Başlıca Sondaj Aletleri: Makaralı Konik Matkap Uçları ve Elmas Matkap Uçlarının Sınıflandırılması ve Uygulamasına Dair Kapsamlı Bir Kılavuz

01 Makaralı Konik Matkap Uçları: Farklı Formasyonlara Uyum Sağlayan Çok Yönlü Aletler

1909'da ortaya çıkışlarından bu yana, silindir konik uçlar döner sondajda en yaygın kullanılan uç tipi haline gelmiştir. Eşsiz çok konik yapısal tasarımları, yumuşaktan son derece serte kadar çeşitli formasyon koşullarına uyum sağlamalarını mümkün kılar.

Yapısal Bileşim ve Temel Teknolojiler

Makaralı konik matkap ucu beş temel bileşenden oluşur:

• Uç Gövdesi: Üst kısmında bağlantı dişleri bulunan, birbirine kaynaklanmış üç konik ayak.
• Makaralı Koniler: Yüzeyinde frezelenmiş dişler veya ek dişler bulunan konik metal gövdeler.
• Yatak Sistemi: Dört takım yatak içerir: büyük, orta, küçük ve eksenel yataklar.
• Püskürtme uçları: Genellikle 3-4 adettir ve çapları 7-14 mm arasındadır.
• Yağ Depolama ve Sızdırmazlık Sistemi: Basınç dengeleme cihazlarıyla birleştirilmiş kauçuk veya metal sızdırmazlık halkaları.

Bunlar arasında, rulman sızdırmazlık teknolojisi, silindir konik matkap uçları için önemli bir teknolojik atılımı temsil etmektedir. Modern matkap uçları, basınç iletim delikleri, basınç dengeleme diyaframları ve yağ kapları gibi bileşenler aracılığıyla rulman boşluğundaki yağ basıncı ile kuyu dibindeki sondaj sıvısı kolon basıncı arasında dinamik dengeyi koruyan bir yağ depolama basınç dengeleme sistemi kullanmaktadır.

Sınıflandırma Sistemi ve IADC Kodlaması

Uluslararası Sondaj Müteahhitleri Birliği (IADC), üç haneli bir kodlama sistemi kullanarak, silindir konik matkap uçları için küresel olarak birleştirilmiş bir sınıflandırma standardı geliştirmiştir:

Birinci Basamak: Diş tipi ve uygun şekli

1: Frezelenmiş dişler, yumuşak oluşumlar

2: Frezelenmiş dişler, orta ila orta sertlikte oluşumlar

3: Frezelenmiş dişler, sert ve aşındırıcı oluşumlar

5: Dişleri yerleştirin, yumuşak ila orta sertlikte formasyonlar

6: Dişleri yerleştirin, orta sertlikte yapılar

7: Dişleri yerleştirin, sert ve aşındırıcı oluşumlar

8: Dişleri yerleştirin, son derece sert ve aşındırıcı yapılar.

İkinci Basamak: Oluşum sertliğinin alt bölümü (1-4 arası derece; daha yüksek sayılar daha sert oluşumları gösterir)

Üçüncü Basamak: Bit yapısal özellikleri

4: Sızdırmaz rulmanlı yataklar

6: Sızdırmaz kayar yataklar

7: Sızdırmaz kayar yataklar + ölçü aleti koruması

8: Yönlü sondaj için uç bükme aletleri

Makaralı Konik Matkap Uçları için Basitleştirilmiş IADC Sınıflandırma Sistemi

Kaya Kırma Mekanizması ve Hareket Özellikleri

Çalışma sırasında, silindirli konik matkap ucu üç tür bileşik hareket sergiler:

• Devrim: Koniler, tüm uçla birlikte saat yönünde döner.
• Dönme: Dişler koni ekseni etrafında saat yönünün tersine döner.
• Kayma: Radyal ve teğetsel kaymayı içerir.

