อุปกรณ์ลูกลอยสำหรับซีเมนต์ต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในหลุมเจาะเอียงและหลุมเจาะแนวนอน ซึ่งมุมหลุมเจาะใกล้เคียง 90 องศา ท่อปลอกที่ยาว เตียงเศษหิน และช่องว่างวงแหวนที่แคบ เปลี่ยนแปลงวิธีการรับแรงของหัวลูกลอยและปลอกลูกลอย วาล์วกันกลับต้องปิดสนิทในทุกทิศทาง ทนทานต่อแรงกระแทกและการสึกกร่อนระหว่างการหย่อนท่อ และสามารถทนแรงดันแตกต่างเต็มที่หลังจากที่ลูกปัดกระทบแล้ว การออกแบบเติมอัตโนมัติช่วยลดแรงดันกระแทกและเพิ่มความเร็วในการเติมผ่านส่วนที่มีมุมสูงและยาว ในขณะที่ส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ช่วยให้สามารถเจาะผ่านรางหัวลูกลอยได้อย่างรวดเร็วด้วยดอกสว่าน PDC ตัวเลือกการกำหนดค่า เช่น ชุดวาล์วเดี่ยวเทียบกับวาล์บคู่ การปิดแบบบานพับเทียบกับแบบลูกบอลและที่นั่ง การให้คะแนนแรงดันและอุณหภูมิ และเกรดวัสดุ จะตัดสินว่างานซีเมนต์จะสิ้นสุดลงด้วยการกระทบลูกปัดที่สะอาดและหัวลูกลอยที่ปิดสนิทหรือไม่ ในทางปฏิบัติ การกำหนดค่าที่ถูกต้องจะทำให้ทีมเจาะมีความมั่นใจในการหย่อนท่อที่ยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ หมุนเวียนโดยไม่ลังเล และยืนยันการกั้นด้วยการตอบสนองแรงดันที่สะอาดที่ผิวน้ำ คู่มือนี้จะอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงในหลุมเจาะมุมสูงและวิธีการเลือก หย่อน และตรวจสอบอุปกรณ์ลูกลอยสำหรับหลุมเจาะเหล่านั้น
หลุมเจาะเอียงจะถูกเจาะด้วยมุมที่สร้างขึ้นตามแผนที่นำพาหลุมเจาะออกจากแนวตั้ง และหลุมเจาะแนวนอนจะถูกยืดออกจนกระทั่งวิถีถึงประมาณ 90 องศาจากแนวตั้ง หลุมเจาะระยะไกลจะผลักดันแนวคิดนี้ให้ไกลยิ่งขึ้น โดยมีการเคลื่อนที่ในแนวนอนที่มักจะเกินความลึกในแนวดิ่งจริง ในทุกโปรไฟล์ดังกล่าว ท่อปลอกจะต้องถูกหย่อนผ่านส่วนที่มีมุมสูงและโค้ง และอุปกรณ์ลูกลอยสำหรับซีเมนต์จะเดินทางไปพร้อมกับมัน: หัวลูกลอยที่ข้อต่อด้านล่าง และโดยปกติ ปลอกลูกลอยหนึ่งถึงสามข้อต่อเหนือหัวลูกลอย กำหนดรางหัวลูกลอยซึ่งโดยทั่วไปจะมีความยาว 20 ถึง 90 ฟุต
ความแตกต่างแรกคือทางเรขาคณิต ในหลุมเจาะแนวตั้ง แกนวาล์วจะชี้ลง ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจะช่วยให้ส่วนประกอบการปิดเข้าที่บนที่นั่ง ในหลุมเจาะแนวนอน เครื่องมือจะวางตัวในแนวนอนและแรงโน้มถ่วงให้ความช่วยเหลือเพียงเล็กน้อย ดังนั้นการปิดผนึกจะขึ้นอยู่กับแรงสปริงและแรงดันแตกต่าง วาล์วแบบบานพับที่ใช้สปริงหรือลูกสูบจะปิดอย่างแน่นอนในทุกมุมเอียง ในขณะที่วาล์วแบบลูกบอลและที่นั่งจะขึ้นอยู่กับกรงเพื่อนำทางลูกบอลและแรงดันแตกต่างย้อนกลับเพื่อขับมันไปบนที่นั่ง นี่คือเหตุผลที่ส่วนประกอบภายในที่ทนทานต่อทิศทางเป็นที่ต้องการสำหรับงานมุมสูง
ความแตกต่างที่สองคือภาระของเศษหิน เศษหินจะตกตะกอนที่ด้านล่างของหลุมและก่อตัวเป็นเตียง เมื่อท่อถูกหย่อน หมุนเวียน หรือเคลื่อนย้าย วัสดุนี้สามารถถูกกวาดเข้าไปในรางหัวลูกลอย ซึ่งอาจทำให้บานพับเปิด สึกที่นั่ง หรืออุดรูเติม ความแตกต่างที่สามคือไฮดรอลิก เนื่องจากปลอกวางตัวอยู่ด้านล่าง ช่องว่างวงแหวนที่มีประสิทธิภาพจึงมีขนาดเล็ก และของเหลวที่ถูกแทนที่ก่อนท่อสามารถสร้างแรงดันกระแทกสูงพอที่จะทำให้ชั้นหินที่อ่อนแอแตกได้ อุปกรณ์ลูกลอยเติมอัตโนมัติจะแก้ไขปัญหานี้โดยการอนุญาตให้ของเหลวไหลผ่านวาล์วระหว่างการหย่อนและปิดที่แรงดันแตกต่างที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือเมื่อลูกปัดด้านล่างเข้าที่แล้ว
หลังจากการวางซีเมนต์ เครื่องมือเดียวกันจะต้องทนต่อแรงดัน U-tubing ที่เกิดจากสารละลายข้นหนักในวงแหวนและของเหลวแทนที่ที่เบากว่าภายในปลอก และต่อมาจะต้องเจาะออกได้อย่างสะอาด ความต้องการที่รวมกันเหล่านี้กำหนดทุกการตัดสินใจเลือกสำหรับหลุมเจาะเอียงและหลุมเจาะแนวนอน
เมื่ออุปกรณ์ลูกลอยล้มเหลวในหลุมเจาะมุมสูง ค่าใช้จ่ายจะสูงเกินสัดส่วน หากวาล์วไม่สามารถทนต่อแรงดันย้อนกลับหลังจากการกระทบลูกปัด ซีเมนต์หนักจะไหลย้อนกลับเข้าไปในปลอกหรือตกลงมาที่รอบๆ หัวลูกลอย ทำให้หัวลูกลอยเปียกและรางหัวลูกลอยปนเปื้อนที่ต้องเจาะออกและมักจะต้องซีเมนต์ใหม่ ในหลุมเจาะแนวนอนและหลุมเจาะระยะไกล การเดินทางแก้ไขแต่ละครั้งจะยาวนาน การถ่ายเทน้ำหนักมีจำกัด และเวลาของแท่นขุดเจาะจะหมดไปอย่างรวดเร็ว ความเสียหายจากแรงกระแทกระหว่างการหย่อนก็สามารถทำให้โซนที่อ่อนแอแตกและเกิดการสูญเสียการไหลเวียนได้พอดีเมื่อเริ่มซีเมนต์ ปัญหาเล็กน้อยจะทวีความรุนแรงขึ้น: วาล์วที่ติดค้างเปิดแม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถยอมให้ซีเมนต์ไหลย้อนกลับได้หลายร้อยบาร์เรลก่อนที่ทีมงานจะสังเกตเห็นปริมาณที่หายไปที่ผิวน้ำ
เวลาที่ทำให้ความล้มเหลวเหล่านี้สร้างความเสียหายอย่างยิ่ง ในช่วงเวลาเปลี่ยนผ่านของซีเมนต์ สารละลายกำลังพัฒนาความแข็งแรงของเจล และคอลัมน์วงแหวนอาจสูญเสียการรองรับแรงดันไฮโดรสแตติก หากหัวลูกลอยหรือปลอกลูกลอยยอมให้ของเหลวไหลย้อนกลับในขณะนั้น ของเหลวในชั้นหินและก๊าซสามารถอพยพขึ้นไปในวงแหวน และรางหัวลูกลอยจะปนเปื้อน การกั้นที่ปิดทันทีที่การปั๊มหยุดจะยึดคอลัมน์ไว้ ปกป้องซีเมนต์ และช่วยให้ทีมงานทดสอบแรงดันท่อปลอกได้อย่างมั่นใจ ผู้ปฏิบัติงานที่เคยจัดการกับหัวลูกลอยเปียกในหลุมเจาะแนวนอนแทบจะไม่ยอมรับการออกแบบวาล์วเดี่ยวอีกเลย
เนื่องจากไม่มีการออกแบบใดที่เหมาะกับทุกหลุม จึงต้องตรวจสอบขอบเขตการให้คะแนนกับโปรแกรมจริง: การให้คะแนนแรงดันแตกต่างโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 5,000 ถึง 15,000 psi การให้คะแนนอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 350 ถึง 400 องศาฟาเรนไฮต์ และสารละลายซีเมนต์โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 15.8 ถึง 20 ppg การจัดเรียงวาล์บคู่ โดยมีปลอกลูกลอยรองรับหัวลูกลอย จะเพิ่มการกั้นอิสระครั้งที่สอง และมักจะระบุไว้สำหรับหลุมเจาะแนวนอนและหลุมเจาะระยะไกลที่สำคัญ
การใช้อุปกรณ์ลูกลอยอย่างประสบความสำเร็จในหลุมเจาะมุมสูงเป็นกระบวนการที่เริ่มต้นที่โต๊ะเลือกและสิ้นสุดลงเมื่อรางหัวลูกลอยถูกเจาะออก ขั้นตอนด้านล่างครอบคลุมการตัดสินใจที่สำคัญที่สุด
เริ่มต้นด้วยขนาด น้ำหนัก และข้อต่อของปลอก ซึ่งมีตั้งแต่ 4-1/2 นิ้ว ถึง 20 นิ้ว พร้อมเกลียว API LTC, STC, BTC หรือเกลียวพรีเมียม ประมาณค่าแรงดันแตกต่างสูงสุดที่วาล์วต้องทนหลังจากกระทบลูกปัด โดยใช้สารละลายที่วางแผนไว้หนักที่สุด โดยทั่วไปคือ 15.8 ถึง 20 ppg หรือสูงกว่าสำหรับระบบที่มีน้ำหนัก และเปรียบเทียบกับคะแนนอุปกรณ์ 5,000 ถึง 15,000 psi ยืนยันว่าอุณหภูมิการหมุนเวียนยังคงอยู่ในขีดจำกัดที่กำหนดไว้ ประมาณ 350 ถึง 400 องศาฟาเรนไฮต์สำหรับเครื่องมือมาตรฐาน จากนั้นเลือกระหว่างอุปกรณ์แบบดั้งเดิมและแบบเติมอัตโนมัติ ตัดสินใจว่าวาล์วเดี่ยวหรือปลอกลูกลอยแบบวาล์บคู่และหัวลูกลอยเหมาะสมหรือไม่ และทบทวนการเลือกกับซัพพลายเออร์ก่อนประกอบท่อ
ในท่อมุมสูงที่ยาว ความเร็วในการหย่อนจะต้องถูกจัดการเพื่อไม่ให้แรงดันกระแทกเกินค่าความดันแตกของหลุมเปิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่ปลอกวางตัวอยู่ด้านล่างและช่องว่างวงแหวนแคบ หากใช้อุปกรณ์เติมอัตโนมัติ ให้ยืนยันว่ารูเติมเปิดอยู่และวาล์วจะปิดที่แรงดันที่ตั้งใจไว้ โดยทั่วไปเมื่อถึงค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือเมื่อลูกปัดด้านล่างเข้าที่แล้ว ตรวจสอบการเติมอย่างสม่ำเสมอระหว่างการหย่อน หยุดพักการหมุนเวียนที่ความลึกที่วางแผนไว้เพื่อกำจัดเตียงเศษหินออกจากด้านล่าง และอย่าเกินแรงดันที่จะทำให้วาล์วเติมอัตโนมัติปิดก่อนที่ท่อจะถึงก้นหลุม บันทึกปริมาณการเติมและเปรียบเทียบกับการแทนที่ทางทฤษฎี เนื่องจากปริมาณที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงโดยไม่สามารถอธิบายได้มักเป็นสัญญาณแรกว่าวาล์วเติมอัตโนมัติปิดก่อนกำหนดหรือล้มเหลวในการปิดเลย
ก่อนการหย่อน ตรวจสอบว่าบานพับกลับเข้าที่สนิท ลูกบอลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในกรง และที่นั่งสะอาดและไม่เสียหาย เมื่อปลอกอยู่ที่ก้นหลุม ให้หมุนเวียนและปรับสภาพหลุม จากนั้นทำตามโปรแกรมซีเมนต์ด้วยลูกปัดด้านล่าง สารละลายซีเมนต์ และลูกปัดด้านบน สังเกตแรงดันกระทบที่ปลอกลูกลอยและหัวลูกลอย ปล่อยแรงดันแทนที่ และยืนยันว่าไม่มีการไหลย้อนกลับผ่านอุปกรณ์ ซึ่งพิสูจน์ว่าวาล์วกันกลับกำลังทนต่อแรงดัน U-tubing ในขณะที่ซีเมนต์กำลังเซ็ตตัว
รางหัวลูกลอยระหว่างปลอกลูกลอยและหัวลูกลอยโดยทั่วไปจะมีความยาว 20 ถึง 90 ฟุต และโดยปกติจะถูกเจาะออกด้วยดอกสว่าน PDC ส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ซึ่งทำจากเหล็กหล่อ อะลูมิเนียม เซรามิก หรือพลาสติกเทอร์โมเซ็ต ถูกออกแบบมาให้แตกเป็นชิ้นเล็กๆ ที่สามารถหมุนเวียนออกจากหลุมได้อย่างง่ายดาย ในส่วนแนวนอน การถ่ายเทน้ำหนักไปยังดอกสว่านจะถูกจำกัดด้วยแรงเสียดทาน ดังนั้นให้วิ่งเจาะออกด้วยพารามิเตอร์ที่ควบคุมได้ ตรวจสอบแรงบิดและอัตราการเจาะ และหมุนเวียนต่อไปจนกว่าเศษหินทั้งหมดจะถูกกำจัดออกก่อนที่จะเจาะต่อไป หากแรงบิดพุ่งสูงขึ้นหรือการเจาะหยุดชะงัก ให้ยกขึ้น ขัด และสร้างการหมุนเวียนใหม่ แทนที่จะบังคับท่อผ่านรางหัวลูกลอย
ได้ โดยมีเงื่อนไขว่าการออกแบบวาล์วจะปิดได้อย่างน่าเชื่อถือในมุมเอียงสูง และคะแนนแรงดัน อุณหภูมิ และการเสียดสีตรงกับแผนหลุมสำหรับสภาวะหลุมที่วางแผนไว้ วาล์วแบบบานพับและลูกสูบที่ใช้สปริงมีความทนทานต่อทิศทางมากที่สุด ในขณะที่วาล์วแบบลูกบอลและที่นั่งที่นำทางด้วยกรงก็สามารถทำงานได้ดีเช่นกัน ควรยืนยันการใช้งานกับซัพพลายเออร์อุปกรณ์ก่อนการหย่อนท่อเสมอ
