Ứng dụng công nghệ mũi khoan PDC làm mát bằng khí và xả phôi
Hiện nay, trong khoan giếng thoát khí cho mỏ than, việc làm mát mũi khoan thường được thực hiện bằng cách bơm nước hoặc bơm khí, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu của quy trình. Mục tiêu là để ngăn ngừa sự tích tụ nhiệt quá mức do ma sát quay tốc độ cao, từ đó tránh mài mòn, sứt mẻ hoặc mất các lưỡi cắt PDC.
Trong quá trình khoan bơm nước, sự dao động về thể tích nước bơm và sự khác biệt về độ mềm của tầng đất đá thường dẫn đến tắc nghẽn lỗ khoan do đá nhạy cảm với nước giãn nở. Ngoài ra, khoan bằng nước thường cho thấy lượng mùn khoan thu hồi kém ở các lỗ khoan góc âm và thẳng đứng, điều này dễ gây ra sự cố kẹt mũi khoan. Nếu quá trình khoan bị gián đoạn, mùn khoan lẫn nước có thể đông đặc lại và làm kẹt cần khoan. Vì những lý do này, khoan bơm nước không phù hợp với hoạt động của mũi khoan PDC trong nhiều trường hợp.
Với phương pháp khoan khí nén thông thường, khí nén được truyền qua lỗ khoan đến mũi khoan PDC. Tuy nhiên, do hạn chế về khả năng làm kín và khoảng cách truyền dẫn dài, hiện tượng thất thoát khí thường xảy ra, làm giảm hiệu suất làm mát xuống dưới mức mong muốn. Đồng thời, các đường dẫn khí lớn có thể gây ra sự phân bố luồng khí không đồng đều, khiến việc vận chuyển mùn khoan hiệu quả trở nên khó khăn.
Dựa trên kinh nghiệm hợp tác lâu dài với người sử dụng thực tế tại các mỏ than, công ty chúng tôi đã phát triển mũi khoan PDC dùng để loại bỏ mùn cưa bằng khí nén. Đặc điểm nổi bật của nó là cửa thoát khí được đặt bên dưới lưỡi cắt, với đường kính cửa thoát khí không quá 2 mm và góc nghiêng cụ thể giữa cửa thoát khí và lưỡi cắt. Trong quá trình hoạt động, khí nén áp suất cao tạo thành luồng khí tốc độ cao qua vòi phun 2 mm và được hướng vào góc cạnh cắt của lưỡi cắt, giúp làm mát nhanh chóng.
Mũi khoan PDC làm mát bằng khí và xả mùn này chủ yếu bao gồm thân cấu trúc hình vương miện, cụm vòi phun khí và các lưỡi cắt PDC. Phần đỉnh vương miện sử dụng thiết kế cánh phân đoạn nhiều lưỡi, với các lưỡi cắt được bố trí ở vị trí tối ưu. Luồng khí áp suất cao thoát ra bên dưới các lưỡi cắt để làm mát trực tiếp, ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng cháy mũi khoan và mài mòn quá mức do lưu lượng khí hoặc tốc độ khí không đủ. Ngoài ra, làm mát bằng khí áp suất cao có thể giảm đáng kể các vấn đề kẹt mũi khoan trong quá trình khoan vùng đứt gãy, và hiệu quả hoạt động của nó thường cao hơn 4-5 lần so với phương pháp làm mát bằng nước.
Tóm lại, mũi khoan PDC làm mát bằng khí và xả phoi này giải quyết hiệu quả vấn đề hư hỏng dao cắt do nhiệt trong quá trình khoan. Bằng cách kết hợp áp suất khí mạnh với khả năng loại bỏ phoi được cải thiện, nó cũng làm tăng hiệu quả khoan đồng thời hỗ trợ các mục tiêu tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu hao.
