Why Can PDC Bits Dominate Offshore Drilling?
Offshore Drilling Trends
Offshore oil and gas exploration is continuously advancing into deepwater, ultra-deepwater, and more complex geological formations. The common challenges in these environments are directly related to bit selection:
Immense Cost Pressure: Extremely high rig day rates demand that bits must be reliable and efficient to minimize non-productive time.
High Technical Threshold: Deepwater drilling faces extreme environments like low temperatures and high pressure, requiring excellent stability and compatibility from the bit and downhole tool systems.
Complex Geological Conditions: Compared to open seas, areas like continental shelf margins and complex fault zones feature significant formation changes, with possible alternating sequences of soft, hard, abrasive, or fractured rocks. This places extremely high demands on a bit's adaptability and impact resistance.
Geological Challenges Faced in Offshore Drilling
Complex Fault Zones (interbedded soft/hard formations, large dip angles)
Ultra-Deepwater High-Pressure Formations (poor drillability, highly abrasive)
Long Lateral Section Drilling (high friction/torque, difficult cuttings transport)
Areas with High Geological Uncertainty
Core Concepts for PDC Bit Selection
Enhance Stability and Impact Resistance: Select bits with 6 blades or more and strong aggressiveness, paired with non-planar cutters (e.g., axe-shaped, conical) to smoothly penetrate interbedded layers. Use reinforced gage protection design to prevent irregular borehole diameter.
Optimize Cutting Efficiency and Wear Resistance: Select bits with high cutter density and employ ultra-wear-resistant, impact-resistant PDC cutters (domestic product performance is approaching international advanced levels). Pair with tools like high-torque mud motors to enhance rock-breaking power.
Reduce Friction and Optimize Hydraulics: Select bits with streamlined blades and low-friction crown design. This must be combined with processes like high-performance drilling fluid and optimized flow rate to ensure wellbore cleaning.
Balance Aggressiveness and Adaptability: Select PDC bits with moderate aggressiveness and wide adaptability, or prepare a hybrid "PDC + Roller Cone" bit solution to handle unexpected hard formations.
Advantages of PDC Bits
Advantage Dimension
Specific Manifestation
Benefits for Offshore Drilling
Rate of Penetration (ROP) & Efficiency
Utilizes shear rock-breaking mechanism. Its ROP in hard and medium-hard formations is far higher than that of roller cone bits, which primarily rely on crushing and impact.
Significantly shortens the drilling cycle, directly saving extremely high offshore rig day rates.
High Wear Resistance & Long Life
Polycrystalline Diamond Compact (PDC) cutters possess extreme hardness and wear resistance. Having no moving parts (bearings), their lifespan in suitable formations can be several times that of roller cone bits.
Reduces trips for bit changes, lowers operational risk and non-productive time, increases the success rate of "one-run" drilling.
Good Thermal Stability
PDC cutters can maintain performance at high temperatures in deep wells.
Capable of handling high downhole temperatures (e.g., 162°C in referenced cases) and deep/ultra-deep drilling.
Comprehensive Cost-Effectiveness
Although the individual purchase cost may be higher, its high ROP and long life significantly reduce cost per foot, making it highly beneficial from a total project cost perspective.
Effectively controls total offshore operational costs, achieving cost reduction and efficiency improvement. Market data shows fixed cutter bits (primarily PDC) dominate the market share.
Technical Compatibility
The fixed cutter structure operates smoothly and is highly compatible with automated, intelligent drilling systems like Rotary Steerable Systems (RSS) and Logging While Drilling (LWD).
Enables precise, smooth, and efficient well trajectory control, which is key for completing complex offshore directional and horizontal wells.
Expanding Formation Adaptability
Performance in complex, interbedded, and fractured formations is continuously improved through optimized design (e.g., non-planar cutters, reinforced gage) and materials.
The application range has expanded from early homogeneous hard rocks to a wider variety of offshore geological conditions.
