چگونه تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری بر راندمان حفاری پس از سیمان‌کاری تأثیر می‌گذارد

تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری مستقیماً بر سرعت حفاری دکل از مسیر کفش و بازگشت به حفاری تأثیر می‌گذارد. پس از برخورد پلاگ بالایی و رسیدن دوغاب به گیرش اولیه، کفش شناور قابل حفاری، یقه شناور و شیر ضد برگشت در داخل مسیر کفش غلاف باید با مته بعدی برداشته شوند. طرح‌هایی که به سرعت، در یک مرحله حفاری می‌شوند و به قطعات کوچک خرد می‌شوند که به طور تمیز گردش می‌کنند، زمان توقف را به حداقل می‌رسانند و غلاف سیمانی را از آسیب ضربه‌ای محافظت می‌کنند. انتخاب مواد، چدن، آلومینیوم، پلاستیک ترموست یا سرامیک، تعادل بین قابلیت حفاری و استحکام فشاری مورد نیاز برای تحمل فشار دیفرانسیل در حین قرار دادن سیمان را تعیین می‌کند. چند ساعت اضافی در مسیر کفش می‌تواند زمان صرفه‌جویی شده توسط یک مته سریع را از بین ببرد. این راهنما توضیح می‌دهد که تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری چیست، چرا راندمان حفاری برای اقتصاد چاه اهمیت دارد و چگونه یک حفاری قابل پیش‌بینی مطابق با عمل API Spec 10F برنامه‌ریزی کنیم.

تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری چیست و حفاری چگونه کار می‌کند

تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری شامل کفش شناور، یقه شناور و اجزای شیر شناور است که پس از سیمان‌کاری در غلاف باقی می‌مانند و سپس توسط مته حفاری از بین می‌روند. کفش شناور غلاف را به سمت پایین هدایت می‌کند و معمولاً دارای شیر ضد برگشت است؛ یقه شناور یک تا سه لوله بالاتر از کفش نصب می‌شود، معمولاً دو لوله، و یک نقطه آب‌بندی دوم را فراهم می‌کند. فاصله بین یقه و کفش، که به عنوان مسیر کفش شناخته می‌شود، معمولاً 20-90 فوت امتداد دارد و پس از جابجایی پر از سیمان باقی می‌ماند. از آنجایی که این اجزا در چاه باقی می‌مانند، باید از موادی ساخته شوند که به طور قابل پیش‌بینی حفاری شوند نه فولادی که نیاز به فرزکاری داشته باشد.

سازندگان بدنه و قطعات داخلی قابل حفاری را از چدن، آلومینیوم، پلاستیک‌های ترموست و کامپوزیت‌ها یا سرامیک‌ها می‌سازند. چدن استحکام فشاری بالا و مقاومت در برابر فرسایش را ارائه می‌دهد اما کندتر حفاری می‌شود؛ آلومینیوم به سرعت حفاری می‌شود و انتخاب رایج برای کاربردهای استاندارد است؛ پلاستیک ترموست و مواد کامپوزیتی سریع‌ترین حفاری را دارند اما محدودیت‌های دمایی و فشاری کمتری دارند؛ سرامیک عمدتاً در مواردی انتخاب می‌شود که دوغاب ساینده باعث فرسایش نشیمنگاه‌های نرم‌تر شود. تجهیزات فولادی غیرقابل حفاری برای موارد خاص، مانند فواصل پرفراژ یا عملیاتی که قصد فرزکاری به جای حفاری دارند، رزرو شده است. صرف نظر از ماده، تجهیزات باید در حین قرار دادن سیمان به طور قابل اعتماد آب‌بندی شوند و سپس تحت مته به روشی کنترل شده از کار بیفتند.

