Ο εξοπλισμός πλωτήρων τσιμέντου παίζει κεντρικό ρόλο στην εισαγωγή σωλήνων σε μεγάλες οριζόντιες διατομές, όπου η πίεση άνωσης, η αντίσταση και ένα στενό παράθυρο λειτουργίας περιορίζουν πόσο γρήγορα μπορεί να τοποθετηθεί με ασφάλεια μια στήλη. Τα πλωτά παπούτσια και οι πλωτές κολάρες αυτόματης πλήρωσης επιτρέπουν στο ρευστό γεώτρησης να εισέλθει στον σωλήνα μέσω ενός ελεγχόμενου μηχανισμού πλήρωσης κατά την εισαγωγή, μειώνοντας την άνωση έναντι ασθενών σχηματισμών, μειώνοντας τον αριθμό των κύκλων επιφανειακής πλήρωσης και εξοικονομώντας χρόνο γεώτρησης. Όταν ο σωλήνας φτάσει στο τελικό βάθος, ο ίδιος εξοπλισμός μετατρέπεται σε μια συμβατική βαλβίδα αντεπιστροφής που συγκρατεί τη στήλη τσιμέντου στη θέση της κατά τη διάρκεια και μετά την εκτόπιση, αποτρέποντας την οπισθοδρόμηση του τσιμέντου και την σωλήνωση σωλήνα. Αυτό το άρθρο εξηγεί πώς συμπεριφέρεται ο πλωτός εξοπλισμός κατά την εισαγωγή της στήλης, γιατί η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης είναι ιδιαίτερα πολύτιμη σε μεγάλες πλευρικές διατομές και πώς τα συνεργεία πρέπει να επιλέγουν, να επαληθεύουν και να χειρίζονται αυτά τα εργαλεία, ώστε ο σωλήνας να φτάνει στο βάθος και η κύρια εργασία τσιμέντου να ξεκινά πίσω από ένα αξιόπιστο φράγμα. Η καθοδήγηση ακολουθεί το πλαίσιο των API Spec 10F και ISO 10427-2 και βασίζεται σε τυποποιημένα μεγέθη σωλήνων, ονομαστικές πιέσεις και παραμέτρους τσιμέντου.
Ο πλωτός εξοπλισμός βρίσκεται στο κάτω μέρος της στήλης σωλήνων. Ένα πλωτό παπούτσι βιδώνεται στην χαμηλότερη άρθρωση, και μια πλωτή κολάρα τοποθετείται συνήθως μία έως τρεις αρθρώσεις πάνω από το παπούτσι, συνήθως δύο, αφήνοντας ένα ίχνος παπουτσιού ανάμεσά τους. Κάθε εργαλείο περιέχει μια μονόδρομη βαλβίδα που επιτρέπει την καθοδική ροή λάσπης, αραιωτικού και τσιμέντου και αποτρέπει την ανοδική ροή. Κατά την εισαγωγή, αυτή η βαλβίδα καθορίζει πώς γεμίζει ο σωλήνας με λάσπη, πώς αναπτύσσονται οι πιέσεις άνωσης και αν το συνεργείο μπορεί να κυκλοφορήσει πριν φτάσει στον πυθμένα.
Σε μια συμβατική εισαγωγή, τα συνεργεία προσθέτουν λάσπη από την επιφάνεια σε ένα πρόγραμμα πλήρωσης για να εξισορροπήσουν την εξωτερική πίεση και να αποφύγουν την κατάρρευση, και κάθε κύκλος πλήρωσης σταματά την εισαγωγή. Ο πλωτός εξοπλισμός αυτόματης πλήρωσης αυτοματοποιεί μέρος αυτής της εργασίας. Μια βαλβίδα διαφορικής πλήρωσης, συνήθως τύπου πτερύγιο ή μπάλας με ελεγχόμενο άνοιγμα, ανοίγει όταν η υδροστατική πίεση έξω από τον σωλήνα υπερβαίνει την πίεση μέσα κατά ένα καθορισμένο ποσό και επιτρέπει την είσοδο λάσπης. Όταν οι πιέσεις εξισορροπούνται, η βαλβίδα κλείνει, έτσι ο σωλήνας γεμίζει συνεχώς και παραμένει κοντά στην ισορροπία πίεσης κατά την εισαγωγή.
Η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης δεν είναι μόνιμη. Πριν από το τσιμέντο, ο εξοπλισμός μετατρέπεται σε συμβατική λειτουργία ρίχνοντας μια μπάλα ή πώμα μετατροπής, ή δημιουργώντας έναν ρυθμό κυκλοφορίας που μετατοπίζει τον μηχανισμό. Η βαλβίδα στη συνέχεια συμπεριφέρεται ως κανονική βαλβίδα αντεπιστροφής. Οι ονομαστικές πιέσεις λειτουργίας κυμαίνονται συνήθως από 5.000 έως 10.000 psi, με σχέδια HPHT έως 15.000 psi, και τα μεγέθη καλύπτουν σωλήνες από 4-1/2 έως 20 ίντσες, συνήθως 5-1/2, 7 και 9-5/8 ίντσες σε οριζόντιες γεωτρήσεις.
