압력이 높을수록 항상 드릴링 속도가 향상됩니까?

드릴 비트에 작용하는 축력인 드릴 압력은 유정 바닥의 암석을 파쇄하는 데 필요한 조건입니다.{0}}이는 드릴 비트의 절단 톱니가 암석을 관통하고 절단하는 원동력을 제공하여 암석 파쇄의 방법과 효과를 직접적으로 결정합니다. 압력이 과학적 범위 내에서 제어되면 드릴링 속도에 대한 촉진 효과가 명백하며 이는 주로 암석 파괴의 3단계에 반영됩니다.

첫째, 표면 파쇄 단계: 압력이 암석의 압축 경도보다 낮을 때 절단 치아는 암석을 절단할 수 없으며 마찰을 통해서만 암석 표면을 깨뜨릴 수 있으므로 드릴링 속도는 느리지만 압력에 비례하여 증가합니다. 둘째, 피로 파쇄 단계: 압력이 암석의 경도에 가까워지면 절단 치아의 반복 작용으로 암석 표면에 많은 균열이 발생하여 암석의 체적 파괴가 실현됩니다. 셋째, 체적 파쇄 단계: 압력이 암석의 경도를 초과하면 절단 치아가 암석을 직접 절단하여 효율적인 체적 파쇄를 형성할 수 있으며 이는 정상적인 드릴링의 이상적인 상태입니다. 이 단계에서는 압력을 고성능-드릴 비트와 일치시키면 효율성을 극대화할 수 있습니다.-예: Baker Hughes'PDC 드릴 비트커터 내구성이 향상되었으며 적절한 압력과 함께 사용하면 단단하고 마모가 심한 구조물에서 ROP를 크게 향상시킬 수 있습니다.

또한, 고압 제트-보조 시추 기술은 합리적인 압력의 긍정적인 역할을 더욱 입증합니다. 고압 펌프를 사용하여 고속 시추 유체 제트를 생성함으로써 제트는 암석의 슬롯을 절단하고 드릴 비트가 암석을 더 쉽게 절단할 수 있도록 돕습니다. 이는 압력이 10,000~15,000으로 제어될 때 많은 유정에서 시추 속도를 2~4배 증가시킬 수 있습니다. psi. 이는 장비와 형성 조건을 일치시키는 전제 하에서 적절한 압력이 실제로 드릴링 속도를 향상시키는 효과적인 수단임을 보여줍니다.

압력이 합리적인 범위를 초과하면 압력과 드릴링 속도 사이의 긍정적인 상관 관계가 깨지고 일련의 문제가 발생하여 궁극적으로 드릴링 효율성이 감소하고 비용이 증가합니다. 구체적인 발현은 다음과 같습니다.

1. 드릴 비트 마모가 가속화되고 서비스 수명이 단축됩니다.

드릴 비트의 베어링, 절단 톱니 및 기타 구성 요소는 과도한 압력으로 인해 더 큰 하중을 견디고 마모가 가속화되고 둔화되거나 심지어 손상될 수도 있습니다.-압력이 증가하면 절단 톱니의 마모 속도도 크게 증가하며 압력이 한계 값에 도달하면 무한대에 도달하는 경향이 있습니다. 예를 들어, 연마층을 드릴링하기 위해 트리콘 드릴 비트를 사용할 때 과도한 압력으로 인해 텅스텐 카바이드 인서트가 빠르게 마모되어 드릴 비트의 암석 파괴 능력이 미리 손실되고 드릴 비트를 교체하기 위해 자주 작동해야 하므로 비생산 시간이 늘어날 뿐만 아니라 드릴링 비용도 증가합니다.- 반대로, 적절한 드릴 비트를 선택하고 적당한 압력을 맞추면 절삭날 마모를 최소화하고 드릴 비트의 수명을 연장할 수 있습니다.

2. 드릴링 속도 정체 또는 감소

드릴 압력과 드릴링 속도 사이의 관계 곡선에 따르면 압력이 특정 값으로 증가하면 드릴링 속도의 증가 속도가 크게 느려지고 심지어 증가 또는 감소가 중단됩니다. 과도한 압력으로 인해 드릴 비트에 과부하가 걸리고 드릴링 도구 작동이 불안정해지기 때문입니다.-파단된 구조물에서 비트가 점프하는 등 드릴링 속도를 향상시키지 못할 뿐만 아니라 절단 톱니가 깨지거나 부러져 드릴링 효율성이 더욱 저하됩니다. 또한 응집력이 있는 연암의 경우 과도한 압력으로 인해 물 막힘 및 비트 볼링이 발생하여 드릴 비트가 암석을 효과적으로 파괴할 수 없게 되고 드릴링 속도가 급격히 떨어집니다.

