ΔΙΑΤΡΗΣΗ ΦΡΕΑΤΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ

ΔΙΑΤΡΗΣΗ ΦΡΕΑΤΙΩΝ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ ΜΑΡΙΑ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ : ΚΟΡΙΛΛΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΑΕΜ: 2657

ΚΑΒΑΛΑ, 2010

Σελίδα 1

ΠΕΡΙΕΧΌΜΕΝΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Διαδικασία διάτρησης διατρητών με βολίδα

1.1 Διαδικασία ……….... σελ.6

1.2 Εκπυρσοκροτητής..……….σελ.8 1.3 Σκοινί πυροδότησης, μορφοποιημένο φορτίο, σωλήνας μεταφοράς…..σελ.9 1.4 Μηχανισμός διείσδυσης………. σελ.12 1.5 Εκρηκτικλες ύλες………... σελ.13

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Εργαστηριακή αξιολόγηση

τρυπανιών

2.1 Τρέχουσες μέθοδοι για την αξιολόγηση των τρυπανιών……… σελ.19

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Εκτιμήσεις απόδοσης στον πυθμένα του φρεατίου

3.1 Μέταλλο μεταφοράς εναντίον μεγέθους διείσδυσης……… σελ.23 3.2 Διάκενο……… σελ.24 3.3 Μέγεθος οπών διάτρησης……….. ………....….σελ.26 3.4 Σκληρότητα χαλύβδινου περιβλήματος κ πάχος τοιχώματο………….. σελ.27

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Φορείς αγωγιμότητας

4.1 Τρυπάνια μέσω σωλήνων ή με δυνατότητα επέκτασης………...σελ.31 4.2 Τρυπάνια με γραμμές καλωδιώσεων μεταφερόμενων εντός

περιβλήματος………. σελ.33 4.3 Κίνδυνοι προβλήματα……….. σελ.36 4.4 Τρυπάνια μεταφερόμενα σε σωλήνες………. σελ.37

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Λειτουργικές διαδικασίες

5.1 Ασφάλεια………σελ.40

Σελίδα 2 5.2 Υγρό διάτρησης – πτώση πίεσης……….σελ.44 5.3 Αξιολόγηση της διάταξης μετά την

πυροδότηση………σελ.46

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Επιλογή συστημάτων και τεχνικών

διάτρησης

6.1 Στόχος…...………..σελ.48 6.2 Πρακτικά ζητήματα.………σελ.51 6.3 Βιβλιογραφία………..σελ.58 6.4 Δοκιμές για την αξιολόγηση των τρυπανιών………...σελ.60 6.5 Παράδειγμα αποτελεσμάτων πιστοποίησης δοκιμή...………...σελ.66

Σελίδα 3

Εισαγωγή

Η διάτρηση είναι πιθανώς η σημαντικότερη από όλες τις λειτουργίες αποπεράτωσης στις εγκιβωτισμένες οπές. Η επαρκής επικοινωνία μεταξύ της γεώτρησης και όλων των επιθυμητών ζωνών, καθώς και η απομόνωση μεταξύ των ζωνών, είναι ουσιαστική για την αξιολόγηση και τη βελτιστοποίηση της παραγωγής καθώς και για την αποκατάσταση της κάθε ζώνης.

Τα τρυπάνια με βλήματα (bullet perforators), εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '30, και μέχρι τα τέλη της δεκαετία του '40 όπου εμφανίστηκαν τα τρυπάνια, με βολίδα ήταν η αρχική επιλογή για την ανάπτυξη επικοινωνίας, μέσω του τσιμενταρισμένου περιβλήματος, με τη δεξαμενή. Οι σωλήνες ρίψης έχουν ακόμα εφαρμογές σε σχηματισμούς δύναμης σχετικά χαμηλής συμπίεσης. Επίσης, είναι χρήσιμοι όπου απαιτείται επιλεκτική διαδεχόμενη ρίψη -ή ομοιόμορφο μέγεθος οπής.

Εντούτοις, η καθολική αποτελεσματικότητα των τρυπανιών με βολίδα έχει κατά ένα μεγάλο μέρος υποβαθμίσει τους σωλήνες ρίψης σε μια εξειδικευμένη συσκευή. Δείτε το παράρτημα 7-Δ.

Η εργασία στις αρχές της δεκαετίας του '50 ^2,3,8 ανέπτυξε τη σημασία (1) της πάκτωσης των διατρήσεων με λάσπη ή με υπολείμματα μορφοποιημένου φορτίου, - (2) της διάτρησης στη γεώτρηση με ένα διαφορικό πίεσης με καθαρό υγρό, - (3) την ανάγκη της διατήρησης της ανεμπόδιστης ροής στη γεώτρηση έως ότου καθαριστούν όλες οι διατρήσεις, και (4) της επίδρασης της συμπιεστικής δύναμης σχηματισμού στο μέγεθος της οπής διάτρησης και της διείσδυσης. Αυτή η εργασία οδήγησε στην ανάπτυξη των μη πακτωμένων μορφοποιημένων φορτίων, μέσω τρυπανιών με σωλήνες αγωγιμότητας, βελτιωμένων σωλήνων ρίψης και μιας πρακτικής που συστήνεται από το Αμερικανικό Ινστιτούτο Πετρελαίου (API), την API RP 43, για την αξιολόγηση των τρυπανιών υπό εξομοιωμένες συνθήκες ροής στον πυθμένα του φρεατίου.

Η ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών διατρήσεων και τεχνικών διάτρησης είναι μια διαδικασία που προοδεύει. Αν και η τεχνολογία είναι σήμερα διαθέσιμη για να εξασφαλίσει την καλή διάτρηση στα περισσότερα φρεάτια, τα μη ικανοποιητικά αποτελέσματα τείνουν να είναι ο κανόνας σε πολλές περιοχές του κόσμου. Οι επικρατούσες αιτίες πιθανώς είναι: (1) η έλλειψη κατανόησης των απαιτήσεων για τη βέλτιστη διάτρηση, - (2) μετά από την τεχνική όρυξης υπό συνθήκες υποπίεσης

Σελίδα 4 πυθμένα, η τεχνική του σφραγίσματος του φρεατίου υπερβολικά σύντομα, για να τραβήξουμε ένα σωλήνα αγωγιμότητας, ή συγκεκριμένα κλείνοντας το φρεάτιο για να τραβήξουμε ένα σωλήνα ρίψης,- (3) ανεπαρκής έλεγχος του διάκενου των σωλήνων ρίψης, - (4) επιλέγοντας τα τρυπάνια με σωλήνες ρίψης ή τα φορτία βάσει των δοκιμών διείσδυσης στο τσιμέντο, έναντι της αποδοτικότητας της ροής, βασισμένη στις εργαστηριακές δοκιμές ροής, και (5) τη μάλλον ευρεία πρακτική απονομής των εργασιών διάτρησης με κριτήριο την τιμή παρά την ποιότητα εργασίας.

΄

Σελίδα 5

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Διαδικασία διάτρησης διατρητών με βολίδα.

1.1 Διαδικασία ……….... σελ.6

1.2 Εκπυρσοκροτητής..……….σελ.8 1.3 Σκοινί πυροδότησης, μορφοποιημένο φορτίο, σωλήνας μεταφοράς…..σελ.9 1.4 Μηχανισμός διείσδυσης………. σελ.11 1.5 Εκρηκτικλες ύλες………... σελ.13

Σελίδα 6

1.1 Διαδικασία :

Το σχήμα 7-1 παρουσιάζει τα απαραίτητα τμήματα ενός διατρητή με βολίδα τρυπανιού, δηλ., έναν φορέα φορτίου, μια σειρά εκρηκτικών φορτίων, το σκοινί πυροδότησης το οποίο βαλλιστικά συνδέει κάθε φορτίο με έναν εκπυρσοκροτητή και ένα ηλεκτρικό κύκλωμα στην επιφάνεια για να ελέγχει την έναρξη της ακολουθίας της διάτρησης.