Η απόδοση επαληθεύεται σύμφωνα με τα API Spec 10F και ISO 10427-2, τα οποία καλύπτουν την ακεραιότητα στεγανοποίησης, την ικανότητα διαφορικής πίεσης, την αντίσταση στη θερμοκρασία και την ικανότητα διάτρησης. Η κατανόηση αυτών των λειτουργιών είναι σημαντική, επειδή ο σωλήνας σε μια μεγάλη οριζόντια διατομή βρίσκεται στην τρύπα για πολλές ώρες με διακοπτόμενη κυκλοφορία, και κάθε λειτουργική επιλογή αλληλεπιδρά με τον πλωτό εξοπλισμό. Το παπούτσι και η κολάρα λειτουργούν επομένως τόσο ως συσκευή διαχείρισης λάσπης κατά την εισαγωγή όσο και ως τελικό φράγμα τσιμέντου, γι' αυτό και η κατάστασή τους πρέπει να επιβεβαιωθεί πριν φύγει η στήλη από την επιφάνεια.
Οι μεγάλες οριζόντιες διατομές δοκιμάζουν κάθε μέρος της εισαγωγής σωλήνων. Η πλευρική διατομή συχνά διανοίγεται μέσω σχηματισμών με χαμηλή κλίση θραύσης, ο δακτύλιος είναι στενός, και κρεβάτια κοπής καθιζάνουν στην κάτω πλευρά της τρύπας σε κλίσεις που πλησιάζουν τις 90 μοίρες. Η εισαγωγή σωλήνων σε αυτό το περιβάλλον εκτοπίζει λάσπη προς τον δακτύλιο και παράγει πίεση άνωσης που αυξάνεται με την ταχύτητα εισαγωγής και τη ρεολογία της λάσπης. Εάν η άνωση υπερβεί την κλίση θραύσης, η γεώτρηση χάνει επιστροφές, η καθαριότητα της τρύπας επιδεινώνεται και ο σωλήνας μπορεί να μην φτάσει στον πυθμένα. Η μοντελοποίηση άνωσης κατά τη φάση σχεδιασμού εντοπίζει αυτά τα όρια πριν το παπούτσι εισέλθει στην τρύπα.
Το πλωτό παπούτσι και η πλωτή κολάρα αυτόματης πλήρωσης αντιμετωπίζουν άμεσα το πρόβλημα της άνωσης. Επειδή η λάσπη εισέρχεται στον σωλήνα κατά την εισαγωγή, λιγότερη λάσπη ωθείται προς τον δακτύλιο ανά στήλη, οι πιέσεις άνωσης παραμένουν χαμηλότερες και οι αδύναμες ζώνες προστατεύονται. Το εργαλείο αφαιρεί επίσης τους περισσότερους κύκλους επιφανειακής πλήρωσης από την κρίσιμη διαδρομή, μειώνοντας τον χρόνο που η στήλη παραμένει στατική και εκτεθειμένη σε διαφορική κόλληση.
Τα οφέλη συσσωρεύονται σε γεωτρήσεις εκτεταμένης εμβέλειας και οριζόντιες γεωτρήσεις, όπου η αναλογία μετρούμενου βάθους προς κάθετο βάθος είναι υψηλή, η καθαριότητα της τρύπας είναι οριακή και ο χρόνος γεώτρησης είναι ακριβός. Ο εξοπλισμός αυτόματης πλήρωσης προσφέρει τέσσερα πλεονεκτήματα σε αυτές τις γεωτρήσεις:
Υπάρχει ένας συμβιβασμός στο σχεδιασμό. Οι μηχανισμοί αυτόματης πλήρωσης προσθέτουν κινούμενα μέρη, οπότε ο ποιοτικός έλεγχος, οι δοκιμές λειτουργίας και οι σωστές διαδικασίες μετατροπής έχουν μεγαλύτερη σημασία από ό,τι σε μια συμβατική εργασία. Όταν ο εξοπλισμός επαληθεύεται σωστά, το τελικό φράγμα είναι τόσο αξιόπιστο όσο μια συμβατική πλωτή κολάρα, και τα πλεονεκτήματα της εισαγωγής διατηρούνται.
Για τους χειριστές που εισάγουν σωλήνες μεγέθους 5-1/2 έως 9-5/8 ιντσών σε οριζόντιες διατομές, το πρακτικό ερώτημα είναι αν θα χρησιμοποιήσουν ένα μόνο πλωτό παπούτσι αυτόματης πλήρωσης, θα προσθέσουν μια πλωτή κολάρα αυτόματης πλήρωσης από πάνω του, ή θα χρησιμοποιήσουν μια διάταξη διπλής βαλβίδας στην οποία και τα δύο εργαλεία παρέχουν πλεονασμό αντεπιστροφής. Η απάντηση εξαρτάται από την κατάσταση της τρύπας, την κλίση θραύσης και πόσο πλεονασμό φράγματος δικαιολογεί η γεώτρηση. Σε κάθε περίπτωση, η απόφαση πρέπει να τεκμηριώνεται έναντι του σχεδίου εισαγωγής, επειδή η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης, το βήμα μετατροπής και η τελική λειτουργία αντεπιστροφής αποτελούν μια συνεχή ακολουθία που το συνεργείο τσιμέντου πρέπει να κατανοήσει πριν συναρμολογηθεί η πρώτη άρθρωση.
Μια επιτυχημένη εισαγωγή ξεκινά πριν το παπούτσι εισέλθει στην κεφαλή της γεώτρησης. Η παρακάτω διαδικασία καλύπτει τα βήματα επιλογής, επαλήθευσης, εισαγωγής και μετατροπής που προστατεύουν τόσο τον πλωτό εξοπλισμό όσο και τη γεώτρηση.