3. 다운홀 위험 및 장비 고장 증가

과도한 압력은 드릴링 스트링, 드릴 장비 및 유압 시스템의 부하를 증가시켜 드릴링 스트링 변형, 파손 및 펌프 손상과 같은 장비 고장으로 쉽게 이어집니다. 고압-압력 제트- 보조 드릴링에서 압력이 코일형 튜브와 다운홀 모터의 지지력을 초과하면 드릴 파이프 조인트에서 누출이 발생하거나 모터 씰이 손상되어 드릴링 사고가 발생할 수 있습니다. 동시에 과도한 압력은 바닥 구멍 차압을 증가시켜 압력 유지 효과로 이어집니다.{4}}암석 절단은 바닥 구멍을 떠나기가 어렵고 반복적인 분쇄로 인해 드릴링 속도가 감소할 뿐만 아니라 유정 붕괴 및 기타 위험이 발생할 수 있습니다.

과도한 압력으로 인한 역효과를 피하고 드릴링 속도를 향상시키는 데 있어 압력의 역할을 최대한 활용하려면 세 가지 핵심 요소를 종합적으로 고려하고 해당 제품과 매개변수를 일치시켜야 합니다.

1. 암석성질 : 압력조절의 기본적 기초

암석의 등급에 따라 압력에 대한 반응이 매우 다릅니다. 중간-경암(암석 등급 6~7)은 압력이 증가할 때 드릴링 속도의 성장률이 가장 높습니다. 연암(암석 등급 4~5)은 비트 볼링이 발생하기 쉽기 때문에 압력을 적절하게 줄여야 합니다. 단단한 암석(암등급 8~9)은 압축경도가 높고 압력에 따른 드릴링 속도의 증가율이 작기 때문에 단순히 압력을 높이는 것이 아니라 고성능 드릴 비트를 일치시키는 것이 필요합니다. 예를 들어, 복잡한 암석 특성을 지닌 지열 지층을 시추할 때 Baker Hughes의 지열 드릴 비트(트리콘, PDC 및 하이브리드 유형 포함)를 선택하고 지층 경도에 따라 압력을 조정하면 최적의 시추 효율을 얻을 수 있습니다.

2. 드릴 비트 유형: 제품 장점을 활용하기 위한 압력 일치

다양한 유형의 드릴 비트에는 압력 적응 범위가 다릅니다. PDC 드릴 비트는 중압 및 고압 환경에 적합하며 드릴링 속도를 향상시키기 위해 합리적인 압력 하에서 연속 전단 작용을 완전히 발휘할 수 있습니다. 트리콘 드릴 비트는 암석-파쇄 강도가 강력하지만 과도한 압력을 가하면 베어링 마모가 가속화됩니다. Kymera 하이브리드 드릴 비트는 롤러 콘과 다이아몬드 비트의 장점을 결합하여 다양한 압력 환경에 적응할 수 있지만 여전히 다운홀 조건에 따라 조정해야 합니다. 또한 적응형 드릴 비트는 다운홀 압력 변화에 따라 절단 깊이를 조정하여 드릴링 효율성을 자동으로 최적화할 수 있습니다. 이는 압력을 안정적으로 제어하기 어려운 복잡한 구조물에 이상적인 선택입니다.

3. 드릴링 시스템 및 보조 조건: 압력 안정성 및 효율성 보장

드릴링 장비의 성능, 드릴링 유체의 품질 및 드릴링 도구의 조합은 모두 압력 조정 효과에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 드릴링 장비의 힘에 따라 안정적으로 제공될 수 있는 최대 압력이 결정됩니다. 드릴링 유체의 밀도와 점도는 바닥 구멍 차압에 영향을 미치고 불합리한 드릴링 유체 성능은 압력 조정의 긍정적인 효과를 상쇄합니다. 국립 에너지 기술 연구소(National Energy Technology Laboratory)에서 개발한 고급-압력 코일형-튜빙 드릴링 시스템은 동심 코일형 튜빙을 통한 고압 유체 전달 문제를 해결하여 누출을 방지하고 압력이 드릴 비트에 효과적으로 전달되도록 하여 드릴링 속도를 향상시킵니다.