Εικόνα 7-1 – Τμήματα τρυπανιού με σωλήνα ρίψης. Παραχώρηση Halliburton.

Η διαδικασία διαμόρφωσης ενός διατρητή με βολίδα ρεύματος με την εκτόξευση του μορφοποιημένου φορτίου παρουσιάζεται στο Σχήμα 7-2. Ο εκπυρσοκροτήτης αρχίζει μια αλυσιδωτή αντίδραση που πυροδοτεί διαδοχικά το σκοινί πυροδότησης, τον ενισχυτή υψηλής ταχύτητας του φορτίου και τέλος, τη βασική μορφοποιημένη εκρηκτική ύλη του φορτίου. Η υψηλή πίεση που παράγεται από τα εκρηκτικά προκαλεί τη ροή του μέταλλου εντός του σωλήνα του φορτίου.

Η συνεχής συγκέντρωση πίεσης στο σωλήνα του φορτίου προκαλεί υψηλής ταχύτητας αεριώθηση μικρών σωματιδίων με μορφή που θυμίζει βελόνα και την εκτόξευσή τους από τον κώνο με ταχύτητα περίπου 20.000 πόδια/δευτ. στην άκρη του κώνου με την πίεση σε αυτό το σημείο να εκτιμάται στα 10 εκατομμύρια psi. Αυτό το

Σελίδα 7 ρεύμα των σωματιδίων στον σωλήνα του φορτίου είναι το κλειδί στη διαδικασία διάτρησης. Ο στόχος διαπερνιέται (λεπτομέρειες στη συνέχεια) από το εστιασμένο ρεύμα δύναμης, αφήνοντας υπολείμματα και μία συμπιεσμένη ζώνη άμεσα παραπλεύρως της διάτρησης.

Το εξωτερικό κέλυφος του σωλήνα καταρρέει για να διαμορφώσει ένα πιο αργά κινούμενο ρεύμα μετάλλου, με ταχύτητα μεταξύ των 1.500 και 3.000 ποδιών/δευτ. Αυτό το υπόλειμμα του εξωτερικού σωλήνα μπορεί να έχει τη μορφή ενός βλήματος ή ενός καρότου.

Εικόνα 7-2 διαδικασία διάτρησης διατρητή με βολίδα χρησιμοποιώντας στέρεο σωλήνα μετάλλου.

Τα υπερέχουσας ποιότητας φορτία (κονιοποιημένοι σωλήνες μετάλλου) είναι συνήθως χωρίς τη μορφή του καρότου και τα υπολείμματα είναι στο μέγεθος της άμμου ή και μικρότερα σωματίδια.

Λόγω της ευαισθησίας της διαδικασίας διάτρησης με βολίδα σε μια σχεδόν τέλεια ακολουθία γεγονότων από την εκπυρσοκρότηση του εκπυρσοκροτητή έως τον σχηματισμό της ώθησης αερίων, οποιοδήποτε ελάττωμα στο σύστημα μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ένα μη ομαλό ή ανεπαρκές

Σελίδα 8 μέγεθος οπής, μία μικρή διείσδυση, ή και καθόλου οπή. Μερικές από τις αιτίες της δυσλειτουργίας θα αναλυθούν αργότερα.

1.2α Εκπυρσοκροτητής:

ο εκπυρσοκροτητής ή κάψουλα ανατίναξης, ο οποίος θέτει σε λειτουργία την ακολουθία των εκπυρσοκροτήσεων, μπορεί να ενεργοποιηθεί μέσω της θερμότητας ή του κραδασμού. Σε ένα τρυπάνι με γραμμή καλωδίου η θερμότητα παράγεται με τη διάβαση του ρεύματος μέσω των αντιστατών ασφάλειας σε ένα νήμα πυράκτωσης.

Το καυτό νήμα αναφλέγει μια ένωση η οποία πυροδοτεί το πρωταρχικό φορτίο, το αζίδιο του μολύβδου, το οποίο πυροδοτεί στην συνέχεια το αναδραστικό τμήμα μέσω ενός κενού αέρος. Οι αντιστάτες αποτρέπουν την τυχαία πυροδότηση λόγω τυχαίων ρευμάτων. Το κενό αέρος διακόπτει την ακολουθία εκπυρσοκρότησης σε περίπτωση που το υγρό εισέλθει στο κοίλο μέρος του σωλήνα ρίψης μέσω κάποιας διαρροής. (Η πυροδότηση ενός κοίλου σωλήνα ρίψης ο οποίος είναι μερικώς γεμισμένος με υγρό μπορεί να προκαλέσει έκρηξη του σωλήνα ρίψης.) Σε ένα εκτεθειμένο σωλήνα ρίψης φορτίου, ο εκπυρσοκροτητής είναι στεγανός και δεν περιέχει κενό αέρα. Στα τρυπάνια που λειτουργούν μέσω σωληνώσεων (TCP), η πυροδότηση μπορεί να επιτευχθεί μέσα από διάφορες τεχνικές. Ο εκπυρσοκροτητής μπορεί να ενεργοποιηθεί από μια συσκευή ρίψης με βύσμα πυροδότησης που ενεργοποιείται από μια ράβδο πτώσης, ή μια αύξηση πίεσης, ή τον συνδυασμό και των δύο. Διαφορετικά, μια γραμμή συρμάτων μπορεί να οργανωθεί από την επιφάνεια έως τη στήλη του TCP για να διαβιβάσει το ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός υγρού γάντζου σύνδεσης. Αυτό το σύστημα παρέχει περισσότερη ευελιξία και ασφάλεια.

Προφανώς η πρόωρη εκπυρσοκρότηση από οποιαδήποτε πηγή είναι ένα πρωταρχικό θέμα ασφάλειας. Το αζίδιο μολύβδου, ένα συστατικό που χρησιμοποιείται στους εκπυρσοκροτητές είναι ένα πρωτεύον εκρηκτικό και είναι πολύ ευαίσθητο στον κραδασμό και τη θερμοκρασία. Κάτι πολύ σημαντικό ακόμα είναι τα όρια χρόνου και θερμοκρασίας του εκπυρσοκροτητή στον πυθμένα του φρεατίου. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τον εξοπλισμό TCP. Οι διαθέσιμοι εκπυρσοκροτητές μπορούν να εκτεθούν με ασφάλεια στους 246,11°C για εκτεταμένες περιόδους, αλλά όλες οι συνθήκες πρέπει να μελετηθούν προσεκτικά.

Σελίδα 9

1.3β Σκοινί πυροδότησης:

το σκοινί πυροδότησης, που ενεργοποιείται από τον εκπυρσοκροτητή μεταφέρει ένα υψηλής τάξεως κρουστικό κύμα το οποίο είναι αναγκαίο για να πυροδοτήσει κάθε μορφοποιημένο φορτίο. Το εκρηκτικό πυραγωγό σκοινί (πριμακόρντ) περιέχει μια δευτερεύουσα εκρηκτική ύλη, η οποία πυροδοτεί σχεδόν στιγμιαία (ρυθμός πυροδότησης > 20.000 πόδια/δευτ.).

