Layihənizin dərinliyi və torpaq təzyiqi üçün ən uyğun qılıf divarı qalınlığının hesablanması

Əsas prinsipləri Korpuslu boru Xarici təzyiq altında divar qalınlığının hesablanması

Xarici torpaq və hidravlik təzyiqlərin qılıf bütövlüyünə necə təsir etdiyi

Torpağın xarici sıxılması və üzərindəki suyun çəkisi qabığın yan tərəflərinə təzyiq göstərən qüvvələr yaradır və onu təhlükə altına alır. Quruducu dərinləşdikcə, məsələn, təxminən 100 metr dərinlikdə, 2023-cü ilin sənaye məlumatlarına əsasən yalnız su təzyiqi təxminən 1,02 MPa qədər artır. Vəziyyət şişən qil qatları kimi çətin formasiyalarla işlədikdə daha da pisləşir, hansı ki, bu, əslində bu yan təzyiqləri daha da artırır. Bütün bu müxtəlif təsirlər birlikdə mühəndislərin boruların divarlarında dairəvi gərginlik adlandırdığı hadisəni yaradır. Bu o deməkdir ki, boruların divarlarının nə qədər qalın olması lazım olduğunu dəqiqləşdirmək, qabığın ya təzyiq altında sıxışdırılması, ya da düz və bucaqlı quyuların hər ikisində xaricə doğru dartılmasından qəfil sıradan çıxmasının qarşısını almaq istəyən hər kəs üçün son dərəcə vacib işdir.

Xarici təzyiq altında boru divarının qalınlığının hesablanması əsasları

Xarici təzyiq altında qablaşdırma divarının qalınlığı ilə işləyərkən, mühəndislər çöküntü müqavimətini müəyyən etmək üçün əsasən ASME B31.3 standartlarına istinad edirlər. Onlar tərəfindən istifadə edilən əsas formula belədir: t_min bərabərdir (xarici təzyiq dəfə xarici diametr) bölünər (2 dəfə materialın akma dəyəri vurulur birləşmə səmərəliliyi əlavə 0.4 dəfə xarici təzyiq). Ətraflı izah edək: t_min tələb olunan minimum qalınlığı, P_ext xarici təzyiq kimi ölçdüyümüzü, D_o kərpicin xarici diametrini, S isə materialın akma dəyərini və E birləşmə səmərəliliyini ifadə edir. Praktiki tətbiqlərdə təhlükəsizlik marjları ilə istehsal limitləri arasında optimal nöqtəni tapmaq vacibdir. Divarların çox qalınlaşdırılması əlavə xərclərə səbəb olur, 2022-ci ilin SPE Drilling məlumatlarına görə xətt metrə təxminən 18-42 dollar əlavə xərc artımı müşahidə olunur.

Formasiya və geotəzyiq məlumatlarının ilkin qalınlıq qiymətləndirilməsindəki rolu

Hidrogeoloji təzyiq qradientlərinin formasiya növü və geomexaniki modelləşdirilməsi ilkin qalınlıq tələblərini müəyyən edir. 2,1+ q.e. gil çəkisi ekvivalenti olan qaya formasiyaları sabit qumdaş yataqlarına nisbətən divar qalınlığında 15–25% artıq tələb edir. Hazırda real vaxtda qazma zamanı qeydiyyat (LWD) məlumatları qazma əməliyyatları zamanı dinamik tənzimləməyə imkan verir.

Tədqiqat nümunəsi: Sıxuan çökəkliyində dərin quyuların yüksək xarici yüklərə məruz qalması

Sıxuanın Lonqmay şiferində yerləşən 7850 metrlik qaz quyusunda 138MPa xarici yüklərə dözə bilmək üçün divar qalınlığı 18,24 mm olan N80 kəsik boru tələb olunurdu. Quraşdırma sonrası kaliper qeydləri üç sıxışma zonasından gələn tektonik təzyiqlərə baxmayaraq ovallaşma <0,3% olduğunu təsdiqlədi, bu da ASME-ə əsaslanan dizayn yanaşmasını təsdiqləyir.

Yeni meyllər: Kəsik boruların dizaynında real vaxtda geoloji təzyiqin modelləşdirilməsi

İrəli gedən operatorlar indi maşın öyrənməsini paylanmış optik lifli sensorlarla birləşdirərək məhlul modellərini yeniləyirlər. SPE texniki məqalələrinə görə, bu qapalı dövrə yanaşması 2022-ci il sahə sınaqlarında YAVY quyularında dağılma hadisələrini 41% azaltmışdır.

