Базовый курс по основным типам долот компании Hughes Christensen

Содержание

Слайд 2

Производство алмазных долот

Производство алмазных долот

Слайд 3

Заводы пао производству алмазных долот Hughes Christensen Lafayette The Woodlands Venezuela Celle

Заводы пао производству алмазных долот Hughes Christensen

Lafayette

The Woodlands

Venezuela

Celle

Слайд 4

Процесс изготовления Процесс изготовления алмазных долот Hughes Christensen можно разделить на

Процесс изготовления

Процесс изготовления алмазных долот Hughes Christensen можно разделить на следующие

основные категории:
Создание формы/шаблона
Формирование формы/шаблона
Нагружение и термообработка
Сборка корпуса долота
Финальная инстпекция
Слайд 5

Создание формы/шаблона Процесс изготовления головной части долота начинается с обработки графита

Создание формы/шаблона

Процесс изготовления головной части долота начинается с обработки графита цилиндрической

формы.
Внутренняя часть цилиндра формируется на токарном станке, формируя слепок/отпечаток профиля режущей части долота.
Слайд 6

Врезерование отверстий для резцов Отверстия для вставки резцов вырезаются фрезой с

Врезерование отверстий для резцов

Отверстия для вставки резцов вырезаются фрезой с цифровым

програмным управлением, что позволяет точно задавать место и направление отверстия.
Отверстия под резцы и насадки вырезаются строго в местах определенных инженером дизайнером/конструктором.
Слайд 7

Формирование шаблона – Графитовые вставки Графитовые вставки приклеиваются в только что

Формирование шаблона – Графитовые вставки

Графитовые вставки приклеиваются в только что сделанные

отверстия
Эти графитовые вставки формируют ячейки для резцов при формировании матричной режущей части долота
Слайд 8

Формирование шаблона – дополнительные компоненты Чтобы сформировать каналы для выноса шлама

Формирование шаблона – дополнительные компоненты

Чтобы сформировать каналы для выноса шлама формируется

специальной формы заливка из песка и глины определенного состава.
Графитовые отверстия под насадки, специальные трубки из песка для впусковых отверстий, материал для формирования калибрующей части приклеины до термообработки шаблона.
Слайд 9

Формирование шаблона при использовании резиновой формы Из одного шаблона возможно сделать

Формирование шаблона при использовании резиновой формы

Из одного шаблона возможно сделать только

одно долото.
Для моделей которые используются в серийном производстве мы применяем для формирования шаблона резиновую форму, что позволяет сократить сроки производства и стоимость производства соответственно.

Rubber Master

Слайд 10

Заливка из керамического материала Для формирования керамического шаблона, резиновая форма помешается

Заливка из керамического материала

Для формирования керамического шаблона, резиновая форма помешается в

графитовый контейнер. Затем, керамический состав заливается через отверстия в графитовом контейнере чтобы заполнить пространство между резиновой формой и графитовым контейнером.
Данная конструкция в процессе заполнения постоянно подвергется вибрации для полного распределения керамического материала и удаления воздуха.

Graphite Container

Pour holes for ceramic material.

Ceramic Material mixture.

Слайд 11

Керамический шаблон Керамический состав застывает в форме. После высыхания, резиновая формиа

Керамический шаблон

Керамический состав застывает в форме. После высыхания, резиновая формиа извлекается

и керамический шаблон готов. В отличие от графитового шаблона, керамический шаблон не требует формирования заливки под каналы для выноса шлама, но отверстия под насадки и резцы должны быть заполнены.
Керамический шаблон так же как и графитовый шаблон может быть использован только однажды; но резиновая форма может использована несколько раз для быстрого формирования керамической формы.
Слайд 12

Термообработка Обработка стальной болванки Соединение стальной болванки и головной части долота

Термообработка

Обработка стальной болванки
Соединение стальной болванки и головной части долота
Загрузка сборки в

печь для термообработки
Термообработка долота
Слайд 13

Обработка стальной болванки Стальная болванка вставлена как каркас внутри матричной формы

