0, длина горловины равна 0, а скорость эрозии сведена к минимуму.Существование горла жизненно важно для ускорения абразива и скорости эрозии. Скорость эрозии достигает своего максимума, 153 × 10 −7  кг/м 2 ·с, при аспектном отношении 3 и длине 6 мм.

    46
    Соотношение сторон

    0 2 3 4 5 7

    скорость эрозии (× 10 -7 кг/м 2 ·с) 9.64 127 127 153 71.2 71.2 34.49 34.4 26.1


    4.5. Оптимальная конструкция сопла

    Из раздела 3 мы видим, что сопло Маха 3 создает сравнительно максимальную скорость эрозии. Структура сопла дополнительно уточняется путем анализа влияния различных углов схождения, коэффициентов сжатия, углов расхождения и соотношений сторон на скорость эрозии. Метод одной переменной используется для оптимизации параметров конструкции и получения оптимальной насадки для разрушения породы.Оптимальные параметры конструкции сопла: угол схождения 53°, коэффициент сжатия 2, угол расхождения 10° и соотношение сторон 3.

    5. Эксперимент по эрозии пород

    является оптимальным, был проведен эксперимент по эрозии породы путем сравнения скорости эрозии относительно хороших насадок, разработанных на основе оптимальной насадки, как показано на рисунке 10. На рисунке 10(a) показана оптимальная насадка. Основываясь на влиянии угла схождения на скорость эрозии, второй лучший угол схождения составляет 60°.Мы меняем угол схождения на 60° и сохраняем без изменений другие параметры сопла, отмеченные как сопло b на рисунке 10(b). Используя тот же метод, мы можем связать сопло с с переходом угла расхождения (10°) к углу расхождения (7°), как показано на рисунке 10(с). Мы также можем получить сопло d, связанное с переходом соотношения сторон 3 к соотношению сторон 5, как показано на рисунке 10(d). Как и в численном моделировании, абразив представляет собой гранат с ячейкой 80, входное давление составляет 25 МПа, расстояние отступа составляет 100 мм, а время эрозии составляет 10 с.

    5.1. Экспериментальная система

    В эксперименте используется экспериментальная система эрозионной струи абразивного газа высокого давления, которая состоит из воздушного компрессора высокого давления, газового баллона высокого давления, цифрового манометра, клапана регулирования давления, резервуара для абразива, задвижки и операционная коробка. Воздушный компрессор высокого давления имеет максимальное давление 40 МПа и максимальное потребление воздуха 2 м 3 /мин, в то время как газовый баллон высокого давления имеет максимально допустимое давление 40 МПа.Устройства системы подключены, как показано на рисунках 11 и 12. Используемое сопло представляет собой сопло Лаваля, конструктивные параметры которого такие же, как у сопла, использованного в численном моделировании. Перед экспериментом газ высокого давления хранится в газовом баллоне высокого давления, а выходное давление регулируется клапаном регулирования давления. Давление на входе находится в диапазоне от 0 до 40 МПа, а давление на выходе — в диапазоне от 0 до 25 МПа. С регулируемой точностью давления на выходе 0.1   МПа, клапан регулирования давления может точно контролировать давление струи, тем самым обеспечивая постоянное давление струи во время эксперимента для удовлетворения экспериментальных требований. Для точного контроля массового расхода абразива под баком для абразива установлена ​​задвижка высокого давления. Затвор подходит для управления потоком твердых частиц в условиях высокого давления. Перед началом эксперимента градуировкой определяют шкалы задвижек, соответствующие массовому расходу различных абразивов.



    Известняк используется для эрозии. Для обеспечения идентичности механических и физических свойств эрозионного известняка из одной и той же горной массы изготавливают 50 × 100 образцов горных пород путем отбора керна. Отобраны и испытаны на механические свойства с помощью МТС два образца породы, результаты представлены в таблице 7. Перед проведением эрозионного эксперимента давление газа в газгольдере повышают до более 35 МПа, абразивный бак заполняют соответствующим раствором. абразива, а положение задвижки регулируется таким образом, чтобы массовый расход соответствовал требованиям условий эксперимента.Чтобы повысить точность экспериментального результата, мы провели параллельный эксперимент для каждого сопла. Мы использовали каждую насадку для эрозии трех образцов горных пород в одних и тех же экспериментальных условиях. Подробная процедура эксперимента показана в таблице 8. Универсальная прочность на сжатие (МПа) Упругостия модуль упругости (E / GPA) Соотношение Пуассона ( μ )


    1 66. 6 45,7 0,31 2 66,4 45,2 0,32


    Насадка нет. Образец эрозионной породы № Экспериментальное состояние


    A-2
    A-1, A-2, A-3 Входное давление: 25 МПа
    B B-1, B-2, B -3 Время эрозии: 10 с
    c c-1, c-2, c-3 Абразив: гранат с сеткой 80
    d 9024, 5-d-d 9024, 5-d-d 9024, -3 зазор: 100 мм

    5.2. Результат эксперимента

    Объем эрозии и глубина эрозии были двумя основными параметрами, которые отражали эрозионное воздействие струи абразивного газа, равное скорости эрозии. Результаты объема эрозии показаны в таблице 9. Сопло а создает максимальную скорость эрозии 14,89 мл, что хорошо согласуется с численным моделированием. Сопло c создает минимальную скорость эрозии 9,38 мл, где угол расхождения наиболее сильно влияет на скорость эрозии. К такому же выводу мы приходим и по экспериментальным результатам глубины эрозии.Сопло a обеспечивает максимальную глубину эрозии 47,29 мм, как показано в таблице 10. Сопло c обеспечивает минимальную глубину эрозии 40,13 мм. Эрозионная канавка сопла с также имеет минимальный диаметр горловины, как показано на рис. 13. Диаметр устья канавки, размываемой насадкой а, является вторым минимумом и немного больше диаметра сопла с. Вывод из раздела 3.3 говорит о том, что диаметр устья мал, если эффект щита незначителен. Разница в объеме и глубине эрозии между насадками а и с в основном вызвана ускорением абразива.Таким образом, изменение угла расхождения приводит к уменьшению скорости газовой струи. Это хорошо согласуется с заключением раздела 4.3. Основной причиной уменьшения объема и глубины эрозии при использовании насадок b и d является экранирующий эффект. Изменение угла схождения и удлинения приводит к увеличению скорости газовой струи и усилению защитного эффекта, что неблагоприятно для абразивного ускорения и эрозии горных пород. Эти выводы хорошо согласуются с разделами 4.1 и 4.4. Таким образом, сопло а является оптимальным, поскольку оно может создавать лучшее поле потока и меньше неочевидных экранирующих эффектов.

    9


    Сопло Объем эрозии Объем выборок рок (ML) Средние (мл)
    1 # 2 # 3 #

    A 15.22 15.15 15.15 14.0 14.89 14.89
    B 12.75 12.65 12.65 12.30 12.56
    C 9.30 9,25 9,60 9,38
    д 10,95 10,62 10,28 10,62

    6 9,3246 Дополнительная проверка эксперимента

    Является ли сопло оптимальным после изменения условий эксперимента? То есть может ли сопло а достичь максимальной скорости эрозии при изменении типа абразива и давления газа.Для выяснения проблемы в экспериментах по эрозии использовались различные абразивы и давление газа. (1) Абразивный тип. В настоящее время обычно используемые абразивы включают кварцевый песок, гранат, коричневый корунд и карбид кремния. Каждая насадка использует четыре абразива для эрозии горных пород. Путем сравнения параметров эрозии в этой статье анализируется, может ли разнообразие абразивов повлиять на заключение. Экспериментальное давление составляло 25 МПа, целевое расстояние составляло 100 мм, время эрозии составляло 10 с, а количество абразивов составляло 80 меш.Результаты экспериментов представлены в таблице 11. Видно, что независимо от того, какой абразив используется, насадка а имеет максимальную глубину эрозии. Следовательно, оптимальная конструкция сопла может быть определена дополнительно. (2) Давление газа. Давление газа является одним из ключевых факторов, определяющих эрозионный эффект. Поскольку давление воздушного компрессора, применяемого в технике, не очень велико, давление газа в эксперименте составляет 10 МПа, 15 МПа, 20 МПа и 25 МПа. Для проверки эрозии каждого сопла использовались четыре вида давления.Путем сравнения параметров эрозии анализируется, может ли изменение давления газа повлиять на вывод. Экспериментальный абразив представлял собой гранат 80 меш, целевое расстояние составляло 100 мм, а время эрозии составляло 10 с. Экспериментальные результаты представлены в таблице 12. Видно, что давление газа может влиять на глубину эрозии, и это влияние постепенно уменьшается с увеличением давления газа. Однако при каждом экспериментальном условии сопло а имеет максимальную глубину эрозии. В сочетании с экспериментальными результатами различной абразивной эрозии можно сделать вывод, что сопло а является оптимальной конструкцией.


