أدوات الحفر الاتجاهي التقليدية

ثلاث قضايا يجب معالجتها في التحكم بمسار البئر:

① تصميم مجموعة الثقوب السفلية (BHA) بشكل معقول للتحكم في معدل تغير زاوية انحراف الثقب.

② تصميم أو اختيار أدوات الحفر ذات الهياكل الخاصة بشكل معقول للتحكم في معدل تغير زاوية سمت الحفرة.

③ اختيار وزن المثقاب والتحكم فيه بشكل معقول لتنظيم معدل الاختراق الرأسي للمثقاب ومقدار قوى التكوين، وبالتالي تحقيق التحكم في انحناء البئر.

تشمل أدوات الحفر الاتجاهي التقليدية بشكل أساسي الوصلات الاتجاهية، وأطواق الحفر غير المغناطيسية (NMDC)، وأنابيب الحفر الثقيلة (HWDP)، والمثبتات، وماسحات مقعد المفتاح، وما إلى ذلك.

أولاً: التوجيه الفرعي

1. الأنواع

الوصلة المستقيمة الموجهة: تستخدم للحفر الموجه باستخدام مثاقب التجويف التدريجي ذات الغلاف المنحني (PCD).

وصلة منحنية موجهة: تستخدم للحفر الموجه باستخدام مثاقب تجويفية متدرجة ذات غلاف مستقيم (PCD).

2. الهيكل الأساسي

1) فرعي مستقيم الاتجاه

المكونات: غلاف 4، غلاف مركزي 1، مفتاح توجيه 3، برغي تثبيت 2

2) الوصلة الفرعية المنحنية الاتجاهية

المكونات: غلاف 4، جلبة مركزية 1، مفتاح توجيه 3، برغي تثبيت 2. بالمقارنة مع الوصلة المستقيمة الموجهة، فإن لها زاوية انحناء هيكلية λ، وصيغة حسابها هي: λ = 57.3 × (أ - ب) / د

ثانياً: طوق الحفر غير المغناطيسي (NMDC)

1. الوظيفة

قم بحماية أجهزة القياس المغناطيسية لتجنب أخطاء القياس.

تؤدي وظائف أطواق الحفر العادية.

2. مواد أطواق الحفر غير المغناطيسية

وتشمل بشكل رئيسي سبيكة مونيل (التي تحتوي على النحاس والنيكل والكروم وما إلى ذلك)، وسبيكة الكروم والنيكل، والسبيكة الأوستنيتية القائمة على الكروم والمنغنيز، وسبيكة البريليوم والنحاس، والفولاذ غير المغناطيسي SMFI، والفولاذ المحلي منغنيز-كروم-نيكل.

3. اختيار طول طوق الحفر غير المغناطيسي

راجع "خريطة شدة المجال المغناطيسي الأفقي للأرض". يُمكّن الاختيار المناسب لطول أنبوب الحفر غير المغناطيسي من قياس السمت المغناطيسي بدقة في الجزء المكشوف من البئر. كلما زادت شدة المجال المغناطيسي في المنطقة، زاد طول أنبوب الحفر غير المغناطيسي المطلوب.

4. فحص واستخدام أطواق الحفر غير المغناطيسية

1) يجب أن يكون استقامة السطح الأسطواني الخارجي لطوق الحفر غير المغناطيسي ≤ 2 مم/م، ويجب أن يكون استقامة الطول بالكامل ≤ 5 مم/م.

2)يجب ألا تتجاوز الخدوش الموجودة على سطح جسم الأنبوب الخاص بطوق الحفر غير المغناطيسي الحد المسموح به للخدوش.

3)يجب أن يكون سطح الخيط أملسًا، بدون أي علامات غير متساوية أو تشققات أو تشققات دقيقة أو أضرار أخرى مسموح بها.

4)يجب أن يكون عزم الربط لأسنان طوق الحفر غير المغناطيسي ≥ الحد الأدنى المحدد لعزم الدوران الدوراني.

5)يجب فحص النفاذية المغناطيسية النسبية والتجانس المغناطيسي لطوق الحفر غير المغناطيسي مرة واحدة في السنة، ويجب أن تتوافق نتائج الفحص مع مواصفات معيار طوق الحفر غير المغناطيسي (SY5145-86).

ثالثًا: أنابيب الحفر الثقيلة (HWDP)

يُستخدم هذا الجزء في أسفل مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA) ليحل محل أطواق الحفر لتطبيق الضغط. في عمليات الحفر الموجه باستخدام أدوات التوجيه، يُقلل هذا الجزء من مساحة التلامس مع جدار البئر، ويُقلل من مقاومة الاحتكاك، ويُسهل عمليات الانزلاق، ويُعزز السلامة في قاع البئر، ويُساعد على التحكم في معايير البئر الموجه. كما يعمل كجزء انتقالي بين أطواق الحفر وأنابيب الحفر لتخفيف تغيرات الصلابة.

رابعاً: المثبت

1.تطبيقات المثبتات في الحفر الموجه

في مجموعات أدوات الحفر السفلية (BHAs) ذات البنية التراكمية والمنخفضة، تعمل المثبتات كنقاط ارتكاز. ومن خلال تعديل موضع المثبتات في مجموعة أدوات الحفر السفلية، يمكن تغيير حالة الإجهاد فيها لتحقيق التحكم في مسار البئر.