Обработка стальной болванки

Стальная болванка вставлена как каркас внутри матричной формы
После термообработки

стальная болванка подвергается машинной обработке и нарезается резьба (нитель) чтобы потом навренуть резтбовую часть долота (муфта).
Слайд 14

Соединение стальной болванки и головной части долота Стальная бованка и головная

Соединение стальной болванки и головной части долота

Стальная бованка и головная часть

долота свариваются вместе и готовы для термообработки
На картинке показан тип Gold Series, последние дизайны не имеют лопастей на стальной болванке
Слайд 15

Загрузка сборки в печь для термообработки Стальная болванка помещается в сформированный

Загрузка сборки в печь для термообработки

Стальная болванка помещается в сформированный шаблон


Заполненная форма с карбид-вольфрамом и стальным каркасом подвергаются предварительному нагреву чтобы сжечь возможные ненужные примеси
После педварительного нагрева, связующее вещество из сплава латуни и жидкой добавки добавляются в сборку до загрузки всей конструкции в печь для термообработки
Слайд 16

Термообработка The furnace cycle time, once the bit reaches 2200 degrees

Термообработка

The furnace cycle time, once the bit reaches 2200 degrees Fahrenheit,

is bit diameter dependent
As the binder melts it flows through the tungsten carbide powder binding it together like glue
Once the heat cycle is complete the assembly is removed and placed through a controlled cooling process
Слайд 17

Bit Body Assembly Post Furnace Clean-up of Crown Casting Bit Body

Bit Body Assembly

Post Furnace Clean-up of Crown Casting
Bit Body to Shank

Assembly
PDC Brazing Process
PDC Cutter Preheat
Brazing Process
Post Brazing Crown View
Gage Pad/Gage Cutter Grinding
Слайд 18

Post Furnace Cleanup The cooled graphite mold is broken away leaving

Post Furnace Cleanup

The cooled graphite mold is broken away leaving the

matrix casting
The graphite displacements are drilled out and chiseled away
The matrix casting is then sand blasted prior to the crown machine and PDC brazing process
Слайд 19

Steel Body PDC Bit Two piece design (body and shank) Machined from bar stock

Steel Body PDC Bit

Two piece design (body and shank)
Machined from bar

stock
Слайд 20

Shank The API regular connection Breaker slots Identification slots High alloy, heat treated steel (4140)

Shank

The API regular connection
Breaker slots
Identification slots
High alloy, heat treated steel (4140)

Слайд 21

Bit Body to Shank Assembly An alignment pin is machined into

Bit Body to Shank Assembly

An alignment pin is machined into the

back of the steel blank to ensure a perfect match with the box connection of the shank
The threaded bit body and shank body are threaded together and welded for a seamless fit
Слайд 22

PDC Brazing Process- PDC Preheat Prior to brazing, PDC cutters are

PDC Brazing Process- PDC Preheat

Prior to brazing, PDC cutters are placed

in a preheat oven to remove contaminants or residues that could weaken the braze bond between the PDC cutter and pocket
Слайд 23

The Brazing Process Heat, flux, and braze alloy are applied to

The Brazing Process

Heat, flux, and braze alloy are applied to the

cutter pocket
Heat is carefully applied to the PDC as it is positioned in the pocket
Once positioned, the PDC is then rotated forming a thin layer of alloy between the PDC and the cutter pocket
Слайд 24

PDC Brazing Process- Post Braze View Once cooled, the bit body

PDC Brazing Process- Post Braze View

Once cooled, the bit body undergoes

an additional cleanup process to remove excess silver solder and flux residue
Слайд 25

Gage Pad and Gage Cutter Grinding The gage cutters, intentionally placed

Gage Pad and Gage Cutter Grinding

The gage cutters, intentionally placed over

gage, are ground back to nominal bit diameter producing a finished bit crown that meets all API tolerance specifications
Слайд 26

