ابزارهای حفاری جهت‌دار مرسوم

سه مسئله که باید در کنترل مسیر چاه مورد توجه قرار گیرد:

① مجموعه سوراخ ته (BHA) را به طور معقول طراحی کنید تا نرخ تغییر زاویه انحراف سوراخ کنترل شود.

② ابزارهای درون‌چاهی را با ساختارهای ویژه به طور معقول طراحی یا انتخاب کنید تا نرخ تغییر زاویه آزیموت سوراخ را کنترل کنید.

③ وزن وارد بر مته (WOB) را به طور معقول انتخاب و کنترل کنید تا نرخ نفوذ عمودی مته و بزرگی نیروهای سازند تنظیم شود و در نتیجه به کنترل انحنای چاه دست یابید.

ابزارهای حفاری جهت‌دار مرسوم عمدتاً شامل زیردریائی‌های جهت‌دار، حلقه‌های مته غیرمغناطیسی (NMDC)، لوله‌های مته سنگین (HWDP)، تثبیت‌کننده‌ها، برف‌پاک‌کن‌های نشیمنگاه کلید و غیره هستند.

I. زیرسیستم جهت‌دار

۱. انواع

مته مستقیم جهت‌دار: برای حفاری جهت‌دار با مته‌های حفره‌ای پیش‌رونده (PCD) با محفظه خمیده استفاده می‌شود.

مته خمشی جهت‌دار: برای سوراخکاری جهت‌دار با مته‌های حفره‌ای پیش‌رونده با محفظه مستقیم (PCD) استفاده می‌شود.

۲. ساختار پایه

۱) ساب مستقیم جهت‌دار

اجزا: محفظه ۴، غلاف مرکزی ۱، کلید جهت‌دار ۳، پیچ تنظیم ۲

۲) ساب خمیده جهت‌دار

اجزا: محفظه ۴، غلاف مرکزی ۱، کلید جهت‌دار ۳، پیچ تنظیم ۲. در مقایسه با ساب مستقیم جهت‌دار، زاویه خمش ساختاری λ دارد و فرمول محاسبه آن به صورت زیر است: λ = 57.3 × (a – b) / d

دوم. طوق مته غیر مغناطیسی (NMDC)

۱. عملکرد

برای جلوگیری از خطاهای اندازه‌گیری، ابزارهای اندازه‌گیری را با محافظ مغناطیسی بپوشانید.

عملکردهای قلاده‌های مته معمولی را انجام دهید.

۲. جنس قلاده‌های مته غیر مغناطیسی

عمدتاً شامل آلیاژ مونل (حاوی مس، نیکل، کروم و غیره)، آلیاژ کروم-نیکل، آلیاژ آستنیتی بر پایه کروم-منگنز، آلیاژ بریلیم-مس، فولاد غیر مغناطیسی SMFI و فولاد منگنز-کروم-نیکل داخلی است.

۳. انتخاب طول یقه مته غیر مغناطیسی

به «نقشه شدت میدان مغناطیسی افقی زمین» مراجعه کنید. انتخاب معقول طول طوق مته غیرمغناطیسی، اندازه‌گیری دقیق آزیموت مغناطیسی را در بخش سوراخ باز امکان‌پذیر می‌کند. هرچه شدت مغناطیسی منطقه بیشتر باشد، طوق مته غیرمغناطیسی مورد نیاز بلندتر است.

۴. بازرسی و استفاده از قلاده‌های مته غیر مغناطیسی

۱) صافی سطح استوانه‌ای بیرونی طوق مته غیر مغناطیسی باید ≤ ۲ میلی‌متر بر متر و صافی کل طول آن باید ≤ ۵ میلی‌متر بر متر باشد.

2)خراش‌های روی سطح بدنه لوله‌ی طوقه‌ی مته غیرمغناطیسی نباید از حد مجاز خراش تعیین‌شده تجاوز کند.

3)سطح رزوه باید صاف و بدون هیچگونه ناهمواری، ترک، ساییدگی یا سایر آسیب‌های مجاز باشد.

4)گشتاور جبرانی رزوه‌های طوقه‌ی مته غیرمغناطیسی باید ≥ حداقل گشتاور چرخشی مشخص شده باشد.

5)نفوذپذیری مغناطیسی نسبی و یکنواختی مغناطیسی طوق مته غیر مغناطیسی باید سالی یک بار بررسی شود و نتایج بازرسی باید با مشخصات استاندارد طوق مته غیر مغناطیسی (SY5145-86) مطابقت داشته باشد.

III. لوله حفاری سنگین (HWDP)

این قطعه در پایین BHA برای جایگزینی طوق‌های حفاری برای اعمال فشار استفاده می‌شود. در عملیات جهت‌دار با ابزارهای هدایت، سطح تماس با دیواره چاه را کاهش می‌دهد، مقاومت اصطکاک را به حداقل می‌رساند، عملیات لغزش را تسهیل می‌کند، ایمنی درون چاه را افزایش می‌دهد و برای کنترل پارامترهای چاه جهت‌دار مفید است. همچنین به عنوان یک بخش انتقالی بین طوق‌های حفاری و لوله‌های حفاری برای کاهش تغییرات سختی عمل می‌کند.

چهارم. تثبیت‌کننده

1.کاربردهای تثبیت‌کننده‌ها در حفاری جهت‌دار

در BHA های افزایشی و کاهشی، تثبیت کننده ها به عنوان تکیه گاه عمل می کنند. با تنظیم موقعیت تثبیت کننده ها در BHA کف، می توان وضعیت تنش BHA کف را تغییر داد تا کنترل مسیر چاه حاصل شود.

