در صنعت نفت و گاز ، کارایی حفاری نقش مهمی در کاهش هزینه ها و به حداکثر رساندن استخراج منابع دارد. یکی از مهمترین ابزارهایی که در عملیات حفاری مدرن مورد استفاده قرار می گیرد موتور Downhole . این ابزار حفاری جهت دار و افقی را امکان پذیر می کند و عملکرد خوبی را بهبود می بخشد. اما دقیقاً چگونه یک حرکات پایین سوراخ کار می کند؟ مؤلفه های آن چیست و چرا برای عملیات حفاری اینقدر ضروری است؟
این مقاله نگاهی عمیق به موتورهای Downhole ارائه می دهد و مؤلفه ها ، عملکرد و اهمیت آنها در عملیات حفاری را توضیح می دهد. ما همچنین داده های مربوط به کارآیی آنها را در مقایسه با سایر فن آوری های حفاری تجزیه و تحلیل خواهیم کرد و در مورد آخرین پیشرفت های فناوری حرکتی Downhole بحث خواهیم کرد.
موتور Downhole چیست؟
یک موتور Downhole ، که به عنوان یک موتور گل نیز شناخته می شود ، یک موتور جابجایی مثبت (PDM) است که در عملیات حفاری مورد استفاده قرار می گیرد تا بیت مته را به طور مستقل از چرخش رشته مته استفاده کند. در نزدیکی بیت مته در مونتاژ سوراخ پایین (BHA) قرار می گیرد و در درجه اول از گردش مایعات حفاری (گل) تغذیه می شود ، که گشتاور و چرخش لازم را ایجاد می کند.
توابع کلیدی یک موتور Downhole:
حفاری جهت دار را امکان پذیر می کند و امکان قرار دادن دقیق چاه را فراهم می کند.
میزان نفوذ را افزایش می دهد و باعث کاهش زمان حفاری می شود.
سایش را در رشته مته کاهش می دهد و باعث افزایش طول عمر می شود.
بهره وری را در عملیات حفاری افقی و گسترده افزایش می دهد.
انواع موتورهای پایین چاله:
انواع مختلفی از موتورهای پایین سوراخ وجود دارد که هر یک متناسب با شرایط خاص حفاری است:
نوع عملکرد موتور پایین
توضیحات
بهترین استفاده
موتور جابجایی مثبت (PDM)
از تعامل روتور-استاتور برای تولید قدرت مکانیکی استفاده می کند.
حفاری جهت دار ، چاه های عمیق.
موتوری
از تیغه های توربین با سرعت بالا برای تولید گشتاور استفاده می کند.
حفاری با سرعت بالا ، سازندهای سخت.
موتور نزونه برقی
از منبع برق به جای گردش گل استفاده می کند.
برنامه های حفاری از راه دور ، اتوماسیون.
در میان اینها ، موتورهای جابجایی مثبت (PDM) به دلیل کارآیی و سازگاری آنها در محیط های مختلف حفاری ، متداول ترین مورد استفاده قرار می گیرند.
اجزای یک موتور Downhole چیست؟
یک موتور Downhole از چندین مؤلفه مهم تشکیل شده است که هر کدام نقش خاصی در عملکرد خود دارند. در زیر تجزیه و تحلیل اجزای آن وجود دارد:
1. بخش برق
بخش قدرت هسته موتور پایین سوراخ است و از روتور و استاتور تشکیل شده است. روتور یک شافت فلزی به شکل مارپیچ است که در داخل استاتور می چرخد ، که از یک ماده الاستومر ساخته شده است. هنگام پمپ کردن مایعات از طریق موتور ، اختلاف فشار باعث چرخش روتور می شود و گشتاور تولید می کند.
2. بخش انتقال
بخش انتقال (همچنین مونتاژ شافت درایو نیز نامیده می شود) انرژی چرخشی را از بخش برق به مونتاژ یاتاقان منتقل می کند و در نهایت به بیت مته منتقل می شود. این انتقال برق صاف را در حالی که حرکت محوری و شعاعی را در خود جای می دهد ، تضمین می کند.
3. مونتاژ
مونتاژ یاتاقان از چرخش بیت مته پشتیبانی می کند و بارهای محوری و شعاعی را جذب می کند. این شامل یاتاقان های رانش و یاتاقان های شعاعی است که با کاهش سایش و اطمینان از عملکرد بهینه ، طول عمر موتور را افزایش می دهد.
4. محفظه
این مسکن اجزای داخلی موتور Downhole را در اختیار شما قرار می دهد و محافظت و یکپارچگی ساختاری را فراهم می کند. این ماده از فولاد با استحکام بالا ساخته شده است تا در برابر شرایط سخت حفاری مقاومت کند.
5. دریچه
شیر بای پس اجازه می دهد تا مایع حفاری در صورت لزوم از موتور دور شود ، مانند هنگام عملیات دور زدن. این امر مانع از ساییدگی بیش از حد موتور در هنگام استفاده فعال نمی شود.
6. شافت فلکس یا مفصل جهانی
این مؤلفه امکان انعطاف پذیری در انتقال گشتاور را فراهم می کند ، و این باعث می شود سوء استفاده بین بخش قدرت و مونتاژ بلبرینگ باشد.