Επιβεβαιώστε το μέγεθος, το βάρος, την ποιότητα και τη σύνδεση του σωλήνα, συμπεριλαμβανομένων των premium συνδέσεων όπου το σχέδιο τις απαιτεί, και αντιστοιχίστε ανάλογα τον πλωτό εξοπλισμό. Επιλέξτε μια ονομαστική πίεση συμβατή με το πρόγραμμα τσιμέντου, συνήθως 5.000 ή 10.000 psi, και μια ονομαστική θερμοκρασία που καλύπτει την αναμενόμενη θερμοκρασία πυθμένα. Αποφασίστε αν η πλευρική διατομή δικαιολογεί μια πλωτή κολάρα αυτόματης πλήρωσης, μια συμβατική πλωτή κολάρα, ή και τα δύο εργαλεία με βαλβίδες αντεπιστροφής. Επιβεβαιώστε ότι το υλικό του σώματος ταιριάζει με το σχέδιο διάτρησης: χυτοσίδηρος, αλουμίνιο ή θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά είναι κοινές επιλογές που μπορούν να διατρηθούν, και ο μη διατρητός χάλυβας προορίζεται για ειδικές περιπτώσεις.
Δοκιμάστε λειτουργικά τη βαλβίδα πλήρωσης στο χώρο γεώτρησης. Επιβεβαιώστε ότι το άνοιγμα πλήρωσης είναι καθαρό, ότι το πτερύγιο ή η μπάλα εφαρμόζει σωστά, και ότι ο μηχανισμός μετατροπής είναι παρών και ταιριάζει με τη διαδικασία στις οδηγίες εισαγωγής. Ελέγξτε τα προστατευτικά σπειρωμάτων και τις ζημιές από χειρισμό, και επιβεβαιώστε τη λίστα εξοπλισμού έναντι της λίστας σωλήνων. Επανεξετάστε το βάθος και τη μέθοδο μετατροπής με το συνεργείο, επειδή η μετατροπή τη λάθος στιγμή, είτε πολύ νωρίς είτε πολύ αργά, είναι κοινή πηγή προβλημάτων σε οριζόντιες γεωτρήσεις. Εάν ο εξοπλισμός θα περιστραφεί ή θα αλληλομετακινηθεί, επιβεβαιώστε την ονομαστική ροπή των συνδέσεων.
Μοντελοποιήστε την εισαγωγή πριν ξεκινήσετε. Το λογισμικό προσομοίωσης άνωσης υπολογίζει την πίεση στο παπούτσι για προγραμματισμένες ταχύτητες εισαγωγής, βάρη λάσπης και αποστάσεις δακτυλίου. Διατηρήστε την προβλεπόμενη άνωση κάτω από την κλίση θραύσης της ασθενέστερης ζώνης. Καθορίστε τη διαδικασία παρακολούθησης πλήρωσης: με εξοπλισμό αυτόματης πλήρωσης, παρακολουθήστε τον δείκτη πλήρωσης ή τη συμπεριφορά επιστροφής λάσπης για να επιβεβαιώσετε ότι η βαλβίδα ανοίγει. Σε μεγάλες οριζόντιες διατομές, σχεδιάστε πιο αργή εισαγωγή μέσω της ζώνης ανύψωσης και της πλευρικής διατομής, και συμφωνήστε στην μέγιστη διάρκεια εισαγωγής ανά στήλη με το συνεργείο γεώτρησης. Εάν χαθούν επιστροφές ή σταματήσει η πλήρωση, σταματήστε και αξιολογήστε πριν συνεχίσετε.
Κυκλοφορήστε σε προγραμματισμένα διαστήματα, συνήθως όταν το παπούτσι φτάνει στο προηγούμενο βάθος παπουτσιού σωλήνα, στην κορυφή της ανύψωσης, και σε άλλα σημεία που έχουν συμφωνηθεί στο πρόγραμμα. Κατά την κυκλοφορία, περιστρέψτε και αλληλομετακινήστε τη στήλη εντός των ορίων ροπής και αντίστασης για να διασπάσετε τα κρεβάτια κοπής και να διατηρήσετε την τρύπα καθαρή. Διατηρήστε τους ρυθμούς κυκλοφορίας κάτω από τον ρυθμό που θα διέβρωνε τον μηχανισμό αυτόματης πλήρωσης πριν από τη μετατροπή, και παρακολουθήστε την πίεση της στήλης για ένα καθαρό σήμα. Όταν η τρύπα είναι προετοιμασμένη, οι ιδιότητες της λάσπης, συμπεριλαμβανομένης της ρεολογίας και της διήθησης, θα πρέπει να είναι εντός του φακέλου του προγράμματος πριν εισαχθεί η τελική διατομή.
Στο τελικό βάθος, ή στο προγραμματισμένο βάθος μετατροπής, ενεργοποιήστε τον μηχανισμό μετατροπής σύμφωνα με τις οδηγίες εισαγωγής: ρίξτε την μπάλα ή το πώμα μετατροπής και ωθήστε το στο εργαλείο, ή δημιουργήστε τον ρυθμό κυκλοφορίας που ορίζεται από τον προμηθευτή. Μόλις μετατραπεί, η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης απενεργοποιείται και η βαλβίδα γίνεται μια τυπική βαλβίδα αντεπιστροφής. Επαληθεύστε τη μετατροπή κυκλοφορώντας με τον προγραμματισμένο ρυθμό και παρατηρώντας την κανονική συμπεριφορά πίεσης, στη συνέχεια πιέστε τη στήλη από την επιφάνεια για να επιβεβαιώσετε ότι η βαλβίδα κρατάει από κάτω. Με το φράγμα επιβεβαιωμένο, προχωρήστε με το αραιωτικό, την πάστα, τα πώματα καθαρισμού και την εκτόπιση όπως έχει σχεδιαστεί.