1.3γ Μορφοποιημένο φορτίο:

το μορφοποιημένο φορτίο, Εικόνα 7-3, αποτελείται από τέσσερα κύρια συστατικά: το περίβλημα, το πρωτεύον φορτίο, το κύριο εκρηκτικό και τον κωνικό σωλήνα μεταφορέα φορτίου. Το περίβλημα περιέχει δύναμη πυροδότησης για διάστημα αρκετό έτσι ώστε να σχηματιστεί η ώθηση αερίων. Περιορίζει επίσης τη παρέμβαση των παρακείμενων φορτίων. Αποτελείται συνήθως από επεξεργασμένο στη μηχανή ή ψυχρής έλασης χάλυβα, αν και σε ορισμένους σωλήνες αγωγιμότητας είναι χυτοπρεσσαριστό αργίλιο, ή ψευδάργυρος, ή κεραμικός.

Η εκρηκτική ύλη και ο σωλήνας μεταφοράς είναι τα πιο σημαντικά. Η εκρηκτική ύλη (λεπτομέρειες στη συνέχεια) είναι δευτερεύουσα, συχνά παρόμοια με αυτήν στο σκοινί πυροδότησης και απαιτεί έναν κραδασμό υψηλής έντασης από την πρωτεύουσα εκρηκτική ύλη για να πυροδοτήσει. Η πρωτεύουσα εκρηκτική ύλη είναι συνήθως μια μικρή ποσότητα (1 gm) από την ίδια εκρηκτική ύλη όπως αυτή του κύριου φορτίου, με τη διαφορά ότι είναι μη παραφινωμένη και σε λεπτότερους κόκκους, και, επομένως, πιο ευαίσθητη από το κύριο φορτίο. Κατά τη διάρκεια της πυροδότησης του κύριου φορτίου, η τεράστια πίεση που δημιουργείται αναγκάζει τον κώνο του σωλήνα μεταφοράς, ξεκινώντας από την κορυφή, να καταρρεύσει ή να ρεύσει διαμορφώνοντας την εστιασμένη ροή αερίων υψηλής ταχύτητας. Το εσωτερικό ποσοστό του μεταφορέα ρέει προς την κορυφή και συνεχώς προσθέτει στο αεριωθούμενο ρεύμα. Το εξωτερικό ποσοστό, ίσως 80% του συνολικού όγκου του σωλήνα μεταφοράς, ακολουθεί το αεριωθούμενο ρεύμα σε πολύ χαμηλότερη ταχύτητα. Αυτά τα πιο αργά σωματίδια μπορούν να συγχωνευτούν σε ένα μεταλλικό βλήμα, το οποίο μπορεί μερικώς να κλείσει τη γεώτρηση.

1.3δ Η ανάπτυξη του σωλήνα μεταφοράς:

με σκοπό την αποβολή ή ακύρωση του προβλήματος της δημιουργίας βλήματος στην γεώτρηση έχει αποτελέσει το αντικείμενο της συνεχούς έρευνας. Οι

Σελίδα 10 σωλήνες μεταφοράς με λεπτά τοιχώματα μειώνουν το μέγεθος του βλήματος, αλλά η μειωμένη δύναμη του σωλήνα μεταφοράς μειώνει την ένταση της πίεσης του κύματος του ρεύματος των αερίων και μειώνει την προκύπτουσα διείσδυση. Οι διμεταλλικοί σωλήνες μεταφοράς με επικαλύψεις, (χαλκός στα εσωτερικά στρώματα και μόλυβδος ή ψευδάργυρος στα εξωτερικά), παρέχουν επαρκή ισχύ, και η παρουσία μολύβδου ή ψευδάργυρου στο εξωτερικό στρώμα μειώνει τη συγχώνευση των καταλοίπων του μεταφορέα σε ένα ενιαίο βλήμα. Η περαιτέρω εργασία έδειξε ότι το βλήμα μπορεί σχεδόν εξ ολοκλήρου να αποβληθεί εάν ο σωλήνας μεταφοράς διαμορφώνεται από λεπτά διαιρεμένα μεταλλικά σωματίδια. Οι προκύπτοντες διαμορφωμένοι σωλήνες μεταφοράς συντετηγμένων σωματιδίων έχουν αρκετή δύναμη για να εκκινήσουν το κύμα υψηλής πίεσης και επίσης να παρουσιάσουν επαρκή επιφάνεια σωματιδίων για να τροφοδοτούν συνεχώς το σωλήνα μεταφοράς ομοιόμορφα εντός του ρεύμα αερίων υψηλής ταχύτητας. Προσφάτως, οι κονιοποιημένοι σωλήνες μέταλλου είναι συνήθως μείγματα χαλκού με βολφράμιο, κασσίτερο, ψευδάργυρο και μόλυβδο.

Μια επόμενη προσέγγιση διαμορφώνει τον σωλήνα μεταφοράς συντετηγμένων σωματιδίων ως μέρος της διαδικασίας της συμπίεσης και της ενοποίησης του εκρηκτικού υλικού στο περίβλημα. Αυτό εξασφαλίζει επίσης τη στενή επαφή μεταξύ του υλικού του σωλήνα και της εκρηκτικής ύλης.

Τόσο το συμπυκνωμένο σωματίδιο όσο και οι σωλήνες από κράμα φύλλων χαλκού χρησιμοποιούνται σήμερα. Τα πρωτεύοντα φορτία είναι συνήθως συμπυκνωμένες διαμορφώσεις σωματιδίων. Ορισμένα φορτία μεγάλων οπών χρησιμοποιούν ένα σωλήνα μεταφοράς τυλιγμένο με χαλκό. Ένας σωλήνας τυλιγμένος με χαλκό ενδέχεται να προκαλέσει πρόβλημα στην εστίαση (το οποίο θα αναλύσουμε στη συνέχεια). Άλλα φορτία μεγάλων οπών περιέχουν έναν σωλήνα μεταφοράς που

αποτελείται Εικόνα 7.3Στοιχεία διαμορφωμένου φορτίου. Παραχώρηση Halliburton.

Σελίδα 11 αποτελείται από ένα στερεό φύλλο κράματος χαλκού το οποίο εμφανίζεται σε ημισφαιρική, παραβολική ή πιο σύνθετη μορφή.

Το σχήμα 7-4 συγκρίνει τα ρεύματα των αερίων που παράγονται από κονιοποιημένους και στέρεους σωλήνες μεταφοράς. Τα φορτία μεγάλων οπών πρέπει να σχεδιαστούν έτσι ώστε το προκύπτον βλήμα να είναι μικρό έναντι της διαμέτρου της οπής που παράγεται προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η πάκτωση.

Εικόνα 7-4 –ωθήσεις των αερίων που προκαλούνται από κονιοποιημένους και στέρεους σωλήνες μεταφοράς. Παραχώρηση Halliburton

Η συμμετρία κάθε συστατικού στο διαμορφωμένο φορτίο είναι κρίσιμη για την σωστή απόδοση. Η εσωτερική επιφάνεια του περιβλήματος και του σωλήνα μεταφοράς πρέπει να είναι τέλεια συμμετρική σε σχέση με κάποιον άξονα. Επίσης, η εκρηκτική ύλη πρέπει να είναι τοποθετημένη συμμετρικά σε σχέση με τον σωλήνα μεταφοράς. Η έλλειψη συμμετρίας στον σωλήνα μεταφοράς (μορφή ή πάχος) ή στην τοποθέτηση του εκρηκτικού (πυκνότητα ή πάχος) θα παράγει ένα ασταθές ρεύμα αερίων και μειωμένη απόδοση. Το σχήμα 7-5 είναι μια μέτρηση της ακτινοβολίας μιας διάτρησης με βολίδα που παράγεται από ένα ασύμμετρο φορτίο. Η προκύπτουσα διάτρηση θα έχει οπή εισόδου με τη μορφή κλειδαρότρυπας (διπλή διάτρηση με βολίδα) και μειωμένη διείσδυση.