Dərin qablaşdırma qurğularında sürüşmə və sıxılma xətalarının qarşısının alınması

Sıxılma və sürüşmə səbəbindən qablaşdırma qurğusunun dağılmasına dair sahə hadisələri

2022-ci ildə 17 dərin su layihəsinin təhlili göstərmişdir ki, qablaşdırma deformasiyalarının 35%-i diaqnoz qoyulmamış sürüşmədən qaynaqlanır və təmir xərcləri hər hadisə üçün orta hesabla 2,1 Milyon ABŞ dolları təşkil edir. Bu cür nasazlıqlar tez-tez quraşdırma işlərindən həftələr və ya aylar sonra baş verir ki, bu da xarici yüklərin uzun müddətli təsirinə qurğunun struktur cavabının gecikməsini göstərir.

Sürüşmə və Sıxılma Xətasının Mexanikası Qablaşdırma Boruları

Kəsici sıxılma təzyiqləri qabığın kritik yüklənmə nöqtəsində dözə bilmədiyi həddi keçdikdə, burkulma başlayır. Bu kritik yükün hesablanması üçün düstur belədir: Pcr bərabərdir pi kvadrat vur E vur I bölünərək (K vur L) kvadrata. Dəyişənləri qısa izah edəyim - E elastiklik modulunu, I isə inertsiya momentini, K son şərt faktorunu və L qabığın dəstəklənməyən uzunluğunu təmsil edir. İndi maraqlı bir məqam odur ki, şişən gil minerallarını özündə saxlayan çamurdaşı yataqları adətən müşahidə olunanlardan daha böyük yan təzyiqlər yaradır. Bu da kritik yük dəyərinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Həqiqətən də tədqiqatlar göstərir ki, bu çamurdaşı şəraitində Pcr qumdaşı təbəqələrində müşahidə olunan nisbətə ətraf olaraq 40% azalır. Bu, mühəndislərin layihələndirmə mərhələlərində nəzərə almaqları üçün olduqca böyük fərqi təmsil edir.

Üfüqi və Dərin Qurulmalarda Dəstəklənməyən Uzunluğun Burkulma Riskinə Təsiri

Horizontal quyuların qarmaqaltına düşmə ehtimalı onların 2,3 dəfə artıq olması ilə nəticələnir, çünki onlar uzun dəstəklənməyən kəsilmələrə malikdirlər. Permian Basin sahəsində operatorlar dəstəklənməyən hissələri 12 metrə qədər məhdudlaşdırmaqla qarmaqaltına düşmə hadisələrini 62% azaltdılar.

Tədqiqat nümunəsi: Quraşdırma sonrası qarmaqaltına düşmə ilə əlaqəli Meksika körfəzi dəniz quyusu

2021-ci ildə 3500 m TVD dərinliyində başa çatdırılmış dənizaltı layihəsi tamamlanmasından 90 gün sonra 17% diametr azalması ilə nəticələnən qılıfın oval formasına çevrilməsinə səbəb oldu. Sonlu element analizi isə bu qəzaya 14 metr dəstəklənməyən hissədə 12500 psi xarici təzyiqin təsiri ilə gətirib çıxardığını müəyyən etdi.

Strategiya: Dəstəklənməmiş uzunluğun azaldılması üçün sentralizatorlar və sement əlaqələndirmə ilə dəstəyin optimallaşdırılması

Şimal dənizində aparılan sınaqlar göstərdi ki, 8-metr aralıqla yerləşdirilmiş sentralizatorlar rezin əsaslı sement sistemləri ilə birləşdirildikdə yüklərin paylanmasında 78% yaxşılaşma əldə edildi. Bu yanaşma, hətta yüksək dərəcədə meylli quyuların traektoriyasında belə, effektiv dəstəklənməyən uzunluğu 5 metrdən aşağı endirdi.

Çətin formasiyalarda konstruktiv sabitliyin optimallaşdırılması üçün Do/T nisbətinin optimallaşdırılması

Yüksək diametrin qalınlığa nisbəti (Do/T) ilə bağlı olan sıxılma qəzaları

Sahə məlumatları göstərir ki, qeyri-sabit çənələrdə 47% qablaşdırma borusu qəzası Do/T nisbəti 30:1-dən yuxarı olan borularda baş verir (Sondaj Bütövlüyü Hesabatı, 2023). Hər 5 vahid nisbət artımına qalınlığı az olan divarlar asimmetrik formasiya təzyiqləri altında deformasiyaya uğrayaraq sıxılma müqavimətini 18–22% azaldır.

