Olajfúró cső vs. DTH fúrórúd: Hasonlónak tűnnek, de még csak nem is rokonok

Egy bányászcsapat újonca egyszer lekapott egy fúrórudat a fogaslécről, amit tartalék fúrórúdnak vélt, és megpróbálta befúrni egy DTH-kalapácsba. A rúd többé-kevésbé illeszkedett a tokmányba. A menetek valahogy beakadtak. A kompresszor beindult, a kalapács elkezdett járkálni, és körülbelül húsz percen belül a rúd spirálba csavarodott az első menetes csatlakozásnál. A rúd nem volt hibás. Egy olajfúró cső volt – forgatásra, nem ütvefúrásra tervezték –, és olyan feladatra kérték, amire soha nem tervezték.

Ha bányászatban és olaj- és gáziparban is dolgozik, vagy ha több munkahelyre vásárol szerszámokat, akkor valószínűleg látott már olajfúró csöveket és DTH fúrórudakat ugyanazon a telephelyen, és elgondolkodott azon, hogy felcserélhetők-e. Nem. Íme négy dolog, amiben teljesen különböző lények.

Első különbség: Mire valók valójában

Az olajfúró csőnek pontosan egyetlen feladata van: eljuttatni a fúrófejet egy akár több ezer méter mély kút aljára, elegendő forgást biztosítani a fej elforgatásához, és fúrófolyadékot pumpálni a középponton keresztül, hogy a fúróanyagot visszajuttassa a felszínre. Ennyi. A kialakításának minden eleme abból a tényből fakad, hogy mély, nagynyomású kutakban működik, ahol a legnagyobb ellenségek a fúróiszap okozta belső korrózió, a burkolathoz súrlódó külső kopás, valamint a ciklikus be- és kikapcsolásból eredő kifáradás.

A DTH fúrórudak egy teljesen más világban élnek. Feladatuk, hogy a DTH kalapács és a fúróberendezés között helyezkedjenek el, továbbítsák a forgást és az előtoló nyomást a kalapácshoz, miközben nagynyomású levegőt fújnak át a középponton, hogy meghajtsák a kalapács dugattyúját és kifújják a forgácsot a furatból. Nem generálnak ütést – azt a kalapács teszi –, de túl kell élniük a rezgésekben gazdag, abrazív környezetben közvetlenül a kalapács felett, ahol minden ütés lökéshullámot küld az acél felé, és kőzetszilánkok repülnek el mellettük közel hangsebességgel.

Olajfúró cső: több ezer méter, forgás, iszapkeringetés. DTH fúrórudak: tízektől több száz méterig, forgás plusz rezgés, sűrített levegő. Különböző világok.

Második különbség: Hogy néznek ki közelről

Vegyünk a kezünkbe egy olajfúró csövet, és az első dolog, amit észreveszünk, a súlya. Ez egy varrat nélküli acélcső, általában 9-11 milliméter falvastagsággal, sima, kör keresztmetszettel a végétől a végéig. A végei API-specifikációjú menetes csatlakozásokban végződnek – IF, FH, NC vagy hasonló jelölések, amelyek az olajiparban szabványosított menetprofilokra utalnak. A meneteket szűk tűréshatárokra vágják, mert több ezer PSI belső iszapnyomás ellen kell tömíteniük, miközben több tízezer láb-font nyomatékot kell továbbítaniuk.

Most vegyél egy DTH fúrórudat. Könnyebb a hosszához képest, és a sima kerek cső helyett a legtöbb hatszögletű keresztmetszetű. A hatszögletű forma nem esztétikai jellegű – sík felületeket biztosít a fúróberendezés letörőkulcsának a rúdcsere során, és nagyobb hajlítási merevséget biztosít a rúdnak az ütvefúrás során fontos irányokban. A középső furat sűrített levegőhöz, nem fúróiszaphoz való, így a belső átmérő a levegő mennyiségéhez, nem pedig a folyadék áramlásához van méretezve. A végcsatlakozások jellemzően vállas, lapos felületű kialakításúak, amelyek az ütési energiát a kalapácstól a rúdhoz továbbítják anélkül, hogy a feszültség a menetekre koncentrálódna – teljesen ellentétben az olajcsövek API menetprofiljaival.

Ha az udvaron állsz, és próbálod megkülönböztetni őket, keresd a hatszögletű házat. Kerek, nehéz, precíziós kúpos menettel? Olajcső. Hatszögletű, méterenként könnyebb, lapos csatlakozásokkal? DTH rúd. Itt a válasz.

Harmadik különbség: Hogyan működnek terhelés alatt

Ez az a különbség, ami megmagyarázza, miért nem lehet az egyiket a másikkal helyettesíteni, soha.

