كورس درلينج برومليمز لحل معظم مشاكل الحفر-Drilling Problems|Dr M.S Farahat

يكاد يكون من المؤكد أن المشاكل ستحدث أثناء حفر بئر ، حتى في الآبار المخططة بعناية. على سبيل المثال ، في المناطق التي يتم فيها استخدام ممارسات حفر مماثلة ، قد يتم الإبلاغ عن مشاكل الثقوب حيث لا توجد مثل هذه المشاكل من قبل لأن التكوينات غير متجانسة. لذلك ، قد يكون هناك بئرين بالقرب من بعضهما البعض ظروف جيولوجية مختلفة تمامًا.

في التخطيط الجيد ، المفتاح لتحقيق الأهداف بنجاح هو تصميم برامج الحفر على أساس توقع مشاكل الثقب المحتملة بدلاً من الحذر والاحتواء. يمكن أن تكون مشاكل الحفر مكلفة للغاية. تشمل مشاكل الحفر الأكثر شيوعًا الالتصاق بالأنابيب ، والدوران المفقود ، وانحراف الثقب ، وفشل الأنابيب ، وعدم استقرار البئر ، وتلوث الوحل ، وتلف التكوين ، وتنظيف الفتحات ، وتشكيل محمل H2S والغاز الضحل ، والمشاكل المتعلقة بالمعدات والأفراد.
يعد فهم مشاكل الحفر وتوقعها ، وفهم أسبابها ، وحلول التخطيط أمرًا ضروريًا للتحكم الشامل في تكلفة الآبار وللوصول بنجاح إلى المنطقة المستهدفة. يتناول هذا الفصل هذه المشاكل ، والحلول الممكنة ، وفي بعض الحالات ، التدابير الوقائية.

مشاكل الحفر الشائعه-Pipe sticking

-Loss of circulation
-Hole deviation
-Pipe failures
-Borehole instability
-Mud contamination
-Formation damage
-Hole cleaning
-H2S-bearing zones
-Shallow gas zones
-Equipment and personnel-related problems

Stuck pipe

أثناء عمليات الحفر ، يعتبر الأنبوب عالقًا إذا تعذر تحريره من الحفرة دون إتلاف الأنبوب ، ودون تجاوز الحد الأقصى المسموح به لحمل الخطاف لجهاز الحفر. يمكن تصنيف إلتصاق الأنابيب تحت فئتين: إلتصاق أنبوب الضغط التفاضلي و إلتصاق الأنبوب الميكانيكي.

أسباب انسداد الأنابيب والوقاية منهايمكن أن تمثل المضاعفات المتعلقة بالأنبوب العالق ما يقرب من نصف إجمالي تكلفة البئر ، مما يجعل الأنابيب العالقة واحدة من أكثر المشاكل تكلفة التي يمكن أن تحدث أثناء عملية الحفر. غالبًا ما يرتبط الأنبوب العالق بأحداث التحكم في البئر وضياع التدوير - وهما الاضطرابان الآخران المكلفان لعمليات الحفر - ويمثلان خطرًا كبيرًا في الآبار ذات الزاوية العالية والأفقية.

قد يؤدي الحفر خلال المناطق المستنفدة ، حيث يتجاوز الضغط في الحلقة إلى ذلك الموجود في التكوين ، إلى شد خيط الحفر على الحائط وإدراجه في عجينة المرشح المترسبة هناك ينخفض ضغط العجينة الداخلي عند النقطة التي تلامس فيها ماسورة الحفر كعكة المرشح ، مما يتسبب في إمساك الأنبوب بالحائط بواسطة الضغط التفاضلي. في الآبار ذات الزاوية العالية والأفقية ، تساهم قوة الجاذبية في تمديد الاتصال بين خط الحفر والتكوين. يمكن أن تساعد الإدارة السليمة لتزييت مائع الحفر وجودة عجينة المرشح عبر التكوين المنفصل في تقليل حدوث الأنابيب العالقة.

تشمل الأسباب الميكانيكية للأنابيب العالقة ما يلي:-يزيد في عزم الدوران والسحب

-قصاصات التحميل المفرطة
-نقاط ضيقة أثناء التعثر
-فقدان الدورة الدموية أثناء الحفر.
اعتمادًا على السبب المشتبه فيه للالتصاق ، قد يكون من الضروري زيادة كثافة سائل الحفر (لتثبيت صخر منتفخ) أو تقليله (لحماية المنطقة المستنفدة وتجنب الالتصاق التفاضلي). يعتبر معامل الاحتكاك لسائل الحفر عاملاً مهمًا في فعاليته في منع الأنابيب العالقة و / أو تمكين الأنابيب العالقة من العمل بحرية. توفر السوائل التي أساسها الزيت (OBFs) والسوائل الاصطناعية (SBFs) أقصى قدر من التزليق. يمكن معالجة السوائل ذات الأساس المائي المثبط (WBFs) بمواد تشحيم (عادةً ما تكون 1 إلى 5٪ من حيث الحجم) ويتم صياغتها لإنتاج عجينة ترشيح رفيعة وغير منفذة توفر حماية متزايدة ضد الالتصاق. تُظهر WBFs عالية الأداء من البوليمر المصممة خصيصًا لتكون بمثابة بدائل لـ OBFs و SBFs درجة عالية من التشحيم الطبيعي وقد لا تتطلب إضافة مادة تشحيم.

Lost circulation

فقدان الدورة الدموية هو التدفق غير المنضبط للطين الكامل إلى تكوين ، يشار إليه أحيانًا باسم "منطقة اللصوص". تتناول هذه المقالة الأسباب والوقاية والتدابير العلاجية لضياع الدورة الدموية.
مناطق التدوير الضائعة الجزئية والكاملة. في التدوير الجزئي المفقود ، يستمر الطين في التدفق إلى السطح مع بعض فقدان التكوين. ومع ذلك ، يحدث التدوير الكلي المفقود عندما يتدفق كل الطين في تكوين بدون عودة إلى السطح. إذا استمر الحفر أثناء التدوير الكلي المفقود ، فيشار إليه بالحفر الأعمى. هذه ليست ممارسة شائعة في هذا المجال ، ما لم يتم استيفاء جميع المعايير التالية:

أسباب فقدان مناطق التداول-هناك العديد من المواقف التي يمكن أن تؤدي إلى فقدان الدورة الدموية:
-تكوينات مكسورة بطبيعتها أو كهفية أو ذات نفاذية عالية
ظروف الحفر غير الملائمة
-الكسور المستحثة الناتجة عن الضغوط المفرطة في قاع البئر ووضع الغلاف المتوسط ​​على ارتفاع كبير
-الكسور المستحثة
قد تكون الكسور المستحثة أو المتأصلة أفقية على عمق ضحل أو رأسي على أعماق تزيد عن 2500 قدم تقريبًا. تنتج الضغوط المفرطة لحفر البئر عن معدلات التدفق المرتفعة (ارتفاع ضغط الاحتكاك الحلقي) أو التعثر بسرعة كبيرة (ارتفاع ضغط الاندفاع) ، والذي يمكن يؤدي إلى كثافة الدوران المكافئة للطين (ECD). يمكن أن تحدث الكسور المستحثة أيضًا بسبب:
-تنظيف الفتحة الحلقيّة بشكل غير صحيح
-وزن الطين الزائد
-غلق بئر في غاز ضحل عالي الضغط

التكوينات الكهفيةغالبًا ما تكون التكوينات الكهفية عبارة عن أحجار جيرية ذات تجاويف كبيرة. هذا النوع من الدورة الدموية المفقودة سريع وكامل وأصعب من حيث الختم. التكوينات عالية النفاذية التي من المحتمل أن تكون مناطق دوران مفقودة هي تلك التكوينات الرملية الضحلة ذات النفاذية التي تزيد عن 10 قواطع. بشكل عام ، الرمال العميقة لها نفاذية منخفضة ولا تسبب مشاكل فقدان الدورة الدموية. في مناطق اللصوص غير الكهفية ، ينخفض ​​مستوى الطين في خزانات الطين تدريجيًا ، وإذا استمر الحفر ، فقد يحدث فقد كامل للدوران.

-Loss of circulation

إن الوقاية الكاملة من فقدان الطفله  أمر مستحيل ، لأن بعض التكوينات ، مثل المناطق المكسورة بطبيعتها ، أو الكهفي ، أو المناطق عالية النفاذية ، لا يمكن تجنبها إذا كان سيتم الوصول إلى المنطقة المستهدفة. ومع ذلك ، يمكن الحد من فقدان الدورة الدموية إذا تم اتخاذ بعض الاحتياطات ، خاصة تلك المتعلقة بالكسور المستحثة. تشمل هذه الاحتياطات:
الحفاظ على وزن الطين المناسب
تقليل خسائر ضغط الاحتكاك الحلقي أثناء الحفر والتعثر
تنظيف الحفرة بشكل مناسب
تجنب القيود في الفراغ الحلقي
إعداد الغلاف لحماية التكوينات الأضعف العليا داخل منطقة انتقالية
تحديث ضغط مسام التكوين وتدرجات الكسر للحصول على دقة أفضل مع بيانات السجل والحفر
في حالة توقع مناطق التدوير المفقودة ، يجب اتخاذ تدابير وقائية من خلال معالجة الطين مع فقد مواد الدوران (LCMs) ويجب إجراء الاختبارات الوقائية مثل اختبار التسرب واختبار سلامة التكوين للحد من احتمالية فقدان الدورة الدموية.

الاختبارات الوقائية
اختبار التسرب (LOT)يعد إجراء اختبار تسرب دقيق أمرًا أساسيًا لمنع الدورة الدموية المفقودة. يتم تنفيذ LOT عن طريق الإغلاق في البئر ، والضغط لأعلى في الفتحة المفتوحة مباشرة أسفل آخر سلسلة من الغلاف قبل الحفر للأمام في الفترة التالية. على أساس النقطة التي ينخفض ​​عندها الضغط ، يشير الاختبار إلى قوة حفرة البئر في مقعد الغلاف ، والتي تعتبر عادةً واحدة من أضعف النقاط في أي فترة زمنية. ومع ذلك ، فإن تمديد LOT إلى مرحلة تمديد الكسر يمكن أن يقلل بشكل خطير من الحد الأقصى لوزن الطين الذي يمكن استخدامه لحفر الفاصل الزمني بأمان دون فقدان الدورة الدموية. وبالتالي ، يفضل إيقاف الاختبار في أقرب وقت ممكن بعد أن يبدأ مخطط الضغط في الانهيار.

Hole deviation

انحراف الثقب هو الخروج غير المقصود لقمة الحفر من مسار البئر المحدد مسبقًا. سواء كان الأمر يتعلق بحفر قسم مستقيم أو ثقب منحني ، فإن ميل الريشة للابتعاد عن المسار المطلوب يمكن أن يؤدي إلى مشاكل حفر مثل تكاليف الحفر المرتفعة وأيضًا المشكلات القانونية المتعلقة بحدود الإيجار ، يقدم الشكل 1 أمثلة على انحرافات الثقب.

