چگونه تجهیزات شناور سیمانی از روکش در مقاطع افقی بلند پشتیبانی می کند

تجهیزات شناور سیمان کاری نقش اصلی را در اجرای پوشش برای بخش های افقی طولانی ایفا می کند، جایی که فشار موج، کشش، و پنجره عملیاتی باریک سرعت یک رشته را می توان به طور ایمن فرود آورد. کفش‌های شناور پرکننده خودکار و یقه‌های شناور اجازه می‌دهند تا مایع حفاری از طریق مکانیزم پرکن کنترل‌شده در حین اجرا وارد بدنه شود، موج در برابر سازندهای ضعیف را کاهش می‌دهد، تعداد چرخه‌های پر شدن سطح را کاهش می‌دهد و در زمان دکل صرفه‌جویی می‌کند. هنگامی که پوشش به عمق کل می رسد، همان تجهیزات به یک شیر فشار برگشتی معمولی تبدیل می شود که ستون سیمان را در حین و پس از جابجایی در جای خود نگه می دارد و از جریان برگشت سیمان و لوله U جلوگیری می کند. این مقاله توضیح می‌دهد که تجهیزات شناور در حین اجرای رشته چگونه رفتار می‌کنند، چرا عملکرد پر کردن خودکار به ویژه در قسمت‌های جانبی طولانی ارزشمند است، و چگونه خدمه باید این ابزارها را انتخاب، تأیید و کار کنند تا پوشش در عمق فرود بیاید و کار سیمان اولیه در پشت یک مانع مطمئن شروع شود. راهنما از چارچوب API Spec 10F و ISO 10427-2 پیروی می کند و از اندازه های بدنه استاندارد صنعتی، درجه بندی فشار و پارامترهای سیمان سازی استفاده می کند.

تجهیزات شناور چه نقشی در حین اجرا شدن پوشش دارند؟

تجهیزات شناور در پایین رشته پوشش قرار دارند. یک کفش شناور روی پایین ترین مفصل رزوه می شود و یک یقه شناور معمولاً یک تا سه مفصل بالای کفش قرار می گیرد، معمولاً دو تا، و یک رد کفش بین آنها باقی می ماند. هر ابزار حاوی یک شیر یک طرفه است که جریان رو به پایین گل، اسپیسر و سیمان را امکان پذیر می کند و از جریان رو به بالا جلوگیری می کند. در طول راه اندازی، این شیر تصمیم می گیرد که چگونه بدنه با گل پر شود، فشارهای موجی چگونه ایجاد می شود، و اینکه آیا خدمه می توانند قبل از رسیدن به پایین به گردش درآیند یا خیر.

در یک دویدن معمولی، خدمه برای متعادل کردن فشار خارجی و جلوگیری از فروپاشی، گل و لای را از سطح در یک برنامه پر کردن اضافه می‌کنند و هر چرخه پر کردن، دویدن را متوقف می‌کند. تجهیزات شناور پر کردن خودکار بخشی از این کار را خودکار می کند. یک شیر پرکننده دیفرانسیل، که معمولاً یک فلپر یا طرح توپ با دهانه کنترل‌شده است، زمانی باز می‌شود که فشار هیدرواستاتیکی خارج از محفظه از فشار داخل به میزان تعیین‌شده‌ای بیشتر شود و به گل وارد شود. هنگامی که فشارها برابر می شود، دریچه بسته می شود، بنابراین بدنه به طور مداوم پر می شود و در طول کار نزدیک به تعادل فشار باقی می ماند.

عملکرد تکمیل خودکار دائمی نیست. قبل از سیمان کردن، تجهیزات با انداختن یک توپ تبدیل یا پلاگین یا با ایجاد نرخ گردشی که مکانیسم را تغییر می دهد به حالت معمولی تبدیل می شود. سپس شیر مانند یک شیر فشار برگشتی معمولی رفتار می کند. درجه بندی فشار کاری معمولاً از 5000 تا 10000 psi، با طرح های HPHT تا 15000 psi، و اندازه های پوشش بدنه از 4-1/2 تا 20 اینچ، معمولاً 5-1/2، 7، و 9-5/8 اینچ در چاه های افقی متغیر است.