حفاری معمولاً پس از رسیدن سیمان به استحکام فشاری کافی آغاز می‌شود. یک مته PDC یا مخروطی غلتکی در چاه قرار داده می‌شود، ابتدا یقه قابل حفاری، سپس کفش و در نهایت سیمان در مسیر کفش برای مسافت کوتاهی حفاری می‌شود تا به نقطه برنامه‌ریزی شده بعدی برسد. مواد برداشته شده به صورت قطعات کوچک به سطح گردش می‌کنند. آزمایش عملکرد تجهیزات شناور، از جمله تست‌های آب‌بندی مایع و چرخه دما، مطابق با API Spec 10F / ISO 10427-2 است، بنابراین رتبه‌بندی‌های ذکر شده توسط تامین‌کننده منعکس کننده یک استاندارد صنعتی شناخته شده است. مرحله حفاری زمانی پایان می‌یابد که مته از کفش عبور کرده و چاه برای بخش حفاری بعدی آماده باشد.

چرا راندمان حفاری مستقیماً بر اقتصاد چاه تأثیر می‌گذارد

هر ساعتی که صرف حفاری تجهیزات شناور می‌شود، زمان توقف است: دکل در حال حفاری نیست، مته مصرف می‌شود و هزینه عملیاتی روزانه ادامه دارد. در چاه‌های عمیق یا فراساحلی، مسیر کفش یک نقطه ثابت در برنامه چاه است، بنابراین حفاری کند یا غیرقابل پیش‌بینی کل برنامه را به تأخیر می‌اندازد. نتایج بدتر شامل یک عنصر شیر است که با مته می‌چرخد، قطعات بزرگ چدن که گردش آنها دشوار است، یک غلاف سیمانی آسیب دیده که بعداً تست فشار را رد می‌کند، و یک سفر اضافی برای قرار دادن یک مته متفاوت یا فرز. تأثیر مالی با نرخ دکل مقیاس می‌شود: یک یقه شناور که در سی دقیقه حفاری می‌شود و یکی که دو ساعت نیاز دارد، تفاوت کمی در قیمت مواد دارند اما از نظر هزینه عملیاتی به طور معناداری متفاوت هستند و این تفاوت در یک سکو یا دکل حفاری ضرب می‌شود.

یک سیستم قابل حفاری با طراحی خوب به چهار روش به راندمان کمک می‌کند:

• نفوذ سریعتر در مسیر کفش. قطعات داخلی آلومینیومی، ترموست و کامپوزیتی طوری مهندسی شده‌اند که تحت وزن متوسط روی مته خرد می‌شوند و زمان بین برخورد پلاگ و حفاری را کوتاه می‌کنند.
• سازگاری با مته‌های PDC. قطعات داخلی قابل حفاری طوری فرموله شده‌اند که برشگرهای PDC بتوانند آنها را بدون آسیب ضربه‌ای برش دهند و نیاز به یک مرحله فرزکاری اختصاصی را از بین می‌برند.
• ذرات کوچک و سبک. خرد شدن کنترل شده ذراتی تولید می‌کند که به راحتی از چاه گردش می‌کنند و از BHA محافظت کرده و از مشکلات مربوط به زباله جلوگیری می‌کنند.
• آب‌بندی قابل اعتماد تا نقطه حفاری. همان موادی که به سرعت حفاری می‌شوند باید در حین قرار دادن سیمان فشار دیفرانسیل را تحمل کنند، معمولاً 5,000-10,000 psi، بنابراین راندمان به قیمت یک شیر چک معیوب به دست نمی‌آید.