Επειδή η πίεση άνωσης είναι ο κύριος περιορισμός. Τα πλωτά παπούτσια και οι πλωτές κολάρες αυτόματης πλήρωσης επιτρέπουν στην λάσπη να εισέλθει στον σωλήνα κατά την εισαγωγή, μειώνοντας την αιχμή πίεσης στο παπούτσι, προστατεύοντας τους αδύναμους σχηματισμούς από απώλεια κυκλοφορίας και μειώνοντας τις στάσεις για επιφανειακή πλήρωση. Το αποτέλεσμα είναι μια ταχύτερη, ασφαλέστερη εισαγωγή με λιγότερο κίνδυνο κόλλησης.
Συνήθως απαιτείται κάποια επιφανειακή πλήρωση, ιδιαίτερα όταν η στήλη σταματά ή ο μηχανισμός πλήρωσης είναι κλειστός. Η βαλβίδα αυτόματης πλήρωσης διατηρεί σχεδόν ισορροπία κατά την κανονική εισαγωγή, αλλά τα συνεργεία πρέπει να ακολουθούν τις οδηγίες εισαγωγής, να παρακολουθούν τον δείκτη πλήρωσης και να συμπληρώνουν όπως υποδεικνύεται, ώστε η αντίσταση κατάρρευσης και ο έλεγχος άνωσης να μην διακυβεύονται ποτέ.
Η μετατροπή ακολουθεί τη διαδικασία του προμηθευτή, συνήθως ρίχνοντας μια μπάλα ή πώμα μετατροπής και ωθώντας το στο εργαλείο, ή αυξάνοντας την κυκλοφορία σε καθορισμένο ρυθμό. Ο μηχανισμός στη συνέχεια κλείνει μόνιμα το άνοιγμα πλήρωσης και ο εξοπλισμός λειτουργεί ως συμβατική βαλβίδα αντεπιστροφής. Η σωστή χρονική στιγμή είναι απαραίτητη· η μετατροπή πολύ νωρίς ή πολύ αργά δημιουργεί προβλήματα.
Οι ονομαστικές πιέσεις λειτουργίας 5.000 και 10.000 psi είναι στάνταρ για τις περισσότερες οριζόντιες γεωτρήσεις, με εξειδικευμένα σχέδια HPHT με ονομαστική πίεση έως 15.000 psi. Η ονομαστική πίεση πρέπει να αντιστοιχεί στη μέγιστη διαφορική πίεση που αναμένεται κατά την εκτόπιση και δοκιμή τσιμέντου, και ο εξοπλισμός πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τα API Spec 10F και ISO 10427-2.
Ναι, εντός ορίων. Πολλά εργαλεία αυτόματης πλήρωσης είναι σχεδιασμένα για περιστροφή και αλληλομετακίνηση κατά την εισαγωγή, κάτι που βοηθά στην προώθηση του σωλήνα στον πυθμένα και στον καθαρισμό της τρύπας. Το συνεργείο πρέπει να σέβεται την ονομαστική ροπή των συνδέσεων και τα μηχανικά όρια του μηχανισμού πλήρωσης, και πρέπει να επιβεβαιώνει τη δυνατότητα με τον προμηθευτή πριν από την εργασία.
Μια διάταξη διπλής βαλβίδας, με πλωτή κολάρα πάνω από το πλωτό παπούτσι, συνιστάται όταν ο πλεονασμός φράγματος έχει μεγαλύτερη σημασία: στενά παράθυρα πίεσης, πολύτιμες πλευρικές διατομές, ή γεωτρήσεις όπου μια βαλβίδα που έχει κολλήσει ανοιχτή θα απαιτούσε μια δαπανηρή διορθωτική εργασία. Εάν μια βαλβίδα αποτύχει, η δεύτερη εξακολουθεί να συγκρατεί τη στήλη τσιμέντου και να αποτρέπει την οπισθοδρόμηση. Σχεδιάστε το στο σχέδιο της στήλης.
Σε μεγάλες οριζόντιες διατομές, ο πλωτός εξοπλισμός αξίζει την επένδυση δύο φορές: πρώτον κατά την εισαγωγή, όταν η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης ελέγχει την πίεση άνωσης και διατηρεί τον σωλήνα να κινείται με ασφάλεια προς τον πυθμένα, και δεύτερον κατά το τσιμέντο, όταν η μετατραπείσα βαλβίδα αντεπιστροφής συγκρατεί τη στήλη πάστας και αποτρέπει την οπισθοδρόμηση του τσιμέντου καθώς αυτό πήζει. Η επιλογή του εξοπλισμού, η δοκιμή λειτουργίας πριν την εισαγωγή, οι ταχύτητες εισαγωγής και η διαδικασία μετατροπής καθορίζουν όλες αν αυτοί οι δύο ρόλοι εκτελούνται αξιόπιστα. Οι χειριστές που σχεδιάζουν την εισαγωγή με μοντελοποίηση άνωσης, επαληθεύουν τον μηχανισμό αυτόματης πλήρωσης στο χώρο γεώτρησης, και πειθαρχούν το συνεργείο στην παρακολούθηση πλήρωσης και στο βάθος μετατροπής, τοποθετούν σταθερά τον σωλήνα με ένα αξιόπιστο φράγμα στη θέση του. Όταν σχεδιάζετε την επόμενη οριζόντια ή εκτεταμένης εμβέλειας γεώτρησή σας, επικοινωνήστε με τους μηχανικούς εφαρμογών μας με το πρόγραμμα σωλήνων, το προφίλ γεώτρησης και τα δεδομένα λάσπης και τσιμέντου, ώστε η διαμόρφωση του πλωτού παπουτσιού και της πλωτής κολάρας να μπορεί να αντιστοιχιστεί στις ακριβείς συνθήκες σας.
