Why Can PDC Bits Dominate Offshore Drilling?
Offshore Drilling Trends
Offshore oil and gas exploration is continuously advancing into deepwater, ultra-deepwater, and more complex geological formations. The common challenges in these environments are directly related to bit selection:
Immense Cost Pressure: Extremely high rig day rates demand that bits must be reliable and efficient to minimize non-productive time.
High Technical Threshold: Deepwater drilling faces extreme environments like low temperatures and high pressure, requiring excellent stability and compatibility from the bit and downhole tool systems.
Complex Geological Conditions: Compared to open seas, areas like continental shelf margins and complex fault zones feature significant formation changes, with possible alternating sequences of soft, hard, abrasive, or fractured rocks. This places extremely high demands on a bit's adaptability and impact resistance.
Geological Challenges Faced in Offshore Drilling
Complex Fault Zones (interbedded soft/hard formations, large dip angles)
Ultra-Deepwater High-Pressure Formations (poor drillability, highly abrasive)
Long Lateral Section Drilling (high friction/torque, difficult cuttings transport)
Areas with High Geological Uncertainty
Core Concepts for PDC Bit Selection
Enhance Stability and Impact Resistance: Select bits with 6 blades or more and strong aggressiveness, paired with non-planar cutters (e.g., axe-shaped, conical) to smoothly penetrate interbedded layers. Use reinforced gage protection design to prevent irregular borehole diameter.
Optimize Cutting Efficiency and Wear Resistance: Select bits with high cutter density and employ ultra-wear-resistant, impact-resistant PDC cutters (domestic product performance is approaching international advanced levels). Pair with tools like high-torque mud motors to enhance rock-breaking power.
Reduce Friction and Optimize Hydraulics: Select bits with streamlined blades and low-friction crown design. This must be combined with processes like high-performance drilling fluid and optimized flow rate to ensure wellbore cleaning.
Balance Aggressiveness and Adaptability: Select PDC bits with moderate aggressiveness and wide adaptability, or prepare a hybrid "PDC + Roller Cone" bit solution to handle unexpected hard formations.
Advantages of PDC Bits
Advantage Dimension
Specific Manifestation
Benefits for Offshore Drilling
Rate of Penetration (ROP) & Efficiency
Utilizes shear rock-breaking mechanism. Its ROP in hard and medium-hard formations is far higher than that of roller cone bits, which primarily rely on crushing and impact.
Significantly shortens the drilling cycle, directly saving extremely high offshore rig day rates.
High Wear Resistance & Long Life
Polycrystalline Diamond Compact (PDC) cutters possess extreme hardness and wear resistance. Having no moving parts (bearings), their lifespan in suitable formations can be several times that of roller cone bits.
Reduces trips for bit changes, lowers operational risk and non-productive time, increases the success rate of "one-run" drilling.
Good Thermal Stability
PDC cutters can maintain performance at high temperatures in deep wells.
Capable of handling high downhole temperatures (e.g., 162°C in referenced cases) and deep/ultra-deep drilling.
Comprehensive Cost-Effectiveness
Although the individual purchase cost may be higher, its high ROP and long life significantly reduce cost per foot, making it highly beneficial from a total project cost perspective.
Effectively controls total offshore operational costs, achieving cost reduction and efficiency improvement. Market data shows fixed cutter bits (primarily PDC) dominate the market share.
Technical Compatibility
The fixed cutter structure operates smoothly and is highly compatible with automated, intelligent drilling systems like Rotary Steerable Systems (RSS) and Logging While Drilling (LWD).
Enables precise, smooth, and efficient well trajectory control, which is key for completing complex offshore directional and horizontal wells.
Expanding Formation Adaptability
Performance in complex, interbedded, and fractured formations is continuously improved through optimized design (e.g., non-planar cutters, reinforced gage) and materials.
The application range has expanded from early homogeneous hard rocks to a wider variety of offshore geological conditions.
The aforementioned advantages complement each other, collectively forming the core competitiveness of PDC bits:
Solving the Core Offshore Pain Point – Extreme Cost Reduction: Offshore rig day rates can amount to hundreds of thousands of USD. Therefore, any technology that shortens the drilling cycle means massive savings. The high ROP of PDC bits directly addresses this pain point, making its high acquisition cost negligible compared to total costs.