یک موتور Downhole چگونه کار می کند؟
عملکرد یک موتور پایین سوراخ شامل یک سری فرآیندهای مکانیکی و هیدرولیکی است که انرژی را از مایع حفاری به نیروی چرخشی برای بیت مته تبدیل می کند.
مکانیسم کار گام به گام:
گردش مایعات حفاری
گل حفاری در رشته مته پمپ می شود و وارد موتور پایین می شود.
این سیال به قسمت قدرت جریان می یابد ، جایی که با روتور و استاتور در تعامل است.
نیروگاه
روتور داخل استاتور به دلیل فشار و جریان مایع حفاری شروع به چرخش می کند.
این چرخش گشتاور مکانیکی را تولید می کند که به بخش انتقال منتقل می شود.
انتقال گشتاور
بخش انتقال انرژی چرخشی را از بخش برق به مونتاژ یاتاقان منتقل می کند.
مونتاژ یاتاقان از بار پشتیبانی می کند و چرخش صاف بیت مته را تضمین می کند.
چرخش بیت مته
سرانجام انرژی چرخشی به بیت مته منتقل می شود و به آن اجازه می دهد تا از طریق شکل گیری بریده شود.
بیت مته به طور مستقل از رشته مته می چرخد ، که به ویژه برای حفاری جهت دار مفید است.
قابلیت حفاری جهت دار
با تنظیم زاویه خم موتور Downhole ، اپراتورها می توانند چاه را در جهت مورد نظر هدایت کنند.
این توانایی برای رسیدن به مخازن هدف و بهینه سازی قرار دادن چاه ضروری است.
مقایسه عملکرد: موتور Downhole در مقابل حفاری دوار
برای برجسته کردن کارایی موتورهای Downhole ، بیایید آنها را با حفاری چرخشی معمولی در جدول زیر مقایسه کنیم:
پارامتر
Downhole موتور
حفاری معمولی چرخشی
میزان نفوذ
بالاتر به دلیل قدرت موضعی
به دلیل چرخش کامل رشته پایین
کنترل جهت
عالی
محدود
در رشته مته بپوشید
کاهش یافته
بالاتر
کارایی انرژی
کارآمدتر
کارآمدتر
بهترین برای حفاری افقی؟
بله
هیچ
از این مقایسه ، بدیهی است که موتورهای Downhole مزایای قابل توجهی ، به ویژه در برنامه های حفاری جهت دار و افقی را ارائه می دهند.
پایان
در Downhole Motor ابزاری اساسی در عملیات حفاری نفت و گاز مدرن است. توانایی آن در ارائه چرخش بیت مته مستقل ، همراه با کنترل جهت دار آن ، آن را برای حفاری افقی ، گسترده و جهت دار ضروری می کند.
با استفاده از مایع حفاری به عنوان منبع تغذیه آن ، موتور Downhole نرخ نفوذ را افزایش می دهد ، سایش رشته مته را کاهش می دهد و راندمان کلی حفاری را بهبود می بخشد. با پیشرفت های تکنولوژیکی در حال انجام ، موتورهای جدید Downhole در شرایط حفاری شدید کارآمدتر ، بادوام تر و سازگار هستند.
از آنجا که این صنعت همچنان در حال تحول است ، نوآوری هایی مانند موتورهای Smart Downhole ، نظارت بر داده های زمان واقعی و موتورهای Downhole Electric باعث افزایش عملکرد حفاری می شوند. شرکت هایی که در این فناوری ها سرمایه گذاری می کنند ، از بهبود کارایی حفاری ، کاهش هزینه ها و قرار دادن بهینه سازی چاه بهره مند می شوند.
متداول
1. هدف اصلی موتور Downhole چیست؟
یک موتور Downhole برای تأمین چرخش بیت مته مستقل استفاده می شود و باعث می شود حفاری جهت دار و افقی بدون چرخاندن کل رشته مته.
2. چگونه یک موتور Downhole با یک سیستم حفاری دوار متفاوت است؟
بر خلاف یک سیستم حفاری دوار ، که به چرخش کامل رشته مته نیاز دارد ، یک موتور پایین سوراخ باعث چرخش موضعی در بیت مته می شود و باعث بهبود کنترل جهت و میزان نفوذ می شود.
3. مزایای استفاده از موتور Downhole چیست؟
نرخ نفوذ بهبود یافته
کنترل جهت بهتر
کاهش سایش در رشته مته
حفاری افقی کارآمد
4. چه نوع موتورهای پایین سوراخ موجود است؟
انواع اصلی عبارتند از:
موتورهای جابجایی مثبت (PDMS)
موتورهای توربین
موتورهای نزونه برقی
5. چه مدت یک موتور Downhole دوام می آورد؟
طول عمر یک موتور Downhole به عواملی مانند شرایط حفاری ، نگهداری و پارامترهای عملیاتی بستگی دارد. در شرایط بهینه ، آنها می توانند چند صد ساعات حفاری قبل از نیاز به سرویس دهی دوام بیاورند.
6 آخرین پیشرفت در فناوری موتور Downhole چیست؟
نوآوری های اخیر عبارتند از:
موتورهای هوشمند Downhole با سنسورهای داده در زمان واقعی