عملکرد حفاری همچنین بر ارزیابی سیمان که در ادامه می‌آید تأثیر می‌گذارد. یک حفاری تمیز غلاف را دست نخورده باقی می‌گذارد تا لاگ‌های پیوند تصویر قابل اعتمادی از سیمان پشت کفش ارائه دهند؛ حفاری خشن یا ذرات بزرگ می‌توانند سیمان گیر کرده نزدیک کفش را شکسته یا کانالیزه کنند و لاگ‌های غیرقطعی و کارهای اصلاحی تدافعی تولید کنند که ممکن است داده‌ها حتی توجیه نکنند. بنابراین انتخاب یک درجه قابل حفاری یک مصالحه بین دو مرحله کار است. یک ماده نرم‌تر به سرعت حفاری می‌شود اما باید در برابر بارهای هیدرواستاتیک و موجی غلاف در حال اجرا مقاومت کند؛ یک ماده سخت‌تر در پایین چاه بخشنده‌تر است اما زیر مته کندتر است. مهندسان با تطبیق درجه ماده با عمق چاه، دما، چگالی دوغاب و پنجره حفاری برنامه‌ریزی شده، و با تأیید رتبه در گواهی تست تامین‌کننده به جای فرض اینکه یک درجه برای هر چاه مناسب است، این تضاد را حل می‌کنند. هنگامی که چاه بعداً در نزدیکی کفش پرفراژ یا شکسته می‌شود، وضعیت آن ستون سیمان تعیین می‌کند که آیا مانع مقاومت می‌کند یا خیر، بنابراین تجهیزات شناور که به طور تمیز حفاری می‌شوند، پیش‌نیاز یک کفش است که می‌تواند با اطمینان آزمایش، لاگ‌گیری و تولید شود.

چگونه یک حفاری سریع و قابل اعتماد برنامه‌ریزی و اجرا کنیم

حفاری قابل پیش‌بینی قبل از قرار دادن غلاف برنامه‌ریزی می‌شود، نه پس از گیرش سیمان کشف می‌شود. مراحل زیر دنباله ای را که مهندسان سیمان‌کاری و تیم‌های حفاری برای مشخص کردن، تأیید و حفاری تجهیزات شناور استفاده می‌کنند، دنبال می‌کنند.

درجه ماده قابل حفاری را با پروفیل چاه مطابقت دهید

برای چاه‌های عمودی و انحرافی استاندارد با دماهای معمولی، قطعات داخلی آلومینیومی یا پلاستیک ترموست سریع‌ترین حفاری را دارند و معمولاً کافی هستند. چدن در مواردی که استحکام مکانیکی بالاتر، عمق‌های عمیق‌تر یا دوغاب‌های ساینده حفاری کندتر را توجیه می‌کنند، ترجیح داده می‌شود. حداکثر دمای مجاز، که معمولاً برای درجات استاندارد 350-400 درجه فارنهایت است، را در برابر دمای پایین چاه در گردش تأیید کنید، زیرا اجزای ترموست پس از رتبه خود استحکام خود را از دست می‌دهند. در مواردی که اپراتور حفاری PDC را برنامه‌ریزی کرده است، قطعات داخلی با قابلیت حفاری PDC مستند را انتخاب کنید؛ در مواردی که از مته مخروطی غلتکی استفاده می‌شود، درجات سخت‌تر قابل قبول هستند.

رتبه‌بندی فشار، دما و اتصال را قبل از کار تأیید کنید

هر یقه شناور و کفش شناور باید برای اندازه غلاف، وزن و رزوه، از 4-1/2 اینچ تا 20 اینچ با اتصالات API LTC، STC، BTC یا ممتاز مشخص شود. بررسی کنید که رتبه فشار دیفرانسیل، معمولاً 5,000 psi یا 10,000 psi با گزینه‌های 15,000 psi برای کارهای HPHT، از حداکثر بار در بدترین حالت پس از جابجایی بیشتر باشد. سابقه تست فردی را درخواست کنید و تأیید کنید که تست مطابق با API Spec 10F / ISO 10427-2 انجام شده است. تامین‌کننده همچنین باید تأیید کند که بدنه قابل حفاری تحت فشار هیدرواستاتیک در عمق نصب فرو نمی‌ریزد یا در حین قرار دادن، رفت و برگشت یا چرخش غلاف تغییر شکل نمی‌دهد.

