Cum se determină dimensiunea unei țevi de foraj necesare pentru un proiect?

Când am început ca furnizor de țevi de foraj în urmă cu un deceniu, primeam adesea apeluri de la managerii de proiect care cumpărau prima dimensiune de țeavă pe care o vedeau, pentru a reveni o săptămână mai târziu frustrat pentru că nu a rezistat la mijlocul forajului. Problema nu a fost întotdeauna că au ales tipul greșit de țeavă, ci că au sărit peste pasul critic de a calcula exact ce dimensiune avea nevoie de fapt proiectul lor. După ce am lucrat cu sute de echipe de foraj în puțuri de apă, conducte fără șanț și explorare în fond, am învățat că determinarea dimensiunii conductei de foraj nu este o ghicitură; este un amestec de specificații tehnice, condiții la fața locului și potrivirea produsului potrivit sarcinii tale. Astăzi, vă dezvălui cum să termin acest calcul, astfel încât următorul dvs. exercițiu să pornească fără probleme.

Începeți cu scopul principal al proiectului dvs

Prima întrebare pe care trebuie să ți-o pui nu este „ce dimensiune țeavă de foraj este ieftină?” Este „ce forez și cât de adânc trebuie să merg?” Diferitele aplicații de foraj necesită dimensiuni de țevi foarte diferite, iar alegerea tipului de bază greșit va deraia chiar și cel mai bine planificat proiect. De exemplu, dacă lucrați la o fântână de apă municipală care trebuie să atingă peste 500 de picioare de piatră de bază, o conductă îngustă și flexibilă nu va avea cuplul de a se răsuci prin granit. Dar dacă efectuați foraj orizontal fără șanț pentru o conductă de gaz sub un drum, o țeavă prea mare va adăuga o greutate inutilă care vă blochează instalația.

Să mapam acest lucru cu produsele pe care le furnizăm. Pentru proiectele de puțuri de apă, majoritatea echipelor apelează laTijă de foraj de puțuriatunci când au nevoie de conducte consistente, rezistente la coroziune, dimensionate pentru adâncimi standard de puțuri. Aceste tije sunt disponibile în diametre de la 2 3/8 inci până la 4 1/2 inci, fiecare calibrată pentru cerințele specifice cuplului de foraj. Pentru proiectele de conducte fără șanțuri, totuși, veți doriTijă de foraj fără șanțuri pentru conducte, care sunt concepute pentru a face față forțelor laterale mari ale forării direcționale orizontale (HDD) și au dimensiuni de la 3 1/8 la 5 inci. Dacă lucrați în explorarea minerală sau testarea apei în fund,Conducta de foraj pentru explorarea apei de fundoferă secțiuni mai mici, cu dimensiuni mai precise, care facilitează extragerea probelor fără volum suplimentar. Fiecare dintre aceste linii de produse are încorporate game de dimensiuni adaptate cazului lor de utilizare, dar chiar și în aceste intervale, trebuie să săpați mai adânc.

Calculați cuplul și limitele de tensiune ale platformei dvs

Aceasta este partea tehnică pe care majoritatea managerilor de proiect bricolaj o lipsesc – și este locul în care am văzut că se întâmplă cele mai multe greșeli. Țeava de foraj nu forează doar prin rocă; trebuie să reziste la două forțe principale: cuplul (forța de răsucire care învârte bitul) și tensiune (greutatea țevii care atârnă în gaură, plus forța care o trage înapoi în sus). Dacă dimensiunea țevii este prea mică, aceasta se va îndoi sub tensiune sau se va bloca sub cuplu la mijlocul forajului, provocând timpi de nefuncționare costisitoare și chiar incidente de țevi blocate care durează câteva zile pentru a fi reparate.

Să dezvăluim matematica (voi păstra acest lucru simplu, promit): Cuplul necesar este o funcție de diametrul bitului, duritatea formării și adâncimea. Formula pentru capacitatea minimă a cuplului țevii este ceva de genul Cuplul = (Diametrul biților × Duritatea formației × Adâncimea) / Factorul de siguranță, unde factorul de siguranță este de obicei de 1,5 până la 2 (un tampon pentru a evita defecțiunea). Pentru tensiune, regula este că rezistența la tracțiune a țevii (cantitatea de greutate pe care o poate susține fără a se întinde permanent) trebuie să fie de cel puțin 1,25 ori greutatea totală a țevii plus orice fluide de foraj din interior.