Do/T nisbətinin yüklənmə altında qablaşdırma konstruksiyasının sabitliyinə təsiri

Do/T nisbəti ilə kritik sıxılma təzyiqi arasındakı əlaqə qeyri-xətti naxışa uyğundur:

P110 qablaşdırma materialı üzərində aparılan API 5C3 sıxılma testlərindən əldə edilmiş məlumatlar

Hərəkət nöqtəsi: Qeyri-sabit qatlar üzrə standart və dar qablaşdırma performansı müqayisəsi

2022-ci ilin Sichuan Basin layihəsi 9â…¥" qablaşdırma (Do/T 28:1) ilə dar qablaşdırma 7" dizaynlarını (Do/T 22:1) müqayisə etdi. 18 aydan sonra eyni geotəzyiqlər altında standart qablaşdırma 3,2 mm ovalizasiya göstərdi, dar qablaşdırma konfiqurasiyasında isə bu göstərici 0,8 mm təşkil etdi.

Yüksək riskli və dərin tətbiqlərdə Do/T nisbətlərinin aşağı səviyyəyə keçid üzrə sənaye dəyişikliyi

Meksika körfəzində işləyən operatorlar indi 15.000 fut TVD-dən artıq olan quyular üçün Do/T nisbəti <25:1 tələb edirlər – bu da 2010-cu illərin dizaynlarına nisbətən 35% azalma deməkdir. Bu, həmçinin geo-mexaniki risklərə diqqət yetirən ASME B31.8 təlimatlarına uyğundur.

Stratejiya: Dərinlik, təzyiq və formasiya növünə əsasən optimal Do/T seçimi

Üçsəviyəli seçim matrisi formalaşıb:

1. Do/T 15–20:1: Duz qubbalar və tektonik zonalar (>10.000 psi xarici təzyiq)
2. Do/T 20–25:1: Konvensiya yataqları (5.000–10.000 psi)
3. Do/T 25–28:1: Stabil formasiyalar (<5.000 psi) və nəzarət olunan təzyiq rejimləri

Aşağı daxili təzyiq və vakuum şəraitində qablaşdırma dizaynının təsdiqi

Quyu qapanması və işlənmə əməliyyatları zamanı kolon borusunun sıxışması

Kolon borularının daxilindəki təzyiq xaricdən təsir edən təzyiqin altına düşərsə, yəni quyu bağlanarkən və ya təmir işləri zamanı sıxışma riski yüksəkdir. 2022-ci ildə SPE Jurnalında dərc olunan tədqiqata əsasən, aşağı təzyiqli quyularda baş verən kolon borularının zədələnmə hallarının təxminən dörddə biri təmir işləri zamanı, xüsusən daxili təzyiq 5 MPa-dan aşağı düşəndə baş verir. İnsanların çoxu xarici təzyiqin daxili qüvvəni üstələdiyi bu kimi tərsinə təzyiq vəziyyətlərini nəzərə almır. Əksər köhnə kolon borularının dizaynları isə bu amili düzgün şəkildə nəzərə almır, halbuki onun nəzərə alınmaması fəlakətlə nəticələnə bilər.

Vakuum və keçid təzyiqi hallarında divar qalınlığının yoxlanılmasının önəmi

Kolon borularının divar qalınlığının yoxlanılması üçün tam vakuum şəraiti (0 psi daxili təzyiq) ilə ən yüksək gözlənilən xarici yüklərin birləşməsini simulyasiya etmək lazımdır. Əsas məsələlər aşağıdakılardır:

• CO₂ qazmasi/çıxarılması dövrləri zamanı keçici təzyiq dəyişiklikləri
• 20 ildən çox olan quyuların ömrü ərzində məhlul qabıqlarının keyfiyyətinin pisləşməsi
• Qütb dairəsi və ya dənizaltı mühitlərdə termal daralma effektləri
  API TR 5C3 təlimatları tətbiq edilməsini tövsiyə edir 1.25 təhlükəsizlik faktoru minimum səviyyədə vakuum senariləri üçün – standart təzyiq dizayn faktorlarından 20% artıq

Tədqiqat nümunəsi: Vakuum dövrlənməsi olan quruyanın karbon tutma quyusu

Perm körfəzində karbon saxlama layihəsi 12 mm ovalizasiya vakuum-təzyiq dövrlənməsinin 18 aydan sonra istehsal kollonunda baş verdi. Qəza analizindən sonra aşkar edildi:

Zəif Daxili Təzyiq Altında Etibarlı Performans üçün Təhlükəsizlik Faktorlarının Tətbiqi

