على الرغم من أن الحفر أصبح أكثر تكلفةً ويتطلب أعماقًا أكبر، إلا أن المشغلين والمقاولين في كل مكان مُجبرون على التعرّف على المزايا والاستراتيجيات والأدوات المتاحة لإدارة المواد الصلبة في سائل الحفر بكفاءة. ويمكن إدارة مستويات تركيز المواد الصلبة بشكل صحيح باستخدام أجهزة الطرد المركزي, منظفات الطين, مزيلات الطمي، و هزازات الصخر الزيتيستركز هذه المحاضرة على "أسباب" و"كيفية" إدارة المواد الصلبة في الحفر باستخدام هذه التقنية بدلاً من التأثير السلبي للمواد الصلبة في الحفر على التكوينات نفسها.
يمكن استخدام قطع مختلفة من المعدات، والمعروفة بشكل جماعي باسم "معدات التحكم في الجسيمات"، لأخذ المواد الصلبة من الطين بطرق مختلفة.
عندما يمرّ الطين فوق هزاز الصخر الزيتي، يهتزّ، مما يسمح للسائل والجسيمات الدقيقة بالتدفق عبر الغربال. يُرشّح هذا سائل الحفر المُستخدَم، مُزيلاً ما يصل إلى 80% من الجسيمات.
قد يستقر سائل الحفر في خزان الترسيب، مما يسمح للجسيمات الأكبر بالغرق إلى القاع.
للحفاظ على كثافة الطين ثابتة، يقوم جهاز إزالة الغاز بالتفريغ باستخراج الغاز المحاصر في الطين.
تُستخدم أجهزة إزالة الرمل أو إزالة الطمي في الأعاصير المائية. فهي تحوّل قوة الطرد المركزي لضاغط الطرد المركزي إلى ضغط، مما يُمكّن الجسيمات العالقة في طين الحفر من الانفصال عن السائل.
يُستعاد الباريت لإعادة استخدامه باستخدام منظفات الطين. تتكون هذه المنظفات من جهاز لإزالة الطمي موضوع فوق هزازة صخرية دقيقة، وغربال متذبذب عالي الطاقة.
تستخدم أجهزة الطرد المركزي المصفقة قوة الطرد المركزي لفصل مكونات السائل الأخف عن جسيماته الأثقل. يتكون الوعاء المخروطي من ناقل مزدوج اللولب يدور في نفس اتجاه الحاوية المخروطية، ولكن بسرعة أبطأ قليلاً.
تُعرف المعدات المستخدمة لإزالة الشوائب والغازات العالقة من طين الحفر المُستهلك بمعدات التحكم في المواد الصلبة في سائل الحفر. وتستخدم هذه العملية أجهزة مثل:
تُقلل إدارة المواد الصلبة من البصمة الكربونية الناتجة عن نقل وإدارة طين الحفر المُستهلك. كما تُخفض تكاليف المشروع بشكل ملحوظ من خلال تمكين تنظيف وإعادة تدوير سائل الحفر المُستهلك لإجراء عمليات حفر إضافية.
تُنقل القطع المحفورة إلى السطح بواسطة الطين المتداول أثناء عمليات الحفر. في نظام التحكم بنمذجة المواد الصلبة، تُعالَج هذه المواد لاحقًا بفصلها عن الطين بناءً على حجم الجسيمات. ونظرًا لعدم فعالية التصميم السابق في فصل المواد الصلبة عن الطين، تُركز الدراسة في هذا الفصل على تحسين كفاءة المعدات وعزلها. ولتقليل فقدان الضغط الناتج عن الحركة، استُبدل أنبوب الضغط العالي بفاصل خط التدفق في نهاية ممر العبور إلى هزازات الصخر الزيتي. وبمساعدة هذه التقنية، يتم تحقيق العدد المطلوب من هزازات الصخر الزيتي قد يحصل كلٌّ منهما على حصة متساوية من الجسيمات التي تحتوي على طين الحفر. قد يؤدي دوران الطين الذي لا يُؤدي إلى انخفاض تركيز المواد الصلبة إلى زيادة لزوجة السائل، مما يمنحه مقاومةً للتدفق. يؤدي هذا إلى تعديلات في كثافته، وخصائصه الريولوجية، وخصائص أخرى. لتقليل وقت التوقف الناتج عن انسداد خطوط التدفق، وإصلاحات نهايات السوائل، وتآكل عملية الحفر، وإعادة حفر الجسيمات أثناء إعادة تدوير سائل الحفر نفسه في حلقة نظام الطين، من الضروري إزالة أكبر قدر ممكن من المواد الصلبة.