หัวลูกลอยและปลอกลูกลอยเติมอัตโนมัติช่วยให้ปลอกเติมขณะที่กำลังหย่อน ซึ่งช่วยลดแรงดันกระแทกในวงแหวนเอียงที่แคบ และลดเวลาที่ใช้ในการเติมท่อด้วยตนเอง วาล์วจะปิดที่แรงดันแตกต่างที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือเมื่อลูกปัดด้านล่างเข้าที่แล้ว โดยคืนค่าการกั้นแรงดันย้อนกลับที่สมบูรณ์ก่อนเริ่มซีเมนต์ การตรวจสอบที่ผิวน้ำก่อนการหย่อนจะยืนยันพฤติกรรมนี้
วาล์วแบบลูกบอลและที่นั่งสามารถทำงานได้ในมุมสูงเมื่อลูกบอลถูกนำทางด้วยกรง และแรงดันแตกต่างย้อนกลับบังคับให้มันเข้าที่นั่ง อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่มุมเอียงสูงมาก มักนิยมใช้วาล์วแบบบานพับหรือลูกสูบที่ใช้สปริงมากกว่า เนื่องจากการปิดของมันไม่ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง จึงคาดการณ์ได้มากกว่าในหลุมเจาะมุมสูง
เตียงเศษหินที่ด้านล่างของหลุมสามารถถูกกวาดเข้าไปในรางหัวลูกลอยระหว่างการหมุนเวียนและเหตุการณ์แรงกระแทก สิ่งสกปรกอาจทำให้บานพับเปิด สึกที่นั่ง หรืออุดรูเติม พื้นที่ไหลขนาดใหญ่ ที่นั่งที่ทนทานต่อการสึกกร่อน และการปรับสภาพหลุมอย่างสม่ำเสมอ ช่วยลดความเสี่ยงเหล่านี้ได้อย่างมากก่อนเริ่มงานซีเมนต์
หลังจากกระทบลูกปัดแล้ว อุปกรณ์จะต้องทนต่อความแตกต่างของแรงดันไฮโดรสแตติก ระหว่างคอลัมน์ซีเมนต์ในวงแหวนและของเหลวที่เบากว่าภายในปลอก ด้วยสารละลาย 15.8 ถึง 20 ppg ความแตกต่างนี้สามารถสูงถึงหลายพัน psi ซึ่งอยู่ในขอบเขตการให้คะแนนอุปกรณ์ทั่วไปที่ 5,000 ถึง 15,000 psi อย่างสบาย
ส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ซึ่งทำจากเหล็กหล่อ อะลูมิเนียม เซรามิก หรือพลาสติกเทอร์โมเซ็ต จะถูกกัดออกด้วยดอกสว่าน PDC โดยใช้พารามิเตอร์ที่ควบคุมได้และน้ำหนักกดต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับส่วนแนวนอนที่การถ่ายเทน้ำหนักมีจำกัด เศษที่เกิดขึ้นมีขนาดเล็กพอที่จะหมุนเวียนออกจากหลุมก่อนที่จะเจาะต่อไปตามแนวข้าง
หลุมเจาะเอียงและหลุมเจาะแนวนอนสร้างความต้องการที่ไม่ปกติสำหรับอุปกรณ์ลูกลอยสำหรับซีเมนต์ ตั้งแต่การปิดวาล์วที่ไม่ขึ้นกับทิศทาง การควบคุมแรงดันกระแทก ความทนทานต่อเศษหิน และการเจาะออกที่คาดการณ์ได้ อุปกรณ์ต้องปิดผนึกได้อย่างน่าเชื่อถือในขณะที่เครื่องมือวางตัวเกือบแนวนอน ทนต่อแรงดัน U-tubing ที่เกิดจากสารละลายซีเมนต์หนัก และเจาะออกได้อย่างสะอาดผ่านรางหัวลูกลอยที่การถ่ายเทน้ำหนักมีจำกัด การออกแบบเติมอัตโนมัติ การจัดเรียงวาล์บคู่ และส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ซึ่งทำจากเหล็กหล่อ อะลูมิเนียม เซรามิก หรือพลาสติกเทอร์โมเซ็ต ล้วนมีอยู่เพื่อตอบสนองความท้าทายเหล่านี้ แต่จะต้องเลือกให้ตรงกับแรงที่แท้จริงของโปรแกรมหลุม ตรวจสอบขอบเขตแรงดัน อุณหภูมิ และความหนาแน่นของสารละลาย ยืนยันการทำงานของวาล์วก่อนที่ท่อจะลงหลุม และวางแผนการเจาะออกก่อนเริ่มงานซีเมนต์ หากต้องการความช่วยเหลือในการจับคู่อุปกรณ์ลูกลอยกับการออกแบบหลุมเจาะเอียงหรือหลุมเจาะแนวนอนเฉพาะ โปรดติดต่อวิศวกรแอปพลิเคชันของเราพร้อมรายการท่อและโปรแกรมซีเมนต์ของคุณ
