nouvelles de l'entreprise Tailles de buses courantes pour les trépans PDC et références d'application

Les trépans PDC (Polycrystalline Diamond Compact) sont des outils de forage à haut rendement largement utilisés dans le forage pétrolier et gazier, l'exploitation minière, l'exploration géologique et d'autres domaines. En tant que composant fonctionnel clé, la buse assume des rôles essentiels tels que l'injection de fluide de forage, le refroidissement des cutters PDC, le rinçage des déblais et l'aide à la fragmentation de la roche. La rationalité de la taille de la buse (principalement le diamètre intérieur, le diamètre extérieur et les spécifications de connexion) détermine directement l'efficacité du forage : une taille trop petite entraîne un débit de fluide de forage insuffisant, provoquant une surchauffe et une usure des cutters ainsi qu'une accumulation et un collage des déblais ; une taille trop grande entraîne une perte de pression, affaiblissant la force d'impact de la fragmentation de la roche. Cet article utilise un langage simple et des tableaux clairs pour présenter les spécifications de taille de buse courantes, les critères de sélection et les scénarios d'application typiques pour les trépans PDC, aidant les professionnels de l'industrie à adapter rapidement les modèles de trépans aux tailles de buses et à améliorer la stabilité et l'économie des opérations de forage.

Avant d'explorer les tailles, récapitulons brièvement la valeur essentielle des buses pour comprendre "pourquoi la sélection de la taille ne peut être ignorée" :

1. Refroidissement de précision: Les cutters PDC sont fabriqués en diamant, qui a une dureté extrêmement élevée mais une résistance à la chaleur limitée (la température de fonctionnement à long terme doit être contrôlée en dessous de 700℃). Le fluide de forage à haute pression est injecté avec précision sur la surface du cutter à travers les buses pour dissiper rapidement la chaleur de friction, empêchant la couche de diamant de se détacher ;
2. Élimination efficace des déblais: Le jet formé par le fluide de forage à grande vitesse rince les déblais au fond du trou de forage vers le sol en temps opportun, évitant l'accumulation de déblais sur la surface de travail du trépan et prévenant les accidents de broyage et de collage répétés ;
3. Assistance à la fragmentation de la roche: Les buses d'angles et de tailles spécifiques peuvent former des jets à haute pression pour pré-graver et casser les roches, réduisant la résistance à la coupe des cutters PDC et améliorant la vitesse de forage.

Le matériau principal des buses de trépans PDC est le carbure de tungstène cémenté(certains produits haut de gamme utilisent du carbure de tungstène renforcé au diamant), caractérisé par une dureté ultra-élevée (HRA≥90), une résistance à l'usure et à la pression. Il peut résister à l'érosion du fluide de forage à haute pression (20-60 MPa) et a une durée de vie 8 à 12 fois supérieure à celle des buses métalliques ordinaires, s'adaptant aux besoins de forage à haut rendement des trépans PDC.

Le marquage de la taille des buses pour les trépans PDC est centré sur "diamètre intérieur (impérial/métrique) + méthode de connexion". Le diamètre extérieur et la longueur doivent correspondre aux trous de montage de la buse du trépan (conformément aux normes API ou aux spécifications personnalisées du fabricant). Voici les spécifications de taille les plus couramment utilisées dans l'industrie, couvrant les besoins d'adaptation des trépans PDC de 6 à 17½ pouces principaux :

1. Logique de marquage de la taille : L'industrie privilégie les unités impériales (pouces) pour s'aligner sur les normes générales internationales pour les trépans PDC (par exemple, API 7-1). Les unités métriques sont pour la référence de conversion, facilitant l'utilisation dans les régions non impériales ;
2. Méthode de connexion : Les connexions filetées (série NC) représentent plus de 95 %, avec NC50 comme spécification principale, s'adaptant à la plupart des trépans PDC moyens et grands ; les connexions à bride ne sont utilisées que pour les buses de très grand diamètre ou les conditions de travail à haute pression extrême pour assurer l'étanchéité de la connexion ;
3. Tailles non standard : Pour les scénarios spéciaux tels que les trépans PDC d'exploitation minière de petit diamètre et le forage à pression contrôlée précise, des buses non standard avec des diamètres intérieurs de 5 à 7 mm (correspondant à 4/32"-9/32") peuvent être personnalisées pour répondre aux besoins personnalisés.

