Ha valaha is megfigyelte, hogy egy jól megtervezett fúrás 20–40%-os ROP-val jobb teljesítményt nyújtott, kevesebb szerszámhibával, akkor valószín?, 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 alapvet? probléma egyszer?, 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 megfelel? sebességet és nyomatékot; túl magasra fut, és megüti az elakadást, a tüskét és a sebzést. Az eredmény költséges állásid? és a fúrólyuk min?ségének romlása.
Ebb?l a bejegyzésb?l 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 legm?köd?képes kar a maximális nyomaték és fordulatszám kivételéhez a sármotorból anélkül, hogy az er?rész károsodna.
Kövesse nyomon mindig három nyomású útpontot: a mélyponton kívüli nyomást (alapvonal), a leállási ponton lév? nyomást (határérték) és az elakadt nyomást (veszélyzóna). Fúrjon az optimális differenciálm?vel közvetlenül az elakadás alatt.
M?ködtesse a sármotort a névleges áramlási ablakának fels? végén (általában a maximum 70–85%-a), hogy magasabb fordulatszámot, nagyobb nyomatékot és er?sebb elakadási ellenállást érjen el anélkül, hogy átlépne a destruktív nyomástartományokba.
Használjon trendalapú beállításokat: amint az alsó alapvonal emelkedik a fúrócs? hozzáadásával vagy a sár tulajdonságainak változásával, ellen?rizze újra az elakadási pontot, és állítsa be az optimális fúrási nyomást.
Integrálja a hidraulikus modellezést, a fúvókák optimalizálását és a valós idej? nyomás/fordulatszám/nyomaték visszacsatolást a precíz vezérlés és a kiváló ROP érdekében, alacsonyabb lábonkénti költség mellett.
Alul kívüli nyomás
Az alsó nyomás a fúróberendezés mér?eszközén (vagy az állócs?-érzékel?n) 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 n?, ha több fúrócs? van a furatban, és nagyobb az áramlási sebesség.
Az iszap reológiája és s?r?ségváltozásai (pl. hígítás, barit hozzáadása, h?mérséklet) megváltoztatják a rendszer ellenállását.
A felületi felszerelések és a gy?r? alakú kényszerek a BHA hosszának, a stabilizátoroknak és az MWD/LWD szerszámoknak megfelel?en 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 jelent?s áramlási változtatások után.
Állványok hozzáadásakor ellen?rizze újra az alját. Az alapvonal általában a mélységgel felfelé kúszik. Ha elmulasztja az újraellen?rzést, azt gondolhatja, hogy ugyanazon a nyomáskülönbségen van, amikor közelebb van a leálláshoz.
Keresztellen?rzés az alsó részr?l a fúrószerszám adataival, ahol rendelkezésre állnak (pl. bels? motor ΔP az MWD-t?l). Az állócs? felületi nyomása magában foglalja a rendszer súrlódását; a motor bels? differenciálm?ve ennek egy része.
Az alsó nyomás értelmezése sármotorral:
A sármotor a rendszer nyomásának egy részét hidraulikus lóer?ként fogyasztja el az er?szakaszban. Az alsó nyomás kizárja a motor további terhelését a k?zetvágásból.
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 egyszer? 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 forgóhajtóm? 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 bels? rotor-állórész mozgása megsz?nik, 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 f?bb jellemz?i:
Megismételhet? adott áramlási sebességnél, h?mérsékletnél és iszapreológiánál – amíg a rendszer feltételei meg nem változnak.
Jellemz? 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 értékt?l fokozatosan növelje a WOB értéket, miközben az áramlási sebességet állandóan a motor által javasolt fels? sávban tartja (a max. 70–85%-a).
Figyelje az ellaposodó ROP-reakciót a hozzáadott WOB-ra és az állócs? növekv? 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 m?veleti ablak fels? 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 h?mérsékletre: az elasztomer tágulása megemelt alsó lyuk h?mérsékleten csökkentheti a hézagot, megváltoztatva a bels? 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 függ?en.
Elakadt nyomás
Az elakadt nyomás az állócs? 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, széls?séges 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 idej?.
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 differenciálm?höz.
Köröztessük a darabokat, hogy ne járuljanak hozzá az eseményhez az elpakolás.
Az elakadt események megel?zése:
M?ködtesse a sármotort a fels? áramlási ajánlás közelében, de tartsa be a meghatározott leállási határt.
Sima WOB alkalmazás. Kerülje a hirtelen nagy súlyáthelyezéseket, különösen az ágyazott, cserepes vagy csomós képz?dményekben.
Figyelje a sár tulajdonságainak ingadozásait (viszkozitási kiugrások, szilárdanyag-terhelés), amelyek növelik a rendszer ΔP-jét, és figyelmeztetés nélkül csökkentik az istálló szélét.
Használjon valós idej? 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 mér?m?szerre.
Optimális fúrási nyomás
Az optimális fúrási nyomás az az édes pont, ahol az iszapmotor maximális effektív ROP-t ad a legkisebb roncsoló differenciálterhelés mellett. Jellemz?en az elakadási pont alatt van, kiegyensúlyozza a nyomatékot és a fordulatszámot anélkül, hogy átlépné az elakadási kockázatot. Míg a pontos cél a motor felépítését?l, bittípusától és kialakításától függ?en 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 m?köd? differenciálm?vet ΔP_opt ≈ P_stall ? 100 és ?300 psi között (szerszámgyártói útmutatás és formáció változékonysága szerint).
A ΔP_opt visszaállítása állócs? célponttá: P_cél = P_off + ΔP_opt.
Fúrjon úgy, hogy az állócs? 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 m?ködik ez:
A sármotor teljesítményrésze a hidraulikus lóer?t bitsebességre (RPM) és nyomatékra alakítja át. Közel leállás, a nyomaték nagy, de a fordulatszám összeomlik; jóval az elakadás alatt, a fordulatszám megfelel? lehet, de a nyomaték nem elegend? keményebb k?zetben. Az optimális közvetlenül a leállás alatt van, meg?rizve a megfelel? nyomatékot és a használható fordulatszámot.
A teljesítményrész áramlási teljesítményének fels? 70–85%-ában történ? 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 el?tti 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 emelked? MSE magasabb ΔP-nél azt sugallja, hogy csak az elakadás ellen nyomul ROP-er?sítés nélkül.
Használja a kissé tompa fokozatokat és a motor ellen?rzését az érvényesítéshez: az egészséges állórész és a kiegyensúlyozott vágókopás profil megfelel? 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 megfelel? bithidraulikus lóer?t 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 h?mérsékleti hatásokra: a nagyobb áramlás leh?ti az elasztomert, ami jó, de a mélyebb, forróbb lyukak id?vel még mindig növelik az állórész h?mérsékletét, eltolják a hézagokat és így az elakadást.
Következtetés
A hatékony sármotoros fúrás nem csak a szivattyúk er?sebb forgatását vagy nagyobb súly nyomását jelenti. A nyomáskülönbség precíziós szabályozásáról van szó. Azáltal, hogy m?veleteit 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 fels? áramlási ablakában, ellen?rizze gyakran az elakadási határt a mélység és a sárviszonyok változása esetén, és használjon trendalapú visszajelzéseket (ROP, MSE, nyomaték, RPM) a rendszer hangolásának meg?rzéséhez. Ha jól csinálja, akkor magasabb ROP-t, hosszabb motorélettartamot, kevesebb utazást és alacsonyabb lábra es? költséget fog látni – mindezt minden kútnál számító eredmény.
