드릴링 작업 영역에서 PDC (Polyrystalline Diamond Compact) 드릴 비트는 다양한 지질 학적 형성에서 효율성과 내구성으로 유명한 초석 기술로 눈에 띄는 것입니다. 주요 PDC 드릴 비트 공급 업체로서 저는 이러한 비트가 업계에 미치는 영향을 직접 목격했습니다. 그러나 복잡한 도구와 마찬가지로 PDC 드릴 비트는 실패에 면역되지 않습니다. 이러한 일반적인 실패를 이해하고 예방 조치를 구현하는 것은 성능과 수명을 극대화하는 데 중요합니다.
PDC 드릴 비트의 일반적인 실패
1. 커터 손상
PDC 드릴 비트에서 가장 널리 퍼진 문제 중 하나는 커터 손상입니다. 절단기는 비트의 주요 절단 요소이며, 이에 대한 손상은 드릴링 효율에 크게 영향을 줄 수 있습니다. 커터가 손상 될 수있는 몇 가지 방법이 있습니다.
- 치핑: 치핑은 작은 조각이 커터 가장자리에서 나올 때 발생합니다. 이는 드릴링 중 충격 하중, 특히 비트가 단단하거나 연마적인 형성을 만날 때 발생할 수 있습니다. 부서진 절단기는 비트의 절단 효율을 줄이고 다른 절단기의 마모가 고르지 않을 수 있습니다.
- 스펠링: Spalling은 커터 표면의 더 큰 조각을 제거하는 것입니다. 드릴링 중에 발생하는 과도한 열에 의해 발생하며, 이는 다이아몬드와 탄화물 기판 사이의 결합을 약화시킬 수 있습니다. 스펠링 된 절단기는 더 이상 형성을 효과적으로 절단 할 수 없어 침투 속도가 감소하고 토크 요구 사항이 증가 할 수 있습니다.
- 둔화: 둔기는 시간이 지남에 따라 커터 엣지의 점진적인 마모입니다. 절단 과정의 자연스러운 결과이지만 단단하거나 연마적인 형성으로 드릴링하여 가속화 될 수 있습니다. 둔화 된 절단기는 형성을 삭감하기 위해 더 많은 힘이 필요하여 에너지 소비를 증가시키고 시추 효율을 감소시킵니다.
2. 비트 볼링
비트 볼링은 뚫린 절단이 비트에 부착되어 커터 주위에 공 같은 덩어리를 형성 할 때 발생합니다. 이것은 점토 나 셰일과 같은 부드럽고 끈적 끈적한 형성에서 발생할 수 있습니다. 비트 볼링은 커터가 형성과 접촉하지 않도록함으로써 비트의 절단 효율을 줄입니다. 또한 토크와 드래그가 증가하여 비트와 드릴링 장비에 조기 마모가 발생할 수 있습니다.
3. 열 균열
PDC 커터는 고온에 민감합니다. 시추하는 동안 커터와 형성 사이의 마찰은 열을 발생시켜 절단기가 팽창 할 수 있습니다. 온도가 너무 빨리 상승하거나 임계 레벨에 도달하면 열 응력으로 인해 절단기가 균열 될 수 있습니다. 열 균열은 비트의 갑작스럽고 치명적인 실패로 이어질 수 있으며, 가동 중지 시간이 비용이 많이 드고 생산성이 상실 될 수 있습니다.
4. 베어링 실패
일부 PDC 드릴 비트에서는 베어링이 비트의 회전을지지하는 데 사용됩니다. 부적절한 윤활, 오염 및 과도한 하중을 포함하여 다양한 이유로 인해 베어링 고장이 발생할 수 있습니다. 베어링이 실패하면 드릴링 중에 비트가 흔들 리거나 진동하여 절단기의 마모가 고르지 않고 드릴링 정확도가 줄어 듭니다.
예방 조치
1. 적절한 비트 선택
PDC 드릴 비트 고장을 방지하는 첫 번째 단계는 특정 드릴링 애플리케이션에 대한 올바른 비트를 선택하는 것입니다. PDC 드릴 비트를 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오.
- 형성 유형: 다른 형성에는 다른 커터 설계와 비트 형상이 필요합니다. 예를 들어, 단단하고 연마적인 형성에서는 높은 절단기 밀도와 강력한 커터 설계가 권장됩니다. 부드럽고 끈적 끈적한 형성에서는 부드러운 얼굴과 안티 골링 기능을 갖춘 비트가 더 적합 할 수 있습니다.
- 드릴링 매개 변수: 비트 (WOB), 회전 속도 및 유량과 같은 드릴링 매개 변수도 비트의 성능에도 영향을 줄 수 있습니다. 예상 드릴링 매개 변수와 호환되는 비트를 선택하십시오.