هناك العديد من مكونات النظام التي يمكن تقسيمها إلى عدة مراحل عندما يتعلق الأمر بالتحكم في المواد الصلبة:
المرحلة 1
تتم إزالة جميع الشقوق الكبيرة الموجودة في الطين يدويًا بواسطة هزاز الصخر الزيتي. تتحول هذه الشقوق إلى طمي لأنها لا تزيل أي جزيئات صلبة دقيقة أخرى. يجب إزالتها كجزء من تقنية الحفر المناسبة. إذا لم يتم ذلك، فقد يكون الوزن أثقل مما ينبغي. وهذا أمر سيئ لأنه يزيد من ثقل الآلات الدوارة، ويتراكم الغاز نتيجة لذلك.
المرحلة الثانية
يجب إخراج الغاز المتسرب من الطين. هناك حاجة إلى مضخة إضافية لهذا الغرض. سيتم تدوير الطين بواسطة المضخة وإعادته إلى الحفرة. شاشات هزازة سيتم استخدامها لاحقًا بواسطة هزاز الصخر الزيتي. يتم التقاط القصاصات الكبيرة بواسطة هذه الهزازات وإلقائها في حاوية أخرى للتخلص منها.
المرحلة 3
مصيدة الرمل، التي تُشبه خزان الطين، تستقبل الطين السائل. ورغم أنها تبدو بسيطة، إلا أنها في الواقع معقدة للغاية. صُممت لتُهتزّ المصافي، مما يُقلل من محتوى الأوساخ. في حال وجود كمية زائدة من الأوساخ، تُستخدم عملية إزالة الغازات بالتفريغ.
المرحلة الرابعة
يُخرج جهاز إزالة الغاز الغاز من الطين مرة أخرى. إذا تُرك في مكانه، فقد يكون الطين خفيفًا جدًا. في هذه الحالة، قد تتعطل الآلة، وقد يحدث انفجار إذا سُمح لسوائل التكوين بالوصول إلى جوف البئر. علاوة على ذلك، قد يُسبب الغاز انسدادًا في البئر إذا قام الحفار بتدويره في الطين المقطوع.
المرحلة الخامسة
من الممكن استخدام غاز المضخة مع الطين بدلًا من الطين وحده، وهو أمر غير فعال. يمكنك استخدام مزيل غاز لتحقيق ذلك. يتم ذلك في جهاز مفرغ من الهواء يحتوي أيضًا على غاز وتراب. يتدفق الغاز عبر صفائح الحاجز بعد دخوله إلى الأعلى. يوفر الموزع بعد ذلك مساحة تلامس كبيرة لاشتعال الغاز. عند توزيع الطين، يُسهّل الفراغ خروج الغاز. ولحماية الطين والبيئة، يخرج الغاز من المنصة عبر فتحة تهوية.
يُصنّف معظم طين الحفر المستخدم حاليًا على أنه طين ذو أساس مائي، إذ يعتمد على الماء كشكلٍ مائي. أما باقي طين الحفر المستخدم حاليًا، فيُصنّف على أنه طين ذو أساس نفطي، إذ يحتوي على النفط كطور سائل دائم. ويمكن تقسيم المراحل الصلبة لطين الحفر إلى فئتين:
مواد الحفر الصلبة هي تلك المواد الصلبة التي تأتي من التكوينات التي يتم حفرها، والتي تتسرب إلى الطين على شكل قطع أو كهوف. تتراوح أحجام جزيئات مواد الحفر الصلبة من أقل من مليمتر واحد إلى 1500 ميكرون فأكثر. يجب الحفاظ على مدة بقاء مواد الحفر الصلبة في الطين عند أدنى حد لها حتى تتمكن من الدوران من المثقاب إلى السطح. يجب أن تكون مواد الحفر الصلبة موجودة بالضرورة في الطين. وبطبيعة الحال، يتطابق محتوى مواد الحفر الصلبة مع محتوى الهيكل الذي يتم حفره أو الذي تم حفره بالفعل في البئر. يُعد التحكم في تركيز وحجم ونوع الجسيمات في سوائل الحفر أحد الأهداف الرئيسية أثناء الحفر وفي البئر. وببلوغ هذا الهدف، يمكن حل العديد من المشكلات المرتبطة به على مدار عمر البئر. تستمر هذه المشكلة في جميع أنحاء البئر. يقع على عاتق المهندسين الأكفاء، وفريق العمليات، ومقاولي الحفر من الباطن، وشركات الطين القيام بهذا العمل. ولتحقيق هذا الهدف، يجب على جميع المذكورين أعلاه التعاون والفهم.
