Richtungs- und Stabilitätseigenschaften von Anti-Wirbel-Bohrern mit nicht-achsensymmetrischer Belastung

Zusammenfassung: Ein Konzept zur Vermeidung von Bohrlochvibrationen mit PDC-Bohrern erfordert eine Nettokräfte, die sich mit dem Bohrer drehen und eine reibungsarme Messfläche gegen die Bohrung drücken (Anti-Wirbel-Bohrer). Beim Bohren mit einer Winkelaufbau-Anordnung oder in einem geneigten Loch wird eine nicht rotierende Seitenlast auf den Bohrer angewendet. Beim Bohren mit einer lenkbaren Anordnung im Rotationsmodus ist die Bohrachse gegenüber dem Profil des Lochbodens geneigt. Diese Achsneigung beeinflusst die Schneidkräfte des Bohrers und kann folglich die Stabilität des Bohrers beeinträchtigen. Diese Arbeit untersucht diese nicht-achsensymmetrischen Lasten auf ihre Auswirkungen auf die Stabilitätseigenschaften von Anti-Wirbel-Designs im Vergleich zu Standard-PDC-Bohrern. Eine zweite Hypothese besagt, dass Standard-PDC-Bohrer gelegentlich auf richtungsändernden Bohrloch-Anordnungen wirbeln, was zu Übermaßlöchern und Querschneisen führt. Die Baugeschwindigkeiten, der Lochdurchmesser und die Querschneisenmerkmale von Anti-Wirbel-Bohrern werden mit Standard-PDC-Bohrern verglichen. Die Vergleiche wurden in Labortests unter Verwendung von Standard- und Anti-Wirbel-PDC-Bohrern sowohl in einer anisotropen Formation (Green River-Schiefer) als auch in einer isotropen Formation (Carthage-Kalkstein) mit einer nicht-achsensymmetrischen Belastung durchgeführt. Darüber hinaus wird ein Vergleich zwischen zwei richtungsweisenden Brunnen angestellt, die in einer Forschungseinrichtung vor Ort mit demselben Oberflächenloch gebohrt wurden. Ein Brunnen wurde mit einem Standard-PDC-Bohrer gebohrt; der andere mit einem Anti-Wirbel-PDC-Bohrer. Die beiden Brunnen werden hinsichtlich des Oberflächenvibrationsniveaus, der Durchbohrgeschwindigkeit, der Aufbaugeschwindigkeit, des Abnutzungszustands der Bohrer, des Lochdurchmessers und der Querschneisen von Kalibermessungen des Bohrlochs verglichen.