Estado de la investigación de herramientas de perforación de tornillos en el país y en el extranjero.

Estados Unidos comenzó a desarrollar herramientas de perforación con tornillo a mediados de la década de 1950 y las puso en producción en 1962, incluidas Dyna Drill Company, Navi Drill Company y Persian Drill Company. En la actualidad, el desarrollo de herramientas de perforación con tornillo está representado principalmente por Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, la ex Unión Soviética y otros países. El desarrollo de herramientas de perforación con tornillos nacionales comenzó relativamente tarde. Desde la formación de una cierta escala a mediados y finales de la década de 1980, las herramientas de perforación con tornillos convencionales se han estandarizado y serializado. Los productos de los principales fabricantes como Zhongdagang, Beijing y Dezhou. Han cubierto casi todas las herramientas de perforación de tornillos nacionales en la mayor parte del mercado. Existe una cierta brecha con los países extranjeros en términos de vida útil, resistencia al desgaste de piezas de desgaste y diseño y fabricación de tornillos especiales. La cantidad de motores domésticos es generalmente de nivel 4, lo que no puede satisfacer completamente las necesidades de algunos procesos especiales, como las herramientas de perforación para operaciones de perforación de pozos horizontales de radio corto, todavía están en blanco en China como motor articulado para horizontales de radio corto. pozos, está sólo en la etapa de investigación en China.

Los fabricantes extranjeros de herramientas de perforación con tornillo se concentran principalmente en Estados Unidos y Canadá. Las empresas dedicadas a la fabricación de herramientas de perforación de tornillo en los países occidentales incluyen principalmente: Baker Hughse Company, Telco (EE.UU.), DERCO (Canadá), ANADRILL (EE.UU.), National Oilwell Inc (EE.UU.), Nryrfor-Weir Ltd (Francia, Gran Bretaña y Empresa conjunta de Corea del Sur), Simth Company y DANA-DRILL Company, DRILL MOTOR SERVICES Company. Además, hay muchas instituciones de investigación como el VNIIBT soviético, la sucursal de Perm y el Instituto Francés del Petróleo (IFP). La vida útil de las herramientas de perforación de tornillo extranjeras es generalmente de más de 200 a 300 horas, representadas principalmente por productos estadounidenses. Las marcas famosas incluyen Dyna-Drill, Navi-Drill, Power Park, Speey-sun y herramientas de perforación tipo д. Desde su introducción en 1991, las herramientas de perforación con tornillos de Anadrill han adoptado tecnología avanzada y son los mejores motores disponibles en la actualidad. El diámetro exterior de las herramientas de perforación con tornillos está disponible desde 73 mm hasta 287,5 mm.

Hay más de diez fabricantes nacionales de herramientas de perforación de tornillo, entre ellos Dagang Oilfield Zhongcheng Company, Beijing Petroleum Machinery Factory, Dezhou Petroleum Machinery Factory, Guizhou Gaofeng Machinery Factory, Tianjin Lilin Petroleum Machinery Co., Ltd. y Weifang, Shandong, etc., las instituciones de investigación incluyen la Universidad de Petróleo de China (este de China), la Academia de Ciencia y Tecnología de China, el Instituto de Exploración y Desarrollo del Petróleo de Beijing, la Universidad del Petróleo del Suroeste, etc. La vida útil de las herramientas domésticas de perforación con tornillos es generalmente de entre 100 y 200 horas, y también se ha estandarizado y serializado. Las herramientas de perforación de tornillos están disponibles en varias especificaciones desde Φ60 mm hasta Φ244 mm, equipadas con carcasas de flexión ajustables (AKO) y centralizadores reemplazables, que básicamente pueden cumplir con diversas operaciones domésticas de perforación y reparación.