أسباب انحراف الثقبليس من المعروف بالضبط ما الذي يجعل لقمة الحفر تنحرف عن مسارها المقصود. ومع ذلك ، من المتفق عليه عمومًا أن واحدًا أو مجموعة من العوامل التالية قد تكون مسؤولة عن الانحراف:

-الطبيعة غير المتجانسة للتكوين وزاوية الانحدار
-خصائص سلسلة الحفر ، وتحديداً تركيبة البئر السفلي (BHA)
-المثبتات (الموقع ، العدد ، والتراخيص)
-الوزن المطبق على القطعة (WOB)
-زاوية ميل الفتحة من الوضع الرأسي
-نوع المثقاب وتصميمه الميكانيكي الأساسي
-المكونات الهيدروليكية في البت
-تنظيف الفتحة بشكل غير صحيح
من المعروف أن بعض القوة الناتجة التي تعمل على لقمة الحفر تتسبب في حدوث انحراف في الثقب. آليات هذه القوة الناتجة معقدة وتحكمها بشكل أساسي ميكانيكا BHA ، وتفاعل الصخور / البت ، وظروف تشغيل البت ، وإلى حد ما ، بواسطة هيدروليك سائل الحفر.
ترتبط القوى المنقولة إلى لقمة الحفر بسبب BHA ارتباطًا مباشرًا بتركيب BHA ، أي:
مثبتات
موسعات الثقوب

إن BHA عبارة عن عضو هيكلي مرن ومرن يمكن أن ينغلق تحت أحمال الضغط. يعتمد الشكل الملتوي لـ BHA المصمم على مقدار WOB المطبق. تكمن أهمية التواء BHA في أنه يتسبب في اختلال محور لقمة الحفر مع محور مسار الفتحة المقصود ، مما يتسبب في حدوث انحراف. صلابة الأنابيب وطولها وعدد المثبتات (موقعها وخلوصها من جدار حفرة البئر) هما عاملان رئيسيان يحكمان سلوك انحناء BHA. تشمل الإجراءات التي يمكن أن تقلل من اتجاه الانحناء في BHA تقليل WOB واستخدام مثبتات بأقطار خارجية تكون تقريبًا في قياس جدار حفرة البئر.

يتم التحكم في مساهمة تفاعل الصخور / البت في قوى الانحراف عن طريق:-خصائص الصخور
-قوة التماسك
-زاوية الفراش أو الانحدار
-زاوية الاحتكاك الداخلي
-ميزات تصميم بت الحفر
-زاوية الأسنان
-حجم البت
-نوع البت
-إزاحة البتات في حالة القطع المخروطية الدوارة
-مكان الأسنان وعددها
-الملف الشخصي قليلا
-الميزات الهيدروليكية بت
-معلمات الحفر
-تغلغل الأسنان في الصخر وآلية القطع
تعد آليات تفاعل الصخور / البت موضوعًا معقدًا للغاية وهو أقل ما يمكن فهمه فيما يتعلق بمشاكل انحراف الثقب. لحسن الحظ ، فإن ظهور أدوات القياس أثناء الحفر في قاع البئر التي تسمح بمراقبة تقدم لقمة الحفر على طول المسار المطلوب يجعل عدم فهمنا لآليات انحراف الثقب أكثر قبولًا.

Drillpipe failures

يعتبر فشل أنبوب الحفر مشكلة حفر منتشرة. يمكن وضعها في واحدة من الفئات التالية: الانعطاف الناجم عن عزم الدوران المفرط ؛ فراق بسبب التوتر المفرط ؛ تنفجر أو تنهار بسبب الضغط الداخلي المفرط أو الضغط الخارجي ، على التوالي ؛ أو التعب نتيجة الأحمال الميكانيكية الدورية مع التآكل أو بدونه. تتناول هذه المقالة كل سبب والتدابير الوقائية الممكنة.
فتح شيء عن طريق لف غطائه
يحدث فشل الأنابيب نتيجة الالتواء عندما يتجاوز إجهاد القص الناجم عن عزم الدوران العالي إجهاد القص النهائي لمادة الأنبوب. في حفر الآبار العمودية ، لا يتم مواجهة عزم الدوران المفرط بشكل عام في ظل ممارسات الحفر العادية. ومع ذلك ، في الحفر الموجه والممتد ، فإن عزم الدوران الذي يزيد عن 80000 رطل-قدم أمر شائع ويمكن أن يتسبب بسهولة في التواء لمكونات سلسلة الحفر المختارة بشكل غير صحيح.

انكسار المواسيريحدث فشل فراق الأنبوب عندما يتجاوز إجهاد الشد المستحث إجهاد الشد النهائي لمادة الأنبوب. قد تنشأ هذه الحالة عندما يحدث التصاق الأنبوب ويتم تطبيق سحب زائد بالإضافة إلى الوزن الفعال للأنبوب المعلق في الفتحة فوق نقطة الالتصاق.

الانهيار والانفجارمن النادر حدوث فشل في الأنابيب نتيجة الانهيار أو الانفجار ؛ ومع ذلك ، في ظل الظروف القاسية لوزن الطين المرتفع والفقدان الكامل للدوران ، قد يحدث انفجار في الأنابيب.

إعياءالتعب هو ظاهرة ديناميكية يمكن تعريفها على أنها بدء microcracks وانتشارها في macrocracks نتيجة للتطبيقات المتكررة للضغوط. إنها عملية كسور هيكلية مترقية موضعية في المادة تحت تأثير الضغوط الديناميكية. من الثابت جيدًا أن العضو الهيكلي الذي قد لا يفشل في ظل تطبيق واحد للحمل الثابت قد يفشل بسهولة تحت نفس الحمل إذا تم تطبيقه بشكل متكرر. يسمى الفشل تحت الأحمال الدورية (المتكررة) بفشل التعب.

