A Bohrglaswandelt die im langgestreckten Bohrstrang gespeicherte potentielle Energie in kinetische Energie um. Nachdem die Rüttelwirkung erfolgt ist, erzeugt diese kinetische Energie eine Stoßwelle, die eine Rüttelkraft auf den festsitzenden Bohrstrang überträgt und dabei hilft, ihn zu befreien.
Die Energie der Aufprallwelle hängt von der Beschleunigung des Rüttelwerkzeugs ab, während die Dauer der Welle von der Länge des Bohrstrangs abhängt. Ihre Beziehung ist wie folgt:
Kinetische Energie=1/2MV^2
Dabei entspricht M dem Gewicht des Bohrgestänges über dem Schlagstoß und V der Geschwindigkeit des Schlagstoßes beim Aufprall.
Es gibt drei Haupttypen von Rüttelwerkzeugen: mechanische Rüttelgefäße, hydraulische Rüttelgefäße und hydraulisch-mechanische Kombigefäße.
Mechanische Gläser
MechanischGläser bohrenVerwenden Sie eine Reihe von Federn, Arretierungen und Freigabemechanismen, um den erschütternden Aufprall zu erzeugen. Sie bewegen sich nach oben, wenn der Überzug einen voreingestellten Grenzwert erreicht, und nach unten, wenn der Überzug einen anderen voreingestellten Grenzwert erreicht. Das Gefäß wird nur innerhalb dieser festgelegten Grenzen aktiviert, die normalerweise über den beim normalen Bohren auftretenden Kräften liegen. Während des regulären Betriebs befindet sich die mechanische Rüttelvorrichtung entweder in einer neutralen Position oder in einem überzogenen Zustand, ist jedoch niemals vorgespannt, um die Rüttelvorrichtung nach unten zu drücken, da dies den Bohrstrang darunter beschädigen könnte.
Der Freigabemechanismus kann je nach Gefäßdesign an der Oberfläche oder im Bohrloch konfiguriert werden. Es gibt zwei Hauptkonstruktionen für mechanische Behälter:
1) Torsionsfederausführung – Diese sind an der Oberfläche für die nach oben und unten gerichteten Stoßbelastungen vorgespannt. Die Jar-Zündung wird aktiviert, indem Drehmomentschwankungen von 10-15 % auf den Bohrstrang ausgeübt werden (das Drehmoment auf der linken Seite verringert den Überzug, das Drehmoment auf der rechten Seite erhöht sich).
2) Verlängerte Hülse mit Rillen und Verriegelungsfedern – Die Last zum Abfeuern des Bohrlochgefäßes wird durch die Erhöhung der Schlammpumpenrate verringert. Der Anadrill EQ Mechanical Jar nutzt dieses Prinzip.
Hydraulische Gläser
HydraulischGläser bohrenbestehen aus zwei durch ein Ventil getrennten Kolbenbereichen. Wenn zur Aktivierung des Gefäßes Zug- oder Druckkräfte ausgeübt werden, wird die Flüssigkeit in einem Kolbenbereich komprimiert und durch einen eingeschränkten Strömungsweg in den zweiten Bereich gedrückt. Die Durchflussrate steuert die Brennzeit – höhere Kräfte führen zu schnelleren Brennzeiten. Diese Hubstrecke wird „Krafthub“ genannt. Wenn der Krafthub seine Grenze erreicht, entweicht die unter Druck stehende Flüssigkeit durch einen Bypass, wodurch die Differentialkolbenflächen schnell Druck und Stoß ausgleichen können.
Bei hydraulischen Behältern sind keine voreingestellten Zündlasten erforderlich – die Zündkraft ist proportional zur Größe des ausgeübten Überzugs oder Drucks. Höhere Kräfte führen zu höheren Stoßbelastungen. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass hydraulische Rüttler innerhalb ihrer Nennwerte einen variablen Bereich an Rüttelkräften erzeugen können. Außerdem haben sie typischerweise größere Innendurchmesser als mechanische Gläser für eine bestimmte Werkzeuggröße.
Wenn es die Zeit erlaubt, wird ein hydraulischer Kolben wieder gespannt und ausgelöst, sobald der Krafthub abgeschlossen ist. Dies macht sie vorteilhaft für Bohrlöcher mit hohem Winkel oder horizontal, bei denen möglicherweise nur eine begrenzte Überziehung möglich ist. Es kann jedoch auch zu einem unbeabsichtigten Abfeuern im Bohrloch kommen, insbesondere in vertikalen Abschnitten.
Häufiges Abfeuern kann zu einer hydraulischen Überhitzung führen, die die Flüssigkeitsviskosität verringert, die Krafthubzeit verkürzt und zu einem vorzeitigen Abfeuern vor dem gewünschten Überzug führt, wodurch die Aufprallkraft verringert wird.
Ein Hauptvorteil mechanischer Gläser besteht darin, dass sie nur dann ausgelöst werden, wenn voreingestellte Kraftgrenzen erreicht werden. Sie sind widerstandsfähiger gegen unbeabsichtigtes Auslösen und haben im Vergleich zu hydraulischen Behältern eine längere Lebensdauer.
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