tin tức công ty về Kích thước vòi phun phổ biến cho mũi khoan PDC và tài liệu tham khảo ứng dụng

Mũi khoan PDC (Polycrystalline Diamond Compact) là công cụ khoan hiệu quả cao, được sử dụng rộng rãi trong khoan dầu khí, khai thác mỏ, thăm dò địa chất và các lĩnh vực khác. Là một thành phần chức năng quan trọng, vòi phun đảm nhận các vai trò cốt lõi như phun chất lỏng khoan, làm mát lưỡi cắt PDC, xả mùn khoan và hỗ trợ phá vỡ đá. Tính hợp lý của kích thước vòi phun (chủ yếu là đường kính trong, đường kính ngoài và thông số kỹ thuật kết nối) xác định trực tiếp hiệu quả khoan: kích thước quá nhỏ dẫn đến lưu lượng chất lỏng khoan không đủ, gây ra quá nhiệt và mài mòn lưỡi cắt cũng như tích tụ và kẹt mùn khoan; kích thước quá lớn dẫn đến tổn thất áp suất, làm suy yếu lực va đập phá vỡ đá. Bài viết này sử dụng ngôn ngữ đơn giản và các bảng rõ ràng để sắp xếp các thông số kỹ thuật kích thước vòi phun phổ biến, tiêu chí lựa chọn và các tình huống ứng dụng điển hình cho mũi khoan PDC, giúp những người hành nghề trong ngành nhanh chóng kết hợp các mẫu mũi khoan với kích thước vòi phun và cải thiện sự ổn định và tính kinh tế của hoạt động khoan.

Trước khi khám phá các kích thước, hãy sắp xếp ngắn gọn giá trị cốt lõi của vòi phun để hiểu "tại sao việc lựa chọn kích thước không thể bỏ qua":

1. Làm mát chính xác: Lưỡi cắt PDC được làm bằng kim cương, có độ cứng cực cao nhưng khả năng chịu nhiệt hạn chế (nhiệt độ hoạt động lâu dài phải được kiểm soát dưới 700℃). Chất lỏng khoan áp suất cao được phun chính xác lên bề mặt lưỡi cắt thông qua vòi phun để nhanh chóng tản nhiệt ma sát, ngăn lớp kim cương bị bong ra;
2. Loại bỏ mùn khoan hiệu quả: Tia phun được tạo ra bởi chất lỏng khoan tốc độ cao xả mùn khoan ở đáy lỗ khoan lên mặt đất một cách kịp thời, tránh tích tụ mùn khoan trên bề mặt làm việc của mũi khoan và ngăn ngừa các tai nạn nghiền và kẹt lặp đi lặp lại;
3. Hỗ trợ phá vỡ đá: Vòi phun có góc và kích thước cụ thể có thể tạo thành các tia áp suất cao để khắc trước và phá vỡ đá, giảm sức cản cắt của lưỡi cắt PDC và cải thiện tốc độ khoan.

Vật liệu chủ đạo của vòi phun mũi khoan PDC là cacbua vonfram xi măng (một số sản phẩm cao cấp sử dụng cacbua vonfram gia cường kim cương), có độ cứng cực cao (HRA≥90), khả năng chống mài mòn và chịu áp suất. Nó có thể chịu được sự xói mòn của chất lỏng khoan áp suất cao (20-60MPa) và có tuổi thọ gấp 8-12 lần so với vòi phun kim loại thông thường, thích ứng với nhu cầu khoan hiệu quả cao của mũi khoan PDC.

Việc đánh dấu kích thước vòi phun cho mũi khoan PDC tập trung vào "đường kính trong (đế quốc/mét) + phương pháp kết nối". Đường kính ngoài và chiều dài cần khớp với các lỗ lắp vòi phun của mũi khoan (tuân thủ các tiêu chuẩn API hoặc thông số kỹ thuật do nhà sản xuất tùy chỉnh). Dưới đây là các thông số kỹ thuật kích thước được sử dụng phổ biến nhất trong ngành, bao gồm các nhu cầu thích ứng của mũi khoan PDC 6-17½ inch:

1. Logic đánh dấu kích thước: Ngành ưu tiên các đơn vị đế quốc (inch) để phù hợp với các tiêu chuẩn chung quốc tế cho mũi khoan PDC (ví dụ: API 7-1). Các đơn vị mét là để tham khảo chuyển đổi, tạo điều kiện sử dụng ở các khu vực không có đơn vị đế quốc;
2. Phương pháp kết nối: Kết nối ren (dòng NC) chiếm hơn 95%, với NC50 là thông số kỹ thuật chủ đạo, thích ứng với hầu hết các mũi khoan PDC cỡ trung bình và lớn; kết nối mặt bích chỉ được sử dụng cho vòi phun đường kính cực lớn hoặc điều kiện làm việc áp suất cực cao để đảm bảo độ kín của kết nối;
3. Kích thước không chuẩn: Đối với các tình huống đặc biệt như mũi khoan PDC khai thác mỏ đường kính nhỏ và khoan kiểm soát áp suất chính xác, vòi phun không chuẩn với đường kính trong 5-7mm (tương ứng với 4/32"-9/32") có thể được tùy chỉnh để đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa.

