Veelvoorkomende problemen met cementeervlotterapparatuur veroorzaakt door puin en vaste cementdeeltjes

Problemen met de cementeervlotterapparatuur veroorzaakt door vuil en vaste cementdeeltjes behoren tot de meest voorkomende klepstoringen die worden gemeld tijdens het primaire cementeren. Walshuid, roestschilfers, pijpdope, formatiegruis en bezonken cementdeeltjes kunnen zich ophopen in een vlotterkraag of vlotterschoen en de flap, bal of kegel van zijn zitting houden. Een klep die open wordt gehouden, zorgt ervoor dat cement terugstroomt nadat de pomp is uitgeschakeld, voorkomt een schone stoot van de wisserplug en laat een verontreinigd schoenspoor achter dat mogelijk moet worden ingeknepen. Slurry met hoge snelheid die schurende vaste stoffen vervoert, kan ook zittingen en afdichtingen eroderen, terwijl bezonken vaste stoffen de stroomdoorgang kunnen overbruggen of de vulopening van een automatisch vullende vlotterschoen kunnen verstoppen. De meeste van deze storingen kunnen worden vermeden met een gedisciplineerde voorbereiding van de behuizing, de juiste conditionering van de modder, gecontroleerde pompsnelheden en apparatuur die is vervaardigd en getest volgens API Spec 10F / ISO 10427-2. Herkennen hoe vuil zich in vlotterapparatuur gedraagt, is de eerste stap in de richting van het voorkomen van vastzittende kleppen, lekkage en kostbare verloren boortijd.

Welke puingerelateerde problemen zijn van invloed op cementeringsvlotterapparatuur?

Vlotterapparatuur is een terugslag- of tegendrukklepsysteem dat aan de onderkant van de verbuizingsreeks is geïnstalleerd. Een vlotterkraag wordt normaal gesproken één tot drie verbindingen boven de schoen geplaatst, meestal twee verbindingen, terwijl de vlotterschoen het onderste verbindingsstuk van de pees vormt. Beide apparaten laten boorvloeistof en cementslurry naar beneden stromen en sluiten vervolgens automatisch om de tegenstroom te stoppen wanneer de druk onder de klep de druk erboven overschrijdt. De meest voorkomende afdichtingselementen zijn een flapperklep met een elastomeerafdichting, een kogel-en-zitting-opstelling of een kegel-en-plunjer-ontwerp. Het lichaam kan zijn gemaakt van boorbaar gietijzer, aluminium, thermohardend plastic of keramiek, wanneer het gereedschap moet worden uitgeboord nadat het cement is uitgehard.

Puin bereikt deze kleppen vanuit verschillende richtingen. In de behuizing kunnen tijdens het inlopen walshuid, roest en walsvernis, afkomstig van opslag en transport, loskomen. Verbindingsdope, lasslak en overgebleven aanslag van eerdere werkzaamheden worden vóór de buis door het gat getransporteerd. Vanaf de kant van het boorgat kunnen stekken en uithollingen die nooit uit het gat zijn gecirculeerd, de schoen binnendringen terwijl de draad wordt geleid. Tijdens het cementeren zelf is de slurry een suspensie van dichte vaste stoffen: een 15,8 ppg Klasse G-systeem of een gewogen 17-20 ppg slurry die hematiet of mangaanoxide bevat. Elke onstabiele ophanging kan zich in een harde, overbruggende massa over de klep nestelen.

Zodra vuil de klep bereikt, domineren vier faalwijzen. Ten eerste houden deeltjes die gevangen zitten tussen de flap of kogel en de zitting ervan de klep open, zodat deze niet kan afdichten tegen tegenstroom. Ten tweede kan grotere rommel het element in de open positie blokkeren of een flapscharnier verbuigen. Ten derde eroderen schurende vaste stoffen die met turbulente verplaatsingssnelheden bewegen zittingen, afdichtingen en dunne boorbare secties totdat de klep lekt onder drukverschil. Ten vierde kunnen vaste stoffen de beperkte vulopening van een automatisch vullende vlotterschoen verstoppen, waardoor de behuizing niet meer met de ontworpen snelheid wordt gevuld en het golfgedrag verandert. Zelfs een dun laagje vaste cementdeeltjes op een zitting kan een vlotterkraag met een druk van 10.000 psi in een lekkende klep veranderen.