Egy olajfúró cső teljes élettartama alatt forog. A felső hajtás vagy forgóasztal megforgatja az egész spirált, a cső feladata pedig a nyomaték hatékony továbbítása elcsavarodás nélkül. A terhelés elsősorban torziós nyírás, némi feszültséggel az alatta lévő spirál súlyából. Nincs ütőterhelés. Semmi. A cső simán forog, vagy legalábbis annyira simán, amennyire a fúrólyuk körülményei megengedik, és úgy tervezték, hogy élettartama alatt több millió forgási ciklust bírjon ki.

Egy DTH fúrórúd teljesen más terhelési rendszerben működik. A szál alján lévő kalapács másodpercenként több tucatszor üti meg a fúrófejet – minden ütés egy ütőerő, amely egy nyomáshullámot küld felfelé a rúdon. Ráadásul a fúrótorony forgást is alkalmaz – sokkal lassabb, mint egy olajfúrótorony, általában 20-60 fordulat/perc – és előtolási nyomást. A rúd egyidejűleg torziós, axiális nyomásos és nagyfrekvenciás rezgésnek van kitéve, plusz a gyűrű alakú térben a külső felületen elrobbanó kőzetforgácsok okozta abrazív kopásnak.

Ha egy olajfúró csövet DTH-alkalmazásba helyezünk, a menetes csatlakozások – amelyeket sima forgásra terveztek – már az első műszakban kifáradásos repedéseket szenvednek az ütőerejű rezgéstől. A torzióra tervezett csőtest a kombinált nyomás és rezgés hatására elhajlik. A sima, lekerekített külső, lapos fogófelületek nélküli felület pedig megcsúszik a csavarkulcsban, és megnehezíti minden egyes rúdcserét.

Ha egy DTH rudat helyezünk egy olajkútba, a hatszögletű test turbulenciát okoz a fúróiszapban, a lapos felületű csatlakozások nem fognak tömíteni a formációnyomással szemben, és a rúd – amelyet soha nem terveztek több ezer méteres forgásra – az olajvezetékek által általában kezelt nyomaték töredékével csavarodik le.

Negyedik különbség: Miből készülnek és hogyan osztályozzák őket

Az olajfúró csöveket acélminőség szerint határozzák meg – E75, X95, G105, S135, ahol a szám a minimális folyáshatárt jelöli ezer PSI-ben. Az S135 cső folyáshatára 135 000 PSI. Ezek nagy szilárdságú, nagy szívósságú acélok, krómmal és molibdénnel ötvözve a fúróiszappal és a formációs folyadékokkal szembeni korrózióállóság érdekében. A hőkezelés edzés és megeresztés, amely egyenletes mikroszerkezetet hoz létre a falvastagságban, amely ridegtörés nélkül képes elviselni a nagy torziót.

A DTH fúrórudak különböző ötvözetekből készülnek, eltérő prioritásokkal. Az acélnak nagy felületi keménységre van szüksége ahhoz, hogy ellenálljon a forgácsok okozta abrazív kopásnak – amelyet jellemzően a külső felület karbonizálásával vagy indukciós edzésével érnek el –, de a magnak keménynek kell maradnia, hogy repedés nélkül elnyelje az ütéseket. Ez a betétedzett szerkezet alapvetően eltér az olajcsövek átedzett szerkezetétől. Az ötvözet tartalma jellemzően alacsonyabb nikkel-, magasabb mangán- és szilíciumtartalommal rendelkezik, amelyet a kopásállóságra, nem pedig a mélyfúrás korrózióállóságra optimalizáltak.

Az osztályozási rendszerek is eltérőek. Az olajcsövek az API specifikációit követik, jól meghatározott osztályozási számokkal. A DTH rudakat jellemzően a gyártó saját osztályozási rendszere határozza meg, amely a kőzetviszonyokhoz és a kalapács kompatibilitásához van kötve. Nem egy "grade S135" DTH rudat vásárolsz – hanem egy olyan rudat, amely egy adott kalapácsméretre és kőzet koptatási osztályára van specifikálva.

Az Elvitel

Az olajfúró csövek és a DTH fúrórudak nagyjából hasonlítanak egymásra, ahogyan egy autópálya-teherautónak és egy sziklamászó dzsipnek is négy kereke van. Mindkettő hosszú, üreges acélcső, amely fúróberendezésekhez csatlakozik. Itt véget is ér a hasonlóság.

Ha bányászati ​​vagy építőipari fúrótelepet kell feltöltenie, DTH-rudakra van szüksége – hatszögletű testű, betétedzett, ütés- és kopásálló. Ha véletlenül olajcső kerül a helyszínre, ne futtassa. Az eredmény egy elcsavarodott, fáradásos repedés okozta meghibásodás lesz, és egy csapat álldogálni fog, és figyeli, ahogy a fúrótorony tétlenül áll. A megfelelő szerszám kiválasztása a megfelelő munkához nem javaslat – a fúrásnál a furatkészítés és a selejtkészítés közötti különbség a lényeg.