Bu birleşik hareket, çift yönlü kaya kırma etkisi sağlar:

1.Darbe Ezme Etkisi: Tek ve çift dişlerin alt delikle dönüşümlü teması, boylamasına titreşim oluşturarak darbe yükleri meydana getirir.

2.Kaymalı Kesme Etkisi: Kaya kesmesi, çıkıntılı, çift konik ve ofset yapıların tasarımıyla elde edilir.

Seçim Stratejisi ve Formasyon Eşleştirme 

Kaya özelliklerine göre silindir konik matkap ucu seçimi için temel prensipler:

• Yumuşak Formasyonlar: Uzun, geniş ve seyrek frezelenmiş veya eklenmiş dişlere sahip, ofset, çıkıntı ve çift koni yapısına sahip uçları seçin.
• Orta-sert oluşumlar: Ofset, çıkıntı ve çift koni değerlerini azaltın; kısa, dar ve yoğun dişler kullanın.
• Sert ve Aşındırıcı Yüzeyler: Çıkıntı veya sapma olmayan, bilye dişli veya konik bilye dişli tek konik silindirler kullanılır.
• Sapmaya Eğilimli Oluşumlar: Ofseti olmayan veya küçük ofsetli ve ölçü dişleri bulunmayan kısa dişli matkap uçları seçin.
• Yumuşak ve Sert Tabakaların Birbirine Geçtiği Oluşumlar: Daha sert kayaya göre matkap ucu tiplerini seçin ve sondaj sırasında parametreleri dinamik olarak ayarlayın.

Özel Çalışma Koşullarına Yanıt

• Küçük Sondaj Delikleri (<177 mm): Daha yüksek mukavemet için daha büyük konilere, dişlere ve yataklara sahip tek silindirli konik matkap uçları kullanın.
• Yönlü Sondaj: IADC kodunun üçüncü hanesi 8 olan özel yön değiştirici uçlar seçin. 

02 Elmas Uçlar: Sert Yüzeyler İçin Güçlü Araçlar 

Doğanın en sert malzemesi olan elmas, Mohs sertlik derecesi 10, basınç dayanımı 8800 MPa'ya kadar ve aşınma direnci çeliğe göre 9000 kat daha fazladır. Bu özelliğinden yararlanan elmas uçlar, sert oluşumlarla başa çıkmak için en üstün araç haline gelmiştir.

Sınıflandırma Sistemi ve Teknolojik Evrim

Modern elmas uçlar esas olarak üç tipe ayrılır:

1.Yüzeye Ayarlanmış Elmas Uçlar

• Elmas parçacıkları matris yüzeyinde açığa çıkmıştır.
• Orta sertlikten sertliğe kadar olan zeminler için uygundur.
• Elmas parçacık boyutu sınıflandırması:
• Yumuşak oluşumlar: Karat başına 2 tane (yaklaşık 4 mm partikül boyutu)
• Orta sertlikte oluşumlar: 3-4 gpc (parçacık boyutu yaklaşık 3,6 mm)
• Sert oluşumlar: 10-15 gpc (parçacık boyutu yaklaşık 2,0 mm)

2.Emprenye Edilmiş Elmas Uçlar

• Elmaslar matrisin içine yerleştirilmiştir (60-400 gpc).
• Sert ve aşındırıcı oluşumlar için uygundur (örneğin, çakmak taşı, silisli dolomit).
• Elmasın kendi kendini bilemesi, matris aşınması yoluyla sağlanır.

3.PDC Uçları (Polikristalin Elmas Kompakt Uçlar)

• İlk olarak 1973 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki General Electric (GE) tarafından tanıtıldı.
• Kompakt yapı: Elmas katman + sertleştirilmiş karbür alt tabaka.
• Yumuşak ve orta sertlikteki homojen oluşumlar için uygundur.

