Kui olete kunagi näinud, kuidas hästi planeeritud puurimine ületas võrreldava nihke 20–40% ROP-i võrra ja tööriistarikkeid on vähem, siis on tõenäoline, et see ei olnud ainult bitis, moodustis või õnn – see oli mudamootori rõhkude erinevuse parem juhtimine. Siin on provokatiivne väide: enamik jõudluskaotusi mudamootoriga käitatava põhjaaugu koostu puhul ei ole põhjustatud kivist; need on põhjustatud kehvast rõhu juhtimisest. See on õige – rohkem väljasõite, rohkem seiskusid, rohkem põlenud staatoreid ja rohkem katkisi elastomeere viitavad peaaegu alati rõhuerinevuse reguleerimisele.
Põhiprobleem on lihtne, kuid andestamatu: mudamootor muudab hüdraulilise energia – voolu ja rõhu – pöörlemiseks ja pöördemomendiks. Haldage seda rõhku valesti ja teie mootor nälgib või lämbub. Liiga madalal töötamisel tekib ebapiisav bitikiirus ja pöördemoment; jookse liiga kõrgele ja tabab varisemist, naelu ja kahju. Tulemuseks on kulukas seisakuaeg ja puurkaevu kvaliteedi halvenemine.
Sellest postitusest saate täpselt teada, kuidas diferentsiaalrõhk reguleerib mudamootori jõudlust; kuidas lugeda ja kasutada põhjapoolset rõhku, seiskumispunkti rõhku ja seiskumisrõhku; kuidas leida ja säilitada optimaalne puurimisrõhk; ja kuidas kohandada neid kontseptsioone tänapäevastele suure vooluhulga ja suure tööjõuga süsteemidele. Tutvustame praktilist pinnaseiret, puuraukude tagasisidet, trendipõhist otsuste langetamist ning koosmõju hüdraulika, otsiku valiku ja formeerimismehaanikaga – nii et saaksite põhjas kiiremini, ohutumalt ja kauem puurida.
Võtme kaasavõtt
Rõhkdiferentsiaal on kõige tõhusam hoob maksimaalse pöördemomendi ja pöörete arvu eemaldamiseks mudamootorist ilma jõusektsiooni kahjustamata.
Jälgige alati kolme rõhu teepunkti: põhjast väljas rõhk (alustase), peatumispunkti rõhk (piirang) ja seiskunud rõhk (ohutsoon). Puurige optimaalse diferentsiaaliga, mis asub vahetult löögi all.
Käitage mudamootorit selle nimivooluakna ülemises otsas (tavaliselt 70–85% maksimumist), et saavutada suurem pöörete arv, suurem pöördemoment ja suurem takistus takistusele, ilma et see ületaks hävitava rõhu vahemikku.
Kasutage trendipõhiseid kohandusi: kui põhjapoolne baasjoon tõuseb koos puurtoru või muda omaduste muutumisega, kontrollige uuesti peatumiskohta ja tsentreerige uuesti oma optimaalne puurimisrõhk.
Integreerige hüdraulika modelleerimine, otsiku optimeerimine ja reaalajas rõhu/pöörde/pöördemomendi tagasiside, mis tagab täpse juhtimise ja suurepärase ROP-i madalama kuluga jala kohta.
Alumine rõhk
Alumine rõhk on tsirkulatsiooni baasrõhk, mis registreeritakse platvormi näidikule (või püsttoru andurile), kui pump on ettenähtud puurimiskiirusel, kuid otsik ei puutu kihistuga kokku. See on ülioluline, sest iga muud rõhuseisundit – seiskumispunkt, seiskumine ja optimaalne puurimisrõhk – mõõdetakse sellest lähtejoonest kõrgemal oleva erinevusena. Teisisõnu, põhjapoolne rõhk on teie võrdlusnull mootori koormuse tõlgendamisel.
Miks muutub põhjarõhk ja miks see on oluline?
Hõõrdumise rõhukaod suurenevad, kui auku on rohkem puurtoru ja kui vooluhulk on suurem.
