Bagaimana Peralatan Float Cementing Menanggapi Kepadatan Limbah Semen Tinggi dan Pemuatan Padat

Kepadatan tinggi, bubur semen padat menempatkan peralatan float semen di bawah beban yang desain standar jarang merasakan.dari tekanan perpindahan ke saat tamparan colokan atasKetika bubur ditimbang menjadi 17-20+ ppg dengan hematite atau mangan tetraoksida, cairan yang melewati kerah float dan sepatu float membawa lebih banyak padatan abrasif, viskositas yang lebih tinggi,dan kecenderungan yang lebih kuat untuk menetap daripada konvensional 15.8 ppg sistem Kelas G. Hasilnya adalah tantangan tiga: partikel erosi yang memotong permukaan penyegelan, padatan yang berkumpul di sekitar katup dan membuatnya terbuka,dan kolom hidrostatik yang lebih berat yang meningkatkan tekanan diferensial terbalik peralatan harus menahan setelah pompa berhentiArtikel ini menjelaskan apa yang dilakukan bubur kepadatan tinggi pada peralatan terapung, mengapa pilihan standar dapat gagal, dan bagaimana memilih dan menjalankan kerah terapung, sepatu terapung,dan katup tekanan balik untuk sistem semen 17 ‰ 20 + ppg.

Apa Yang Dilakukan Limbah Semen Berdensitas Tinggi Untuk Peralatan Terapung

Dalam pembesaran sumur minyak, 15,8 ppg bubur Kelas G adalah garis dasar yang biasa.atau di mana bagian garam dan tekanan tektonik menuntut kolom yang lebih berat. agen penimbang seperti hematite, ilmenite, dan mangan tetraoxide meningkatkan kepadatan bubur ke dalam kisaran 17-20 + ppg, dan mereka melakukannya dengan menambahkan padatan: rasio air-ke-semen turun,viskositas plastik dan kenaikan titik hasil, dan fraksi volume dari partikel keras, padat dalam cairan meningkat tajam. bubur yang akhirnya mencapai kerah terapung dan sepatu terapung lebih tebal, lebih berat,dan jauh lebih kasar dari cairan sebagian besar katup yang memenuhi syarat dengan.

Sifat-sifat tersebut mengubah cara peralatan terapung dimuat. selama perpindahan, bubur kepadatan tinggi mempercepat melalui daerah aliran terbatas dari sepatu dan kerah,dan partikel padat berperilaku seperti jet abrasif di kursiKetika pompa berhenti, partikel yang sama mulai menetap, dan periode statis bahkan beberapa jam dapat membangun tempat tidur padat menetap di sekitar katup.Sementara kepadatan kolom mengontrol tekanan diferensial di seluruh katup tertutup: kolom 20 ppg memberikan sekitar 25 persen lebih banyak tekanan hidrostatik daripada kolom 15,8 ppg pada kedalaman yang sama, jadi diferensial terbalik setelah mati pompa, dan tekanan lonjakan di colokan benturan,keduanya lebih besarSuhu menambahkan dimensi lebih lanjut, karena bubur berat umum di sumur HPHT, dan semen di atas sekitar 230 ° F membutuhkan tepung silikat 35% untuk mencegah retrogresi kekuatan,yang menambahkan lebih banyak padatan untuk sistem yang sudah penuh sesak.

Pertanyaan praktis bagi tim pengeboran adalah apakah peralatan terapung dapat mempertahankan dua fungsi utamanya dalam kondisi ini: memungkinkan semen untuk melewati bebas ke bawah selama penempatan,dan penyegelan yang handal terhadap aliran balik setelahnya. bubur kepadatan tinggi menyerang fungsi pertama melalui erosi dan kedua melalui gangguan padat dan beban penyegelan yang lebih tinggi, sehingga geometri katup, bahan kursi,dan nilai tekanan semua perlu diperiksa terhadap desain bubur yang sebenarnya daripada terhadap lembar data umum. Kehilangan cairan yang tinggi juga dapat mendeposit kek filter pada zona permeable dekat sepatu, mempersempit jalur aliran efektif dan menambahkan puing-puing yang katup harus menutup pada akhir pekerjaan.

Mengapa Limbah Berat Menuntut Lebih Banyak dari Kerah dan Sepatu Terapung

Peralatan terapung standar dirancang dan diuji di sekitar cairan pembasmian konvensional, dan asumsi yang dibangun ke dalam desain itu diperpanjang ketika kepadatan bubur bergerak ke kisaran berat.Pembeli yang memilih pada tekanan rating saja dapat melewatkan mekanisme kegagalan yang tinggi padat slurries memperkenalkan, dan konsekuensinya muncul sebagai tingkat kebocoran, tes tekanan yang hilang, dan arus balik semen setelah penempatan.

