Cổ khoan | Trơn tru & Loại xoắn ốc , Cổ máy khoan không từ tính
Cổ khoan: Một thành phần thiết yếu trong hoạt động khoan
Giới thiệu
Cổ khoan là một thiết bị khoan hình ống có thành dày được sử dụng để lắp ráp lỗ đáy (BHA) của một dây khoan. Điều quan trọng là tạo ra trọng lượng trên mũi khoan (WOB) và đảm bảo sự ổn định và định hướng của quá trình khoan. Bài viết này tìm hiểu đặc điểm, các loại, ứng dụng, và lợi ích của vòng cổ khoan trong hoạt động khoan.
Đặc điểm của vòng cổ khoan
Vật liệu
Vòng cổ khoan thường được làm từ thép hợp kim cường độ cao hoặc vật liệu không từ tính. Thép được sử dụng thường là thép biến tính AISI 4145H, cung cấp các tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống mỏi và mài mòn.
Tên sản phẩm
- Vòng cổ khoan
- Vòng cổ khoan xoắn ốc
- Cổ máy khoan không từ tính
- Phụ kiện cổ khoan và thân mũi khoan
Kích cỡ
- Đường kính ngoài: 3 1/8″ – 11″
Độ dài
- Độ dài tiêu chuẩn: 30 ft, 31 ft, 43 ft
- Phạm vi: R1 đến R3
Các kiểu kết nối
- NC (Kết nối được đánh số)
- ĐĂNG KÝ (Thường xuyên)
- FH (lỗ đầy đủ)
- NẾU NHƯ (Xả nội bộ)
Các loại chủ đề
- NC26
- NC31
- NC38
- NC40
- NC46
- NC50
- 5 1/2 FH
Nguyên vật liệu
- thép không gỉ
- thép hợp kim (bao gồm AISI 4145H)
- Thép cacbon
Tiêu chuẩn
- API 5DP
- Thông số API 7-1
Ứng dụng
- Khoan giếng dầu khí
- Khoan mỏ dầu
Kích thước
- Chiều dài: Độ dài tiêu chuẩn thường là 30 bàn chân, nhưng chúng có thể thay đổi tùy theo yêu cầu cụ thể của hoạt động khoan.
- Đường kính ngoài (CỦA): Kích thước OD phổ biến dao động từ 3.5 inch để 11 inch.
- Đường kính trong (NHẬN DẠNG): ID được thiết kế để phù hợp với sự đi qua của dung dịch khoan và thay đổi dựa trên OD và độ dày thành.
Loại sản phẩm
1. Vòng cổ khoan
Vòng cổ khoan là bộ phận thiết yếu trong hoạt động khoan, được sử dụng chủ yếu để tạo trọng lượng cho mũi khoan giúp khoan hiệu quả xuyên qua các khối đá. Chúng là những thanh rắn được làm từ thép carbon trơn hoặc hợp kim thép không từ tính, có lỗ khoan ở giữa để dung dịch khoan đi qua. Tiêu biểu, vòng cổ khoan là 31 bàn chân (9.45 mét) các đầu có ren dài và có đặc điểm để cho phép kết nối với các vòng cổ máy khoan khác.
2. Cổ áo khoan trơn
- Vật liệu: Thép hợp kim biến tính, dập tắt và tôi luyện cho các tính chất cơ học cần thiết.
- Hoàn thiện bề mặt: Dạng cuộn hoặc xoắn ốc.
- Chức năng: Cung cấp trọng lượng cần thiết cho mũi khoan và ổn định cụm khoan.
- Đặc trưng: Vòng cổ khoan trơn có bề mặt bên ngoài mịn, trong khi vòng cổ khoan xoắn ốc có các rãnh để tạo điều kiện cho chất lỏng chảy và giảm hiện tượng dính vi sai.
3. Vòng cổ khoan xoắn ốc
- Vật liệu: Thép hợp kim AISI 4145H, thép không từ tính.
- Hình dạng: Có ba rãnh xoắn ốc dextrogyrate để giảm ma sát tiếp xúc với thành giếng.
- Cách sử dụng: Được đặt giữa đầu khoan và ống khoan để đảm bảo vận hành trơn tru và duy trì quỹ đạo khoan.
- Tiêu chuẩn: Sản xuất theo API Spec 7-1 hoặc SY/T5144.