Σελίδα 12

1.4 Μηχανισμός διείσδυσης:

Καθώς η άκρη του εστιασμένου ρεύματος των αερίων συγκρούεται με τον στόχο (πώμα θύρας, περίβλημα μεταφορέα, χαλύβδινο -++περίβλημα, τσιμέντο ή βράχο), το υλικό του στόχου απομακρύνεται ακτινωτά από την ώθηση αερίων, μαζί με μερικά από τα μεταλλικά σωματίδια που αποτελούν την άκρη του ρεύματος των αερίων. Ένα αεριωθούμενο ρεύμα μικρής διαμέτρου δημιουργεί μια οπή σχετικά μεγαλύτερης διαμέτρου στο στόχο. Η αδράνεια που μεταδίδεται στα σωματίδια του στόχου από τα σωματίδια του ρεύματος των αερίων τα αναγκάζει να συνεχίσουν να απομακρύνονται ακτινωτά αφότου η εναπομείνασα ποσότητα του ρεύματος έχει περάσει. Ωστόσο, λόγω ενός συνδυασμού συμπιεστικής δύναμης και πυκνότητας του υλικού-στόχου και συμπιεστικής πίεσης που τα συγκρατεί μαζί, τα σωματίδια του στόχου επιβραδύνουν και σύντομα σταματούν. Μέρος των μεταλλικών αέριων σωματιδίων παρατάσσονται στη διάμετρο της οπής διάτρησης.

Το υπόλοιπο των αέριων σωματιδίων συνεχίζουν τη περαιτέρω εισχώρηση και αναλώνονται κατά τη διαδικασία. Δεδομένου ότι οι ταχύτητες των σωματιδίων του ρεύματος μειώνονται από το αρχικό σημείο στο τελικό, φτάνουμε σε ένα σημείο όπου δεν υπάρχει πλέον ικανοποιητική ενέργεια των αερίων σωματιδίων για να ωθήσει τα σωματίδια του στόχου κατά μέρος. Η διείσδυση σταματά και τα υπόλοιπα μεταλλικά αέρια σωματίδια στοιβάζονται στο τέλος της διάτρησης.

Εικόνα 7-5 – Μέτρηση ακτινοβολίας διάτρησης με βολίδα με λανθασμένη κατεύθυνση. Παραχώρηση Jet Research Center.

Σελίδα 13 Η επιστήμη της φυσικής στην διείσδυση των αερίων, το προκύπτον βάθος διατρήσεως και το μέγεθος της οπής σε διάφορα σημεία κατά μήκος της διάτρησης, είναι υποκείμενα σε υπολογισμό. Το πρόγραμμα SPAN (Schlumberger Perforating Analysis Software- Λογισμικό Ανάλυσης της Διάτρησης) του Schlumberger είναι ένα τέτοιο παράδειγμα. Προφανώς, η ποιότητα των αποτελεσμάτων εξαρτάται από την ποιότητα των χρησιμοποιούμενων υποθέσεων, δηλ., τα φυσικά χαρακτηριστικά του υλικού του στόχου και η απόδοση του φορτίου της ώθησης των αερίων.

Το βάθος διείσδυσης και το μέγεθος της οπής είναι λειτουργίες της ισχύος του σωλήνα μεταφοράς και του βάρους του φορτίου, αλλά, επίσης, και της μορφής του σωλήνα μεταφοράς. Ένας κοντύτερος κώνος δίνει μια μεγαλύτερη οπή, αλλά λιγότερη διείσδυση. Το βάρος του φορτίου περιορίζεται κατά ένα μεγάλο μέρος από τη διάμετρο του σωλήνα ρίψης. Η ανάγκη για οπές μεγάλης διαμέτρου για τη χρήση χαλικόφιλτρων έχει παράγει σωλήνες ρίψης αυξανόμενης διαμέτρου: 12,70 εκ.., 15,24 εκ. , και τελικά 18,42 εκ. κατ’ επιλογή, οι οποίοι μπορούν να μεταφέρουν βάρη φορτίων μεγαλύτερα των 60 γραμμαρίων.

1.5 Οι ισχυρές εκρηκτικές ύλες:

ταξινομούνται σύμφωνα με το βαθμό ευαισθησίας τους ή την ευκολία εκπυρσοκρότησής τους.

Οι πρωταρχικές εκρηκτικές ύλες, όπως το αζίδιο μολύβδου, είναι πολύ ευαίσθητες και εύκολα πυροδοτούνται από τον κραδασμό, τη φλόγα, ή τη θερμότητα.

Χρησιμοποιούνται μόνο σε ηλεκτρικά καλύμματα ανατίναξης ή κρουστικά καλύμματα ανατίναξης.

Οι δευτερεύουσες εκρηκτικές ύλες απαιτούν ένα υψηλό ενεργειακό κραδασμό για να πυροδοτηθούν και χρησιμοποιούνται σε όλα τα άλλα στοιχεία της βαλλιστικής αλυσίδας, δηλ., του ενισχυτή, του σκοινιού πυροδότησης και των διαμορφωμένων φορτίων. Τα PETN, RDX, HMX, HNS, και PYX είναι δευτερεύουσες εκρηκτικές ύλες. Το ποσοστό αντίδρασης, η πίεση καύσης και η ευαισθησία επηρεάζονται από τη θερμοκρασία. Οι μέγιστες θερμοκρασίες για ασφαλή λειτουργία καθορίζονται για όλες τις εκρηκτικές ύλες. Ο πίνακας 7-1 παρουσιάζει εκτιμήσεις θερμοκρασίας για μια ώρα ώστε η εκρηκτική ύλη να διατηρεί το 100 % της απόδοσής της. Η υπέρβαση

Σελίδα 14 αυτών των εκτιμήσεων μπορεί να οδηγήσει στην αυτόματη εκπυρσοκρότηση ή τη μειωμένη απόδοση.

Πίνακας 7-1

Σε σύγκριση με το RDX, το ΗΜΧ έχει ελαφρώς μεγαλύτερο ενεργειακό αποτέλεσμα και πίεση εκπυρσοκρότησης, αν και χρησιμοποιείται σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Το PYX έχει τις υψηλότερες εκτιμήσεις θερμοκρασίας, αλλά μόνο περίπου το 70 τοις εκατό του ενεργειακού αποτελέσματος και της πίεσης εκπυρσοκρότησης του RDX. Το RDX είναι το εκρηκτικό με την γενικότερη εφαρμογή.

Τα όρια θερμοκρασίας και χρόνου στις εκρηκτικές ύλες μπορεί να είναι κρίσιμη ανησυχία στα φορτία των διατρήσεων με σύστημα σωλήνα (TCP ) εξαιτίας του χρόνου που απαιτείται μέχρι ο σωλήνας ρίψης να λειτουργήσει. Οι εκρηκτικές ύλες RDX είναι σταθερές για μια ώρα στους 165,56 C, αλλά θα πυροδοτήσουν αυτόματα εάν μείνουν σε αυτήν την θερμοκρασία για πολύ περισσότερο. Στους 93,33 C, το RDX είναι σταθερό για 100 ώρες. Το σχήμα 7-6 παρουσιάζει εκτιμήσεις θερμοκρασίας για τις εκρηκτικές ύλες TCP Schlumberger. Η σταθερότητα της θερμοκρασίας εξαρτάται από όλα τα συστατικά που χρησιμοποιούνται στο όπλο, δηλ., ο εκπυρσοκροτητής, το σκοινί πυροδότησης και ο ενισχυτής καθώς επίσης και το ίδιο το φορτίο.