التكلفة الحقيقية للتكنولوجيا الحديثة اليوم سوائل الحفر غالبًا ما يُشكل النفط الخام جزءًا كبيرًا من التكاليف المباشرة للبئر. عادةً ما يتراوح حجم النفط الخام في نظام الطين بين 1000 و2000 برميل.
المواد الصلبة التجارية هي جميع المواد الصلبة التي تُشترى من شركة الطين وتُخلط بالطين لمنحها الصفات اللازمة لمهام محددة. جميع المنتجات التجارية تؤدي المهام اللازمة. بالإضافة إلى الباريت والمُصغّر المضاعف الأصغري (LCM)، تحتوي جميع المواد الصلبة التجارية على جسيمات يقل حجمها عن ميكرون واحد (مادة ذات دوران مفقود). وفقًا للشكل 1، يتراوح توزيع حجم جسيمات الباريت بين 1 و74 ميكرون. على الرغم من اختلاف كمية مواد الدوران المفقود، إلا أن الباريت أصغر بكثير من المُصغّر المضاعف الأصغري (LCM).
غالبًا ما يتم تضمين العديد من مضخات الطرد المركزي في نظام الطين. يمكن لمضخة الطرد المركزي تحريك الكثير من الطين مع وجود خرج ضغط متواضع. لذلك، يتم استخدامها بطرق متنوعة من قبل أفراد الطاقم. إحدى المهام التي تقوم بها مضخة الطرد المركزي غالبًا هي شحن مدخل الطين لمضخة الطين الأساسية. تحافظ المضخة الصغيرة باستمرار على خط شفط المضخة الأكبر ممتلئًا بالطين عن طريق سحبه عبر أنبوب متصل بها من حاوية شفط. في حالة عدم وجود مضخة شحن، يعتمد النظام فقط على الجاذبية لتزويد تيار الشفط للمضخة. تفشل الجاذبية أحيانًا في الحفاظ على ملء مدخل الطين للمضخة بالكامل. لا تستطيع الجاذبية الحفاظ على امتلاء خط الشفط بالطين لأن مكابس المضخة تمتص الطين بسرعة كبيرة. يستخدم الفريق أيضًا مضخة الطرد المركزي لدمج مكونات الطين المختلفة.
يشبه قادوس خلط الطين قمعًا كبيرًا. كان أفراد الطاقم يملؤونه بالطين في أكياس. مع ذلك، لا يُخلطون الصودا الكاوية فيه. قد تتسرب الصودا الكاوية الجافة إلى وجه الشخص الذي يخلط الطين بواسطة رأس القادوس (قادوس خلط الطين). قد يؤدي وضع الصودا الكاوية عبر القادوس إلى تكتل الطين، مما يتسبب في تكتله، بالإضافة إلى ضرره. يفتح أحد أفراد الفريق كيس المواد الموجود في أسفل القادوس ويسكب المحتويات في القمع. تستقبل فوهة في أسفل القمع دفقة من الطين من ضاغط الماء في الوقت نفسه.
تشخيص الأعطال الشائعة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها في مضخات الطرد المركزي: حلول المشكلات النموذجية
صيانة واستكشاف أخطاء منظف الطين وإصلاحها
العوامل المؤثرة على كفاءة الفصل في أجهزة الطرد المركزي وطرق تحسينها.
© جميع الحقوق محفوظة لشركة SolidsControlWorld 2025.
Arabic 
English 
Russian 
Spanish 
Portuguese