يعد فشل إجهاد سلسلة الحفر أكثر أنواع الفشل شيوعًا وتكلفة في عمليات حفر النفط / الغاز والطاقة الحرارية الأرضية. يمكن أن يؤدي العمل المشترك للضغوط الدورية والتآكل إلى تقصير متوسط العمر المتوقع لأنبوب الحفر بمقدار ألف مرة. تحدث الضغوط الدورية بسبب الأحمال الديناميكية الناتجة عن اهتزازات سلسلة الحفر وانعكاسات حمل الانحناء في المقاطع المنحنية للفتحة والفتحات الناتجة عن الدوران. يحدث تآكل الأنابيب أثناء وجود O2 و CO2 و / أو الكلوريدات و / أو H2S. H2S هو العنصر الأكثر تآكلًا للأنابيب الفولاذية ، وهو مميت للإنسان. بغض النظر عما قد يكون قد تسبب في فشل الأنابيب ، فإن تكلفة عمليات الصيد والمحاولات الفاشلة أحيانًا لاستعادة الأسماك من الحفرة يمكن أن تؤدي إلى خسارة ملايين الدولارات في تعطل الحفارة ، أو فقدان الأدوات باهظة الثمن في قاع البئر ، أو التخلي عن قسم محفور بالفعل أسفل الأسماك.

على الرغم من الكم الهائل من العمل الذي تم تخصيصه لفشل تعب الأنابيب ، إلا أنه لا يزال أقل ما يمكن فهمه. يُعزى هذا النقص في الفهم إلى الاختلافات الواسعة في البيانات الإحصائية في تحديد نوع الخدمة وبيئة خط الحفر ، وحجم أحمال التشغيل وتكرار الحدوث (سجل الحمل) ، ودقة الأساليب في تحديد الضغوط ، ومراقبة الجودة أثناء التصنيع ، وإمكانية تطبيق بيانات الإجهاد المادي.

منع فشل الأنابيبعلى الرغم من أنه لا يمكن القضاء على فشل الأنابيب تمامًا ، إلا أن هناك بعض الإجراءات التي يمكن اتخاذها لتقليلها. يمكن التخفيف من حالات فشل التعب عن طريق تقليل الضغوط الدورية المستحثة وتأمين بيئة غير قابلة للتآكل أثناء عمليات الحفر. يمكن التقليل من الضغوط الدورية عن طريق التحكم في شدة dogleg واهتزازات سلسلة الحفر. يمكن تخفيف التآكل عن طريق كاسحات التآكل والتحكم في درجة حموضة الطين في وجود H2S. تعتبر المناولة والفحص المناسبين لأوتار الحفر على أساس روتيني أفضل التدابير لمنع الفشل.

Mud contamination

يقال إن الطين ملوث عندما تدخل مادة غريبة في نظام الطين وتسبب تغيرات غير مرغوب فيها في خصائص الطين ، مثل الكثافة واللزوجة والترشيح. بشكل عام ، أنظمة الطين القائمة على الماء هي الأكثر عرضة للتلوث. يمكن أن ينتج تلوث الوحل عن المعالجة المفرطة لنظام الطين بالإضافات أو من دخول المواد إلى الطين أثناء الحفر.

محتويات -الملوثات والمصادر والعلاجات الشائعة
-لتلوث بالمواد الصلبة
-تلوث أيونات الكالسيوم
-التلوث بالكربونات الحيوية والكربونات
-تلوث كبريتيد الهيدروجين
-تدفقات الملح / المياه المالحة
-الملوثات والمصادر والعلاجات الشائعة
-الملوثات الأكثر شيوعًا لأنظمة الطين القائمة على الماء هي:
المواد الصلبة (المضافة ، المثقوبة ، النشطة ، الخاملة)
الجبس / الأنهيدريت (Ca ++
الأسمنت / الجير (Ca ++
ماء المكياج (Ca ++Mg ++)
بيكربونات وكربونات قابلة للذوبان (HCO3−، CO3—)
كبريتيدات قابلة للذوبان (HS− ، S—)
الملح / تدفق الماء المالح (Na +، Cl−)

تلوث المواد الصلبةالمواد الصلبة هي مواد تضاف لتشكيل نظام الطين (البنتونيت ، الباريت) والمواد التي يتم حفرها (نشطة وخاملة). المواد الصلبة الزائدة من أي نوع هي أكثر الملوثات غير المرغوب فيها لسوائل الحفر. أنها تؤثر على جميع خصائص الطين. لقد ثبت أن المواد الصلبة الدقيقة ، بحجم الميكرون وما دون الميكرون ، هي الأكثر ضررًا لكفاءة الحفر الإجمالية ويجب إزالتها إذا لم تكن جزءًا ضروريًا من تركيبة الطين. تتم إزالة المواد الصلبة المحفورة من خلال استخدام معدات الفصل الميكانيكية (الهزازات ، وأجهزة إزالة الرمل ، وأجهزة إزالة الترشيح ، وأجهزة الطرد المركزي). تقوم الهزازات بإزالة المواد الصلبة بحجم العقل (حوالي 140 درجة أو أكبر). تقوم أجهزة إزالة الرمل بإزالة المواد الصلبة في حجم الرمل (وصولاً إلى 50 درجة مئوية). تقوم أجهزة تنقية المياه بإزالة المواد الصلبة في حجم الطمي (حتى 20 درجة مئوية). عندما تصبح المواد الصلبة أصغر من نقطة قطع أجهزة التنقية ، قد يتعين استخدام أجهزة الطرد المركزي. تستخدم مواد الندف الكيميائية أحيانًا لتلبد المواد الصلبة الدقيقة إلى حجم أكبر بحيث يمكن إزالتها بواسطة معدات إزالة المواد الصلبة. لا تميز المواد الندفية الإجمالية بين أنواع مختلفة من المواد الصلبة ، في حين أن المواد الندفية الانتقائية سوف تعمل على تلبد المواد الصلبة المحفورة ولكن ليس المواد الصلبة المضافة من الباريت. كملاذ أخير ، يستخدم التخفيف أحيانًا لخفض تركيز المواد الصلبة.
تلوث أيونات الكالسيوممصادر أيونات الكالسيوم هي:
جبس
الأنهيدريت
يبني
جير
مياه البحر
مياه المكياج الصلبة / قليلة الملوحة
أيون الكالسيوم هو ملوث رئيسي لأنظمة الطين المعالجة بطين الصوديوم القائمة على المياه العذبة. يميل أيون الكالسيوم إلى استبدال أيونات الصوديوم على سطح الطين من خلال التبادل الأساسي ، مما يتسبب في تغييرات غير مرغوب فيها في خصائص الطين مثل الريولوجيا والترشيح. كما أنه يتسبب في جعل المخففات المضافة إلى نظام الطين غير فعالة. العلاج يعتمد على مصدر أيون الكالسيوم. على سبيل المثال ، يتم استخدام كربونات الصوديوم (رماد الصودا) إذا كان المصدر هو الجبس أو الأنهيدريت. بيكربونات الصوديوم هي المعالجة المفضلة إذا كان أيون الكالسيوم من الجير أو الأسمنت. إذا أصبح العلاج غير مقبول اقتصاديًا ، فانتقل إلى نظام الطين ، مثل طين الجبس أو الطين الجيري ، الذي يمكنه تحمل الملوثات.

