Hướng mở rộng và phát triển của động cơ bùn

1. Tổng quan

Động cơ bùn là một dụng cụ khoan giếng động lực kiểu dịch chuyển tích cực, được vận hành bằng dung dịch khoan và chuyển đổi năng lượng áp suất chất lỏng thành năng lượng cơ học. Khi bùn được bơm bởi bơm bùn chảy qua van bypass vào động cơ, một sự chênh lệch áp suất nhất định được hình thành ở đầu vào và đầu ra của động cơ, và rôto quay quanh trục của stato, tốc độ và mô-men xoắn được truyền đến mũi khoan thông qua trục vạn năng và trục dẫn động, để thực hiện các thao tác khoan.

Là động cơ trong hoạt động khoan dầu, mô tơ bùn đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Sử dụng mô tơ bùn có thể tăng tốc độ khoan, giảm số lần khoan lại, khoan chính xác vào tầng mục tiêu và giảm thời gian điều khiển điều chỉnh. Với sự trưởng thành và phát triển của công nghệ khoan, các hệ thống đo lường gần mũi khoan, hệ thống giám sát trạng thái mô tơ bùn theo thời gian thực, mô tơ bùn tự hành và hệ thống lái quay mô tơ bùn kép đã dần được phát triển, nhờ đó chức năng của mô tơ bùn có thể được mở rộng và phát triển trên nền tảng sức mạnh vượt trội.

2. Hệ thống đo gần mũi khoan kiểu động cơ bùn

Hệ thống đo gần mũi khoan đo độ nghiêng, nhiệt độ, tia gamma và dữ liệu tốc độ quay tại vị trí gần mũi khoan nhất, và có thể được mở rộng để tăng thêm trọng lượng mũi khoan, mô-men xoắn và các thông số khác. Hệ thống đo gần mũi khoan truyền thống được lắp đặt giữa mũi khoan và động cơ bùn (Mud Motor), và công nghệ truyền dẫn không dây tầm ngắn được sử dụng để gửi dữ liệu đo gần mũi khoan đến đầu thu được kết nối với MWD ở đầu trên của động cơ bùn. Sau đó, dữ liệu được truyền xuống mặt đất thông qua MWD để xử lý.

Hệ thống đo gần mũi khoan của động cơ bùn tích hợp các đơn vị đo gamma và độ lệch vào stato của động cơ bùn, sử dụng giao tiếp bus đơn FSK để kết nối dữ liệu với MWD, giúp cải thiện đáng kể độ tin cậy của giao tiếp. Ngoài ra, do không có cần khoan giữa động cơ bùn và mũi khoan, độ dốc địa chất của dụng cụ khoan không bị ảnh hưởng, giảm nguy cơ gãy dụng cụ khoan, nâng cao an toàn khi khoan. Hệ thống đo gần mũi khoan của động cơ bùn, mà không làm thay đổi chiều dài của động cơ bùn ban đầu, tích hợp chức năng kép của khoan động và đo gần mũi khoan, giúp động cơ bùn – một động cơ nặng – có thêm “mắt” để cung cấp năng lượng cho dự án khoan và chỉ dẫn hướng.

3. Công nghệ động cơ bùn tự hành

Động cơ bùn tự điện, sử dụng sự quay của rôto động cơ bùn, thông qua trục mềm hoặc cấu trúc dạng càng để loại bỏ sự quay của rôto và sau đó được kết nối với máy phát điện để tạo ra điện, có thể cung cấp năng lượng cho hệ thống đo khoan không dây MWD và hệ thống đo gần mũi khoan bằng động cơ bùn, do đó giải quyết được vấn đề lãng phí và ô nhiễm môi trường do sử dụng pin gây ra.

4. Hệ thống giám sát thời gian thực trạng thái động cơ bùn

Hệ thống giám sát thời gian thực trạng thái của động cơ khoan bùn, lắp đặt cảm biến tại các bộ phận dễ hỏng của động cơ khoan bùn, ví dụ như thêm cảm biến đo biến dạng tại ren ở đầu trên của cụm chống rơi để phát hiện xem mối nối ren có bị lỏng hay không. Ngoài ra, việc đo thời gian trên rôto của động cơ khoan bùn có thể đếm tổng thời gian hoạt động của động cơ trong lòng đất, và cần phải thay thế kịp thời khi hết thời gian sử dụng. Đồng thời, cảm biến đo tốc độ được lắp đặt trên rôto của động cơ khoan bùn, và cảm biến đo mô-men xoắn và áp suất được lắp đặt trên cụm truyền động để phát hiện trạng thái hoạt động của động cơ khoan bùn theo thời gian thực, giúp người vận hành dưới lòng đất nắm được trạng thái hoạt động của động cơ, từ đó cung cấp dữ liệu tham khảo cho việc thiết kế tối ưu hóa động cơ khoan bùn và quy trình khoan.