Ocena Laboratoryjna Prototypu Narzędzia Wiertniczego – Protektor

Testy prototypu narzędzia otworowego Protektor Przeciw Pęczniejącym Iłom w warunkach laboratoryjnych

Jednym z ważniejszych etapów podczas projektowania narzędzia, były testy  prototypu narzędzia w skali 1:1 (protektora  ) na specjalnie zaprojektowanym i zbudowanym stanowisku laboratoryjnym. Stanowisko to umożliwia testowanie skalowanych prototypów narzędzia otworowego pod względem wydajności cięcia spęczniałych minerałów ilastych. Eksperyment prowadzony jest w warunkach możliwie zbliżonych do tych panujących w odwiercie. Pozwala to na uzyskanie unikalnej dla przemysłu wydobywczego, bazy danych nt. zachowania się i charakteru pracy narzędzia wiertniczego podczas pracy/ścinania oraz na temat właściwości mechanicznych pęczniejących iłów, ich skrawalności w zależności od składu chemicznego mieszanki pakietowo-ilastej itd.

Budowa stanowiska do testowania narzędzi wiertniczych

Główne elementy stanowiska to:
  • 1,5m zbiornik imitujący odcinek odwiertu wydobywczego.
  • Wózka (ramy) umożliwiające ruch posuwisto-zwrotny narzędzia.
  • Dwa siłowniki hydrauliczne pozwalające na uzyskanie maksymalnie siły 15 ton nacisku.
  • Układu Hydraulicznego sterującego pracą siłowników.
  • Układu obiegu płuczki wiertniczej (obieg zamknięty).
Rysunek 1

Rys.1. Projekt stanowiska do testowania narzędzi wiertniczych

renderKolorweStan

Rys.2. Widok 3D stanowiska do testów laboratoryjnych

Układu Hydraulicznego sterujący pracą siłowników składa się z:

  • Dwa 4-drożne zawory rozdzielające – umożliwiające zmianę kierunku pracy siłowników hydraulicznych.
  • Zębaty dzielnik strumienia – Zapewniający równy przepływ dla obydwu siłowników, co zapobiega wyboczeniu konstrukcji w razie nie osiowego rozkładu sił podczas pracy narzędzia.
  • Pompy hydraulicznej pozwalającej uzyskać 15 ton nacisku.
Rys.3.

Rys.3,4,5,6. Układ hydrauliczny Stanowiska

Układu Obiegu płuczki wiertniczej składa się z:
  • Mieszalnika szybkoobrotowego WMS-200 – Przygotowywanie płuczek wiertniczych
  • Pompy strażackiej o mocy 6 bar
  • Elastycznego kołnierza – Zapewniającego szczelność stanowiska
  • Elektromagnetycznego czujnika przepływu

Cel Przeprowadzonych Badań

Celem testów było określenie siły potrzebnej do przepchnięcia/przeprowadzenia prototypu narzędzia wiertniczego protektor przez tunel o mniejszej średnicy (średnica prototypu 203 mm), imitujący odcinek otworu wiertniczego zawężony na skutek spęcznienia minerałów pakietowo ilastych.

  • Testy Przeprowadzono dla dwóch rodzajów średnic tuneli: Ø 160 mm, Ø 180mm
  • W celu weryfikacji skuteczności pracy narzędzia, dla średnicy tunelu Ø 160 mm przeprowadzono testy z użyciem buta cementacyjnego Ø 170 mm

Metodologia Badawcza:

Zbiornik napełniony został mieszanką ilastą oraz wodą w kilku etapach z pozostawieniem wolnej przestrzeni rurowej o wymaganej średnicy. Pomiędzy etapami napełniania zbiornika, materiał był kompresowany z obciążeniem 80 bar. Po napełnieniu zbiornika rura wewnętrzna została wyciągnięta z zbiornika pozostawiając tunel imitujący odcinek otworu wiertniczego z spęczniałymi iłami.
połączone

Rys.7. Etapy Napełniania zbiornika i przygotowania do testów

Po napełnieniu zbiornika i uzyskaniu tunelu o odpowiedniej geometrii, do stanowiska zamontowano testowany prototyp narzędzia, oraz zamontowano układ obiegu płuczki wiertniczej.
zlozenie

Rys.8. Stanowisko przygotowane do testów

Wnioski i Podsumowanie

Dokładne wyniki zostaną opublikowane w artykułach w czasopismach naukowych.

- Korzystanie z narzędzia Protektor jest uzasadnione, gdyż w porównaniu do buta cementacyjnego wymagana jest dużo mniejsza siła do przeforsowania narzędzia przez tunel z spęczniałymi iłami

- Użycie protektora pozwala na dokładne przywrócenie pierwotnej średnicy otworu

- Siła potrzebna do przeciśnięcia protektora jest 2x mniejsza niż siła wymagana do przepchnięcia buta cementacyjnego

-W Przypadku zwykłego buta cementacyjnego dochodziło do zapychania się układu obiegu płuczki, i występowały liczne problemy z wynoszeniem zwiercin w przeciwieństwie do testowanego prototypu

- Użycie narzędzia wiertniczego Protektor Przeciw Pęczniejącym Iłom jest uzasadnione, ponieważ skutecznie tnie on opuchnięte minerały ilaste oraz umożliwia sprawne wynoszenie zwiercin przez płuczkę na powierzchnię

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *