مشکلات متداول تجهیزات شناور سیمانی ناشی از زباله و جامدات سیمانی

مشکلات تجهیزات شناور سیمانکاری ناشی از زباله و جامدات سیمانی از شایع ترین خرابی های شیر گزارش شده در حین سیمان کاری اولیه است. فلس آسیاب، پوسته های زنگ، دوپ لوله، برش های شکل گیری و ذرات سیمان ته نشین شده می توانند در داخل یقه شناور یا کفش شناور جمع شوند و فلپر، توپ یا مخروط را از روی صندلی آن نگه دارند. دریچه باز نگه‌داشته‌شده به جریان برگشت سیمان پس از خاموش شدن پمپ اجازه می‌دهد، از برآمدگی دریچه پاک‌کن تمیز جلوگیری می‌کند و یک مسیر کفش آلوده باقی می‌ماند که ممکن است نیاز به فشردن اصلاحی داشته باشد. دوغاب با سرعت بالا که مواد جامد ساینده را حمل می کند همچنین می تواند نشیمنگاه ها و مهر و موم ها را فرسایش دهد، در حالی که جامدات ته نشین شده می توانند مسیر عبور جریان را پل بزنند یا دهانه پرکننده یک کفش شناور پرکننده خودکار را ببندند. اکثر این خرابی ها با آماده سازی منظم پوشش، تهویه گل مناسب، نرخ پمپ کنترل شده و تجهیزات ساخته شده و آزمایش شده بر اساس API Spec 10F / ISO 10427-2 قابل اجتناب هستند. شناخت نحوه رفتار زباله ها در داخل تجهیزات شناور اولین گام برای جلوگیری از گیرکردن دریچه ها، نشتی و زمان از دست رفتن پرهزینه دکل است.

چه مشکلات مربوط به آوار بر تجهیزات شناور سیمان کاری تأثیر می گذارد؟

تجهیزات شناور یک سیستم شیر بدون بازگشت یا فشار معکوس است که در پایین رشته پوشش نصب شده است. یقه شناور معمولاً یک تا سه مفصل بالای کفش قرار می‌گیرد که معمولاً دو مفصل است، در حالی که کفش شناور در قسمت پایینی نخ قرار می‌گیرد. هر دو دستگاه به سیال حفاری و دوغاب سیمان اجازه می دهند تا به سمت پایین عبور کنند، سپس هر زمان که فشار زیر شیر از فشار بالای آن بیشتر شود، به طور خودکار بسته می شود تا جریان معکوس متوقف شود. رایج‌ترین عناصر آب‌بندی، یک شیر فلپر با مهر و موم الاستومری، آرایش توپ و نشیمن یا طرح مخروط و پیستون است. بدنه ممکن است از چدن قابل حفاری، آلومینیوم، پلاستیک گرماسخت یا سرامیک ساخته شده باشد، زمانی که ابزار باید بعد از گیرش سیمان سوراخ شود.

زباله از چند جهت به این دریچه ها می رسد. در داخل بدنه، رسوب آسیاب، زنگ زدگی و لاک آسیاب ناشی از ذخیره سازی و حمل و نقل می تواند در حین اجرا از بین برود. ناخالصی اتصال، سرباره جوش و رسوب باقیمانده از عملیات های قبلی به پایین چاله جلوتر از لوله می روند. از سمت سوراخ چاه، قلمه‌ها و حفره‌هایی که هرگز از سوراخ بیرون نیامده‌اند می‌توانند در حین اجرای رشته وارد کفش شوند. در طول سیمان‌کاری، دوغاب سوسپانسیونی از مواد جامد متراکم است: یک سیستم کلاس G 15.8 پی‌پی‌گرم یا دوغاب وزنی 20-17 پی‌پی‌گرم حاوی هماتیت یا اکسید منگنز. هر گونه تعلیق ناپایدار می تواند در یک توده سخت و پل زدن در سراسر شیر ته نشین شود.