Quality Assurance Quality Assurance has the responsibility of ensuring that each

Quality Assurance

Quality Assurance has the responsibility of ensuring that each product

we manufacture is made to specifications
Quality Assurance inspects and ensures that the component parts provided by outside suppliers meet all engineering specifications
Each stage of the bit manufacturing process must be checked not only by the employee but by a supervisor of equal or greater qualification
Слайд 27

Final Inspection Inspection Process-12 Steps API Ring Gage (Go / No

Final Inspection

Inspection Process-12 Steps
API Ring Gage (Go / No Go)
Measured Dimensions
Visual

PDC Cutter Check/CMM/Ultrasonic
Слайд 28

Inspection Process -12 Steps 1) Following Paperwork with Bit 2) Bit

Inspection Process -12 Steps

1) Following Paperwork with Bit
2) Bit

Stamping to Paperwork Verification
3) API Ring Gage (Go / No Go)
4) I.D. Plug Gage (Go / No Go) -Core bits
5) Measured Dimensions
6) Visual/Dimensional Inspection
Слайд 29

Inspection Process- 12 Steps 7) Dye Penetrant Test- Shank to Blank

Inspection Process- 12 Steps

7) Dye Penetrant Test- Shank to

Blank Weld
8) Hardness Test the Weld Area
9) Check General Appearance of PDC’s
Coordinate Measuring Machine (CMM)
Ultra Sonic Testing of PDC’s
10) Check All Nozzle Cavities
11) Stamp API Monogram (As Applicable)
12) Ready Bit for Shipping
Слайд 30

Step 3- API Ring Gage All bits shall be qualified using

Step 3- API Ring Gage

All bits shall be qualified using calibrated

“GO” and “NO-GO” ring gages
Gage pads shall be inspected to assure gage PDC offset or standard gage requirements are met
Check PDC’s in the gage location for proper grind flats
Слайд 31

Step 5- Measured Dimensions All measurable features, such as gage length,

Step 5- Measured Dimensions

All measurable features, such as gage length, overall

bit length, gage pad diameters, etc., are referenced against the design paperwork
A check for matrix cracks, chamfer integrity, and/or matrix porosity/ surface finish is done at this time
Слайд 32

Step 9- PDC Inspection(CMM) The Coordinate Measuring Machine (CMM) is used

Step 9- PDC Inspection(CMM)

The Coordinate Measuring Machine (CMM) is used to

verify that brazed PDC and PDC graphite displacement locations match engineering design specifications
Слайд 33

PDC Inspection- Ultrasonic Testing All PDC cutters are ultrasonic tested for

PDC Inspection- Ultrasonic Testing

All PDC cutters are ultrasonic tested for thermal

damage and proper braze bonding to the cutter pocket.
Слайд 34

Долота PDC

Долота PDC

Слайд 35

Строение долота с резцами из поликристаллического алмаза (PDC)

Строение долота с резцами из поликристаллического алмаза (PDC)

Слайд 36

Вид с торца

Вид с торца

Слайд 37

Карбид-вольфрамовый корпус матрицы Порошкообразный сплав карбида вольфрама соединен с никель-медным связующим сплавом Высокая износостойкость

Карбид-вольфрамовый корпус матрицы

Порошкообразный сплав карбида вольфрама соединен с никель-медным связующим сплавом
Высокая

износостойкость
Слайд 38

Крепление PDC резцов Припаивание при низкой температуре Резец крепится на подложку Сложная техника крепления

Крепление PDC резцов

Припаивание при низкой температуре
Резец крепится на подложку
Сложная

техника крепления
Слайд 39

Пайка Используют серебряный твердый припой При установке в гнездо резец поворачивают

Пайка

Используют серебряный твердый припой
При установке в гнездо резец поворачивают
Между резцом

и гнездом образуется тонкий слой сплава
Слайд 40

Стальной корпус Двухкомпонентная конструкция

Стальной корпус

Двухкомпонентная конструкция

Слайд 41

HC – долота общего назначения HCM – долота для направленного бурения

HC – долота общего назначения
HCM – долота для направленного бурения и

бурения с применением ВЗД
HCR – для бурения с применением роторных управляемых систем

