잔해 및 시멘트 고형물로 인해 발생하는 일반적인 합착 플로트 장비 문제

부스러기 및 시멘트 고형물에 의해 발생하는 접착 플로트 장비 문제는 1차 접착 중에 보고되는 가장 일반적인 밸브 고장 중 하나입니다. 밀 스케일, 녹 조각, 파이프 도프, 형성 절단물 및 침전된 시멘트 입자는 플로트 칼라 또는 플로트 슈 내부에 모여 플래퍼, 볼 또는 콘을 시트에서 고정시킬 수 있습니다. 밸브를 열어두면 펌프가 꺼진 후 시멘트 역류가 발생하고, 와이퍼 플러그가 깨끗하게 범프되는 것을 방지하며, 신발에 밟아야 할 오염된 자국이 남습니다. 연마성 고형물을 운반하는 고속 슬러리는 시트와 씰을 부식시킬 수 있으며, 침전된 고형물은 흐름 통로를 연결하거나 자동 충전 플로트 슈의 충전 오리피스를 막을 수 있습니다. 이러한 실패의 대부분은 규율 있는 케이싱 준비, 적절한 머드 컨디셔닝, 제어된 펌프 속도, API 사양 10F/ISO 10427-2에 따라 제조 및 테스트된 장비를 통해 피할 수 있습니다. 플로트 장비 내부에서 잔해가 어떻게 행동하는지 인식하는 것이 밸브 막힘, 누출 및 비용이 많이 드는 장비 시간 손실을 방지하기 위한 첫 번째 단계입니다.

어떤 잔해 관련 문제가 시멘트 플로트 장비에 영향을 미치나요?

플로트 장비는 케이싱 스트링 하단에 설치된 역류 방지 또는 배압 밸브 시스템입니다. 플로트 칼라는 일반적으로 신발 위에 1~3개의 조인트(가장 일반적으로 2개의 조인트)에 배치되는 반면 플로트 슈는 스트링의 하단 조인트를 구성합니다. 두 장치 모두 굴착 유체와 시멘트 슬러리가 아래로 통과하도록 허용한 다음 밸브 아래의 압력이 밸브 위의 압력을 초과할 때마다 자동으로 닫혀 역류를 중지합니다. 가장 일반적인 씰링 요소는 엘라스토머 씰이 있는 플래퍼 밸브, 볼 앤 시트 배열 또는 콘 앤 플런저 설계입니다. 시멘트 경화 후 공구를 드릴링해야 하는 경우 본체는 드릴링 가능한 주철, 알루미늄, 열경화성 플라스틱 또는 세라믹으로 만들어질 수 있습니다.

잔해물은 여러 방향에서 이 밸브에 도달합니다. 케이싱 내부에는 보관 및 운송 중에 발생하는 밀 스케일, 녹 및 밀 바니시가 길들이는 동안 느슨해질 수 있습니다. 연결 도프, 용접 슬래그 및 이전 작업에서 남은 스케일은 파이프 앞쪽으로 아래로 이동합니다. 유정 쪽에서는 끈이 작동할 때 구멍 밖으로 순환되지 않은 절단 부분과 움푹 들어간 부분이 신발 안으로 들어갈 수 있습니다. 자체적으로 접합되는 동안 슬러리는 조밀한 고체의 현탁액입니다: 15.8ppg 클래스 G 시스템 또는 적철석 또는 산화망간을 함유한 가중 17-20ppg 슬러리입니다. 불안정한 서스펜션은 밸브 전체를 연결하는 단단한 덩어리로 자리잡을 수 있습니다.

잔해물이 밸브에 도달하면 네 가지 실패 모드가 지배적입니다. 첫째, 플래퍼 또는 볼과 시트 사이에 갇힌 입자가 밸브를 열어두어 역류를 방지할 수 없게 됩니다. 둘째, 더 큰 쓰레기는 열린 위치에서 요소를 막거나 플래퍼 힌지를 구부릴 수 있습니다. 셋째, 난류 변위 속도로 움직이는 연마성 고체는 밸브가 차압 하에서 누출될 때까지 시트, 씰 및 얇은 천공 가능 부분을 침식합니다. 넷째, 고형물은 자동 충전 플로트 슈의 제한된 충전 오리피스를 막아 케이싱이 설계된 속도로 충전되는 것을 막고 서지 동작을 변경할 수 있습니다. 시트에 침전된 시멘트 고형물의 얇은 막이라도 10,000psi 등급의 플로트 칼라를 누출 밸브로 바꿀 수 있습니다.