Müasir qablaşdırma dizaynı iş axınları ehtimala əsaslanan yük modelləşdirməsi yaxşılaşdırılmış Neft Qurğusunun (EOR) və geotermal tətbiqlərdə təzyiq dəyişkənliklərinə qarşı çıxmaq üçün. Ən yaxşı təcrübələrə aşağıdakılar daxildir:

• Trisimli gərginlik analizindən istifadə ənənəvi biaxial modellərin əvəzinə
• SCADA inteqrasiyası vasitəsilə real vaxtda təzyiq sərhəd şərtlərinin yenilənməsini həyata keçirmək
• Kollapsa davamlı polad növlərinin təyini, məsələn, ağır iş şəraitində istifadə üçün T95

Bu tədbirlər, daxili təzyiqlər formasiya maye qradiyentlərindən aşağı düşdükdə qablaşdırma bütövlüyünü saxlamağa kömək edir - növbəti nəsil energetika infrastruktur layihələri üçün vacib tələb.

Qablaşdırma Sistemi Dizaynında İrəli Mexaniki Modelləşdirmə və Sonlu Element Analizi

Sement-Formasiya Qarşılıqlı Təsiri Nəticəsində Qablaşdırma Ətrafında Bərabərsiz Gərginlik Paylanması

Bu günün qablaşdırma sistemləri mürəkkəb gərginlik vəziyyətləri ilə məşğul olur, çünki sement ətraf formasiyalarla qarşılıqlı əlaqədə olaraq müəyyən təzyiq sahələri yaradır. Burada danışdığımız adi xarici təzyiqlər deyil. Sement formasiya materialları ilə qarşılaşanda əslində qablaşdırma divarları üzərində bərabərsiz gərginlik paylanması yaradır. Belə tarazlıq itkinə səbəb olan amillər, insanların ümumiyyətlə gözlədiyindən daha sürətli aşınma və zədələnmə problemlərinə səbəb olur. Mühəndislər bununla başa çıxmaq üçün son zamanlarda Sonlu Element Analizi adlı bir şeydən istifadəyə başladılar, yaxud qısaca FEA. FEA alətləri ilə onlar sementin qablaşdırmaya necə yapışdığını mikronla ölçülən kiçik təfərrüatlara qədər araşdıra bilərlər. Onların tapdıqları tez-tez onları təəccübə salır, çünki bir çox zəif nöqtələr sadəcə göstərilən hesablama üsulları ilə müəyyən edilə bilmir, çünki bu üsullar hər şeyin düz xətlər üzrə işlədiyini nəzərdə tutur.

In-Situ Gərginliklər Altında Qablaşdırmanın Mexaniki Modelləşdirilməsində İrəliləmələr

Çoxfizikli simulyasiyalarda son qazanılmış irəliləmələr indi temperatur qradiyentlərini, süxurların plastikliyini və maye ilə induksiya edilmiş korroziyanı eyni vaxtda nəzərə alır. 2024-cü ilin tədqiqatı bu modelləri 17 geotermal quyudan toplanmış sahə verilənləri ilə təsdiqləmişdir və quşqab deformasiya həddinin proqnozlaşdırılmasında 92% dəqiqlik əldə edilmişdir. Bu dəqiqlik mühəndislərə geotəzyiq göstəricilərinin real vaxt rejimində dəyişməsinə əsasən divar qalınlığını dinamik şəkildə tənzimləməyə imkan verir.

Quşqab-Tutkal-Formasiya Sisteminin Sonlu Elementlər Analizi: Debetlənmə və Mikrohalqaların Qarşısının Alınması

Sonlu Elementlər Analizinin (FEA) həqiqi dəyəri quşqab, tutkal örtüyü və ətraf süxurlar kimi üçqat sistemlərin təhlilində özünü göstərir. Termal dövretmə və təzyiq şoklarının modelləşdirilməsi ilə mühəndislər yüksək entalpiyalı yataqlarda debondinq təhlükələrini müəyyən edirlər. 2023-cü ildə qazanılmış irəliləmələrə əsasən, tutkalın elastik modullarının FEA əsaslı material seçimi ilə optimallaşdırılması hesabına turşu qaz yataqlarında mikrohalqaların yaranması 40% azaldılmışdır.