The aforementioned advantages complement each other, collectively forming the core competitiveness of PDC bits:
Solving the Core Offshore Pain Point – Extreme Cost Reduction: Offshore rig day rates can amount to hundreds of thousands of USD. Therefore, any technology that shortens the drilling cycle means massive savings. The high ROP of PDC bits directly addresses this pain point, making its high acquisition cost negligible compared to total costs.
Matching Technological Trends – Intelligent Drilling: Modern offshore drilling heavily relies on intelligent technologies like rotary steering and LWD for precise reservoir penetration. The stable operating characteristics of PDC bits make them the ideal "execution terminal" for the efficient operation of these systems. Their combination is an inevitable trend in technological development.
Continuously Broadening Application Boundaries – Material and Design Innovation: As the impact and high-temperature resistance of PDC materials improve (domestic PDC performance is nearing international advanced levels) and specialized designs for vibrating, abrasive formations emerge, their traditional weaknesses are being continually mitigated, and their application scenarios keep expanding.
Jak typ łożyska wpływa na wydajność wiertła trójstożkowego?
Znaczenie typów łożysk w wiertłach trójstożkowych
Wiertła trójstożkowe to rodzaj narzędzi do wiercenia skał, używanych do wiercenia otworów w ziemi do różnych celów eksploracyjnych i budowlanych w geologii. Są one zaprojektowane z trzema walcowymi lub stożkowymi rolkami, które obracają się na systemie łożyskowym, aby kruszyć skałę i przesuwać wiertło głębiej w ziemię. Typ łożyska jest kluczowym elementem wiertła trójstożkowego, ponieważ bezpośrednio wpływa na jego wydajność i trwałość.
Zalety różnych typów łożysk
Wiertła trójstożkowe mogą być wyposażone w różne typy łożysk, w tym łożyska otwarte, łożyska uszczelnione i łożyska chłodzone powietrzem. Każdy typ ma swoje własne zalety i wady. Otwarte łożyska w wiertłach trójstożkowych są opłacalne i mogą wytrzymać duże obciążenia podczas wiercenia, jednak mogą wymagać regularnej konserwacji i nie nadają się do wiercenia w trudnych warunkach.
Innowacje w technologii łożysk
Wydajność wierteł trójstożkowych można poprawić dzięki innowacyjnym technologiom łożyskowym. Jednym z przykładów jest zastosowanie węglików spiekanych (TCI) na łożyskach, co może zwiększyć ich odporność i trwałość na zużycie.
Czynniki bezpieczeństwaTyp łożyska w wiertłach trójstożkowych ma również implikacje dla bezpieczeństwa. Otwarte łożyska w wiertłach trójstożkowych nie są zalecane do stosowania w wierceniach podziemnych ze względu na ryzyko przedostania się zanieczyszczeń i spowodowania uszkodzeń.
Jak używać wierteł trójstożkowych?
Używanie wierteł trójstożkowych wymaga odpowiedniego obchodzenia się i naprawy, aby zapewnić ich optymalną wydajność. Przed użyciem wiertło trójstożkowe musi zostać sprawdzone pod kątem uszkodzeń lub zużycia, a łożysko powinno zostać nasmarowane. Wiertło trójstożkowe powinno być eksploatowane w zakresie określonej prędkości i temperatury, aby zapobiec uszkodzeniom. Po użyciu wiertło trójstożkowe powinno być ponownie wyczyszczone i sprawdzone w celu wykrycia wszelkich zużyć lub uszkodzeń, które wymagają konserwacji lub wymiany.
Serwis i jakość
Wydajność i żywotność wiertła trójstożkowego zależy od jakości komponentów, takich jak typ łożyska. Wysokiej jakości wiertła trójstożkowe są objęte gwarancją i zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić optymalną wydajność w środowisku wiercenia. Dostawcy usług powinni upewnić się, że używają oryginalnych wierteł trójstożkowych i zapewniają terminowe konserwacje i wymiany, aby zapewnić bezpieczeństwo i skuteczność swojego sprzętu.