عملکرد بر اساس API Spec 10F و ISO 10427-2 تأیید شده است که یکپارچگی آب بندی، قابلیت فشار تفاضلی، مقاومت در برابر دما و مته کاری را پوشش می دهد. درک این عملکردها مهم است زیرا پوشش در یک بخش افقی طولانی برای ساعت های زیادی با گردش متناوب در سوراخ قرار دارد و هر انتخاب عملیاتی با تجهیزات شناور در تعامل است. بنابراین کفش و یقه هم به عنوان یک وسیله مدیریت گل در حین دویدن و هم به عنوان مانع سیمانی نهایی عمل می کنند، به همین دلیل است که وضعیت آنها باید قبل از خروج رشته از سطح تأیید شود.

چرا تجهیزات شناور پرکننده خودکار در بخش‌های افقی بلند اهمیت دارد؟

بخش های بلند افقی هر قسمت از بدنه را تست می کنند. قسمت جانبی اغلب از طریق سازندهایی با گرادیان شکست کم حفاری می شود، حلقه باریک است و بسترهای قلمه ها در سمت پایین سوراخ در شیب های نزدیک به 90 درجه قرار می گیرند. قرار گرفتن محفظه در این محیط باعث جابجایی گل به سمت حلق می شود و فشار موجی ایجاد می کند که با سرعت دویدن و رئولوژی گل رشد می کند. اگر موج از گرادیان شکست فراتر رود، چاه برگشتی را از دست می دهد، تمیز کردن سوراخ خراب می شود و ممکن است پوشش به پایین نرسد. مدل سازی موج در مرحله برنامه ریزی این محدودیت ها را قبل از ورود کفش به سوراخ مشخص می کند.

کفش و یقه شناور پرکننده خودکار مستقیماً به مشکل افزایش ضربه می زند. از آنجایی که گل در حین اجرا وارد بدنه می‌شود، گل کمتری در هر پایه به طرف حلق بالا می‌رود، فشار موج پایین‌تر می‌ماند و مناطق ضعیف محافظت می‌شوند. این ابزار همچنین اکثر چرخه های پر شدن سطح را از مسیر بحرانی حذف می کند و زمان ثابت ماندن رشته و قرار گرفتن در معرض چسبندگی دیفرانسیل را کوتاه می کند.

ترکیب مزایا در چاه‌های افقی و بلندمدت، جایی که نسبت عمق اندازه‌گیری شده به عمق عمودی زیاد است، تمیز کردن سوراخ‌ها حاشیه‌ای است و زمان دکل گران است. تجهیزات پر کردن خودکار چهار مزیت را در این چاه ها ارائه می دهد:

• کنترل فشار افزایشی: دهانه پرکن کنترل شده، افزایش فشار در کفش را محدود می کند، از سازندهای با گرادیان شکست پایین محافظت می کند و خطر از دست رفتن گردش خون را در هنگام اجرا کاهش می دهد.
• ورود مداوم سریع تر: پر کردن خودکار تعداد توقف های پر کردن سطح را کاهش می دهد و زمان کل اجرا و قرار گرفتن رشته را در شرایط گیرکردگی لوله کاهش می دهد.
• تهویه سوراخ انعطاف پذیر: خدمه می توانند در اعماق برنامه ریزی شده مکث، چرخش، چرخش و رفت و برگشت انجام دهند در حالی که مکانیسم پر کردن خودکار بدنه را نزدیک به تعادل فشار نگه می دارد.
• فشار برگشتی تضمین شده برای سیمان کاری: شیر پس از تبدیل ستون سیمانی را نگه می دارد، از جریان برگشتی سیمان و لوله U جلوگیری می کند و از برآمدگی پلاگین برف پاک کن تمیز پشتیبانی می کند.

