در صنعت نفت و گاز ، موتورهای حفاری Downhole در عملیات حفاری جهت دار و افقی نقش مهمی دارند. این موتورها گشتاور و چرخش لازم را به بیت مته ارائه می دهند و امکان ناوبری دقیق Wellbore را فراهم می کنند. با افزایش پیچیدگی عملیات حفاری ، تقاضا برای موتورهای حفاری با کارایی بالا به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.
در این مقاله به بررسی اصول اولیه حفاری ، اصول کار یک موتور حفاری پایین ، اجزای اصلی آن و مزایای آن نسبت به روشهای متداول حفاری چرخشی می پردازیم. با پایان این مقاله ، درک کاملی از نحوه عملکرد این موتورها ، مزایای آنها و نقش آنها در تکنیک های مدرن حفاری خواهید داشت.
حفاری پایین چاله چیست؟
حفاری DownhoLE به روند حفاری یک چاه به زیرزمین زمین برای استخراج نفت ، گاز یا منابع دیگر اشاره دارد. بر خلاف حفاری عمودی سنتی ، حفاری های پایین سوراخ اغلب شامل تکنیک های پیشرفته ای مانند حفاری جهت دار ، حفاری افقی و حفاری با دسترسی گسترده (ERD) برای دسترسی به مخازن است که مستقیماً در زیر دکل حفاری نیستند.
انواع حفاری پایین سوراخ
حفاری عمودی - ساده ترین شکل ، جایی که چاه مستقیم به پایین حفر می شود.
حفاری جهت دار - به Wellbore اجازه می دهد تا از مسیر عمودی منحرف شود تا به یک هدف خاص برسد.
حفاری افقی - چاه به صورت افقی در داخل مخزن تبدیل می شود تا حداکثر تماس با سازند تولید را به حداکثر برساند.
حفاری چند جانبه - چندین چاه چاه از یک چاه اصلی واحد ، که دسترسی به مخزن را افزایش می دهد.
در عملیات حفاری مدرن ، موتورهای حفاری Downhole برای دستیابی به قرارگیری دقیق چاه ، به ویژه در برنامه های حفاری جهت دار و افقی ضروری هستند.
موتور حفاری پایین چاله چیست؟
یک موتور حفاری پایین سوراخ ، که به عنوان یک موتور گل نیز شناخته می شود ، یک موتور جابجایی مثبت (PDM) است که در عملیات حفاری استفاده می شود تا قدرت چرخشی به بیت مته را فراهم کند. این ابزار در مونتاژ سوراخ پایین (BHA) قرار دارد و از جریان مایع حفاری (گل) استفاده می شود.
اصل کار یک موتور حفاری پایین سوراخ
اصل اصلی کار یک موتور حفاری پایین سوراخ به شرح زیر است:
مایع حفاری (گل) از طریق موتور جریان می یابد و انرژی هیدرولیکی ایجاد می کند.
این انرژی از طریق اجزای داخلی موتور به چرخش مکانیکی تبدیل می شود.
روتور و استاتور در داخل موتور یک نیروی چرخشی ایجاد می کنند.
این نیرو از طریق شفت کاردان و شافت انتقال به بیت مته منتقل می شود.
این سیستم به بیت مته اجازه می دهد تا به طور مستقل از رشته مته بچرخد و آن را برای حفاری جهت دار و حفاری افقی بسیار مؤثر کند.
مزایای استفاده از یک موتور حفاری Downhole
افزایش راندمان حفاری -قدرت دوار اضافی را فراهم می کند و نیاز به چرخش سطح محور را کاهش می دهد.
حفاری جهت دار را فعال می کند - امکان ناوبری بهتر Wellbore را با کنترل دقیق فراهم می کند.
سایش را در رشته مته کاهش می دهد - استرس پیچشی روی لوله مته را به حداقل می رساند.
سرعت حفاری را بهبود می بخشد - با ارائه چرخش مداوم ، میزان نفوذ (ROP) را افزایش می دهد.
اجزای یک موتور پایین سوراخ
یک موتور حفاری پایین سوراخ از چندین مؤلفه اصلی تشکیل شده است که هر یک نقش اساسی در عملکرد آن دارند. در زیر قسمت های اصلی یک موتور حفاری Downhole و کارکردهای آنها وجود دارد.
بخش مونتاژ
بخش مونتاژ زباله وظیفه مدیریت جریان مایع حفاری در موتور را بر عهده دارد. این گردش خون صاف از گل حفاری را تضمین می کند ، که در هنگام انتقال انرژی هیدرولیک برای خنک کننده و روغن کاری موتور ضروری است.
توابع کلیدی:
ورود و خروج مایع حفاری را کنترل می کند.
از ایجاد فشار بیش از حد جلوگیری می کند.
عملکرد موتور کارآمد را تضمین می کند.
