التحليل التجريبي لسدادات التكسير القابلة للذوبان
تُعدّ سدادات التكسير الهيدروليكي المركبة التقليدية موثوقة، لكنّ تركيبها قبل بدء إنتاج النفط والغاز قد يكون مكلفًا للغاية. كما أنّ زيادة طول الحفر في الجزء الأفقي تحدّ من نطاق التشغيل الآمن للأنابيب الملفوفة. صُمّمت سدادات التكسير الهيدروليكي القابلة للذوبان لتذوب في سائل البئر بعد عملية التكسير، ما يُغني عن الحاجة إلى الطحن أو التجليخ. لنفترض أنّ سدادات التكسير الهيدروليكي القابلة للذوبان مُرسلة إلى شركات التشغيل. تسير الأمور على ما يُرام خلال عملية الضخ والتركيب والتكسير، ولكن في نهاية المطاف، لا تذوب السدادة، ما يُشكّل كابوسًا للمُورّد.
لنبدأ بالنظر في العوامل التي تؤدي إلى ذوبان سدادات التكسير القابلة للذوبان، والتي تتكون عمومًا من مواد قابلة للذوبان (معادن قابلة للذوبان أو حمض البولي جليكوليك، وخاصةً المواد القائمة على الألومنيوم والمغنيسيوم) وتركيبة مطاطية قابلة للذوبان. في وجود محلول إلكتروليتي في سائل البئر، يتآكل المعدن القابل للذوبان من خلال تفاعل كيميائي كهربائي يُعرف بالتفاعل الجلفاني، ويتأثر معدل هذا التفاعل بتركيز الكلوريد، ودرجة الحرارة، ومساحة السطح الملامس للسائل، وعوامل أخرى مثل تركيز الكاثود. يوضح الشكل 2 أن عامل الدعم/الرمل له تأثير كبير على معدل ذوبان سدادات التكسير القابلة للذوبان؛ فعلى سبيل المثال، يمكن لعامل الدعم الموجود في التكوين الأساسي أن ينتقل من الشق إلى داخل البئر، مكونًا ما يشبه كيس الرمل عند سدادة التكسير.
مع أخذ هذه الظروف في الاعتبار، يمكن استخدام أي من العوامل المذكورة أعلاه للتحكم في معدل ذوبان سدادة التكسير الهيدروليكي في الظروف الثابتة. يجب جمع معلومات أساسية من المشغل لمحاكاة بيئة قاع البئر لضمان الحد الأدنى من ذوبان سدادة التكسير قبل إتمام عملية التكسير. بعد ذلك، يبدأ الذوبان مع ارتفاع درجات حرارة قاع البئر. ومع ذلك، فإن بيئة قاع البئر وظروف التشغيل الميدانية متغيرة باستمرار.
عند ضخ سدادة التكسير لفتح الشق، يُحقن كمية كبيرة من السائل ذي درجة حرارة السطح في البئر. يوضح الشكل 1 أنه عند دخول سدادة التكسير إلى البئر، تنخفض درجة حرارة قاع البئر بشكل ملحوظ. بمجرد وصول سدادة التكسير إلى الموضع المحدد مسبقًا، يتم تثقيب البئر، ثم يُسحب جهاز التكسير، ثم تُوصل معدات التكسير. خلال هذه الفترة، تبدأ درجات حرارة قاع البئر بالارتفاع تدريجيًا. في حال تأخر التكسير، يُفضل ضخ المزيد من السائل ذي درجة حرارة السطح إلى قاع البئر لتبريده وإبطاء معدل ذوبان سدادة التكسير. عند بدء التكسير، تنخفض درجة حرارة قاع البئر مرة أخرى، وبمجرد اكتمال التكسير، ترتفع درجة حرارة قاع البئر تدريجيًا.
بما أن سدادات التكسير القابلة للذوبان مصممة لتذوب خلال مرحلة إعادة التسخين، وبما أن الوقت اللازم لذوبانها بالكامل يعتمد على درجة حرارتها، فمن الضروري إدراك أن درجة حرارة قاع البئر ستعود إلى مستوى يُسرّع من معدل ذوبان السدادة. مع ذلك، يتأثر معدل استعادة درجة حرارة التكوين بعوامل مثل إزاحة المضخة، وإجمالي السوائل المحقونة في الشق، وحجم الشق.
من المرجح أن تختلف هذه المتغيرات باختلاف التكوينات الجيولوجية المعالجة، وقد تُسبب تباينات في استعادة درجة الحرارة. بعبارة أخرى، لا توجد طريقة للتأكد بنسبة 100% من موعد عودة درجة حرارة قاع البئر إلى الدرجة المطلوبة لإذابة سدادة التكسير. وينطبق الأمر نفسه على تركيز أيونات الكلوريد في سائل تدفق البئر. فبسبب التغيرات الديناميكية المذكورة أعلاه، يكون تركيز أيونات الكلوريد في سائل البئر أقل بكثير من المتوقع، مما يُبطئ معدل ذوبان سدادة التكسير.
هناك عوامل أخرى إلى جانب درجة الحرارة وتركيز الكلوريد. تخيل لو أن سدادة التكسير مثبتة بإحكام في مكانها، ومغطاة بسائل البئر (باستثناء جزء جدار البئر الملامس للغلاف)، فإن مكونات سدادة التكسير يجب اختيارها بعناية بناءً على درجة الحرارة وتركيز الكلوريد في هذا البئر، الذي يتعافى من تأثير التبريد أثناء معالجة ما بعد التكسير. فلماذا لم تذب سدادة التكسير؟ ما الذي يمكن أن يعيق عملية الذوبان في البئر؟ من المرجح أن يكون السبب هو عامل الدعم/الرمل.
بعد اكتمال المعالجة، يُغلق البئر. عند انغلاق الشق، قد يتسبب ضغط الإغلاق في هجرة أو تسرب مادة الدعم خارج البئر، ناهيك عن السيناريو الذي يحدث أثناء التكسير الهيدروليكي خلال عملية الغربلة، وعادةً ما يقوم المشغلون الصينيون بعكس اتجاه البئر في محاولة لاستعادة معدلات الضخ الجيدة. أثناء التدفق العكسي، من المرجح أن تتسرب مادة الدعم الموجودة في التكوينات السفلية من الشقوق وتنتقل إلى داخل البئر. تتشكل أكياس رملية عند سدادة التكسير، مما يعزلها عن سائل البئر.
قد يظن البعض أن مواد التدعيم نفاذة، كالرمل على الشاطئ. فإذا غرست يدك في الرمل وحفرته، ستجده رطباً. حتى لو غُطّي سدادة التكسير بالكامل بمادة التدعيم، فإنها تبقى على اتصال بسائل البئر، وهذا يُعدّ عيباً بالنسبة لها، لأنها قد لا تكون معزولة تماماً عن سائل البئر، مما يؤثر على معدل ذوبانها.