BHA حفاری و پارامترهای عملیاتی را طراحی کنید

بیشتر اپراتورها با همان مته PDC برنامه‌ریزی شده برای بخش حفاری بعدی حفاری می‌کنند. با پارامترهای کاهش یافته، معمولاً 2,000-5,000 پوند وزن روی مته و 60-120 دور در دقیقه شروع کنید، تا زمانی که یقه قابل حفاری سوراخ شود، سپس پارامترها را از طریق کفش و سیمان باقی مانده عادی کنید. گشتاور و فشار خط اصلی را برای امضای یک جزء که با مته می‌چرخد، تماشا کنید و بلافاصله در صورت توقف نفوذ، متوقف شوید. از وزن بیش از حد روی مته در یقه خودداری کنید، که می‌تواند قطعات بزرگ را بشکند یا مجموعه را در سوراخ شسته شده به پهلو فشار دهد. ایمن‌تر است که نرخ نفوذ کنترل شده‌ای را حفظ کنید و اجازه دهید لرزاننده‌ها پیشرفت را تأیید کنند تا اینکه مته را فشار دهید و ریسک توقف رشته را داشته باشید.

مدیریت زباله و تمیز کردن چاه را برنامه‌ریزی کنید

از آنجایی که قطعات قابل حفاری باید به سطح برسند، گردش را با سرعت حلقوی کافی برای انتقال بزرگترین ذره مورد انتظار برنامه‌ریزی کنید. قرص‌های جاروب و یک سفر کوتاه پاک‌کننده قبل از حفاری به جلو، خطر نشست زباله در اطراف BHA را کاهش می‌دهد. نمونه‌ها را در لرزاننده‌ها بگیرید تا تأیید کنید که یقه شناور و کفش شناور به طور کامل برداشته شده‌اند و حجم گردش شده را با حجم محاسبه شده مسیر کفش مقایسه کنید. تأیید کنید که یقه شناور مرجع عمق برای مسیر کفش است: هنگامی که مته به یقه می‌رسد، خدمه دقیقاً می‌دانند چه مقدار ماده قابل حفاری در زیر باقی مانده است.

بازرسی دست زدن، ذخیره‌سازی و مستندات قبل از ورود

یک جزء قابل حفاری که در حمل و نقل آسیب دیده یا مرطوب نگهداری شده است می‌تواند زیر مته ترک بخورد یا بدتر از آن، هنگام آب‌بندی نشت کند. محافظ‌های رزوه، وضعیت داخلی و حرکت شیر را در حیاط بازرسی کنید؛ تجهیزات را عمودی و خشک نگهداری کنید؛ و مستندات کیفیت سازنده، که معمولاً تحت سیستم‌های API Spec Q1 یا ISO 9001 تولید می‌شود، را قبل از اینکه تجهیزات به رشته متصل شوند، مرور کنید. شماره سریال‌ها را ثبت کنید تا هرگونه ناهنجاری در حفاری را بتوان به جزء خاص و تاریخچه تست آن ردیابی کرد.

دنبال کردن این توالی به تیم حفاری یک مرجع واضح برای زمان حفاری و حجم زباله می‌دهد، بنابراین هرگونه انحراف از برنامه در مراحل اولیه، زمانی که مشکل هنوز ارزان است، تشخیص داده می‌شود.

سوالات متداول

تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری چیست؟

تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری، کفش‌های شناور، یقه شناور و شیرهای شناور هستند که از موادی مانند آلومینیوم، چدن، پلاستیک ترموست یا سرامیک ساخته شده‌اند که مته حفاری می‌تواند پس از کار سیمان‌کاری آنها را از بین ببرد. این تجهیزات در حین قرار دادن در برابر برگشت سیمان آب‌بندی می‌شوند، سپس حفاری می‌شوند تا چاه بتواند به بخش حفاری بعدی ادامه دهد.

چه موادی برای تجهیزات شناور قابل حفاری استفاده می‌شود؟

رایج‌ترین مواد قابل حفاری عبارتند از آلومینیوم، چدن، پلاستیک‌های ترموست و کامپوزیت‌ها و سرامیک‌ها. قطعات داخلی آلومینیومی و ترموست سریع‌ترین حفاری را دارند و برای چاه‌های با دمای استاندارد مناسب هستند؛ چدن استحکام بالاتری را فراهم می‌کند؛ سرامیک در برابر فرسایش ناشی از دوغاب‌های متراکم یا ساینده مقاومت می‌کند. درجه با الزامات فشار، دما و حفاری هر چاه مطابقت داده می‌شود.