Zastosowania wierteł trójstożkowych
Wiertła trójstożkowe są używane w wielu zastosowaniach, w tym w wierceniach ropy i gazu, zbieraniu danych do badań geologicznych, operacjach górniczych i wierceniach studni wodnych. Zrozumienie wymagań środowiska wiercenia, w tym formacji skalnej i pożądanej głębokości wiercenia, może pomóc w wyborze odpowiedniego wiertła trójstożkowego z odpowiednim typem łożyska do danego zadania.
Typ łożyska używany w wiertłach trójstożkowych jest kluczowy dla ich trwałości i wydajności. Otwarte, uszczelnione i chłodzone powietrzem łożyska mają swoje własne zalety i wady. Innowacyjne technologie łożysk, takie jak na przykład TCI i łożyska wzmocnione diamentami, mogą zwiększyć wydajność wierteł trójstożkowych.
Znajomość obsługi technicznej urządzenia wiertniczego
1. Instalacja urządzenia:1 Przygotowanie powierzchni do wiercenia w skale.2 Doprowadź powietrze i wodę (jeśli woda jest potrzebna do usuwania pyłu) rurociągów, przewodów oświetleniowych itp. do sąsiedztwa miejsca pracy w celu późniejszego wykorzystania.Zgodnie z wymogami projektowania pozycji otworu należy zapewnić niezawodne ustawienie urządzenia wiertniczego.
2- Kontrola przed pracą domową:1 Przy rozpoczęciu pracy należy dokładnie sprawdzić, czy rurociągi powietrza i wody (jeśli woda jest potrzebna do usuwania pyłu) są ściśle połączone,w szczególności połączenie pomiędzy łącznikami rurociągów wiatrowych i wodnych oraz rurociągami wiatrowymi i wodnymi musi być mocne, aby zapobiec potknięciu się i uszkodzeniuUcieczki powietrza i wody.Sprawdź, czy urządzenie do mgły olejowej zostało wypełnione olejem organicznym (nie powinno być ono zbyt wypełnione).Sprawdź, czy śruby, matice, złącza itp. każdej części zostały zaciśnięte oraz czy różne ustawienia są mocne i niezawodne.
3Procedura wiercenia i metoda rozładunku:Przy otwieranie otworu należy najpierw wiercić z małą energią uderzenia, siłą napędową i niską prędkością, aby ułatwić ustawienie wiertarki.podać odpowiednią ilość wody w celu zmniejszenia kurzu) Kiedy wiertarka jest wiercona około 10 cm, Następnie użyć pełnego wpływu drzwi powietrza, i odpowiednio zwiększyć siłę napędową, zwiększyć prędkość (do utrzymania mieszaniny powietrze-woda w odpowiednim stosunku, gdy pył jest wymagany),i wykonywać normalne wiercenia w skale. Po wierceniu rury wiertniczej, zatrzymać działanie silnika powietrza i zatrzymać podawanie.sprawia, że silnik wiatrowy się odwraca., płytka przesuwna przesuwa się wstecz, a złącze jest oddzielone od rury wiertniczej, a następnie druga rurka wiertnicza jest podłączona do wiertniczej i tak dalej.2Sposób rozładunku pręta: rozładunek pręta wiertniczego odbywa się w trybie półautomatycznym, który jest realizowany przy współpracy z rozładunkiem pręta,uchwyt wiertarki i odwrócenie dwóch widelców i ich silników powietrznychPodczas rozładunku pręta maszyna obracająca się przesuwa się wstecz.Gdy drugi rowk rury wiertniczej (rowk w środku końca rury wiertniczej) jest bezpośrednio przeciwny do kwadratowej ramy uchwytu, użyj widelca, aby mocno wprowadzić drugi rowek, a następnie odwrócić silnik,gdy kwadratowa ramka rozładowarki pręta i pierwszy rownik rury wiertniczej (rownik na końcu rury wiertniczej męski końcówka złącza rury wiertniczej) są bezpośrednio przeciwległe, użyj drugiego widelca, aby mocno go wprowadzić, i wyjąć pierwszy widelec (kwadratowy uchwyt widelec w ramce),manipulować cylindrem napędowym, aby rozładunek pręta napędzał pręty wiertnicze, aby przesuwać się wstecz, gdy drugi gniazdo drugiej pręty wiertniczej jest wyrównane z gniazdkiem uchwytu, odwrócić silnik, gdy śruby dwóch prętek wiertniczych Po uwolnieniu klamry, usunąć pierwszą pręty wiertniczej,a następnie usunąć każdą pręg wiertarki w kolejności.