Việc chọn kích thước vòi phun mũi khoan PDC không yêu cầu các phép tính phức tạp. Tập trung vào 3 điểm sau để kết hợp nhu cầu nhanh chóng:

Kích thước vòi phun có tương quan thuận với đường kính mũi khoan: đường kính mũi khoan càng lớn, diện tích và lưu lượng bao phủ chất lỏng khoan cần thiết càng lớn và đường kính trong vòi phun tương ứng càng lớn. Ví dụ: Mũi khoan PDC 9⅞ inch (250,8mm) thường được kết hợp với vòi phun có đường kính trong 11/32"-13/32". Việc sử dụng vòi phun nhỏ 9/32" sẽ dẫn đến việc chất lỏng khoan không bao phủ đủ tất cả các mùn khoan, dẫn đến quá nhiệt cục bộ và mài mòn.

• Địa tầng mềm (ví dụ: đất sét, đá sa thạch rời): Đá dễ bị vỡ, cần loại bỏ mùn khoan lưu lượng lớn. Có thể chọn vòi phun lớn hơn một chút (ví dụ: 13/32" thay vì 11/32") để tránh tích tụ mùn khoan;
• Địa tầng cứng (ví dụ: đá granit, đá sa thạch thạch anh): Cần có tia áp suất cao để hỗ trợ phá vỡ đá. Nên chọn vòi phun cỡ trung bình (ví dụ: 11/32"-13/32") để giảm tổn thất áp suất và tối đa hóa lực va đập của tia phun;
• Địa tầng phức tạp (ví dụ: địa tầng chứa sỏi, đá phiến): Cần có sự cân bằng giữa làm mát, loại bỏ mùn khoan và phá vỡ đá. Nên chọn kích thước trung bình đến lớn 13/32"-15/32" để cân bằng các nhu cầu khác nhau.

Kích thước vòi phun phải phù hợp với tốc độ dòng chảy và áp suất định mức của bơm khoan:

• Tốc độ dòng chảy bơm khoan lớn (≥25L/s): Chọn vòi phun cỡ lớn (ví dụ: 15/32"-17/32") để tránh áp suất hệ thống quá mức do hạn chế dòng chảy;
• Áp suất bơm khoan cao (≥45MPa): Chọn vòi phun cỡ trung bình (ví dụ: 13/32"-15/32") để đảm bảo lực va đập của tia phun và cải thiện hiệu quả phá vỡ đá;
• Công thức kinh nghiệm trong ngành: Đường kính trong vòi phun (inch) ≈ Đường kính mũi khoan (inch) * 0,04-0,07 (ví dụ: mũi khoan 12¼ inch * 0,05 ≈ vòi phun 13/32 inch).

1. Tính nhất quán về kích thước: Nhiều vòi phun (thường là 3-5) trên cùng một mũi khoan PDC phải có cùng kích thước để tránh dòng chảy không đều dẫn đến lực không cân bằng lên mùn khoan và mài mòn mũi khoan;
2. Thích ứng vật liệu: Ưu tiên vòi phun cacbua vonfram xi măng, đặc biệt là trong địa tầng cứng hoặc khoan áp suất cao, để tránh thay thế thường xuyên do mài mòn nhanh của vòi phun kim loại thông thường;
3. Kiểm tra lắp đặt: Làm sạch các mảnh vụn khỏi đường kính trong của vòi phun trước khi lắp đặt, kiểm tra độ kín của ren/mặt bích và kiểm tra áp suất chất lỏng khoan sau khi lắp đặt (dao động ≤5MPa là bình thường);
4. Thay thế thường xuyên: Khi đường kính trong của vòi phun mòn hơn 10% so với kích thước ban đầu (ví dụ: vòi phun 13/32" có đường kính trong mòn ≥11mm) hoặc xuất hiện các vết nứt/hố xói mòn, hãy thay thế kịp thời để tránh ảnh hưởng đến hiệu quả khoan.

Việc chọn kích thước vòi phun mũi khoan PDC không yêu cầu kiến thức chuyên môn phức tạp. Cốt lõi là kết hợp "đường kính mũi khoan + đặc điểm địa tầng + thông số chất lỏng khoan": chọn kích thước lớn cho địa tầng mềm và mũi khoan lớn, kích thước trung bình cho địa tầng cứng và áp suất cao, và kích thước nhỏ cho các lớp nông và mũi khoan nhỏ. Bảng kích thước chung được biên soạn trong bài viết này có thể được sử dụng trực tiếp làm tài liệu tham khảo nhanh để mua và thay thế vòi phun, bao gồm hơn 90% các tình huống ứng dụng chính thống.

Là một người hành nghề trong ngành cacbua vonfram, chúng tôi có thể cung cấp vòi phun mũi khoan PDC đầy đủ thông số kỹ thuật (từ 9/32" đến 19/32" và tùy chỉnh không chuẩn), được làm bằng cacbua vonfram YG8/YG10 cao cấp để đảm bảo khả năng chống mài mòn và chịu áp suất cực cao. Nếu bạn cần đề xuất các kích thước chính xác dựa trên các mẫu mũi khoan PDC cụ thể, địa tầng khoan hoặc thông số thiết bị, vui lòng liên hệ với chúng tôi để có các giải pháp tùy chỉnh nhằm giúp cải thiện hiệu quả khoan và giảm chi phí vận hành và bảo trì.