2.لزيادة صلابة الجزء السفلي من مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA) لتحقيق استقرار انحراف البئر واتجاهه، يتم تعزيز صلابة الجزء السفلي من مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA) عن طريق تقليل المسافة بين رأس الحفر والمثبت، وبين المثبتات نفسها، وذلك للحد من التشوه الانضغاطي للجزء السفلي من مجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA) وتحقيق تأثير تثبيت الانحراف.

3.قم بتجهيز تجويف البئر لجعل تغيير انحناء تجويف البئر لطيفًا وسلسًا، مما يساعد على تقليل حدوث المضاعفات في قاع البئر.

ملاحظة هامة! عند إنزال المثبت في البئر وسحبه منها، يجب قياس قطره الخارجي بدقة، والتحقق من حالة تآكله وموضعه في مجموعة أدوات الحفر السفلية. يجب ألا يتجاوز تآكل القطر الخارجي للمثبت 2 مم.

أنواع المثبتات:

مثبت متناظر ذو ضلع مستقيم، مثبت كروي خماسي الفصوص (ثلاثي الفصوص)

مثبت حلزوني خماسي الفصوص (ثلاثي الفصوص)غلاف تثبيت قابل للاستبدال

مثبت لا مركزي ثلاثي الفصوصمثبت قابل للاستبدال

V. مفتاح ماسحة المقعد

يشابه الشكل الهندسي لممسحة مقعد المفتاح شكل المثبت الحلزوني. أبعادها الكلية أصغر من أبعاد المثبت، لكنها أكبر من أبعاد طوق الحفر. وعلى عكس المثبت الحلزوني، فإن كلا الكتفين المائلين العلوي والسفلي لممسحة مقعد المفتاح ملحومان سطحيًا بأقطاب كهربائية من سبيكة صلبة لتشكيل شكل مخروطي، مما يتيح وظائف القطع والتوسيع وتنظيف مقاعد المفاتيح.

يكون موضع ماسحة مقعد المفتاح في سلسلة الحفر كما يلي:

1. شركة BHA متخصصة في مسح مقاعد السيارات الرئيسية

تكوين مجموعة أدوات الحفر السفلية لتنظيف مقاعد المفاتيح العامة: لقمة + طوق حفر صغير الحجم (50)~60 متر) + ماسحة مقعد المفتاح + مطرقة الحفر + أنبوب حفر ثقيل الوزن (HWDP).

لتنظيف مقاعد المفاتيح الأطول، يمكن اعتماد مجموعة أدوات الحفر التالية: لقمة + مجموعة واحدة من طوق الحفر صغير الحجم + ماسحة مقعد المفتاح + مجموعة واحدة من طوق الحفر صغير الحجم + وصلة مرنة + جرة حفر + أنبوب حفر ثقيل الوزن (HWDP).

يجب أن يكون القطر الخارجي لطوق الحفر الصغير في سلسلة الحفر مساويًا للقطر الخارجي لوصلة أنبوب الحفر المستخدمة أثناء الحفر. عند إنزال سلسلة الحفر إلى ارتفاع 100 متر تقريبًا فوق موضع التثبيت، يجب التحكم في سرعة الإنزال؛ وعند مواجهة مقاومة، يجب البدء في عملية التوسيع مع التحكم الدقيق في وزن المثقاب (عادةً أقل من 49 كيلو نيوتن).

2. مسح مقعد المفتاح أثناء الحفر

في الحفر الموجه، بدءًا من منطقة التراكم، تُستخدم عادةً أدوات تنظيف مقاعد المفاتيح في مجموعة أدوات الحفر السفلية. ووفقًا لانحناء البئر المحفور وتركيب الصخور، تُستخدم هذه الأدوات لتوسيع الحفر بشكل متكرر في المناطق المنحنية حيث يحتمل تشكل مقاعد المفاتيح، وذلك لمنع تشكلها.

سادساً: صمام العوامة

تتمثل وظائفها الرئيسية في منع التدفق العكسي لسائل الحفر (الذي قد يتلف أدوات القياس الموجودة في قاع البئر) ومنع انسداد فوهات المثقاب.

سابعاً: حظيرة الطائرات الفرعية

يتم وضع جهاز القياس أثناء الحفر (MWD) فيه، مما يوفر بيئة قياس آمنة ومستقرة لجهاز القياس أثناء الحفر.

يوجد خط قياس على الجدار الخارجي لوصلة التعليق، يُستخدم لمعايرة الجانب العلوي لحفارة التجويف التدريجي (PCD) وقياس قيمة الإزاحة بين جهاز القياس أثناء الحفر (MWD) وحفارة التجويف التدريجي. يحتوي الجدار الداخلي للوصلة على مفتاح بارز يُستخدم عند تثبيت جهاز القياس أثناء الحفر. عند عدم استخدام جهاز القياس أثناء الحفر، يجب إزالة وصلة التعليق أولاً لتجنب انجراف المفتاح بفعل التدفق الزائد (مما قد يتسبب في حوادث داخل البئر).

ثامناً. الجرة

تتمثل وظيفتها الرئيسية في الحفاظ على توازن عمل المثقاب وسلسلة الحفر، والمساعدة في تحرير الأنابيب العالقة عند حدوث انحشار الأنابيب.

تاسعاً: المفصل المرن

تتمثل وظيفتها الرئيسية في حماية الجرة وزيادة مرونة سلسلة الحفر أثناء عملية الطرق.