Matching Technological Trends – Intelligent Drilling: Modern offshore drilling heavily relies on intelligent technologies like rotary steering and LWD for precise reservoir penetration. The stable operating characteristics of PDC bits make them the ideal "execution terminal" for the efficient operation of these systems. Their combination is an inevitable trend in technological development.
Continuously Broadening Application Boundaries – Material and Design Innovation: As the impact and high-temperature resistance of PDC materials improve (domestic PDC performance is nearing international advanced levels) and specialized designs for vibrating, abrasive formations emerge, their traditional weaknesses are being continually mitigated, and their application scenarios keep expanding.
¿Cómo afecta el tipo de rodamiento al rendimiento de una broca tricónica?
La Importancia de los Tipos de Rodamientos en las Brocas Tricónicas
Las brocas tricónicas son un tipo de herramienta de perforación de rocas que se utilizan para perforar agujeros en el suelo para diferentes exploraciones y construcciones geológicas. Están diseñadas con tres rodillos cilíndricos o conos, que giran sobre un sistema de rodamientos para triturar la roca y mover la broca más profundamente en el suelo. El tipo de rodamiento es un componente crucial de la broca tricónica, ya que impacta directamente en su rendimiento y durabilidad.
Ventajas de los Diferentes Tipos de Rodamientos
Las brocas tricónicas pueden venir con varios tipos de rodamientos, incluyendo rodamientos abiertos, rodamientos sellados y rodamientos refrigerados por aire. Cada tipo tiene su propia importancia y desventajas. Los rodamientos abiertos de las brocas tricónicas son rentables y pueden manejar perforaciones altas, sin embargo, podrían requerir un mantenimiento regular y no son adecuados para perforar en entornos hostiles.
Innovación en la Tecnología de Rodamientos
El rendimiento de las brocas tricónicas puede mejorar a través de la tecnología innovadora de rodamientos. Un ejemplo es el uso de insertos de carburo de tungsteno (TCIs) en los rodamientos, lo que puede aumentar su resistencia y durabilidad al desgaste.
Factores de Seguridad:
El tipo de rodamiento de la broca tricónica utilizado en las brocas tricónicas también tiene implicaciones de seguridad. Los rodamientos abiertos de las brocas tricónicas no se recomiendan para su uso en perforaciones subterráneas debido a la amenaza de que entren escombros y causen daños.
¿Cómo Usar las Brocas Tricónicas?
El uso de brocas tricónicas requiere una manipulación y reparación adecuadas para garantizar su rendimiento optimizado. Antes de usar, la broca tricónica debe inspeccionarse en busca de cualquier daño o desgaste, y el rodamiento debe lubricarse. La broca tricónica debe operarse dentro de su rango de velocidad y temperatura creado para evitar daños. Después de su uso, la broca tricónica debe limpiarse e inspeccionarse nuevamente para detectar cualquier desgaste o daño que requiera mantenimiento o sustitución.
Servicio y Calidad
El rendimiento y la vida útil de la broca tricónica dependen de la calidad de los componentes, como el tipo de rodamiento. Las brocas tricónicas de calidad vienen con una garantía y están diseñadas para proporcionar una eficiencia óptima en el entorno de perforación. Los proveedores de servicios deben asegurarse de que utilizan brocas tricónicas genuinas y proporcionar mantenimiento y reemplazos oportunos para garantizar la seguridad y la eficacia de sus equipos.
Aplicaciones de las Brocas Tricónicas
Las brocas tricónicas se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluyendo la perforación de petróleo y gas, la recopilación de datos para estudios geológicos, operaciones mineras y perforación de pozos de agua. Comprender los requisitos del entorno de perforación, incluyendo la formación rocosa y la profundidad de perforación deseada, puede ayudar a elegir la broca tricónica adecuada con el tipo de rodamiento correcto para el trabajo.
El tipo de rodamiento utilizado en las brocas tricónicas es vital para su durabilidad y rendimiento. Los rodamientos abiertos, sellados y refrigerados por aire tienen cada uno sus propias ventajas y desventajas. Las tecnologías innovadoras de rodamientos, como por ejemplo los TCIs y los rodamientos con diamantes, pueden mejorar la eficiencia de las brocas tricónicas.