حفاری تجهیزات شناور چقدر طول می‌کشد؟

زمان حفاری به درجه ماده، تعداد شیرها و مته مورد استفاده بستگی دارد. طرح‌های مدرن قابل حفاری معمولاً در عرض چند دقیقه تا چند ساعت حفاری و گردش برداشته می‌شوند. قطعات داخلی آلومینیومی و کامپوزیتی سریع‌ترین حفاری را دارند، در حالی که چدن زمان بیشتری می‌برد. زمان واقعی باید با برنامه مقایسه شود تا مشکلات زود تشخیص داده شوند.

آیا مته‌های PDC می‌توانند تجهیزات شناور قابل حفاری را حفاری کنند؟

بله. یقه شناور و کفش شناور قابل حفاری طوری طراحی شده‌اند که برشگرهای PDC بتوانند آنها را با وزن کنترل شده روی مته و سرعت چرخش برش دهند. شروع با پارامترهای کاهش یافته، معمولاً چند هزار پوند وزن و 60-120 دور در دقیقه، از مته محافظت می‌کند و قطعات کوچکی تولید می‌کند. مته‌های مخروطی غلتکی نیز در برخی برنامه‌ها استفاده می‌شوند.

اگر تجهیزات شناور قابل حفاری نباشند چه اتفاقی می‌افتد؟

اگر یک جزء بچرخد، مته را مسدود کند یا قابل حفاری نباشد، تیم حفاری ممکن است نیاز به افزایش وزن روی مته، تغییر به فرز، یا یک سفر اضافی داشته باشد، که همه اینها زمان توقف را اضافه می‌کنند. قطعات بزرگ که گردش نمی‌کنند ممکن است نیاز به یک مرحله تمیزکاری اختصاصی داشته باشند. بیشتر مشکلات به انتخاب ماده، اجزای آسیب دیده یا پارامترهای نادرست برمی‌گردد.

آیا قابلیت حفاری رتبه فشار تجهیزات را کاهش می‌دهد؟

قابلیت حفاری و رتبه فشار متعادل هستند، نه مخالف. یک ماده نرم‌تر سریع‌تر حفاری می‌شود اما به طور کلی دارای رتبه فشار دیفرانسیل پایین‌تری است، در حالی که درجات چدن و سرامیک رتبه‌های بالاتری دارند. خریداران باید تأیید کنند که رتبه فشار دیفرانسیل، معمولاً 5,000-10,000 psi، بار مورد انتظار را برآورده می‌کند به جای اینکه فرض کنند یک ماده نرم‌تر به معنای کیفیت پایین‌تر است.

نتیجه‌گیری

تجهیزات شناور سیمانی قابل حفاری در تقاطع دو مرحله کار قرار دارند: باید در حین قرار دادن سیمان به طور قابل اعتماد آب‌بندی شوند و سپس به سرعت زیر مته ناپدید شوند. انتخاب مواد، رتبه‌بندی‌های تأیید شده، دست زدن دقیق و یک رویه حفاری منضبط، این مصالحه را به زمان توقف قابل پیش‌بینی تبدیل می‌کند. برای اکثر چاه‌ها، قطعات داخلی آلومینیومی، ترموست و کامپوزیتی حفاری سریع و تک مرحله‌ای با مته‌های PDC را ارائه می‌دهند، در حالی که درجات چدن و سرامیک جایگاه خود را در محیط‌های عمیق‌تر، داغ‌تر یا ساینده‌تر به دست می‌آورند. موضوع مشترک تأیید است: رتبه‌بندی فشار و دما که در برابر سوابق تست API Spec 10F / ISO 10427-2 تأیید شده‌اند، و رفتار حفاری که قبل از قرار دادن غلاف با تامین‌کننده توافق شده است. هنگامی که برنامه روشن است، مسیر کفش دیگر منبع عدم قطعیت نیست. با مهندسان کاربردی ما با اندازه غلاف، عمق و داده‌های دمایی خود تماس بگیرید تا درجه قابل حفاری مناسب را برای کار سیمان‌کاری بعدی خود تأیید کنید.