อุปกรณ์ลูกลอยสำหรับซีเมนต์ต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในหลุมเจาะเอียงและหลุมเจาะแนวนอน ซึ่งมุมหลุมเจาะใกล้เคียง 90 องศา ท่อปลอกที่ยาว เตียงเศษหิน และช่องว่างวงแหวนที่แคบ เปลี่ยนแปลงวิธีการรับแรงของหัวลูกลอยและปลอกลูกลอย วาล์วกันกลับต้องปิดสนิทในทุกทิศทาง ทนทานต่อแรงกระแทกและการสึกกร่อนระหว่างการหย่อนท่อ และสามารถทนแรงดันแตกต่างเต็มที่หลังจากที่ลูกปัดกระทบแล้ว การออกแบบเติมอัตโนมัติช่วยลดแรงดันกระแทกและเพิ่มความเร็วในการเติมผ่านส่วนที่มีมุมสูงและยาว ในขณะที่ส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ช่วยให้สามารถเจาะผ่านรางหัวลูกลอยได้อย่างรวดเร็วด้วยดอกสว่าน PDC ตัวเลือกการกำหนดค่า เช่น ชุดวาล์วเดี่ยวเทียบกับวาล์บคู่ การปิดแบบบานพับเทียบกับแบบลูกบอลและที่นั่ง การให้คะแนนแรงดันและอุณหภูมิ และเกรดวัสดุ จะตัดสินว่างานซีเมนต์จะสิ้นสุดลงด้วยการกระทบลูกปัดที่สะอาดและหัวลูกลอยที่ปิดสนิทหรือไม่ ในทางปฏิบัติ การกำหนดค่าที่ถูกต้องจะทำให้ทีมเจาะมีความมั่นใจในการหย่อนท่อที่ยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ หมุนเวียนโดยไม่ลังเล และยืนยันการกั้นด้วยการตอบสนองแรงดันที่สะอาดที่ผิวน้ำ คู่มือนี้จะอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงในหลุมเจาะมุมสูงและวิธีการเลือก หย่อน และตรวจสอบอุปกรณ์ลูกลอยสำหรับหลุมเจาะเหล่านั้น
หลุมเจาะเอียงจะถูกเจาะด้วยมุมที่สร้างขึ้นตามแผนที่นำพาหลุมเจาะออกจากแนวตั้ง และหลุมเจาะแนวนอนจะถูกยืดออกจนกระทั่งวิถีถึงประมาณ 90 องศาจากแนวตั้ง หลุมเจาะระยะไกลจะผลักดันแนวคิดนี้ให้ไกลยิ่งขึ้น โดยมีการเคลื่อนที่ในแนวนอนที่มักจะเกินความลึกในแนวดิ่งจริง ในทุกโปรไฟล์ดังกล่าว ท่อปลอกจะต้องถูกหย่อนผ่านส่วนที่มีมุมสูงและโค้ง และอุปกรณ์ลูกลอยสำหรับซีเมนต์จะเดินทางไปพร้อมกับมัน: หัวลูกลอยที่ข้อต่อด้านล่าง และโดยปกติ ปลอกลูกลอยหนึ่งถึงสามข้อต่อเหนือหัวลูกลอย กำหนดรางหัวลูกลอยซึ่งโดยทั่วไปจะมีความยาว 20 ถึง 90 ฟุต
ความแตกต่างแรกคือทางเรขาคณิต ในหลุมเจาะแนวตั้ง แกนวาล์วจะชี้ลง ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจะช่วยให้ส่วนประกอบการปิดเข้าที่บนที่นั่ง ในหลุมเจาะแนวนอน เครื่องมือจะวางตัวในแนวนอนและแรงโน้มถ่วงให้ความช่วยเหลือเพียงเล็กน้อย ดังนั้นการปิดผนึกจะขึ้นอยู่กับแรงสปริงและแรงดันแตกต่าง วาล์วแบบบานพับที่ใช้สปริงหรือลูกสูบจะปิดอย่างแน่นอนในทุกมุมเอียง ในขณะที่วาล์วแบบลูกบอลและที่นั่งจะขึ้นอยู่กับกรงเพื่อนำทางลูกบอลและแรงดันแตกต่างย้อนกลับเพื่อขับมันไปบนที่นั่ง นี่คือเหตุผลที่ส่วนประกอบภายในที่ทนทานต่อทิศทางเป็นที่ต้องการสำหรับงานมุมสูง
ความแตกต่างที่สองคือภาระของเศษหิน เศษหินจะตกตะกอนที่ด้านล่างของหลุมและก่อตัวเป็นเตียง เมื่อท่อถูกหย่อน หมุนเวียน หรือเคลื่อนย้าย วัสดุนี้สามารถถูกกวาดเข้าไปในรางหัวลูกลอย ซึ่งอาจทำให้บานพับเปิด สึกที่นั่ง หรืออุดรูเติม ความแตกต่างที่สามคือไฮดรอลิก เนื่องจากปลอกวางตัวอยู่ด้านล่าง ช่องว่างวงแหวนที่มีประสิทธิภาพจึงมีขนาดเล็ก และของเหลวที่ถูกแทนที่ก่อนท่อสามารถสร้างแรงดันกระแทกสูงพอที่จะทำให้ชั้นหินที่อ่อนแอแตกได้ อุปกรณ์ลูกลอยเติมอัตโนมัติจะแก้ไขปัญหานี้โดยการอนุญาตให้ของเหลวไหลผ่านวาล์วระหว่างการหย่อนและปิดที่แรงดันแตกต่างที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือเมื่อลูกปัดด้านล่างเข้าที่แล้ว
