„Срце“ троконусних ваљкастих бургија: три типа лежајева са језгром који одређују ефикасност бушења

На локацијама за истраживање нафте и гаса и геолошка бушења,конусни битје као "челична звер" која продире дубоко у земљу, а лежиште служи као "срце" ове звери. Подржава велику брзину ротације конуса ваљака, подноси сложене подземне притиске и трење и директно одређује век трајања сврдла и ефикасност операција бушења. Данас ћемо рашчланити три типа лежајева са језгром, истражујући техничке тајне иза сваког од њих и сценарије у којима се истичу.

И. Клизни заптивни гумени лежај: исплатив шампион, поуздан помоћник за меке до средње тврде формације

У конвенционалним сценаријима бушења, клизни заптивни гумени лежај је искусан „ветеран“ са високом стопом искоришћења. Његова структура није компликована; језгро се састоји од клизног пара трења састављеног од легура челика и чауре од легуре отпорне на хабање. Попут две прецизно уграђене металне компоненте, он преноси снагу кроз трење клизања. За спречавање продора течности за бушење, наменски гумени заптивни склоп—као што су радијални заптивни прстенови и крајње заптивке—је уграђен на спољној страни шупљине лежаја, а шупљина је испуњена машћу високог вискозитета како би се формирала "заштитна баријера".

Највеће предности овог лежаја леже у његовој "стабилности" и "исплативости". Дизајн клизног трења омогућава равномерну расподелу оптерећења и супериорну отпорност на удар, омогућавајући му да ради стабилно чак и под високим притиском бушења и условима велике брзине ротације. Поред тога, одликује се ниским трошковима производње и једноставним одржавањем—након хабања, потребно је заменити само чахуру да би се сврдло вратило у рад. Међутим, гумена заптивка је његова "слабост": његова температурна отпорност углавном није већа од 120°Ц, а његова граница отпорности на притисак је око 50 МПа, што га чини неефикасним у дубоким бушотинама на високим температурама или када је изложен корозивним течностима за бушење.

Стога је „главно бојно поље“ клизних заптивених гумених лежајева у меким до средње тврдим формацијама, као што су глина, пешчар и кречњак. Посебно су погодни за конвенционално бушење на копну,усмерено бушењеи плитке бушотине где је контрола трошкова критична. Ако су ваши захтеви за бушење усклађени са овим сценаријима, ово лежиште ће бити изузетно исплатив избор.

ИИ. Котрљајући запечаћени гумени лежај: Пионир високе ефикасности, кључни алат за средње тврде до тврде формације

Када се бушење пређе на средње тврде до тврде формације, као што су гранит и базалт, ефикасност клизних заптивних гумених лежајева постаје недовољна—и тада су котрљајући затворени гумени лежајеви у центру пажње. Његово суштинско побољшање је замена традиционалног клизног пара трења са котрљајућим елементима (куглични лежајеви или ваљкасти лежајеви). И елементи за котрљање и унутрашњи/спољни прстенови су направљени од легуре високе прецизности отпорне на хабање, уз задржавање гумене заптивке и система заптивања и подмазивања на бази масти.

Најзначајнија промена коју доноси трење котрљања је „смањен напор“: отпор трења је знатно смањен,бит'спочетни обртни момент је мањи и лако може постићи веће брзине ротације. Брзина механичког бушења се обично повећава за 10%-30%, што је несумњиво кључна предност за пројекте који теже високоефикасном бушењу. Међутим, он такође наслеђује ограничења гумених заптивки—његова максимална температурна отпорност је нешто већа од отпорности клизних лежајева, али достиже само 130°Ц, са отпором притиска од приближно 60МПа. Штавише, елементи за котрљање су веома осетљиви на нечистоће; чврсте честице у течности за бушење могу лако да изазову заглављивање, па се постављају већи захтеви за чистоћу течности за бушење.

На основу ових карактеристика, котрљајући затворени гумени лежајеви се углавном користе за бушење у средње тврдим до тврдим формацијама, као што су вертикални делови дубоких и ултра дубоких бунара, као и за пројекте бушења високе ефикасности који захтевају велике механичке брзине бушења. Што се тиче избора течности за бушење, они су компатибилнији са чистом водом и системима течности за бушење ниске чврсте фазе. Да би се у потпуности искористиле њихове предности високе ефикасности, коришћење течности за бушење које садрже велике чврсте честице треба избегавати колико год је то могуће.

ИИИ. Незаптивени котрљајући ваздушни лежај: стручњак отпоран на високе температуре, специјализована опција за јединствене процесе бушења

У сценаријима дубоког бушења са ултрависоким температурама и ултрависоким притиском, као што су геотермалне бушотине и дубоке бушотине са гасом из шкриљаца, гумене заптивке прва два типа лежајева ће отказати због високих температура. У овом тренутку, незаптивени котрљајући ваздушни лежај постаје једино одрживо решење. Његов структурални дизајн је прилично јединствен: усваја пар котрљајућих елемената, али потпуно елиминише склоп за заптивање. Шупљина лежаја је директно повезана са медијумом за бушење, а ваздух под високим притиском или распршена течност за бушење се користи као медиј за хлађење и подмазивање.

Без ограничења заптивача, његова температурна отпорност је постигла квалитативни скок, достигавши преко 200°Ц, који је у потпуности способан да се прилагоди подземним окружењима са ултра високим температурама. Истовремено, ваздух под високим притиском континуирано прочишћава шупљину лежаја, не само да уклања топлоту насталу трењем, већ и ефикасно избацује упадне резове како би се избегло хабање лежајева, значајно побољшавајући поузданост у тешким условима. Међутим, он такође има јединствене „захтеве“: има изузетно високе захтеве за систем за довод ваздуха, захтевајући стабилан извор ваздуха високог притиска. Штавише, на век трајања лежаја директно утиче чистоћа извора ваздуха—ако се нечистоће мешају у извор ваздуха, то може лако да изазове оштећење лежајева.

Овај тип лежаја има релативно специјализоване примене, углавном се користи у бушењу дубоког бунара на ултра-високим температурама и ултра-високом притиску, као иу специјалним процесима као што су бушење под балансом и ваздушно бушење. У овим процесима, ваздух под високим притиском не само да обезбеђује подмазивање и хлађење лежишта, већ и ефикасно спречава колапс бушотине, постижући два циља истовремено. Међутим, треба напоменути да је потпуно некомпатибилан са конвенционалним системима течности за бушење на бази воде и може да ради само у гасним или атомизованим медијима за бушење.—ово је његово основно ограничење примене.

Резиме: Како изабрати између три лежаја? Одговарајући услови рада је кључ

Након сазнања о детаљима ова три лежаја, јасно је да међу њима нема апсолутне супериорности или инфериорности—само разлике у подобности за специфичне услове рада. Једноставно речено, основна логика избора може се сажети у три тачке:

За меке до средње тврде формације и операције на плитким бушотинама где је исплативост приоритет, изаберите клизни заптивни гумени лежај; за средње тврде до тврде формације где су потребне велике брзине и ефикасности бушења, изаберите котрљајући заптивени гумени лежај; а за ултра-високе температуре, дубоке бунаре ултра-високог притиска или специјалне процесе као што је ваздушно бушење, незаптивени котрљајући ваздушни лежај је једина опција.

Као „срце“ ваљкастог конусног сврдла, избор лежајева директно утиче на цену, ефикасност и безбедност операција бушења. Надамо се да ће вам овај чланак помоћи да разјасните суштинске разлике између три лежаја, омогућавајући вам да изаберете право „срце“ за практичне пројекте бушења и обезбедите ефикасно и поуздано бушење сваки пут.