4Kwestie wymagające uwagi w trakcie działania:W każdej chwili należy sprawdzić połączenie śrub, matiek i złączy każdej części powietrza i wody (po usunięciu kurzu wodą) oraz mocowanie ramy i hosta.2W każdej chwili należy obserwować warunki pracy smaru i sprawdzać smarowanie silnika wiatrowego i uderzacza.3 Regularnie czyszczyć silnik uderzeniowy i silnik wiatrowy benzyną lub olejem napędowym oraz obserwować uszkodzenia łopatek silnika.4Nie jest dozwolone obrócenie się wstecz podczas wiercenia, aby zapobiec potknięciu pręta wiertniczego.5Kiedy maszyna przestaje pracować w krótkim czasie, należy zastosować niewielkie ciśnienie powietrza, aby zapobiec przedostaniu się błota i piasku do uderzacza.wstrząs musi być podniesiony do odległości 1-2 metrów od dna otworuNapraw to jeszcze raz.6 Podczas pracy należy zwrócić uwagę na to, czy dźwięk urządzenia uderzającego i praca maszyny są prawidłowe.maszyna powinna zostać natychmiast wyłączona w celu kontroli.⑦; Przy dodawaniu nowej rury wiertniczej należy zwrócić szczególną uwagę na czyszczenie rury wiertniczej, aby uniknąć mieszania się piasku z uderzaczem, co może uszkodzić części lub spowodować wypadek z powodu zamknięcia.(Zwykle używać sprężonego powietrza do dmuchania i wielokrotnego mycia).8Jeśli na powierzchni roboczej znajduje się woda, do otwarcia otworu należy użyć wiertarki o dużej średnicy, a następnie wprowadzić obudowę,i zrobić obudowę o długości 100-200 mm, aby odsłonić podłoże, aby zapobiec przedostaniu się błota szlamów do otworu.
5- obsługa i smarowanie maszyn:Po zakończeniu każdej zmiany roboczej należy usunąć zanieczyszczenia na powierzchni maszyny.2Zastrzega się zakaz demontażu i rozładunku na powierzchni roboczej (z wyjątkiem gdy jest rozmontowany na elementy umożliwiające łatwy transport),aby uniknąć utraty innych części i uszkodzenia kluczowych części innych części.3Zapewnić regularne napełnianie smaru olejem w celu zapewnienia dobrego smarowania zaworu sterującego, silnika wiatrowego i uderzającego.4Płyn biegów jest smarowany mieszaniną tłuszczu na bazie wapnia i oleju silnikowego.W celu zapewnienia smarowania skrzynki biegów stosowne jest, aby smarkacz zajmował 1/3-2/3 pustej części skrzynki biegów..5W części złącza napędowego, ze względu na względny ruch płyty przesuwnej i ramy przesuwnej, można zużyć ramę przesuwną oraz płytę ciśnieniową i płytę przesuwną.,W przypadku silnego tarcia można wymienić płytę ciśnienia, płytkę przesuwaną lub ramę przesuwaną, aby zapewnić wysoką dokładność wiercenia.
