Un dop tradițional compozit va conține un dorn, alunecare/con superior, element și alunecare/con inferior. Mandrinul va oferi structura dopului pe care „călăresc” celelalte componente și fie va avea profile prelucrate în el, fie vor avea părți suplimentare atașate pentru a constrânge componentele în timpul rulării, setarii și fracției. Slipurile sunt proiectate să interacționeze cu conul astfel încât, atunci când sunt forțate împreună, slipurile se deplasează spre exterior pentru a atinge carcasa. Slipurile vor avea margini întărite care sunt concepute pentru a „mușca” în carcasă, blocându-le pe loc. Slipurile vor fi un inel complet sau segmente individuale care sunt ținute împreună cu un fel de bandă. Oricum, ele sunt proiectate să rămână împreună până când secvența de setare le desparte, permițându-le să se miște în sus pe con și să se introducă în carcasă.
Pentru un dop de fractură, proiectat să mențină presiunea de sus doar, alunecarea inferioară va fi proiectată pentru a menține întreaga forță a fracturii, iar alunecarea superioară va fi proiectată pentru a menține dopul, în principal elementul, comprimat după setare. Elementul este proiectat să se comprima sub forța de fixare creând o etanșare între ID-ul peretelui carcasei și dorn. Acest sigiliu va asigura izolarea necesară pentru a separa puțul în două părți, astfel încât zona de mai sus să poată fi tratată discret. Pentru un dop de scădere a bilei, o bilă va fi aruncată de la suprafață până la aterizare pe dorn și va finaliza izolarea.
Primul test al performanței unui dop compozit vine în timpul funcționării de pompare. Pentru această secvență, un dop compozit este alcătuit dintr-un ansamblu de găuri inferioare de cablu (BHA) care include un dop, unealtă de fixare și pistoale de perforare. Acest BHA este aruncat până la punctul de lansare într-un puț orizontal și apoi pompele sunt folosite pentru a-l instala în locația dorită. În timpul acestei operațiuni, este esențial ca componentele să rămână așa cum sunt asamblate. Slipurile trebuie să rămână împreună, altfel ar contacta carcasa în timpul desfășurării, vor muta în sus și vor crea un eveniment prestabilit.
Elementul trebuie să rămână și el pe loc pentru a evita aceeași soartă. Cu elemente de cauciuc, acest lucru poate fi dificil. Mușca tipică de 5,5 inchi, de exemplu, are un diametru exterior de 4-3/8 inchi, iar carcasa are un ID de 4,778 inchi, ceea ce lasă un spațiu mic între mufă și carcasă (doar 0,2 inchi pe latură). În funcție de cât de repede se mișcă dopul și de debitul fluidului pompat, poate exista o mulțime de bypass în jurul acestui dop. Pe măsură ce această ocolire crește, se va crea o zonă de joasă presiune în jurul dopului, care ar putea cauza umflarea elementului și contactul cu carcasa. Din acest motiv, este esențial să înțelegem cât de mult fluid ocolește dopul în timpul implementării și majoritatea furnizorilor vor oferi linii directoare cu privire la cât de repede trebuie să se miște dopul la diferite rate ale pompei.
Setarea unui dop se face cu un instrument de reglare explozivă. Detalii despre cum funcționează cele două tipuri principale de instrumente de setare pot fi găsite în articolele anterioare aici și aici. Mandrinul dopului va fi ținut static și componentele vor fi forțate împreună pentru a seta unealta. De obicei, elementul se va comprima, apoi alunecarea se va rupe și se va deplasa în sus pe conuri până când sunt forțate în carcasă și sunt blocate pe loc. Odată ce alunecarea sunt fixate, forța generată de instrumentul de fixare va depăși forța de forfecare a mediului de forfecare a dopului, iar unealta de fixare va tăia dopul, lăsându-l autonom în puț. După întărire, o parte a dornului va fi expusă deasupra componentelor nou comprimate. Lungimea acestui dorn expus va fi egală cu cantitatea de compozit de deasupra alunecării superioare așa cum este asamblată, plus lungimea cursei necesară pentru a seta unealta.