هنگامی که زباله ها به شیر می رسند، چهار حالت خرابی غالب است. ابتدا، ذرات محبوس شده بین فلپر یا توپ و نشیمنگاه آن، دریچه را باز نگه می دارند تا نتواند در برابر جریان معکوس آب بندی شود. دوم، آشغال های بزرگتر می توانند عنصر را در حالت باز مسدود کنند یا یک لولای فلپر را خم کنند. سوم، جامدات ساینده که با سرعت جابجایی متلاطم حرکت می‌کنند، نشیمن‌گاه‌ها، مهر و موم‌ها و بخش‌های نازک قابل حفاری را فرسایش می‌دهند تا زمانی که دریچه تحت فشار دیفرانسیل نشت کند. چهارم، مواد جامد می توانند دهانه پرکننده محدود کفش شناور پرکننده خودکار را ببندند، و مانع از پر شدن محفظه با سرعت طراحی شده و تغییر رفتار موجی شوند. حتی یک لایه نازک از جامدات سیمانی ته نشین شده روی یک صندلی می تواند یک یقه شناور با درجه 10000 psi را به یک دریچه نشتی تبدیل کند.

چرا ضایعات و جامدات سیمان کل کار سیمان کاری را تهدید می کند؟

شیر شناور کم دسترسی ترین جزء در چاه است. در پایین رشته‌ای قرار می‌گیرد که ممکن است هزاران فوت طول بکشد، و هنگامی که تجهیزات از کارگاه خارج می‌شوند، قابل بازرسی یا تنظیم نیستند. بنابراین آسیب زباله در بدترین لحظه ممکن کشف می‌شود: در حین برآمدگی پلاگین برف پاک کن، آزمایش فشار برگشتی یا انتظار روی سیمان، زمانی که هزینه خرابی در کارهای فشاری، شارژ مجدد و زمان از دست رفته دکل اندازه‌گیری می‌شود.

یک ذره می تواند کل عملکرد فشار برگشتی را از بین ببرد. شیرهای بدون بازگشت به گونه ای طراحی شده اند که روی یک خط تمیز مهر و موم شوند و حتی یک دانه شن که در زیر فلپر محبوس شده است یک مسیر نشتی ایجاد می کند. سپس فشار دیفرانسیل سیال را با سرعت بالا از مسیر عبور می‌کند و سیت و الاستومر را فرسایش می‌دهد تا زمانی که نشتی شدید شود. همین فیزیک توضیح می دهد که چرا مشکلات زباله پس از شروع به سرعت تشدید می شوند.

آسیب‌های باقی‌مانده نیز معمولاً به صورت خوشه‌ای وارد می‌شوند. رسوب از یک اتصال خورده می تواند به عنوان یک حلزون به دریچه برسد و شرایط نگهداری یا جابجایی که باعث ایجاد آن شده است معمولاً چندین اتصال را در یک زمان تحت تأثیر قرار می دهد. به همین دلیل است که خرابی‌های زباله اغلب در یک چاه یا کمپین تکرار می‌شوند تا زمانی که علت اصلی، ذخیره‌سازی مرطوب، تمیز کردن ضعیف یا دوغاب ناپایدار اصلاح شود.

چهار ویژگی تجهیزات شناور و عملیات سیمان کاری، زباله ها و جامدات سیمانی را به ویژه خطرناک می کند:

• آب بندی به تماس فلز به فلز یا فلز به الاستومر در محیط کامل صندلی بستگی دارد. زباله‌ها آن خط تماس را می‌شکنند و نشت ناشی از آن به جای بهبودی، تحت فشار رشد می‌کند.
• مسیر کفش آخرین قسمتی است که قبل از سیمان کاری تمیز شده و اولین جایی است که زباله ها در آن جمع می شوند. اگر کفش شناور از کار بیفتد، یقه شناور تنها پشتیبان است. در یک رشته تک سوپاپ به هیچ وجه پشتیبان وجود ندارد.
• دوغاب های سیمان از نظر طراحی ساینده هستند. دوغاب کلاس G با 15.8ppg و سیستم های وزن دار تا 20ppg، ذرات سختی را حمل می کنند که با سرعت های جابجایی آشفته به صندلی ها، مهر و موم ها و قطعات داخلی قابل حفاری برخورد می کنند.
• علائم نارسایی دیر ظاهر می شود. دریچه ای که توسط زباله باز نگه داشته می شود ممکن است از بررسی های پر شدن و گردش خون عبور کند، سپس تنها زمانی از کار بیفتد که باید ستون سیمان کامل را در طول آزمایش فشار برگشتی پس از برآمدگی پلاگین نگه دارد.

عواقب آن برای هر مهندس سیمان آشنا است. سیمان به عقب می‌افتد یا لوله‌های U از مسیر کفش خارج می‌شود، مسیر کفش با گل آلوده می‌شود، گاز می‌تواند در حین انتظار روی سیمان به سمت حلقه حرکت کند، و فشار اصلاحی تنها راه درمان است. درک اینکه چرا زباله‌ها تا این حد مخرب هستند، توجیه برنامه پیشگیری را آسان‌تر می‌کند، و همچنین معیارهای بازرسی اعمال شده قبل از اینکه تجهیزات در سوراخ اجرا شوند را تیز می‌کند.

نحوه جلوگیری و مدیریت مشکلات زباله در تجهیزات شناور

پیشگیری قبل از رسیدن تجهیزات به دکل شروع می شود و از طریق حفاری ادامه می یابد. یک برنامه عملی پنج حوزه را پوشش می دهد.

تجهیزات بدنه و شناور را قبل از اجرا آماده کنید

هر یقه شناور و کفش شناور را در انبار و دوباره در محل نصب بازرسی کنید. محافظ های رزوه را بررسی کنید، فشار و دمای نامی روی پلاک را تأیید کنید و به دنبال آسیب ضربه، شکستگی بخش های حفاری یا جابجایی مهر و موم باشید. ابزارها را روی لغزنده نگهداری کنید، آنها را خشک نگه دارید و هرگز آنها را نیندازید یا نغلتانید. قبل از اجرا، محفظه را جابجا کنید و سطوح داخلی را در جایی که پوسته انتظار می رود، برس بزنید یا خراش دهید. دوپ اتصال را به ندرت اعمال کنید تا مازاد بر آن به جلو وارد شیر نشود. قبل از اینکه ابزار ساخته شود، اطمینان حاصل کنید که فشار و دمای نامی با طرح چاه مطابقت دارد.

چاه و گل را قبل از سیمان کاری حالت دهید

سوراخ را قبل از سیمان کاری تمیز کنید. حداقل از پایین به بالا اجرا کنید، و در چاه های منحرف، لوله را برای شکستن بستر قلمه ها که ممکن است به پایین چاه سقوط کنند، کار کنید. گل را به گونه ای آماده کنید که جامدات حفر شده حذف شود و رئولوژی پایدار بماند. یک گل با جامد بالا، بار قلمه های خود را در اولین منطقه کم سرعت، اغلب درست در کفش، تخلیه می کند. پس از مدت زمان طولانی ساکن، یک برف پاک کن را اجرا کنید. هدف این است که کار سیمان را با تمیزترین سوراخ ممکن شروع کنیم، زیرا اسپیسر و دوغاب بار جامد خود را اضافه می کنند.