Powszechne rozwiązywanie problemów1- Złamana rura wiertnicza:1 Większość pęknięć rury wiertniczej jest spowodowana tarciem pomiędzy rurą wiertniczą a ścianą otworu, co zmniejsza grubość ściany rury wiertniczej i zbytnio osłabia wytrzymałość,powodując pęknięcie rury wiertniczej.2Opracowanie zapobiegawcze: zwracać uwagę na kontrolę przy dodawaniu rur wiertniczych i zaprzestać stosowania rur wiertniczych z nadmiernym zużyciem.
2. Uderzacz nie brzmi:1 Istnieją cztery powszechne sytuacje: (1) Zawór jest uszkodzony; (2) Uszkodzony balast na ogonie wiertarki wchodzi do bloku cylindru i zablokowuje nadwozie młotka;(3) Otwór wydechowy jest zablokowany przez pył skał; (4) Podczas szlifowania w otworze znajduje się dużo wody, rezystancja wydechowa jest duża, a uruchomienie uderzacza nie jest łatwe.2 Metoda obróbki: gdy urządzenie uderzające nie odbija dźwięku, należy sprawdzić zgodnie z powyższymi czterema przyczynami; metodą sprawdzania jest podniesienie urządzenia uderzającego na jakiś czas, zmniejszenie oporu spalin,rozpylić część wodyW przypadku gdy ta metoda nie działa, prawdopodobnie należy do pierwszych trzech powodów, a uderzacz musi zostać usunięty w celu czyszczenia lub wymiany.
3Utknęłam.1- Oprócz skomplikowanej formacji, która może powodować zablokowanie maszyny podczas normalnego wiertnictwa, istnieją również następujące powody: 1. wiertarka ma złamane skrzydła; 2.Nowa wiertarka jest większa niż pierwotna średnicaW wyniku tego narzędzie wiertnicze odchyla się w otworze; 4.Kamienie spadają ze ściany dziury lub otwierają się lub napotykają duże pęknięcia lub jaskinie podczas wiercenia w skale; 5 Gdy istnieje strefa złamana żółtym błotem i złamanymi kamieniami, pył skalny nie może zostać wyładowany; 6. Zaniedbanie w pracy.pył skały nie został odpierdolony, a narzędzie wiertnicze nie zostało podniesione, tak że uderzacz został zakopany przez pył skalny.2- Sposób obróbki: jeśli chodzi o wytrzymałość bieżącego wiertła, złamanie skrzydła zostało zasadniczo wyeliminowane.Pył skalny na dnie dziury może być najpierw odsunięty., a następnie sekcja rury bez szwu o średnicy podobnej do średnicy otworu można zainstalować wewnątrz. wypełnione masłem lub asfaltem, podłączyć rurę wiertniczą do dna otworu,i wyjąć złamane skrzydło na dnie dziuryW przypadku ostatnich pięciu zablokowanych wiertarek, bardziej poważną sytuacją jest to, że wiertarka nie może być podniesiona ani złożona.W tym czasie, jedynym sposobem obrócenia wiertarki jest zastosowanie momentu obrotowego lub użycie narzędzi pomocniczych, aby pomóc w podniesieniu, a następnie podnieść wiertarkę, podczas gdy dostarczany jest powietrze, aż usunięcie usterki.Przy ponownym wierceniu skały, najpierw nacisnąć, a następnie stopniowo zwiększyć do normalnego ciśnienia roboczego.
4Fragmenty, kąty i odłamki:1 W przypadku odbicia rury wiertniczej może to być miejsce wymiany zmiany formacji skał lub wpadnięcia do niej kamiennego bloku lub blachy stopowej.jeśli płytka stopu upadnie, nagranie jest trudne do zrobienia, a bicie rury wiertniczej jest bardziej rytmiczne.2Po potwierdzeniu upadku kawałka stopu można podnieść wiertarkę, aby wysadzić blok stopu metodą silnego dmuchania.Można go również przyjąć poprzez leczenie złamanego skrzydła wiertarki, np. gdy w otworze występuje usterka lub pęknięta strefa. , Wciśnij stop w ścianę otworu w tych miejscach, lub nie wyjąć go, wymienić wiertarka i kontynuować wiercenie.