Yapısal Tasarım ve Temel Parametreler

Elmas uçlar, hareketli parçaları olmayan yekpare bir tasarıma sahiptir ve başlıca şunları içerir:

• Çelik Gövde: Orta karbonlu çelikten üretilmiştir, üst kısmında bağlantı dişleri bulunmaktadır.
• Matris: Tungsten karbür tozu + bakır bazlı bağlayıcı metal, sertlik derecesi HRC 30-45.
• Kesim Elemanları: Doğal/sentetik elmaslar veya PDC kompaktları.
• Hidrolik Yapı: Su yolları ve akış kanalları (radyal, spiral, vb.).

Başlıca Tasarım Parametreleri

• Elmas Konsantrasyonu: Oluşumun aşındırıcılığına göre ayarlanır; daha aşındırıcı oluşumlar için daha yüksek konsantrasyon.
• Çıkıntı Yüksekliği:
• Yumuşak oluşumlar: Parçacık boyutunun 1/3'ü
• Sert oluşumlar: Parçacık boyutunun 1/6-1/10'u
• Dudak Şekli:
• Düz tabanlı: Homojen oluşumlar için
• Kavisli: Sert zeminler için
• Tırtıklı: Aşındırıcı yüzeyler için

Kaya Kırma Mekanizması ve Oluşum Tepkisi

Elmas uçlu matkapların kaya kırma yöntemi, kaya oluşumunun özelliklerine göre değişir:

Plastik Oluşumlar (ör. çamur taşı, alçıtaşı): "Sürme" işlemine benzer; elmaslar, kayanın plastik akışına neden olmak için oluşuma nüfuz eder.

Kırılgan oluşumlar (örneğin, kuvars kumtaşı): Hacimsel kırma çukurları oluşur ve kesme boyutları elmasın çıkıntısının 2-4 katı olup yüksek verimlilik sağlar.

Sert Kayalar (örneğin, çakmak taşı, silisli kaya): Emprenye edilmiş uçlar kullanılır ve kaya kırma işlemi, taşlama tekerleği aşınmasına benzer şekilde, mikro kesme ve çizme yoluyla gerçekleştirilir.

PDC Uçlarının Teknik Avantajları ve Sınırlamaları

Elmas uç ailesinde devrim niteliğinde bir ürün olan PDC uçları, benzersiz avantajlara sahiptir:

Yapısal Özellikler

Çelik gövdeli PDC uçları: Yüzey sertleştirme işlemine tabi tutulmuş, bütünleşik orta karbonlu çelik.

Matris gövdeli PDC uçları: Üst çelik gövde + alt tungsten karbür matris, daha iyi performans sunar.

Profil Tasarımı

Parabolik: Yumuşak zeminler için, yüksek sondaj mesafesi ve hızına olanak sağlar.

Yuvarlak: Döner tablalı sondajda, sert ara katmanların delinmesini kolaylaştırır.

Konik: Yüksek hızlı sondaj için, iyi nüfuz performansı sağlar.

Uygulama Sınırlamaları

Çakıllı oluşumlar ve iç içe geçmiş yumuşak-sert oluşumlar için uygun değildir.

Sıcaklık dayanım sınırı (aşınma 350℃'nin üzerinde yoğunlaşır; mukavemet kaybı 700℃'de meydana gelir).

Darbelere karşı dayanıklılığı düşüktür; yeni uçların kenarlarında kırılmalar meydana gelme olasılığı yüksektir.

Elmas Uçlar İçin Uygulanabilir Formasyonların Karşılaştırma Tablosu

03 Bilimsel Seçim Kılavuzu: Formasyonların ve Operasyonel Gereksinimlerin Eşleştirilmesi

Silindir Konik Uç Seçimi İçin Altın Kurallar

Formasyon Sertliği Eşleştirme

Yumuşak zeminler için: Yüksek ofset, çıkıntı ve çift koni yapısına sahip, kama veya kaşık şeklinde dişlerle donatılmış uçlar seçin.