- Điều tra & Kiểm tra: Truy xuất nguồn gốc toàn diện và số sê-ri được đóng dấu trên mỗi sản phẩm. Việc kiểm tra và thử nghiệm được thực hiện trong suốt quá trình sản xuất.
4. Cổ máy khoan không từ tính
- Vật liệu: Hợp kim austenit carbon thấp mangan mangan.
- Đặc trưng:
- Độ thấm từ: Thấp, đảm bảo sự can thiệp tối thiểu với các thiết bị điện tử.
- Tính chất cơ học: Độ bền cao và khả năng chống ăn mòn ứng suất tuyệt vời.
- Bề mặt: Không gây khó chịu, ngăn ngừa hư hỏng bề mặt trong quá trình hoạt động.
- Cách sử dụng: Lý tưởng cho việc khoan định hướng và các môi trường cần giảm thiểu nhiễu từ.
Cân nặng
Vòng cổ khoan nặng hơn đáng kể so với các bộ phận khác của dây khoan, với trọng lượng từ vài trăm đến vài nghìn pound, tùy thuộc vào kích thước và chất liệu của chúng.
Ứng dụng của vòng cổ khoan
Trọng lượng trên Bit (WOB)
Vòng cổ khoan cung cấp trọng lượng cần thiết cho mũi khoan, cho phép nó thâm nhập vào các thành tạo đá một cách hiệu quả. Trọng lượng này giúp đạt được tỷ lệ thâm nhập mong muốn (ROP).|
Tính ổn định và điều khiển hướng
Bằng cách thêm khối lượng vào cụm lỗ dưới cùng, Vòng cổ khoan giúp ổn định dây khoan và duy trì hướng mong muốn của giếng. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hoạt động khoan định hướng và khoan ngang.
Giảm rung
Khối lượng nặng của vòng khoan giúp giảm rung và giảm nguy cơ hỏng dây khoan do mỏi. Điều này góp phần giúp thao tác khoan mượt mà hơn và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận dây khoan.
Phòng chống dính khác biệt
Vòng cổ khoan xoắn ốc, với thiết kế có rãnh của chúng, giúp ngăn ngừa hiện tượng dính do chênh lệch bằng cách cải thiện sự lưu thông của dung dịch khoan và loại bỏ cành giâm. Điều này làm giảm nguy cơ dây khoan bị kẹt trong giếng.
Chất liệu cổ khoan và thông số kỹ thuật
Vòng cổ khoan là thành phần quan trọng của dây khoan, cung cấp trọng lượng cần thiết, sự ổn định, và sức mạnh cho hoạt động khoan hiệu quả. Các thông số kỹ thuật và vật liệu của vòng cổ máy khoan rất cần thiết cho hiệu suất và độ tin cậy của chúng. Bài viết này phác thảo các vật liệu phổ biến được sử dụng, cùng với thông số kỹ thuật chi tiết.
Thông số kỹ thuật
-
Thành phần hóa học
Số màu mũi khoan*Đường kính ngoài,
TRONG.Đường kính bên trong,
TRONG.Chiều dài,
ftTrọng lượng gần đúng,
lb/ftUốn điển hình
Tỷ lệ sức mạnhNC 23-313-1/81-1/430222.57:1NC 26-35 (2-3/8 NẾU NHƯ)3-1/21-1/230272.42:1NC 31-41 (2-7/8 NẾU NHƯ)4-1/8230 hoặc 31342.43:1NC 35-474-3 /4230 hoặc 31472.58:1NC 38-50 (3-1/2 NẾU NHƯ)52-1/430 hoặc 31542.38:1NC 44-6062-1/430 hoặc 31832.49:1NC 44-6062-13 /1630 hoặc 31762.84:1NC 44-626-1/42-1/430 hoặc 31912.91:1NC 46-62 (4 NẾU NHƯ)6-1/42-13 /1630 hoặc 31842.63:1NC 46-65 (4 NẾU NHƯ)6-1/22-1/430 hoặc 311002.76:1NC 46-65 (4 NẾU