فن‌آوری‌های برش محفظه پایین چاله

از آنجایی که صنعت نفت و گاز جهانی به سمت مرزهای عمیق‌تر،{0}}فشار و دمای بالا{{1} (HPHT) پیش می‌رود، چالش‌های لوله‌های گیر کرده، هزینه‌های رها کردن چاه و کارایی عملیاتی هرگز مهم‌تر از این نبوده‌اند. با تخمینی 30000 حلقه چاه که تا سال 2028 در سراسر جهان از رده خارج می‌شوند، تقاضا برای فناوری‌های برش روکش پایین چاه قابل اعتماد، کارآمد و ایمن در حال افزایش است. تحلیلگران صنعت خاطرنشان می کنند که رها شدن دائمی، به ویژه در عملیات دریایی، مستلزم برش هایی به عمق 4 متر زیر خط گل است که انتخاب ابزار برش را به یک تصمیم مهم اقتصادی و فنی تبدیل می کند.

ابزارهای برش سوراخ به طور کلی به سه نوع اصلی تقسیم می شوند: مکانیکی، جت ساینده، و سیستم های برش تخصصی. هر کدام مزایای متمایز ارائه می دهند و با چالش های منحصر به فردی روبرو هستند زیرا مهندسان برای حل حوادث لوله گیر کرده، کاهش هزینه ها و رعایت مقررات سختگیرانه زیست محیطی تلاش می کنند.

برش های مکانیکی که از تیغه های فیزیکی برای جدا کردن لوله استفاده می کنند، مرسوم ترین راه حل باقی می مانند. با این حال، این فناوری از اشکال اولیه و ساده‌تر خود به سرعت در حال تکامل است.

• کاترهای مکانیکی و هیدرولیک سنتی:ابزارهای اولیه، مانند برش مکانیکی داخلی ساده، کم هزینه-بودند اما از سایش تیغه، شکستگی و درصد موفقیت پایین رنج می‌بردند. کاترهای هیدرولیک که در اواسط دهه 1990 معرفی شدند، قابلیت اطمینان را با استفاده از فشار سیال برای گسترش تیغه ها بهبود بخشیدند. یک نمونه قابل توجه از میدان نفتی ژونگ یوان چین در 38 برش به 100 درصد موفقیت دست یافت و به عمق 2423 متر رسید.
• برش با کنترل الکتریکی:مهم ترین جهش در این دسته حرکت به سمت تحریک الکتریکی است. ارائه‌دهندگان خدمات بزرگ مانند بیکر هیوز (2009) و هالیبرتون (2019) برش‌های باطری{3} و کنترل‌شده الکتریکی را معرفی کرده‌اند. ابزار Halliburton با درجه‌بندی 148 درجه و 103.4 مگاپاسکال، در قطر لوله‌ها از 60.32 تا 88.90 میلی‌متر به 85 درصد موفقیت دست یافته است و برش‌هایی با کیفیت{10}بالا بدون فرز ارائه می‌دهد. در داخل کشور، محققان چینی ابزارهای خودکاری را برای لوله‌های 73-101.6 میلی‌متری ایجاد کرده‌اند که در 140 مگاپاسکال با بازخورد وضعیت برش در زمان واقعی کار می‌کنند.

بینش صنعت:آینده برش مکانیکی در اتوماسیون و هوشمندی نهفته است. چالش‌ها در مورد موقعیت‌یابی عمق دقیق و پیچیدگی ساختاری باقی می‌مانند، اما راه‌حل‌هایی مانند مکان یاب یقه‌ای و میله‌های پشتیبانی انعطاف‌پذیر به طور فعال به این مسائل می‌پردازند.

برای سناریوهای پیچیده شامل لوله های غیرمرکز یا چندین رشته متحدالمرکز-که در آن تیغه های مکانیکی اغلب خراب می شوند-فناوری جت ساینده ضروری است. این اصل ساده و در عین حال قدرتمند است: یک جت آب با فشار بالا مخلوط شده با ذرات ساینده (گارنت، سیلیس، یا کاربید سیلیکون) مواد پوشش را فرسایش می‌دهد.

دو مکانیسم اصلی برای چرخاندن نازل جت وجود دارد:

• نوع نیروی واکنش:از نیروی واکنش سیال با فشار بالا- که از یک نازل خارج از مرکز خارج می شود برای چرخاندن سر برش استفاده می کند. یک سیستم توسعه‌یافته چینی، با سرعت 45-55 مگاپاسکال و 5-7 دور در دقیقه کار می‌کند و با موفقیت چهار لایه پوشش (اندازه‌های 244.5، 339.7، 508 و 762 میلی‌متر) را در حدود شش ساعت برش می‌دهد.
• نوع موتور هیدرولیک:کنترل عالی بر سرعت چرخش نازل را بدون الزامات سختگیرانه عایق رطوبتی الکتریکی ارائه می دهد. ANT AG مستقر در سوئیس، پیشرو جهانی در برش با جت آب، سری PCH خود را برای قطر لوله از 406.4 تا 914.4 میلی متر به کار گرفته است. این ابزار تا عمق 250 متری کار می کند و دارای گیره بدون پله و سر برش قابل افزایش است.

چالش های کلیدی:کنترل سرعت چرخش نازل (برای جلوگیری از کاهش کارایی) و تعیین لحظه دقیق برش{0}}در مناطق فعال باقیمانده تحقیق و توسعه، با راه‌حل‌هایی از جمله نظارت مبتنی بر دوربین{1}}، اسکن لیزری، و حسگرهای لرزش.

برای هندسه‌های چاه غیرمتعارف مانند سوراخ‌های افقی یا با انحراف زیاد، فناوری‌های برش تخصصی-مواد انفجاری، شیمیایی، قوس الکتریکی و لیزر-به‌کار گرفته شده‌اند. با این حال، هر کدام اخطارهای قابل توجهی دارند.

• برش انفجاری (شارژ شکل):سریع و قادر به بریدن چندین رشته در یک زمان است، اما بریدگی های بسیار نامنظم ایجاد می کند و به دلیل انفجار و آلودگی خطرات جدی برای زندگی دریایی در کاربردهای دریایی ایجاد می کند.
• برش شیمیایی:از یک عامل شیمیایی قوی، برم تری فلوراید (BrF3) برای جدا کردن سریع لوله استفاده می کند. در حالی که موثر و سریع است، BrF3 بسیار خورنده و سمی است. بقایای شیمیایی واکنش نداده می تواند باعث آلودگی شدید چاه شود و رسوب سطح روی لوله می تواند منجر به شکست کار شود.
• برش قوس الکتریکی:شامل پلاسما زیر آب و برش قوس{0}}تزریق آب. این روش ها برش های تمیز و سریع را ارائه می دهند اما از مصرف انرژی بالا (پلاسما تا 200 ولت) یا هزینه های بالای ساخت و نگهداری رنج می برند.
• برش لیزری:بهترین کیفیت برش و راندمان بالا را ارائه می دهد اما در حال حاضر به دلیل هزینه های بالا و ضخامت برش محدود محدود شده است و از پذیرش گسترده تجاری جلوگیری می کند.

با شتاب گرفتن موج از کار انداختن، هیچ فناوری برشی واحدی پاسخگوی همه نیازها نیست. برش مکانیکی به‌عنوان پایه مقرون‌به‌صرفه باقی می‌ماند، اما به سمت اتوماسیون هوشمند و الکتریکی گرایش دارد. جت ساینده راه حلی برای برش‌های پیچیده چند رشته‌ای و غیرعادی-است، مشروط بر اینکه کنترل جریان قابل تسلط باشد. روش‌های تخصصی به برنامه‌های کاربردی با مشکل{6} بالا خدمت می‌کنند، اما خطرات HSE (بهداشت، ایمنی، محیط زیست) آنها نیازمند ارزیابی دقیق است.

مسیر پیش رو روشن است:این صنعت خواستار عمر طولانی‌تر تیغه، فرآیندهای برش هوشمند و تجسم‌شده و ابزارهای ساده‌تر و ایمن‌تر است که می‌توانند با طیف وسیع‌تری از شرایط چاله سازگار شوند. شرکت‌هایی که با موفقیت-بازخورد داده‌های زمان واقعی، مواد مقاوم در برابر سایش{2}}و طراحی‌های حساس به محیط زیست را ادغام می‌کنند، نسل بعدی عملیات رها کردن چاه و کار را رهبری خواهند کرد.

درباره ما:China Vigor به ارائه آخرین بینش های فنی و راه حل ها برای صنعت نفت و گاز جهانی اختصاص دارد. برای اطلاعات بیشتر در مورد ابزارهای چاهک و فن آوری رها کردن چاه، با تیم ما تماس بگیرید.