Ο εξοπλισμός πλωτήρων τσιμέντου παίζει κεντρικό ρόλο στην εισαγωγή σωλήνων σε μεγάλες οριζόντιες διατομές, όπου η πίεση άνωσης, η αντίσταση και ένα στενό παράθυρο λειτουργίας περιορίζουν πόσο γρήγορα μπορεί να τοποθετηθεί με ασφάλεια μια στήλη. Τα πλωτά παπούτσια και οι πλωτές κολάρες αυτόματης πλήρωσης επιτρέπουν στο ρευστό γεώτρησης να εισέλθει στον σωλήνα μέσω ενός ελεγχόμενου μηχανισμού πλήρωσης κατά την εισαγωγή, μειώνοντας την άνωση έναντι ασθενών σχηματισμών, μειώνοντας τον αριθμό των κύκλων επιφανειακής πλήρωσης και εξοικονομώντας χρόνο γεώτρησης. Όταν ο σωλήνας φτάσει στο τελικό βάθος, ο ίδιος εξοπλισμός μετατρέπεται σε μια συμβατική βαλβίδα αντεπιστροφής που συγκρατεί τη στήλη τσιμέντου στη θέση της κατά τη διάρκεια και μετά την εκτόπιση, αποτρέποντας την οπισθοδρόμηση του τσιμέντου και την σωλήνωση σωλήνα. Αυτό το άρθρο εξηγεί πώς συμπεριφέρεται ο πλωτός εξοπλισμός κατά την εισαγωγή της στήλης, γιατί η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης είναι ιδιαίτερα πολύτιμη σε μεγάλες πλευρικές διατομές και πώς τα συνεργεία πρέπει να επιλέγουν, να επαληθεύουν και να χειρίζονται αυτά τα εργαλεία, ώστε ο σωλήνας να φτάνει στο βάθος και η κύρια εργασία τσιμέντου να ξεκινά πίσω από ένα αξιόπιστο φράγμα. Η καθοδήγηση ακολουθεί το πλαίσιο των API Spec 10F και ISO 10427-2 και βασίζεται σε τυποποιημένα μεγέθη σωλήνων, ονομαστικές πιέσεις και παραμέτρους τσιμέντου.
Ο πλωτός εξοπλισμός βρίσκεται στο κάτω μέρος της στήλης σωλήνων. Ένα πλωτό παπούτσι βιδώνεται στην χαμηλότερη άρθρωση, και μια πλωτή κολάρα τοποθετείται συνήθως μία έως τρεις αρθρώσεις πάνω από το παπούτσι, συνήθως δύο, αφήνοντας ένα ίχνος παπουτσιού ανάμεσά τους. Κάθε εργαλείο περιέχει μια μονόδρομη βαλβίδα που επιτρέπει την καθοδική ροή λάσπης, αραιωτικού και τσιμέντου και αποτρέπει την ανοδική ροή. Κατά την εισαγωγή, αυτή η βαλβίδα καθορίζει πώς γεμίζει ο σωλήνας με λάσπη, πώς αναπτύσσονται οι πιέσεις άνωσης και αν το συνεργείο μπορεί να κυκλοφορήσει πριν φτάσει στον πυθμένα.
Σε μια συμβατική εισαγωγή, τα συνεργεία προσθέτουν λάσπη από την επιφάνεια σε ένα πρόγραμμα πλήρωσης για να εξισορροπήσουν την εξωτερική πίεση και να αποφύγουν την κατάρρευση, και κάθε κύκλος πλήρωσης σταματά την εισαγωγή. Ο πλωτός εξοπλισμός αυτόματης πλήρωσης αυτοματοποιεί μέρος αυτής της εργασίας. Μια βαλβίδα διαφορικής πλήρωσης, συνήθως τύπου πτερύγιο ή μπάλας με ελεγχόμενο άνοιγμα, ανοίγει όταν η υδροστατική πίεση έξω από τον σωλήνα υπερβαίνει την πίεση μέσα κατά ένα καθορισμένο ποσό και επιτρέπει την είσοδο λάσπης. Όταν οι πιέσεις εξισορροπούνται, η βαλβίδα κλείνει, έτσι ο σωλήνας γεμίζει συνεχώς και παραμένει κοντά στην ισορροπία πίεσης κατά την εισαγωγή.
Η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης δεν είναι μόνιμη. Πριν από το τσιμέντο, ο εξοπλισμός μετατρέπεται σε συμβατική λειτουργία ρίχνοντας μια μπάλα ή πώμα μετατροπής, ή δημιουργώντας έναν ρυθμό κυκλοφορίας που μετατοπίζει τον μηχανισμό. Η βαλβίδα στη συνέχεια συμπεριφέρεται ως κανονική βαλβίδα αντεπιστροφής. Οι ονομαστικές πιέσεις λειτουργίας κυμαίνονται συνήθως από 5.000 έως 10.000 psi, με σχέδια HPHT έως 15.000 psi, και τα μεγέθη καλύπτουν σωλήνες από 4-1/2 έως 20 ίντσες, συνήθως 5-1/2, 7 και 9-5/8 ίντσες σε οριζόντιες γεωτρήσεις.