یک مبادله طراحی وجود دارد. مکانیسم‌های پر کردن خودکار قطعات متحرک را اضافه می‌کنند، بنابراین کنترل کیفیت، تست عملکرد و روش‌های تبدیل صحیح بیشتر از یک کار معمولی اهمیت دارد. هنگامی که تجهیزات به درستی تأیید شود، مانع نهایی به اندازه یقه شناور معمولی قابل اعتماد است و مزایای استفاده از آن حفظ می شود.

برای اپراتورهایی که از پوشش 5-1/2 اینچی تا 9-5/8 اینچی در بخش های افقی استفاده می کنند، سؤال عملی این است که آیا باید یک کفش شناور تک پرکننده خودکار را اجرا کرد، یک یقه شناور پرکننده خودکار در بالای آن اضافه کرد یا از آرایش دو سوپاپ استفاده کرد که در آن هر دو ابزار اضافی فشار برگشتی را فراهم می کنند. پاسخ به شرایط سوراخ، گرادیان شکست، و میزان افزونگی مانعی که چاه توجیه می کند بستگی دارد. در هر مورد، تصمیم باید بر خلاف طرح در حال اجرا مستند شود، زیرا حالت پر کردن خودکار، مرحله تبدیل و عملکرد فشار برگشتی نهایی یک توالی پیوسته را تشکیل می‌دهند که خدمه سیمان‌کاری باید قبل از ایجاد اولین اتصال آن را درک کنند.

نحوه اجرای پوشش با تجهیزات شناور در مقاطع افقی بلند

یک دویدن موفق قبل از ورود کفش به دهانه چاه شروع می شود. روش زیر مراحل انتخاب، تأیید، اجرا و تبدیل را پوشش می دهد که هم از تجهیزات شناور و هم از چاه محافظت می کند.

تجهیزات مطابق با پوشش و طرح چاه را انتخاب کنید

اندازه بدنه، وزن، درجه و اتصال، از جمله اتصالات ممتاز را در جایی که طراحی به آنها نیاز دارد، تأیید کنید و تجهیزات شناور را مطابق با آن مطابقت دهید. یک درجه بندی فشار مطابق با برنامه سیمان کاری، معمولاً 5000 یا 10000 psi و درجه حرارتی که دمای سوراخ پایین مورد انتظار را پوشش می دهد، انتخاب کنید. تصمیم بگیرید که آیا جانبی یقه شناور پرکننده خودکار، یقه شناور معمولی یا هر دو ابزار با شیرهای فشار برگشتی را توجیه می کند. تأیید کنید که جنس بدنه با طرح حفاری مطابقت دارد: چدن، آلومینیوم یا پلاستیک‌های گرماسخت گزینه‌های متداول حفاری هستند و فولاد غیرقابل حفاری برای موارد خاص در نظر گرفته شده است.

مکانیسم تکمیل خودکار را قبل از کار بررسی کنید

عملکرد شیر پرکننده را در محل نصب آزمایش کنید. اطمینان حاصل کنید که دهانه پر کننده شفاف است، فلپر یا توپ به درستی قرار می گیرد، و مکانیسم تبدیل وجود دارد و با رویه دستورالعمل های اجرا مطابقت دارد. محافظ‌های نخ و آسیب‌های مربوط به جابجایی را بررسی کنید و تطبیق تجهیزات را در برابر جدول پوشش تأیید کنید. عمق و روش تبدیل را با خدمه بررسی کنید، زیرا تبدیل در زمان نامناسب، چه خیلی زود یا خیلی دیر، یک منبع رایج مشکل در چاه های افقی است. اگر تجهیزات چرخشی یا رفت و برگشتی خواهد بود، درجه گشتاور اتصالات را تأیید کنید.

