Shaped를 사용한 최첨단 성능의 드릴링

절단기는 업계에 새로운 것이 아닙니다. 이는 수십 년 전 드릴링 환경이 변화하기 시작하고 더 복잡한 구성으로 인해 새로운 문제가 발생했을 때 소개되었으며 1990년대부터 드릴 비트 기술 포트폴리오의 일부였습니다. 수년 동안 개발팀은 커터 손상과 드릴링 기능 장애를 일으키는 다운홀 조건을 조사하면서 재료와 형상 간의 균형을 지속적으로 맞춰왔습니다.

이러한 지식은 까다로운 시추 조건과 더욱 복잡한 유정에 맞서기 위해 커터 설계를 개선하기 위한 집중적인 R&D 노력의 발판이 되었습니다. 오늘날 성형 커터는 모래, 점토, 사암 및 석회석을 통과하는 층간 층부터 단단한 암석 및 연마 층까지 단일 실행으로 여러 층을 횡단하는 응용 분야에서 성능을 새로운 한계로 끌어올립니다.

형상 절단기의 전체 제품군(그림 1)은 다양한 까다로운 형성 유형 및 응용 분야를 해결하기 위해 최신 재료 연구를 사용하여 개발되었습니다. 드릴링 엔지니어는 단일 비트에 특수 커터 조합을 배치하여 복잡한 구조물을 통해 효율적으로 드릴링할 수 있습니다.

이러한 개발 노력으로 탄생한 고급 커터(그림 1a) 중 하나는 단단한 형상에서 성능을 향상시키는 설계입니다. 그 결과 커터는 높은 충격 하중을 견딜 수 있는 새로운 모서리 형상과 다결정 다이아몬드 콤팩트(PDC) 커터보다 더 높은 하중을 견딜 수 있도록 다이아몬드 면에 보조 모따기를 적용했습니다. 이를 통해 단단한 층간 층에서 드릴링 효율성을 유지할 수 있어 해당 간격에 대한 전체 침투율(ROP)이 높아집니다.

단단하고 연마성이 있는 구조물에 드릴링을 할 때 암석 절단기 상호 작용으로 인해 발생하는 열로 인해 절단기의 무결성이 손상되어 조기 마모 및 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 엔지니어들은 단단하고 마모가 심한 지형에서 냉각 상태를 유지하고 기존 커터보다 미세 균열과 마모가 훨씬 적은 사암에 특히 효과적인 커터(그림 1b)를 개발하기 위해 개선된 커터 팁을 강화하는 데 중점을 두었습니다.

복잡한 작업은 종종 비트가 층간 층층이 있는 단단한 암석부터 보다 거친 암석까지 매우 다양한 형태를 뚫어야 함을 의미합니다. 이러한 다양한 조건에 대처하려면 커터는 충격이 큰 하중 조건에서도 효과적이어야 하며 실행이 끝난 후에도 계속 작동해야 합니다. 이러한 균형 잡힌 성능을 제공하기 위해 또 다른 특수 커터(그림 1c)가 개발되어 커터/암석 인터페이스에서 마찰과 열 발생을 줄이고 암석 절단을 깨뜨리며 더 낮은 WOB(웨이트 온 비트) 요구 사항으로 더 빠른 드릴링과 더 긴 작동을 가능하게 합니다. 주어진 ROP.

증발암이나 진흙 중량이 높은 환경을 통한 드릴링 및 WOB가 제한된 드릴링 작업과 같이 점 하중이 필요한 조건에서는 암석의 더 작은 부분에 더 많은 무게를 분배할 수 있는 능력을 갖춘 커터가 필요합니다. Baker Hughes는 이러한 조건에 대해 더 빠른 드릴링 실행을 제공하는 데 사용할 수 있는 에너지를 사용하여 더 큰 절삭 깊이를 생성함으로써 표준 커터보다 지층을 더 효과적으로 관통하는 커터(그림 1d)를 설계했습니다.

특수 커터 포트폴리오에 가장 최근 추가된 제품(그림 1e)은 2차 모따기, 커터 중앙의 릴리프, 향상된 포인트 로딩 기능을 포함하여 더 큰 내구성을 제공하는 설계로 훨씬 더 까다로운 조건을 충족합니다.

이러한 모든 특수 커터는 ROP 개선, 비트 수명 연장, 드릴링 실행 시간 연장이라는 목표를 공유하며, 각 설계에는 드릴링 효율성을 향상시키는 특정 용도 및 성능 특성이 있습니다. 그러나 드릴 비트에서 이러한 모양의 커터 배치를 최적화하는 것은 쉽지 않습니다. 상호 연관된 변수가 많기 때문에 성능 향상을 위해 무엇을 변경해야 할지 결정하는 것은 매우 어려운 일입니다. 최선의 경로를 찾는다는 것은 작업에 적합한 도구를 식별하는 것을 의미하며, 이는 종종 하나의 커터가 아니라 비트의 올바른 부분에 적절하게 배치된 여러 커터 유형을 의미합니다.