잔해와 시멘트 고형물이 전체 합착 작업을 위협하는 이유

플로트 밸브는 우물에서 가장 접근하기 어려운 구성 요소입니다. 이 장비는 수천 피트에 달하는 줄의 바닥에 위치하며 장비가 작업장을 떠나면 검사하거나 조정할 수 없습니다. 따라서 파편 손상은 최악의 순간, 즉 와이퍼 플러그 범프, 배압 테스트 또는 시멘트 대기 중에 압착 작업, 리필 실행 및 장비 시간 손실로 실패 비용이 측정되는 순간에 발견됩니다.

단일 입자가 전체 배압 기능을 무효화할 수 있습니다. 역류 방지 밸브는 깨끗한 라인을 밀봉하도록 설계되었으며 플래퍼 아래에 모래 알갱이가 갇혀도 누출 경로가 생성됩니다. 그런 다음 차압이 유체를 해당 경로를 통해 고속으로 강제로 통과시켜 누출이 심해질 때까지 시트와 엘라스토머를 부식시킵니다. 동일한 물리학은 잔해 문제가 일단 시작되면 빠르게 확대되는 이유를 설명합니다.

파편 피해도 클러스터로 발생하는 경향이 있습니다. 하나의 부식된 조인트에서 나온 스케일은 슬러그 형태로 밸브에 도달할 수 있으며 이를 생성한 보관 또는 취급 조건은 일반적으로 여러 조인트에 동시에 영향을 미칩니다. 그렇기 때문에 근본 원인, 습한 보관, 불량한 청소 또는 불안정한 슬러리가 수정될 때까지 동일한 우물이나 캠페인에서 잔해 고장이 반복되는 경우가 많습니다.

플로트 장비와 접합 작업의 네 가지 특성은 잔해물과 시멘트 고형물을 특히 위험하게 만듭니다.

• 밀봉은 전체 시트 둘레에 걸친 금속-금속 또는 금속-탄성중합체 접촉에 따라 달라집니다. 잔해가 접촉선을 끊고 그로 인한 누출은 저절로 치유되기보다는 압력에 의해 커집니다.
• 신발 자국은 시멘트를 바르기 전에 마지막으로 청소하는 부분이자 잔해물이 쌓이는 첫 번째 장소입니다. 플로트 신발이 고장 나면 플로트 칼라가 유일한 백업입니다. 단일 밸브 문자열에는 백업이 전혀 없습니다.
• 시멘트 슬러리는 설계상 마모성이 있습니다. 15.8ppg의 클래스 G 슬러리와 최대 20ppg의 중량 시스템은 난류 변위 속도로 시트, 씰 및 드릴 가능한 내부 부품에 충돌하는 단단한 입자를 운반합니다.
• 실패 증상이 늦게 나타납니다. 잔해물에 의해 열려 있는 밸브는 충전 및 순환 검사를 통과한 다음 플러그 범프 후 배압 테스트 중에 전체 시멘트 기둥을 유지해야 하는 경우에만 실패할 수 있습니다.

결과는 모든 접합 엔지니어에게 친숙합니다. 시멘트가 뒤로 떨어지거나 신발 트랙에서 U자형 튜브가 빠져나오고, 신발 트랙이 진흙으로 오염된 채로 남아 있으며, 시멘트를 기다리는 동안 가스가 고리 위로 이동할 수 있으며, 교정 압착이 유일한 치료법이 됩니다. 잔해가 그토록 파괴적인 이유를 이해하면 예방 프로그램을 더 쉽게 정당화할 수 있으며, 장비가 구멍에서 작동되기 전에 적용되는 검사 기준도 더욱 명확해집니다.

플로트 장비의 잔해 문제를 예방하고 관리하는 방법

예방은 장비가 장비에 도달하기 전에 시작되어 드릴아웃까지 계속됩니다. 실용적인 프로그램은 다섯 가지 영역을 다룹니다.