Εκρηκτικό Εκτιμήσεις θερμοκρασίας για μια ώρα

PETN 98,89 C

RDX 165,56 C

HMX 204,44 C

HNS 260,00 C

PYX 301,67 C

Σελίδα 15 Η τελική θερμοκρασία στην ανοικτή οπή χρησιμοποιείται συχνά για να γίνει η πρόβλεψη της μέγιστης στατικής θερμοκρασίας των εγκιβωτισμένων οπών. Αυτή η μέθοδος μπορεί να είναι ικανοποιητική όπου η εκτεταμένη κυκλοφορία γίνεται αμέσως πριν τη λειτουργία των τρυπανιών που συνδέονται με καλώδια. Ωστόσο, με τα τρυπάνια TCP, και χωρίς καμία κυκλοφορία πριν από τη διάτρηση, η στατική θερμοκρασία των εγκιβωτισμένων οπών μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερη από τις προβλέψεις.

Εικόνα. 7-6 – Εκτιμήσεις θερμοκρασίας των εκρηκτικών συστημάτων TCP.

Παραχώρηση Schlumberger.

Σελίδα 16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Εργαστηριακή αξιολόγηση τρυπανιών.

2.1 Τρέχουσες μέθοδοι για την αξιολόγηση των τρυπανιών……… σελ.19

Σελίδα 17 Οι πρώτες αξιολογήσεις των τρυπανιών έγιναν με πραγματικές δοκιμές στους πυθμένες των φρεατίων, ή στην επιφάνεια σε ατμοσφαιρική θερμοκρασία και με πίεση στο τσιμενταρισμένο περίβλημα μέσα στα χαλύβδινα βαρέλια πετρελαίου, παρόμοια με την τρέχουσα δοκιμή στον Τομέα 1, API RP- 43. Η δοκιμή των τρυπανιών στον πυθμένα της γεώτρησης στα φρεάτια πετρελαίου και φυσικού αερίου αποδείχθηκε γενικά μη πρακτική λόγω των δυσκολιών στη λήψη των συγκρίσιμων δοκιμαστικών συνθηκών στον πυθμένα του φρεατίου κατά τη διάτρηση των διαφόρων φρεατίων ακόμη και με τους ίδιους σχηματισμούς. Οι δοκιμές επιφάνειας σε ατμοσφαιρική πίεση αποδείχθηκαν παραπλανητικές. Ο κύριος λόγος είναι επειδή ο στόχος δεν υπόκειται σε ή "διατηρεί τη συνοχή του" από τη συμπιεστική πίεση όπως είναι υλικό σχηματισμού στον πυθμένα του φρεατίου.

Το 1952 αναπτύχθηκε η πρώτη αξιόπιστη διαδικασία δοκιμής³ όπου γινόταν εξομοίωση της διάτρησης και του καθαρισμού της διάτρησης υπό τις συνθήκες ενός πυθμένα φρεατίου. Αυτό το "Ευρετήριο Ροής Φρεατίων" έδειξε ότι η διάτρηση με καθαρό υγρό με διαφορική πίεση μέσα στο φρεάτιο και η συνεχής διατήρηση αυτής της διαφορικής πίεσης στο φρεάτιο έως ότου αυτό να καθαριστεί ήταν η καλύτερη μέθοδος ολοκλήρωσης του φρεατίου για τις περισσότερες δεξαμενές ψαμμίτη και ανθρακικού άλατος.

Η εικόνα 7-7 παρουσιάζει διάτρηση με βολίδα με πάκτωση λάσπης. Με διάτρηση σε 10 lb/gal λάσπης με διαφορικό πίεσης στα 500 psi στο σχηματισμό και καθάρισμα από την επιστροφή του ρευστού. Μετά από τον πολύωρο καθαρισμό με καθαρά υγρά, επιτεύχθηκε μόνο μια τρύπα επικοινωνίας διαμέτρου 1/8 της ίντσας. Σε μια δοκιμή που διατρήθηκε σε 16 lb/gal λάσπης με βάση τον ασβέστη, με διαφορικό πίεσης στο σχηματισμό, μια πτώση της πίεση στα 430 psi ήταν αναγκαία για να αρχίσει η ροή. Οι καθαρές διατρήσεις, εικόνα 7-8, προέκυψαν από τη διάτρηση στο καθαρό πετρέλαιο, καθαρό αλατόνερο, ή άζωτο με διαφορική πίεση μέσα στη γεώτρηση χρησιμοποιώντας διαμορφωμένο φορτίο χωρίς τη μορφή καρότου.

Η περαιτέρω εργασία^3,8 έδειξε ότι η διείσδυση του τρυπανιού ποικίλλει ανάλογα με τη συμπιεστική ισχύ σχηματισμού. Η εικόνα 7-9 μπορεί να αποτελέσει έναν χρήσιμο οδηγό για τη ρύθμιση των στοιχείων διείσδυσης των πυρήνων ψαμμίτη

Σελίδα 18 Berea (συμπιεστική ισχύς 6.500 psi) στους σχηματισμούς με διαφορετικά συμπιεστικά επίπεδα ισχύος.

Το Richardson παρουσίασε τον ακόλουθο τύπο που βασίζεται στην Εικόνα 7- 9 σαν βοήθεια για τη διόρθωση των στοιχείων διείσδυσης API RP 43 από τον ψαμμίτη Berea στην πραγματική συμπιεστική δύναμη σχηματισμού ενός βράχου.

ln p_f = ln p_t + 0,086 (c_t –cf ) 10^-3

p_f = διείσδυση σχηματισμού, σε ίντσες.

p_t = διείσδυση στόχου API RP 43, σε ίντσες. ¶

ct= συμπιεστική δύναμη στόχου API RP 43, σε psi (συνήθως ψαμμίτης Berea, 6500 psi).

c_f. = συμπιεστική δύναμη βράχου σχηματισμού, σε psi.

Ωστόσο, η συμπιεστική δύναμη του πυθμένα του φρεατίου, μπορεί, επίσης, να είναι μια λειτουργία του επιπέδου συμπιεστικής πίεσης και ίσως θερμοκρασίας. Η Εικόνα 7-10 συσχετίζει την αποτελεσματική πίεση για διείσδυση Berea σε έναν μαλακό, ημίσκληρο και σκληρό βράχο¹⁷.

Εικόνα 2-1 διάτρηση με βολίδα σε λάσπη με διαφορικό πίεσης στο σχηματισμό.³ Άδεια για δημοσίευση από το API Production Department.

Σελίδα 19 Εικόνα 2-2 –διάτρηση με βολίδα σε αλατόνερο με διαφορικό πίεσης στη γεώτρηση.³ Άδεια για δημοσίευση από το API Production Department.

2.1Τρέχουσες μέθοδοι για την αξιολόγηση των τρυπανιών:

Η Σύσταση Μεθόδων για την Αξιολόγηση Τρυπανιών Φρεατίων API RP 43 αρχικά υιοθέτησε και βελτίωσε μερικά από τα χαρακτηριστικά του συστήματος του Ευρετηρίου Ροής Φρεατίων. Με την περιοδική ενημέρωση έχει χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά ως πρότυπο για τη σύγκριση και την επιλογή του κατάλληλου φορτίου για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Η πέμπτη έκδοση, Ιανουάριος 1991,²⁵ που αναφέρεται στο παράρτημα Α, αποτελείται από τέσσερα τμήματα. Τα στοιχεία των παραγράφων 1 και 2 απαιτούνται για την πιστοποίηση API ενός συγκεκριμένου φορτίου.