دوغاب و جابجایی را برای محدود کردن فرسایش و ته نشینی طراحی کنید

نرخ جابجایی را در محدوده ای که تجهیزات شناور برای آن طراحی شده اند حفظ کنید. جریان آشفته از طریق دریچه با نرخ های بیش از حد فرسایش صندلی ها، مهر و موم ها و قطعات داخلی قابل حفاری را تسریع می کند. اگر برنامه نیاز به جابجایی آشفته دارد، طرح های مقاوم در برابر فرسایش را انتخاب کنید و با تامین کننده تایید کنید. دوغاب‌های وزن‌دار در محدوده ppg 20-17 نیاز به پخش‌کننده‌های مؤثر دارند تا جامدات معلق بمانند، زیرا دوغابی که در سراسر شیر بسته می‌شود یک مشکل زباله‌ای است که در واحد اختلاط ایجاد می‌شود. از باقی گذاشتن دوغاب استاتیک در سراسر شیر خودداری کنید، حرکت لوله را در جایی که عملی است ادامه دهید و از حجم مناسب فاصله دهنده استفاده کنید.

یکپارچگی دریچه را در Wellsite بررسی کنید

قبل از اینکه به شناور وابسته شوید، شناور را تأیید کنید. در هنگام اجرا، رفتار پر کردن ساعت: یک محفظه که خیلی سریع پر می‌شود یا اصلاً پر نمی‌شود، می‌تواند نشان‌دهنده آسیب‌دیدگی دهانه پر کردن خودکار باشد. پس از فرود، با سرعت کنترل شده گردش کنید و بازگشت را تأیید کنید، سپس فشار را روی شناور آزمایش کنید و مقدار آزمایش برنامه ریزی شده را نگه دارید. دریچه ای که فشار را حفظ نمی کند باید قبل از سیمان کاری بررسی شود. در حین کار، دوشاخه را با فشار برنامه ریزی شده ضربه بزنید و گیج ها را تماشا کنید: یک فشار ثابت ثابت به معنای نگه داشتن شناور است، در حالی که پوسیدگی ثابت به این معنی است که شیر نشتی دارد و ستون در حال سقوط است.

با دقت سوراخ کنید و زباله ها را به گردش در آورید

حفاری زباله های خود را ایجاد می کند. هنگام حفاری تجهیزات شناور قابل حفاری، از وزن روی بیت مناسب برای قطعات داخلی چدن، آلومینیوم، ترموست یا سرامیک استفاده کنید تا قطعات به جای خرد شدن خرد شوند. به طور مداوم چرخش دهید تا قلمه ها و قطعات ابزار را قبل از اینکه زیر شیر فرو بروند از مسیر کفش خارج کنید. در چاه‌های لاینر و چند مرحله‌ای، زباله‌ها از بالا می‌توانند روی ابزارهای زیر بیفتند، بنابراین قبل از حفاری از پایین به بالا گردش کنید و شیکرها را بررسی کنید. به پارامترهای حفاری سازنده احترام بگذارید، زیرا فشار دادن بیت می تواند قطعات را به سوراخ موش فشار دهد یا آنها را در زیر ابزار بعدی فرو کند.

سوالات متداول

آیا ذرات کوچک زباله واقعا می توانند مانع آب بندی دریچه شناور شوند؟

بله. دریچه‌های فلاپر و توپ و نشیمن روی یک خط تماس باریک مهر و موم می‌شوند، بنابراین یک دانه شن یا چند ذره سیمان ته نشین شده روی نشیمنگاه یک مسیر نشتی ایجاد می‌کند. هنگامی که فشار دیفرانسیل سیال را وارد شکاف می کند، فرسایش آن را به سرعت بزرگ می کند. زباله های ریز می توانند باعث نشت یقه شناور شوند.

رایج ترین منابع زباله چیست؟

رسوب آسیاب، زنگ زدگی و لاک حاصل از ذخیره سازی و حمل و نقل محفظه، در صدر فهرست قرار دارند و به دنبال آن ترکیب نخ اضافی. قلمه‌های سازند و حفره‌هایی که از سوراخ خارج نشده‌اند نیز در حین اجرای رشته وارد کفش می‌شوند. دوغاب سیمانی ناپایدار که در حین کار ته نشین می شود می تواند شیر را با مواد جامد بسته بندی شده پل کند.

