1. Giới thiệu về ống khoan trọng lượng lớn
Ống khoan là bộ phận quan trọng kết nối thiết bị trên mặt đất với các dụng cụ dưới lòng đất.Ống khoan trọng lượng lớn (HWDP)Là loại ống khoan chuyên dụng, chúng đóng vai trò là yếu tố chuyển tiếp giữa ống khoan tiêu chuẩn và cổ khoan. Thông qua thiết kế cấu trúc tối ưu và vật liệu tiên tiến, HWDP đóng vai trò quan trọng trong việc chịu tải, giảm rung động và ổn định quỹ đạo giếng khoan trong điều kiện khoan phức tạp.
Các tính năng thiết kế chính:
Chuyển đổi cấu trúc: Kết nối các ống khoan "mềm dẻo" và cổ khoan "cứng", giảm thiểu sự tập trung ứng suất tại các điểm nối.
Độ dày thành được tăng cường: Dày hơn 2-3 lần so với ống khoan tiêu chuẩn trong khi vẫn duy trì đường kính ngoài tương đương (ví dụ: φ50 mm, φ89 mm) để đảm bảo tính tương thích trong vận hành.
Ứng dụng đa chức năngThay thế các ống nối khoan trong khoan lỗ nhỏ, giảm mô-men xoắn và nguy cơ kẹt ống trong giếng khoan định hướng, đồng thời cho phép kiểm soát chính xác trọng lượng tác dụng lên mũi khoan (WOB).
2. Thiết kế kết cấu: Đảm bảo kép về độ bền và khả năng chống mài mòn
2.1 Cấu trúc thân ống
Thiết kế đảo ngược: Gia công bên trong, bên ngoài hoặc kết hợp tại các đầu ống để tăng cường khả năng chịu nén và hiệu suất chịu mỏi.
Rối loạn nội bộ: Duy trì đường kính ngoài cho các giếng khoan hẹp.
Sự xáo trộn bên ngoàiTăng khả năng chịu tải dọc trục cho giếng thẳng đứng.
Kết quả bất ngờ kết hợpThích hợp nhất cho các môi trường khắc nghiệt như giếng siêu sâu.
Lựa chọn vật liệu: Hợp kim cường độ cao (ví dụ: 4145H MOD) với giới hạn chảy từ 55.000 đến 110.000 KSI.
2.2 Công nghệ khớp nối dụng cụ
Khớp nối dụng cụ mở rộngTăng diện tích tiếp xúc để phân bổ lực căng, lực nén và lực xoắn.
Phương thức kết nối:
Kết nối đa luồngRen API hoặc ren hai vai có chất làm kín để ngăn ngừa rò rỉ.
Cấu trúc hànCác mối nối rèn liền khối dành cho các ứng dụng chịu tải trọng cao.
2.3 Lớp phủ cứng chống mài mòn
Vật liệu: Cacbua vonfram (HRC ≥60)
Chức năngGiảm mài mòn thân ống đến 50% trong các giếng khoan ngang.
Tăng cường ma sát giúp ổn định cần khoan và kiểm soát quỹ đạo.
3. Chức năng cốt lõi: Từ giảm thiểu ứng suất đến ổn định giếng khoan
3.1 Khả năng giảm thiểu căng thẳng
Hấp thụ rung độngCác phần bị biến dạng và vật liệu đàn hồi chuyển đổi rung động của cổ khoan thành năng lượng tiêu tán đàn hồi.
Giảm chấn mô-men xoắnCác khớp nối dụng cụ kéo dài giúp phân bổ lại ứng suất xoắn, giảm thiểu hư hỏng do mỏi trong các đường ống tiêu chuẩn.
3.2 Tối ưu hóa WOB
Lợi thế về trọng lượng: Trọng lượng trung gian (ví dụ: 38 kg/m cho ống khoan HWDP φ89 mm) giữa các ống khoan và cổ ống.
Điều khiển thích ứngĐiều chỉnh lực ép khoan (WOB) cho các tầng đá phiến (ngăn ngừa kẹt ống) và các lớp đá cứng (tăng cường khả năng xuyên thấu).
3.3 Quỹ đạo và tính toàn vẹn của giếng khoan
Tính ổn định theo hướngViệc gia cố bằng vật liệu cứng giúp giảm thiểu sự rung lắc của cần khoan, duy trì đường đi của giếng theo kế hoạch.
Chống sụp đổGiảm thiểu hiện tượng tăng áp đột ngột cục bộ do uốn cong, đồng thời việc tuần hoàn bùn đảm bảo giếng khoan luôn sạch sẽ.
4. Ứng dụng thực tiễn
4.1 Khoan giếng siêu sâu
Nghiên cứu trường hợpGiếng Tashen-1 (độ sâu 8.408 m, nhiệt độ >200°C, áp suất 140 MPa).
Hiệu suấtCác hợp kim chịu nhiệt độ cao và thiết kế ép khuôn đã khắc phục được hiện tượng mài mòn và ứng suất chu kỳ.
4.2 Điều kiện địa chất đầy thách thức
Môi trường khí chuaGiếng Jiaoye-1HF (mỏ khí đá phiến Fuling) đã sử dụng hợp kim và lớp phủ chống ăn mòn để chống lại H₂S.
Giếng định hướng/ngang: Bộ truyền động HWDP dạng xoắn ốc giúp giảm ma sát và cải thiện khả năng điều khiển hướng.
5. Những tiến bộ công nghệ
5.1 Đổi mới trong sản xuất
Xử lý nhiệtTôi và ram để cải thiện độ bền va đập.
Đảm bảo chất lượng: Kiểm tra siêu âm (UT) và kiểm tra hạt từ tính (MPI) 100%.
5.2 Sản xuất thông minh
Tích hợp MES/ERP: Theo dõi toàn bộ quy trình từ khi đặt hàng đến khi giao hàng.
Tùy chọn tùy chỉnh: Các mối nối vai kép, dải gia cường mở rộng và lớp phủ nhựa bên trong.
6. Quy trình sản xuất
Lựa chọn vật liệuThanh thép hợp kim 4145H MOD.
Xử lý đường ốngQuy trình bao gồm: Khoan → rèn ép → xử lý nhiệt.
Chế tạo khớp nối dụng cụ: Rèn → cán nguội tạo ren → phốt phát hóa.
Hàn/Lắp rápHàn ma sát hoặc gia công liền khối.
Kiểm soát chất lượng: Đo độ dày bằng siêu âm, kiểm tra độ cứng, kiểm định áp suất.
Xử lý bề mặtỨng dụng lớp phủ cứng và lớp phủ chống ăn mòn.
Phần kết luận
Là nền tảng của công nghệ khoan hiện đại, HWDP kết hợp sự đổi mới về cấu trúc và khoa học vật liệu để nâng cao an toàn và hiệu quả khoan. Từ các giếng siêu sâu đến các tầng địa chất ăn mòn, vai trò kép của nó như một "bộ chuyển tiếp linh hoạt" và "bộ phận hỗ trợ cứng vững" tiếp tục thúc đẩy giới hạn của việc thăm dò dầu khí.
Hãy chọn Womic Steel Group làm đối tác đáng tin cậy của bạn về ống khoan và hiệu suất giao hàng vượt trội. Chào mừng bạn liên hệ để được tư vấn!
Trang web: www.womicsteel.com
E-mail: sales@womicsteel.com
Điện thoại/WhatsApp/WeChat: Victor: +86-15575100681 hoặc Jack: +86-18390957568
Thời gian đăng bài: 11/04/2025