Formation damage

تم تعريف إنتاج ضرر التكوين على أنه إضرار غير المرئي من قبل ما لا مفر منه ، مما يتسبب في انخفاض غير معروف في غير القابل للقياس الكمي. في سياق مختلف ، يتم تعريف الضرر الناتج عن التكوين على أنه ضعف المكمن (انخفاض الإنتاج) الناجم عن سوائل حفرة البئر المستخدمة أثناء عمليات الحفر / الإكمال وصيانة الآبار. إنها منطقة ذات نفاذية منخفضة بالقرب من حفرة البئر (الجلد) نتيجة غزو السوائل الأجنبية في صخر الخزان.

بشكل نموذجي ، يشار إلى أي مقاومة غير مقصودة لتدفق السوائل داخل أو خارج حفرة البئر باسم تلف التكوين. يتضمن هذا التعريف الواسع قيود التدفق الناتجة عن انخفاض النفاذية في المنطقة القريبة من حفرة البئر ، والتغيرات في النفاذية النسبية لمرحلة الهيدروكربون ، وقيود التدفق غير المقصودة في الإكمال نفسه. لا يتم تضمين قيود التدفق في الأنبوب أو تلك المفروضة من قبل البئر الذي يخترق الخزان جزئيًا أو جوانب أخرى من هندسة الإنجاز في هذا التعريف لأنه على الرغم من أنها قد تعيق التدفق ، فقد تم وضعها إما عن طريق التصميم لخدمة غرض معين أو لا تظهر في المقاييس النموذجية لتلف التكوين مثل الجلد.

محتويات

1 منع الضرر التكوين
2 تلف الجلد تشكيل
3 آليات الضرر
4 تحديد الضرر الناتج عن التكوين
5.ضرر التكوين مقابل الضرر الكاذب

منع تلف التكوينعلى مدى العقود الخمسة الماضية ، تم إيلاء قدر كبير من الاهتمام لقضايا أضرار التكوين لسببين رئيسيين:
تتأثر القدرة على استعادة السوائل من الخزان بشدة بنفاذية الهيدروكربون في المنطقة القريبة من حفرة البئر
على الرغم من أننا لا نملك القدرة على التحكم في خصائص صخور الخزان وخصائص السوائل ، إلا أننا نتمتع بدرجة معينة من التحكم في عمليات الحفر والإكمال والإنتاج
وبالتالي ، يمكننا إجراء تغييرات تشغيلية ، وتقليل مدى الضرر الناتج عن التكوين في حفرة البئر وحولها ، ويكون لها تأثير كبير على إنتاج الهيدروكربون. إن إدراك الآثار المترتبة على أضرار التكوين لعمليات الحفر والإكمال والإنتاج المختلفة يمكن أن يساعد في تقليل أضرار التكوين بشكل كبير وتعزيز قدرة البئر على إنتاج السوائل.

Hole cleaning

خلال العقد الماضي ، تم إجراء العديد من الدراسات لاكتساب فهم لتنظيف الثقب في حفر الآبار الموجه. أثبتت الأعمال المعملية أن الحفر بزاوية ميل أكبر من 30 درجة تقريبًا من الوضع الرأسي يطرح مشاكل في إزالة القطع التي لم تتم مواجهتها في الآبار العمودية. يوضح الشكل 1 أن تشكيل فراش متحرك أو ثابت يصبح مشكلة واضحة ، إذا كان معدل التدفق لريولوجيا طينية معينة أقل من قيمة حرجة معينة.

1 - قطع فراش متراكمة في الآبار الاتجاهية.

يمكن أن يؤدي التنظيف غير الكافي للحفر إلى مشاكل حفر مكلفة ، مثل:
إلتصاق الأنابيب الميكانيكية
ارتداء بت من السابق لأوانه
الحفر البطيء
تكسير التكوين
عزم الدوران الزائد والسحب على سلسلة الحفر
صعوبات في قطع الأشجار والتدعيم
صعوبات في هبوط الأغلفة
المشكلة الأكثر شيوعًا هي عزم الدوران والسحب المفرطين ، مما يؤدي غالبًا إلى عدم القدرة على الوصول إلى الهدف في الحفر بزاوية عالية / ممتدة.
تنظيف الفتحات في عمليات الحفر الممتدةيعد الاختيار الفعال لسائل الحفر وإدارته مهمين للنتيجة الناجحة لعملية حفر ذات زاوية عالية أو أفقية ممتدة (ERD). بالإضافة إلى حماية التكوين ، تشمل أهم تحديات ERD ما يلي:
الهامش الضيق بين ضغط المسام وتدرج الكسر
إدارة كثافة الدوران المكافئة (ECD)
تنظيف الحفرة بشكل مناسب
تخفيض عزم الدوران والسحب
استقرار حفرة البئر
ترهل الباريت

فقدان الدورة الدمويةتشير سنوات البيانات التشغيلية إلى أن زوايا الفتحات التي تتراوح بين 30 و 60 درجة تخلق أصعب ظروف تنظيف الفتحات. يمكن التقليل من مشاكل تنظيف الثقوب من خلال الإدارة الجيدة لما يلي:
السرعات الحلقية
لزوجة سائل الحفر
سرعة دوران الأنابيب
انحراف الأنابيب
نظرًا لأدائها الموثوق به في ظل ظروف قاع البئر المعاكسة ، فإن سوائل الحفر القائمة على الزيت والمستحلب المقلوب (OBFs و SBFs ، على التوالي) عادة ما تكون الخيار الأول لعمليات ERD. ومع ذلك ، أصبح استخدام الوحل المستحلب المقلوب أكثر تقييدًا ، بسبب الاعتبارات البيئية ، وقد تم تطوير العديد من أنظمة السوائل القائمة على الماء (WBF) لاستخدامها كبدائل.