5. Środki ostrożności w przypadku stosowania silników wiatrowych:Przed podłączeniem silnika i węża należy dokładnie oczyścić węże.a następnie wydychać wąż z sprężonym powietrzem przed podłączeniem.Połączenie pomiędzy silnikiem a wążem musi być mocne.Przed uruchomieniem należy upewnić się, że lubrykator jest wyposażony w olej smarowy i że przejście oleju smarowego jest odblokowane.4 W przypadku wystąpienia nieprawidłowego działania silnika należy natychmiast przerwać pracę i przeprowadzić konserwację.
Bit PDC vs. Bit Tricone, który jest lepszą opcją dla Ciebie
Używa się PDC Bit i tricone bit do wiercenia studni naftowych, wiercenia studni gazowych, wiercenia studni geotermalnych, górnictwa, badań geologicznych, badań hydrograficznych, wiercenia studni wodnych, projektów rurociągów HDD, projektów fundamentów.
Ale jak wybrać odpowiednie wiertarki?Pozwól nam teraz pomóc wybrać odpowiednie wiertarki dla Ciebie.
1- Jaka jest różnica?
Najprostsza różnica polega na tym, że w PDC Bit nie ma ruchomych części.
Bity trykonowe składają się z trzech górników, które muszą obracać się na podgrzewanych łożyskach.To smarowanie z kolei wymaga zbiornika tłuszczu i dla każdego projektu średniej lub dużej skali jakiegoś rodzaju uszczelnienia łożyska, aby zapobiec wprowadzeniu śmieci do trikonu i zatrzymanie obrotu.
PDC stałe kawałki są stałe i nie składają się z ruchomych części.
PDC i Tricone cięcia typu różni się również. PDC jest obcinanie skały podczas gdy tricone jest grupowanie, kruszenie.
Bit Tricone wymaga względnie wyższego WOB, aby dobrze działać.
2Zalety bitów PDC i trójkona
3Wniosek
PDC jest idealnym wyborem dla pewnych warunków formowania.
Kiedy twój kamień jest już wspomniany, możesz wypróbować PDC bit jako szybkie, bezpieczne, odwrotne (niskie koszty w dłuższej perspektywie) rozwiązanie.
W przeciwnym razie, Tricone jest twoją lepszą opcją.
Co to jest trikon?
Tricone bit jest również nazywany tricone drill bit,rock drill bit,tri-cone bits,roller cone bit.To podzielone na TCI bit i młyn zęba bit ((zwany również stal zęba bit).Trikon jest narzędziem do wiercenia w skale znajdującym się w wierceń do studni naftowych, wiercenie studni gazowych, wiercenie studni geotermalnych, górnictwo, badania geologiczne, badania hydrograficzne, wiercenie studni wodnych, projekty rurociągów HDD, projekty fundamentów.
Bity składają się z trzech obracających się, stożkowych głów wyposażonych w kilka rzędów koncentrycznych zębów.Głowy są nachylone pod kątem około 45° i rozmieszczone wokół ciała kawałka, a ich wierzchołki skierowane są wzajemnie w kierunku wewnętrznymKażda głowa jest wyposażona w łożysko zapewniające płynne obrót.w ten sposób powodując zęby na głowach do odcięcia materiału z twarzy i przedłużyć otwór wiertni.
Podstawową koncepcją, która leży u podstaw wydajności obracających się stożkowych wiertarków, jest działanie wiertarki podwójnej wiertarki.ciało bit obraca się wokół własnej osi podczas gdy same głowy obracają się wokół ich pod kątem do osi ciałaTakie działanie wieloosiowe jest szczególnie skutecznym mechanizmem cięcia, dzięki czemu trikon jest powszechnym wyborem w operacjach wiercenia głębokiego.Konstrukcja jest również opłacalna, ponieważ trzy głowice wiertnicze poprawiają stosunek zużycia bitów do przebiegu wiertniczego.