Η Ενότητα 1 συστήνει τις πρακτικές για την αξιολόγηση των συστημάτων διείσδυσης χρησιμοποιώντας στόχους σκυροδέματος υπό πολλαπλές ρίψεις, περιβαλλοντική θερμοκρασία και οι συνθήκες ατμοσφαιρικές πίεσης με παράκεντρο σωλήνα ρίψης. Αυτές είναι οι πιο χρήσιμες για τον καθορισμό του μεγέθους της οπής διατρήσεων, το ύψος του γλύφανου, και τα αποτελέσματα του σωλήνα ρίψης από απόσταση.

Η Ενότητα 2 μετρά τη διείσδυση του τρυπανιού σε πεπιεσμένους, διαποτισμένους από υγρό πυρήνες ψαμμίτη Berea υπό την πίεση της γεώτρησης.

Αυτό είναι χρήσιμο στη σύγκριση της διείσδυσης των διαθέσιμων φορτίων, αλλά δεν

Σελίδα 20 επηρεάζει τα αποτελέσματα παρέμβασης της ρίψης διάφορων φορτίων που τοποθετούνται σε κοντινά σημεία.

Η Ενότητα 3 αξιολογεί τα συστήματα διάτρησης συμπεριλαμβανομένου του σωλήνα ρίψης, του σχετικού υλικού και της κεφαλής ρίψης, σε ανεβασμένη θερμοκρασία και τη ρίψη σε ατμοσφαιρική πίεση σε συνενωμένα φύλλα ήπιου χάλυβα 1 ίντσας.

Η Ενότητα 4 παρέχει ένα μέτρο της απόδοσης ροής μιας διάτρησης σε βράχο λατομείου ή πυρήνα γεώτρησης υπό συνθήκες εξομοίωσης των συνθηκών του πυθμένα του φρεατίου συγκεκριμένων περιοχών. Πρόκειται για βελτίωση του προηγούμενου API RP 43 (Τέταρτη έκδοση) Τμήμα 2 δοκιμή ροής.

Εικόνα 2-3 – Απόδοση τρυπανιού ρίψης, διάτρησης με βολίδα και υδραυλικού σε σχηματισμούς ποικίλης συμπιεστικής ισχύος.⁶ Άδεια για δημοσίευση από το API Production Department.

Σελίδα 21 Εικόνα 2-4 Το αποτέλεσμα της πίεσης στη διείσδυση για διαφορετικά πετρώματα.¹⁷ Άδεια για δημοσίευση από το SPE.

Σελίδα 22

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Εκτιμήσεις απόδοσης στον πυθμένα του φρεατίου.

3.1 Μέταλλο μεταφοράς εναντίον μεγέθους διείσδυσης……… σελ.18 3.2 Διάκενο……… σελ.20 3.3 Μέγεθος οπών διάτρησης……….. ………....….σελ.21 3.4 Σκληρότητα χαλύβδινου περιβλήματος κ πάχος τοιχώματο………….. σελ.23

Σελίδα 23 Η απόδοση στον πυθμένα της γεώτρησης (μέγεθος διείσδυσης και οπής) ενός δεδομένου φορτίου είναι το κλειδί για το ικανοποιητικό αποτέλεσμα διάτρησης. Τα Τμήματα 2, 3 και 4 του API RP 43 παρέχουν την καθοδήγηση αλλά διάφοροι παράγοντες χρειάζονται πρόσθετη αξιολόγηση. Αυτοί περιλαμβάνουν: ¶

 Το μέταλλο μεταφοράς: το ρεύμα των αερίων πρέπει να διεισδύσει προτού βγει από τον σωλήνα ρίψης,

 Διάκενο μεταξύ σωλήνα ρίψης και περιβλήματος,

 Πάχος και σκληρότητα του τοιχώματος του περιβλήματος,

 Αριθμός περιβεβλημένων σειρών που θα πρέπει να διεισδυθούν.

Η ποσοτική ανάλυση είναι δύσκολη, αλλά η αναγνώριση των τάσεων μπορεί να είναι χρήσιμη.

3.1 Μέταλλο μεταφοράς εναντίον Μεγέθους διείσδυσης και οπής:

Όπως δείχνει η Εικόνα 7-11, που ισχύει για φορτία βαθιάς διείσδυσης, το μεγαλύτερο μέρος της διείσδυσης προέρχεται από το τελευταίο 30 % του φορτίου.

Κατά συνέπεια, το πάχος του τοιχώματος του μεταφορέα δεν είναι πάρα πολύ σημαντικό με τα περισσότερα φορτία. Εντούτοις, με φορτία μεγάλων οπών πολύ περισσότερα από τα σωματίδια του μεταφορέα του ρεύματος χρησιμοποιούνται για να διεισδύσουν στο μεταφορέα, στο υγρό της γεώτρησης και στο περίβλημα. Εδώ το πάχος του μετάλλου μεταφοράς είναι μια ανησυχία και για τη διείσδυση και για το μέγεθος των οπών του περιβλήματος.

Το μέγεθος της οπής στο πώμα της θύρας είναι συνήθως μικρότερο από το μέγεθος της οπής του περιβλήματος. Συχνά υπάρχει κάποια διεύρυνση της οπής μέσω της σήραγγας τσιμέντου.

Σελίδα 24 Εικόνα 3-1 Διείσδυση εναντίον ποσοστού στοιχείου μεταφορέα που χρησιμοποιείται, φορτία βαθιάς διείσδυσης. Παραχώρηση Schlumberger

3.2 Διάκενο:

Η Εικόνα 3-2 καθορίζει την απόσταση εντός του σωλήνα ρίψης, και το διάκενο σωλήνα ρίψεως και περιβλήματος. Η κατάλληλη απόσταση εντός του σωλήνα ρίψεως είναι απαραίτητη για να επιτρέψει τον σχηματισμό της διάτρησης με βολίδα προτού γίνει η ρίψη στη θύρα του πώματος ή το τοίχωμα του σωλήνα. (Η φόρτωση μεγαλύτερου φορτίου από αυτό που έχει σχεδιαστεί για τον σωλήνα ρίψης μπορεί να είναι καταστρεπτική.). Η Εικόνα 3-3 παρουσιάζει την τάση της διείσδυσης σε αντιδιαστολή με το διάκενο σωλήνα ρίψης – περιβλήματος. Για τα φορτία βαθιάς διείσδυσης, το διάκενο δεν είναι πάρα πολύ σημαντική έως ότου υπερβεί περίπου το 30% της διαμέτρου του σωλήνα ρίψης. Για σωλήνες ρίψης μικρής διαμέτρου σε μεγάλο περίβλημα, ο προσδιορισμός θέσης διάκενου και ο συγχρονισμός του φορτίου είναι κρίσιμα στοιχεία, όπως φαίνεται στην Εικόνα 3-4 (α). Για αυτόν τον λόγο, οι μικροί σωλήνες ρίψης είναι σχεδόν πάντα σε μηδενική φάση και αποκεντρωμένοι όπως φαίνεται στο σχήμα 3-4 (β).

Σελίδα 25 Εικόνα 3-2 Ορισμοί και Συντομογραφίες περιβλήματος σωλήνα ρίψης.

Παραχώρηση Schlumberger.

Εικόνα 3-3 Γράφημα το οποίο παρουσιάζει το αποτέλεσμα του διάκενου του σωλήνα – περιβλήματος στο βάθος της διείσδυσης ενός φορτίου βαθιάς διείσδυσης. Παραχώρηση Schlumberger.