    Насадка Эрозия Глубина выборок рок (мм) Среднее (мм)
    1 # 2 # 3 # 3 #

    A 47.41 47,29 47,17 47,29
    б 45,59 45,52 44,54 45,22
    с 41,04 40.00 39,35 40,13
    д 44,30 44,05 44,21 44,19

    9
    9
    5
    39

    Абразивный Тип Эрозия Глубина Образцов рок (мм)
    Сопло 9 Сопл B Сопл C

    кварц песок 40.21 38.83 33.62 33.62 37.62 37.81 37.81
    Gannet 47.29 47.22 45.22 40.13 44.19
    Коричневый оксид алюминия 52,49 50,64 45,18 47,25
    карбида кремния 53,39 50,89 46,16 48,42




    Давление газа (MPA) Эрозия Глубина Образцов рок (мм)
    Сопло Сопл B Сопл C Сопл D

    10 30.57 26,49 22,84 25,28
    15 40,26 37,19 33,98 35,72
    20 46,58 43,87 40,20 42,90
    25 47.29 49 45.22 40.13 40.13 44.19


    9024 6. Заключение

    . Поскольку структуры сопла необходимы для эрозии, необходимо и важно разработать оптимальное сопло для поддержки высокоабразивная газовая струя для разрушения горных пород при разведке метана угольных пластов.Путем сочетания аэродинамики и фиксации условий сопла были разработаны четыре типа сопел. Скорости эрозии сопел были рассчитаны с использованием численного моделирования, показывающего, что сопло Маха 3 было лучше при давлении на входе 25  МПа, а лучшим абразивом был гранат с 80 меш. Оптимальная структура сопла отличалась более протяженными волнами расширения и более тонкими экранирующими эффектами.

    Для дальнейшей оптимизации конструкции сопла скорости эрозии в различных условиях были рассчитаны с использованием метода одной переменной.Таким образом, угол схождения, коэффициент сжатия, угол расхождения и соотношение сторон менялись при каждом повороте для получения скорости эрозии. Оптимальная структура сопла была получена путем сравнения скорости эрозии различных конструкций сопла. Таким образом, входной диаметр 4 мм, угол схождения 53°, коэффициент сжатия 2, угол расхождения 10°, соотношение сторон 3, диаметр выхода 4,1 мм. Результаты эксперимента по эрозии пород показывают, что они хорошо согласуются с численным моделированием.Оптимальная насадка может выветривать максимальный объем и глубину.

    Доступность данных

    Данные статьи относятся к численному моделированию и эксперименту. Метод их расчета и результаты приведены в статье. То есть данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Благодарности

    Авторы раскрыли получение следующей финансовой поддержки для исследования, написания и/или публикации этой статьи: эта статья была совместно профинансирована Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (2017YFC0804207), Национальным научным Фонд Китая (51704096, 51574112 и 51604092), Программа для группы инновационных исследований в университете (IRT_16R22), Фонды научных исследований для университетов провинции Хэнань (J2018-4) и Фонд научных исследований Государственной ключевой лабораторной базы выращивания по газовой геологии и газовому контролю (WS2017A02).

    Эффективность бурения перфоратором струей воды высокого давления в различных режимах конфигурации

    В процессе бурения сила сопротивления приводит к выходу из строя инструмента и низкой эффективности бурения; таким образом, необходимо уменьшить отказ инструментов и повысить эффективность бурения. В этой статье исследуются различные режимы конфигурации бурения с помощью водомета на основе механизма и анализа эксперимента по бурению горных пород с помощью водомета.Кроме того, вращающееся запечатывающее устройство с высоким давлением предназначено для одновременного достижения осевого и вращательного движения, а также хорошего уплотняющего эффекта под струей воды под высоким давлением. Результаты показывают, что NDB и NFB лучше влияют на производительность бурения по сравнению с NSB. Кроме того, струя воды под высоким давлением помогает не только уменьшить прогиб буровой штанги, но и уменьшить вероятность изгиба буровой штанги и увеличить срок службы буровой штанги.

    1.Введение

    Ударный гидроразрыв пласта является универсальным методом разрушения горных пород в машиностроении, например при прокладке железнодорожных и автомобильных туннелей, проходке подземных дорог, карьерах и добыче угля. Согласно статистике, длина выемки каменных выработок в Китае составляет более 2000 км в год. Ежегодно увеличивающаяся длина автомобильных тоннелей составляет 1000 км, а плановая длина железнодорожных тоннелей с 2011 года составляет более 10000 км. и режущие инструменты сильно ударяются и изнашиваются; в то же время рабочее пространство не ограничено, а рабочая среда хуже, поэтому их рабочий эффект настолько низок, что стоимость высока.Буровзрывной метод широко используется из-за большой способности адаптации к геологическим условиям. Время, необходимое для бурения, занимает большую часть общего времени, необходимого для процессов земляных работ в твердой породе. Низкая эффективность бурения приводит к еще большему увеличению времени бурения. Поэтому важно изучить способы сокращения времени бурения и повышения эффективности бурения.

    Влияние свойств породы, давления подачи и входного давления на скорость бурения исследовано с помощью эксперимента с пневматическим буром [1].Квон и др. [2] разработали буровое долото с новым расположением штифтов для повышения эффективности бурения на основе поршневой ударной системы капельного типа. Саксала и др. [3, 4] построили трехмерную численную модель системы долото/скальная порода и предположили, что боковые трещины были вызваны растягивающими напряжениями, связанными с быстрой разгрузкой, а под полусферическим выступом имелись значительные сдвиговые и растягивающие повреждения. Годом позже были проведены эксперименты с использованием долота с равносторонним треугольником для определения влияния скорости удара на боковые трещины между штырями при ударном бурении.Бетон был использован для замены горной породы, и было изучено влияние рабочих параметров и свойств материала на скорость бурения и расход энергии на бурение [5]. Влияние существовавших ранее и структурных трещин на дробление гранитных пород изучалось экспериментально [6]. Кроме того, была исследована вибрация бурильной штанги, чтобы предсказать и уменьшить отклонение. Для изучения влияния бурового давления, крутящего момента, скорости вращения и других параметров процесса бурения построена трехмерная динамическая модель буровой штанги, которая показала, что прерывистый контакт, динамический крутящий момент и трение оказывают существенное влияние на вибрационные характеристики [7, 8].С учетом условий соударения бурильной штанги и породы построена модель динамики взаимодействия взаимодействующей системы многобурового механизма и породы, а вибрация приобреталась при разной прочности пород на сжатие и разных скоростях вращения бура [9]. Была создана новая тестовая модель рабочего механизма пятибитного угольного шнека для изучения фактора влияния на вибрацию и прогиб в различных условиях, а также была построена имитационная модель для дальнейшего исследования влияния частичной нагрузки и расположения стабилизатора [10].Динамический анализ микросверла был исследован при ультразвуковой вибрации (50  кГц), возбуждаемой пьезоэлектрическим приводом, экспериментально и численно с использованием метода конечных элементов [11].