Muda reoloogia ja tiheduse nihked (nt lahjendamisest, bariidi lisamisest, temperatuurist) muudavad süsteemi vastupidavust.
Pinnaseadmed ja rõngakujulised piirangud muutuvad vastavalt BHA pikkusele, stabilisaatoritele ja MWD/LWD tööriistadele.
Praktilised sammud:
Määrake põhjapoolne baasjoon täpsel pumbakiirusel, millega kavatsete puurida. Vooluhulga muutmine muudab mootori väljundit, nii et pärast olulisi voolumuutusi viige alati lähtejoon uuesti.
Statiivide lisamisel kontrollige uuesti alt välja. Põhijoon hiilib üldiselt sügavusega ülespoole. Kui te ei kontrolli uuesti, võite arvata, et teil on sama diferentsiaalrõhk, kui olete tegelikult seisakule lähemal.
Ristkinnitage altpoolt puurauku tööriista andmetega, kui need on saadaval (nt MWD sisemine mootori ΔP). Pinnapealne püsttoru rõhk hõlmab süsteemi hõõrdumist; mootori sisemine diferentsiaal on osa sellest.
Alumise surve tõlgendamine mudamootoriga:
Mudamootor tarbib osa süsteemi rõhust hüdrauliliste hobujõududena kogu jõusektsioonis. Alumine rõhk välistab mootori lisakoormuse kivi lõikamisel.
Rõhu stabiilsus põhjast väljas näitab püsivaid muda omadusi ja ringlusteed. Altpoolt tõusmine konstantsetel tingimustel võib anda märku ummistumisest (otsikud, MWD-ekraanid) või pistikute kogunemisest.
Lihtne töövoog:
Seadke pumba kiirus vastavalt puurimisvoolule.
Salvestage alumine rõhk (P_off).
Puurimise alustamisel kaaluge otsik õrnalt põhja ja suurendage rõhkude erinevust P_off suhtes.
Jälgige, kuidas bitile (WOB) ja pöördajamile rakendatud raskus ΔP-ga suhtlevad, et hoida mootorit tõhusas mähises.
Seiskumispunkti rõhk
Seiskumispunkti rõhk on täpne pinnarõhu näit, mille juures mudamootor hakkab üle jõu käima: rootori ja staatori sisemine liikumine lakkab ja biti pöörlemine mootorist langeb nulli suunas. Seiskumise hetkel on mootor saavutanud oma pöördemomendi lae antud voolukiiruse ja muda omaduste jaoks. Lükake sellest mööda ja riskite elastomeeri kahjustuste, staatori delaminatsiooni ja kiirenenud kulumisega.
Seisupunkti peamised omadused:
Seda saab korrata antud voolukiiruse, temperatuuri ja muda reoloogia juures kuni süsteemi tingimuste muutumiseni.
Seda identifitseerib iseloomulik kääne: WOB-i järkjärguline suurenemine põhjustab ebaproportsionaalselt suuri rõhutõususid, ilma või vähese ROP-i suurenemisega. Suudlemise ajal suureneb pöördemoment järsult, samal ajal kui pöörete arv väheneb.
Pöördeauk, seiskumine näib kiire pöörete arvu vähenemisena nulli lähedale koos suurima pöördemomendi sündmusega; pinnal, näete rõhuplatood ja seejärel tõusu.
Kinnituskoht ohutult leida:
Alates P_off suurendage järk-järgult WOB-d, hoides voolukiirust konstantsena mootori soovitatud ülemises ribas (70–85% maksimumist).
Jälgige lamenevat ROP-vastust lisatud WOB-ile ja tõusva püsttoru rõhukalle.
Märkige rõhk, mille juures mootor kõhkleb või seiskub: P_stall.
Loobuge kohe WOB-st, et vältida sündmuse seiskumist.
Miks peate teadma P_stall:
See määrab teie operatsiooniakna ülemise piiri. Teie optimaalne puurimisrõhk on sellest väärtusest madalam.
See nihkub koos vooluga: suurem vooluhulk tõstab üldiselt seiskumismomendi võimsust ja nihutab P_stall kõrgemale.
