Ha valaha is megfigyelte, hogy egy jól megtervezett fúrás 20–40%-os ROP-val jobb teljesítményt nyújtott, kevesebb szerszámhibával, akkor valószínű, hogy nem csak a biten, a formáción vagy a szerencsén van ez – ez a nyomáskülönbség kiváló szabályozása a sármotoron keresztül. Íme egy provokatív állítás: a legtöbb teljesítményveszteséget egy sármotorral hajtott fenéklyuk szerelvényben nem a szikla okozza; a rossz nyomáskezelés okozza. Így van – több út, több leállás, több égett állórész és több törött elasztomer szinte mindig a nyomáskülönbség szabályozására utal.
Az alapvető probléma egyszerű, de megbocsáthatatlan: egy sármotor a hidraulikus energiát – az áramlást és a nyomást – forgássá és nyomatékká alakítja. Rosszul kezeli ezt a nyomást, és a motor éhezik vagy lefullad. Túl alacsonyan fut, és nem kap megfelelő sebességet és nyomatékot; túl magasra fut, és megüti az elakadást, a tüskét és a sebzést. Az eredmény költséges állásidő és a fúrólyuk minőségének romlása.
Ebből a bejegyzésből pontosan megtudhatja, hogy a nyomáskülönbség hogyan szabályozza a sármotorok teljesítményét; hogyan kell leolvasni és használni az alsó nyomást, az elakadásponti nyomást és az elakadt nyomást; hogyan lehet megtalálni és fenntartani az optimális fúrási nyomást; és hogyan lehet ezeket a koncepciókat adaptálni a mai nagy áramlású, nagy HHP-rendszerekhez. Végigjárjuk a gyakorlati felületfigyelést, a fúrólyuk visszajelzését, a trendalapú döntéshozatalt, valamint a hidraulikával, a fúrófej kiválasztásával és a formázási mechanikával való kölcsönhatást – így gyorsabban, biztonságosabban és hosszabb ideig fúrhat az alján.
Kulcs elvitel
A nyomáskülönbség az egyetlen legműködőképes kar a maximális nyomaték és fordulatszám kivételéhez a sármotorból anélkül, hogy az erőrész károsodna.
Kövesse nyomon mindig három nyomású útpontot: a mélyponton kívüli nyomást (alapvonal), a leállási ponton lévő nyomást (határérték) és az elakadt nyomást (veszélyzóna). Fúrjon az optimális differenciálművel közvetlenül az elakadás alatt.
Működtesse a sármotort a névleges áramlási ablakának felső végén (általában a maximum 70–85%-a), hogy magasabb fordulatszámot, nagyobb nyomatékot és erősebb elakadási ellenállást érjen el anélkül, hogy átlépne a destruktív nyomástartományokba.
Használjon trendalapú beállításokat: amint az alsó alapvonal emelkedik a fúrócső hozzáadásával vagy a sár tulajdonságainak változásával, ellenőrizze újra az elakadási pontot, és állítsa be az optimális fúrási nyomást.
Integrálja a hidraulikus modellezést, a fúvókák optimalizálását és a valós idejű nyomás/fordulatszám/nyomaték visszacsatolást a precíz vezérlés és a kiváló ROP érdekében, alacsonyabb lábonkénti költség mellett.
Alul kívüli nyomás
Az alsó nyomás a fúróberendezés mérőeszközén (vagy az állócső-érzékelőn) rögzített alapvonali keringési nyomás, amikor a szivattyú a tervezett fúrási sebességen van, de a fúró nem érintkezik a formációval. Ez kulcsfontosságú, mert minden más nyomásállapotot – leállási pontot, leállt és optimális fúrási nyomást – az alapvonal feletti különbségként mérünk. Más szóval, az alsó nyomás a referencia nulla a motorterhelés értelmezéséhez.
Miért változik az alsó nyomás, és miért számít ez:
A súrlódási nyomásveszteség nő, ha több fúrócső van a furatban, és nagyobb az áramlási sebesség.
Az iszap reológiája és sűrűségváltozásai (pl. hígítás, barit hozzáadása, hőmérséklet) megváltoztatják a rendszer ellenállását.