أدوات لتحسين تنظيف الفتحاتباستخدام برنامج النمذجة الهيدروليكية المبرمجة خصيصًا لتطبيقات حقول النفط ، من الممكن التنبؤ بدقة بخصائص مائع الحفر في ظل ظروف قاع البئر الفعلية ، بما في ذلك
ملامح درجة حرارة ثابتة وديناميكية
الضغوط الهيدروليكية
تنمية الطفولة المبكرة
فقدان الضغط الحلقي
خصائص الانسيابية
كفاءة التحميل والنقل
آثار انحراف الأنابيب
الضغوط المطلوبة لكسر المواد الهلامية
يتم تأكيد الخصائص النموذجية من خلال بيانات الضغط أثناء الحفر (PWD) في الوقت الفعلي. يمكن أن تسمح التعليقات الفورية من عملية النمذجة للمشغل بتحسين تنظيف الفتحة بعدة وسائل ، بما في ذلك:

تعديل خصائص الطين السطحي لتلبية ظروف قاع البئر المتغيرة.تعديل المعلمات الميكانيكية مثل معدل الاختراق ومعدل التدفق وسرعة دوران الأنابيب وسرعة التعثر.
تصميم وتنفيذ برنامج اكتساح فعال.
حتى عندما لا تزال في مراحل تخطيط البئر ، يمكن تحسين تصميم الغلاف واختيار الريشة وخصائص مائع الحفر لتحقيق أفضل ظروف الحفر ، نظرًا لمضخات الحفارة وقدرات معالجة السوائل. يجب أن تشتمل حزمة النمذجة الهيدروليكية الدقيقة على بلاستيك بينغهام ، وقانون الطاقة ، ونماذج هيرشل-بولكلي الريولوجية. يسمح هذا الإدخال لبرنامج النمذجة الهيدروليكية بتحديد معدلات القص الحلقي الفعلية عند أي عمق في البئر ، مع مراعاة نظام درجة الحرارة والضغط عند هذا العمق.

أساس النمذجة الريولوجية هو إما قاعدة بيانات مصفوفة لبيانات مقياس الانسياب أو بيانات الوقت الفعلي التي تم الحصول عليها من مقياس اللزوجة عالي الضغط / درجة الحرارة العالية (HP / HT) أثناء الحفر. يمكن للروتين المدمج أن يحسب الضغط المطلوب لكسر المواد الهلامية ، مما يسمح للمشغل بتقليل ضغوط الاندفاع إلى الحد الأدنى أثناء تعثر الغلاف وتشغيله ، وتقليل مخاطر تكسير التكوين.



يجب أن تتنبأ حزمة برامج النمذجة الشاملة بدقة بما يلي:يتم تحميل العقل في الحلقة
ارتفاع سرير القصاصات
تأثير سرعة دوران خيط الحفر وانحراف الأنبوب
الحد الأقصى لمعدل الاختراق الموصى به (ROP) للظروف المحددة
هذه الأدوات مفيدة ليس فقط لحفر الآبار الممتدة ، ولكن أيضًا لتحسين أداء الحفر في عمليات المياه العميقة ، وآبار HP / HT ، وعمليات حفر الثقوب الصغيرة.

تنظيف الفتحات في الحفر غير المتوازن (UBD) سرعة السائل الحلقي مقابل معدل حقن الغاز ومعدل تدفق السائل. يجب مراقبة تنظيف الفتحات أثناء استخدام UBD أفقيًا عن كثب. هناك انخفاض في ريولوجيا السوائل (طين رقيق للغاية وغير معلق للمواد الصلبة) ، وتدفق مضطرب على مرحلتين ، وفي العادة ، معدل اختراق متزايد (ROP). نتيجة لتدفق مرحلتين هو تسريع الطين ونقل القطع velocities (بسبب تمدد الغاز) حيث يتحرك السائل لأعلى من لقمة الحفر.

الحد الأدنى لمعدل تنظيف الفتحات يحد من معدلات التدفق المقبولة.مجالات الاهتمام الرئيسية لتنظيف الحفرة هي المنطقة التي تكون فيها زاوية الفتحة من 45 إلى 50 درجة ، والمنطقة التي تقع خلف لقمة الحفر مباشرة. يمكن أن تصبح المنطقة الواقعة خلف لقمة الحفر مباشرة منطقة تنظيف الحفرة الحرجة ، نظرًا لوجود تدفق محدود للخزان. تعتمد سرعة المرحلة السائلة وتنظيف الثقب في هذه المنطقة فقط على السائل (السوائل) والمعدل (المعدلات) التي يتم ضخها أو حقنها أسفل سلسلة الحفر.