• Erosi abrasif dari kursi dan anggota penutupan.Hematit dan mangan tetraoksida adalah mineral keras, dan pada tingkat perpindahan mereka menggosok setiap permukaan yang mereka sentuh erosi memperluas area aliran, membuat kursi kasar, dan menipis tepi flapper,sehingga katup yang disegel di toko dapat bocor selama pemeriksaan aliran terbalik pertama setelah pekerjaan, jauh sebelum semen telah mendapatkan kekuatan.
• Padat menetap dan katup tersumbat.Ketika pompa berhenti, bahan berat menetap di atas kursi dan di sekitar anggota penutupan. bola dapat menjadi tertanam dalam padatan menetap, flapper dapat ditahan terbuka oleh beberapa butir hematite,dan mekanisme pengisian otomatis dapat plug dengan lumpur menetap atau bubur padat, sehingga katup tidak dapat menutup, atau untuk mengubah, ketika harus.
• Tekanan diferensial terbalik yang lebih tinggi.Semakin berat kolom, semakin besar tekanan katup tertutup harus tahan ketika pompa berhenti dan selama U-tubing.Sebuah kolom bubur 20 ppg menghasilkan sekitar 25 persen lebih banyak tekanan hidrostatik daripada 15.8 ppg kolom pada kedalaman yang sama, dan beban dapat mendekati rating 5.000 sampai 10.000 psi dari peralatan, dengan desain HPHT didorong menuju 15.000 psi.
• Efek kek filter dan kehilangan cairan.Limbah dengan kepadatan tinggi sering membawa aditif kehilangan cairan, dan kebocoran melalui zona permeable di dekat sepatu mengkonsentrasi padatan dan membangun kue filter di sekitar alat.,menjebak puing-puing terhadap katup, dan membuat penutupan penuh tidak mungkin pada saat semen dimaksudkan untuk ditahan di tempat.

Masing-masing mekanisme sendiri dapat dikelola; bersama-sama mereka menjelaskan mengapa pekerjaan berat menyumbang bagian yang tidak proporsional dari kegagalan peralatan terapung.Benang umum adalah bahwa katup diminta untuk menutup di lingkungan yang penuh dengan partikel keras, pada suhu tinggi, di bawah tekanan yang dekat dengan nilai nominalnya, setelah berjam-jam paparan statis.itu berarti mengkonfirmasi bahwa geometri, bahan, dan desain penutupan sesuai dengan bubur yang sebenarnya akan dipompa, dan bahwa pemasok telah memenuhi syarat desain untuk kepadatan, suhu, dan kandungan padatan dari sistem yang direncanakan.Ketika verifikasi dilakukan sebelum peralatan dikirim, rig menghindari penemuan mahal bahwa terapung tidak dapat menahan kolom yang diperintahkan untuk menahan.

Cara Memilih dan Mengoperasikan Peralatan Float untuk Pekerjaan Semen Densitas Tinggi

Pemilihan dan prosedur bekerja sama: desain katup terbaik akan gagal jika praktik berjalan memungkinkan zat padat untuk menetap di atasnya, dan prosedur terbaik tidak dapat menyelamatkan katup berukuran kecil.Gunakan metode lima langkah ini untuk bubur berat:

Cocokkan Geometri dan Bahan Katup dengan Limbah

Pilih katup dengan area aliran praktis terbesar sehingga kecepatan bubur melalui alat tetap rendah; kecepatan adalah apa yang mengubah agen berat menjadi alat pemotong,dan setiap pengurangan kecepatan memperpanjang umur kursiDesain flapper dengan geometri pembukaan penuh umumnya mengikis kurang dari pengaturan bola dan kursi terbatas pada kecepatan pompa yang sama.Konfirmasi bahwa kursi dan anggota penutupan dimaksudkan untuk layanan abrasif, dan periksa bahwa suhu nominal mencakup pekerjaan, karena elastomer dan komponen komposit melembutkan ketika suhu lubang bawah mendekati batas nominal 350 ∼ 400 ° F.

Memverifikasi Rating Tekanan Melawan Kolom Terberat

Hitung diferensial terbalik kasus terburuk: kepala hidrostatik dari kolom bubur paling berat di ringulus dikurangi kolom cairan di dalam casing pada kedalaman terapung,ditambah setiap kontribusi tabung U, dan bandingkan hasilnya dengan rating peralatan 5,000, 10,000Ingat bahwa tekanan plug-bump menambahkan lonjakan sementara di atas beban statis, dan bahwa katup juga dapat melihat beban lonjakan saat casing berjalan.Jika perhitungan mendekati rating, pindah ke desain peringkat yang lebih tinggi atau menambahkan penghalang kedua daripada mengandalkan margin yang tidak ada.

Pertimbangkan perlindungan katup ganda untuk pekerjaan berat kritis

Ketika slurry berat direncanakan untuk sumur bertekanan tinggi, biaya kegagalan katup tunggal cukup tinggi untuk membenarkan redundansi.Sebuah kerah terapung didukung oleh sepatu terapung memberikan dua hambatan penyegelan independen di jalur sepatu, sehingga kebocoran melalui salah satu katup tidak secara otomatis berarti aliran balik semen selama periode menunggu semen.dan merencanakan tes tekanan pasca kerja sehingga setiap penghalang diverifikasi secara terpisah daripada menutupi yang lain.

Perencanaan Perpindahan dan Waktu statis untuk membatasi padatan padatan

Zat padat menetap paling cepat ketika cairan statis, jadi kurangi periode diam setelah bubur mencapai jalur sepatu.,dan menghindari jeda panjang di dekat akhir perpindahan, ketika bubur paling berat duduk di katup.Pertimbangkan untuk memutar ulang atau memutar perlahan casing jika kondisi memungkinkan, dan faktor penundaan dalam desain semen sehingga paparan statis dari peralatan terapung tetap sesingkat mungkin.

Periksa, Uji Tekanan, dan Persiapkan untuk Pengeboran

Sebelum pekerjaan, konfirmasi tindakan satu arah di rig dan memeriksa kursi dan engsel untuk kerusakan pengiriman, karena kursi yang rusak tidak akan bertahan dari bubur abrasif.Setelah penempatan semen dan periode menunggu semen, tes tekanan jalur sepatu untuk memverifikasi bahwa terapung memegang kolom, kemudian mengebor dengan bit PDC pada parameter yang terkendali, menonton pengembalian untuk puing-puing pengeboran seperti besi cor, aluminium,keramik, atau fragmen plastik termoset yang mengkonfirmasi alat telah dikonsumsi seperti yang dirancang dan bahwa tidak ada logam yang tersisa untuk mengganggu operasi berikutnya.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa kepadatan bubur dihitung sebagai kepadatan tinggi untuk pembesaran?

Dalam pembesaran sumur minyak, 15,8 ppg bubur Kelas G adalah garis dasar umum.dan desain berat untuk tekanan tinggi atau sumur bagian garam umumnya mencapai 17 sampai 20+ ppgLimbah ini membawa fraksi padatan volume yang jauh lebih tinggi dan berperilaku sangat berbeda dari sistem konvensional.

Bagaimana agen berat merusak peralatan terapung?

Bahan penimbang adalah mineral yang keras dan padat. Saat bubur melewati kerah float dan sepatu float dengan kecepatan perpindahan, partikel-partikel ini bertindak secara abrasif pada kursi, engsel, dan anggota penutup.Selama periode statis padatan yang sama menetap di sekitar katup dan dapat menahan flapper atau bola dari tempat duduknyaKedua mekanisme memperpendek umur layanan dan dapat mengalahkan fungsi tekanan balik.

Apakah peralatan terapung standar dapat menangani 18 ppg bubur?

Seringkali ya, asalkan tekanan dan suhu rating mencakup pekerjaan dan desain katup sesuai padatan abrasif. pembeli harus mengkonfirmasi tekanan diferensial nominal, biasanya 5.000 sampai 10.000 psi,Bahan kursi yang tahan erosi dan desain flapper yang terbuka penuh mengurangi risiko dalam pekerjaan semen berat.

Flapper atau bola-dan-kursi: mana yang cocok dengan bubur berat?

Katup flapper menyediakan area aliran yang besar dan bebas hambatan, yang menurunkan kecepatan dan erosi ketika bubur padat dipompa, dan mereka menutup secara positif terhadap aliran balik.Katup bola-dan-kursi sederhana dan kuatUntuk sistem 17?? 20 + ppg, banyak operator lebih memilih desain flapper dengan kursi yang tahan erosi.

Apa tekanan kebalikan yang harus ditahan oleh kapal terapung setelah pekerjaan?

Setelah pompa berhenti, kolom di ringulus lebih berat daripada kolom di dalam casing, dan perbedaan bertindak pada katup tertutup.Kasus terburuk seringkali kepala hidrostatik dari kolom bubur penuh jika casing di atas terapung dipindahkan ke cairan yang lebih ringan atau dikosongkan oleh tabung U.

Apakah peralatan pengisian otomatis harus digunakan dengan sistem lumpur berat?

Peralatan float auto-fill dapat mengurangi lonjakan dan menghemat waktu rig, tapi lumpur berat, padat yang sarat dengan zat membuat mekanisme pengisian dan konversi bekerja lebih keras.dan perbedaan konversi dapat dipengaruhi oleh berat lumpurOperator harus mengkonfirmasi kinerja pengisian peralatan dalam berat lumpur yang sebenarnya dan memiliki prosedur pemantauan pengisian di tempat di rig.

Kesimpulan

Limbah berat bukanlah variasi dari pekerjaan semen biasa; mereka adalah lingkungan layanan yang berbeda untuk peralatan terapung.dan tekanan diferensial terbalik yang lebih tinggi menggabungkan untuk mengalahkan katup yang dipilih pada tekanan peringkat sajaDengan mencocokkan geometri katup dan bahan ke bubur, memverifikasi nilai terhadap kolom terberat, menggunakan perlindungan katup ganda di mana risikonya dibenarkan,dan mengelola waktu statis selama perpindahan, operator dapat menjalankan pekerjaan 1720+ ppg dengan keyakinan bahwa jalur sepatu akan disegel dan tetap disegel.berbagi desain bubur Anda dan kondisi sumur dengan insinyur aplikasi kami, dan kami akan membantu Anda memastikan bahwa kerah terapung dan sepatu terapung yang Anda rencanakan untuk berjalan memenuhi syarat untuk kepadatan, zat padat, suhu, dan tekanan yang sebenarnya akan mereka lihat di bawah lubang.