Sert yapılar: Tek koni, ofsetsiz yapılar benimsenmiştir ve bilye dişleri veya konik-bilye dişleri ile donatılmıştır.

Aşındırıcılığa Karşı Tepki

Aşındırıcı yüzeyler için, ölçü dişlerine sahip uçlar kullanın.

Dış sıradaki dişler yuvarlaklaşmışken orta dişlerde az aşınma varsa, bir sonraki uç, gelişmiş ölçü korumasıyla tasarlanmalıdır.

Özel Çalışma Koşullarına Karşı Önlemler

Sapmaya yatkın oluşumlar: Ofseti olmayan veya küçük ofsetli kısa dişli uçlar seçin; oluşuma uyum sağlama özelliği, gerçek oluşumdan biraz daha yumuşak olmalıdır.

İç içe geçmiş yumuşak-sert oluşumlar: Daha sert kayaya göre matkap uçları seçin ve sondaj sırasında parametreleri dinamik olarak ayarlayın.

Derin kuyu bölümü sondajı: İndirme süresi kaybını telafi etmek için yüksek toplam uzunluğa sahip matkap uçları kullanın.

Elmas Uçlar İçin Seçim Stratejisi

PDC Uçları İçin Geçerli Koşullar

En uygun senaryolar: Uzun, homojen, yumuşak ila orta sertlikte oluşumlar (örneğin, şeyl, çamur taşı, alçıtaşı).

Yasaklanmış senaryolar: Çakıl oluşumları, çakmaktaşı ara katmanları, yumuşak-sert ara katmanlı oluşumlar.

Parametre ayarları: Düşük WOB (30-60 kN), yüksek RPM (100-300 rpm), yüksek akış hızı.

Doğal/Sentetik Elmas Uçlar İçin Geçerli Koşullar

Çok sert veya aşırı sert oluşumlar (örneğin, granit, kuvars kumtaşı).

Son derece aşındırıcı oluşumlar (örneğin, çakmak taşı, silisli dolomit).

Türbinli sondaj, derin/ultra derin kuyular ve karot alma işlemleri.

Çekirdek Uçları İçin Özel Gereksinimler

Makaralı konik karot uçları: Dört makaralı konik (konik/silindirik) veya altı makaralı konik (tam silindirik) tasarım.

Elmas uçlu karotlar: Simetrik olarak dağıtılmış kesici kenarlara ve tutarlı aşınma direncine sahip olmaları gerekir.

Başlıca gösterge: Çekirdeğin ovalleşmesini önlemek için iç delik ile dış daire arasında eşmerkezlilik.

Kuyu İçi Anomali Değerlendirmesi ve Yönetimi

Silindir Konik Uç Çalışma Durumu Tespiti

Yatak Hasarı: Döner tablada periyodik sarsıntılar, yüksek WOB (iş yükü) altında kötüleşme, delme hızında azalma ancak pompa basıncında normal değerler.

Konik Kayıp: Şiddetli sondaj sıkışması, ağırlık göstergesinde şiddetli dalgalanma, sondaj dizisi yukarı çekilirken indirme derinliğinde değişiklik.

Diş Aşınması: Döner tabla yükünde azalma, sarsıntı olmaması, delme hızında önemli düşüş.

Elmas Uçların Kullanımına İlişkin Yasaklar

Matkap ucunu kuyuya indirmeden önce, metal parçacıklarının kalmadığından emin olmak için dip kuyunun temizlenmesi gerekir.

"Alıştırma" işlemi için (0,5 m kuyu dibi şartlandırması) küçük sondaj derinliği ve düşük devir sayısı ile sondaja başlayın.

Genişletme işlemlerinden kaçının; gerekirse, düzgün çalışma için düşük WOB ve düşük RPM kullanın.

Temas etmek :Jessie Zhou
Mobil/Whatsapp:+0086-18109206861
Web:www.landrilltools.com