Waarom puin en vaste cementdeeltjes het hele cementeerwerk bedreigen

De vlotterklep is het minst toegankelijke onderdeel in de put. Het zit aan de onderkant van een touw dat wel duizenden meters kan reiken, en zodra de apparatuur de werkplaats verlaat, kan deze niet meer worden geïnspecteerd of aangepast. Schade door puin wordt daarom op het slechtst mogelijke moment ontdekt: tijdens de stoot van de ruitenwisserplug, de tegendruktest of het wachten op cement, wanneer de kosten van falen worden gemeten in knijpwerkzaamheden, bijvulbeurten en verloren boortijd.

Eén enkel deeltje kan de hele tegendrukfunctie tenietdoen. Terugslagkleppen zijn ontworpen om op een zuivere lijn af te dichten, en zelfs een zandkorrel die onder een flap zit, veroorzaakt een lekpad. Het drukverschil dwingt vervolgens de vloeistof met hoge snelheid door dat pad, waardoor de zitting en het elastomeer worden geërodeerd totdat het lek groot wordt. Dezelfde natuurkunde verklaart waarom puinproblemen snel escaleren zodra ze beginnen.

Schade door puin komt ook meestal in clusters aan. Kalkaanslag van één gecorrodeerde verbinding kan als een slak de klep bereiken, en de opslag- of hanteringsomstandigheden die deze hebben veroorzaakt, hebben meestal invloed op meerdere verbindingen tegelijk. Dat is de reden dat puinstoringen zich vaak in dezelfde put of campagne herhalen totdat de oorzaak, vochtige opslag, slechte reiniging of een onstabiele slurry, is verholpen.

Vier kenmerken van vlotterapparatuur en cementeerwerkzaamheden maken puin en vaste cementdeeltjes bijzonder gevaarlijk:

• De afdichting is afhankelijk van metaal-op-metaal- of metaal-elastomeercontact over de volledige zittingomtrek. Puin breekt die contactlijn en het resulterende lek groeit onder druk in plaats van zichzelf te genezen.
• De schoenbaan is het laatste gedeelte dat wordt schoongemaakt vóór het cementeren en de eerste plaats waar vuil zich ophoopt. Als de vlotterschoen kapot gaat, is de vlotterkraag de enige back-up; in een string met één klep is er helemaal geen back-up.
• Cementslurries zijn van nature schurend. Klasse G-slurry van 15,8 ppg en verzwaarde systemen tot 20 ppg bevatten harde deeltjes die met turbulente verplaatsingssnelheden op zittingen, afdichtingen en boorbare onderdelen botsen.
• Faalsymptomen verschijnen laat. Een klep die door vuil open wordt gehouden, kan de opvul- en circulatiecontroles doorstaan ​​en vervolgens pas falen als hij de volledige cementkolom moet vasthouden tijdens de tegendruktest na de plugstoot.

De gevolgen zijn voor iedere cementeeringenieur bekend. Cement valt terug of U-buizen vallen uit het schoenspoor, het schoenspoor blijft verontreinigd met modder, gas kan door de annulus migreren tijdens het wachten op cement, en een remediërende knijp wordt de enige remedie. Als u begrijpt waarom afval zo destructief is, is een preventieprogramma gemakkelijker te rechtvaardigen, en worden ook de inspectiecriteria aangescherpt die worden toegepast voordat de apparatuur ooit in het gat wordt gebruikt.

Hoe u afvalproblemen in vlotterapparatuur kunt voorkomen en beheren

Preventie begint voordat de apparatuur de boorinstallatie bereikt en gaat door tot en met het uitboren. Een praktisch programma omvat vijf gebieden.