- 웰 보어 조건: 구멍 크기, 편차 및 온도와 같은 웰 보어 조건도 비트를 선택할 때 고려해야합니다. 예를 들어, 고온 우물에서는 열 내성 절단기가있는 비트가 필요할 수 있습니다.
2. 최적의 드릴링 매개 변수
PDC 드릴 비트 고장을 방지하는 데 최적의 드릴링 매개 변수를 유지하는 것이 중요합니다. 드릴링 매개 변수 설정을위한 몇 가지 지침은 다음과 같습니다.
- 비트에 무게 (WOB): 비트 디자인과 형성 유형에 따라 적절한 WOB를 적용하십시오. 너무 많은 WOB가 절단기에 과도한 마모를 일으킬 수 있지만 너무 적은 WOB는 침투율이 좋지 않을 수 있습니다.
- 로타리 속도: 비트 및 형성과 호환되는 로터리 속도를 선택하십시오. 높은 로터리 속도는 더 많은 열을 발생시켜 절단기의 열 균열을 초래할 수 있습니다. 낮은 로터리 속도는 충분한 절단 작용을 제공하지 않아 침투 속도가 감소 할 수 있습니다.
- 유량: 드릴링 유체의 유량이 절단을 비트에서 옮기고 절단기를 식히기에 충분한 지 확인하십시오. 유량이 낮 으면 비트 볼링과 열 발생이 증가 할 수 있으며, 높은 유량은 비트의 과도한 침식을 유발할 수 있습니다.
3. 정기 비트 검사 및 유지 보수
PDC 드릴 비트의 정기 검사 및 유지 보수는 잠재적 인 고장을 감지하고 방지하는 데 필수적입니다. 비트를 검사하고 유지하기위한 몇 가지 팁은 다음과 같습니다.
- 사전 드릴링 검사: 우물에 비트를 달리기 전에 손상이나 마모의 징후를 조심스럽게 검사하십시오. 절단기에 치핑, 스폴링 또는 둔화가 있는지 확인하고 비트 본체에 균열이나 다른 결함이 있는지 검사하십시오.
- 시추 검사 중: 드릴링 중 드릴링 매개 변수와 비트의 성능을 모니터링합니다. 토크 증가, 침투 속도 감소 또는 진동과 같은 비정상적인 거동을 발견하면 시추 작업을 중지하고 비트를 검사하십시오.
- 드릴링 후 검사: 비트가 우물에서 벗어난 후에는 철저히 청소하고 손상이나 마모의 징후를 다시 검사하십시오. 필요에 따라 손상되거나 마모 된 부품을 교체하십시오.
4. 고품질 시추 유체 사용
드릴링 유체는 PDC 드릴 비트의 성능에 중요한 역할을합니다. 절단기를 식히고 절단을 비트에서 옮기고 드릴링 장비를 윤활합니다. 고품질 드릴링 유체를 사용하면 비트 볼링, 열 균열 및 기타 고장을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 드릴링 유체를 선택하고 사용하기위한 몇 가지 팁은 다음과 같습니다.
- 올바른 액체를 선택하십시오: 형성 유형 및 비트 설계와 호환되는 드릴링 유체를 선택하십시오. 예를 들어, 부드럽고 끈적 끈적한 형성에서는 점도가 높은 수성 진흙이 더 적합 할 수 있습니다. 단단하고 연마적인 형성에서, 오일 기반 진흙은 더 나은 윤활 및 냉각을 제공 할 수 있습니다.
- 유체 특성을 유지하십시오: 권장 범위 내에서 밀도, 점도 및 pH와 같은 드릴링 유체의 특성을 모니터링하고 유지합니다. 유체 특성의 변화는 비트의 성능과 드릴링 장비의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
- 적절한 유체 순환: 비트와 웰 보어를 통해 드릴링 유체가 올바르게 순환되는지 확인하십시오. 적절한 유체 순환 시스템은 비트 볼링을 방지하고 절단기를 효과적으로 식히는 데 도움이 될 수 있습니다.
결론
PDC 드릴 비트 공급 업체로서 저는 고객에게 고품질 제품과 솔루션을 제공하는 것의 중요성을 이해합니다. PDC 드릴 비트의 일반적인 실패를 이해 하고이 블로그에 요약 된 예방 조치를 구현함으로써 PDC 드릴 비트의 성능과 수명을 극대화하고 다운 타임 및 비용을 줄이며 드릴링 작업의 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
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참조
- Mitchell, RF 및 Miska, SZ (2006). 시추 공학의 기초. 석유 엔지니어 사회.
- Bourgoyne, AT, Chenevert, ME, Millheim, KK, & Young, FS (1986). 응용 드릴링 엔지니어링. 석유 엔지니어 사회.
- Walker, D. (2010). PDC 드릴 비트 기술 : 검토. 석유 과학 및 공학 저널, 71 (3-4), 203-212.