A felületi felszerelések és a gyűrű alakú kényszerek a BHA hosszának, a stabilizátoroknak és az MWD/LWD szerszámoknak megfelelően változnak.
Gyakorlati lépések:
Állítsa be az alsó alapvonalat pontosan azon a szivattyúzási sebességen, amellyel fúrni kíván. Az áramlás megváltoztatása megváltoztatja a motor teljesítményét, ezért mindig állítsa vissza az alapvonalat jelentős áramlási változtatások után.
Állványok hozzáadásakor ellenőrizze újra az alját. Az alapvonal általában a mélységgel felfelé kúszik. Ha elmulasztja az újraellenőrzést, azt gondolhatja, hogy ugyanazon a nyomáskülönbségen van, amikor közelebb van a leálláshoz.
Keresztellenőrzés az alsó részről a fúrószerszám adataival, ahol rendelkezésre állnak (pl. belső motor ΔP az MWD-től). Az állócső felületi nyomása magában foglalja a rendszer súrlódását; a motor belső differenciálműve ennek egy része.
Az alsó nyomás értelmezése sármotorral:
A sármotor a rendszer nyomásának egy részét hidraulikus lóerőként fogyasztja el az erőszakaszban. Az alsó nyomás kizárja a motor további terhelését a kőzetvágásból.
Az alsó nyomás stabilitása az állandó iszaptulajdonságokat és a keringési útvonalat jelzi. Az állandó feltételek melletti alulról való felemelkedés jelezheti a dugulást (fúvókák, MWD-sziták) vagy a vágás felhalmozódását.
Egy egyszerű munkafolyamat:
Állítsa be a szivattyú sebességét a fúrás céláramára.
Rögzítse az alsó nyomást (P_off).
Finoman súlyozza le a fúrót, és növelje a nyomáskülönbséget a P_off értékhez képest a fúrás megkezdésekor.
Kövesse nyomon, hogy a bitre alkalmazott súly (WOB) és a forgóhajtómű hogyan kölcsönhatásba lép a ΔP-vel, hogy a motort a hatékony burkában tartsa.
Elakadásponti nyomás
Az elakadásponti nyomás az a pontos felületi nyomás, amelynél a sármotor túlteljesít: a belső rotor-állórész mozgása megszűnik, és a bit forgása a motorból a nulla felé csökken. Leálláskor a motor elérte az adott áramlási sebességhez és sártulajdonságokhoz tartozó nyomatékplafont. Ha ezt túllépi, az elasztomer károsodását, az állórész leválását és a felgyorsult kopást kockáztatja.
Az istállópont főbb jellemzői:
Megismételhető adott áramlási sebességnél, hőmérsékletnél és iszapreológiánál – amíg a rendszer feltételei meg nem változnak.
Jellemző inflexióval azonosítható: a WOB inkrementális növekedése aránytalanul nagy nyomásnövekedést eredményez, a ROP kismértékben vagy egyáltalán nem. Csókolózás közben a forgatónyomaték meredeken növekszik, miközben a fordulatszám csökken.
A fúrólyukban az elakadás gyors fordulatszám-csökkenésként jelenik meg a nulla közelébe, csúcsnyomaték-esemény mellett; felszínen, látni fogja a nyomás fennsíkját, majd megugrását.
Hogyan találjuk meg biztonságosan az istállóhelyet:
A P_off értéktől fokozatosan növelje a WOB értéket, miközben az áramlási sebességet állandóan a motor által javasolt felső sávban tartja (a max. 70–85%-a).
Figyelje az ellaposodó ROP-reakciót a hozzáadott WOB-ra és az állócső növekvő nyomáslejtésére.
Jelölje be azt a nyomást, amelynél a motor tétovázik vagy leáll: P_stall.
Azonnal lépjen vissza a WOB-ból, hogy elkerülje az elakadt eseményt.
Miért kell tudnia: P_stall:
Beállítja a műveleti ablak felső határát. Az Ön optimális fúrási nyomása ez alatt az érték alatt lesz.
Az áramlással együtt mozog: a nagyobb áramlás általában növeli az elakadási nyomatékkapacitást, és magasabbra tolja a P_stall-t.
Érzékeny a hőmérsékletre: az elasztomer tágulása megemelt alsó lyuk hőmérsékleten csökkentheti a hézagot, megváltoztatva a belső ΔP viselkedést.
Az istálló közelségének meghatározása:
Nyomáskülönbség (ΔP_drill) = P_alulról − P_off.
Leállási margó = P_stall − P_alul. Állandósult állapotú fúrás közben tartson fenn pozitív határt.
Sok csapat szabványosítja a 100–300 psi munkarést az elakadás alatt, a szerszám kialakításától és a formáció változékonyságától függően.
Elakadt nyomás
Az elakadt nyomás az állócső hirtelen nyomáscsúcsa – gyakran 300 psi vagy több – közvetlenül az elakadási pont átlépése után. Ez egy redline esemény: a forgórész leáll az állórészhez képest, de a szivattyú tovább szállítja az áramlást, ami a nyomáskülönbség gyors növekedését okozza a teljesítményrészben. Ha rövid ideig is tartózkodik itt, az elasztomer katasztrofális túlmelegedését, szélsőséges esetekben elcsavarodást és költséges motor-újraépítést kockáztat.
A felismerés elakadt:
Eléri a P_stall értéket, majd a nyomás élesen megugrik (pl. +300–800 psi). A ROP összeomlik, a maximális forgatónyomaték és a felületi forgás elakadhat, ha meghajtja a húrt.
A fúrólyuk vibrációs jelei eltolódnak; néha az MWD downlink nulla motorfordulatszámot jelez, ha a telemetria valós idejű.
Amikor felveszi az alját, a nyomás szinte azonnal visszaesik P_off értékre.
Azonnali intézkedések:
Lazítsa meg a WOB-ot, vagy emelje fel a bit kitisztításához. Ne nyomd folyamatosan a WOB-ot, hogy 'izmod át'.
Ideiglenesen csökkentse az áramlást, ha szükséges, hogy feloldja az elakadást, majd állítsa vissza az alapvonalat, és emelkedjen vissza az optimális differenciálműhöz.
Köröztessük a darabokat, hogy ne járuljanak hozzá az eseményhez az elpakolás.
Az elakadt események megelőzése:
Működtesse a sármotort a felső áramlási ajánlás közelében, de tartsa be a meghatározott elakadási határt.
Sima WOB alkalmazás. Kerülje a hirtelen nagy súlyáthelyezéseket, különösen az ágyazott, cserepes vagy csomós képződményekben.
Figyelje a sár tulajdonságainak ingadozásait (viszkozitási kiugrások, szilárdanyag-terhelés), amelyek növelik a rendszer ΔP-jét, és figyelmeztetés nélkül csökkentik az istálló szélét.
Használjon valós idejű elemzést, ahol rendelkezésre áll: a motoráram-proxyk, a nyomatékbecslések és a fordulatszám-kijelzések segítségével hamarabb láthatja a leállás kezdetét, mint ahogyan az ember képes reagálni a mérőműszerre.
Optimális fúrási nyomás
Az optimális fúrási nyomás az az édes pont, ahol az iszapmotor maximális effektív ROP-t ad a legkisebb roncsoló differenciálterhelés mellett. Jellemzően az elakadási pont alatt van, kiegyensúlyozza a nyomatékot és a fordulatszámot anélkül, hogy átlépné az elakadási kockázatot. Míg a pontos cél a motor felépítésétől, bittípusától és kialakításától függően változik, gyakorlatias terepi szabály az, hogy a ΔP_drill 100–300 psi-t a P_stall alatt tartsa a választott áramlási sebesség mellett.
Hogyan állítsuk be az optimálisat:
Határozza meg a P_off értéket a céláramlásnál.
Azonosítsa a P_stall-t vezérelt WOB rámpával.
Válasszon egy működő differenciálművet ΔP_opt ≈ P_stall − 100 és −300 psi között (szerszámgyártói útmutatás és formáció változékonysága szerint).
A ΔP_opt visszaállítása állócső célponttá: P_cél = P_off + ΔP_opt.
Fúrjon úgy, hogy az állócső nyomását a P_target közelében tartsa, és állítsa be a WOB-t és a felületi fordulatszámot, hogy a ΔP állandó maradjon, ahogy a formáció változik.