La sélection des tailles de buses de trépans PDC ne nécessite pas de calculs complexes. Concentrez-vous sur les 3 points suivants pour une adaptation rapide de la demande :

La taille de la buse est positivement corrélée au diamètre du trépan : plus le diamètre du trépan est grand, plus la zone de couverture et le débit de fluide de forage requis sont importants, et plus le diamètre intérieur de la buse correspondant est grand. Par exemple : Un trépan PDC de 9⅞ pouces (250,8 mm) est généralement associé à une buse avec un diamètre intérieur de 11/32"-13/32". L'utilisation d'une petite buse de 9/32" entraînera une couverture insuffisante du fluide de forage de tous les déblais, entraînant une surchauffe et une usure locales.

• Formations tendres (par exemple, argile, grès meuble) : La roche est facilement cassée, nécessitant une élimination des déblais à grand débit. Une buse légèrement plus grande peut être sélectionnée (par exemple, 13/32" au lieu de 11/32") pour éviter l'accumulation de déblais ;
• Formations dures (par exemple, granit, grès quartzeux) : Des jets à haute pression sont nécessaires pour aider à la fragmentation de la roche. Une buse de taille moyenne doit être choisie (par exemple, 11/32"-13/32") pour réduire la perte de pression et maximiser la force d'impact du jet ;
• Formations complexes (par exemple, formations contenant des graviers, schiste) : Un équilibre entre le refroidissement, l'élimination des déblais et la fragmentation de la roche est requis. Il est recommandé de sélectionner une taille moyenne à grande de 13/32"-15/32" pour équilibrer les différents besoins.

La taille de la buse doit correspondre au débit et à la pression nominaux de la pompe de forage :

• Débit de la pompe de forage important (≥25 L/s) : Sélectionnez une buse de grande taille (par exemple, 15/32"-17/32") pour éviter une pression excessive du système due à la restriction du débit ;
• Pression de la pompe de forage élevée (≥45 MPa) : Sélectionnez une buse de taille moyenne (par exemple, 13/32"-15/32") pour assurer la force d'impact du jet et améliorer l'efficacité de la fragmentation de la roche ;
• Formule d'expérience de l'industrie : Diamètre intérieur de la buse (pouces) ≈ Diamètre du trépan (pouces) * 0,04-0,07 (par exemple, trépan de 12¼ pouces * 0,05 ≈ buse de 13/32 pouces).

1. Cohérence de la taille: Plusieurs buses (généralement 3 à 5) sur le même trépan PDC doivent être de la même taille pour éviter un débit inégal entraînant une force déséquilibrée sur les déblais et l'usure du trépan ;
2. Adaptation des matériaux: Privilégiez les buses en carbure de tungstène cémenté, en particulier dans les formations dures ou le forage à haute pression, pour éviter les remplacements fréquents causés par l'usure rapide des buses métalliques ordinaires ;
3. Inspection de l'installation: Nettoyez les débris du diamètre intérieur de la buse avant l'installation, vérifiez l'étanchéité des filetages/brides et testez la pression du fluide de forage après l'installation (fluctuation ≤5 MPa est normale) ;
4. Remplacement régulier: Lorsque le diamètre intérieur de la buse s'use de plus de 10 % de la taille d'origine (par exemple, une buse de 13/32" avec un diamètre intérieur usé ≥11 mm), ou que des fissures/piqûres d'érosion apparaissent, remplacez-la en temps opportun pour éviter d'affecter l'efficacité du forage.

La sélection des tailles de buses de trépans PDC ne nécessite pas de connaissances professionnelles complexes. L'essentiel est de faire correspondre "diamètre du trépan + caractéristiques de la formation + paramètres du fluide de forage" : choisissez des tailles importantes pour les formations tendres et les grands trépans, des tailles moyennes pour les formations dures et la haute pression, et des tailles petites pour les couches peu profondes et les petits trépans. Le tableau des tailles courantes compilé dans cet article peut être directement utilisé comme référence rapide pour l'achat et le remplacement des buses, couvrant plus de 90 % des scénarios d'application courants.

En tant que professionnel de l'industrie du carbure de tungstène, nous pouvons fournir des buses de trépans PDC à spécifications complètes (de 9/32" à 19/32" et personnalisation non standard), fabriquées en carbure de tungstène YG8/YG10 haut de gamme pour garantir une résistance à l'usure et à la pression ultra-élevée. Si vous avez besoin de recommander des tailles précises en fonction de modèles de trépans PDC spécifiques, de formations de forage ou de paramètres d'équipement, veuillez nous contacter pour des solutions personnalisées afin d'aider à améliorer l'efficacité du forage et à réduire les coûts d'exploitation et de maintenance.