See on tundlik temperatuuri suhtes: elastomeeri paisumine kõrgendatud põhjaava temperatuuridel võib vähendada kliirensit, muutes sisemist ΔP käitumist.
Paljud meeskonnad standardiseerivad töövaru 100–300 psi allpool seiskamist, olenevalt tööriista konstruktsioonist ja vormingu varieeruvusest.
Seiskunud välja rõhk
Seiskunud rõhk on püstiku toru järsk rõhutõus – sageli 300 psi või rohkem – kohe pärast seiskumispunkti ületamist. See on redline sündmus: rootor peatub staatori suhtes, kuid pump jätkab voolu tarnimist, põhjustades kiiret diferentsiaalrõhu tõusu kogu jõusektsioonis. Kui jääte siia kasvõi lühikeseks ajaks, võite riskida elastomeeri katastroofilise ülekuumenemise, äärmuslikel juhtudel väändumise ja mootori kallite ümberehitustega.
Tuvastamine katkes:
Jõuate väärtuseni P_stall, seejärel hüppab rõhk järsult (nt +300–800 psi). ROP variseb kokku, pöördemomendi maksimumid ja pinna pöörlemine võivad kinni haarata, kui nööri juhite.
Puuraugu vibratsiooni allkirjad nihkuvad; mõnikord näitab MWD allalink mootori pöörete arvu nulli, kui telemeetria on reaalajas.
Kui tõstate alt üles, langeb rõhk peaaegu kohe tagasi väärtusele P_off.
Kohesed toimingud:
Lõdvestage WOB või tõstke otsaku puhastamiseks üles. Ärge jätkake WOB-i surumist, et 'lihased läbi'.
Vajadusel vähendage voolu ajutiselt, et seiskumine vabastada, seejärel taastage lähtejoon ja ronige tagasi optimaalsele diferentsiaalile.
Jagage lõiketükke, et tagada, et üritusele ei aitaks kaasa pakkimine.
Seiskunud sündmuste ennetamine:
Käitage mudamootorit ülemise voolusoovituse lähedal, kuid säilitage kindlaksmääratud seiskumisvaru.
Sujuv WOB-rakendus. Vältige äkilisi raskeid raskusi, eriti kihtidevahelistes, kihilistes või sõlmelistes moodustistes.
Jälgige muda omaduste kõikumisi (viskoossuse naelu, tahkete ainete laadimine), mis suurendavad süsteemi ΔP ja vähendavad hoiatamata varisemisvaru.
Võimaluse korral kasutage reaalajas analüüsi: mootori voolu puhverserverid, pöördemomendi hinnangud ja pöörete arvu näidud aitavad teil näha seiskumise algust varem, kui inimene suudab üksi näidikule reageerida.
Optimaalne puurimisrõhk
Optimaalne puurimisrõhk on parim koht, kus mudamootor tagab maksimaalse efektiivse ROP-i kõige vähem hävitava diferentsiaalkoormuse juures. Tavaliselt on see peatumispunktist veidi allpool, tasakaalustades pöördemomenti ja pöörete arvu, ilma et see ületaks seiskumisriski. Kuigi täpne sihtmärk varieerub sõltuvalt mootori konstruktsioonist, bititüübist ja konstruktsioonist, on praktiline väljareegel hoida valitud voolukiirusel ΔP_drill 100–300 psi allpool P_stall.
Kuidas määrata optimaalne:
Määrake P_off sihtvoolu juures.
Tuvastage P_stall kontrollitud WOB-i rambimise abil.
Valige töötav diferentsiaal ΔP_opt ≈ P_stall – 100 kuni –300 psi (kohandage vastavalt tööriista tarnija juhistele ja formatsiooni varieeruvusele).
Teisendage ΔP_opt tagasi püsttoru sihtmärgiks: P_sihtmärk = P_väljas + ΔP_opt.
Puurige, hoides püsttoru rõhku P_target lähedal, reguleerides WOB-d ja pinna pöörete arvu, et hoida ΔP ühtlasena, kui moodustumine muutub.
Miks see töötab:
Mudamootori jõusektsioon muudab hüdraulilised hobujõud bitikiiruseks (RPM) ja pöördemomendiks. Seiskumise lähedal, pöördemoment on suur, kuid pöörete arv väheneb; pöördemomendist palju allpool, võib pöörete arv olla korralik, kuid pöördemoment on kõvema kivi puhul ebapiisav. Optimaalne istub vahetult peatamise all, säilitades nii piisava pöördemomendi kui ka kasutatava pöörete arvu.
Töötamine võimsussektsiooni voolutugevuse ülemises 70–85% ulatuses suurendab pöördemomenti ja pöörete arvu samaaegselt, tõstes peatumisläve ja võimaldades teil ohutult hoida kõrgemat ΔP_opti.
Andmepõhine sihtmärgi täpsustamine:
Raja ROP vs ΔP_drill. ROP-kõver tõuseb tavaliselt ΔP-ga kuni põlveni vahetult enne seiskumist, seejärel lameneb. Jookse põlves.
Jälgige MSE-d (mehaaniline erienergia). Kui ΔP läheneb optimaalsele, peaks MSE vähenema, mis näitab tõhusat energiaülekannet. MSE tõus kõrgema ΔP juures viitab sellele, et surute lihtsalt vastu seiskumist ilma ROP-võimenduseta.
Kasutage nüri astmeid ja mootori kontrolli, et kinnitada: terve staator ja tasakaalustatud lõikuri kulumisprofiil näitavad sobivat ΔP juhtimist; villiline elastomeeri ja koonuse/lõikuri lõhenemine on sageli korrelatsioonis korduva seiskumise või ülekoormusega.
Koostoime otsiku hüdraulika ja düüside valikuga:
Düüsi koguvooluala (TFA) määrab joa kiiruse ja mõjutab süsteemi rõhku. Mudamootoriga peate tasakaalustama joa (puhastus, HHP) ja olemasoleva mootori ΔP. Liiga suured pihustid vähendavad rõhku, kuid võivad pöördemomenti vähendada; alamõõdulised düüsid suurendavad süsteemi survet, vähendades peatumisvaru.
Optimeerige TFA-d nii, et saavutaksite soovitud pumbakiiruse juures nii piisava hüdraulilise hobujõu kui ka ΔP_opti, mis on veidi allpool seiskamist.
Voolukiiruse strateegia:
Mootori jõusektsiooni aknas suurendab suurem vooluhulk pöörete arvu ja pöördemomendi võimsust. Kui vajate suuremat pöördemomendi varu ilma seiskumisele lähemale liikumata, suurendage veidi voolu ja seejärel kaardistage uuesti P_off ja P_stall. Ärge arvake, et vana peatamispunkt kehtib endiselt.
Hoiduge temperatuuri mõjudest: suurem vooluhulk jahutab elastomeeri, mis on hea, kuid sügavamad ja kuumemad augud tõstavad aja jooksul siiski staatori temperatuuri, nihutades vahesid ja seega ka seiskumiskäitumist.
Järeldus
Tõhus mudamootoriga puurimine ei tähenda ainult pumpade tugevamaks keeramist või suurema raskuse surumist. See puudutab diferentsiaalrõhu täpset juhtimist. Ankurdades oma toimingud kolme rõhu etaloniga – põhjast väljas, seiskamispunktis ja seisatud väljas – ning seades tahtlikult optimaalse puurimissurve vahetult seiskamise all, muudate hüdraulikaenergia maksimaalse efektiivsusega puuritööks, kaitstes samal ajal mootorit. Püsige mootori ülemises vooluaknas, kontrollige oma seiskumisvaru sageli, kui sügavus ja poritingimused muutuvad, ning kasutage süsteemi hääles hoidmiseks trendipõhist tagasisidet (ROP, MSE, pöördemoment, RPM). Õigesti tehes näete kõrgemat ROP-i, pikemat mootori tööiga, vähem sõite ja madalamat jalakulu – kõik tulemused, mis on iga kaevu puhul olulised.