Miért működik ez:
A sármotor teljesítményrésze a hidraulikus lóerőt bitsebességre (RPM) és nyomatékra alakítja át. Közel leállás, a nyomaték nagy, de a fordulatszám összeomlik; jóval az elakadás alatt, a fordulatszám megfelelő lehet, de a nyomaték nem elegendő keményebb kőzetben. Az optimális közvetlenül a leállás alatt van, megőrizve a megfelelő nyomatékot és a használható fordulatszámot.
A teljesítményrész áramlási teljesítményének felső 70–85%-ában történő üzemeltetés egyszerre növeli a nyomatékot és a fordulatszámot, ezzel megemeli az elakadási küszöböt, és biztonságosan tarthatja a magasabb ΔP_opt értéket.
Adatvezérelt célfinomítás:
Track ROP vs ΔP_drill. A ROP-görbe általában ΔP-vel emelkedik egészen az elakadás előtti térdig, majd lelapul. Fuss térdre.
Monitor MSE (mechanikai fajlagos energia). Ahogy a ΔP az optimumhoz közeledik, az MSE-nek csökkennie kell, ami hatékony energiaátvitelt jelez. Az emelkedő MSE magasabb ΔP-nél azt sugallja, hogy csak az elakadás ellen nyomul ROP-erősítés nélkül.
Használja a kissé tompa fokozatokat és a motor ellenőrzését az érvényesítéshez: az egészséges állórész és a kiegyensúlyozott vágókopás profil megfelelő ΔP szabályozást jelez; A hólyagos elasztomer és a kúp-/vágódarab-forgácsolás gyakran korrelál az ismételt elakadással vagy túlterheléssel.
Kölcsönhatás a bithidraulikával és a fúvókaválasztással:
A fúvóka teljes áramlási területe (TFA) határozza meg a sugár sebességét és befolyásolja a rendszer nyomását. Sármotor esetén egyensúlyba kell hoznia a sugárütést (tisztítás, HHP) és a rendelkezésre álló ΔP motort. A túlméretezett fúvókák csökkentik a nyomást, de csökkenthetik a nyomatékot; Az alulméretezett fúvókák felfújják a rendszer nyomását, csökkentve az elakadási határt.
Optimalizálja a TFA-t, hogy a megcélzott szivattyúzási sebesség mellett elérje a megfelelő bithidraulikus lóerőt és a ΔP_opt értéket közvetlenül a leállás alatt.
Áramlási sebesség stratégia:
A motor teljesítményrésze ablakán belül a nagyobb áramlás növeli a fordulatszámot és a nyomatékkapacitást. Ha nagyobb nyomatéktartalékra van szüksége anélkül, hogy közelebb mozdulna az elakadáshoz, enyhén emelje meg az áramlást, majd képezze újra a P_off és P_stall értékeket. Ne gondolja, hogy a régi leállási pont továbbra is érvényes.
Vigyázzon a hőmérsékleti hatásokra: a nagyobb áramlás lehűti az elasztomert, ami jó, de a mélyebb, forróbb lyukak idővel még mindig növelik az állórész hőmérsékletét, eltolják a hézagokat és így az elakadást.
Következtetés
A hatékony sármotoros fúrás nem csak a szivattyúk erősebb forgatását vagy nagyobb súly nyomását jelenti. A nyomáskülönbség precíziós szabályozásáról van szó. Azáltal, hogy műveleteit három nyomásreferenciához rögzíti – alulról, leállási pontról és leálltról –, és szándékosan beállítja az optimális fúrási nyomást közvetlenül az elakadás alatt, a hidraulikus energiát maximális hatékonysággal alakítja át fúrómunkává, miközben védi a motort. Maradjon a motor felső áramlási ablakában, ellenőrizze gyakran az elakadási határt a mélység és a sárviszonyok változása esetén, és használjon trendalapú visszajelzéseket (ROP, MSE, nyomaték, RPM) a rendszer hangolásának megőrzéséhez. Ha jól csinálja, magasabb ROP-t, hosszabb motor-élettartamot, kevesebb utazást és alacsonyabb lábra eső költséget fog látni – mindezt minden kútnál számító eredmény.