시운전 전 케이싱 및 플로트 장비 준비

창고와 장비 현장에서 모든 플로트 칼라와 플로트 슈를 검사하십시오. 나사산 보호 장치를 확인하고, 명판의 정격 압력과 온도를 확인하고, 충격 손상, 드릴링 가능한 부분의 갈라짐 또는 씰의 위치가 바뀌었는지 확인하십시오. 도구를 스키드 위에 보관하고 건조하게 유지하며 절대로 떨어뜨리거나 굴리지 마십시오. 주행하기 전에 케이싱을 드리프트하고 스케일이 예상되는 내부 표면을 솔질하거나 긁어냅니다. 연결 도프를 조금만 사용하여 초과분이 밸브 안으로 밀려 들어가지 않도록 하십시오. 도구를 구성하기 전에 정격 압력과 온도가 유정 계획과 일치하는지 확인하십시오.

시멘트화하기 전에 유정과 진흙을 컨디셔닝하십시오.

시멘트 작업 전 구멍을 깨끗하게 순환시켜주세요. 최소한 상향식으로 실행하고, 편향된 유정에서 파이프를 작동하여 아래로 쓰러질 수 있는 절단 베드를 부수십시오. 드릴링된 고형물을 제거하고 유변학을 안정적으로 유지하기 위해 진흙을 조절합니다. 고형 진흙은 절단 부하를 첫 번째 저속 구역, 종종 신발 바로 근처에 쏟아 붓습니다. 오랜 정적 기간 후에는 와이퍼 트립을 실행하십시오. 목표는 가능한 가장 깨끗한 구멍에서 시멘트 작업을 시작하는 것입니다. 왜냐하면 스페이서와 슬러리가 자체적으로 고형물 부담을 추가하기 때문입니다.

침식 및 침강을 제한하기 위한 슬러리 및 변위 설계

플로트 장비가 설계된 범위 내에서 변위 속도를 유지하십시오. 과도한 속도로 밸브를 통과하는 난류는 시트, 씰 및 천공 가능한 내부 부품의 침식을 가속화합니다. 프로그램에 난류 변위가 필요한 경우 내식성 설계를 선택하고 공급업체에 확인하십시오. 17-20ppg 범위의 가중 슬러리에는 고형물이 부유 상태로 유지되도록 효과적인 분산제가 필요합니다. 왜냐하면 밸브를 가로질러 쌓이는 슬러리는 혼합 장치에서 생성된 잔해 문제이기 때문입니다. 밸브 전체에 정적 슬러리가 남지 않도록 하고 가능한 경우 파이프 이동을 유지하며 올바른 스페이서 볼륨을 사용하십시오.

Wellsite에서 밸브 무결성 확인

플로트에 의존하기 전에 플로트를 확인하세요. 길들이는 동안 충전 동작을 관찰하십시오. 케이스가 너무 빨리 채워지거나 전혀 채워지지 않으면 자동 충전 오리피스가 손상되었음을 나타낼 수 있습니다. 착륙 후 제어된 속도로 순환하고 복귀를 확인한 후 플로트에 대한 압력 테스트를 수행하고 계획된 테스트 값을 유지합니다. 압력을 유지하지 않는 밸브는 접합 전에 조사해야 합니다. 작업 중에 계획된 압력에서 플러그를 부딪치고 게이지를 관찰하십시오. 일정한 폐쇄 압력은 플로트가 유지되고 있음을 의미하고, 꾸준한 감소는 밸브가 누출되고 컬럼이 뒤로 물러나는 것을 의미합니다.

조심스럽게 드릴을 뚫고 잔해물을 순환시키십시오.

드릴아웃은 그 자체로 잔해물을 생성합니다. 드릴 가능한 플로트 장비를 드릴링할 때 주철, 알루미늄, 열경화성 또는 세라믹 내부에 적합한 웨이트 온 비트를 사용하여 파편이 덩어리로 부서지는 대신 작게 분쇄되도록 하십시오. 밸브 아래에 끼어들기 전에 절단 부분과 공구 조각이 신발 트랙에서 들어올려지도록 지속적으로 순환하십시오. 라이너 및 다단계 유정에서는 위에서 나온 잔해물이 아래 도구에 떨어질 수 있으므로 앞으로 드릴링하기 전에 상향식으로 순환하고 셰이커를 확인하십시오. 비트를 강제로 누르면 파편이 쥐구멍으로 밀려 들어가거나 다음 도구 아래에 끼일 수 있으므로 제조업체의 드릴아웃 매개변수를 존중하십시오.

자주 묻는 질문

작은 잔해 입자가 실제로 플로트 밸브의 밀봉을 막을 수 있습니까?