سرعت های اجرا، رفتار پر کردن، و محدودیت های افزایش را برنامه ریزی کنید

قبل از شروع اجرا را مدل کنید. نرم افزار شبیه سازی سرج فشار روی کفش را برای سرعت های دویدن برنامه ریزی شده، وزن گل و فاصله های حلقوی محاسبه می کند. افزایش پیش بینی شده را زیر شیب شکست ضعیف ترین ناحیه نگه دارید. روش نظارت بر پر شدن را ایجاد کنید: با تجهیزات پر کردن خودکار، نشانگر پر شدن یا رفتار برگشت گل را تماشا کنید تا تأیید کنید که دریچه باز است. در بخش‌های افقی طولانی، اجرای آهسته‌تری از بخش ساخت و ساز و جانبی برنامه‌ریزی کنید و با خدمه مته در مورد حداکثر زمان اجرای پایه توافق کنید. اگر بازگشت از دست رفت یا پر کردن متوقف شد، قبل از ادامه کار را متوقف کرده و ارزیابی کنید.

حفره را در اعماق برنامه ریزی شده به گردش درآورید و حالت دهید

در فواصل زمانی برنامه ریزی شده، معمولاً زمانی که کفش به عمق کفپوش قبلی، قسمت بالای ساخت و سایر نکات توافق شده در برنامه می رسد، گردش کنید. در حین گردش، رشته را در محدوده گشتاور و کشیدن آن بچرخانید و متقابل کنید تا بستر قلمه ها شکسته شود و سوراخ تمیز بماند. نرخ گردش خون را کمتر از نرخی نگه دارید که مکانیزم پر کردن خودکار را قبل از تبدیل از بین می برد و فشار لوله پایه را برای امضای تمیز کنترل کنید. هنگامی که سوراخ شرطی می شود، خواص گل، از جمله رئولوژی و فیلتراسیون، باید قبل از اجرای بخش نهایی در داخل پاکت برنامه باشد.

به حالت معمولی تبدیل کنید و مانع را تأیید کنید

در عمق کل یا در عمق تبدیل برنامه ریزی شده، مکانیسم تبدیل را طبق دستورالعمل های در حال اجرا فعال کنید: توپ تبدیل یا دوشاخه را رها کنید و آن را به ابزار پمپ کنید، یا نرخ گردش مشخص شده توسط تامین کننده را تعیین کنید. پس از تبدیل، عملکرد پر کردن خودکار غیرفعال می شود و شیر به یک شیر فشار برگشتی استاندارد تبدیل می شود. با چرخش در نرخ برنامه ریزی شده و مشاهده رفتار فشار طبیعی، تبدیل را تأیید کنید، سپس رشته را از روی سطح فشار دهید تا مطمئن شوید که شیر از پایین نگه می دارد. با تایید مانع، فاصله‌گیر، دوغاب، شاخه برف پاک کن و جابجایی را همانطور که طراحی شده است ادامه دهید.

سوالات متداول

چرا تجهیزات پرکننده خودکار برای اجراهای بلند افقی بدنه ترجیح داده می شود؟

زیرا فشار موج اصلی محدودیت است. کفش‌ها و یقه‌های شناور با پر کردن خودکار اجازه می‌دهند گل و لای در حین اجرا وارد بدنه شود، سنبله فشار در کفش را کاهش می‌دهد، از ساختارهای ضعیف در برابر گردش خون از دست رفته محافظت می‌کند و توقف‌های پر شدن سطح را کاهش می‌دهد. نتیجه یک دویدن سریع تر و ایمن تر با خطر کمتر گیر کردن است.

آیا هنگام استفاده از ابزارهای پرکننده خودکار، پوشش هنوز نیاز به پر کردن سطح دارد؟

معمولاً هنوز مقداری پر کردن سطح مورد نیاز است، به ویژه هنگامی که رشته متوقف می شود یا مکانیسم پر کردن بسته است. شیر پرکننده خودکار در طول کارکرد عادی تقریباً تعادل را حفظ می‌کند، اما خدمه باید دستورالعمل‌های در حال اجرا را دنبال کنند، نشانگر پر شدن را نظارت کنند و طبق دستورالعمل آن را شارژ کنند تا مقاومت فروپاشی و کنترل ولتاژ هرگز به خطر نیفتد.