Conocimientos de mantenimiento de las plataformas de perforación en el pozo
1. Instalación de la unidad:1 Preparar el espacio de perforación de la roca.2 Conducir el aire y el agua (cuando se necesite agua para la eliminación del polvo) a las tuberías, líneas de iluminación, etc., en las inmediaciones del punto de trabajo para su posterior utilización.3Según los requisitos del diseño de la posición del agujero, garantizar la posición fiable de la plataforma de perforación.
2- Inspección antes de las tareas:1 Al comenzar el trabajo, compruebe cuidadosamente si las tuberías de aire y agua (cuando se necesite agua para eliminar el polvo) están firmemente conectadas.especialmente la conexión entre las juntas de las tuberías de viento y agua y las tuberías de viento y agua deben ser firmes para evitar tropiezos y lesiones. fugas de aire y fugas de agua.2Verifique si el dispositivo de niebla de aceite se ha llenado de aceite orgánico (no debe llenarse demasiado).Verifique si los tornillos, las tuercas, las juntas, etc. de cada pieza han sido apretados y si los diversos posicionamientos son firmes y fiables.
3Procedimiento de perforación y método de descarga:1Al abrir un agujero, primero perforar con una pequeña energía de impacto, fuerza de propulsión y baja velocidad para facilitar el posicionamiento de la broca.Cuando el taladro está perforado aproximadamente 10 cm, a continuación, utilizar el impacto de la puerta de aire completo, y aumentar adecuadamente la fuerza de propulsión, aumentar la velocidad (para mantener la mezcla aire-agua en una proporción adecuada cuando se requiere polvo),y realizar perforación de roca normal. Después de perforar una tubería de perforación, detener el funcionamiento del motor de aire y detener la alimentación. El impactador envía aire y agua, inserta la horquilla en la ranura de la tubería de perforación del soporte del taladro,hace que el motor de viento se vuelva atrás, la placa corredera se mueve hacia atrás, y la unión se separa de la tubería de perforación, y luego la segunda tubería de perforación se conecta para la perforación, y así sucesivamente.2Método de descarga de la barra: esta descarga de la barra se realiza de forma semiautomática, gracias a la cooperación del descargador de la barra,el soporte del taladro y la inversión de los dos tenedores y sus motores de aireCuando se descarga la varilla, la máquina giratoria se mueve hacia atrás.Cuando la segunda ranura del tubo de perforación (la ranura en el extremo medio del tubo de perforación) está directamente opuesta al marco cuadrado del soporte, utilizar un tenedor para insertar la segunda ranura con firmeza, y luego invertir el motor,cuando el marco cuadrado del descargador de varillas y la primera ranura del tubo de perforación (la ranura en el extremo del tubo de perforación) están directamente opuestos, utilizar el segundo tenedor para insertarlo firmemente, y sacar el primer tenedor (paréntesis cuadrada El tenedor en el marco),manipular el cilindro de propulsión para hacer que el descargador de varilla conduzca la varilla de perforación para moverse hacia atrás, cuando la segunda ranura de la segunda broca esté alineada con la ranura del soporte, invertir el motor, cuando los tornillos de las dos brocas Después de soltar la hebilla, quitar la primera broca,y luego quitar cada barra de perforación a su vez.
4Asuntos que requieren atención en el funcionamiento:En cualquier momento, compruebe la conexión de los tornillos, tuercas y juntas de cada parte del aire y el agua (cuando se elimine el polvo con agua) y la fijación del marco y del huésped.2Observar en todo momento las condiciones de trabajo del lubricante y comprobar la lubricación del motor eólico y del impactador.3 Limpie regularmente el impactador y el motor eólico con gasolina o diesel, y observe el daño de las palas del motor.4No está permitida la rotación inversa durante la perforación para evitar que la barra de perforación tropiece.5Cuando la máquina deje de funcionar en un corto período de tiempo, presione un poco de aire para evitar que el barro y la arena entren en el impactador.el impactador debe ser levantado a una distancia de 1-2 metros desde el fondo del agujeroRepáralo de nuevo.6 Durante el trabajo, preste atención a que el sonido del impactador y el funcionamiento de la máquina sean normales.La máquina debe apagarse inmediatamente para su inspección..⑦Cuando se añada un nuevo tubo de perforación, hay que prestar especial atención a la limpieza del tubo de perforación para evitar que la arena se mezcle en el impactador y dañe las piezas o cause un accidente de apagado.(Por lo general, se utiliza aire comprimido para soplar y lavar varias veces).8Cuando haya agua en la superficie de trabajo, abrir el agujero con un taladro de gran diámetro y luego insertar la carcasa.y hacer la carcasa de 100-200 mm de largo para exponer el suelo para evitar que el barro de escoria entre en el agujero.