Σελίδα 26

3.3 Το μέγεθος των οπών της διάτρησης:

επηρεάζεται πολύ από το διάκενο ιδιαίτερα στα φορτία μεγάλων οπών. Η Εικόνα 3-5 το παρουσιάζει αυτό με το φορτίο μεγάλων οπών Ultrapack Schlumberger. Η μεγαλύτερη εγκιβωτισμένη οπή εισόδου, και το ομοιόμορφο μέγεθος όλων των οπών (πλην των σωλήνων ρίψης μηδενικής φάσης) οδηγούν τον σωλήνα ρίψης σχεδόν στο κέντρο.

Πρέπει να αναφερθεί ότι το περίβλημα μπορεί να κλίνει προς τη χαμηλή πλευρά της οπής, (είναι σχεδόν βέβαιο ότι δεν θα είναι τοποθετημένο στο κέντρο της οπής). Το τρυπάνι θα κλίνει, επίσης, προς τη "χαμηλή" πλευρά του περιβλήματος.

Εικόνα 3-4 Μαγνητική τοποθέτηση της μηδενικής φάσης του σωλήνα ρίψης , (β) έλεγχοι διάκενου εξασφαλίζουν τη συνεχή απόδοση.

Άδεια για δημοσίευση από το SPE.

Σελίδα 27 Εικόνα 3-5 Αποτέλεσμα της τοποθέτησης του σωλήνα ρίψης στην διάμετρο της οπής εισόδου του περιβλήματος

Αυτή η κατάσταση απεικονίζεται στην Εικόνα 3-6(α) (Καλύτερη Περίπτωση) για σωλήνα ρίψης 3 3/8 in. εντός περιβλήματος 7 ιντσών. Σημειώστε ότι η οπή εισόδου σχηματισμού στην πλευρά 180° είναι τόσο μικρή ώστε είναι σχεδόν μη αποτελεσματική. Η χειρότερη περίπτωση από την άποψη σχηματισμού διείσδυσης είναι το τρυπάνι να κλίνει προς την "υψηλή" πλευρά της οπής. Στην Εικ. 3-6(β) συγκρίνονται οι καλύτερες και οι χειρότερες περιπτώσεις με δοκιμές του API της Ενότητας ΙΙ (4η έκδοση).

3.4 Σκληρότητα Χαλύβδινου Περιβλήματος και Πάχος Τοιχώματος:

Στην Εικόνα 3-7 απεικονίζεται η διάμετρος οπής περιβλήματος κατά της σκληρότητας του περιβλήματος Brinell ή του βαθμού του χάλυβα · όσο μεγαλύτερη σκληρότητα τόσο μειώνεται η διάμετρος της οπής. Το μέγεθος της οπής εξόδου του περιβλήματος καθώς το πάχος του τοιχώματος του περιβλήματος αυξάνεται κατά περισσότερο από 125% της αναφοράς L-80 API RP 43. Οι πολλαπλές στήλες περιβλήματος μειώνουν σημαντικά την οπή εισόδου στο φορτίο μεγάλης οπής στην εξωτερική στήλη.

Σελίδα 28 Εικόνα 3-6(α) – Διατομή που παρουσιάζει το βάθος διείσδυσης του φορτίου και το μέγεθος της οπής. Η Καλύτερη Περίπτωση, (το περίβλημα και ο σωλήνας ρίψης στην χαμηλή πλευρά της οπής), 3 3/8 in. Φορτίο Hyper Jet II σε περίβλημα 7 in. Τα χαρακτηριστικά του βάθους και της οπής βασίζονται στο πρόγραμμα υπολογισμού SPAN του Schlumberger. Παραχώρηση Schlumberger.

Εικόνα 3-6(β) – Χαρακτηριστικά διάτρησης για την περίπτωση σωλήνα ρίψης – περιβλήματος του 3-6(α). Η Καλύτερη και η Χειρότερη Περίπτωση σε σχέση με την Ενότητα ΙΙ του ΑΡΙ, 4^η Έκδοση, αποτελέσματα.

Παραχώρηση Schlumberger.

Σελίδα 29

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Φορείς αγωγιμότητας

4.1 Τρυπάνια μέσω σωλήνων ή με δυνατότητα επέκτασης………...σελ.26 4.2 Τρυπάνια με γραμμές καλωδιώσεων μεταφερόμενων εντός

περιβλήματος………. σελ.28 4.3 Κίνδυνοι προβλήματα……….. σελ.31 4.4 Τρυπάνια μεταφερόμενα σε σωλήνες………. σελ.32

Σελίδα 30 Οι φορείς αγωγιμότητας υφίστανται συνεχόμενες αλλαγές από τον πρώτο διαμορφωμένο φορτίο στα τέλη του 1940. Οι πρώιμες διαμορφώσεις χρησιμοποιούσαν συμβατικές γραμμές καλωδίωσης που μεταφερόνταν μέσω κοίλων χαλύβδινων φορέων εντός των σωληνώσεων, Εικόνα 4-2, αλλά η επέλευση της διάτρησης μέσω σωληνώσεων και της διάτρησης υπό συνθήκες υποπίεσης πυθμένα στις αρχές της δεκαετίας του 1950 παρήγαγε πολλές διαμορφώσεις του επεκτάσιμου ή ημι-επεκτάσιμου αγωγού ή των μεταλλικών φορέων στήλης και των διατρητικών συστημάτων όπου τα φορτία και το καλώδιο πυροδότησης εκτίθονταν στα υγρά της γεώτρησης.

Εικ. 4-2—Το γράφημα του φαινόμενου Εικ. 4-2—Βασική γραμμή αγωγών της ισχύος σωληνώσεων στη διάμετρο οπής Schlumberger που μεταφέρουν εισόδου της σχηματισμένης φόρτισης. συστήματα σωλήνων ρίψης.

Παραχώρηση Schlumberger. Παραχώρηση Schlumberger

Σελίδα 31

4.1 Τρυπάνια Μέσω Σωλήνων ή με Δυνατότητα Επέκτασης:

Οι σωλήνες ρίψης μέσω εκτόξευσης από σωλήνα ή ανοιχτού φορτίου, (στις εικόνες 4-3 εμφανίζεται μια τυπική διαμόρφωση) έχουν ορισμένα μειονεκτήματα σε σύγκριση με τους σωλήνες ρίψης με περίβλημα, π.χ. είναι λιγότερο ενισχυμένοι, φέρουν μικρότερα φορτία, ενδέχεται να αφήνουν περισσότερα υπολείμματα στην οπή, απαιτούν αποκέντρωση και μηδενική φάση φόρτισης (όλα τα σημεία φόρτισης προς την ίδια κατεύθυνση) ώστε να επιτευχθεί η κατάλληλη φόρτιση απόκλισης σε μεγάλα περιβλήματα, και τέλος υπάρχει η πιθανότητα πρόκλησης βλάβης στις σωληνώσεις υπό ορισμένες συνθήκες. Όμως, το κύριο πλεονέκτημα τους είναι μεγάλο, και είναι ότι προσαρμόζονται ευκολότερα σε διάτρηση υπό συνθήκες υποπίεσης πυθμένα σε ζώνες μικρού μήκους (15-30 ft) με τις σωληνώσεις παραγωγής και την κεφαλή της γεώτρησης στο σημείο, καθώς και άμεσο και συνεχόμενο σχηματισμό ροής χωρίς διακοπή. Δεν χρειάζεται να κλείσετε τη γεώτρηση για να τραβήξετε το σωλήνα ρίψης ή να χειριστείτε τις σωληνώσεις. Αυτό συχνά έχει ως αποτέλεσμα μια πιο καθαρή διάτρηση και υψηλότερη παραγωγικότητα (σε σύγκριση με την διάτρηση ανατροπής), παρόλο που η διάτρηση έχει μικρότερη διάμετρο και διείσδυση.