    Однако при ударном бурении возникает много проблем, таких как пыль и износ долота. Для решения вышеуказанных проблем учеными было предложено дробление горных пород с помощью струи воды высокого давления [12, 13]. Были представлены различные режимы конфигурации водяной струи, чтобы уменьшить отказ инструментов и повысить эффективность резки и сверления [14].С развитием водоструйной техники гидроабразивная струя как новый вид метода получила развитие при механической резке и бурении твердых пород [15, 16]. Однако струя воды, используемая при бурении горных пород, относительно меньше, и ученые провели некоторые исследования. Бурение с помощью водометной струи было выполнено для оценки производительности при уровнях тяги, и результаты показали, что скорость бурения увеличивалась с увеличением давления воды и тяги [17]. Аналитический подход был представлен для изучения расслоения во время бурения с пробивкой струей воды, а механика разрушения с теорией плиты использовалась для описания механизма расслоения [18].Работа с гидроструйным бурением взрывных скважин была исследована для снижения износа бурового долота и отклонения скважины, и результаты показали, что гидроструйное бурение может значительно увеличить скорость проходки по сравнению с обычным роторным бурением примерно на 40% [19]. Влияние водяных струй на усилия на долото PDC также исследовалось на основе механического анализа струй воды, помогающих долоту PDC, и результаты показали, что снижение усилия составило от 30% до 52% [20, 21]. Были изучены характеристики износа лезвий из цементированного карбида при бурении известняка водяной струей, и результаты экспериментов показали, что давление водяной струи оказывает важное влияние на скорость износа лезвий из цементированного карбида в буровых долотах [22].Плодотворные достижения предыдущих исследований служат отправной точкой для этой статьи, но еще есть возможности для улучшения. С одной стороны, исследователи провели много исследований по бурению горных пород, но исследований по бурению с помощью водоструйной струи под высоким давлением было мало. С другой стороны, большинство исследований сочеталось с вращательным бурением, но редко с ударным бурением, и было необходимо исследование водоструйного уплотнительного устройства высокого давления, которое может одновременно осуществлять осевое и вращательное движение, поэтому необходимо исследовать высокие водоструйное бурение под давлением в сочетании с ударным бурением.

    В этой статье исследуется механизм бурения горных пород с помощью струи воды, и проводится эксперимент по ударному дроблению с помощью струи воды, направленный на различные типы долот и давление воды, чтобы получить влияние различных режимов конфигурации на скорость бурения. и вибрация бурильной штанги, основанная на разработке водоструйного уплотнительного устройства высокого давления, которое может одновременно осуществлять осевое и вращательное движение бурильной штанги.

    2. Механизм гидроабразивного бурения

    Механизм гидроабразивного бурения показан на рис. 1; процесс был разделен на четыре задачи: удар, движение, вращение и бурение с помощью водомета.Удар создавался ударным поршнем, врезавшимся в переходник хвостовика, чтобы передать энергию горной породе, в результате чего она раскололась. Движение применялось для поддержания контакта поверхности породы с буровым долотом и выхода из завершенной скважины для подготовки к новому положению буровой скважины под подачей. Вращение заставляло буровое долото поворачиваться в новое положение для фрагментации породы после каждого завершения удара; кроме того, некоторые скальные поверхности с трещинами были отслоены. Бурение с помощью гидроабразивной установки в основном отражалось на вспомогательном разрушении породы и двух аспектах переноса породы.После удара бурового долота на дне породы образовалась зона дробления и трещины, а в зоне дробления образовался плотный зародыш. Воронка конусного дробления образовалась за счет расширения магистральной трещины и радиальной трещины. Плотное ядро, состоящее из тонкого каменного порошка, которое образовалось из-за сдвига, поглощало энергию при ударе, способствуя объемному расширению и вызывая экструзию трещин. Затем за счет расширения радиальных трещин и магистральных трещин образовалась большая зона дробления.А вокруг зоны дробления образовались радиальные и поперечные трещины. Когда поперечная трещина вышла на свободную поверхность, порода полностью разрушилась, а затем образовалась разбитая яма. В то время как струя воды входила в трещину и смешивалась с каменным порошком, возникал эффект водяного клина на разрушение, что приводило к распространению и дроблению трещины в породе. При этом струя воды, омывающая забой и стенку скважины, выносила каменный порошок и обломки, что обеспечивало контакт долота со свежей поверхностью породы при каждом ударе.Таким образом, рассеивание энергии и повторная фрагментация были уменьшены, а использование энергии улучшено.


    Напряженное состояние породы при попадании струи воды в трещину породы показано на рис. 2; порода одновременно воспринимает силу бурения и силу натяжения струи воды в расщелине. Этот вид напряженного состояния можно рассматривать как раздавливание открытой моды, которое было трещиной моды I в механике разрушения [16].


    Согласно механике разрушения напряженное состояние в вершине трещины можно выразить следующим образом: где r — расстояние от вершины трещины до любой точки, мм; угол между линией от вершины трещины до точки и горизонтальным направлением, рад; и – коэффициент интенсивности напряжения разрушения типа I.

    В зависимости от условий развития трещина будет распространяться на свободную поверхность, вызывая разрушение горного массива, когда напряжение в точке превышает предел прочности породы на растяжение. Чтобы отразить эффект бурения горных пород с помощью водоструйной струи, усилие на долото, усиленное водяной струей, сравнивали с усилием без водяной струи. При бурении горных пород гидроструей необходимым условием развития трещины без водоструйной струи в точке было то, что напряжение, создаваемое долотом, должно быть равно или превышать критическое напряжение породы , т. е. где было напряжение долота, которое необходимо нанести на точку без струи воды, МПа.

    Необходимым условием развития трещин струей воды в точке являлось то, что результирующее напряжение, создаваемое долотом и струей воды, должно быть равно или превышать критическое напряжение горной породы, то есть где было напряжение, создаваемое водой струя на острие , МПа, а – напряжение долота, которое необходимо приложить к острию водяной струей, МПа.

    Скорость снижения силы долота, создаваемой водяной струей, может быть получена следующим образом путем решения двух приведенных выше уравнений по механике разрушения следующим образом: где P – давление водяной струи в вершине трещины, в которой ; была тестовая постоянная, ; – ширина реза струей, мм; и – начальное давление струи, МПа.

    Соотношение между , , и было показано на рисунке 3. Видно, что усилие бурения уменьшилось до 0, когда в процессе распространения трещины существовало начальное давление воды, которое могло снизить усилие бурения до минимума. Результаты показывают, что давление струи должно превышать критическое напряжение в породе, чтобы гарантировать, что порода может быть прорезана с помощью струи во время образования трещины, или давление струи превышает, чтобы уменьшить усилие бурения в процессе распространения трещины.


    3. Эксперимент по бурению с помощью водяной струи

    Ударно-вращательное уплотнительное устройство и различные типы долот были разработаны с учетом того, что вода трудно герметизируется, и для получения наилучшего эффекта бурения горных пород с помощью водяной струи, которая может реализовать осевое и вращательное движение одновременно для изучения эффекта ударного бурения с помощью струи воды под высоким давлением, а также для обеспечения научной основы для повышения эффективности разрушения горных пород, а также для предоставления рекомендаций по повышению надежности и срока службы перфоратора.

    3.1. Уплотнительное устройство

    Принимая во внимание требуемый уплотнительный эффект устройства при одновременном осевом и вращательном движении, был достигнут хороший уплотнительный эффект, было использовано вращающееся уплотнительное устройство с внешним ударом, схема конструкции показана на рис. 4.


    Оба скользящего кольца, комбинированное уплотнительное кольцо и V-образное уплотнение могут достигать тех же характеристик в соответствии с конструкцией комбинированного уплотнения. Характеристики комбинированного уплотнительного кольца с скользящим кольцом заключались в небольшом объеме и небольшом сопротивлении, но требовалось, чтобы зазор между валом и опорным корпусом был небольшим, что соответствовало давлению ниже 50 МПа.Характеристики V-образного уплотнения заключаются в небольшой длине уплотнения, большом сопротивлении движению и относительно большом объеме, что позволяет автоматически регулировать усилие предварительного затягивания в зависимости от давления и может использоваться в условиях высокого давления. Учитывая, что максимальное рабочее давление составляло около 40 МПа и ограничение мощности вращения гидравлического перфоратора, в качестве уплотнительного устройства в эксперименте было выбрано комбинированное уплотнительное кольцо скольжения.

    3.2. Форсунка

    Цилиндрическая форсунка может преобразовывать энергию давления в кинетическую энергию с высокой эффективностью преобразования, а цилиндрическая секция может обеспечивать стабильную и дальнобойную струю, которая широко используется в реальном производстве, поэтому форсунка была спроектирована как цилиндрическая.По данным соответствующих исследований можно сделать вывод, что сопло имеет наилучший эффект впрыска при угле сужения 13° и соотношении длины к диаметру [19]. Как показано на рисунке 5, диаметр сопла, отношение длины к диаметру и длина цилиндра были рассчитаны как 0,5 мм, 4 и 2 мм соответственно, в зависимости от количества сопла и мощности водяного насоса.