تنظيف الفتحة على مرحلتينيعتمد تنظيف الفتحة على مرحلتين إلى حد كبير على نفس معايير المرحلة الواحدة. يتم التحكم في كفاءة تنظيف الثقوب ونقل المواد الصلبة بشكل أساسي من خلال سرعات المرحلة السائلة وتركيز المواد الصلبة. أظهرت الدراسات والخبرة الميدانية أن إزالة القصاصات تكون أكثر كفاءة مع سائل ذي مرحلتين. تولد إضافة وسيط غازي نظام تدفق مضطرب ، مما يقلل من تكوين طبقة صلبة. سرعة السائل هي المعلمة الحاسمة التي تتحكم في قدرة النظام على نقل المواد الصلبة. من التجربة ، تم التوصل إلى أن الحد الأدنى من السرعة الحلقية للطور السائل مطلوب من 180 إلى 200 قدم / دقيقة في حفرة البئر مع انحراف أكبر من 10 درجات.

الكاسحات لتنظيف الفتحاتقد لا تكون عمليات المسح عالية اللزوجة التي توفر تنظيفًا فعالًا للحفر في آبار الآبار الرأسية الخيار الأفضل للآبار ذات الزاوية العالية والأفقية ، بسبب توزيع التدفق حول أنبوب الحفر اللامتراكز. للحث على التدفق ، يجب أن يتجاوز الضغط المطبق على المائع إجهاد إنتاج هذا السائل. في الفراغ الحلقي الضيق الذي تم إنشاؤه بواسطة أنبوب الحفر اللامتراكز ، من الممكن أن يحدث تدفق ضئيل أو معدوم ، وأن سرير القطع سيبقى في مكانه. قد يؤدي ضخ عملية مسح عالية اللزوجة إلى تفاقم هذه المشكلة في بئر منحرف.

يمكن أن يؤدي تطبيق برنامج مسح مرجح يستهدف طبقة الطمي التي تتراكم على الجانب المنخفض من الحفرة إلى التخفيف من مشاكل تنظيف الحفرة التي تحدث غالبًا في آبار ERD. في وقت مبكر من عام 1986 ، أشارت أبحاث تنظيف الحفرة إلى أن التدفق المضطرب الناتج عن مائع حفر رقيق نسبيًا يكون أكثر فعالية في إزالة طبقة الطمي من التدفق الناتج تحت ملف تدفق عالي اللزوجة. تم تحقيق نتائج متسقة في إزالة طبقة الطمي من خلال عمليات مسح دائرية بالكامل ومنخفضة اللزوجة وموزنة تتجاوز وزن طين الحفر بمقدار 3 إلى 4 ppg وتوفر عمودًا من 200 إلى 400 قدم في الحلقة الإرشادات الخاصة ببرنامج المسح الموزون الفعال هي:

يتم ضخ الكنس على فترات منتظمة بمعدل الدوران الطبيعي.
سرعة دوران الأنبوب هي 60 لفة / دقيقة بمجرد وصول عملية المسح إلى البت.
يُسمح للمسح بالعودة إلى السطح مع الدوران المستمر. [2]
الطفو الإضافي الذي توفره عملية المسح الموزونة يساعد على تقليل ميل استقرار القطع بينما ينتقل الاجتياح إلى أعلى الحلقة. قد تؤدي كفاءة المسح الموزون في إزاحة القصاصات إلى زيادة في ECD ، بينما يتم تحميل الحلقة. إذا تم استخدام أداة الأشخاص ذوي الإعاقة ، فيمكن مراقبة التأثيرات على ECD وتقليل معدل المضخة حسب الحاجة للحفاظ على ECD مقبول دون السماح للعقل بالاستقرار.

عوامل تنظيف الحفرة
سرعة السائل الحلقي
معدل التدفق هو العامل المهيمن في إزالة العقل أثناء حفر الآبار الاتجاهية. ستؤدي زيادة معدل التدفق إلى إزالة قصاصات أكثر كفاءة في جميع الظروف. ومع ذلك ، يمكن تقييد مدى ارتفاع معدل التدفق من خلال:

الحد الأقصى المسموح به ECD
حساسية قسم البئر المفتوح للتآكل الهيدروليكي
توافر الطاقة الهيدروليكية لمنصة الحفر
زاوية ميل الحفرة
أظهر العمل المخبري أنه عندما تزيد زاوية الثقب من صفر إلى حوالي 67 درجة من الوضع الرأسي ، يصبح تنظيف الحفرة أكثر صعوبة ، ويزيد معدل التدفق المطلوب. تصل متطلبات معدل التدفق إلى الحد الأقصى عند حوالي 65 إلى 67 درجة ، ثم تنخفض قليلاً باتجاه الأفقي. أيضًا ، فقد ثبت أنه عند درجة حرارة 25 إلى 45 درجة تقريبًا ، يمكن أن يتسبب الإغلاق المفاجئ للمضخة في انزلاق القصاصات إلى أسفل ، وقد يؤدي إلى حدوث مشكلة ميكانيكية في الالتصاق بالأنابيب. على الرغم من أن ميل الحفرة يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في التنظيف ، إلا أنه مطلوب من خلال احتياجات حفر الخزان الذي يتعذر الوصول إليه ، والحفر البحري ، وتجنب التكوينات المزعجة ، والتتبع الجانبي والحفر أفقيًا في الخزان. تعتبر الأهداف في التطوير الكلي للحقل (الإنتاج الأولي والثانوي) والمخاوف البيئية والاقتصاد بعض العوامل التي تتدخل في اختيار زاوية الحفرة.

دوران حبل الحفرأظهرت الدراسات المختبرية ، وأبلغت حالات ميدانية ، أن دوران حبل الحفر له تأثيرات معتدلة إلى كبيرة في تحسين تنظيف الحفرة. مستوى التحسين هو تأثير مشترك لكل من:
دوران الأنابيب
ريولوجيا الطين
حجم القصاصات
معدل المد و الجزر
سلسلة السلوك الديناميكي
لقد ثبت أن الحركة الدورانية للخيط حول جدار البئر عندما يدور هو المساهم الرئيسي في تحسين تنظيف الحفرة. التحريض الميكانيكي لسرير القصاصات على الجانب المنخفض من tالثقب ، وتعريض القطع لسرعات مائع أعلى عندما يتحرك الأنبوب إلى الجانب العالي من الحفرة هو نتيجة لعمل دوران الأنبوب.