5- Mantenimiento y lubricación de la máquina:Al final de cada turno de trabajo, se debe eliminar la suciedad de la superficie de la máquina.Se prohíbe estrictamente desmontarlo y descargarlo en la superficie de trabajo (excepto cuando se desmonta en componentes para facilitar su transporte).para evitar la pérdida de otras partes y dañar las partes clave de las otras partes.3Llenar regularmente el lubricante de aceite para garantizar que la válvula de control, el motor de viento y el impactador tengan una buena lubricación.4La caja de cambios se lubrica con una mezcla de grasa a base de calcio y aceite de motor.Para garantizar la lubricación de la caja de cambios, es conveniente que el lubricante ocupe 1/3-2/3 del espacio de la caja..5En la parte de unión de la propulsión, debido al movimiento relativo de la placa deslizante y del marco deslizante, el marco deslizante y la placa de presión y la placa deslizante pueden desgastarse.,Cuando la fricción es fuerte, la placa de presión, la placa deslizante o el marco deslizante se pueden reemplazar para garantizar una alta precisión de perforación.
Solución común de problemas1. tubo de perforación roto:1 La mayoría de las fracturas de las tuberías de perforación son causadas por la fricción entre la tubería de perforación y la pared del orificio, lo que reduce el grosor de la pared de la tubería de perforación y debilita demasiado la resistencia,causando la rotura del tubo de perforación.Tratamiento preventivo: prestar atención a la inspección al añadir tuberías de perforación y dejar de utilizar tuberías de perforación con desgaste excesivo.
2El impactador no suena:1 Existen cuatro situaciones comunes: 1) La válvula está rota; 2) El lastre roto en la cola del taladro entra en el bloque del cilindro y atasca el cuerpo del martillo;(3) El orificio de escape está bloqueado por el polvo de roca4) Cuando se cincela, hay mucha agua en el orificio y la resistencia del escape es grande, y el impactador no es fácil de arrancar.2 Método de tratamiento: cuando el impactador no suene, comprobar de acuerdo con las cuatro razones anteriores; el método de control consiste en levantar el impactador durante un tiempo, reducir la resistencia de escape,pulverizar una parte del aguaCuando este método no funciona, es probable que pertenezca a las tres primeras razones, y el impactador debe ser retirado para limpieza o reemplazado.
3Estoy atrapado.1- Además de la compleja formación que puede causar que la máquina se atasque durante la perforación normal, también hay las siguientes razones: 1.La nueva broca es más grande que el diámetro originalLa máquina se desplaza durante la perforación de la roca. Como resultado, la herramienta de perforación se desvía en el agujero.Las rocas caen de la pared del agujero o de la abertura o se encuentran con grandes grietas o cuevas durante la perforación de la roca5 Cuando hay una zona rota con barro amarillo y piedras rotas, el polvo de roca no se puede descargar; 6. Negligencia en la operación.el polvo de roca no fue soplado, y la herramienta de perforación no se levantó, por lo que el impactador fue enterrado por el polvo de roca.2- Método de procesamiento: en lo que respecta a la resistencia del taladro actual, el ala rota se ha eliminado básicamente.el polvo de roca en el fondo del agujero puede ser soplado primero, y luego se puede instalar en el interior una sección de tubería sin costuras con un diámetro similar al diámetro del agujero.y sacar el ala rota en el fondo del agujeroCuando se encuentran los últimos cinco taladros atascados, la situación más grave es que el taladro no se puede levantar ni colocar.En este momento, la única manera de girar la herramienta de perforación es aplicar torque o utilizar herramientas auxiliares para ayudar a levantarlo, y luego levantar la herramienta de perforación mientras se suministra aire hasta que se elimine el fallo.Cuando se vuelve a perforar la roca, primero se aplica presión, y luego se aumenta gradualmente a la presión de trabajo normal.