تجهیزات پرکننده خودکار قبل از سیمانکاری چگونه تبدیل می شوند؟

تبدیل از رویه تأمین‌کننده پیروی می‌کند، معمولاً با انداختن یک توپ تبدیل یا پلاگین و پمپ کردن آن به ابزار، یا با افزایش گردش خون به نرخ مشخص. سپس این مکانیسم دهانه پر را برای همیشه می بندد و تجهیزات به عنوان یک شیر فشار برگشتی معمولی عمل می کند. زمان بندی صحیح ضروری است. تبدیل خیلی زود یا خیلی دیر مشکل ایجاد می کند.

چه درجه بندی فشاری برای تجهیزات شناور چاه افقی معمول است؟

درجه بندی فشار کاری 5000 و 10000 psi برای اکثر چاه های افقی استاندارد است، با طرح های تخصصی HPHT با 15000 psi. درجه بندی باید با حداکثر فشار دیفرانسیل مورد انتظار در طول جابجایی و آزمایش سیمان مطابقت داشته باشد و تجهیزات باید مطابق با API Spec 10F و ISO 10427-2 انتخاب شوند.

آیا می توان رشته را با نصب تجهیزات شناور پرکننده خودکار چرخاند یا رفت و برگشت کرد؟

بله، در محدوده. بسیاری از ابزارهای پرکننده خودکار برای چرخش و رفت و برگشت در حین کار طراحی شده اند که به کارکردن روکش تا پایین و تمیز کردن سوراخ کمک می کند. خدمه باید به درجه گشتاور اتصالات و محدودیت های مکانیکی مکانیزم پرکننده احترام بگذارند و قبل از انجام کار، توانایی خود را با تامین کننده تایید کنند.

چه زمانی باید از پیکربندی دو سوپاپ در چاه های افقی استفاده شود؟

آرایش دو سوپاپ، با یقه شناور در بالای کفش شناور، زمانی توصیه می‌شود که افزونگی مانع مهم‌تر باشد: پنجره‌های فشار باریک، جانبی باارزش، یا چاه‌هایی که دریچه باز گیر می‌تواند یک کار اصلاحی گران قیمت را مجبور کند. اگر یکی از دریچه ها خراب شود، شیر دوم همچنان ستون سیمانی را نگه می دارد و از جریان برگشتی جلوگیری می کند. آن را در طرح رشته برنامه ریزی کنید.

نتیجه گیری

در بخش‌های افقی طولانی، تجهیزات شناور دو بار حفظ می‌شوند: اول در طول اجرا، زمانی که عملکرد پر کردن خودکار فشار موج را کنترل می‌کند و بدنه را به طور ایمن به سمت پایین حرکت می‌کند، و دوباره در طول سیمان‌کاری، زمانی که شیر فشار برگشتی تبدیل شده ستون دوغاب را نگه می‌دارد و از جریان برگشت سیمان در حین گیرش سیمان جلوگیری می‌کند. انتخاب تجهیزات، تست عملکرد قبل از اجرا، سرعت اجرا و روش تبدیل همگی تعیین می کنند که آیا این دو نقش به طور قابل اعتماد انجام می شوند یا خیر. اپراتورهایی که اجرا را با مدل‌سازی موجی برنامه‌ریزی می‌کنند، مکانیسم پر کردن خودکار را در محل سکو بررسی می‌کنند، و خدمه را در مورد نظارت پر و عمق تبدیل نظم می‌دهند، به طور مداوم پوشش را با یک مانع قابل اعتماد در محل قرار می‌دهند. هنگامی که چاه افقی یا بلندمدت بعدی خود را برنامه ریزی می کنید، با برنامه پوشش، مشخصات چاه، و داده های گل و لای و سیمان کاری با مهندسان برنامه ما تماس بگیرید تا پیکربندی کفش شناور و یقه شناور بتواند با شرایط دقیق شما مطابقت داشته باشد.