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新型钻头轴承应对复杂钻井挑战

随着直井和定向井钻井技术需求的日趋复杂化,动力钻具的扭矩和能量输出几乎达到了过去的10倍,钻头轴承的可靠性因而也变得比以往任何时候都更为关键。目前世界各大主要钻头制造商都十分注重钻头轴承技术的研发,据美国《世界石油》杂志报道,美国里德·海卡洛格公司的Rock Force牙轮钻头轴承技术就是为应对当今复杂钻井技术的挑战而专门开发的。

这种新型轴承从最基础的研究开始,对轴承结构进行了全新设计,可提供优良的性能和最佳的可靠性。配有RockForce轴承的钻头同时还采用了该公司的多项专有技术,包括Mud Pick水力结构、Su- perTuff合金齿、Match Fit固齿技术以及Ventrite压力补偿系统等。

钢齿和镶齿钻头都可采用Rock Force轴承技术。该公司的此类钢齿钻头尺寸范围为33/4~63/4英寸,镶齿钻头尺寸覆盖范围为33/4~121/4英寸。这项轴承技术最早于2005年便投放市场,当时是为了解决定向井和水平井马达钻井中急待改进钻头轴承性能的问题。通过对待钻区块地层岩性、定向钻井要求和前期钻井记录的全面研究,该公司生产了几种能反映出这种新型轴承技术的不同结构并进行了现场试验,初期试验成功后又试制了更多的钻头进行大规模现场试验。

RockForce轴承技术包括以下几大特点:可实现高能量牙轮固紧,其封装式滚珠跑道结构的接触应力较小,有助于提高轴承的负载能力与可靠性;这种轴承的公差和间隙控制得更为精密,这样既可以减少轴向牙轮晃动,延长密封寿命,又能够降低热裂和疲劳损伤,使轴承性能更加稳定;这种轴承具有精密加工的镀银表面,通过在滑动表面上应用优质固态润滑剂可降低摩擦并延长轴承寿命;Rock Force轴承的密封结构是按照轴承尺寸而优化设计的,有利于延长轴承寿命并保证性能的一致性;该轴承还具有先进的润滑系统,除采用了能保证轴承性能并延长寿命的、经特殊配方的专用人造润滑脂外,还应用了能减小密封应力和润滑脂污染的Ventrite压力补偿系统,使轴承更加经久耐用。

经过在5个区块内对77/8和83/4英寸钻头分别进行了大规模试验后,公司最终将365只采用Rock Force轴承技术的钻头和936只邻井其他钻头的钻井记录输入到其Bit Trak数据库中。通过对比发现,两种尺寸Rock Force钻头轴承的可靠性都优于所有其他邻井钻头。其后在加拿大、美国俄克拉荷马地区以及中东地区的试验也证实,凡采用Rock Force轴承技术的钻头无论在小井眼钻井还是大到121/4英寸钻头钻井中都具有优良的钻井性能。

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