ما هي سلسلة العلبة؟

سلسلة التغليف هي مجموعة من الأنابيب الفولاذية المتصلة والمثبتة في بئر لتثبيت البئر المحفورة ومنع الانهيار وحماية البئر من الضغوط الخارجية. تلعب هذه الأنابيب، المعروفة باسم أنابيب التغليف، دورًا حاسمًا في عمليات الحفر، وتضمن سلامة البئر وتسهل الاستخراج الآمن للنفط والغاز.

أهمية سلاسل التغليف في عمليات الحفر

في حفر النفط والغاز، يعد الحفاظ على سلامة البئر أمرًا ضروريًا للسلامة والكفاءة التشغيلية وإنتاجية الخزان. يتم تثبيت سلسلة التغليف في مكانها من أجل:
منع انهيار البئر: تدعم سلسلة التغليف البئر المحفورة، وتمنع التكوينات السائبة من الانهيار.
عزل التكوينات الجيولوجية المختلفة: تمنع التدفق المتبادل بين مناطق الضغط المختلفة، مما يضمن بقاء التكوينات الحاملة للنفط والغاز والمياه منفصلة.
توفير الدعم الهيكلي: تعمل سلاسل التغليف كأساس لمزيد من عمليات الحفر والاستكمال.
حماية طبقات المياه العذبة: من خلال عزل مناطق المياه العذبة، تمنع أنابيب التغليف التلوث الناتج عن سوائل الحفر والهيدروكربونات.

التحكم في ضغط البئر: تساعد في إدارة ضغوط التكوين وضمان التحكم في البئر، مما يقلل من خطر الانفجارات.

أنواع أنابيب التغليف
تصنف أنابيب التغليف على أساس عمقها ووظيفتها في البئر. وتشمل الأنواع الرئيسية:

1. غلاف الموصل (أنبوب التوجيه)
يعتبر غلاف الموصل الطبقة الأولى من التغليف في عمليات الحفر، وعادة ما يتم دفنه على عمق عشرات الأمتار تحت السطح. ويستخدم بشكل أساسي لمنع انهيار الطبقات الضحلة، وتوفير الدعم الهيكلي الأولي، وتوفير أساس مستقر لمعدات الحفر (مثل مانعات الانفجار)، مع توجيه مثقب الحفر إلى طبقات أعمق.

2. غلاف السطح
يعتبر غلاف الموصل الطبقة الأولى من التغليف في عمليات الحفر، وعادة ما يتم دفنه على عمق عشرات الأمتار تحت السطح. يستخدم بشكل أساسي لمنع انهيار الطبقات الضحلة، وتوفير الدعم الهيكلي الأولي، وتوفير أساس مستقر لمعدات الحفر (مثل مانعات الانفجار)، مع توجيه لقمة الحفر إلى طبقات أعمق.

3. الغلاف المتوسط
يستخدم بشكل أساسي لعزل التكوينات المعقدة، مثل التكوينات ذات الضغط العالي والتكوينات غير الطبيعية والتكوينات الصخرية غير المستقرة، لمنع انهيار البئر. وهو مناسب للآبار العميقة والعميقة للغاية، حيث قد يلزم تركيب طبقات متعددة من الغلاف المتوسط. كما يمكنه تحسين سلامة الحفر وتجنب التدفق المتقاطع لسوائل التكوين.

4. غلاف الإنتاج

يمر عبر الخزان بالكامل، باعتباره الهيكل النهائي للبئر، وعادةً ما يكون مطلوبًا أن يكون لديه مقاومة عالية للضغط ومقاومة للحرارة لضمان الإنتاج الآمن على المدى الطويل، مع توفير الدعم للأنابيب والعمل كقناة لتدفق النفط والغاز.

5. غلاف البطانة
إنه غلاف جزئي لا يمتد إلى رأس البئر، ولكنه معلق على الغلاف المتوسط لتقليل تكاليف الغلاف، وتقليل انكماش قطر البئر، وتحسين كفاءة الحفر. وهو مناسب لمقاطع الآبار الطويلة أو عندما لا تكون هناك حاجة إلى دعم إضافي لرأس البئر.

6. غلاف الربط
يمتد غلاف البطانة إلى السطح للحصول على دعم إضافي واحتواء الضغط.
يستخدم عندما تكون هناك حاجة إلى تحكم إضافي في البئر.

7. البنية التحتية
يشير مصطلح البنية التحتية إلى الاسم العام لملحقات الجهاز السفلي لسلسلة الغلاف. تحتوي الأنواع المختلفة من الغلاف على هياكل فرعية مختلفة. يتكون الهيكل الفرعي للغلاف الفني والغلاف الإنتاجي بشكل عام من المكونات التالية من الأسفل إلى الأعلى: حذاء توجيه الأسمنت (أو حذاء توجيه الحديد الزهر + حذاء الغلاف)، والطوق العائم، وحلقة الدعم، ومركز الغلاف ودبوس كاشط كعكة الطين. الغرض من مكونات الجهاز السفلي للغلاف هو تشغيل الغلاف بسلاسة في البئر وتحسين جودة الترابط.

8. أنبوب الذيل
يُطلق على البطانة أيضًا اسم بطانة الحفر. في البئر التي تم تغليفها، يتم ملء قسم الحفرة المفتوحة فقط من التغليف بالإسمنت، ويُطلق على سلسلة التغليف التي لا يمتد طرفها إلى رأس البئر اسم البطانة. اعتمادًا على الغرض من تشغيل البطانة في البئر، يمكن تقسيم البطانة إلى بطانة إنتاج النفط، والبطانة الفنية، وبطانة الحماية، وبطانة الربط. تُستخدم بطانة الإنتاج كبطانة استكمال بدلاً من غلاف الإنتاج؛ تُستخدم البطانة الفنية لتعميق التغليف الفني؛ تُستخدم البطانة الواقية لإصلاح التغليف التالف أو المكسور؛ تُستخدم بطانة الربط لربط البطانة السفلية مرة أخرى بالغلاف الفني، وتغطية الغلاف التالف.

توصيلات أنابيب التغليف وتركيبها

عادةً ما يتم تصنيع أنابيب التغليف في أقسام بطول 12 مترًا بخيوط خارجية على كلا الطرفين، متصلة باستخدام وصلات، وهي أنابيب قصيرة بخيوط داخلية مصممة لربط كل قسم بشكل آمن. تختلف أنواع التوصيلات وفقًا لظروف البئر ومتطلبات التشغيل. تُستخدم الخيوط المستديرة (خيوط الدعامة) بشكل شائع في الآبار القياسية نظرًا لبساطتها وسهولة تركيبها، لكنها توفر قوة شد أقل مقارنة بالخيارات المتقدمة. تم تصميم الخيوط الممتازة للآبار ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، مما يوفر أختامًا محكمة الغلق ضد الغاز وقوة شد معززة، مما يجعلها مثالية لبيئات الحفر العميقة والمعقدة. بالنسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي الشديد، تُستخدم الوصلات ذات الحواف، مما يوفر ملاءمة آمنة ومضادة للتسرب تعزز سلامة البئر وسلامتها. أثناء التركيب، يتم إنزال الغلاف في حفرة البئر في أقسام ويخضع لعملية تثبيت، حيث يتم ملء المساحة الحلقية بين الغلاف وحفر البئر بملاط الأسمنت. توفر هذه العملية الدعم الهيكلي، وتعزل التكوينات الجيولوجية المختلفة، وتمنع هجرة السوائل بين الطبقات، مما يضمن تشغيل البئر بكفاءة وأمان.

الخصائص الميكانيكية لأنابيب التغليف

1. مقاومة الانهيار (قوة انفجار الأنابيب)
يجب أن تتحمل أنابيب التغليف الضغط الخارجي من التكوينات الصخرية والسوائل. تعتمد مقاومة الانهيار على:

القطر الخارجي (OD) وسمك الجدار
قوة المادة ودرجة الفولاذ
هناك حاجة إلى مقاومة أعلى للانهيار في الآبار العميقة حيث تكون الضغوط الخارجية أكبر.

2. قوة الشد
يجب أن تتحمل أنابيب التغليف قوى الشد التي تمارس أثناء التركيب وتشغيل البئر. تتأثر قوة الشد الكلية بما يلي:

درجة الفولاذ لجسم التغليف.

نوع التوصيل - تتمتع بعض الوصلات الملولبة بقوة شد أقل من جسم الأنبوب.

عمق البئر - تتطلب الآبار العميقة أنابيب تغليف أقوى.

3. مقاومة الضغط والانحناء

تخضع الأنابيب للأحمال المحورية ويجب أن تقاوم قوى الضغط التي يمكن أن تؤدي إلى الانحناء، وخاصة في الآبار المنحرفة أو الأفقية.

ملحقات التغليف ومعدات رأس البئر
لضمان الوضع والوظيفة المناسبين، تم تجهيز سلاسل التغليف بملحقات مختلفة:

رأس التغليف: مكون رأس البئر الذي يدعم وزن التغليف ويوفر آلية إحكام.

المُركزات: أجهزة تحافظ على التغليف متمركزًا في البئر، مما يضمن وضع الأسمنت بشكل متساوٍ.

المُخدشات والممسحات: تستخدم لتنظيف حفرة البئر وتحسين ربط الأسمنت.

أطواق وأحذية الطفو: تساعد في التحكم في تدفق السوائل ومنع التلوث أثناء تركيب التغليف.

معايير معهد البترول الأمريكي لأنابيب التغليف

يتم تصنيع أنابيب التغليف وفقًا لمعايير معهد البترول الأمريكي 5CT، والتي تحدد درجات المواد والخصائص الميكانيكية ومتطلبات الاختبار للسلع الأنبوبية لحقول النفط. تشمل درجات التغليف الشائعة:

J55/K55: درجات قياسية للآبار الضحلة.

N80/L80: درجات متوسطة القوة للآبار العميقة.

P110: غلاف عالي القوة للآبار العميقة وعالية الضغط.
س125: غلاف فائق القوة لظروف الآبار القاسية.

الخلاصة
يعتبر خيط الغلاف مكونًا أساسيًا في حفر آبار النفط والغاز، حيث يوفر السلامة الهيكلية والتحكم في البئر وعزل التكوين. يعتمد اختيار أنابيب التغليف على عمق البئر وظروف الضغط والمتطلبات التشغيلية. يضمن تصميم الغلاف المناسب الحفر الآمن والفعال، مما يقلل من مخاطر عدم استقرار البئر وتلف التكوين وفشل التحكم في الضغط.

من خلال اتباع معايير API 5CT واستخدام تقنيات التوصيل المتقدمة، تساعد سلاسل التغليف في الحفاظ على سلامة آبار النفط والغاز الحديثة، مما يضمن أداء البئر وسلامتها على المدى الطويل.