Компьютерный
анализ динамики
потока (CFD)

Оптимальный угол установки резца

Оптимальный угол фаски алмазной таблетки

Резцы Genesis

Слайд 42

Подскакивание долота на забое Продольные колебания Скачкообразное закручивание (Stick-Slip) Торсионные колебания Завихрения Поперечные колебания

Подскакивание долота на забое
Продольные колебания

Скачкообразное закручивание (Stick-Slip)
Торсионные колебания

Завихрения
Поперечные колебания

Слайд 43

Первичная стабилизация Контролируется местоположением резцов. Вторичная стабилизация Предотвращается контролем хордального расстояния,

Первичная стабилизация
Контролируется местоположением резцов.
Вторичная стабилизация
Предотвращается контролем хордального расстояния, опцией уменьшения

продольных колебаний (LMM), применением “бобышек” и резцов BRUTE.
Слайд 44

Опорные поверхности на торце долота при контакте с забоем принимают на

Опорные поверхности на торце долота при контакте с забоем принимают на

себя избыточную осевую нагрузку

Технология EZSteer – контроль глубины внедрения резцов в породу
Genesis HCM

Слайд 45

Больший угол наклона резцов Меньший размер резцов Большое кол-во лопастей Наличие

Больший угол наклона резцов
Меньший размер резцов
Большое кол-во лопастей
Наличие “бобышек”
Более широкая фаска

резца

Эти концепции работают в некоторых случаях, но не во всех.

Различные варианты создания ориентируемого PDC долота

Слайд 46

Угол закрутки бурильных труб в зависимости от прилагаемого момента. Колонна стальных

Угол закрутки бурильных труб в зависимости от прилагаемого момента.
Колонна стальных бурильных

труб 4 ½” (114,3 мм) длиной 5,000 ф (1524 м)

Момент на долоте в зависимости от осевой нагрузки
Долото 8-1/2” (215.9 мм)

Осевая нагрузка (фунт)
тонн

Угол закрутки (град)

Момент на долоте (футы на фунты (Нм))

Стандартные долота PDC

PDC долото Genesis HCM

Шарошечные
долота

4

2

6

8

10

12

14

678

1356

2034

2712

3390

4068

Слайд 47

Резцы на калибрующей части Калибрующая часть

Резцы на калибрующей части

Калибрующая часть

Слайд 48

Калибрующая часть корпуса Карбид-вольфрамовые вставки Вставки из поликристаллического алмаза

Калибрующая часть корпуса
Карбид-вольфрамовые вставки
Вставки из поликристаллического алмаза

Слайд 49

Стандартная калибрующая часть Калибрующая часть повышенного качества Карбид-вольфрамовые вставки Резцы PDC Калибрующая часть стального корпуса

Стандартная калибрующая часть

Калибрующая часть повышенного качества

Карбид-вольфрамовые вставки
Резцы PDC

Калибрующая часть стального корпуса

Слайд 50

Стандарты длины калибрующей части

Стандарты длины калибрующей части

Слайд 51

Калибрующая часть спиралевидной формы Используется главным образом в моделях с малым

Калибрующая часть спиралевидной формы

Используется главным образом в моделях с малым количеством

лезвий (менее 5)
Для повышения стабилизации долота
Слайд 52

Узел «Updrill» Резцы из природных алмазов PDC резцы

Узел «Updrill»

Резцы из природных алмазов

PDC резцы

Слайд 53

Номенклатура Genesis: HC X YY Z HC = долота серии Genesis

Номенклатура Genesis: HC X YY Z
HC = долота серии Genesis общего
назначения
HCM =

долота Genesis наклонно -
направленного бурения с ВЗД
HCR = долота серии для управляемых
роторных компоновок
X = Размер резцов
«3» - 9 мм
«4» - 13 мм
«5» - 16 мм
«6» - 19 мм
YY = Количество лопастей
Z = Резцы Zenith

HCM408Z

Слайд 54

Алмазные долота

Алмазные долота