머드 모터

Mud motor
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머드 모터 애니메이션

머드 모터(또는 드릴링 모터)는 드릴링 스트링에 배치된 진행형 캐비티 양변위 펌프(PCPD)로, 드릴링 중에 비트에 추가 전력을 공급한다. PCPD 펌프는 드릴 비트에 동심 동력으로 전달되는 모터의 동력 부분에서 편심 운동을 일으키기 위해 드릴 오일(일반적으로 드릴 머드 또는 그냥 진흙이라고 함)을 사용한다. 머드 모터는 다른 로터와 스테이터 구성을 사용하여 원하는 시추 작업에 최적의 성능을 제공하며 일반적으로 로브의 수와 파워 어셈블리의 길이를 증가시켜 마력을 높인다. 특정 용도에서 압축 공기 또는 기타 가스는 진흙 모터 입력 전력에 사용될 수 있다. 머드 모터를 사용하는 동안 비트를 정상적으로 회전시키는 것은 60rpm에서 100rpm 이상까지 가능하다.

기본 원리

르네 모이나우가 개발한 원리를 바탕으로 스테이터가 로터보다 더 많은 로브를 포함할 때 하나 이상의 로브를 가진 헬리컬 로터가 편심적으로 회전한다는 이론이다. 유체의 흐름은 동력을 전달하여 어셈블리가 비트를 회전하고 회전할 수 있게 한다.[1]

정상구축/사용

정상적인 머드 모터 구조는 머드 모터를 드릴 스트링에 연결하는 탑 서브, 로터와 스테이터로 구성된 동력 구간, 로터의 편심력이 일정한 속도 조인트를 사용하여 비트로 전달되는 변속기 구간, 로터를 보호하는 베어링 조립체로 구성된다.바닥과 바닥 압력에서 OL, 그리고 머드 모터를 비트에 연결하는 하단 서브.

비트가 바닥을 치고 모터가 효과적으로 작동하면 유체계통의 압력이 눈에 띄게 증가한다. 이것은 모터 내부의 제한에 의해 발생하며 "차동 압력"이라고 불린다. 이 디퍼렌셜 압력이 너무 높으면 모터가 정지할 수 있으며 이는 비트가 회전을 멈췄음을 의미하며 이는 스테이터의 내부 표면에 심각한 손상을 초래할 수 있다.

진흙 모터는 단계 수, 로브 비율 및 외부 직경의 측면에서 설명된다. 스테이지란 스테이터가 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 하는 풀 트위스트 수를 말하며, 로브 비율은 스테이터의 로브 수에 대한 스테이터의 로브 수입니다(스테이터는 항상 로터보다 한 개의 로브가 더 많다). 스테이지 수가 많으면 모터가 더 강력하다는 것을 의미한다. 로브 수가 많으면 토크 출력이 더 높음을 나타내며(주어진 차압의 경우), 로브 수가 적으면 생성된 토크는 감소하지만 비트 회전 속도는 더 빠를 수 있다.

작동 매개변수에는 유량, 비트 rpm 및 토크가 포함된다. 로터와 스테이터 기하학 사이의 관계는 회전 속도와 토크를 결정한다. 회전 속도는 유량에 비례하고 토크는 모터를 통해 흐를 때 유체의 압력 강하에 비례한다. 로브가 많을수록 토크가 높고 rpm이 느려진다.

머드 모터의 사용은 재정 효율에 크게 좌우된다. 직선 수직 구멍에서는 드릴 스트링을 빠르게 돌릴 필요가 없기 때문에 머드 모터를 침투율 증가(ROP)만을 위해 사용하거나 드릴 스트링의 침식과 마모를 최소화하기 위해 사용할 수 있다.

진흙 모터 사용의 대부분은 방향 구멍의 시추에 있다. 다른 방법을 사용하여 원하는 목표 구역으로 비트를 조향할 수 있지만 시간이 더 많이 소요되므로 우물 비용이 추가된다. 진흙 모터는 모터 자체의 다른 설정을 사용하여 구부러지도록 구성할 수 있다. 일반적인 진흙 모터는 0도에서 4도로 변형될 수 있으며, 구부러진 각도의 편차가 약 6 증가한다. 굴곡의 양은 목표 구역에 도달하는 데 필요한 상승 속도에 의해 결정된다. 드릴링(MWD) 도구를 사용하는 동안 측정을 사용하면 방향 드릴러가 원하는 표적 구역으로 비트를 조종할 수 있다.

킥오프 지점을 드릴로 뚫기 위해 수많은 모터가 사용된다. 킥오프 지점을 드릴로 천공할 때는 단단한 부분 바로 아래에 부드러운 대형을 천공하지 않도록 주의하십시오. 단단한 연마 형태에서 킥오프 시 높은 쪽 힘이 심한 비트 쐐기 마모를 유발할 수 있다. 이상적으로 킥오프 지점은 비폭발성 동질성 형태로 선택되어야 한다.[2]

이점

  • 극도로 단단한 암석 형성은 다이아몬드나 PDC(폴리크리스탈린 다이아몬드 컴팩트) 비트를 사용하는 모터로 드릴로 뚫을 수 있다.
  • 회전 속도가 높기 때문에 높은 침투율을 달성할 수 있다.
  • 모터에서 발생하는 마력이나 토크에 관계없이 보어홀을 순환시킬 수 있다.

유전 용도에 있어 주요 불이익

펌프의 주요 구성 요소인 PCPD 스테이터에는 보통 탄성체가 줄지어 있다. 대부분의 PCPD 펌프 고장은 이 탄성체 부분 때문이다. 단, 장비의[3] 수명 동안 엘라스토머 부품의 기계적 고장을 유발하거나 저하시키지 않아야 한다. 불행하게도, 이 산업에는 연마성 유체와 고형물에 저항하고 작동 온도에서 편향에 견디면서 더 오래 지속될 수 있는 탄성계통이 없다. 이 응용에 사용되는 가장 일반적인 엘라스토머 등급은 NBR(니트릴 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무) 등급으로, 성능이 적당하다. 현재 PCPD가 접근할 수 없는 영역에 도달하기 위해 더 나은 탄성체 화합물이 필요하며 또한 현재 제품의 수명을 개선할 필요가 있다.

  • 비트 선택이 중요하기 때문에 비트 속도는 매우 높을 수 있다. 고속은 특정 유형의 비트의 사용을 제한할 수 있다.
  • 적절하고 효율적인 모터 작동을 유지하기 위해 특정한 압력 및 유속이 필요할 수 있으므로 특별한 펌프 요건이 필요할 수 있다.
  • 방향제어를 위해 사용할 경우 다운홀 어셈블리가 길어질 수 있으며 이는 리그 바닥에서 조립하는 데 시간이 걸릴 수 있다.
  • 진흙 모터는 오염 물질에 민감할 수 있다. 이는 특정 유형의 시추액이나 첨가제가 모터를 손상시키거나 성능을 저하시킬 수 있다는 것을 의미한다. 위에서 언급했듯이, 한 가지 특별한 예는 진흙 모터와 함께 기름에 기반을 둔 진흙을 사용하는 것이다. 시간이 지남에 따라 오일은 모터의 엘라스토머와 씰을 분해한다.

고장 메커니즘

청킹 – 스테이터 상단의 고무가 마모된 경우

디본딩 - 강철 튜브에서 본딩제까지의 고장, 엘라스토머에서 본딩제에 대한 본딩제로의 본딩제 고장.

로터/스테이터 장착 불량 – 시간에 따른 열화로 인한 부적절한 공차 또한 장착이 잘못된 경우 디퍼렌셜 압력이 너무 높거나 너무 낮을 수 있다. 너무 높으면 모터가 손상될 수 있으며, 너무 낮으면 모터가 약해지고 정지하여 스테이터 청킹이 발생할 수 있다.

다운홀과 진흙 온도는 스테이터의 열 피로를 유발할 수 있다. 스테이터 부기를 보충하기 위해 주의를 기울여야 한다.

특정 드릴링 액체가 스테이터 엘라스토머를 부풀게 할 수 있다. 이것과 하단 홀 온도에 대한 고려도 한 요인이다.

LCM(Lost Circulation Material)은 모터 플러그를 꽂을 수 있으며 날카로운 모서리가 있는 물체는 모터 내부를 착용할 수 있다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ Baker Hughes Incorporated (1998). Navi-Drill Motor Handbook. Baker Hughes Incorporated.
  2. ^ Aguilera, R.; R.S. Artindale; G.M. Cordell; M.C. Ng; G.W. Nicholl; G.A. Runions. Horizontal Wells. Houston.
  3. ^ 전재물 문제: 다운홀 나사 모터 작성자의 전원 섹션 모델링: Biletskyi, V (Biletskyi, V.); Landar, S (Landar, S.); Mishchuk, Y (Mishchuk, Yu) Source: MINING OF MINERAL DEPOSITS Volume: 11 Issue: 3 Pages: 15-22 DOI: 10.15407/ mining11.03.015 Published: 20 17 Accession Number: WOS:000426091500002
  4. ^ Schlumberger (2000). PowerPak Steerable Mortor Handbook. Schlumberger.

외부 링크