Bereid de behuizing en vlotterapparatuur voor voordat u deze inrijdt

Inspecteer elke vlotterkraag en vlotterschoen in het magazijn en opnieuw op de boorplatform. Controleer de schroefdraadbeschermers, bevestig de nominale druk en temperatuur op het typeplaatje en zoek naar schokschade, gebarsten boorbare delen of verschoven afdichtingen. Bewaar gereedschappen op skids, houd ze droog en laat ze nooit vallen of rollen. Voordat u gaat rennen, laat u de behuizing drijven en borstelt of schraapt u interne oppervlakken waar kalkaanslag wordt verwacht; breng de verbindingsvloeistof spaarzaam aan, zodat het overtollige mengsel niet in de klep terechtkomt. Bevestig dat de nominale druk en temperatuur overeenkomen met het putplan voordat de gereedschappen worden gemaakt.

Conditioneer het boorgat en de modder vóór het cementeren

Laat het gat schoon circuleren vóór het cementeren. Werk minimaal van onder naar boven, en in afwijkende putten werk je de pijp uit om stekbedden op te breken die in de put kunnen inzakken. Conditioneer de modder om geboorde vaste stoffen te verwijderen en de reologie stabiel te houden; een modder met een hoog vastestofgehalte dumpt zijn boorlading in de eerste lagesnelheidszone, vaak direct bij de schoen. Voer na lange statische perioden een ruitenwisseruitschakeling uit. Het doel is om met het cementwerk te beginnen met een zo schoon mogelijk gat, omdat het afstandsstuk en de slurry hun eigen last van vaste stoffen zullen toevoegen.

Ontwerp drijfmest en verplaatsing om erosie en bezinking te beperken

Houd de verplaatsingssnelheid binnen het bereik waarvoor de vlotterapparatuur is ontworpen. Turbulente stroming door de klep met excessieve snelheden versnelt de erosie van zittingen, afdichtingen en boorbare interne onderdelen; als het programma turbulente verplaatsing vereist, kies dan voor erosiebestendige ontwerpen en bevestig dit met de leverancier. Gewogen slurry's in het bereik van 17-20 ppg hebben effectieve dispergeermiddelen nodig, zodat vaste stoffen in suspensie blijven, aangezien een slurry die zich over de klep ophoopt een vuilprobleem is dat in de mengeenheid wordt veroorzaakt. Zorg ervoor dat er geen statische slurry op de klep achterblijft, houd de leiding in beweging waar dat praktisch mogelijk is, en gebruik het juiste afstandsstukvolume.

Controleer de klepintegriteit op de putlocatie

Bevestig de vlotter voordat u ervan afhankelijk bent. Let tijdens het inlopen op het vulgedrag: een behuizing die te snel of helemaal niet vult, kan wijzen op een beschadigde automatische vulopening. Na de landing circuleert u met een gecontroleerde snelheid en bevestigt u de terugkeer, voert u vervolgens een druktest uit tegen de vlotter en houdt u de geplande testwaarde vast. Een klep die de druk niet kan vasthouden, moet vóór het cementeren worden onderzocht. Stoot tijdens het werk tegen de plug op de geplande druk en let op de meters: een constante inschakeldruk betekent dat de vlotter vasthoudt, terwijl gestaag verval betekent dat de klep lekt en de kolom terugvalt.

Zorgvuldig uitboren en het puin laten circuleren

Uitboren creëert zijn eigen puin. Gebruik bij het boren van boorbare vlotterapparatuur een gewicht op de boor die geschikt is voor gietijzeren, aluminium, thermohardende of keramische onderdelen, zodat de fragmenten klein worden gemalen in plaats van in brokken te breken. Laat het continu circuleren om spanen en gereedschapsfragmenten uit de rupsband te tillen voordat ze onder een klep kunnen vastlopen. In liner- en meertrapsputten kan puin van bovenaf op gereedschap eronder vallen, dus circuleer van onder naar boven en controleer de schudders voordat u verder boort. Respecteer de uitboorparameters van de fabrikant, omdat het forceren van de boor fragmenten in het rattengat kan duwen of onder het volgende gereedschap kan vastklemmen.

