Țeavă de foraj petrolier vs. tijă de foraj DTH: arată similar, dar nici măcar nu sunt înrudite

Un angajat nou într-o echipă minieră a luat odată de pe suport ceea ce credea că este o prăjină de foraj de rezervă și a încercat să o folosească pe un ciocan DTH. Prăjitura se potrivea mai mult sau mai puțin în mandrin. Filetul s-a blocat, într-un fel. Compresorul a pornit, ciocanul a început să se rotească și, în aproximativ douăzeci de minute, prăjitura s-a răsucit într-o spirală la prima conexiune filetată. Prăjitura nu era defectă. Era o țeavă de foraj petrolier - proiectată pentru rotație, nu pentru percuție - și fusese rugată să facă o treabă pentru care nu fusese construită.

Dacă lucrați atât în ​​minerit, cât și în petrol și gaze sau dacă lucrați în achiziții și achiziționați utilaje pentru mai multe șantiere, probabil ați văzut țevi de foraj petrolier și tije de foraj DTH în același depozit și v-ați întrebat dacă sunt interschimbabile. Nu sunt. Iată cele patru moduri în care sunt complet diferite.

Diferența unu: La ce sunt de fapt

Țevile de foraj petrolier au o singură funcție: să aducă o sapă de foraj pe fundul unei sonde care ar putea avea o adâncime de câteva mii de metri, să o rotească suficient de mult pentru a o roti și să pompeze fluidul de foraj prin centru pentru a transporta detritusul înapoi. Asta e tot. Totul legat de designul său decurge din realitatea că funcționează în sonde adânci, de înaltă presiune, unde cei mai mari dușmani sunt coroziunea internă cauzată de noroiul de foraj, uzura externă cauzată de frecarea de tubaj și oboseala cauzată de încărcarea ciclică a întreruperilor.

Tijele de foraj DTH trăiesc într-o lume complet diferită. Rolul lor este să se așeze între un ciocan DTH și instalația de foraj, transmițând rotația și presiunea de alimentare către ciocan, în timp ce canalizează aerul de înaltă presiune prin centru pentru a alimenta pistonul ciocanului și a sufla deșeurile din gaură. Nu generează impact - ciocanul face asta - dar trebuie să supraviețuiască în mediul abraziv, bogat în vibrații, chiar deasupra ciocanului, unde fiecare lovitură trimite o undă de șoc în sus, peste oțel și așchii de rocă trecând cu viteze aproape sonice.

Țeavă de foraj petrolieră: mii de metri, rotație, circulația noroiului. Tije de foraj DTH: zeci până la sute de metri, rotație plus vibrații, aer comprimat. Lumi diferite.

Diferența a doua: Cum arată de aproape

Luați o țeavă de foraj petrolier și primul lucru pe care îl veți observa este greutatea. Este un tub de oțel fără sudură, de obicei cu o grosime a peretelui de 9 până la 11 milimetri, cu o secțiune transversală circulară netedă de la un capăt la altul. Capetele se termină în conexiuni filetate conform specificațiilor API - IF, FH, NC sau denumiri similare care se referă la profiluri de filetare standardizate în industria petrolieră. Filetele sunt tăiate la toleranțe strânse, deoarece trebuie să etanșeze la mii de PSI de presiune internă a noroiului, transmițând în același timp zeci de mii de livre-picior de cuplu.

Acum alegeți o tijă de foraj DTH. Este mai ușoară pentru lungimea sa și, în loc să fie un tub rotund și neted, majoritatea au secțiune transversală hexagonală. Forma hexagonală nu este cosmetică - oferă suprafețe plate pentru prinderea cheii de decuplare a instalației în timpul schimbării tijei și conferă tijei o rigiditate la încovoiere mai mare în direcțiile importante în timpul forajului cu percuție. Gaura centrală este pentru aer comprimat, nu pentru noroi de foraj, astfel încât diametrul intern este dimensionat pentru volumul de aer, mai degrabă decât pentru debitul de fluid. Conexiunile de capăt sunt de obicei un design cu umăr, cu față plată, care transmite energia de impact de la ciocan la tijă fără a concentra stresul la nivelul filetului - complet diferit de profilurile filetate API de pe conductele de petrol.

Dacă stai într-o curte încercând să le deosebești, caută corpul hexagonal. Rotund, greu, cu filete conice de precizie? Țeavă de petrol. Hexagonal, mai ușor pe metru, cu conexiuni cu față plată? Tijă DTH. Iată răspunsul.

Diferența trei: Cum funcționează sub sarcină

Aceasta este distincția care explică de ce nu poți înlocui unul cu celălalt, niciodată.

O țeavă de foraj petrolier își trăiește întreaga viață de funcționare în rotație. Acționarea superioară sau masa rotativă rotește întreaga garnitură de foraj, iar sarcina țevii este de a transmite cuplul eficient fără a se răsuci. Încărcarea este în principal de forfecare torsională, cu o oarecare tensiune din greutatea garniturii de dedesubt. Nu există nicio sarcină de impact. Niciuna. Țeava se rotește lin, sau cel puțin atât de lin pe cât permit condițiile din gaură, și este proiectată să suporte milioane de cicluri de rotație pe durata sa de viață.

O prăjină de foraj DTH funcționează într-un regim de sarcină complet diferit. Ciocanul din partea inferioară a garniturii lovește sapa de zeci de ori pe secundă - fiecare lovitură este un șoc percutant care trimite o undă de compresie în sus pe prăjină. În plus, instalația aplică o rotație - mult mai lentă decât o instalație petrolieră, de obicei 20 până la 60 RPM - și presiune de alimentare. Prăjina suferă simultan torsiune, compresie axială și vibrații de înaltă frecvență, plus uzură abrazivă cauzată de deșeurile de rocă care explodează pe lângă suprafața exterioară în spațiul inelar.

Introduceți o țeavă de foraj petrolier într-o aplicație DTH, iar conexiunile filetate - proiectate pentru o rotație lină - se vor fisura la oboseală din cauza vibrațiilor percusive în prima schimbare. Corpul țevii, proiectat pentru torsiune, se va deforma sub compresia și vibrațiile combinate. Iar exteriorul rotund și neted, fără suprafețe de prindere plate, va aluneca în cheia de demontare și va împiedica fiecare schimbare a prăjinii.

Introduceți o tijă DTH într-un puț de petrol, iar corpul hexagonal va provoca turbulențe în noroiul de foraj, conexiunile cu fețe plate nu vor etanșa împotriva presiunii formațiunii, iar tija - niciodată proiectată pentru mii de metri de rotație - se va răsuci la o fracțiune din cuplul pe care îl suportă în mod obișnuit o conductă de petrol.

Diferența patru: Din ce sunt făcute și cum sunt clasificate

Țevile de foraj petrolier sunt specificate în funcție de gradul de oțel — E75, X95, G105, S135, numărul reprezentând limita minimă de curgere în mii de PSI. Țeava S135 are o limită de curgere de 135.000 PSI. Acestea sunt oțeluri de înaltă rezistență și tenacitate, aliate cu crom și molibden pentru rezistența la coroziune împotriva nămolului de foraj și a fluidelor de formațiune. Tratamentul termic este călirea și revenirea, producând o microstructură uniformă pe toată grosimea peretelui, care poate suporta torsiuni mari fără defectare fragilă.

Tijele de foraj DTH sunt fabricate din diferite aliaje cu priorități diferite. Oțelul necesită o duritate superficială ridicată pentru a rezista uzurii abrazive cauzate de deșeuri — obținută de obicei prin carburare sau călire prin inducție a suprafeței exterioare — dar miezul trebuie să rămână rezistent pentru a absorbi impactul fără a se fisura. Această structură cementată este fundamental diferită de structura călită a conductelor de petrol. Conținutul de aliaj este de obicei mai mic în nichel și mai mare în mangan și siliciu, optimizat pentru rezistența la uzură decât pentru rezistența la coroziunea în sonde adânci.

Și sistemele de clasificare sunt diferite. Conductele de petrol respectă specificațiile API cu numere de clasificare bine definite. Tijele DTH sunt de obicei specificate de propriul sistem de clasificare al producătorului, legat de condițiile rocii și compatibilitatea ciocanului. Nu cumpărați o tijă DTH de calitate d" S135" - cumpărați o tijă specificată pentru o anumită dimensiune a ciocanului și o clasă de abrazivitate a rocii.

Aperitivul la pachet

Țevile de foraj petrolier și prăjinile de foraj DTH seamănă vag, așa cum un camion de autostradă și un jeep care se târăște pe stânci au ambele patru roți. Ambele sunt tuburi lungi de oțel goale care se conectează la echipamentele de foraj. Aici se termină asemănarea.

Dacă aveți un șantier de foraj minier sau de construcții, aveți nevoie de tije DTH - corp hexagonal, călit prin cementare, construit pentru percuție și abraziune. Dacă ajunge accidental o conductă de petrol pe șantier, nu o puneți în funcțiune. Rezultatul va fi o defecțiune răsucită, fisurată de oboseală și o echipă care va sta în jur și va privi cum instalația stă nefuncțională. Unelta potrivită pentru lucrarea potrivită nu este o sugestie - în foraj, este diferența dintre a face o gaură și a face deșeuri.