    В эксперименте использовалось семишарнирное долото, поскольку оно лучше влияет на разрушение пород средней прочности и крепких пород [20].Режим конфигурации можно разделить на NWB, NFB, NSB и NDB в соответствии с номером сопла и положением установки на буровом долоте. В качестве примера для режима NDB положение сопла на долоте показано на рисунке 6. Целевое расстояние и угол между осью и осью бурового долота были рассчитаны как 5 мм и 10 градусов для верхнего сопла в соответствии с размером кнопки. и диаметр долота. Целевое расстояние и угол для бокового сопла составляли 3 мм и 50 градусов, а все используемые сопла были припаяны к буровому долоту; окончательная конструкция долота с водометной струей показана на рис. 7.


    Испытательное устройство бурения с помощью водомета показано на рисунке 8; вихретоковый датчик смещения был установлен на вершине штанги для изучения влияния типа долота и давления на вибрацию буровой штанги.


    На эффективность бурения с помощью струи воды под высоким давлением влияло множество факторов, таких как диаметр сопла, давление воды, целевое расстояние, конструкция долота, номер сопла и положение сопла. Однако, принимая во внимание существующие экспериментальные условия и размер долота, в этой статье было исследовано влияние давления воды, количества и положения сопла на бурение, а количество и положение сопла сводятся к типу долота.Скорость бурения и виброперемещение являлись оценочным показателем эффективности бурения, отражающим эффективность работы и срок службы буровой штанги. Тестовый объект был бетоном, а механический параметр был показан в таблице 1.

    Анализ результатов
    3.3.1. Моделирование анализа водяной струи в сопле долота

    Сопло было важным компонентом бурового устройства с водяной струей, которое оказало глубокое влияние на эффект бурения с водяной струей. Характеристики распределения давления и скорости в поле потока были исследованы с помощью численного моделирования для анализа производительности переноса обломков и разрушения горных пород.В соответствии со структурными характеристиками и положением установки насадки была создана двумерная имитационная модель водяной струи насадки долота, как показано на рисунке 9. Диаметр отверстия в модели был установлен равным 45 мм, а входное давление было установлено как 10 МПа, 20 МПа, 30 МПа и 40 МПа, соответственно. А распределение скорости в скважине для разных режимов конфигурации показано на рисунке 10 при давлении 40 МПа.

    Как показано на рис. 10, явления затухания, рефлюкса, перелива, завихрения и сохранения скорости возникают из-за влияния забоя, поверхности долота и долота на струю воды, а распределение скорости может быть разделена на четыре зоны: 1 — струйная, 2 — ударная, 3 — переливная и 4 — рециркуляционная.В области струи потери энергии были очень велики из-за смешения с воздухом, и скорость сильно колебалась в диффузионной кромке сопла, но с увеличением длины струи скорость оставалась стабильной. В зоне удара существовала мертвая точка, когда струя воды ударялась о забой, и давление уменьшалось в радиальном направлении от мертвой точки. В зоне перелива скорость оказалась относительно стабильной, а скорость уменьшилась по направлению потока, который будет выносить обломки породы из забоя.В зоне рециркуляции струя воды достигла стыка забоя и поверхности, возникло явление вихреобразования и удерживания, которое легко привело бы к скоплению мусора в забое. Более того, как показано на рис. 10(с), когда угол между соплом и забоем составлял примерно 90 градусов, вода рассеивалась в обе стороны. И из-за препятствий на поверхности долота между соплом и поверхностью долота образовалось замкнутое пространство, которое могло привести к вихреобразованию.Таким образом, чтобы уменьшить возникновение вихря, разгрузочная емкость на буровом долоте может быть спроектирована таким образом, чтобы быстро сливать обломки породы.

    Распределение динамического давления, которое может в какой-то степени отражать производительность бурения и скорость в скважине для различных режимов конфигурации, показано на рисунке 11. Скорость водяной струи равнялась 0 в точке удара, когда струя ударялась о породу. , что означает, что чем ниже динамическое давление в точке удара, тем лучше производительность вспомогательного бурения.Таким образом, при одинаковом давлении у NFB была лучшая производительность бурения вспомогательных пород, за ней следовал NDB, а худшим был NSB. Кроме того, чем выше динамическое давление в призабойной зоне, тем лучше эффект переноса мусора. Как показано на рисунке 11, можно сделать вывод, что NDB, NFB и NSB имеют одинаковую тенденцию на верхней поверхности, а кривая плавно изменяется в широком диапазоне. Кроме того, у NDB было более высокое динамическое давление, что показало, что он лучше переносил мусор на верхней поверхности.Из-за сложности бурения с помощью водомета было сложно наблюдать за распределением скоростей в поле течения при различных режимах конфигурации. Таким образом, был проведен эксперимент по исследованию скорости бурения и виброперемещения, являющегося отражением распределения поля течения.

    3.3.2. Экспериментальные исследования бурения с помощью водоструйной струи высокого давления

    Скорость вращения была важным параметром, влияющим на производительность бурения; необходимо было сначала изучить влияние давления воды на скорость вращения бурильных труб, чтобы получить сопротивление движению уплотнительного устройства и получить исходные данные для последующего усовершенствования.Зависимость между скоростью вращения и давлением воды показана в таблице 2, когда рабочее давление роторного двигателя гидравлического перфоратора и расход были установлены на 15  МПа и максимальное значение. Из таблицы 2 видно, что максимальная скорость составляла 240 об/мин без давления воды, а скорость снизилась на 14,2% по сравнению со скоростью 280 об/мин без уплотнительного устройства. При этом с увеличением напора воды скорость падает примерно линейно. Следовательно, чтобы уменьшить влияние давления воды на производительность вращения, необходимо было улучшить соотношение мощности вращения и мощности удара для повышения производительности вращения в последующей конструкции гидравлического перфоратора.

    (MPA)

    Rock Rock
    Эластичный модуль
    E (GPA)
    Пуассон Соотношение

    Прочность на растяжение
    T (МПа) плотность
    ρ (G / см 3 )


    Бетон 23.6 9,5 0,22 2,5 2,47

    9 9

    Давление воды (MPA) 0 20 25 30 35 40 9
    MIN) 240 228 226 226 222 217 217 213 210 205

    Как показано в таблице 2, скорость вращения гидравлического сверла составляла 205 об/мин при давлении воды 40 МПа, а скорость испытания была установлена ​​на 200 об/мин, чтобы обеспечить некоторую избыточность.Давление удара и поток были установлены на 14 МПа и 50 л/мин, а соответствующая частота удара и мощность удара составляли около 42,5 Гц и 3,8 кВт. Движущая сила была установлена ​​на 3800 Н, а давление воды было установлено на 10 МПа, 15 МПа, 20 МПа, 25 МПа, 30 МПа, 35 МПа и 40 МПа. На примере двухсоплового долота проанализирован процесс бурения с применением водомета при давлении воды 15 МПа.

    Скорость вращения, перемещение и изменение во времени в процессе бурения показаны на рисунках 12 и 13.Видно, что смещение можно разделить на три части: открытие отверстия, быстрое сверление и обратный ход. Изменение смещения было относительно медленным, и вибрация колебалась вокруг определенного значения в секции отверстия, а скорость вращения в основном оставалась неизменной, поскольку сопротивление вращению было небольшим на начальном участке удара. Кроме того, с увеличением глубины бурения увеличивалось сопротивление вращению, и в штанге происходил прогиб, а на быстром участке бурения усиливалась вибрация.Скорость вращения, смещение и вибрация достигали минимума и максимума соответственно при бурении до забоя. Таким образом, повышенное сопротивление вращению гидравлического бура было вызвано не только плохим отводом обломков, но и отклонением буровой штанги, вызывающим деформацию изгиба штанги, что увеличивало трение между штангой и стенкой поры, а также направляющей медной втулкой и стенка отверстия. Было легко вызвать явление прилипания, которое сократит срок службы буровой штанги.При обратном ходе буровая штанга отходит от забоя, сопротивление вращению резко уменьшается, а скорость вращения быстро восстанавливается до исходного значения.



    Форма отверстия в бетоне для различных типов долот с давлением воды 40 МПа показана на рисунке 14. Отверстие и диаметр NFB и NWB были относительно правильными и небольшими. Но для NSB и NDB отверстие было грубым, а диаметр отверстия был относительно большим, что указывало на то, что режим NSB имел лучший эффект расширения.

    Обычно максимальное виброперемещение бурильной штанги возникало в забое, поэтому разницу между средним значением максимума в процессе бурения и до бурения определяли как результат виброперемещения для уменьшения погрешности, вызванной экспериментом . Было две точки измерения виброперемещения, и точки измерения были показаны на рисунке 8.

