A hydraulisches Bohrgefäßist ein hochentwickeltes Bohrlochwerkzeug für Öl- und Gasbohrungen, das aus zwei durch einen Ventilmechanismus getrennten Primärkolben besteht. Dieses Gerät wurde entwickelt, um kontrollierte, starke Aufprallkräfte auszuüben, um festsitzende Bohrlochgeräte zu befreien oder um verschiedene Bohrlocharbeiten zu unterstützen.
Funktionsprinzip:
Wenn eine Zug- oder Druckkraft auf ein aktiviertes hydraulisches Bohrgefäß ausgeübt wird, wird die Flüssigkeit in einer Kolbenkammer komprimiert und gezwungen, unter hohem Widerstand in die andere Kammer zu fließen. Die Geschwindigkeit dieser Flüssigkeitsübertragung bestimmt die Zeit, die das Werkzeug zum Auslösen benötigt. Eine größere ausgeübte Kraft führt zu einer kürzeren Aktivierungszeit, während eine geringere Kraft die Aktivierungsdauer verlängert. Die Strecke, die die Flüssigkeit zurücklegt, wird als Hublänge bezeichnet.
Auslösemechanismus:
Bei Erreichen einer bestimmten Hubposition wird die komprimierte Flüssigkeit schlagartig über ein Bypassventil abgelassen. Diese schnelle Flüssigkeitsbewegung führt dazu, dass das Ventil in Richtung des zweiten Kolbens strömt und der Druck zwischen den beiden Kammern sofort ausgeglichen wird. Die Größe der Rüttelkraft ist direkt proportional zur ausgeübten Kraft: Eine größere Kraft führt zu einer höheren Flüssigkeitskompression, einer kürzeren Aktivierungszeit und einem stärkeren Rüttelstoß.
Adaptive Aktivierung:
Im Gegensatz zu mechanischen Bohrstöcken benötigen hydraulische Bohrstöcke keine voreingestellten Auslöseschwellen. Der Aktivierungszeitpunkt und die Kraftgröße werden durch das Ausmaß der ausgeübten Spannung oder Kompression bestimmt. Beim Aufwärtsrütteln ist die Aufprallkraft proportional zur angelegten Spannung – eine größere Spannung führt zu einer stärkeren Rüttelkraft.
Vorteile:
①Variable Aufprallkraft: Innerhalb seines Betriebsbereichs bietet ein hydraulischer Rüttler eine stufenlos variable Rüttelkraft, die sich an verschiedene Situationen mit festsitzenden Rohren anpasst.
②Größerer Innendurchmesser: Bei 6-1/2"-Werkzeugen verfügen hydraulische Kolben typischerweise über einen größeren Innendurchmesser im Vergleich zu mechanischen Kolben, was einen besseren Flüssigkeitsfluss und einen geringeren Druckabfall ermöglicht.
③Mehrfache Aktivierungsfähigkeit: Wenn ausreichend Zeit für den Abschluss des Hubs zur Verfügung steht, kann ein Hydraulikzylinder wiederholt aktiviert werden, wenn er in seine Ausgangsposition zurückgebracht wird.
④Wirksamkeit bei abweichenden Bohrlöchern:Hydraulische Bohrgefäßeeignen sich hervorragend für gerichtete oder horizontale Bohrlöcher mit hohem Winkel, bei denen die Reibung des Bohrgestänges eine ausreichende Kraftausübung auf mechanische Gefäße verhindern kann. Selbst bei minimalen Zug- oder Druckkräften werden hydraulische Stößel schließlich aktiviert.
Überlegungen und Einschränkungen:
①Unbeabsichtigte Aktivierung: Die Fähigkeit, mit minimaler Kraft aktiviert zu werden, kann ein Nachteil sein und möglicherweise zu unbeabsichtigten Erschütterungen und anschließenden Fisch-im-Loch-Vorfällen führen, insbesondere in vertikalen Bohrlöchern.
②Thermische Auswirkungen: Die häufige Aktivierung von Hydraulikzylindern kann zu einer Überhitzung der Flüssigkeit, einer Verringerung der Viskosität und einer Verkürzung der Hubzeit führen. Dies kann zu einer vorzeitigen Aktivierung führen, ohne dass die gewünschte Zugkraft erreicht wird, was letztendlich zu einer Abschwächung der Erschütterungswirkung führt.
③Umweltempfindlichkeit: Die Leistung hydraulischer Gefäße kann durch Temperaturen und Drücke im Bohrloch beeinträchtigt werden, die sich auf die Flüssigkeitseigenschaften und die Werkzeugmechanik auswirken.
Vergleich mit mechanischen Gläsern:
Mechanische Gläser bieten bestimmte Vorteile gegenüberhydraulische Bohrgefäße:
①Präzise Aktivierung: Sie werden nur ausgelöst, wenn die ausgeübte Kraft einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht, was einen kontrollierteren Betrieb ermöglicht.
②Geräuschbeständigkeit: Mechanische Gläser sind weniger anfällig für eine durch Vibrationen verursachte Aktivierung.
③Langlebigkeit: Sie haben im Allgemeinen eine längere Lebensdauer im Vergleich zu hydraulischen Behältern.
Anwendung:
Die Wahl zwischen hydraulischen und mechanischen Gefäßen hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Bohrlochgeometrie, den erwarteten Rohrstauszenarien und den betrieblichen Präferenzen. In einigen Fällen kann eine Kombination beider Typen im Bohrstrang eingesetzt werden, um die betriebliche Flexibilität zu maximieren.
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