2.افزایش استحکام BHA پایینی برای تثبیت انحراف و آزیموت سوراخ. در BHA های زاویه نگهدارنده، استحکام BHA پایینی با کاهش فاصله بین مته و تثبیت کننده و بین تثبیت کننده ها افزایش می یابد تا تغییر شکل فشاری BHA پایینی محدود شود و اثر حفظ انحراف حاصل شود.

3.چاه را پانسمان کنید تا تغییر انحنای چاه ملایم و روان باشد، که به کاهش بروز عوارض درون چاهی کمک می‌کند.

توجه! هنگام قرار دادن تثبیت‌کننده در چاه و بیرون کشیدن آن از چاه، قطر بیرونی تثبیت‌کننده را با دقت اندازه‌گیری کنید، وضعیت سایش و محل نصب آن را در BHA بررسی کنید. سایش قطر بیرونی تثبیت‌کننده نباید از 2 میلی‌متر بیشتر باشد.

انواع تثبیت کننده ها:

پایدارکننده متقارن دنده مستقیم پایدارکننده کروی پنج لوبی (سه لوبی)

تثبیت کننده مارپیچی پنج لوب (سه لوب)آستین تثبیت کننده قابل تعویض

تثبیت‌کننده خارج از مرکز سه لوبتثبیت کننده قابل تعویض

V. برف پاک کن صندلی کلید

شکل هندسی برف‌پاک‌کن جای کلید شبیه به یک تثبیت‌کننده مارپیچی است. ابعاد کلی آن از تثبیت‌کننده کوچکتر اما از طوق مته بزرگتر است. برخلاف تثبیت‌کننده مارپیچی، هر دو شانه شیب‌دار بالایی و پایینی برف‌پاک‌کن جای کلید با الکترودهای آلیاژی سخت به شکل مخروطی جوش داده شده‌اند که عملکرد برش، برقو زدن و پاک کردن جای کلید را دارد.

موقعیت تیغه پاک کن در رشته مته به شرح زیر است:

۱. BHA مخصوص پاک کردن صندلی‌های کلیدی

پیکربندی BHA برای پاک کردن جاکلیدی‌های عمومی: مته + مته کوچک (50)～۶۰ متر) + برف پاک کن جای کلید + شیشه حفاری + لوله مته سنگین (HWDP).

برای پاک کردن جاکلیدی‌های بلندتر، می‌توان از BHA زیر استفاده کرد: مته + ۱ پایه حلقه مته کوچک + پاک‌کننده جاکلیدی + ۱ پایه حلقه مته کوچک + مفصل انعطاف‌پذیر + شیشه مته + لوله مته سنگین (HWDP).

قطر خارجی طوقه‌ی مته کوچک در رشته‌ی مته باید برابر با قطر خارجی اتصال لوله‌ی مته مورد استفاده در حین حفاری باشد. هنگام اجرای رشته‌ی مته تا تقریباً ۱۰۰ متر بالاتر از نشیمنگاه کلید، سرعت حرکت را کنترل کنید. در صورت مواجهه با مقاومت، شروع به برقوکاری کنید و نیروی وارده به رشته‌ی مته (معمولاً کمتر از ۴۹ کیلونیوتن) را به شدت کنترل کنید.

۲. پاک کردن جای کلید هنگام دریل کاری

در حفاری جهت‌دار، با شروع از بخش انباشت، اغلب از پاک‌کننده‌های Key-seat در BHA درون چاهی استفاده می‌شود. با توجه به انحنای چاه حفر شده و سنگ‌شناسی سازند، از پاک‌کننده Key-seat برای ریمینگ مکرر در بخش‌های "dog-leg" که احتمال تشکیل Key-seat وجود دارد، استفاده می‌شود تا از تشکیل Key-seat جلوگیری شود.

ششم. شیر شناور

وظایف اصلی آن جلوگیری از برگشت سیال حفاری (که ممکن است به ابزارهای اندازه‌گیری درون چاهی آسیب برساند) و جلوگیری از مسدود شدن نازل‌های مته است.

VII. زیر آویز

ابزار اندازه‌گیری حین حفاری (MWD) در آن قرار گرفته است و یک محیط اندازه‌گیری ایمن و پایدار را برای MWD فراهم می‌کند.

یک خط مقیاس‌بندی با سمت بالا روی دیواره بیرونی محفظه آویز وجود دارد که برای کالیبره کردن سمت بالای مته حفره پیش‌رونده (PCD) و اندازه‌گیری مقدار انحراف بین MWD و PCD استفاده می‌شود. دیواره داخلی محفظه دارای یک کلید بیرون‌زده است که هنگام تنظیم MWD استفاده می‌شود. هنگامی که MWD در حال استفاده نیست، باید ابتدا محفظه آویز را جدا کرد تا از شسته شدن کلید به دلیل سرعت جریان بیش از حد (که ممکن است باعث حوادث درون چاهی شود) جلوگیری شود.

هشتم. شیشه

وظیفه اصلی آن حفظ تعادل کاری مته و رشته حفاری و کمک به آزاد کردن لوله گیر کرده در هنگام گیر کردن لوله است.

IX. مفصل انعطاف‌پذیر

وظیفه اصلی آن محافظت از شیشه و افزایش خاصیت ارتجاعی رشته حفاری در هنگام ضربه زدن است.