Насадка з карбіду вольфраму для свердла PDC

    Бурові долота PDC є високоефективними інструментами для руйнування породи, які широко використовуються в бурінні нафти і газу, геологорозвідці та інших родовищах. Насадка з карбіду вольфраму є одним із основних компонентів. Зазвичай він встановлюється в отвір для води бурового долота PDC і впорскує буровий розчин під високим тиском, щоб забезпечити охолодження, очищення  та допомогти при руйнуванні породи. Його продуктивність безпосередньо впливає на дриль, але це так

термін служби і ефективність буріння.

I. Спосіб підключення сопла:

    Він повинен збігатися з отвором для води свердла PDC. Поширеним є різьбове з’єднання (зовнішнє або внутрішнє, з точністю від 3А до

    забезпечити відсутність витоку під високим тиском). Деякі менші насадки використовують посадку з натягом (пресову посадку), яка запобігає ослабленню після встановлення.

II. Характеристики матеріалу сопла: карбід вольфраму (WC)

    1. Висока твердість і зносостійкість: твердість карбіду вольфраму поступається лише алмазу, що робить його стійким до ерозії абразивними частинками в буровому розчині (такими як пісковик і металеве сміття), подовжуючи термін служби сопла.

    2. Стійкість до корозії: він протистоїть корозії від хімічних добавок у буровому розчині (таких як солі та кислоти).

    3. Ударостійкість: карбід вольфраму зазвичай використовує кобальт (Co) як

сполучна, що забезпечує певний ступінь в'язкості і запобігає крихкому руйнуванню.

III. Конструктивні особливості твердосплавної насадки

    1. Обтічний внутрішній отвір: зменшує турбулентність і покращує ефективність рідини. Поширені типи включають:

    2. Прямий отвір: простий і міцний, підходить для звичайного буріння.

    3. Вентурі: Конвергентна-розбіжна структура збільшує швидкість потоку та покращує видалення стружки.

    4. Різні розміри: внутрішній діаметр сопла (зазвичай 6-16 мм) вибирається на основі швидкості потоку бурового розчину та необхідної швидкості впорскування.

    Змінна конструкція: не потрібно міняти все свердло після зносу, що зменшує витрати на обслуговування.

IV. Основні функції насадок з карбіду вольфраму такі:

    1. Охолодження фрез

Фрези бурового долота PDC виділяють значну кількість тепла, обертаючись на високій швидкості для різання породи.  Надмірна температура може спричинити карбонізацію та руйнування алмазного шару. Бурова рідина під високим тиском, що викидається з сопла з карбіду вольфраму, безпосередньо відводить це тепло, підтримуючи температуру фрези в безпечному діапазоні   (зазвичай нижче  700°C)  і запобігаючи термічному пошкодженню.

    2. Очищення вирубок

Гірська порода, що утворюється під час процесу різання, може накопичуватися навколо фрез, спричиняючи «утворення бруду» (суміш шламу та бурового розчину, що прилипає до бурового долота), знижуючи ефективність руйнування породи. Високошвидкісний струмінь рідини з сопла швидко розсіює та зміщує шлам, зберігаючи ефективний контакт між фрезою та породою.

    3. Гідравлічне руйнування породи

Струмінь із сопла (зі швидкістю до 100-200 м/с) вдаряє по поверхні породи, утворюючи гідравлічні тріщини. Цей синергетичний ефект у поєднанні з механічною ріжучою дією фрез зменшує опір руйнуванню гірських порід, значно збільшуючи швидкість проникнення, особливо в тверді пласти.

V. Додатки

Твердосплавні насадки в основному використовуються в таких сценаріях:

    1. Формування від м’якої до середньої твердості, такі як сланці та вапняк, де вони доповнюють ефективну дію зсуву бурових долот PDC.

    2.  Глибокі/горизонтальні свердловини вимагають високого тиску закачування та точного гідравлічного керування, де надійність карбід-вольфрамових сопел має вирішальне значення.

    3. Високоабразивні утворення, такі як кварцовий пісковик, забезпечують чудову зносостійкість порівняно зі стандартними соплами з легованої сталі.