Browsing by Subject "drilling efficiency"

Now showing 1 - 2 of 2

Access status: Open Access ,
Experimental study of layouts of PDC cutters in core bit drilling
(2016) Buitrago Gomez, Lewis A.; Miska, Stefan Z.; Ziaja, Małgorzata
Over the past two decades, various single cutter force models have been developed that consider formation properties and bit characteristics. These models have been extensively used to describe the interaction of a Polycrystalline Diamond Compact (PDC) bit with formation rocks; however, their use to predict bit drilling efficiency is usually inadequate. There is an ample of field evidence that the density and layouts of PDC cutters affect drilling efficiency. Still, however, there is no reliable model of the PDC bit performance allowing determination of these bit design features for a specific bit's applications. In order to better understand the relationship between rock properties and PDC cutter layouts for different bit applications, laboratory drilling tests were performed with PDC core bits. The concept of an eight-blade PDC core bit was used to build a bit with a common body and replaceable heads. Core-bit design features such as: bit, cutter size, and cutter geometry were constant. In this study, the full-scale test rig facility at the University of Tulsa was used to obtain consistent data for six different layouts of PDC cutters. Operating parameters, such as the rate per minute (RPM) and weight on bit (WOB), were varied and performance parameters (rate of penetration (ROP) and bit torque (TQB)), were measured at each time step with the frequency of 10 Hz. The ROP were calculated as a function of bit displacement over time. All operating parameters were recorded as part of the data acquisition platform. Depth of Cut (DOC) was calculated from ROP, and the average WOB and TQB were estimated at each depth of cut. Tests were performed on two different rocks: Bedford and Carthage Limestones. For the purpose of comparing performance among different cutter layouts, we experiment with a maximum of four different depths of cut, which corresponded to four different weights on bit. The tested layouts allowed a constant maximum DOC per cutter of 0.25 in. Water was the drilling fluid for the entire experimental phase. The results showed that under the same drilling parameters, the cutter layout plays a key role in drilling efficiency. Strong linear relationships were found between DOC, WOB and TQB at different conditions that were characteristic of the specific bit design. Also, the PDC cutter layouts affected the relative drilling performance differently for different rock properties.
Access status: Open Access ,
Zaawansowany sprzęt wiertniczy zapewniający efektywne wiercenie w poszukiwaniu gazu z łupków
(2012) Artymiuk, Jan; Lengersdorf, Frank
Od XIX wieku, kiedy po raz pierwszy wydobyto gaz ze skały łupkowej i stwierdzono jego zasoby, odwierty eksploatacyjne intensywnie poddawano opróbowaniom w celu stwierdzenia ich opłacalności i możliwości wydobywczych, głównie w zależności od stopnia zaawansowania technologicznego stosowanego sprzętu wiertniczego. Zwykle łupki charakteryzują się dość słabą przepuszczalnością, uniemożliwiającą przepływ wystarczających ilości płynu do otworu, tym samym nie stanowiąc przemysłowo opłacalnych źródeł gazu ziemnego. Z tego też powodu zarówno w Polsce jak i na świecie techniczne osiągnięcia w zakresie szczelinowania hydraulicznego doprowadziły do intensywnego rozwoju wydobycia gazu z łupków. W celu utrzymania niskich kosztów w miejscu wydobycia gazu z łupków ważne jest zachowanie niskich kosztów utrzymania sprzętu i zapewnienie optymalnych kosztów wiercenia. Należy zwrócić uwagę na podstawowy sprzęt wiertniczy, np. na górny napęd przewodu wiertniczego, automatyczne klucze, układy wyciągowe, pompy płuczkowe itp. Wydłużenie godzin pracy sprzętu powinno gwarantować nieprzerwane jego działanie do ok. 50 000 godzin bez potrzeby wykonywania prac związanych z utrzymaniem. Faktyczny czas potrzebny na wymianę zużytych części maszyn jest w sumie pomijany, przy zachowaniu niespotykanego dotąd poziomu bezpieczeństwa pracy, dzięki zastosowaniu zaawansowanych technik szybkiego zwalniania hydraulicznego. Hałas wytwarzany przez sprzęt, masa i rozmiar stopniowo zmniejszały się dzięki zastosowaniu zaawansowanych silników napędowych i przekładniowych elementów transmisyjnych. Nowe i innowacyjne konstrukcje pomp płuczkowych i głowic obrotowych przewodu wiertniczego umożliwiają zastosowanie ciśnienia do 7500 PSI. Elektronicznie sterowane automatyczne systemy wiercenia umożliwiają w pełni autonomiczne wiercenie z ciągłą, automatyczną kontrolą nacisku na świder. Podsumowując, przy zastosowaniu w pełni komponentowej technologii, całkowite koszty wiercenia spadają, umożliwiając wykonanie większej liczby otworów do produkcji gazu z łupków, co z kolei z roku na rok może zwiększać potencjał wydobywczy gazu ziemnego w Polsce i na świecie.