หลังจากการวางซีเมนต์ เครื่องมือเดียวกันจะต้องทนต่อแรงดัน U-tubing ที่เกิดจากสารละลายข้นหนักในวงแหวนและของเหลวแทนที่ที่เบากว่าภายในปลอก และต่อมาจะต้องเจาะออกได้อย่างสะอาด ความต้องการที่รวมกันเหล่านี้กำหนดทุกการตัดสินใจเลือกสำหรับหลุมเจาะเอียงและหลุมเจาะแนวนอน
เมื่ออุปกรณ์ลูกลอยล้มเหลวในหลุมเจาะมุมสูง ค่าใช้จ่ายจะสูงเกินสัดส่วน หากวาล์วไม่สามารถทนต่อแรงดันย้อนกลับหลังจากการกระทบลูกปัด ซีเมนต์หนักจะไหลย้อนกลับเข้าไปในปลอกหรือตกลงมาที่รอบๆ หัวลูกลอย ทำให้หัวลูกลอยเปียกและรางหัวลูกลอยปนเปื้อนที่ต้องเจาะออกและมักจะต้องซีเมนต์ใหม่ ในหลุมเจาะแนวนอนและหลุมเจาะระยะไกล การเดินทางแก้ไขแต่ละครั้งจะยาวนาน การถ่ายเทน้ำหนักมีจำกัด และเวลาของแท่นขุดเจาะจะหมดไปอย่างรวดเร็ว ความเสียหายจากแรงกระแทกระหว่างการหย่อนก็สามารถทำให้โซนที่อ่อนแอแตกและเกิดการสูญเสียการไหลเวียนได้พอดีเมื่อเริ่มซีเมนต์ ปัญหาเล็กน้อยจะทวีความรุนแรงขึ้น: วาล์วที่ติดค้างเปิดแม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถยอมให้ซีเมนต์ไหลย้อนกลับได้หลายร้อยบาร์เรลก่อนที่ทีมงานจะสังเกตเห็นปริมาณที่หายไปที่ผิวน้ำ
เวลาที่ทำให้ความล้มเหลวเหล่านี้สร้างความเสียหายอย่างยิ่ง ในช่วงเวลาเปลี่ยนผ่านของซีเมนต์ สารละลายกำลังพัฒนาความแข็งแรงของเจล และคอลัมน์วงแหวนอาจสูญเสียการรองรับแรงดันไฮโดรสแตติก หากหัวลูกลอยหรือปลอกลูกลอยยอมให้ของเหลวไหลย้อนกลับในขณะนั้น ของเหลวในชั้นหินและก๊าซสามารถอพยพขึ้นไปในวงแหวน และรางหัวลูกลอยจะปนเปื้อน การกั้นที่ปิดทันทีที่การปั๊มหยุดจะยึดคอลัมน์ไว้ ปกป้องซีเมนต์ และช่วยให้ทีมงานทดสอบแรงดันท่อปลอกได้อย่างมั่นใจ ผู้ปฏิบัติงานที่เคยจัดการกับหัวลูกลอยเปียกในหลุมเจาะแนวนอนแทบจะไม่ยอมรับการออกแบบวาล์วเดี่ยวอีกเลย
เนื่องจากไม่มีการออกแบบใดที่เหมาะกับทุกหลุม จึงต้องตรวจสอบขอบเขตการให้คะแนนกับโปรแกรมจริง: การให้คะแนนแรงดันแตกต่างโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 5,000 ถึง 15,000 psi การให้คะแนนอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 350 ถึง 400 องศาฟาเรนไฮต์ และสารละลายซีเมนต์โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 15.8 ถึง 20 ppg การจัดเรียงวาล์บคู่ โดยมีปลอกลูกลอยรองรับหัวลูกลอย จะเพิ่มการกั้นอิสระครั้งที่สอง และมักจะระบุไว้สำหรับหลุมเจาะแนวนอนและหลุมเจาะระยะไกลที่สำคัญ
การใช้อุปกรณ์ลูกลอยอย่างประสบความสำเร็จในหลุมเจาะมุมสูงเป็นกระบวนการที่เริ่มต้นที่โต๊ะเลือกและสิ้นสุดลงเมื่อรางหัวลูกลอยถูกเจาะออก ขั้นตอนด้านล่างครอบคลุมการตัดสินใจที่สำคัญที่สุด
เริ่มต้นด้วยขนาด น้ำหนัก และข้อต่อของปลอก ซึ่งมีตั้งแต่ 4-1/2 นิ้ว ถึง 20 นิ้ว พร้อมเกลียว API LTC, STC, BTC หรือเกลียวพรีเมียม ประมาณค่าแรงดันแตกต่างสูงสุดที่วาล์วต้องทนหลังจากกระทบลูกปัด โดยใช้สารละลายที่วางแผนไว้หนักที่สุด โดยทั่วไปคือ 15.8 ถึง 20 ppg หรือสูงกว่าสำหรับระบบที่มีน้ำหนัก และเปรียบเทียบกับคะแนนอุปกรณ์ 5,000 ถึง 15,000 psi ยืนยันว่าอุณหภูมิการหมุนเวียนยังคงอยู่ในขีดจำกัดที่กำหนดไว้ ประมาณ 350 ถึง 400 องศาฟาเรนไฮต์สำหรับเครื่องมือมาตรฐาน จากนั้นเลือกระหว่างอุปกรณ์แบบดั้งเดิมและแบบเติมอัตโนมัติ ตัดสินใจว่าวาล์วเดี่ยวหรือปลอกลูกลอยแบบวาล์บคู่และหัวลูกลอยเหมาะสมหรือไม่ และทบทวนการเลือกกับซัพพลายเออร์ก่อนประกอบท่อ
ในท่อมุมสูงที่ยาว ความเร็วในการหย่อนจะต้องถูกจัดการเพื่อไม่ให้แรงดันกระแทกเกินค่าความดันแตกของหลุมเปิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่ปลอกวางตัวอยู่ด้านล่างและช่องว่างวงแหวนแคบ หากใช้อุปกรณ์เติมอัตโนมัติ ให้ยืนยันว่ารูเติมเปิดอยู่และวาล์วจะปิดที่แรงดันที่ตั้งใจไว้ โดยทั่วไปเมื่อถึงค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือเมื่อลูกปัดด้านล่างเข้าที่แล้ว ตรวจสอบการเติมอย่างสม่ำเสมอระหว่างการหย่อน หยุดพักการหมุนเวียนที่ความลึกที่วางแผนไว้เพื่อกำจัดเตียงเศษหินออกจากด้านล่าง และอย่าเกินแรงดันที่จะทำให้วาล์วเติมอัตโนมัติปิดก่อนที่ท่อจะถึงก้นหลุม บันทึกปริมาณการเติมและเปรียบเทียบกับการแทนที่ทางทฤษฎี เนื่องจากปริมาณที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงโดยไม่สามารถอธิบายได้มักเป็นสัญญาณแรกว่าวาล์วเติมอัตโนมัติปิดก่อนกำหนดหรือล้มเหลวในการปิดเลย
ก่อนการหย่อน ตรวจสอบว่าบานพับกลับเข้าที่สนิท ลูกบอลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในกรง และที่นั่งสะอาดและไม่เสียหาย เมื่อปลอกอยู่ที่ก้นหลุม ให้หมุนเวียนและปรับสภาพหลุม จากนั้นทำตามโปรแกรมซีเมนต์ด้วยลูกปัดด้านล่าง สารละลายซีเมนต์ และลูกปัดด้านบน สังเกตแรงดันกระทบที่ปลอกลูกลอยและหัวลูกลอย ปล่อยแรงดันแทนที่ และยืนยันว่าไม่มีการไหลย้อนกลับผ่านอุปกรณ์ ซึ่งพิสูจน์ว่าวาล์วกันกลับกำลังทนต่อแรงดัน U-tubing ในขณะที่ซีเมนต์กำลังเซ็ตตัว
รางหัวลูกลอยระหว่างปลอกลูกลอยและหัวลูกลอยโดยทั่วไปจะมีความยาว 20 ถึง 90 ฟุต และโดยปกติจะถูกเจาะออกด้วยดอกสว่าน PDC ส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ซึ่งทำจากเหล็กหล่อ อะลูมิเนียม เซรามิก หรือพลาสติกเทอร์โมเซ็ต ถูกออกแบบมาให้แตกเป็นชิ้นเล็กๆ ที่สามารถหมุนเวียนออกจากหลุมได้อย่างง่ายดาย ในส่วนแนวนอน การถ่ายเทน้ำหนักไปยังดอกสว่านจะถูกจำกัดด้วยแรงเสียดทาน ดังนั้นให้วิ่งเจาะออกด้วยพารามิเตอร์ที่ควบคุมได้ ตรวจสอบแรงบิดและอัตราการเจาะ และหมุนเวียนต่อไปจนกว่าเศษหินทั้งหมดจะถูกกำจัดออกก่อนที่จะเจาะต่อไป หากแรงบิดพุ่งสูงขึ้นหรือการเจาะหยุดชะงัก ให้ยกขึ้น ขัด และสร้างการหมุนเวียนใหม่ แทนที่จะบังคับท่อผ่านรางหัวลูกลอย
ได้ โดยมีเงื่อนไขว่าการออกแบบวาล์วจะปิดได้อย่างน่าเชื่อถือในมุมเอียงสูง และคะแนนแรงดัน อุณหภูมิ และการเสียดสีตรงกับแผนหลุมสำหรับสภาวะหลุมที่วางแผนไว้ วาล์วแบบบานพับและลูกสูบที่ใช้สปริงมีความทนทานต่อทิศทางมากที่สุด ในขณะที่วาล์วแบบลูกบอลและที่นั่งที่นำทางด้วยกรงก็สามารถทำงานได้ดีเช่นกัน ควรยืนยันการใช้งานกับซัพพลายเออร์อุปกรณ์ก่อนการหย่อนท่อเสมอ