NHƯ)6-1/22-13 /1630 hoặc 31933.05:1NC 46-67 (4 NẾU NHƯ)6-3 /42-1/430 hoặc 311093.18:1NC 50-70 (4-1/2 NẾU NHƯ)72-1/430 hoặc 311182.54:1NC 50-70 (4-1/2 NẾU NHƯ)72-13 /1630 hoặc 311112.73:1NC 50-72 (4-1/2 NẾU NHƯ)7-1/42-13 /1630 hoặc 311203.12:1NC 56-777-3 /42-13 /1630 hoặc 311402.70:1NC 56-8082-13 /1630 hoặc 311513.02:16-5/8 Đăng ký API8-1/42-13 /1630 hoặc 311622.93:1NC 61-9092-13 /1630 hoặc 311963.17:17-5/8 Đăng ký API9-1/2330 hoặc 312172.81:1NC 70-979-3 /4330 hoặc 312302.57:1NC 70-10010330 hoặc 312432.81:18-5/8 Đăng ký API11330 hoặc 313002.84:1OD. độ sâu cắt Chì ±25,4 mm TRONG MỘT(mm) B(mm) mm 86 3.375 3.5±0,79 / 679 98.4 3.875 4.0±0,79 / 914 101.6~111.1 4~4 1/8 4.8±0,79 / 914 114.3~130.2 4 1/2~5 1/8 5.6±0,79 / 965 133.4~146.1 5 1/4~5 3/4 6.4±0,79 / 1067 149.2~161.9 5 7/8~6 3/8 7.1±1,59 / 1067 165.1~177,8 6 1/2~7 7.9±1,59 / 1168 181.0~200.0 7 1/8~7 7/8 8.7±1,59 5.6±0,79 1626 203.2~225.4 8~8 7/8 9.5±1,59 6.4±0,79 1727 228.6~250.8 9~9 7/8 10.3±2,37 7.1±1,59 1829 254.0~276.2 10~10 7/8 11.1±2,37 7.9±1,59 1930 279.4 11 11.9±2,37 8.7±1,59 2032 Kích thước điển hình của rãnh xoắn ốc
CỦA(TRONG.) Độ sâu vít(TRONG.) Vít chì 4~4 3/8 6/32±1/32 36±1 4 1/2~5 1/8 7/32±1/32 38±1 5 1/4~5 3/4 1/4±1/32 42±1 5 7/8~6 3/8 9/32±1/16 42±1 6 1/2~7 5/16±1/16 46±1 7 1/8~7 7/8 11/32±1/16 64±1 8~8 7/8 3/8±1/16 68±1 9~9 7/8 13/32±3/32 72±1 Hiệu suất cơ khí CỦA Sức mạnh năng suất Độ bền kéo σb Độ giãn dài Giảm là Sự va chạm Kích cỡ σ0,2 Mpa(psi) d4% % Ft.1b Mpa(psi) 3 1/8~6 3/4 ≥758 ≥827 ≥18 50 ≥50 -110,000 -120,000 7~10 ≥689 ≥758 ≥20 -100,000 -110,000 Dấu hiệu Sreel Thành phần hóa học % C Và Mn P S Cr Mo Cư Al 4145H 0.42~0,48 0.15~0,35 0.90~1,20 0,03 0,03 0.90~1,20 0.15~0,25 .20,2 0.025~0,045 Các yếu tố khác:N 0,015,Ni 0,5 Kích cỡ OD(mm) ID(mm) Mã số Chủ đề Chiều dài(mm) Trọng lượng(kg) 3-1/8 79.4 31.8(1-1/4) NC23-31 NC23 9140 298 3-1/2 88.9 38.1(1-1/2) NC26-35 NC26 9140 364 4-1/8 104.8 50.8(2) NC31-41 NC31 9140/9450 474/490 4-3/4 120.6 50.8(2) NC35-47 NC35 9140/9450 674/697 5 127.0 57.2(2-1/4) NC38-50 NC38 9140/9450 725/749 6 152.4 57.2(2-1/4) NC44-60 NC44 9140/9450 1125/1163 71.4(2-13/16) NC44-60 9140/9450 1022/1056 6-1/4 158.8 57.2(2-1/4) NC44-62 NC44 9140/9450 1237/1279 71.4(2-13/16) NC46-62 9140/9450 1134/1172 6-1/2 165.1 57.2(2-1/4) NC46-65 NC46 9140/9450 1352/1398 71.4(2-13/16) NC46-65 NC50 9140/9450 1249/1291 6-3/4 171.4 57.2(2-1/4) NC46-67 NC46 9140/9450 1471/1521 7 177.8 57.2(2-1/4) NC50-70 NC50 9140/9450 1597/1651 71.4(2-13/16) NC50-70 9140/9450 1494/1545 7-1/4 184.2 71.4(2-13/16) NC50-72 NC50 9140/9450 1625/1680 7-3/4 196.8 71.4(2-13/16) NC56-77 NC56 9140/9450 1895/1960 8 203.2 71.4(2-13/16) NC56-80 NC56/6-5/8REG 9140/9450 2040/2109 8-1/4 209.6 71.4(2-13/16) 6-5/8ĐĂNG KÝ 6-5/8ĐĂNG KÝ 9140/9450 2188/2263 