Η απόδοση επαληθεύεται σύμφωνα με τα API Spec 10F και ISO 10427-2, τα οποία καλύπτουν την ακεραιότητα στεγανοποίησης, την ικανότητα διαφορικής πίεσης, την αντίσταση στη θερμοκρασία και την ικανότητα διάτρησης. Η κατανόηση αυτών των λειτουργιών είναι σημαντική, επειδή ο σωλήνας σε μια μεγάλη οριζόντια διατομή βρίσκεται στην τρύπα για πολλές ώρες με διακοπτόμενη κυκλοφορία, και κάθε λειτουργική επιλογή αλληλεπιδρά με τον πλωτό εξοπλισμό. Το παπούτσι και η κολάρα λειτουργούν επομένως τόσο ως συσκευή διαχείρισης λάσπης κατά την εισαγωγή όσο και ως τελικό φράγμα τσιμέντου, γι' αυτό και η κατάστασή τους πρέπει να επιβεβαιωθεί πριν φύγει η στήλη από την επιφάνεια.
Οι μεγάλες οριζόντιες διατομές δοκιμάζουν κάθε μέρος της εισαγωγής σωλήνων. Η πλευρική διατομή συχνά διανοίγεται μέσω σχηματισμών με χαμηλή κλίση θραύσης, ο δακτύλιος είναι στενός, και κρεβάτια κοπής καθιζάνουν στην κάτω πλευρά της τρύπας σε κλίσεις που πλησιάζουν τις 90 μοίρες. Η εισαγωγή σωλήνων σε αυτό το περιβάλλον εκτοπίζει λάσπη προς τον δακτύλιο και παράγει πίεση άνωσης που αυξάνεται με την ταχύτητα εισαγωγής και τη ρεολογία της λάσπης. Εάν η άνωση υπερβεί την κλίση θραύσης, η γεώτρηση χάνει επιστροφές, η καθαριότητα της τρύπας επιδεινώνεται και ο σωλήνας μπορεί να μην φτάσει στον πυθμένα. Η μοντελοποίηση άνωσης κατά τη φάση σχεδιασμού εντοπίζει αυτά τα όρια πριν το παπούτσι εισέλθει στην τρύπα.
Το πλωτό παπούτσι και η πλωτή κολάρα αυτόματης πλήρωσης αντιμετωπίζουν άμεσα το πρόβλημα της άνωσης. Επειδή η λάσπη εισέρχεται στον σωλήνα κατά την εισαγωγή, λιγότερη λάσπη ωθείται προς τον δακτύλιο ανά στήλη, οι πιέσεις άνωσης παραμένουν χαμηλότερες και οι αδύναμες ζώνες προστατεύονται. Το εργαλείο αφαιρεί επίσης τους περισσότερους κύκλους επιφανειακής πλήρωσης από την κρίσιμη διαδρομή, μειώνοντας τον χρόνο που η στήλη παραμένει στατική και εκτεθειμένη σε διαφορική κόλληση.
Τα οφέλη συσσωρεύονται σε γεωτρήσεις εκτεταμένης εμβέλειας και οριζόντιες γεωτρήσεις, όπου η αναλογία μετρούμενου βάθους προς κάθετο βάθος είναι υψηλή, η καθαριότητα της τρύπας είναι οριακή και ο χρόνος γεώτρησης είναι ακριβός. Ο εξοπλισμός αυτόματης πλήρωσης προσφέρει τέσσερα πλεονεκτήματα σε αυτές τις γεωτρήσεις:
Υπάρχει ένας συμβιβασμός στο σχεδιασμό. Οι μηχανισμοί αυτόματης πλήρωσης προσθέτουν κινούμενα μέρη, οπότε ο ποιοτικός έλεγχος, οι δοκιμές λειτουργίας και οι σωστές διαδικασίες μετατροπής έχουν μεγαλύτερη σημασία από ό,τι σε μια συμβατική εργασία. Όταν ο εξοπλισμός επαληθεύεται σωστά, το τελικό φράγμα είναι τόσο αξιόπιστο όσο μια συμβατική πλωτή κολάρα, και τα πλεονεκτήματα της εισαγωγής διατηρούνται.
Για τους χειριστές που εισάγουν σωλήνες μεγέθους 5-1/2 έως 9-5/8 ιντσών σε οριζόντιες διατομές, το πρακτικό ερώτημα είναι αν θα χρησιμοποιήσουν ένα μόνο πλωτό παπούτσι αυτόματης πλήρωσης, θα προσθέσουν μια πλωτή κολάρα αυτόματης πλήρωσης από πάνω του, ή θα χρησιμοποιήσουν μια διάταξη διπλής βαλβίδας στην οποία και τα δύο εργαλεία παρέχουν πλεονασμό αντεπιστροφής. Η απάντηση εξαρτάται από την κατάσταση της τρύπας, την κλίση θραύσης και πόσο πλεονασμό φράγματος δικαιολογεί η γεώτρηση. Σε κάθε περίπτωση, η απόφαση πρέπει να τεκμηριώνεται έναντι του σχεδίου εισαγωγής, επειδή η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης, το βήμα μετατροπής και η τελική λειτουργία αντεπιστροφής αποτελούν μια συνεχή ακολουθία που το συνεργείο τσιμέντου πρέπει να κατανοήσει πριν συναρμολογηθεί η πρώτη άρθρωση.
Μια επιτυχημένη εισαγωγή ξεκινά πριν το παπούτσι εισέλθει στην κεφαλή της γεώτρησης. Η παρακάτω διαδικασία καλύπτει τα βήματα επιλογής, επαλήθευσης, εισαγωγής και μετατροπής που προστατεύουν τόσο τον πλωτό εξοπλισμό όσο και τη γεώτρηση.