    Зависимость между скоростью бурения и давлением воды показана в таблице 3 и на рисунке 15, на которых скорость роста сравнивалась с NWB, поэтому бурение скорость, поддерживаемая водометом, имела ту же тенденцию, что и скорость роста скорости.Как показано на рисунке 15, скорость бурения увеличивалась с увеличением давления воды для NDB, но скорость бурения NFB и NSB уменьшалась с увеличением давления воды. Более того, скорость бурения для NFB и NSB была ниже, чем для NWB, когда давление воды превышало 35  МПа и 15   МПа соответственно, что указывало на то, что чем выше давление, тем хуже эффект бурения с помощью струи воды, а струя воды сыграли противодействующую роль в повышении скорости бурения для двух режимов конфигурации.Для NDB существовало максимальное значение при давлении воды 35 МПа, а скорость бурения увеличилась на 28,25% по сравнению с NWB. Кроме того, скорость бурения была выше, чем у NWB в рамках исследования давления, что показало, что режим NDB оказывает стимулирующее влияние на повышение скорости бурения.

    91 569 НФС -4,545 30 2,273 2,273 -5,772 11,364 9,091 13,636 9027 25,000 + -2,273

    Битовой Тип Давление
    (MPA)
    Скорость сверления
    (м / мин)
    Скорость роста скорости (%) Диаметр orifice
    (мм)
    Диаметр темп роста (%)

    СЗБ 0 2.213 0.000 44 0

    10 2,679 21,078 42
    15 2,791 26,113 43 -2.273 -2.273
    20 2670 20.639 20.639 45 2273 2273
    25 2,529 14.290 44 0.000
    2,418 9,255 45
    35 1,696 -23,366 45
    40 1,665 -24,783 46 4.545

    NSB NSB 10 2230 0,764 48 9.091
    15 2.085 49
    20 2,050 -7,353 48
    25 1,988 -10,182 50
    30 1,678 -24.193 52 18.182 18.182
    35 1.602 -27.628 54 22.727
    40 1.544 По -30,212 55

    ОПРС 10 2,327 5,148 43
    15 2,614 18,132 46 4.545
    20 2 9 2.662 20.267 20.267 50 267 9 13.636
    25 2691 21.594 21.594 52 18.182
    30 2,744 23,995 53 20,455
    35 2,838 28,250 54 22,727
    40 2,734 23,543 55 25.000


    На Рисунке 16 показана взаимосвязь между диаметром отверстия и давлением воды.С точки зрения скорости роста диаметра NDB и NSB лучше влияют на производительность бурения по сравнению с NWB. Скорость увеличения диаметра составляла более 13% при давлении более 30 МПа, и чем выше давление, тем быстрее скорость изменения диаметра, что указывало на то, что NDB и NSB имели лучшие характеристики бурения с учетом увеличения диаметра отверстия. .


    Было видно, что точка удара NSB появилась в забое из анализа моделирования поля потока, а диаметр скважины был увеличен в ходе испытаний, что отражало вспомогательную производительность бурения водяной струей.Тем не менее, результаты испытаний показали, что водоструйная струя играла противодействующую роль в повышении скорости бурения для NSB, поскольку при бурении горных пород с помощью водоструйной струи потреблялось много энергии, в результате чего часть воды вытекала из скважины и приводила к уменьшению количества воды. на дне отверстия. Более того, вода, которая попала в место соединения забоя, увеличила бы окружность и вихрь, что привело бы к дальнейшему потреблению энергии и значительному снижению способности уносить мусор на дне.В результате обломки неоднократно ломались, а скорость бурения снижалась. Причина того, что чем выше давление воды, тем меньше скорость бурения, заключалась в том, что с увеличением давления увеличивалась глубина разрушения породы; в днище образовалась кольцевая режущая канавка, как показано на рис. 17. А образование факолита между канавкой и отверстием для бурения предотвратило попадание струи воды в днище; таким образом, необходимо разрушить факолит, после чего вода может попасть на дно и унести обломки, что приведет к снижению скорости бурения и увеличению износа долота.


    Результаты моделирования показали, что NFB имеет хорошие характеристики бурения вспомогательных пород и несущую способность породы в забое, а NDB имеет хорошую несущую способность на внутренней поверхности. Производительность бурения с помощью водяной струи была низкой при низком давлении. В основном это выражалось в меньшей разнице диаметров отверстий между NDB и NFB, а основным назначением водомета было отведение мусора. Причина того, что скорость бурения NFB выше, чем у NDB при низком давлении, заключалась в лучшей пропускной способности NFB, чем у NDB, по результатам имитационного анализа динамического давления на внутренней поверхности.Производительность бурения повышалась при повышении давления воды. Боковая насадка NDB дополнительно дробила бетон, что увеличивало размер отверстия и пространство для удаления мусора и уменьшало скопление мусора на стыке между днищем и стеной, чтобы обеспечить хорошую роль верхней насадки в разрушении породы и пропускной способности мусора. Таким образом, скорость бурения NDB была дополнительно улучшена. Между тем, возникающий вихрь в большей степени снижал способность выноса мусора, хотя производительность бурения NFB повышалась, и мусор легко накапливался на стыке, поскольку разница диаметров между долотом и буровой скважиной была близкой.А непрерывное шлифование поверхности долота о стенку под действием вращения приводило к увеличению сопротивления вращению и сопротивления бурению; таким образом, скорость вращения и скорость бурения гидравлического перфоратора уменьшались с увеличением давления воды.

    Виброперемещение и скорость изменения трех режимов конфигурации показаны на Рисунке 18, на котором скорость изменения NWB была принята в качестве эталона, а среднее виброперемещение было принято в качестве окончательного значения. На Рисунке 18 неупорядоченность виброперемещения указывает на то, что режим NDB не имеет преимуществ по сравнению с NFB в уменьшении прогиба бурильной штанги, но все различия ниже, чем у NWB, за исключением 35 МПа.Это было связано с тем, что положение установки бокового сопла было нецелесообразным, вызывая реакцию струи воды на буровое долото и приводящую к отклонению бурильной штанги. С точки зрения вибрации лучшим был NFB, за ним следовал NDB, а худшим был NSB. Например, скорость снижения виброперемещения в 30  МПа NFB, NDB и NSB составила 97,2 %, 56,64 % и -147,16 % соответственно, что свидетельствует о том, что струя воды высокого давления была полезной не только для уменьшения прогиба буровой штанги, но и для снижения вероятности изгиба буровой штанги и увеличения срока службы буровой штанги.Как показано на рисунке 18, виброперемещение в точке 1 было больше, чем в точке 2 при одинаковом давлении воды для NFB и NSB, что указывало на возникновение общего прогиба бурильной штанги. Кроме того, значение разницы виброперемещения двух измеренных точек уменьшалось с увеличением давления воды, и разница была меньше, чем у NWB, что указывало на то, что струя воды под высоким давлением помогла не только уменьшить прогиб буровой штанги, но и также для снижения вероятности изгиба буровой штанги и увеличения срока службы буровой штанги.Бессистемность виброперемещения в двух измеренных точках при одинаковом давлении воды показала малую вероятность общего прогиба бурильной штанги; таким образом, NDB имел превосходство в снижении отклонения бурильной штанги.

    4. Выводы

    В настоящей работе был исследован механизм бурения горных пород с помощью гидроабразивной струи, и было разработано уплотнительное устройство высокого давления для решения проблемы уплотнения при бурении горных пород с помощью водоструйной струи. Кроме того, производительность бурения была изучена на основе анализа скорости бурения и виброперемещения в сочетании с численным исследованием поля потока при различных режимах конфигурации, и были получены следующие выводы: (1) Теоретическое исследование показывает, что струя воды может уменьшить усилие бурения, а давление струи должно превышать критическое напряжение породы, чтобы обеспечить возможность прорезания породы с помощью струи при образовании трещины или свести усилие бурения до минимума в процессе распространения трещины.(2) Имитационное моделирование поля течения при различных режимах конфигурации показало, что распределение скоростей можно разделить на четыре зоны, причем лучшим вспомогательным породоразрушающим эффектом обладает NFB, за ним следует NDB, а худшим является NSB при тех же условиях. давление. Кроме того, можно сделать вывод, что NDB обладает лучшим эффектом удаления мусора на верхней поверхности. (3) Анализ экспериментальных данных с учетом скорости бурения показал, что NDB был лучшим, за ним следовал NFB, а наихудшим был НСБ для давления более 20 МПа.Например, при давлении водяной струи 30 МПа скорость увеличения скорости бурения НДБ, НСБ и НСБ составила 24,0 %, 9,26 % и -24,193 % соответственно. Но скорость изменения диаметра для NFB была ниже, чем у двух других режимов конфигурации. (4) С точки зрения вибрации, NFB был лучшим, за ним следовал NDB, а худшим был NSB. Например, скорость снижения виброперемещения в 30 МПа для NFB, NDB и NSB составила 97,2%, 56,64% и -147.16% соответственно, что свидетельствует о том, что струя воды под высоким давлением способствовала не только уменьшению прогиба бурильной штанги, но и уменьшению вероятности изгиба буровой штанги и увеличению срока службы буровой штанги для NFB и NWB.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

    Благодарности

    Этот проект поддерживается Специальным фондом повышения квалификации Китайского горно-технологического университета (2015YC03), Проектом первоклассных академических программ высших учебных заведений Цзянсу (TAPP) и проектом, финансируемым Приоритетным академическим Программа развития высших учебных заведений Цзянсу (PAPD).

