Сверление на переднем крае производительности с фасонными

Надежные фрезы не новы в отрасли. Они были внедрены несколько десятилетий назад, когда условия бурения начали меняться, а более сложные пласты поставили новые задачи, и с 1990-х годов они стали частью портфеля технологий буровых долот. В течение многих лет группы разработчиков исследовали скважинные условия, которые приводили к повреждению фрезы и нарушениям при бурении, постоянно экспериментируя с балансом между материалами и геометрией.

Эти знания послужили трамплином для целенаправленных усилий в области исследований и разработок, направленных на улучшение конструкции фрез, позволяющих справляться с жесткими условиями бурения и более сложными стволами скважин. Сегодня фасонные фрезы выводят производительность на новый уровень при работе с несколькими пластами за один проход, от переслаивающихся до твердых пород и абразивных пород, через песок, глину, песчаник и известняк.

Полный набор фасонных фрез (рис. 1) был разработан с использованием новейших исследований материалов для решения ряда сложных типов пластов и применений. Инженеры-буровики могут использовать комбинации специализированных резцов на одном долоте для эффективного бурения сложных пластов.

Одна из усовершенствованных фрез (рис. 1а), появившаяся в результате этих разработок, представляет собой конструкцию, улучшающую производительность при работе в твердых породах. Получившаяся фреза имеет новую геометрию кромки, позволяющую выдерживать высокие ударные нагрузки, и дополнительную фаску на поверхности алмаза, которая позволяет ей выдерживать более высокие нагрузки, чем фрезы из поликристаллического алмаза (PDC). Это позволяет поддерживать эффективность бурения в твердых переслаивающихся пластах, что приводит к более высокой общей скорости проходки (МСП) для данного интервала.

При бурении в твердых абразивных породах тепло, выделяющееся при взаимодействии камня с резцом, может нарушить целостность резца, что приведет к преждевременному износу и снижению производительности. Инженеры сосредоточились на совершенствовании усовершенствованного наконечника фрезы, чтобы разработать фрезу (рис. 1b), которая остается холодной в твердых абразивных породах и особенно эффективна при работе с песчаником, где она подвержена значительно меньшему микротрещинению и износу, чем традиционные фрезы.

Сложные спуски часто означают, что долотам приходится бурить самые разные пласты: от переслаивающихся твердых пород до более абразивных пластов. Чтобы справиться с этими меняющимися условиями, фреза должна быть эффективной в условиях сильных нагрузок и при этом сохранять работоспособность в конце пробега. Еще одна специализированная фреза (рис. 1c) была разработана для обеспечения такой сбалансированной производительности, снижения трения и выделения тепла на границе раздела фреза/порода, разрушения шлама и обеспечения более быстрого бурения и более длительных пробегов при меньшем весе на долото (WOB) для заданное ROP.

Условия, в которых требуется точечная нагрузка, например, бурение через эвапориты или среду с высоким содержанием бурового раствора, а также при буровых работах, где нагрузка на нагрузку ограничена, требуют фрезы, способной распределять больший вес на меньшую часть породы. Компания Baker Hughes разработала резак (рис. 1d) для этих условий, который проникает в пласт более эффективно, чем стандартные резцы, создавая большую глубину резания, используя имеющуюся энергию для ускорения бурения.

Последнее дополнение (рис. 1e) к линейке специализированных фрез предназначено для еще более сложных условий благодаря конструкции, обеспечивающей большую долговечность за счет вторичной фаски, рельефа в центре фрезы и улучшенной способности выдерживать точечные нагрузки.

Целью всех этих специализированных резцов является повышение скорости проходки, продление срока службы долота и увеличение продолжительности бурения, и каждая конструкция имеет конкретное применение и рабочие характеристики, которые повышают эффективность бурения. Но оптимизировать размещение этих фасонных резцов на сверле непросто. Существует множество взаимосвязанных переменных, поэтому определить, что изменить для повышения производительности, — непростая задача. Поиск наилучшего пути вперед означает выбор правильных инструментов для работы, и часто это означает не только одну фрезу, но и несколько типов фрез, расположенных соответствующим образом на правильной части долота.