Una dintre constrângerile critice de proiectare ale dopului compozit este cursa necesară pentru a seta unealta. Această lungime este guvernată de cursa furnizată de Instrumentul de setare Baker, care este de 5,875” pentru E4-10 și 8,625” pentru E4-20. Dacă unealta necesită o cursă mai mare decât aceasta, este posibil ca unealta de reglare să nu se desprindă din dop.
Performanța alunecării superioare, cu această configurație, este critică imediat după setare. Alunecarea superioară trebuie să muște în carcasă pentru a bloca compresia în element și pentru a menține etanșarea. Dacă alunecarea superioară nu funcționează conform proiectării, elementul se va putea relaxa și vă veți pierde sigiliul. Ceea ce este interesant este că elementul joacă un rol în menținerea propriei compresii. Dacă elementul nu a creat o forță opusă pe conul superior, nu ar menține suportul sub alunecarea necesar pentru a rămâne cuplat cu carcasa. Fără „contrapresiunea” de la elementul comprimat, alunecarea superioară nu și-ar îndeplini funcția.
După setare, firul BHA va fi folosit pentru a perfora carcasa deasupra dopului și apoi scos din puț. Echipamentul de suprafață va fi apoi montat. Pentru un dop de aruncare a mingii, cea mai mare parte a ceea ce rulează, o minge va fi aruncată de la suprafață. Odată ajuns în partea orizontală a puțului, acesta va fi pompat în jos pentru a ateriza pe dop, izolând puțul în două secțiuni. Când mingea aterizează și începe ruptura, presiunea va forța dornul în jos până când interacționează cu partea superioară a alunecării superioare. Garnitura trebuie menținută pe măsură ce alunecă prin element.
Acest lucru are ca rezultat o lungime a dornului sub dop egală cu cursa plus partea inferioară a dopului. Acest lucru nu afectează cu adevărat setarea sau componentele frac ale performanței mufei, dar poate avea un impact asupra frezării.
În timpul stimulării, se exercită o presiune ridicată pe partea superioară a dopului, cu presiuni mai mici pe partea inferioară a dopului. Această diferență de presiune dictează modul în care dopul trebuie proiectat pentru a rezista forțelor exercitate. După cum puteți vedea mai jos, presiunea de la frac se exercită asupra mingii, iar dornul deasupra elementului. Sub bilă și sub element există doar presiunea din rezervor. Aceasta are ca rezultat o presiune de colaps exercitată asupra dornului deasupra garniturii. La etanșare dornul trebuie să reziste la presiunea de colaps și comprimarea elementului.
Alunecarea inferioară și conul trebuie să reziste forței mecanice generate asupra elementului și obturatorului din diferența de presiuni. Furnizorul de dop trebuie să folosească grosimi și rezistențe ale materialelor pentru a obține un dop care poate funcționa în aceste condiții. În mod obișnuit, o defecțiune a unui dop tradițional de fractură este cauzată de prăbușirea conului/mandrinului inferior, ceea ce face ca alunecările inferioare să-și piardă mușcătura. Performanța instrumentului depinde de rezistența compozitului.
O altă preocupare pentru proiectanți este performanța elementului în situații de presiune și temperatură ridicată. Elementul de cauciuc este flexibil și va deveni și mai flexibil la temperaturi ridicate. Când se adaugă presiune înaltă la amestec, poate rezulta ca elementul de cauciuc să curgă în direcția presiunii. Multe dintre dopurile tradiționale de pe piață vor include un sistem de susținere a elementului care este proiectat să se extindă odată cu elementul pe măsură ce este fixat și apoi să ofere o structură pentru a menține elementul pe loc în timpul fazei de înaltă presiune a fracției.
Dacă sunteți interesat de seria Vigor Completion Tool Frac Plug sau alte instrumente de foraj și completare pentru industria petrolului și gazelor, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru cel mai bun suport pentru produs și suport tehnic.
Ora postării: 28-mai-2024
