يعد طوق الحفر البري جزءًا مهمًا من الجزء السفلي من سلسلة الحفر والمكون الأساسي لمجموعة أدوات الحفر السفلية (BHA)، والتي توجد عادةً فوق لقمة الحفر. باعتبارها أنابيب سميكة الجدران، فإن أطواق الحفر لها سمك جدار يبلغ حوالي 38 إلى 53 ملم، وهو ما يعادل 4 إلى 6 أضعاف سمك جدار أنابيب الحفر التقليدية، لذلك فهي تتمتع بوزن وصلابة كبيرين. وتشمل وظائفها الرئيسية تطبيق ضغط الحفر، وتقليل اهتزاز لقمة الحفر، والتحكم في انحراف البئر، وما إلى ذلك. في تصميم أطواق الحفر، عادة ما تتم معالجة أخاديد المصعد وأخاديد الانزلاق على السطح الخارجي للخيط الداخلي لتسهيل عمليات التوصيل والتفكيك عند الحفر أو التعثر.
1. تصنيف أطواق الحفر
وفقًا للهياكل والمواد المختلفة، يمكن تقسيم أطواق الحفر إلى ثلاثة أنواع: أطواق الحفر الصلبة، وأطواق الحفر الحلزونية، وأطواق الحفر غير المغناطيسية:
طوق حفر متكامل
إن طوق الحفر المتكامل عبارة عن أنبوب دائري أملس ذو جدران سميكة مع خيوط توصيل تمت معالجتها على كلا الطرفين وليس له أي هيكل خاص آخر. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في زيادة الوزن بحيث يمكن لقمة الحفر الحصول على ضغط حفر مستقر أثناء الحفر وضمان التقدم السلس لعمليات الحفر.
طوق الحفر اوجير
يتم تصنيع أطواق الحفر الحلزونية باستخدام ثلاثة أخاديد حلزونية يمنى على السطح الأسطواني الخارجي لطوق الحفر الصلب ويتم تصنيعها عادةً وفقًا لمعايير API Spec 7-1 وSY5144-2007. الغرض من تصميم الأخدود الحلزوني هو تقليل منطقة الاتصال بين طوق الحفر وجدار البئر، وبالتالي تقليل الاحتكاك على جدار البئر وتقليل ظاهرة الالتصاق الناتجة عن الضغط التفاضلي.
المواصفات: ضمن نطاق القطر الخارجي من 3 3/8 "إلى 11"، يبلغ عمق الأخدود الحلزوني عادةً 7.9±1.59 مم، والرصاص 1168±25.4 مم، وهو مناسب لبيئات الحفر بأقطار الآبار المختلفة.
هيكل المفصل: يوجد قسم أملس من 305 إلى 560 مم على طرف الخيط الخارجي، وقسم بدون أخدود من 457 إلى 610 مم على طرف الخيط الداخلي لتسهيل عمليات التوصيل والفك.
طوق الحفر غير المغناطيسي
أطواق الحفر غير المغناطيسية مماثلة من الناحية الهيكلية لأطواق الحفر الصلبة، ولكنها مصنوعة من سبائك الفولاذ منخفضة الكربون N1310 لتقليل التداخل المغناطيسي. بعد التحكم الصارم في التركيب الكيميائي واختبار الخصائص الميكانيكية، يمكن للمادة ضمان نفاذية مغناطيسية منخفضة، ومقاومة جيدة للتآكل، وصلابة وصلابة مؤهلة. تستخدم أطواق الحفر غير المغناطيسية بشكل أساسي في عمليات القياس والمراقبة في التنقيب عن النفط لضمان دقة بيانات القياس أثناء عملية الحفر.