على الرغم من وجود مكاسب محددة في تنظيف الفتحات بسبب دوران الأنابيب ، إلا أن هناك قيودًا معينة على تنفيذها. على سبيل المثال ، أثناء بناء الزاوية باستخدام محرك في قاع البئر (الوضع المنزلق) ، لا يمكن إحداث الدوران. مع أنظمة التوجيه الدوارة الجديدة ، لم تعد هذه مشكلة. ومع ذلك ، يمكن أن يتسبب دوران الأنابيب في ضغوط دورية يمكن أن تسرع من حالات فشل الأنابيب بسبب التعب وتآكل الغلاف ، وفي بعض الحالات ، التدمير الميكانيكي لأقسام الفتحات. في حفر حفرة صغيرة ، يمكن أن يتسبب الدوران العالي للأنابيب في حدوث ارتفاع في معدل النمو المبكر بسبب ارتفاع ضغط الاحتكاك الحلقي.

ثقب / أنبوب غريب الأطوارفي الجزء المائل من الحفرة ، يميل الأنبوب إلى الاستلقاء على الجانب المنخفض من البئر ، بسبب الجاذبية. هذا يخلق فجوة ضيقة جدًا في القسم الحلقي أسفل الأنبوب ، مما يتسبب في انخفاض سرعة السائل للغاية ، وبالتالي عدم القدرة على نقل القطع إلى السطح. كما يوضح الشكل 3 [4] ، عندما يزداد الانحراف ، تقل سرعات الجسيمات / المائع في الفجوة الضيقة ، خاصة بالنسبة للسائل عالي اللزوجة. ومع ذلك ، نظرًا لأن الانحراف اللامركزي يحكمه مسار البئر المختار ، فقد يكون تأثيره الضار على تنظيف الحفرة أمرًا لا مفر منه.

معدل الاختراقفي ظل ظروف مماثلة ، تؤدي الزيادة في معدل الحفر دائمًا إلى زيادة كمية القطع في الحلقة. لضمان التنظيف الجيد للفتحة أثناء الحفر المرتفع لـ ROP ، يجب تعديل معدل التدفق و / أو دوران الأنابيب. إذا تم تجاوز حدود هذين المتغيرين ، فإن البديل الوحيد هو تقليل ROP. على الرغم من أن الانخفاض في ROP قد يكون له تأثير ضار على تكاليف الحفر ، إلا أن فائدة تجنب مشاكل الحفر الأخرى ، مثل التصاق الأنابيب الميكانيكية أو عزم الدوران والسحب المفرطين ، يمكن أن تفوق الخسارة في ROP.

خصائص الطينوظائف سوائل الحفر عديدة ، ويمكن أن يكون لها تأثيرات منافسة فريدة. خواص الطين التي لها تأثير مباشر على تنظيف الحفرة هي اللزوجة والكثافة. وتتمثل الوظائف الرئيسية للكثافة في تثبيت البئر الميكانيكي ومنع تسرب سوائل التكوين إلى الحلقة. أي زيادة غير ضرورية في كثافة الطين تتجاوز أداء هذه الوظائف سيكون لها تأثير سلبي على شرطة عمان السلطانية ، وتحت الضغوط الموضعية المحددة ، قد تتسبب في تكسر التكوين. لا ينبغي استخدام كثافة الطين كمعيار لتحسين تنظيف الحفرة.

من ناحية أخرى ، فإن اللزوجة لها الوظيفة الأساسية لتعليق مواد الترجيح المضافة المرغوبة ، مثل الباريت. فقط في حفر الآبار الرأسية واكتساح الحبوب عالية اللزوجة تستخدم اللزوجة كعلاج في تنظيف الفتحة.

Shallow gas zones
تعتبر مناطق الغاز الضحلة مصدر قلق كبير في الحفر البحري بسبب قدرتها على التسبب بسرعة في ركلات أو انفجارات. يتم تحديد مخاطر الغازات الضحلة باستخدام سلسلة من الخصائص الزلزالية. لقد قمنا بدمج تحليل البيانات الزلزالية وتحليل سجل الآبار لتحديد موقع وتوزيع طبقات الغاز الضحلة. تتشكل مناطق الغاز الضحلة هذه أثناء تدفق كبير للغاز بسبب انفجار بئر. يقع بئر الانفجار في حوض نام كون سون ، قبالة سواحل فيتنام. البيانات الزلزالية التي تم الحصول عليها قبل وبعد الانفجار تسجل التغييرات في موقع الغاز الضحل. نقارن البيانات الزلزالية بدون تأثيرات الغاز بالبيانات المتأثرة بالغاز بعد الانفجار. يتم تحليل التغييرات في العاكسات بين البيانات السيزمية ثنائية الأبعاد (بئر التدفق المسبق) والبيانات الزلزالية ثلاثية الأبعاد (بئر ما بعد التدفق) باستخدام السمات الزلزالية. يتم التعرف على الغاز الضحل في البيانات السيزمية بناءً على عدة معايير مثل تأثير الضغط الذي أظهر التأخير في وقت السفر في جميع أنحاء المنطقة الأبطأ ، والسعة العالية مع انعكاس الطور السلبي في الجزء العلوي من طبقات الغاز الضحلة ، والطمس الصوتي من تشتت الموجة وتوهين السعة. ترتبط الأجسام الجغرافية المعينة بمناطق الغاز الضحلة من خلال دمج السمات الزلزالية لتحديد المناطق التي هي مزيج من السعات القوية والترددات المنخفضة. يتم أيضًا تطبيق السمات التي تحدد شذوذ الغاز الضحل المعروف على الحجم الزلزالي بأكمله لتحديد مخاطر الغاز الضحل.