توسيع وتطوير محرك الطين

1. نظرة عامة

محرك الطين هو أداة حفر ديناميكية تعمل بالإزاحة الموجبة في قاع البئر، وتُشغَّل بسائل الحفر، حيث يحوّل طاقة ضغط السائل إلى طاقة ميكانيكية. عندما يتدفق الطين الذي تضخه مضخة الطين عبر صمام التحويل إلى المحرك، يتشكل فرق ضغط معين عند مدخل ومخرج المحرك، فيدور الدوار حول محور الجزء الثابت، وتنتقل السرعة وعزم الدوران إلى المثقاب عبر عمود الدوران وعمود الإدارة، مما يُتيح إتمام عمليات الحفر.

يلعب محرك الطين دورًا بالغ الأهمية في عمليات حفر آبار النفط. فباستخدامه، تزداد سرعة الحفر، ويقل عدد مرات الحفر، ويصل إلى الطبقة المستهدفة بدقة، ويختصر وقت التحكم والتعديل. ومع نضوج وتطور تقنيات الحفر، تطورت أنظمة قياس قرب رأس الحفر، وأنظمة مراقبة حالة محرك الطين في الوقت الفعلي، بالإضافة إلى محركات الطين ذاتية التشغيل وأنظمة التوجيه الدوراني ثنائية محركات الطين، مما ساهم في توسيع نطاق وظائف محرك الطين وتعزيزها بفضل قوته العالية.

2. نظام قياس قريب من لقمة الحفر من نوع محرك الطين

يقيس نظام القياس القريب من رأس الحفر بيانات الميل ودرجة الحرارة وإشعاع جاما وسرعة الدوران عند أقرب نقطة من رأس الحفر، ويمكن توسيعه لزيادة وزن رأس الحفر وعزم الدوران وغيرها من المعايير. يتم تجميع نظام القياس التقليدي القريب من رأس الحفر بين رأس الحفر ومحرك الطين، وتُستخدم تقنية الإرسال اللاسلكي قصير المدى لإرسال بيانات القياس القريب من رأس الحفر إلى وحدة الاستقبال المتصلة بجهاز قياس أثناء الحفر (MWD) في الطرف العلوي لمحرك الطين. ثم تُنقل البيانات إلى الأرض عبر جهاز قياس أثناء الحفر (MWD) لتحليلها.

يحتوي نظام قياس المسافة القريبة من رأس الحفر في محرك الطين على وحدات قياس جاما والانحراف مدمجة في الجزء الثابت من المحرك، ويستخدم اتصال FSK أحادي الناقل لربط البيانات بنظام القياس أثناء الحفر (MWD)، مما يُحسّن بشكل كبير من موثوقية الاتصال. إضافةً إلى ذلك، ولعدم وجود طوق حفر بين محرك الطين ورأس الحفر، لا يتأثر ميل التكوين لأداة الحفر، ويقل خطر كسرها، مما يُحسّن سلامة عملية الحفر. يدمج نظام قياس المسافة القريبة من رأس الحفر في محرك الطين، دون تغيير طول محرك الطين الأصلي، وظيفتي الحفر الديناميكي وقياس المسافة القريبة من رأس الحفر، بحيث يمتلك هذا المحرك الثقيل "عينين"، تُزوّدان مشروع الحفر بالطاقة وتُحدّدان الاتجاه.

3. تقنية محرك الطين ذاتي التشغيل

محرك الطين الكهربائي الذاتي، الذي يستخدم دوران دوار محرك الطين، من خلال العمود المرن أو هيكل الشوكة لإلغاء دوران الدوار ثم يتم توصيله بالمولد لتوليد الكهرباء، يمكنه توفير الطاقة لنظام قياس الحفر اللاسلكي MWD ونظام قياس محرك الطين بالقرب من المثقاب، وبالتالي حل مشكلة النفايات والتلوث البيئي الناجم عن استخدام البطاريات.

4. نظام مراقبة حالة محرك الطين في الوقت الفعلي

يتضمن نظام المراقبة الآنية لحالة محرك الطين تركيب حساسات في الأجزاء المعرضة للتلف، مثل إضافة مقاييس إجهاد عند لولب الطرف العلوي لمجموعة منع السقوط للكشف عن أي ارتخاء في وصلة اللولب. بالإضافة إلى ذلك، يقيس توقيت دوار محرك الطين إجمالي وقت تشغيله تحت الأرض، ويجب استبداله عند انتهاء عمره الافتراضي. في الوقت نفسه، يُركّب حساس قياس السرعة على دوار محرك الطين، وحساس قياس العزم والضغط على مجموعة النقل، وذلك للكشف عن حالة تشغيل المحرك آنيًا، مما يتيح للمهندسين الميدانيين فهم حالة تشغيله تحت الأرض، ويوفر بيانات مرجعية لتحسين تصميم محرك الطين وعملية الحفر.