2. خصائص وتطبيقات أطواق الحفر البريمة
طوق الحفر الحلزوني هو نوع من طوق الحفر الذي يستخدم على نطاق واسع في عملية الحفر وميزاته الرئيسية هي كما يلي:
أ. تقليل خطر التصاق المثقاب
يمكن لتصميم الأخدود الحلزوني أن يقلل بشكل كبير من مساحة التلامس بين طوق الحفر وجدار البئر، مما يسمح للطين بالتدفق بحرية حول طوق الحفر، مما يوازن فرق الضغط بين جدار البئر وطوق الحفر، ويمنع التصاق الحفر الذي يسببه عن طريق فرق الضغط . خاصة في حفر الآبار الاتجاهية والمائلة، فإن طوق الحفر المثقب يقلل بشكل فعال من إمكانية امتزاز جدار البئر والتصاق الحفر عن طريق تقليل الاتصال بجدار البئر.
ب. تحسين الاستقرار تحت الأرض
من خلال تخفيف فارق الضغط العالق، فإن أطواق الحفر المثقوبة لا تحمي أداة الحفر فحسب، بل تضمن أيضًا استمرارية عمليات الحفر، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل وتكاليف الصيانة الناتجة عن توقف الحفر.
ج. تحسين الهيكل والوزن
بالمقارنة مع أطواق الحفر الصلبة من نفس الحجم، فإن أطواق الحفر الحلزونية تكون أخف قليلاً في الوزن (حوالي 4٪ أقل) بسبب وجود الأخاديد الحلزونية. يؤدي هذا التحسين إلى تقليل الوزن الإجمالي للطرف السفلي من سلسلة الحفر ويساعد في الحفاظ على التوازن الإجمالي لسلسلة الحفر.
3. معايير إنتاج أطواق الحفر البريمة
يتم تصنيع أطواق الحفر المثقوبة عمومًا وفقًا للمعايير الصناعية والدولية. تشمل المعايير الرئيسية ما يلي:
API Spec 7-1: توفر مواصفات الإنتاج الأساسية لأطواق الحفر للتأكد من أنها تلبي المعايير الدولية من حيث القوة والأبعاد والتفاوتات وما إلى ذلك.
SY5144-2007: هذا هو المعيار الوطني الصيني، والذي يوفر لوائح مفصلة حول اختيار مواد طوق الحفر ومتطلبات توصيل الخيوط لضمان استقرار ومتانة أطواق الحفر في العمل في قاع البئر.
4. أمثلة تطبيقية لأطواق الحفر المثقوبة
طوق الحفر من النوع BI
إنها تعتمد على ثلاثة أخاديد حلزونية يمنى، بقطر خارجي من 165.1 إلى 177.8 ملم (6 1/2 إلى 7 بوصات)، وعمق أخدود حلزوني 7.9±1.59 ملم، ورصاص 1168±25.4 ملم، وهي مناسبة لحفر الآبار المتوسطة الحجم.
طوق الحفر من النوع BII
القطر الخارجي 171.5 ملم (6 3/4 بوصة)، عمق القطع 7.1 ملم، والرصاص 1000 ± 25.4 ملم. يتم تعريف معادلة منحنى الشكل على أنها العلاقة الوظيفية بين القطر القطبي ρ والزاوية القطبية θ ونصف القطر R والمعامل e، ويتم تطبيقها على بيئات جدران البئر الأكثر تعقيدًا.
5. الوظيفة الرئيسية لطوق الحفر الحلزوني
أثناء عملية الحفر، تؤدي أطواق الحفر الوظائف الرئيسية التالية:
توفير ضغط الحفر لقم الثقب
يمارس طوق الحفر ضغطًا هبوطيًا على لقمة الحفر من خلال وزنه لضمان كفاءة لقمة الحفر في قطع التكوين الصخري.
الحفاظ على قوة سلسلة الحفر
في بيئات الضغط العالي أو البثق، فإن الهيكل ذو الجدران السميكة لطوق الحفر يمنحه قوة ضغط عالية ويضمن استقرار سلسلة الحفر بأكملها.
تقليل اهتزاز لقمة الحفر
يتميز طوق الحفر بصلابة جيدة ويمكنه تقليل الاهتزاز والتأرجح والضرب لقمة الحفر بشكل فعال، وبالتالي ضمان عملية حفر سلسة.