چگونه می‌توانیم بفهمیم که زباله‌ها دریچه را باز نگه می‌دارند؟

اولین علائم در هنگام پر کردن و گردش ظاهر می شود: بدنه سریعتر از مقدار محاسبه شده پر می شود یا بازده با حجم پمپاژ مطابقت ندارد. پس از برآمدگی پلاگین، شناوری که توسط زباله ها باز می شود فشار را نگه نمی دارد و با عقب افتادن ستون سیمانی گیج خراب می شود. تا زمانی که خلاف آن ثابت شود، آزمایش فشار پیش از سیمان کاری ناموفق را به عنوان مرتبط با زباله تلقی کنید.

آیا دوغاب های سنگین سیمان خطر مشکلات شیر ​​را افزایش می دهند؟

بله، عمدتاً از طریق فرسایش و ته نشینی. دوغاب های وزنی 20-17 پی پی جی، ذرات هماتیت یا اکسید منگنز را حمل می کنند که با سرعت های آشفته به نشیمنگاه ها برخورد می کنند و درزگیر می شوند و در حالت ایستا سریعتر ته نشین می شوند و پل هایی را روی دریچه تشکیل می دهند. درمان پراکنده، نرخ های کنترل شده، و مواد داخلی مقاوم در برابر فرسایش خطر را کاهش می دهد اما از بین نمی برد.

آیا کفش های شناور به طور خودکار می توانند با زباله ها وصل شوند؟

آنها می توانند. ابزارهای پرکننده خودکار، سیال را از یک روزنه محدود عبور می دهند یا از کنار فلپری می گذرند که در حالی که پوشش پر می شود، شناور می شود، و این معابر جایی است که ابتدا مواد جامد در آن جمع می شوند. یک پورت پر وصل شده پر شدن محفظه را با سرعت طراحی آن متوقف می کند و فشار افزایش و زمان پر شدن را تغییر می دهد. بررسی‌ها را در طول اجرا پر کنید، قبل از اینکه رشته به پایین برسد، مشکل را حل کنید.

اگر شناور در تست فشار برگشتی خود شکست بخورد، چه کاری باید انجام دهیم؟

قبل از پمپاژ سیمان متوقف و تشخیص دهید. سعی کنید با سرعت بیشتری گردش کنید تا زباله ها را از روی صندلی بشویید، سپس دوباره تست کنید. اگر دریچه همچنان آب بندی نمی شود، گزینه ها محدود هستند: رشته را بکشید تا تجهیزات جایگزین شود، یا یقه شناور را به عنوان مانع اصلی ادامه دهید و برای فشردن برنامه ریزی کنید. از تامین کننده خود برای توصیه های میدانی بخواهید.

نتیجه گیری

زباله ها و جامدات سیمانی دشمنان پنهان تجهیزات شناور هستند. آنها باعث گیر کردن دریچه ها، نشت صندلی ها، درگاه های پرکننده خودکار وصل شده و مسیرهای کفش آلوده می شوند، خرابی هایی که تنها زمانی ظاهر می شوند که کار سیمان به فشار نگهدارنده شیر بستگی دارد. راه حل ها به خوبی ثابت شده اند: پوشش و ابزار را به درستی آماده کنید، سوراخ را تمیز به گردش در آورید، دوغاب هایی را طراحی کنید که معلق بمانند، شیر را قبل و در حین کار بررسی کنید، و با انضباط سوراخ کنید. از آنجایی که این اقدامات در مقایسه با یک کار فشرده یا یک مسیر کفش گم شده ارزان هستند، هر برنامه سیمان کاری باید شامل آنها باشد. اگر قصد دارید یک کار سیمانی در چاهی با تمیز کردن سوراخ های مشکوک یا دوغاب های سنگین انجام دهید، برای توصیه های کفش شناور و یقه شناور مطابق با شرایط شما با مهندسان برنامه ما تماس بگیرید.