Чому видобуток нафти і газу не обходиться без твердих сплавів?

При дослідженні нафтових і газових ресурсів у глибинах Землі бурові коронки з твердого сплаву стають гострим інструментом людства в боротьбі з утвореннями твердих порід, служачи надійною гарантією стратегії Китаю в глибоководних дослідженнях.

У віддаленому Тарімському басейні свердловина Yuejin 3-3XC «Deep Earth № 1» вже перевищила глибину буріння 10 000 метрів. Цей район із надзвичайно складними геологічними умовами висуває суворі вимоги до бурових долот. Те, що перемагає ці складні умови, - це «залізні зуби та сталеві щелепи», виготовлені з твердих сплавів.

I. Виклики на глибині землі, труднощі буріння

Оскільки розвідка нафти і газу в Китаї просувається на глибокі та надглибокі шари, нафтові родовища стикаються з екстремальними умовами, що характеризуються «трьома ультра і одним високим» — надглибиною, надвисокою температурою, надвисоким тиском і високим вмістом сірки.

За таких умов звичайні свердла погано працюють. Бурові коронки з традиційних матеріалів швидко зношуються, мають короткий термін служби та низьку ефективність, тому не відповідають вимогам сучасного буріння нафти та газу.

Енергія є джерелом життя промисловості. Глибокоземні нафтові та газові ресурси стали критичним фронтом у розробці нафти та газу в Китаї, що робить важливим для подолання технологічних викликів буріння.

II.  Тверді сплави: ключовий інструмент для боротьби з твердими утвореннями

Тверді сплави стали ідеальним матеріалом для буріння нафти та газу завдяки своїй високій твердості, високій міцності та винятковій зносостійкості.

Вони виготовляються шляхом спікання вольфраму, кобальту та інших металевих порошків при високих температурах, досягаючи твердості понад 90 за шкалою Мооса, що значно перевищує твердість традиційних сталевих матеріалів.

III.  Технологічні прориви та структурні інновації

Для роботи з глибшими та складнішими утвореннями технологія свердла з твердого сплаву продовжує вдосконалюватись.

Полікристалічні алмазні компактні (PDC) фрези, які використовуються при бурінні нафтових і газових свердловин, складаються з композитного корпусу з твердого сплаву та інтегрованого з ним алмазного шару.

Композитний корпус із твердого сплаву має двошарову структуру — внутрішнє ядро, виготовлене з циліндра з твердого сплаву високої міцності, і зовнішній шар, виготовлений із труби з твердого сплаву високої твердості, високої зносостійкості, між якими вмонтована тонка металева трубка, стійка до високих температур.

Ця конструкція гарантує, що серцевина підкладки з твердого сплаву має високу в'язкість і міцність, тоді як зовнішня поверхня забезпечує високу твердість і виняткову стійкість до ерозії, що робить її придатною для умов свердління з високим ударом і високою ерозією.

IV.  Ефективність програми демонструє цінність

Бурові коронки з твердого сплаву відіграють вирішальну роль у буріннях нафтових свердловин. Вони легко справляються з різними шарами твердих порід, такими як граніт і кварцит.

Експонуються наконечники з твердого сплаву надзвичайно висока твердість і видатна зносостійкість, що дозволяє їм витримувати величезне тертя та знос під час тривалих операцій буріння.

Тверді сплави також мають відмінну ударостійкість, що дозволяє їм витримувати різні раптові удари під час процесу буріння, забезпечуючи стабільність і безперервність бурових операцій.

V.  Майбутні перспективи та майбутні виклики

China's "14th Five-Year Plan" explicitly emphasizes enhancing oil and gas supply capacity and improving development standards, charting the course for the advancement of hard alloys in the oil and gas drilling sector.

Оскільки глибина буріння нафти та газу продовжує збільшуватися, а ефективність буріння підвищується, вимоги до продуктивності твердосплавних бурових коронок також зростатимуть.

Зараз галузеві підприємства зосереджені на дослідженні, розробці та виробництві високоякісних наконечників і високоякісних субстратів PDC для видобутку нафти та газу. Вони заглиблюються у дослідження сплавів для глибокого буріння, прагнучи вирішити «вузькі» проблеми в національному енергетичному бурінні та матеріалах для гірських розкопок.