4. Fragmentos de trozos, esquinas y chips:1 Cuando el tubo de perforación rebota, puede ser el lugar de intercambio del cambio de la formación rocosa o el bloque de piedra o la hoja de aleación ha caído en él.si se cae la hoja de aleación, las imágenes apenas pueden ser tomadas, y el latido del tubo de perforación es más rítmico.2Cuando se confirma que la pieza de aleación se ha caído, se puede levantar la broca para soplar el bloque de aleación con un método de soplado fuerte.También se puede tomar tratando el ala rota de la broca, como cuando hay una falla o zona rota en el agujero. , Preme la aleación en la pared del agujero en estos lugares, o no sacarlo, reemplazar el taladro y continuar la perforación.
5- Precauciones para el uso de motores eólicos:1Antes de conectar el motor y la manguera, la manguera debe limpiarse cuidadosamente.y luego soplar la manguera con aire comprimido antes de conectar.2La conexión entre el motor y la manguera debe ser firme.3Antes de su funcionamiento, es necesario asegurarse de que el lubricante tenga aceite lubricante y de que la vía del aceite lubricante esté desbloqueada.4 Cuando se detecte que el motor está funcionando de forma anormal, detenga inmediatamente el trabajo y realice el mantenimiento.
PDC Bit vs Tricone Bit, cuál es la mejor opción para usted
Se utilizan el bit PDC y el bit tricone para la perforación de pozos de petróleo, la perforación de pozos de gas, la perforación de pozos geotérmicos, la minería, el estudio geológico, el estudio hidrográfico, la perforación de pozos de agua, los proyectos de tuberías HDD, los proyectos de fundación.
Pero, ¿cómo elegir el taladro adecuado?Ahora permítanos ayudarle a elegir el taladro adecuado para usted.
1¿Cuál es la diferencia?
La diferencia más directa es que no hay ninguna parte móvil en PDC Bit.
Los trozos tricónicos están compuestos por tres "conos" que deben girar en rodamientos lubricados.Esta lubricación a su vez requiere un depósito de grasa y para cualquier proyecto de mediana o gran escala algún tipo de sello de rodamiento para evitar que los desechos entren en el tricón y detener la rotación.
Las piezas de corte fijas PDC son sólidas y no consisten en partes móviles.
El tipo de corte de PDC y Tricone es diferente también.
El bit Tricone requiere un WOB relativamente más alto para funcionar bien.
2.Ventaja del bit PDC y del bit tricone
3Conclusión
El PDC es una opción ideal para algunas condiciones de formación. Funciona bien en roca homogénea consolidada, como esquisto, arenisca, piedra caliza, arena, arcilla.
Cuando su roca como se mencionó, puede probar el bit PDC como una solución rápida, segura, rebultable (de bajo costo a largo plazo).
De lo contrario, Tricone es su mejor opción.
¿Qué es un trozo de tricona?
La broca de tricón también se llama broca de perforación de tricón, broca de roca, broca de trícone, broca de cono de rodillo. Se divide en broca TCI y broca de dientes (también llamada broca de dientes de acero).Un trozo de tricón es una herramienta de perforación de roca que se encuentra en la perforación de pozos de petróleo, perforación de pozos de gas, perforación de pozos geotérmicos, minería, estudio geológico, estudio hidrográfico, perforación de pozos de agua, proyectos de tuberías HDD, proyectos de fundación.
Los trozos consisten en tres cabezas giratorias en forma de cono equipadas con varias filas de dientes concéntricos.Las cabezas están inclinadas en un ángulo de aproximadamente 45° y dispuestas alrededor del cuerpo del trozo con sus vértices orientados hacia el interior, uno hacia el otro.Cada cabeza está equipada con un rodamiento para garantizar una rotación suave.lo que hace que los dientes en las cabezas para cortar el material de la cara y avanzar el agujero de perforación.
El concepto básico que sustenta la eficiencia de las brocas cónicas giratorias es la acción de doble eje de la broca.el cuerpo del trozo gira alrededor de su propio eje mientras que las cabezas se giran alrededor de los suyos en un ángulo con el eje del cuerpoEsta acción de varios ejes es un mecanismo de corte particularmente eficaz, por lo que el trozo de tricona es una opción común para las operaciones de perforación profunda.El diseño también es rentable porque las tres cabezas de perforación mejoran el desgaste de las piezas para perforar la relación de avance.