هل يمكن لعمليات الحفر ذات درجة حرارة عالية؟

في البيئة الصعبة لحفر النفط والغاز ، تكون موثوقية المعدات ذات أهمية قصوى. يعد مانع الانفجار الحلقي (BOP) مكونًا مهمًا لنظام التحكم في الآبار ، المصمم لتشكيل ختم حول أحجام الأنابيب المختلفة أو حتى على فتحة مفتوحة. والسؤال الرئيسي الذي يواجهه مهندسو الحفر هو ما إذا كان BOP الحلقي القياسي يمكن أن يؤدي بشكل موثوق في عمليات الحفر عالية الحرارة ، مثل تلك الموجودة في آبار المياه العميقة أو عالية الضغط/درجة الحرارة العالية (HPHT).

تتمثل الوظيفة الأساسية لـ BOP الحلقي في توفير ختم محكم الضغط من خلال تشغيل وحدة التعبئة المرنة المعززة. هذا التصميم بالذات أمر أساسي لفهم أدائه تحت الضغط الحراري. الجواب على السؤال الذي يطرحه ليس نعم أو لا ؛ يعتمد اعتمادًا كبيرًا على التصميم المحدد ، والمواد المحددة لبناءها ، والمعلمات التشغيلية للبئر.

1. الدور الحاسم لمركبات المطاط

المكون الأكثر حساسية لدرجة الحرارة داخل BOP الحلقي هو وحدة التعبئة ، والتي يتم تصنيعها عادة من المطاط الاصطناعي مثل مطاط البوتادين النتريل المائي (HNBR). حددت مركبات المطاطية القياسية نطاقات درجة حرارة التشغيل. في حين أن العديد من المركبات القياسية تؤدي بشكل كاف حتى 250 درجة فهرنهايت (121 درجة مئوية) ، يمكن أن تعرض عمليات HPHT BOPs لدرجات حرارة تتجاوز 350 درجة فهرنهايت (177 درجة مئوية) وحتى 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية) في الحالات القصوى.

بالنسبة للخدمة ذات درجة الحرارة العالية ، يجب صياغة المطاطية بشكل خاص للمقاومة:

• شيخوخة الحرارة: تدهور وتصلب وفقدان المرونة على التعرض لفترة طويلة للحرارة.

• مجموعة الضغط: التشوه الدائم للمرنجي بعد ضغطه في درجة حرارة عالية ، مما يمنعه من العودة إلى شكله الأصلي والحفاظ على ختم.

• التوافق الكيميائي: ضمان أن يظل المطاطية مستقرة عند تعرضها لسوائل الحفر عالية الحرارة وملوثات القبعات البئر المحتملة.

لذلك ، يجب تجهيز BOP الحلقي المحدد لعملية عالية الحرارة بوحدة تعبئة مصنوعة من درجة المربعات المعتمدة من درجة حرارة الحد الأقصى المتوقع لحفرة البئر.

2. اعتبارات المكون المعدني

في حين أن المطاطية هي الشاغل الرئيسي ، فإن المكونات المعدنية لـ BOP الحلقي - بما في ذلك الجسم والمكابس والمراكز - قد تم تصميمها أيضًا للحفاظ على السلامة الهيكلية والوظيفة في درجات حرارة مرتفعة. يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على قوة الغلة للمعادن. يستخدم المصنعون مواد ذات خصائص قوة مناسبة في درجة الحرارة المقدرة لضمان أن المانع لا يزال يحتوي على أقصى قدر من الضغوط المقدرة.

3. معايير الاختبار وإصدار الشهادات

لا يفترض أداء أي BOP لخدمة HPHT ؛ تم التحقق من صحته بدقة. معايير الصناعة ، في المقام الأول من معهد البترول الأمريكي (API) ، تملي المتطلبات. يحدد API Standard 16A أنه يجب اختبار المعدات المخصصة لـ "HPHT" في ظل ظروف محاكاة تكرر الضغوط المتطرفة ودرجات الحرارة التي يتم تصنيفها.

سيخضع BOP الحلقي الذي تم تسويقه لعمليات درجات الحرارة المرتفعة للاختبار المؤهل حيث يتم تسخينه إلى أقصى درجة حرارة مصنفة ثم تم اختباره للضغط للتحقق من قدرات الختم والضغط. يجب أن يتحقق المهندسون الذين يقومون بمراجعة مواصفات المعدات من أن المانع يحتفظ بمحافظة API المناسبة وشهادة HPHT لتطبيقهم المحدد.

4. العوامل التشغيلية واستراتيجيات التخفيف

حتى مع وجود BOP الحلقي المحدد بشكل صحيح ، فإن الممارسات التشغيلية حاسمة للنجاح في بيئات درجة الحرارة العالية.

• التنبؤ الدقيق لدرجة الحرارة: يجب أن تتضمن نماذج ضغط المسام والكسر التدرجات الحرارية الأرضية دقيقة للتنبؤ بدرجات حرارة القاع ودرجات حرارة البئر بدقة.

• تأثيرات التبريد: في تطبيقات المياه العميقة ، يمكن لمياه البحر الباردة في قاع البحر أن تبرد بشكل كبير سوائل حفرة البئر قبل أن تصل إلى مكدس BOP على قاع البحر. هذا يعني في كثير من الأحيان أن BOP يختبر درجة حرارة أقل بكثير من أسفل البئر. يجب حساب تأثير التبريد هذا لتجنب الإفراط في تحديد تصنيف درجة الحرارة دون داع.

• المراقبة والصيانة: المراقبة المستمرة لدرجات حرارة رأس البئر ضرورية. علاوة على ذلك ، فإن حياة المراكز ذات درجة الحرارة العالية هي محدودة. ستحصل وحدة التعبئة على BOP الحلقي المعرضة لدرجات حرارة مرتفعة مستدامة على مدة خدمة منخفضة ويجب فحصها واستبدالها بشكل متكرر أكثر من واحدة في العمليات التقليدية.

و بوب الحلقي يمكن أن تحمل بالفعل عمليات الحفر ذات درجة الحرارة العالية ، ولكن فقط إذا تم تصميمها عن قصد وتحديدها لهذا الغرض. تكمن حجر الأساس في أدائها في اختيار مركب المرن المرن عالي درجة الحرارة لوحدة التعبئة والتحقق من صحة التجميع بأكمله من خلال بروتوكولات اختبار API HPHT صارمة. تندرج المسؤولية في فريق هندسة الحفر لتحديد الظرف التشغيلي بدقة واختيار BOP الحلقي مع تصنيف درجة الحرارة الذي يتجاوز بأمان السيناريو الأسوأ المتوقع ، مما يضمن الحفاظ