9 228.6 71.4(2-13/16) NC61-90 NC61 9140/9450 2658/2748 9-1/2 241.3 76.2(2-13/16) 7-5/8ĐĂNG KÝ 7-5/8ĐĂNG KÝ 9140/9450 2954/3054 9-3/4 247.6 76.2(3) NC70-97 NC70 9140/9450 3127/3234 10 254.0 76.2(3) NC70-100 NC70 9140/9450 3308/3421 11 279.4 76.2(3) 8-5/8ĐĂNG KÝ 8-5/8ĐĂNG KÝ 9140/9450 4072/4210 Tính chất cơ học:<Vòng khoan 7 inch:Sức mạnh năng suất ≥758MPa,Độ bền kéo ≥965MPa,Độ giãn dài gấp bốn lần ≥13%,Năng lượng tác động Ak ≥54J,(Tác động đơn lẻ ≥47J,Trung bình ≥54J) Phạm vi độ cứng 285HB ~ 341HB ≥ 7 inch Vòng cổ khoan:Sức mạnh năng suất ≥689MPa,Độ bền kéo ≥931MPa,Độ giãn dài gấp bốn lần ≥13%,Năng lượng tác động Ak ≥54J,(Tác động đơn lẻ ≥47J,Trung bình ≥54J) Phạm vi độ cứng 285HB ~ 341HB
-
Quy trình sản xuất
- đóng gói
Vòng cổ khoan được trang bị các kết nối ren để nối chúng với các bộ phận khác của dây khoan.
- Kết nối vai xoay API: Các kết nối được tiêu chuẩn hóa như API NC38, NC50, Và 6 5/8″ Đăng ký.
- Kết nối cao cấp: Các kết nối độc quyền được thiết kế để nâng cao hiệu suất, chẳng hạn như các loại Hydril và VAM.
Hoàn thiện bề mặt
- Làm cứng bề mặt: Các kỹ thuật như cacbon hóa hoặc thấm nitơ có thể được áp dụng để tăng cường độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.
- Chất lượng hoàn thiện bề mặt: Tiêu biểu, độ nhám bề mặt của 63 microinch (1.6 micron) hoặc mượt mà hơn được duy trì để giảm ma sát và mài mòn.
Tính năng tùy chọn
- Rãnh xoắn ốc: Đối với vòng cổ khoan xoắn ốc, các rãnh được gia công vào bề mặt bên ngoài để giảm hiện tượng dính vi sai.
- Tính năng giảm căng thẳng: Các rãnh hoặc đường cắt giảm ứng suất có thể được thêm vào các khu vực quan trọng để giảm nồng độ ứng suất và nâng cao tuổi thọ mỏi.
Phần kết luận
Vòng cổ máy khoan không thể thiếu trong quá trình khoan, cung cấp trọng lượng, sự ổn định, và điều khiển hướng cần thiết để khoan hiệu quả và hiệu quả. Hiểu được vật liệu và thông số kỹ thuật của vòng khoan là rất quan trọng để lựa chọn các bộ phận phù hợp cho các điều kiện khoan cụ thể.
Bài học chính
- Lựa chọn vật liệu: Thép biến tính AISI 4145H phổ biến vì độ bền và độ bền của nó, trong khi vật liệu không có từ tính rất cần thiết cho việc khoan định hướng, và Inconel được sử dụng trong môi trường có tính ăn mòn cao.
- Tính chất cơ học: Độ bền kéo và năng suất cao, cùng với độ giãn dài và độ cứng phù hợp, rất quan trọng đối với hiệu suất cổ máy khoan.
- Độ chính xác kích thước: Kích thước chính xác đảm bảo khả năng tương thích và hiệu suất tối ưu.
- Tính năng tùy chỉnh: Các tùy chọn như rãnh xoắn ốc và tính năng giảm căng thẳng giúp nâng cao chức năng và giảm rủi ro vận hành.
Bằng cách tuân thủ các thông số kỹ thuật chi tiết này, hoạt động khoan có thể đạt được hiệu quả tốt hơn, giảm hao mòn trên thiết bị, và cải thiện hiệu suất tổng thể.