Veelgestelde vragen

Kunnen kleine vuildeeltjes de afdichting van een vlotterklep echt tegenhouden?

Ja. Flapper- en kogel-en-zittingkleppen sluiten af ​​op een smalle contactlijn, zodat een zandkorrel of een paar bezonken cementdeeltjes die op de zitting vastzitten een lekpad creëren. Zodra het drukverschil vloeistof door de opening dwingt, vergroot erosie deze snel. Klein vuil kan ervoor zorgen dat een vlotterkraag gaat lekken.

Wat zijn de meest voorkomende bronnen van puin?

Walshuid, roest en vernis van de opslag en het transport van de behuizing staan ​​bovenaan de lijst, gevolgd door overtollige draadverbinding. Formatiestekken en speleologie die niet uit het gat circuleren, komen ook in de schoen terecht terwijl de draad wordt bewogen. Een onstabiele cementslurry die tijdens het werk bezinkt, kan de klep overbruggen met opeengepakte vaste stoffen.

Hoe weten we of vuil een klep openhoudt?

De eerste tekenen verschijnen tijdens het vullen en circuleren: de behuizing vult sneller dan berekend, of de retouren komen niet overeen met het verpompte volume. Nadat de plug is gestoten, kan een vlotter die door puin wordt opengehouden, de druk niet vasthouden en vervalt de meter als de cementkolom terugvalt. Behandel een mislukte druktest voorafgaand aan het cementeren als afvalgerelateerd totdat het tegendeel is bewezen.

Vergroten zware cementslurries het risico op klepproblemen?

Ja, vooral door erosie en bezinking. Gewogen slurries van 17-20 ppg bevatten hematiet- of mangaanoxidedeeltjes die zittingen en afdichtingen raken bij turbulente snelheden, en ze bezinken sneller wanneer ze statisch zijn, waardoor bruggen over de klep worden gevormd. Behandeling met dispergeermiddelen, gecontroleerde doseringen en erosiebestendige interne onderdelen verminderen het risico, maar elimineren het niet.

Kunnen automatisch opgevulde drijvende schoenen verstopt raken met vuil?

Dat kunnen ze. Gereedschappen voor automatisch vullen voeren vloeistof door een beperkte opening of langs een flap die blijft drijven terwijl de behuizing vult, en in die passages hopen vaste stoffen zich het eerst op. Een verstopte vulpoort stopt het vullen van de behuizing met de ontwerpsnelheid, waardoor de piekdruk en de vultijd veranderen. Vulcontroles tijdens de inloop lossen het probleem op voordat de string de bodem bereikt.

Wat moeten we doen als de vlotter de tegendruktest niet doorstaat?

Stop en diagnosticeer voordat u cement pompt. Probeer met een hogere snelheid te circuleren om vuil van de stoel te spoelen en test vervolgens opnieuw. Als de klep nog steeds niet afdicht, zijn de opties beperkt: trek aan het touwtje om de uitrusting te vervangen, of ga verder met de vlotterkraag als primaire barrière en plan een knelpunt. Vraag uw leverancier om aanbevelingen ter plaatse.

Conclusie

Puin en vaste cementdeeltjes zijn de verborgen vijanden van vlotterapparatuur. Ze veroorzaken vastzittende kleppen, lekkende zittingen, verstopte automatische vulpoorten en vervuilde schoensporen, storingen die alleen aan de oppervlakte komen als het cementwerk afhankelijk is van de klephouddruk. De remedies hebben zich bewezen: bereid de behuizing en het gereedschap op de juiste manier voor, laat het gat schoon circuleren, ontwerp slurries die blijven hangen, controleer de klep voor en tijdens het werk en boor met discipline uit. Omdat deze maatregelen goedkoop zijn in vergelijking met een knijpbeurt of een verloren schoenspoor, zou elk cementeerprogramma deze moeten omvatten. Als u een cementklus plant in een put met twijfelachtige reiniging van de gaten of met zware slurries, neem dan contact op met onze toepassingsingenieurs voor aanbevelingen voor vlotterschoenen en vlotterkraag die zijn afgestemd op uw omstandigheden.