    Метод бурильщика по сравнению с методом ожидания и взвешивания: первый предлагает явные преимущества в управлении скважиной

    Рана С Рой, Конрой Джеймс Нини, Пол Зоннеманн, Бертон Томас Гиллис, Chevron

    Двумя широко используемыми методами постоянной циркуляции в забое являются метод бурильщика и метод ожидания и веса (W&W). Специалисты по управлению скважиной часто твердо придерживаются мнения о выборе лучшего метода циркуляции притока из ствола скважины. Цель этой статьи — выделить основные преимущества и недостатки двух методов.

    Основной принцип обоих методов заключается в поддержании забойного давления (ЗД) постоянным на уровне или, что предпочтительнее, немного выше пластового давления.

    Метод бурильщика требует двух циклов. Во время первой циркуляции приток циркулирует с исходной массой бурового раствора. Постоянное забойное давление поддерживается за счет поддержания постоянного давления в циркулирующей бурильной трубе во время первой циркуляции. Если исходный вес бурового раствора недостаточен для балансировки пластового давления, скважина глушится за счет циркуляции более тяжелого бурового раствора (шлама глушения) во второй циркуляции.

    Для поддержания постоянного забойного давления во время второй циркуляции используется одна из двух процедур. Давление в обсадной колонне поддерживается постоянным во время закачки глушильного раствора с поверхности на долото, после чего давление в бурильной трубе поддерживается постоянным до тех пор, пока не будет наблюдаться возврат глушильного раствора на поверхность. В качестве альтернативы, во время второй циркуляции можно рассчитать график давления в бурильной трубе и соблюдать его при закачке глушильного раствора с поверхности на долото, после чего давление в бурильной трубе поддерживается постоянным.

    Метод W&W предполагает только одну циркуляцию.Приток циркулирует, а глушильный раствор закачивается за одну циркуляцию. При закачке глушильного раствора с поверхности на долото необходимо рассчитать и соблюдать график давления в бурильной трубе. После этого давление в бурильной трубе поддерживается постоянным до тех пор, пока не будет наблюдаться возврат бурового раствора на поверхность.

    Метод W&W иногда называют методом инженера, потому что он требует больше вычислений по сравнению с методом бурильщика. Существует широко распространенное заблуждение, что метод бурильщика предпочтительнее только потому, что он прост.Мы обсудим различные причины, по которым метод бурильщика может быть лучше для циркуляции притока во многих или даже в большинстве пробуренных скважин.

    Любая буровая организация или компания может принять политику рекомендации только одного метода управления скважиной, чтобы все в организации могли быть компетентны по крайней мере в одном методе. Это может помочь избежать путаницы в полевых условиях и способствовать пониманию того, как эффективно циркулировать выброс из ствола скважины, не создавая серьезных проблем с управлением скважиной.

    В буровой отрасли не хватает опытного персонала, и обеспечение компетентности в одном методе может привести к меньшему количеству аварий. Однако мы должны иметь в виду, что даже опытный персонал обычно не глушит скважины. За всю свою карьеру они могут убить лишь несколько скважин. Мы можем добиться операционного совершенства, обеспечив их компетентность одним методом. Может быть, лучше использовать хороший метод со знанием дела, чем неумело использовать немного лучший метод.

    СРАВНЕНИЕ

    Мы сравним преимущества и недостатки двух методов в конкретных условиях.Различным применением являются различные типы скважин и их геометрия.

    Наклонный ствол/коническая бурильная колонна: График давления в бурильной трубе для метода W&W довольно просто рассчитать, если ствол скважины вертикальный и имеется бурильная труба одного размера. График бурения становится сложным и трудным для персонала буровой установки при сложной наклонно-направленной геометрии скважины и/или бурильных трубах разных размеров. Если правильный график давления в бурильной трубе не рассчитан при выполнении метода W&W, забойное давление может не поддерживаться на постоянном уровне.

    На рис. 1 показаны два графика изменения давления в бурильной трубе для горизонтальной скважины. Первый график не компенсирует отклонение отверстия, а второй компенсирует. Согласно этому примеру, если мы не компенсируем отклонение скважины, у нас будет репрессия приблизительно 200 фунтов на квадратный дюйм, когда буровой раствор достигнет конца нароста внутри бурильной колонны.

    Этот перевес в 200 фунтов на квадратный дюйм может нанести ущерб слабым породам и увеличить давление в башмаке и на поверхности. Одним из часто упоминаемых преимуществ метода W&W является более низкое давление в башмаке обсадной колонны.Но если для метода W&W не будет рассчитан надлежащий график, мы можем подвергнуть башмак обсадной колонны или слабые пласты воздействию более высоких давлений по сравнению с методом бурильщика.

    Проблемы со стволом: Многие скважины бурятся в районах со значительными проблемами нестабильности ствола. Если бурильная колонна остается неподвижной без циркуляции бурового раствора, бурильная колонна может застрять в скважине из-за проблем с уплотнением. Если будет принято решение о глушении скважины методом W&W, возможно, потребуется смешать глушильный раствор, прежде чем можно будет установить циркуляцию.Такой длительный период отсутствия циркуляции с небольшим движением трубы или вообще без него может быть нежелательным в проблемных участках скважины.

    В этих обстоятельствах метод бурильщика имеет ряд очевидных преимуществ. Циркуляция может быть запущена, как только установится стабилизированное давление закрытия затрубной колонны (SICP) и давление закрытия бурильной трубы (SIDPP). Первая циркуляция по методу бурильщика выполняется с исходным буровым раствором в скважине. Если метод понят и выполняется правильно, время без циркуляции в скважине сводится к минимуму, и любые дальнейшие проблемы со скважиной могут быть сведены к минимуму.

    Способность буровых установок смешивать жидкости: В то время как мы строим новые буровые установки и модифицируем существующие для более эффективного бурения скважин, подавляющее большинство скважин во всем мире по-прежнему бурится с использованием старых буровых установок с ограниченными возможностями. Буровой раствор с умеренным весом нельзя быстро приготовить и/или закачать с желаемой скоростью, если используется метод W&W. В этих обстоятельствах может быть предпочтительным метод бурильщика, чтобы избежать чрезмерного увеличения поверхностного и башмачного давления из-за миграции газа.

    Мы признаем, что на некоторых буровых установках буровой раствор глушения можно смешивать быстро и без проблем. Но одновременное перемешивание и закачка глушильного раствора может затруднить отслеживание увеличения и уменьшения объема карьера и привести к путанице, особенно в случае осложнений.

    Бурение в породах с потенциалом раздувания: Раздувание – явление, иногда встречающееся в некоторых породах. Баллонирование можно определить как отток из скважины после отключения насосов, которому предшествуют потери во время работы насосов.Потери в скважине могут быть связаны с дополнительным забойным давлением из-за эквивалентной плотности циркуляции (ЭЦП).

    После отключения насосов ЭЦП больше не существует, что приводит к падению забойного давления, и буровой раствор выталкивается обратно в ствол скважины. Похоже, что скважина течет, и это называется раздуванием.

    Полет на воздушном шаре часто ошибочно принимают за удар ногой. Если будет принято решение о глушении скважины по методу ВиВ, возможно увеличение массы бурового раствора из-за некорректного измерения пластового давления.Из-за дополнительного веса бурового раствора забойное давление увеличивается еще больше. Это может привести к большим потерям и усугубить проблему раздувания.

    По вышеуказанным причинам обычно рекомендуется следовать методу бурильщика при раздувании пластов. Поскольку метод бурильщика не требует увеличения массы бурового раствора во время первой промывки, на пласт не воздействует дополнительное забойное давление. После первого обращения по Методу Бурильщика можно оценить ситуацию и принять решение о дальнейших действиях (т.е., опережающее бурение без увеличения массы бурового раствора, если продолжается раздувание).

    Осложнения и изменения трения при контроле скважины: При глушении скважины возможны осложнения в процессе. При глушении скважины методом W&W, если одна или несколько насадок долота закупориваются при соблюдении графика давления в бурильной трубе, график давления должен быть немедленно пересчитан.

    Неспособность заметить изменение и пересчитать правильный график давления в бурильной трубе может привести к депрессии.Перерасчет на месте графика давления в бурильных трубах может быть затруднен для сильно наклонных скважин и/или с коническими бурильными колоннами. Кроме того, когда выполняется удар, это нормально, что буровая бригада нервничает. Если при глушении скважины возникают какие-либо осложнения, персонал буровой может запаниковать и принять неверные решения.

    Если выброс циркулирует по методу бурильщика и одна или несколько насадок долота забиваются, реакция оператора штуцера довольно проста. Давление в циркулирующей бурильной трубе должно увеличиваться при временном поддержании постоянного давления в обсадной трубе (как во время запуска).После того, как давление в бурильной трубе стабилизируется, новое циркуляционное давление должно поддерживаться постоянным в течение оставшейся части первой циркуляции. Если одно или несколько сопел забиваются во время второй циркуляции по методу бурильщика при перекачивании бурового раствора с поверхности на долото, простой реакцией является продолжение поддержания постоянного давления в обсадной трубе до тех пор, пока утяжеляющий раствор не окажется на долоте, а затем переключиться на удержание любой бурильной трубы. давление показывается на манометре насоса. Следовательно, если возникают осложнения во время операций по глушению скважин, легче реагировать с помощью метода бурильщика.

    Глубоководные скважины: Если в глубоководных скважинах производится выброс газа, существует вероятность образования гидратов в противовыбросовых превенторах или линиях штуцера/глушения. Условия высокого давления и низких температур на глубине идеально подходят для образования гидратов, когда свободная вода вступает в контакт с газом. Возможные длительные периоды отсутствия циркуляции при использовании метода W&W создадут более благоприятные условия для образования гидратов за счет охлаждения бурового раствора. Следовательно, время без циркуляции в глубоководных скважинах с притоком газа должно быть сведено к минимуму.Путем скорейшего установления циркуляции с помощью метода бурильщика можно поддерживать температуру бурового раствора и предотвратить образование гидратов.

    Время глушения скважины: Метод W&W включает только одну циркуляцию, тогда как метод Бурильщика включает две циркуляции. Звучит так, будто мы всегда можем сэкономить время, следуя методу W&W. Но нужно учитывать и другие факторы. Если время, необходимое для смешивания глушильного раствора, является значительным, мы не можем сэкономить время с помощью метода W&W.Возможно, мы не сможем откачать весь приток за одну циркуляцию из-за условий скважины, таких как наличие газа в высоких карманах скважины, плохая очистка ствола и плохие свойства бурового раствора. Практически всегда требуются дополнительные циркуляции для полного удаления притока и добавления запаса прочности в буровой массе. Таким образом, элемент времени может быть незначительным, и большинство экспертов сходятся во мнении, что сделать это правильно важнее, чем сделать это быстрее.

    Давление башмака: Максимальное давление башмака часто возникает, когда верхняя часть притока газа находится на башмаке обсадной колонны.Давление в башмаке может быть ниже при использовании метода W&W, если буровой раствор глушения попадает в кольцевое пространство до того, как верхняя часть пузыря достигнет башмака. Но для того, чтобы это произошло, первым критерием является то, что объем бурильной колонны должен быть меньше, чем объем необсаженного ствола минус размер пузырьков на башмаке. Если объем бурильной колонны больше, чем объем необсаженного ствола минус размер пузырьков на башмаке, то более низкое давление башмака не может быть достигнуто с помощью метода W&W.

    Мы также должны рассмотреть вопросы миграции газа, прежде чем определить, будет ли метод W&W иметь преимущество перед методом бурильщика в отношении максимального давления башмака.Может потребоваться значительное время ожидания для смешивания глушильного раствора. В это время газ может мигрировать. Большинство методов, используемых для контроля забойного давления перед закачкой, включают применение коэффициента запаса по поверхностному давлению. Они могут легко превзойти ожидаемые выгоды, которые должна обеспечить ранняя доставка бурового раствора с глушителем в кольцевое пространство необсаженного ствола.

    Часто есть большая вероятность того, что толчок не будет обнаружен, когда толчок находится внизу. Много раз мы можем циркулировать или продолжать бурение с притоком, прежде чем он будет обнаружен.Иногда газ может уже находиться над башмаком из-за задержки обнаружения и миграции газа, даже до того, как мы начнем закачивать глушильный раствор.

    Буровой раствор на синтетической/нефтяной основе (SOBM) в настоящее время обычно используется для бурения скважин. В отличие от бурового раствора на водной основе (WBM), газ растворим в SOBM. Обнаружение ударов с помощью SOBM не так просто, как с помощью WBM. Размер и время удара не могут быть легко определены. Газ может оставаться в растворе в SOBM, и приток может не обнаруживаться до тех пор, пока газ не окажется близко к поверхности, часто намного выше башмака.

    По вышеуказанным причинам лишь в редких случаях можно достичь более низкого давления башмака с помощью метода W&W по сравнению с методом бурильщика. Только если все условия будут благоприятными, метод W&W даст нам более низкое давление в башмаке. В реальности шансы минимальны, а величина этого эффекта обычно незначительна.

    На рис. 2 показана вертикальная скважина с длинным открытым стволом, чтобы создать условия, благоприятствующие методу W&W. Конфигурация скважины осталась довольно простой, и мы рассмотрели большой приток газа, который расширяется до 1500 футов сразу под башмаком для обоих методов.Если мы будем следовать методу W&W, как видно из расчета, показанного в приложении, мы достигнем максимального снижения давления в башмаке 111 фунтов на квадратный дюйм.

    Снижение давления в башмаке на 111 фунтов на квадратный дюйм будет иметь место только в том случае, если приток будет обнаружен бригадой буровой установки, когда газ находится на забое, а приток остается на дне без какой-либо миграции во время смешивания глушильного раствора (или идеально обрабатывается объемным контроль и отсутствие коэффициентов безопасности/запаса рабочего давления).

    Нам не нужно быть экспертом, чтобы понять, что таких условий, вероятно, не будет ни в одном стволе скважины.Следовательно, даже в относительно экстремальном сценарии, подобном этому, практически невозможно добиться снижения давления в обуви на 111 фунтов на квадратный дюйм с помощью метода W&W. Во многих скважинах мы можем не получить никакого снижения давления в башмаке, и даже если мы получим некоторое снижение давления, вероятно, не стоит идти на другие риски при использовании метода W&W.

    Максимальное затрубное давление на поверхности (PcMax) и пиковый расход газа: Максимальное затрубное давление при циркуляции наблюдается при выходе на поверхность верхней части газового пузыря.Это может быть определено как PcMax. Расход газа через сепаратор бурового газа максимален в то же время, когда наблюдается PcMax. Пиковый расход газа не должен превышать пропускную способность сепаратора бурового газа. PcMax и пиковый расход газа будут ниже при использовании метода W&W, если буровой раствор глушения попадет в кольцевое пространство до того, как верхняя часть пузырька выйдет на поверхность. Если следовать методу W&W, существует большая вероятность того, что глушильный раствор попадет в кольцевое пространство до того, как верхняя часть пузырька выйдет на поверхность, и мы, вероятно, получим более низкие поверхностные давления по сравнению с методом бурильщика.

    Более низкое PcMax может быть преимуществом для метода W&W, когда мы бурим скважины HPHT, где поверхностное давление может быть проблемой. Наземное оборудование может длительное время подвергаться воздействию высоких давлений и расходов газа во время проведения глушения в этих скважинах.

    Однако для большинства обычных скважин, которые мы бурим, PcMax и пиковые дебиты газа могут не иметь первостепенного значения. В примерах на Рисунке 3 мы рассчитываем PcMax для выбросов, полученных при бурении обычной скважины и скважины HPHT.Смоделированные здесь большие выбросы были выбраны для имитации наихудших сценариев. Расчет PcMax поясняется в Приложении.

    Как видно на примере обычной скважины, разница в PcMax между методами бурильщика и W&W незначительна. Даже в случае сильного выброса в скважине высокого давления разница в поверхностном давлении составляет всего 335 фунтов на квадратный дюйм.

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Метод бурильщика предлагает некоторые явные преимущества по сравнению с методом W&W.В некоторых случаях метод W&W может быть полезен для достижения более низкого давления в башмаке и на поверхности. Однако эти преимущества часто преувеличивают, и в действительности мы можем не увидеть значительного снижения максимального давления на башмак и поверхность. Из-за миграции газа и геометрии отверстия во многих случаях давление в башмаке может вообще не быть ниже при использовании метода W&W. Применение метода W&W может даже дать нам более высокое давление в башмаке, если график давления в бурильной трубе не рассчитан и не соблюдается должным образом.Снижение PcMax может быть незначительным даже в глубоких скважинах HPHT.

    Метод W&W может быть трудным для правильного применения в сложных наклонно-направленных скважинах и/или с коническими бурильными колоннами. Метод бурильщика является предпочтительным методом, когда проблемы со скважиной являются значительными, и любое длительное время без циркуляции может еще больше усугубить проблемы. Проблема гидратообразования в глубоководных скважинах может потребовать ограничения времени без циркуляции при возможном притоке газа в скважину

    Из-за низкого уровня опыта нынешнего бурового персонала, ограниченной полевой практики с методами контроля скважины большинством опытного персонала, преувеличенных и часто недостижимых преимуществ метод W&W может не давать значительных преимуществ.Кроме того, определенные условия — вздутие, выбоины, проблемы с гидратами в глубоководных условиях и проблемы со стабильностью ствола — могут диктовать использование только метода бурильщика. По всем этим причинам метод бурильщика является логичным, простым, практичным, адекватным и часто превосходным подходом к глушению большинства скважин, которые мы бурим.


    Приложение:

    Снижение давления в башмаке с помощью метода W&W по сравнению с методом бурильщика:

    Высота глушильного раствора в затрубном пространстве, когда кровля газа находится у башмака обсадной колонны = (Объем необсаженного ствола – Объем бурильной колонны – Объем газа на башмаке) / Вместимость затрубного пространства

    Снижение давления методом W&W = высота глушильного раствора в кольцевом пространстве * 0.052 * (Убить массу бурового раствора — Исходный вес бурового раствора)

    Расчет PcMax по методу Бурильщика:

    PcMax = O + Q

    О = СИДПП/2

    Q = (O2 + K*M*N*P)1/2

    K = давление в резервуаре

    M = увеличение начального объема карьера / коэффициент емкости кольцевого пространства в баррелях/фут прямо под устьем скважины

    N = разница в градиенте массы бурового раствора и градиенте притока = MW*0.052 — Градиент притока

    P = поправочный коэффициент на температуру и сжимаемость (TZ) = 4,03-(0,38 * ln(K)

    Расчет PcMax методом W&W: ​​

    PcMax = U + V

    U = 0,052* G*Q / 2 / R

    В = (U2 + K*M*N*P)1/2

    Г = СИДПП/0,052/ТВД

    Q = пропускная способность бурильной колонны в баррелях/фут

    R = Коэффициент пропускной способности кольцевого пространства в баррелях/фут прямо под устьем скважины

    K = давление в резервуаре

    M = увеличение начального объема карьера / коэффициент емкости кольцевого пространства в баррелях/фут прямо под устьем скважины

    P = TZ = Поправочный коэффициент на температуру и сжимаемость = 4.03-(0,38 * пер(К)

    N = разница в градиенте массы бурового раствора и градиенте притока = MW*0,052 – градиент притока

    Система циркуляции бурового раствора Управление буровым раствором и утилизация

    Система циркуляции бурового раствора похожа на электрическую цепь с замкнутым контуром, по которой буровой раствор (т. е. буровой раствор) может перемещаться с поверхности на весь путь вниз по стволу скважины и обратно в исходную точку (т. е. буровой карьер).

    Буровой раствор (т. е. буровой раствор) поступает из буровых амбаров в главные насосы буровой установки (т.е. буровой насос), а затем основные компоненты, включая наземный трубопровод, стояк, ведущую трубу, вертлюг, ведущую трубу, бурильную трубу, утяжеленную бурильную трубу, насадки долота, различные геометрические формы кольцевого пространства (кольцевое пространство означает пространство между бурильной трубой и отверстием) открытого ствола и обсадной колонны. колонны, выкидная линия, оборудование для контроля бурового раствора, резервуары для бурового раствора и снова буровой колодец/буровой насос (рис. 1). Очевидно, что обломки породы должны быть удалены из скважины, чтобы можно было продолжить бурение. Это делается путем закачки бурового раствора вниз по бурильной колонне, через долото и вверх по кольцевому пространству.

    Рис. 1 Различные компоненты системы циркуляции буровой установки

    Затем шлам отделяется от бурового раствора, который затем перерабатывается. Циркуляционная система (т.е. буровой раствор) также позволяет очищать скважину от шлама, выбрасываемого долотом; для создания гидростатического давления, достаточного для предотвращения попадания пластовых флюидов в скважину, и для поддержания устойчивости скважины путем отложения тонкой глинистой корки на стенках скважины.

    Рис. 2. Различные компоненты, показывающие систему циркуляции буровой установки с оборудованием для удаления твердых частиц.Рис. 3 буровой насос

    Основными компонентами, относящимися к циркуляционной системе, являются буровые насосы, буровые амбары, оборудование для смешивания бурового раствора и оборудование для удаления загрязняющих веществ (рис. 2). Подробный список оборудования для этой системы показан на Рисунке 1 и Рисунке 2. Буровой раствор обычно представляет собой смесь воды, глины, утяжелителя (барита) и химикатов. В настоящее время широко используются различные буровые растворы (например, масляная основа, инвертная масляная эмульсия).

    Рисунок 4 Полная система циркуляции буровой установки с самой буровой установкой.

    Грязь должна быть смешана и кондиционирована в грязевых ямах, а затем циркулировать большими насосами i.е. шламовые насосы (рис. 3). Схематическая диаграмма, иллюстрирующая типичную циркуляционную систему буровой установки вместе с направлением ее потока, изображена на рисунке 3. Буровой раствор прокачивается в течение всего цикла, как указано на рисунке 3. Как только раствор снова возвращается на поверхность, твердые частицы должны быть удалены и очищены. грязь кондиционируется перед рециркуляцией. Эти твердые частицы и некоторые другие загрязнения удаляются с помощью вибросита, пескоотделителя, пескоотделителя и вакуумного дегазатора (рис. 5).

    Буровой колодец обычно представляет собой серию больших стальных резервуаров, соединенных между собой и снабженных мешалками для бурового раствора для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии (рис. 6).Некоторые ямы используются для циркуляции (например, всасывающая яма), а другие — для смешивания и хранения свежего ила. Большинство современных буровых установок имеют оборудование для хранения и смешивания сыпучих добавок (например, барита), а также химикатов (как гранулированных, так и жидких). Смесительные насосы, как правило, представляют собой центробежные насосы большого объема с низким расходом (рис. 2). На буровой установке установлено не менее двух шламовых насосов. На малых глубинах их обычно соединяют параллельно для обеспечения высокой скорости потока.

    Насосы прямого вытеснения

    используются (возвратно-поступательные поршни) для подачи больших объемов при высоком давлении нагнетания.Линия нагнетания от буровых насосов соединена со стояком, стальной трубой, установленной вертикально на одной опоре вышки. Гибкий резиновый шланг (т. е. келли-шланг) соединяет верхнюю часть стояка с вертлюгом через гусиную шею (рис. 7). После того, как буровой раствор будет циркулировать по системе, он будет содержать взвешенные твердые частицы, возможно, некоторое количество газа и других загрязняющих веществ. Они должны быть удалены до повторного использования бурового раствора. Грязь проходит через вибросито, которое в основном представляет собой вибросито. Это удаляет более крупные частицы, позволяя остаткам (нижним продуктам) проходить в отстойники.Более мелкий материал можно удалить с помощью пескоотделителей, пескоотделителей, вакуумных дегазаторов и декантирующих центрифуг.