التحكم في انحراف البئر
من خلال التكوين العقلاني لعدد وموضع أطواق الحفر، يمكن التحكم في مسار قاع البئر بشكل فعال لضمان الخطية والاستقرار الاتجاهي لحفرة البئر.
Spiral Drill Collars Size
Drill Collars
|
|
Drill Collor Number*
|
Outside Diameter,
in.
|
Inside Diameter,
in.
|
Length,
ft
|
Approximate Weight,
lb/ft
|
Typical Bending
Strength Ratio
|
|
NC 23-31
|
3-1/8
|
1-1/4
|
30
|
22
|
2.57:1
|
|
NC 26-35 (2-3/8 IF)
|
3-1/2
|
1-1/2
|
30
|
27
|
2.42:1
|
|
NC 31-41 (2-7/8 IF)
|
4-1/8
|
2
|
30 or 31
|
34
|
2.43:1
|
|
NC 35-47
|
4-3 /4
|
2
|
30 or 31
|
47
|
2.58:1
|
|
NC 38-50 (3-1/2 IF)
|
5
|
2-1/4
|
30 or 31
|
54
|
2.38:1
|
|
NC 44-60
|
6
|
2-1/4
|
30 or 31
|
83
|
2.49:1
|
|
NC 44-60
|
6
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
76
|
2.84:1
|
|
NC 44-62
|
6-1/4
|
2-1/4
|
30 or 31
|
91
|
2.91:1
|
|
NC 46-62 (4 IF)
|
6-1/4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
84
|
2.63:1
|
|
NC 46-65 (4 IF)
|
6-1/2
|
2-1/4
|
30 or 31
|
100
|
2.76:1
|
|
NC 46-65 (4 IF)
|
6-1/2
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
93
|
3.05:1
|
|
NC 46-67 (4 IF)
|
6-3 /4
|
2-1/4
|
30 or 31
|
109
|
3.18:1
|
|
NC 50-70 (4-1/2 IF)
|
7
|
2-1/4
|
30 or 31
|
118
|
2.54:1
|
|
NC 50-70 (4-1/2 IF)
|
7
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
111
|
2.73:1
|
|
NC 50-72 (4-1/2 IF)
|
7-1/4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
120
|
3.12:1
|
|
NC 56-77
|
7-3 /4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
140
|
2.70:1
|
|
NC 56-80
|
8
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
151
|
3.02:1
|
|
6-5/8 API Reg
|
8-1/4
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
162
|
2.93:1
|
|
NC 61-90
|
9
|
2-13 /16
|
30 or 31
|
196
|
3.17:1
|
|
7-5/8 API Reg
|
9-1/2
|
3
|
30 or 31
|
217
|
2.81:1
|
|
NC 70-97
|
9-3 /4
|
3
|
30 or 31
|
230
|
2.57:1
|
|
NC 70-100
|
10
|
3
|
30 or 31
|
243
|
2.81:1
|
|
8-5/8 API Reg
|
11
|
3
|
30 or 31
|
300
|
2.84:1
|
|
ختاماً
إن طوق الحفر الحلزوني هو جزء لا غنى عنه في هندسة الحفر. إن عقلانية تصميمها ووظيفتها لا تؤثر بشكل مباشر على كفاءة الحفر فحسب، ولكنها أيضًا عوامل مهمة في ضمان سلامة الحفر. بالمقارنة مع أطواق الحفر الصلبة، فإن أطواق الحفر الحلزونية أكثر شيوعًا في العمليات الفعلية نظرًا لتفوقها في تقليل مساحة الاتصال بين اللقم العالقة وجدران البئر. سواء في الحفر الموجه أو الحفر التقليدي، أصبحت أطواق الحفر المثقوبة أداة رئيسية لتحسين كفاءة الحفر وتقليل مخاطر البناء بسبب تصميمها الهيكلي وأدائها الممتاز.
English
Español
بالعربية
تلفون .:
واتساب:
البريد الإلكتروني:
