Ciężka rura wiertnicza (HWDP): „amortyzator” i „napęd wydajności” wiercenia ropy naftowej

1. Wprowadzenie do ciężkich rur wiertniczych

Rury wiertnicze stanowią kluczowe elementy łączące sprzęt powierzchniowy z narzędziami wiertniczymi.Ciężkie rury wiertnicze (HWDP), jako specjalistyczne rury wiertnicze, służą jako element przejściowy między standardowymi rurami wiertniczymi a kołnierzami wiertniczymi. Dzięki zoptymalizowanej konstrukcji konstrukcyjnej i zaawansowanym materiałom, HWDP odgrywa kluczową rolę w przenoszeniu obciążeń, tłumieniu drgań i stabilizacji trajektorii odwiertu w złożonych warunkach wiercenia.

Kluczowe cechy projektu:

Przejście strukturalne:Łączy „elastyczne” rury wiertnicze i „sztywne” kołnierze wiertnicze, zmniejszając koncentrację naprężeń na połączeniach.

Zwiększona grubość ścianki: 2–3 razy grubsze od standardowych rur wiertniczych przy zachowaniu tej samej średnicy zewnętrznej (np. φ50 mm, φ89 mm) w celu zapewnienia kompatybilności operacyjnej.

Aplikacje wielofunkcyjne:Zastępuje kołnierze wiertnicze podczas wiercenia wąskich otworów, zmniejsza moment obrotowy i ryzyko zakleszczenia się rury w odwiertach kierunkowych oraz umożliwia precyzyjną kontrolę ciężaru na wiertle (WOB).

 

 

2. Projekt konstrukcyjny: podwójne zapewnienie wytrzymałości i odporności na zużycie

2.1 Struktura korpusu rury

Projekt rozstroju:Wewnętrzne, zewnętrzne lub łączone spęczenie na końcach rur w celu zwiększenia odporności na ściskanie i odporności na zmęczenie.

Wewnętrzne rozstrojenie:Utrzymuje średnicę zewnętrzną w wąskich odwiertach.

Zdenerwowanie zewnętrzne:Zwiększa nośność osiową odwiertów pionowych.

Połączone zaskoczenie:Optymalny do ekstremalnych środowisk, takich jak studnie o bardzo dużej głębokości.

Wybór materiałów:Stopy o wysokiej wytrzymałości (np. 4145H MOD) o granicy plastyczności w zakresie od 55 000 do 110 000 KSI.

2.2 Technologia łączenia narzędzi

Przedłużone połączenia narzędziowe:Zwiększ powierzchnię styku, aby rozłożyć obciążenia rozciągające, ściskające i skręcające.

Metody połączenia:

Połączenia gwintowane:Gwinty API lub dwuramienne z uszczelniaczami zapobiegającymi przeciekom.

Konstrukcje spawane:Integralne połączenia kute do zastosowań w warunkach dużych naprężeń.

2.3 Twarde taśmy odporne na zużycie

Tworzywo:Węglik wolframu (HRC ≥60)

Funkcje:Zmniejsza zużycie korpusu rury o 50% w studniach poziomych.

Zwiększa tarcie, co pozwala na stabilizację przewodu wiertniczego i kontrolę trajektorii.

3. Podstawowe funkcje: od łagodzenia naprężeń do stabilności otworu wiertniczego

3.1 Buforowanie naprężeń

Absorpcja drgań:Sekcje spęcznione i materiały sprężyste zamieniają drgania kołnierza wiertniczego na rozproszenie energii sprężystej.

Tłumienie momentu obrotowego:Rozszerzone połączenia narzędziowe redystrybuują naprężenia skrętne, minimalizując uszkodzenia zmęczeniowe w standardowych rurach.

3.2 Optymalizacja WOB

Zaleta wagi: Ciężar pośredni (np. 38 kg/m dla φ89 mm HWDP) pomiędzy rurami wiertniczymi a kołnierzami.

Sterowanie adaptacyjne:Dostosowuje WOB do formacji łupkowych (zapobiega zatykaniu się rur) i warstw twardej skały (zwiększa penetrację).

3.3 Trajektoria i integralność otworu wiertniczego

Stabilność kierunkowa:Utwardzanie wiązek minimalizuje kołysanie się przewodu wiertniczego, utrzymując zaplanowane ścieżki otworu.

Anty-zapadnięcie:Zmniejsza lokalne skoki ciśnienia spowodowane zginaniem, a cyrkulacja płuczki zapewnia czystość otworu.

4. Zastosowania praktyczne

4.1 Wiercenie studni o bardzo dużej głębokości

Studium przypadku:Studnia Tashen-1 (głębokość 8408 m, >200°C, ciśnienie 140 MPa).

Wydajność:Stopy odporne na wysokie temperatury i konstrukcje odporne na obciążenia ścierne i naprężenia cykliczne.

4.2 Trudne warunki geologiczne

Środowiska gazów kwaśnych:W odwiercie Jiaoye-1HF (pole gazu łupkowego Fuling) zastosowano stopy i powłoki odporne na korozję w celu zwalczania H₂S.

Studnie kierunkowe/poziome:Spiralny typ HWDP zapewnia mniejsze tarcie i lepszą kontrolę kierunkową.

 

5. Postęp technologiczny

5.1 Innowacje produkcyjne

Obróbka cieplna:Hartowanie i odpuszczanie w celu zwiększenia wytrzymałości na uderzenia.

Zapewnienie jakości: 100% badań ultradźwiękowych (UT) i inspekcji magnetyczno-proszkowej (MPI).

5.2 Inteligentna produkcja

Integracja MES/ERP:Pełna identyfikowalność procesu od zamówienia do dostawy.

Opcje dostosowywania:Podwójne połączenia barkowe, rozszerzone opasanie i wewnętrzne powłoki z tworzywa sztucznego.

 

6. Proces produkcyjny

Wybór materiałów: Pręty ze stali stopowej 4145H MOD.

Obróbka rur: Wiercenie → kucie spęczające → obróbka cieplna.

Produkcja połączeń narzędziowych: Kucie → walcowanie gwintów na zimno → fosforanowanie.

Spawanie/Montaż:Zgrzewanie tarciowe lub obróbka integralna.

Kontrola jakości:Pomiar grubości UT, badanie twardości, walidacja ciśnieniowa.

Obróbka powierzchni:Nakładanie powłok ochronnych i powłok antykorozyjnych.

Wniosek

Jako kamień węgielny nowoczesnej technologii wiercenia, HWDP łączy innowacje strukturalne i naukę o materiałach, aby zwiększyć bezpieczeństwo i wydajność wiercenia. Od ultragłębokich odwiertów po korozyjne formacje, jego podwójna rola jako „elastycznego przejścia” i „sztywnego wsparcia” nadal przesuwa granice eksploracji ropy naftowej i gazu.

Wybierz Womic Steel Group jako swojego niezawodnego partnera w zakresie rur wiertniczych i niezrównanej wydajności dostaw. Zapraszamy do zapytania!

Strona internetowa: www.womicsteel.com

E-mail: sales@womicsteel.com

Tel/WhatsApp/WeChat: Victor: +86-15575100681 lub Jack: +86-18390957568