موتور
موتور قلب موتور حفاری پایین سوراخ است و از روتور و استاتور تشکیل شده است. تعامل بین این مؤلفه ها حرکت چرخشی مورد نیاز برای هدایت بیت مته را ایجاد می کند.
روتور-یک مؤلفه فلزی به شکل مارپیچ که در داخل استاتور می چرخد.
استاتور-یک محفظه لاستیکی که به روتور اجازه می دهد گشتاور را تولید کند.
این طراحی موتور جابجایی مثبت (PDM) امکان تبدیل انرژی کارآمد از انرژی هیدرولیک به چرخش مکانیکی را فراهم می کند.
شفت
شافت Cardan یک مؤلفه اساسی است که موتور را به شافت انتقال متصل می کند. این امر به انتقال حرکت چرخشی در حالی که جبران نادرست بین روتور و شافت خروجی است ، کمک می کند.
ویژگی های کلیدی:
انتقال گشتاور صاف را امکان پذیر می کند.
استرس مکانیکی را در سایر اجزای حرکتی کاهش می دهد.
دوام حرکتی کلی را بهبود می بخشد.
شفت گیربکس
شافت انتقال پیوند نهایی است که گشتاور را از شفت کاردان به بیت مته منتقل می کند. این شافت تضمین می کند که نیروی چرخشی تولید شده توسط موتور حفاری Downhole به طور موثری به قسمت پایین چاه تحویل داده می شود.
توابع کلیدی:
به طور مستقیم چرخش بیت مته را هدایت می کند.
انتقال گشتاور پایدار را تضمین می کند.
دقت حفاری را افزایش می دهد.
مقایسه موتورهای حفاری پایین سوراخ
انواع مختلفی از موتورهای حفاری پایین سوراخ بر اساس شرایط حفاری و نیازهای عملکرد استفاده می شود. در زیر مقایسه حفاری دوار در مقابل گل حفاری MUD:
ویژگی
حفاری روتاری
موتور حفاری
منبع تغذیه
چرخش سطح محور
انرژی هیدرولیک از حفاری گل
کنترل جهت
محدود
عالی
خروجی گشتاور
پایین
بالاتر
در رشته مته بپوشید
عالی
کاهش یافته
میزان نفوذ (ROP)
معتاد
عالی
مناسب بودن برای سازندهای سخت
کمتر مؤثر
مؤثرتر
از جدول بالا مشخص است که موتورهای حفاری پایین سوراخ مزایای قابل توجهی ، به ویژه در کاربردهای حفاری جهت دار و کاربردهای حفاری افقی را ارائه می دهند.
پایان
بوها موتور حفاری Downhole یک ابزار اساسی در عملیات حفاری مدرن ، به ویژه برای حفاری های جهت دار و افقی است. این موتورها با استفاده از مایع حفاری (گل) برای تولید حرکت چرخشی ، باعث افزایش کارایی حفاری ، بهبود دقت چاه و کاهش استرس مکانیکی در رشته مته می شوند.
با پیشرفت در فن آوری موتور گل ، دریل ها هم اکنون می توانند به دقت چاه های بیشتری ، افزایش سرعت نفوذ (ROP) و بهبود عملکرد حفاری کلی دست یابند. با پیشرفت صنعت نفت و گاز ، نقش موتورهای حفاری در حال حرکت فقط بسیار مهم تر می شوند.
متداول
1. عملکرد اصلی موتور حفاری پایین چاله چیست؟
یک موتور حفاری پایین سوراخ انرژی هیدرولیک را از حفاری مایع به چرخش مکانیکی تبدیل می کند تا بیت مته را هدایت کند و امکان حفاری جهت کارآمد و حفاری افقی را فراهم می کند.
2. چگونه یک موتور حفاری Downhole باعث افزایش کارایی حفاری می شود؟
با تأمین قدرت چرخشی اضافی ، یک موتور حفاری پایین سوراخ سرعت نفوذ (ROP) را افزایش می دهد ، سایش را در رشته مته کاهش می دهد و امکان ناوبری دقیق چاه را فراهم می کند.
3. اجزای اصلی موتور حفاری پایین سوراخ چیست؟
یک موتور حفاری پایین سوراخ شامل یک بخش مونتاژ زباله ، موتور (روتور و استاتور) ، شفت کاردان و شافت انتقال است.
4 4. مزایای استفاده از موتور حفاری پایین سوراخ بر روی حفاری سنتی چرخشی چیست؟
کنترل جهت بهتر
خروجی گشتاور بالاتر
استرس مکانیکی کاهش یافته است
سرعت حفاری بهبود یافته
5. آیا می توان از یک موتور حفاری پایین سوراخ در انواع حفاری استفاده کرد؟
در حالی که موتورهای حفاری پایین سوراخ برای حفاری جهت دار و افقی ایده آل هستند ، ممکن است برای عملیات ساده حفاری عمودی لازم نباشد.