Con la mejora del nivel tecnológico de la investigación y el desarrollo de herramientas de perforación de tornillo y la aparición continua de nuevos materiales y nuevos procesos, la tecnología del cuerpo de bomba de las herramientas de perforación de tornillo se ha desarrollado rápidamente. Han surgido las siguientes categorías. que pueden resolver problemas especiales y satisfacer las necesidades de herramientas de perforación de tornillos para diferentes necesidades.

1) Herramientas de perforación con tornillo de larga duración: Dyna-Drill Company ha desarrollado con éxito un cojinete de empuje PDC de difícil dureza para las herramientas de perforación con tornillo F2000, que mejora en gran medida la vida útil del conjunto del eje impulsor. , la vida útil puede alcanzar 200~300h. En China, debido a la corta vida útil del motor y del eje de transmisión, la vida útil de las herramientas de perforación con tornillo es de 100 a 200 horas.

2) Herramientas de perforación de tornillos de baja velocidad y alto torque: las características de baja velocidad y alto torque de esta herramienta de perforación de tornillos funcionarán bien con las mejoras de las brocas de cono de rodillo y las brocas de PDC. y puede extender efectivamente la vida útil de la broca y aumentar la cantidad de brocas mecánicas. Se puede realizar mediante una variedad de estructuras, de las cuales existen tres estructuras típicas: ① Motor extendido, también llamado motor de etapas múltiples. Esto es para alargar la sección de potencia para aumentar el par de salida del motor. Los motores ampliados de la serie XL producidos por Baker Hughes Company se utilizan en muchos países y regiones. ②Motor multietapa serie (DPS-PDM). El conjunto de la sección de potencia del motor en serie agrega una sección de potencia, que está conectada con un eje flexible de titanio en el medio para aumentar el par y la potencia de salida del motor. ③Tornillo de cabeza múltiple, la herramienta de perforación de tornillo tipo DRECO TRGDRILL de Canadá consta de un tornillo de una sola cabeza, un reductor de engranajes planetarios y una sección de soporte, que puede lograr baja velocidad y alto torque mientras mantiene una alta eficiencia del motor. Los pozos muy desviados y los pozos horizontales con motores de rotor hueco requieren un gran desplazamiento para la limpieza del pozo y facilitar la eliminación de arena. El desplazamiento nominal de los motores de rotor sólido es pequeño y el desplazamiento nominal de los rotores huecos se puede aumentar en más del 20%.

El Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo del Petróleo de Beijing ha desarrollado un tornillo hueco con una válvula estabilizadora de flujo. Esta válvula estabilizadora de flujo especialmente diseñada mejora el problema de la pérdida grave de rotación cuando las herramientas de perforación de tornillo hueco ordinarias se sobrecargan y mejora la resistencia a la sobrecarga y la estabilidad de. Las herramientas de perforación.

3) Herramientas de perforación de tornillos de igual espesor de pared: el grosor del casquillo de goma es desigual. Cuando el estator de la herramienta de perforación de tornillos está funcionando, es fácil hacer que el estator falle prematuramente, lo que puede provocar que el estator falle prematuramente. acortar la vida útil de la herramienta de perforación de tornillos. Mediante un cambio razonable de la forma de la carcasa del estator para hacer que la capa de caucho del estator sea delgada y uniforme, se pueden superar las deficiencias de la tecnología del estator de los taladros de tornillo convencionales y se puede mejorar eficazmente el entorno de trabajo del tornillo. taladros y prolongar su vida útil. En comparación con las herramientas de perforación con tornillo convencionales, las herramientas de perforación con tornillo con espesor de pared constante tienen un cuerpo de bomba corto, un torque bajo y son fáciles de limpiar el pozo. Este tipo de herramienta de perforación tiene las siguientes ventajas: eficiencia mejorada de disipación de calor, hinchamiento del caucho, expansión térmica uniforme, mayor adaptabilidad, estructura más optimizada y peso total más liviano.

4) Herramientas de perforación con tornillo para sistemas de perforación direccional: Los motores de fondo de pozo utilizados en sistemas de perforación direccional incluyen principalmente herramientas de perforación con tornillo de carcasa curvada con revestimiento, tornillos universales de doble inclinación (DTU), etc. Estos motores son Estrechamente relacionado con la perforación durante la perforación, el sistema de medición (MWD) y la broca de diamante policristalino trabajan juntos para perforar durante mucho tiempo y recopilar las condiciones del fondo del pozo en tiempo real para garantizar que el pozo se perfore a lo largo de la trayectoria diseñada hasta la capa objetivo. La herramienta de perforación de tornillos con carcasa curvada ajustable sobre el suelo desarrollada por Anadrill Company tiene una vida útil de hasta 1000 horas.

5) Herramientas de perforación con tornillo direccional utilizadas en sistemas de circuito abierto/cerrado: Las herramientas de perforación con tornillo ajustables en fondo de pozo han aparecido en el extranjero. La aplicación de herramientas de perforación con tornillo ajustables subterráneas se divide en dos tipos. Una es ajustable por control remoto desde el suelo. Tipo de ángulo, el otro es el sistema de ajuste automático subterráneo. El sistema de perforación rotativo de circuito cerrado AutoTrak desarrollado con éxito por Baker Hughes utiliza nervaduras guía instaladas en el motor de fondo de pozo para cooperar con el MWD cerca de la broca para lograr la función de dirección. Cuando se combina con la carcasa de flexión ajustable, tiene una herramienta de perforación de tornillo con centralizadores reemplazables. Surgió, haciendo posible la centralización. La forma y el tamaño del dispositivo se pueden cambiar en la boca del pozo según las necesidades de perforación. En la actualidad, también hay centralizadores con fondo de pozo ajustable.

6) Herramientas de perforación con tornillo para pozos verticales: El dispositivo de perforación de pozos verticales VertiTrak desarrollado por Baker Hughes INTEQ combina con éxito herramientas de perforación con tornillo de alta energía para pozos verticales con MWD cercano a la broca con un ángulo de inclinación vertical preciso a 0,1° Al mismo tiempo, se ha utilizado en muchas zonas del mundo como la región mediterránea, Italia, América del Sur y zonas de aguas profundas de México. Las brocas PDC y la tecnología de perforación de tornillo recto también se han promovido y aplicado en nuestro país. Esta herramienta de perforación de tornillo se utiliza especialmente para la perforación de pozos verticales, al tiempo que aumenta la velocidad de perforación, puede corregir desviaciones y evitar accidentes en el fondo del pozo.

7) Herramientas de perforación con tornillo para extracción de muestras: Las herramientas de perforación con tornillo se utilizan especialmente para operaciones de extracción de muestras en perforación de exploración geológica. Alemania ha desarrollado un sistema de extracción de muestras con herramienta de perforación con tornillo (KIBM), y mi país también ha desarrollado muy temprano una herramienta de perforación con tornillo especial para extracción de muestras. Recientemente, las herramientas de perforación con tornillo producidas por Zhongcheng Company del campo petrolífero de Dagang se utilizaron en la tecnología de extracción de muestras "tres en uno con cable + motor de tornillo + martillo hidráulico" en el pozo Kedrilling 1 en China continental, y lograron buenos resultados.

8) Herramienta de perforación con tornillo neumático: La herramienta de perforación con tornillo neumático es un motor especialmente diseñado para perforación con aire. En el extranjero, Baker Hughes es principalmente capaz de producir herramientas de perforación de tornillo neumático. El Instituto de Perforación del Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo del Petróleo de China y la Fábrica de Maquinaria de Petróleo de Beijing desarrollaron conjuntamente el prototipo de herramienta de perforación de tornillo neumático K7LZ120×7.0 en 2002. En julio de ese año, se llevó a cabo con éxito una prueba de perforación simulada de herramientas de perforación de tornillo neumático en Suizhou, provincia de Hebei. Los resultados mostraron que el prototipo de prueba cumplió plenamente con los requisitos de diseño y superó dificultades técnicas como "aceleración" y "dificultad de arranque". .

El desarrollo de herramientas de perforación con tornillos en mi país comenzó tarde y su aplicación aún está en su infancia. En los últimos años, mediante la introducción de tecnología extranjera, muchos yacimientos y fabricantes petroleros se han comprometido con la investigación de herramientas de perforación con tornillo y han comenzado aplicaciones y pruebas de campo. Para satisfacer las necesidades de aplicaciones industriales a gran escala, se recomienda que los temas de investigación posteriores se centren principalmente en explorar nuevas herramientas de perforación de tornillos, optimizar los parámetros estructurales de las herramientas de perforación de tornillos, seleccionar racionalmente la interferencia entre casquillos y rotores, control inteligente, larga vida útil, funcionamiento eficiente y sin problemas. Llevar a cabo investigaciones técnicas para satisfacer las necesidades de pozos especiales y ampliar los campos de aplicación.

Después de una gran cantidad de investigación bibliográfica, el trabajo de investigación sobre herramientas de perforación con tornillos se puede llevar a cabo principalmente desde los siguientes aspectos:

1) Optimización de los parámetros estructurales de las herramientas de perforación con tornillos: principalmente investigación sobre el rendimiento de la perforación con tornillos estatores de herramientas a diferentes presiones, velocidades de rotación, el estado de tensión y la ley de deformación en condiciones tales como el caudal, así como la influencia de los materiales en la ley de deformación y la vida útil el estado de tensión y la ley de deformación de los rotores de taladro helicoidal en diferentes condiciones tales como; como la presión, la velocidad de rotación, el caudal y el efecto de los materiales sobre la ley de deformación, la influencia de la vida útil del estator y el rotor tienen buenas propiedades mecánicas y un mejor rendimiento de trabajo; La calidad de los parámetros estructurales afectará la presión y el rendimiento de sellado de la herramienta de perforación, así como la vida útil del casquillo del estator.

2) Interferencia razonable entre el buje y el rotor: Estudie la interferencia razonable del estator y el rotor cuando la herramienta de perforación de tornillo funciona de manera óptima con diferentes elevaciones y diferentes viscosidades del fluido de perforación. Estudie la influencia del estator y el rotor; del campo de temperatura generado por la fricción sobre la forma lineal y la interferencia del estator y el rotor. Según los diferentes materiales de caucho y las diferentes condiciones ambientales de trabajo, se seleccionan diferentes cantidades de interferencia de ajuste.

3) Ampliar el alcance de aplicación de las herramientas de perforación con tornillo: es de gran importancia desarrollar herramientas de perforación con tornillo para pozos no petroleros y de gas, como tornillos resistentes a la corrosión para pozos de metano en lechos de carbón y de alta temperatura. Tornillos resistentes para pozos geotérmicos. El entorno de trabajo subterráneo de los pozos no petroleros y de gas es aún más duro y merece más investigación y debate.

4) Estandarización y serialización de herramientas de perforación de tornillos: existen muchos fabricantes de herramientas de perforación de tornillos en el país y en el extranjero. Actualmente, no existe un estándar unificado para la fabricación y pruebas de calidad de las herramientas de perforación de tornillos. de herramientas de perforación de tornillos de cada fabricante Los parámetros y parámetros de trabajo son diferentes, y la intercambiabilidad de los productos es bastante pobre, lo que hace que el uso y mantenimiento en el sitio sea bastante inconveniente, lo que afecta seriamente las ventajas tecnológicas de las herramientas de perforación de tornillos. Por lo tanto, es necesario lograr la estandarización y serialización, proponiendo así estándares de inspección de calidad y fabricación de herramientas de perforación de tornillos, y proporcionando materiales para el estator de herramientas de perforación de tornillos y estándares y modelos de materiales especiales.