Tətbiqi Nümunə: Tam Sistemli FEA ilə Təsdiqlənmiş Tarim Hövzəsindəki YB-YT Quyu

Çin Tarim Basinində gedən HPHT layihəsi mühəndislərin FEA-nı ən həddə qədər sınamağı təmin etdi. Mühəndislər təzyiq qabığına təsir edən 162 MPa təzyiq və 204 dərəcə Selsi temperatur kimi şiddətli şərtlərə qarşı dayanıqlılığını qiymətləndirmək üçün çox mürəkkəb sonlu elementlər analizi proqramından istifadə edərək simulyasiya testləri keçirdilər. Qurudan sonra isə simulyasiyaların proqnozlaşdırdığı nəticələri faktiki ölçülərlə müqayisə etdilər. Nəticədə nə gördükləri? Reallıq ilə kompüter modelləri arasında yarımdan az faiz fərq vardı. Belə dəqiqlik isə səhvlərin qiyməti baha başa gələn bu cür qətliam şəraitində işləyən mühəndislərə əminliyin əsasını yaradır.

Nəzəriyyə ilə performans arasındakı fərqi aradan qaldırmaq üçün FEA və sahə verilənlərinin inteqrasiyası

Bu günə qədər sənayenin ön sırlarında olan operatorlar FEA modellərinə buraxma telemetriya məlumatlarını geri göndərməyə başlayıblar. Nəzərdə tutulan şeylərə buraxma zamanı yaranan vibrasiya nümunələri, moment ölçüləri və ya birdən-birə yaranan təzyiq sıçrayışları daxildir. Belə əks-əlaqə sisteminin tətbiqi zamanı bir sürtülmə qazı layihəsi 50 quyuda qablaşdırma qırılmalarını təxminən 31% azaltdığını göstərmişdir. Bu, mühəndislərin sadəcə statik dizayn hesablamalarına əsaslanan köhnə üsullarla müqayisədə olduqca təsiredici nəticədir. Burada gördüyümüz əsasən qablaşdırmanın zamanla necə möhkəm qaldığına dair yeni bir düşünmə yanaşısıdır. Kompüter simulyasiyalarını həqiqi buraxma şəraiti şərtlərindən əldə edilən məlumatlarla birləşdirərək qablaşdırma möhkəmliyi sahəsi bəzi dəyişikliklərə uğramışdır.

SSS

Xarici təzyiq altında qablaşdırma borusunun divar qalınlığının hesablanması məqsədi nədir?

Əsas məqsəd torpaq sıxılması və hidravlik qüvvələr kimi xarici təzyiqlər altında kəsilməyə və ya kiflənməyə qarşı qablaşdırma borularının konstruktiv bütövlüyünü təmin etməkdir.

ASME B31.3 standartı divar qalınlığının hesablanmasında necə kömək edir?

ASME B31.3 standartı xarici təzyiqi, borunun xarici diametrini, materialın akma möhkəmliyini və birləşmə səmərəliliyini nəzərə alaraq tələb olunan minimum divar qalınlığını müəyyən etmək üçün düstur təqdim edir.

Qablaşdırma dizaynında real vaxt rejimində geotəzyiq modelləşdirilməsinin önəmi nəyə görə artır?

Real vaxt rejimində geotəzyiq modelləşdirilməsi əməliyyatlar zamanı dinamik yeniləmələr və tənzimləmələr etməyə imkan verir və bu, mürəkkəb və yüksək təzyiqli mühitlərdə kəsilmə riskini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

Dərin qablaşdırma quraşdırmalarında kiflənməyə və sıxılma zərbələrinə qarşı aparıcı strategiyalardan bəziləri hansılardır?

Strategiyalar distanslaşdırıcılar və sementlə bağlanma ilə dəstəyin optimallaşdırılmasını, effektiv dəstəklənməmiş uzunluğun azaldılmasını və dəqiq gərginlik paylanması modelləşdirməsi üçün sonlu elementlər analizindən istifadəni əhatə edir.

Dörd/T nisbəti qablaşdırma borusu qəzalarının idarə edilməsində nə üçün kritikdir?

Dörd/T nisbəti birbaşa olaraq sıxılma müqavimətinə təsir edir; daha yüksək nisbətlər artıq qəza dərəcələri ilə əlaqələndirilir və beləliklə struktur sabitliyini saxlamaq üçün optimallaşdırma vacibdir.

Sonlu elementlər analizi (FEA) qablaşdırma sistemi dizaynını necə dəyişdirir?

FEA qablaşdırma-sement-formasiya qarşılıqlı təsirlərinin mürəkkəb simulyasiyasını həyata keçirməyə imkan verir, gərginlik paylanması ilə bağlı ətraflı məlumatlar verir və daha yaxşı dayanıqlılıq və qəzalara qarşı müqavimət üçün optimallaşdırmaya imkan verir.