Οι σωλήνες ρίψης έχουν σημαντικές εφαρμογές όπου το μέγεθος των οπών και η διείσδυση και το μήκος σωλήνα ρίψης είναι κατάλληλα. Μια γνωστή διαμόρφωση φορέα είναι ένας κοίλος σωλήνας με εγκοπές και λεπτό τοίχωμα, Εικόνα 4-4. Με τον τρόπο αυτό εξαλείφονται οι διαρροές στις σωληνώσεις και το μεγαλύτερο μέρος των υπολειμμάτων των εκτεθειμένων σωλήνων ρίψης διάτρησης.

Ωστόσο, για να ελέγχεται η διόγκωση του φορέα λεπτού τοιχώματος οι μικρότεροι σωλήνες ρίψης ( 1 11/16, 2 1/8-in.) θα πρέπει να ψεκάζονται με υγρό στην οπή υδροστατικής πίεσης τουλάχιστον 500 psi —ή 3.000 έως 5,000 psi με αέριο (πάντα θα πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον 50 ft υγρού πάνω από το σωλήνα ρίψης). Λόγω της ελαστικότητάς των εκτεθειμένων σωλήνων ρίψης φόρτισης είναι πιο δύσκολο να αποκεντρωθούν, ωστόσο, μπορούν να λειτουργήσουν ευκολότερα, όπου το σετ προστατευτικού πώματος, που έχει τοποθετηθεί στο κάτω μέρος καταλήγει σε σπιράλ σωλήνωση. Πρέπει πάντα να ψεκάζονται από κάτω προς τα πάνω. Άλλο ένα αρνητικό στοιχείο, εφόσον δεν υπάρχει περίβλημα του φορέα που θα εξετασθεί μετά τον ψεκασμό, είναι δυσκολότερη η αξιολόγηση των αιτιών χαμηλής

Σελίδα 32 παραγωγικότητας του φρέατος. Ένα θετικό για τους εκτεθειμένους σωλήνες ρίψης φόρτισης είναι ότι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη φόρτιση για το ίδιο μέγεθος σωλήνα ρίψης σε σχέση με τους σωλήνες ρίψης κοίλου φορέα.

Εικ. 4-3—Βασική γραμμή αγωγών Εικ. 4-4 2 1/8-in. κοίλος φορέας Schlumberger που μεταφέρουν συστήματα με εγκοπές 60° διαμέσου του σωλήνα

σωλήνων ρίψης. ρίψης σωλήνωσης.

Παραχώρηση Schlumberger. Παραχώρηση Schlumberger.

Σελίδα 33 Τα μαθηματικά μοντέλα ροής δείχνουν ότι σε ιδανική κατάσταση η αποδοτικότητα του φρέατος μειώνεται από διατρήσεις μηδενικής φάσης που απαιτούνται από αποκεντρωμένο μέσω σωλήνων ρίψης σωληνώσεων σε μεγάλες σωληνώσεις. Όπου υπάρχει αυτό το ενδιαφέρον, τους σωλήνες ρίψης σωλήνωσης διατίθενται με ευθυγράμμιση φάσης 60°, 90°, ή 180°. Στην Εικόνα 4-5 απεικονίζεται σε εγκάρσια τομή μία διαμόρφωση εκτεθειμένης φόρτισης με ευθυγράμμιση φάσης 90° (± 45°). Εάν υπάρχει μεγάλη σωλήνωση, προτιμάται ευθυγράμμιση φάσης 0° ή 180°. Οι σωλήνες ρίψης οδήγησης 1 ll/I6-in. Schlumberger, Εικόνα 4-6, διεξάγει φορτίσεις αντίστοιχες με πολλών σωλήνων ρίψης και ρίψεις σε ευθυγράμμιση φάσης 180°.

Ο πίνακας 7B-1 (παράρτημα 7B) παρουσιάζει συνοπτικά τα μηχανικά δεδομένα για ένα τυπικό Schlumberger διαμέσου των σωλήνων ρίψης.

4.2 Τρυπάνια με γραμμές καλωδιώσεων μεταφερόμενων εντός περιβλήματος:

Οι συμβατικοί κοίλοι χαλύβδινοι φορείς και τα συστήματα ψεκασμού χρησιμοποιούνται σε όλους τους σωλήνες που μεταφέρουν συρματόσχοινα.

Χρησιμοποιούνται δύο τύποι φορέων, Εικόνα 7-23: Επαναχρησιμοποιήσιμου τύπου σπιράλ βύσματος —ή φρεζαρισμένο "με εγκοπές," μη επαναχρησιμοποιήσιμου τύπου. Και οι δύο τύποι μπορούν να ανακτηθούν και δεν αφήνουν υπολείμματα (εκτός και αν το σπιράλ βύσμα υποστεί βλάβη). Οι επαναχρησιμοποιήσιμοι φορείς βύσματος σπιράλ κοστίζουν λιγότερο ανά εργασία, αλλά είναι πιο πιθανό να εμφανιστεί διαρροή της θύρας με επακόλουθη διαρροή. Οι πολλαπλές λειτουργίες του ίδιου φορέα αυξάνουν την πιθανότητα διαρροής της θύρας καθώς κάθε φορά που πυροδοτείται ο σωλήνας ρίψης προκαλείται κάποια παραμόρφωση ή μεγέθυνση της διαμόρφωσης κοχλιωμένης θύρας.

Με τους κοίλους φορείς το μεγαλύτερο μέρος (> 90%) της εκρηκτικής δύναμης περιέχεται εντός του φορέα, κατά συνέπεια η βλάβη της σωλήνωσης είναι ελάχιστη ακόμη και με μεγάλες φορτίσεις 12 βολές/ft. Η Εικόνα 7-24 παρουσιάζει την ισχύ συντριβής της σωλήνωσης ως συνάρτηση του μεγέθους εισόδου της οπής (ανάλογα με το μέγεθος φόρτισης) και της φάσης φόρτισης. Τα σημεία δεδομένων

Σελίδα 34 αντιστοιχούν στην πραγματική διάμετρο της οπής εισόδου από τους σωλήνες ρίψης Schlumberger με πυκνότητα βολής και φάσης, όπως υποδεικνύεται.

Οι μη επαναχρησιμοποιήσιμοι κοίλοι φορείς επιτρέπουν πολύ υψηλότερη πυκνότητα βολής από ότι οι φορείς σπιράλ βύσματος. Εικόνα 7-25 Εμφανίζει σε εγκάρσια τομή ένα σωλήνα ρίψης υψηλής πυκνότητας βολής . Η εικόνα 7-26 είναι η διατομή ενός σωλήνα ρίψης υψηλής πυκνότητας βολής 7-in., 14 SPF.

Οι σωλήνες ρίψης μεγάλου μεγέθους μπορούν να επιτύχουν μορφότυπους βολές κατακόρυφης απόστασης 1 ίντσας μεταξύ των οπών σε διαστήματα 45° γύρω από την περίμετρο της σωλήνωσης. Προφανώς, το κόστος πρέπει να εξισορροπηθεί με την υψηλότερη παραγωγικότητα του φρέατος. Ο πίνακας 7B-2 (παράρτημα 7B) παρουσιάζει συνοπτικά τα μηχανικά δεδομένα για ένα τυπικό διαμέσου των σωλήνων ρίψης Schlumberger που μεταφέρονται με συρματόσχοινα .

Εικ. 4-5 – Ορισμοί και Συντομογραφίες συστήματος σωλήνα ρίψης.

Παραχώρηση Schlumberger.

Εικ.4-6 —Οδηγός σωλήνας ρίψης Schlumberger διαμέσου των σωληνώσεων.

Παραχώρηση Schlumberger