예. 플래퍼 및 볼 앤 시트 밸브는 좁은 접촉 라인을 밀봉하므로 시트에 갇힌 모래 알갱이 또는 침전된 시멘트 입자 몇 개가 누출 경로를 만듭니다. 차압으로 인해 유체가 틈새를 통과하게 되면 침식으로 인해 유체가 빠르게 확대됩니다. 작은 잔해로 인해 정격 플로트 칼라 누출이 발생할 수 있습니다.

잔해의 가장 일반적인 원인은 무엇입니까?

케이싱 보관 및 운송 시 발생하는 밀 스케일, 녹 및 바니시가 목록의 선두에 있으며, 그 다음이 과도한 스레드 컴파운드입니다. 구멍 밖으로 순환되지 않은 형성 절단 및 동굴도 스트링이 실행될 때 신발에 들어갑니다. 작업 중에 침전된 불안정한 시멘트 슬러리는 압축된 고형물로 인해 밸브를 연결할 수 있습니다.

잔해가 밸브를 열어 놓고 있는지 어떻게 알 수 있나요?

충전 및 순환 중에 첫 번째 징후가 나타납니다. 케이싱이 계산된 것보다 빠르게 채워지거나 반환이 펌핑된 용량과 일치하지 않습니다. 플러그가 부딪힌 후 잔해로 인해 열린 플로트가 압력을 유지하지 못하고 시멘트 기둥이 뒤로 떨어지면서 게이지가 감소합니다. 실패한 사전 접합 압력 테스트는 달리 입증될 때까지 파편과 관련된 것으로 간주합니다.

무거운 시멘트 슬러리가 밸브 문제의 위험을 증가시키나요?

예, 주로 침식과 침전을 통해 발생합니다. 17-20ppg의 가중 슬러리는 난류 속도에서 시트와 씰에 충돌하는 적철광 또는 산화망간 입자를 운반하며 정적일 때 더 빨리 안정되어 밸브 전체에 브리지를 형성합니다. 분산제 처리, 제어된 비율 및 침식 방지 내부 구조는 위험을 감소시키지만 제거하지는 않습니다.

플로트 슈즈에 잔해물이 자동으로 채워질 수 있나요?

그들은 할 수 있습니다. 자동 채우기 도구는 제한된 오리피스를 통해 또는 케이싱이 채워지는 동안 떠다니는 플래퍼를 통과하여 유체를 통과시키며, 이러한 통로에는 고형물이 먼저 축적됩니다. 막힌 충전 포트는 설계 속도로 케이싱 충전을 중지하여 서지 압력과 충전 시간을 변경합니다. 런인 중 채우기 점검을 통해 스트링이 바닥에 도달하기 전에 문제를 찾아냅니다.

플로트가 배압 테스트에 실패하면 어떻게 해야 합니까?

시멘트를 펌핑하기 전에 중지하고 진단하십시오. 더 높은 속도로 순환시켜 시트에서 잔해물을 씻어낸 후 다시 테스트해 보십시오. 밸브가 여전히 밀봉되지 않으면 옵션이 제한됩니다. 스트링을 당겨 장비를 교체하거나 플로트 칼라를 1차 장벽으로 사용하여 압착을 계획합니다. 현장 권장사항은 공급업체에 문의하세요.

결론

잔해와 시멘트 고형물은 플로트 장비의 숨겨진 적입니다. 이로 인해 밸브 막힘, 시트 누출, 자동 충전 포트 막힘, 신발 자국 오염 등의 문제가 발생하며, 이는 시멘트 작업이 밸브 유지 압력에 따라 달라질 때만 표면화됩니다. 해결책은 잘 입증되었습니다. 케이싱과 도구를 적절하게 준비하고, 구멍을 깨끗하게 순환시키고, 매달린 상태로 유지되는 슬러리를 설계하고, 작업 전과 작업 중에 밸브를 확인하고, 규율에 따라 드릴링하는 것입니다. 이러한 조치는 압착 작업이나 신발 자국 분실에 비해 저렴하기 때문에 모든 시멘트 프로그램에는 이를 포함해야 합니다. 의심스러운 구멍 청소 또는 무거운 슬러리가 있는 우물에서 시멘트 작업을 계획하고 있는 경우 당사의 응용 엔지니어에게 문의하여 귀하의 조건에 맞는 플로트 슈 및 플로트 칼라 권장 사항을 문의하십시오.