หัวลูกลอยและปลอกลูกลอยเติมอัตโนมัติช่วยให้ปลอกเติมขณะที่กำลังหย่อน ซึ่งช่วยลดแรงดันกระแทกในวงแหวนเอียงที่แคบ และลดเวลาที่ใช้ในการเติมท่อด้วยตนเอง วาล์วจะปิดที่แรงดันแตกต่างที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือเมื่อลูกปัดด้านล่างเข้าที่แล้ว โดยคืนค่าการกั้นแรงดันย้อนกลับที่สมบูรณ์ก่อนเริ่มซีเมนต์ การตรวจสอบที่ผิวน้ำก่อนการหย่อนจะยืนยันพฤติกรรมนี้
วาล์วแบบลูกบอลและที่นั่งสามารถทำงานได้ในมุมสูงเมื่อลูกบอลถูกนำทางด้วยกรง และแรงดันแตกต่างย้อนกลับบังคับให้มันเข้าที่นั่ง อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่มุมเอียงสูงมาก มักนิยมใช้วาล์วแบบบานพับหรือลูกสูบที่ใช้สปริงมากกว่า เนื่องจากการปิดของมันไม่ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง จึงคาดการณ์ได้มากกว่าในหลุมเจาะมุมสูง
เตียงเศษหินที่ด้านล่างของหลุมสามารถถูกกวาดเข้าไปในรางหัวลูกลอยระหว่างการหมุนเวียนและเหตุการณ์แรงกระแทก สิ่งสกปรกอาจทำให้บานพับเปิด สึกที่นั่ง หรืออุดรูเติม พื้นที่ไหลขนาดใหญ่ ที่นั่งที่ทนทานต่อการสึกกร่อน และการปรับสภาพหลุมอย่างสม่ำเสมอ ช่วยลดความเสี่ยงเหล่านี้ได้อย่างมากก่อนเริ่มงานซีเมนต์
หลังจากกระทบลูกปัดแล้ว อุปกรณ์จะต้องทนต่อความแตกต่างของแรงดันไฮโดรสแตติก ระหว่างคอลัมน์ซีเมนต์ในวงแหวนและของเหลวที่เบากว่าภายในปลอก ด้วยสารละลาย 15.8 ถึง 20 ppg ความแตกต่างนี้สามารถสูงถึงหลายพัน psi ซึ่งอยู่ในขอบเขตการให้คะแนนอุปกรณ์ทั่วไปที่ 5,000 ถึง 15,000 psi อย่างสบาย
ส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ซึ่งทำจากเหล็กหล่อ อะลูมิเนียม เซรามิก หรือพลาสติกเทอร์โมเซ็ต จะถูกกัดออกด้วยดอกสว่าน PDC โดยใช้พารามิเตอร์ที่ควบคุมได้และน้ำหนักกดต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับส่วนแนวนอนที่การถ่ายเทน้ำหนักมีจำกัด เศษที่เกิดขึ้นมีขนาดเล็กพอที่จะหมุนเวียนออกจากหลุมก่อนที่จะเจาะต่อไปตามแนวข้าง
หลุมเจาะเอียงและหลุมเจาะแนวนอนสร้างความต้องการที่ไม่ปกติสำหรับอุปกรณ์ลูกลอยสำหรับซีเมนต์ ตั้งแต่การปิดวาล์วที่ไม่ขึ้นกับทิศทาง การควบคุมแรงดันกระแทก ความทนทานต่อเศษหิน และการเจาะออกที่คาดการณ์ได้ อุปกรณ์ต้องปิดผนึกได้อย่างน่าเชื่อถือในขณะที่เครื่องมือวางตัวเกือบแนวนอน ทนต่อแรงดัน U-tubing ที่เกิดจากสารละลายซีเมนต์หนัก และเจาะออกได้อย่างสะอาดผ่านรางหัวลูกลอยที่การถ่ายเทน้ำหนักมีจำกัด การออกแบบเติมอัตโนมัติ การจัดเรียงวาล์บคู่ และส่วนประกอบภายในที่สามารถเจาะได้ซึ่งทำจากเหล็กหล่อ อะลูมิเนียม เซรามิก หรือพลาสติกเทอร์โมเซ็ต ล้วนมีอยู่เพื่อตอบสนองความท้าทายเหล่านี้ แต่จะต้องเลือกให้ตรงกับแรงที่แท้จริงของโปรแกรมหลุม ตรวจสอบขอบเขตแรงดัน อุณหภูมิ และความหนาแน่นของสารละลาย ยืนยันการทำงานของวาล์วก่อนที่ท่อจะลงหลุม และวางแผนการเจาะออกก่อนเริ่มงานซีเมนต์ หากต้องการความช่วยเหลือในการจับคู่อุปกรณ์ลูกลอยกับการออกแบบหลุมเจาะเอียงหรือหลุมเจาะแนวนอนเฉพาะ โปรดติดต่อวิศวกรแอปพลิเคชันของเราพร้อมรายการท่อและโปรแกรมซีเมนต์ของคุณ
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski