كيفية منع التصاق سلسلة الحفر (فقدان الوزن على المثقاب) أثناء الحفر؟

يشير مصطلح "فقدان الوزن على المثقاب" (LWB) إلى حالة أثناء الحفر حيث لا يؤثر الوزن المصمم على المثقاب (WOB) على رأس الحفر. وبدلاً من ذلك، وبسبب الاحتكاك المفرط بين سلسلة الحفر في قاع البئر وجدار البئر، تمتص سلسلة الحفر كامل الوزن المطبق.

عند تطبيق تقنية وزن المثقاب على البئر (WOB)، غالباً ما يتسبب انكماش البئر في أن يتم تطبيق الوزن بالكامل علىسلسلة الحفرأو مثبتات. يتطلب ذلك تطبيق وزن مستمر، مع مراعاة قوة انضغاط سلسلة الحفر. قد تؤدي كل زيادة في الوزن إلى حركة طفيفة لأسفل لسلسلة الحفر؛ ويسمح تطبيق الوزن المتكرر لسلسلة الحفر بالمرور عبر الجزء المنكمش من البئر. عند خروج سلسلة الحفر من هذا الجزء، تلامس لقمة الحفر قاع البئر بسرعة. ولأن وزن المثقاب على المثقاب عند هذه النقطة أعلى من وزنه في الحفر العادي، فإن اللقمة تخترق التكوين بعمق أكبر، مما يؤدي إلى زيادة مفاجئة في عزم الدوران. قد يتسبب ذلك في توقف طاولة الدوران أو محرك الدوران العلوي. في حالة حدوث توقف، لا ترفع سلسلة الحفر فجأة - حرر عزم الدوران أولاً. يمكن استئناف الحفر العادي بعد إجراء تعديلات متكررة.

يحدث فقدان الوزن على المثقاب عادةً في الحالات التالية: الحفر الموجه للآبار الرأسية مع إعادة التوسيع أو الآبار الموجهة مع عمليات إعادة توسيع متعددة، وحفر النوافذ والحفر الموجه الجانبي، والحفر الموجه للآبار الأفقية. نظرًا لمسار البئر وعوامل المقاومة المختلفة، يصعب نقل الضغط المطبق على سلسلة الحفر إلى المثقاب. من خلال أجهزة تسجيل الطين الشاملة ومؤشرات الوزن، يتضح ذلك كما يلي: يبقى موضع المثقاب ثابتًا ولا يتم اكتساب أي مسافة حفر إضافية على الرغم من الزيادة المستمرة في وزن المثقاب؛ لا يرتفع ضغط المضخة ولا يحدث انسداد لها. مع ذلك، قد تؤدي زيادة وزن المثقاب بشكل أكبر إلى انسداد مفاجئ للمضخة. بالنسبة للآبار الموجهة، لا يؤدي فقدان الوزن على المثقاب إلى تعطيل عمليات الحفر الموجه العادية فحسب، بل يُعرّض الأنابيب أيضًا لخطر الانحشار إذا لم تكن العمليات سليمة.

1. تعزيز التحكم في مسار حفر البئر وتحسين تكوين سلسلة الحفر

لمعالجة فقدان الوزن على المثقاب الناتج عن سوء مسار البئر، يتمثل الإجراء الهندسي الرئيسي في تحسين التحكم في المسار. بالنسبة للآبار الموجهة ذات الزاوية العالية والمدى الممتد، ينبغي اعتماد نظام تحكم كامل موجه للبئر للحفاظ على انحراف البئر واتجاهه متوافقين مع التصميم، وتجنب إعادة توسيع البئر نتيجةً للانحرافات عن التصميم.

في حالة فقدان الوزن على المثقاب نتيجةً لمسار حفر غير دقيق، يُعدّ تبسيط تصميم سلسلة الحفر الحل الأمثل: تقليل عدد أطواق الحفر وزيادة عدد أنابيب الحفر الثقيلة. يُقلّل هذا من صلابة سلسلة الحفر، ويُخفّض مساحة التلامس بينها وبين طبقة الطين، ويمنع فقدان الوزن على المثقاب والالتصاق التفاضلي.

بالنسبة لفقدان الوزن على المثقاب في الآبار الأفقية، ينبغي أن تركز التدابير على تنظيف تجويف البئر، والتشحيم، وتقنيات التشغيل الخاصة بالحفار.

2. تحسين التنظيف

تشمل عملية تحسين التنظيف تنظيف البئر وتنقية الطين السطحي باستخدام معدات التحكم في المواد الصلبة السطحية.

تحسين قدرة الطين على حمل المخلفات

في مشاريع الحفر الاتجاهي الحديثة، يتم استخدام رؤوس الحفر PDC المقترنة بتقنية المحرك القابل للتوجيه بشكل شائع، والتي تحقق سرعة قطع عالية نسبيًا وتطحن نواتج الحفر إلى جزيئات دقيقة - مما يشكل تحديات معينة لتنظيف تجويف البئر.

متطلبات الإزاحة لأقسام مختلفة من البئر:بالنسبة لقسم البئر φ311 مم، يجب أن يكون الإزاحة أعلى من 3.4 م³/دقيقة؛ بالنسبة لقسم البئر φ216 مم، يجب أن يكون أعلى من 1.1 م³/دقيقة.

ضبط معلمات خواص انسياب الطين بناءً على نتائج مخلفات الحفر:بالنسبة لسوائل الحفر البوليمرية منخفضة المواد الصلبة، يجب ضبط نسبة اللدونة الديناميكية بين 0.42 و0.50 لضمان فعالية جيدة في حمل نواتج الحفر. أما فيما يتعلق بلزوجة الطين وقوة الهلام، فيجب الحفاظ على لزوجة طين الآبار الموجهة ذات الزاوية العالية فوق 48 ثانية، حيث تساعد اللزوجة العالية وقوة الهلام على منع الترسيب الرأسي لنواتج الحفر.

في أحد مشاريع الحفر، عندما بلغ انحراف البئر 50-60 درجة، أدى إضافة جل عضوي إيجابي إلى خفض لزوجة الطين إلى حوالي 42 ثانية، مما تسبب في ضعف عودة نواتج الحفر من قاع البئر وفقدان وزن المثقاب أثناء الحفر الموجه. وقد عادت ظروف قاع البئر إلى طبيعتها بعد زيادة لزوجة الطين إلى 50 ثانية.

بالنسبة للآبار التي يزيد عمقها عن 200-300 متر، يمكن سحب الآبار الأفقية إلى قسم البئر بانحراف يتراوح بين 20 و30 درجة. في تكوين سلسلة الحفر للحفر الموجه، عادةً ما يتم تضمين عدة مجموعات من أطواق الحفر. في الآبار المحفورة حديثًا، يزيد وجود أطواق الحفر من سرعة عودة الطين الحلقي، مما يؤدي عادةً إلى ترسب طبقات الحصى في البئر القديمة. لذلك، تقوم بعض فرق الحفر بسحب قسم البئر المحفور حديثًا فقط، وهو ما لا يُحدث تأثيرًا يُذكر على تفتيت طبقات الحصى.

3. تحسين انسيابية الطين وجودة كعكة الطين

تحسين قدرة الطين على التزليق

تشمل التدابير المحددة لتحسين تزييت الطين، أولاً، زيادة جرعة مواد التشحيم، وثانياً، استخدام مزيج من مواد التشحيم المختلفة.

في عمليات الحفر الموجه، يُخلط النفط الخام عادةً مع الطين أثناء هذه العمليات. ورغم أن النفط الخام يتمتع بخاصية تزييت جيدة، إلا أن إضافته تُقلل من جودة طبقة الطين. لذا، يُنصح باستخدام النفط الخام مع مواد تشحيم مائية في عمليات الحفر الموجه. هذا لا يحل مشكلة التزييت فحسب، بل يمنع أيضاً تراكم طبقات سميكة من الطين نتيجة الإفراط في استخدام النفط الخام.

يزداد الاحتكاك الانزلاقي مع زيادة معامل الاحتكاك. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن خلط ما يقارب 3-5 أطنان من النفط الخام في الطين، على ألا تتجاوز نسبة النفط الخام 9-10%.

تحسين جودة كعكة الطين

لتحسين جودة طبقة الطين، يمكن إضافة مواد طينية مثل الأسفلت المُسلفن وراتنج الفينول. تقلل طبقة الطين عالية الجودة من خطر الالتصاق التفاضلي الناتج عن فقدان الوزن على المثقاب.

إضافةً إلى مواد التشحيم السائلة، تُعدّ مواد التشحيم الصلبة ومواد التشحيم ذات الضغط العالي فعّالة أيضاً في تقليل فقدان الوزن على رأس الحفر. عند حدوث فقدان للوزن على رأس الحفر أثناء الحفر الموجه في التكوينات الصخرية الصلبة، فإن إضافة 200-300 كيلوغرام من الجرافيت الموسّع دفعةً واحدةً تُحسّن بشكلٍ ملحوظ من مشكلة فقدان الوزن على رأس الحفر الناتج عن ضعف التشحيم.

للتواصل: ماي ​​يي

جوال/واتساب:+0086-18109206861
بريد إلكتروني:landrill@landrilltools.com
الموقع الإلكتروني: www.landrilltools.com