Если посмотреть на два PDC-долота с одинаковым наружным диаметром, размер и количество режущих зубьев могут быть схожи, но износ после выхода из скважины может концентрироваться в совершенно разных местах. Причина может быть не в самом зубе. Независимо от того, установлен ли он в центре, носовой части или плече, угол к породе, высота лопасти и наличие достаточного пространства для удаления шлама вокруг него изменяют фактическую нагрузку, которую он воспринимает. При обсуждении конструкции PDC-долота нельзя просто считать количество резцов.

Сначала определите, что вы хотите бурить.

Перед проектированием целевой интервал ствола скважины важнее красивого вида долота спереди. Абразивность породы, наличие твердых прослоев, необходимость ориентирования в интервале, доступный диапазон веса и скорости — все это влияет на выбор режущей структуры. Скорость проходки, проходка за рейс, устойчивость и стоимость метра проходки могут быть взаимосвязаны. Если цель — уменьшить ранние повреждения в определенном месте, не следует использовать одни и те же критерии для программы и простого преследования более высоких скоростей проходки.

Старое буровое долото может дать более конкретные подсказки: какой 1 ряд зубьев сначала стачивается, какой номер зуба скалывается, есть ли аномалии в плече и калибре, а также каково состояние крутящего момента и вибрации при бурении. Только знание того, что “предыдущее долото было медленным”, недостаточно, чтобы определить, следует ли следующему 1 только увеличить количество зубьев или изменить материал.

Лопасти резцов и профиль определяют, где зубья входят в зацепление.

Лицевая поверхность долота от центра к периферии обычно может рассматриваться как конус, носок, плечо и калибровочная зона. Путь, проходимый внутренним режущим зубом, короче, а внешний путь длиннее, но нельзя просто утверждать, что внутренняя нагрузка мала, а внешняя велика. Форма профиля, перекрываются ли траектории соседних зубьев, и порода, в которую фактически врезается каждый зуб, изменят рабочую нагрузку..

Большее количество лопастей обычно может обеспечить больше мест для установки и распределить часть нагрузки; цена за это — пространство, оставленное между лопастями для бурового раствора и шлама, может сузиться. При меньшем количестве лопастей канал удаления шлама может быть шире, но отдельное крыло и отдельный зуб должны сталкиваться с разными требованиями по нагрузке и резервированию. Поэтому “больше крыльев — значит долговечнее” или “меньше крыльев — значит быстрее” нельзя напрямую отделять от условий на участке скважины. При расстановке зубьев также следует проверять, есть ли неразрезанный керн в центре и непрерывна ли траектория от плеча до калибра, а не просто аккуратна ли передняя линия.

Угол, выступ и профиль зуба должны быть показаны на одной схеме.

Угол наклона резца влияет на внедряемость режущих зубьев и поддержку кромки, а угол поворота изменит боковое усилие и направление выхода шлама с рабочей поверхности. Оба параметра задаются совместно с положением зуба, профилем и направлением вращения. Более агрессивная установка может легче врезаться в породу, но также более подвержена сколам или проблемам динамической нестабильности при изменении нагрузки; более консервативная установка может потребовать большего веса на долото. Не существует одного фиксированного набора углов для всех пород и всех положений зубьев.

Высота выступа — это геометрическое положение зуба относительно лопасти, и она не равна фактической глубине резания при бурении. Больший выступ может освободить место для шлама, но также увеличивает плечо силы, воспринимаемой выступающей частью основания. Более глубокое заглубление, увеличение опоры, трение лопасти и прохождение шлама могут стать проблемами. Также необходимо проверять относительную высоту между основным зубом, резервным зубом и элементом ограничения глубины, поскольку после износа основного зуба зубья, не участвовавшие в резании, могут начать воспринимать нагрузку.

При выборе плоских зубьев, зубьев с крышей, двойной фаской или других фасонных зубьев название — это только отправная точка. На самом деле необходимо четко прописать геометрию, размер, фаску, материал, направление установки и ответственное положение зуба рабочей поверхности. Если одну и ту же форму зуба переместить на другую лопасть, эффект может быть иным. Различные спецификации режущих зубьев, предоставляемые Feder, можно использовать для обсуждения выбора, но полевые характеристики всего долота нельзя выводить только из названия продукта.

Не откладывайте удаление шлама напоследок.

Там, где зуб вырезает шлам, сопло и канал должны учитывать, как вынести шлам с этого места. Увеличение количества зубьев, повышение плотности зубьев или добавление резервных зубьев могут занять пространство для потока. Если смотреть только на общую производительность насоса и общий перепад давления, не проверяя локальную очистку вблизи центра, носовой части, плеча и калибрующей части, легко пропустить риск образования сальника, повторного резания или локального нагрева. Механическое размещение зубьев и гидравлическая компоновка должны корректироваться синхронно.

Результаты конструкции в конечном итоге должны быть подтверждены физическими прототипами и полевыми испытаниями.

Положение зуба, угол и выступ на чертеже необходимо проверять после обработки гнезда зуба, сборки и пайки. В особенности направление установки фасонных зубьев: если установлено наоборот или с отклонением, это может изменить ожидаемую рабочую кромку. При испытании нового долота следует записывать не только общую проходку; параметры работы, интервалы пород, вибрации, причины подъема и поштучный износ зубьев должны соответствовать конкретной версии конструкции.

Следующая 1 версия пересмотра лучше всего начинается с явления: если несколько лопастей многократно повреждаются на одном и том же радиусе, проверьте нагрузку, траекторию и очистку этой зоны; если выпадают только отдельные зубья, следует различать проблемы тела зуба, паяного соединения и гнезда зуба. Для обсуждения выбора режущего зуба диаметр долота, порода, карта зубьев, рабочие параметры и фото после подъема из скважины могут помочь найти подходящее направление сравнения лучше, чем “нужны более износостойкие зубья.