Επιβεβαιώστε το μέγεθος, το βάρος, την ποιότητα και τη σύνδεση του σωλήνα, συμπεριλαμβανομένων των premium συνδέσεων όπου το σχέδιο τις απαιτεί, και αντιστοιχίστε ανάλογα τον πλωτό εξοπλισμό. Επιλέξτε μια ονομαστική πίεση συμβατή με το πρόγραμμα τσιμέντου, συνήθως 5.000 ή 10.000 psi, και μια ονομαστική θερμοκρασία που καλύπτει την αναμενόμενη θερμοκρασία πυθμένα. Αποφασίστε αν η πλευρική διατομή δικαιολογεί μια πλωτή κολάρα αυτόματης πλήρωσης, μια συμβατική πλωτή κολάρα, ή και τα δύο εργαλεία με βαλβίδες αντεπιστροφής. Επιβεβαιώστε ότι το υλικό του σώματος ταιριάζει με το σχέδιο διάτρησης: χυτοσίδηρος, αλουμίνιο ή θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά είναι κοινές επιλογές που μπορούν να διατρηθούν, και ο μη διατρητός χάλυβας προορίζεται για ειδικές περιπτώσεις.
Δοκιμάστε λειτουργικά τη βαλβίδα πλήρωσης στο χώρο γεώτρησης. Επιβεβαιώστε ότι το άνοιγμα πλήρωσης είναι καθαρό, ότι το πτερύγιο ή η μπάλα εφαρμόζει σωστά, και ότι ο μηχανισμός μετατροπής είναι παρών και ταιριάζει με τη διαδικασία στις οδηγίες εισαγωγής. Ελέγξτε τα προστατευτικά σπειρωμάτων και τις ζημιές από χειρισμό, και επιβεβαιώστε τη λίστα εξοπλισμού έναντι της λίστας σωλήνων. Επανεξετάστε το βάθος και τη μέθοδο μετατροπής με το συνεργείο, επειδή η μετατροπή τη λάθος στιγμή, είτε πολύ νωρίς είτε πολύ αργά, είναι κοινή πηγή προβλημάτων σε οριζόντιες γεωτρήσεις. Εάν ο εξοπλισμός θα περιστραφεί ή θα αλληλομετακινηθεί, επιβεβαιώστε την ονομαστική ροπή των συνδέσεων.
Μοντελοποιήστε την εισαγωγή πριν ξεκινήσετε. Το λογισμικό προσομοίωσης άνωσης υπολογίζει την πίεση στο παπούτσι για προγραμματισμένες ταχύτητες εισαγωγής, βάρη λάσπης και αποστάσεις δακτυλίου. Διατηρήστε την προβλεπόμενη άνωση κάτω από την κλίση θραύσης της ασθενέστερης ζώνης. Καθορίστε τη διαδικασία παρακολούθησης πλήρωσης: με εξοπλισμό αυτόματης πλήρωσης, παρακολουθήστε τον δείκτη πλήρωσης ή τη συμπεριφορά επιστροφής λάσπης για να επιβεβαιώσετε ότι η βαλβίδα ανοίγει. Σε μεγάλες οριζόντιες διατομές, σχεδιάστε πιο αργή εισαγωγή μέσω της ζώνης ανύψωσης και της πλευρικής διατομής, και συμφωνήστε στην μέγιστη διάρκεια εισαγωγής ανά στήλη με το συνεργείο γεώτρησης. Εάν χαθούν επιστροφές ή σταματήσει η πλήρωση, σταματήστε και αξιολογήστε πριν συνεχίσετε.
Κυκλοφορήστε σε προγραμματισμένα διαστήματα, συνήθως όταν το παπούτσι φτάνει στο προηγούμενο βάθος παπουτσιού σωλήνα, στην κορυφή της ανύψωσης, και σε άλλα σημεία που έχουν συμφωνηθεί στο πρόγραμμα. Κατά την κυκλοφορία, περιστρέψτε και αλληλομετακινήστε τη στήλη εντός των ορίων ροπής και αντίστασης για να διασπάσετε τα κρεβάτια κοπής και να διατηρήσετε την τρύπα καθαρή. Διατηρήστε τους ρυθμούς κυκλοφορίας κάτω από τον ρυθμό που θα διέβρωνε τον μηχανισμό αυτόματης πλήρωσης πριν από τη μετατροπή, και παρακολουθήστε την πίεση της στήλης για ένα καθαρό σήμα. Όταν η τρύπα είναι προετοιμασμένη, οι ιδιότητες της λάσπης, συμπεριλαμβανομένης της ρεολογίας και της διήθησης, θα πρέπει να είναι εντός του φακέλου του προγράμματος πριν εισαχθεί η τελική διατομή.
Στο τελικό βάθος, ή στο προγραμματισμένο βάθος μετατροπής, ενεργοποιήστε τον μηχανισμό μετατροπής σύμφωνα με τις οδηγίες εισαγωγής: ρίξτε την μπάλα ή το πώμα μετατροπής και ωθήστε το στο εργαλείο, ή δημιουργήστε τον ρυθμό κυκλοφορίας που ορίζεται από τον προμηθευτή. Μόλις μετατραπεί, η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης απενεργοποιείται και η βαλβίδα γίνεται μια τυπική βαλβίδα αντεπιστροφής. Επαληθεύστε τη μετατροπή κυκλοφορώντας με τον προγραμματισμένο ρυθμό και παρατηρώντας την κανονική συμπεριφορά πίεσης, στη συνέχεια πιέστε τη στήλη από την επιφάνεια για να επιβεβαιώσετε ότι η βαλβίδα κρατάει από κάτω. Με το φράγμα επιβεβαιωμένο, προχωρήστε με το αραιωτικό, την πάστα, τα πώματα καθαρισμού και την εκτόπιση όπως έχει σχεδιαστεί.
Επειδή η πίεση άνωσης είναι ο κύριος περιορισμός. Τα πλωτά παπούτσια και οι πλωτές κολάρες αυτόματης πλήρωσης επιτρέπουν στην λάσπη να εισέλθει στον σωλήνα κατά την εισαγωγή, μειώνοντας την αιχμή πίεσης στο παπούτσι, προστατεύοντας τους αδύναμους σχηματισμούς από απώλεια κυκλοφορίας και μειώνοντας τις στάσεις για επιφανειακή πλήρωση. Το αποτέλεσμα είναι μια ταχύτερη, ασφαλέστερη εισαγωγή με λιγότερο κίνδυνο κόλλησης.
Συνήθως απαιτείται κάποια επιφανειακή πλήρωση, ιδιαίτερα όταν η στήλη σταματά ή ο μηχανισμός πλήρωσης είναι κλειστός. Η βαλβίδα αυτόματης πλήρωσης διατηρεί σχεδόν ισορροπία κατά την κανονική εισαγωγή, αλλά τα συνεργεία πρέπει να ακολουθούν τις οδηγίες εισαγωγής, να παρακολουθούν τον δείκτη πλήρωσης και να συμπληρώνουν όπως υποδεικνύεται, ώστε η αντίσταση κατάρρευσης και ο έλεγχος άνωσης να μην διακυβεύονται ποτέ.
Η μετατροπή ακολουθεί τη διαδικασία του προμηθευτή, συνήθως ρίχνοντας μια μπάλα ή πώμα μετατροπής και ωθώντας το στο εργαλείο, ή αυξάνοντας την κυκλοφορία σε καθορισμένο ρυθμό. Ο μηχανισμός στη συνέχεια κλείνει μόνιμα το άνοιγμα πλήρωσης και ο εξοπλισμός λειτουργεί ως συμβατική βαλβίδα αντεπιστροφής. Η σωστή χρονική στιγμή είναι απαραίτητη· η μετατροπή πολύ νωρίς ή πολύ αργά δημιουργεί προβλήματα.
Οι ονομαστικές πιέσεις λειτουργίας 5.000 και 10.000 psi είναι στάνταρ για τις περισσότερες οριζόντιες γεωτρήσεις, με εξειδικευμένα σχέδια HPHT με ονομαστική πίεση έως 15.000 psi. Η ονομαστική πίεση πρέπει να αντιστοιχεί στη μέγιστη διαφορική πίεση που αναμένεται κατά την εκτόπιση και δοκιμή τσιμέντου, και ο εξοπλισμός πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τα API Spec 10F και ISO 10427-2.
Ναι, εντός ορίων. Πολλά εργαλεία αυτόματης πλήρωσης είναι σχεδιασμένα για περιστροφή και αλληλομετακίνηση κατά την εισαγωγή, κάτι που βοηθά στην προώθηση του σωλήνα στον πυθμένα και στον καθαρισμό της τρύπας. Το συνεργείο πρέπει να σέβεται την ονομαστική ροπή των συνδέσεων και τα μηχανικά όρια του μηχανισμού πλήρωσης, και πρέπει να επιβεβαιώνει τη δυνατότητα με τον προμηθευτή πριν από την εργασία.
Μια διάταξη διπλής βαλβίδας, με πλωτή κολάρα πάνω από το πλωτό παπούτσι, συνιστάται όταν ο πλεονασμός φράγματος έχει μεγαλύτερη σημασία: στενά παράθυρα πίεσης, πολύτιμες πλευρικές διατομές, ή γεωτρήσεις όπου μια βαλβίδα που έχει κολλήσει ανοιχτή θα απαιτούσε μια δαπανηρή διορθωτική εργασία. Εάν μια βαλβίδα αποτύχει, η δεύτερη εξακολουθεί να συγκρατεί τη στήλη τσιμέντου και να αποτρέπει την οπισθοδρόμηση. Σχεδιάστε το στο σχέδιο της στήλης.
Σε μεγάλες οριζόντιες διατομές, ο πλωτός εξοπλισμός αξίζει την επένδυση δύο φορές: πρώτον κατά την εισαγωγή, όταν η λειτουργία αυτόματης πλήρωσης ελέγχει την πίεση άνωσης και διατηρεί τον σωλήνα να κινείται με ασφάλεια προς τον πυθμένα, και δεύτερον κατά το τσιμέντο, όταν η μετατραπείσα βαλβίδα αντεπιστροφής συγκρατεί τη στήλη πάστας και αποτρέπει την οπισθοδρόμηση του τσιμέντου καθώς αυτό πήζει. Η επιλογή του εξοπλισμού, η δοκιμή λειτουργίας πριν την εισαγωγή, οι ταχύτητες εισαγωγής και η διαδικασία μετατροπής καθορίζουν όλες αν αυτοί οι δύο ρόλοι εκτελούνται αξιόπιστα. Οι χειριστές που σχεδιάζουν την εισαγωγή με μοντελοποίηση άνωσης, επαληθεύουν τον μηχανισμό αυτόματης πλήρωσης στο χώρο γεώτρησης, και πειθαρχούν το συνεργείο στην παρακολούθηση πλήρωσης και στο βάθος μετατροπής, τοποθετούν σταθερά τον σωλήνα με ένα αξιόπιστο φράγμα στη θέση του. Όταν σχεδιάζετε την επόμενη οριζόντια ή εκτεταμένης εμβέλειας γεώτρησή σας, επικοινωνήστε με τους μηχανικούς εφαρμογών μας με το πρόγραμμα σωλήνων, το προφίλ γεώτρησης και τα δεδομένα λάσπης και τσιμέντου, ώστε η διαμόρφωση του πλωτού παπουτσιού και της πλωτής κολάρας να μπορεί να αντιστοιχιστεί στις ακριβείς συνθήκες σας.