Iată un exemplu real: Anul trecut, o echipă care lucra la o fântână de apă de 600 de picioare m-a sunat pentru că țeava lor de 2 7/8 inci continua să se rupă la 450 de picioare. Le-am verificat calculele: instalația lor de foraj a produs un cuplu de 10.000 ft-lbs, iar țeava lor avea doar o capacitate de 8.000 ft-lb. Se face upgrade la un 3 1/2-inchTijă de foraj de puțurile-a dat o capacitate de 12.000 ft-lb și au terminat puțul fără probleme. Pentru proiecte mai mari, cum ar fi forajul pentru ridicarea minelor (utilizat în minerit subteran pentru a crea puțuri de acces verticale),Ridicați țeava de foraj pentru instalația de forajvine în dimensiuni de pereți grei de până la 10 inchi, construit pentru a face față tensiunii extreme de coborâre a burghiilor mari la 1.000 de picioare sub pământ.

Luați în considerare diametrul găurii și spațiul liber

Un alt factor adesea trecut cu vederea este diametrul găurii pe care trebuie să-l găuriți. Dimensiunea burghiului este întotdeauna mai mare decât diametrul exterior (OD) al țevii de foraj, dar spațiul dintre țeava OD și peretele găurii contează din două motive: curgerea fluidului de foraj și tragerea țevii înapoi în sus. Dacă țeava dumneavoastră este prea mare pentru gaură, fluidul de foraj nu poate circula corespunzător pentru a transporta tăieturile la suprafață, ceea ce duce la găuri înfundate și țeavă blocată. Dacă este prea mic, irosești bani pe țevi care nu umple capacitatea instalației și s-ar putea chiar să compromiți stabilitatea găurii.

De exemplu, dacă forați un puț de apă de 10 inchi, diametrul exterior al conductei dvs. ar trebui să fie de aproximativ 6 inci (jumătate din diametrul bitului) pentru a lăsa suficient spațiu pentru a curge noroiul de foraj. Pentru proiectele HDD fără șanț, spațiul liber este și mai important, deoarece conducta trebuie să se îndoaie în jurul curbelor sub pământ. Un de 4 inciTijă de foraj fără șanțuri pentru conducteare o rază de curbură mai strânsă decât una de 5 inci, ceea ce este mai bine pentru proiectele cu viraj orizontale ascuțite, cum ar fi traversarea pe sub o autostradă aglomerată. Întotdeauna spun echipelor: măsurați mai întâi diametrul găurii necesar, apoi alegeți o țeavă OD care reprezintă 30-50% din aceasta, în funcție de metoda de foraj. Pentru țeava de foraj pătrată, care este utilizată pentru găurirea rotativă cu cuplu mare în formațiuni moi,Țeavă de foraj pătrată puț de apăvine în dimensiuni de 3 1/2 și 4 1/2 inci, concepute special pentru a maximiza transferul de cuplu fără riscul țevii rotunde de alunecare în sistemul de antrenare rotativ.

Factor în adâncime și tip de formație

Adâncimea și condițiile solului sunt ca fundamentul deciziei dumneavoastră de mărime. Proiectele de mică adâncime (sub 100 de picioare) pot scăpa cu țevi mai mici și mai ușoare, dar proiectele adânci (peste 500 de picioare) au nevoie de țevi mai mari, cu pereți mai groși, deoarece greutatea crește rapid. O secțiune de 10 picioare de țeavă de 2 7/8 inci cântărește aproximativ 20 de lire sterline, deci cu 500 de picioare, asta înseamnă 1.000 de lire sterline de țeavă atârnată pe platformă - suficient pentru a rupe o țeavă care este dimensionată pentru adâncimi mici.

Tipul de formare este la fel de critic. Solul moale sau nisipul (numite formațiuni neconsolidate) au nevoie de țevi mai mici, deoarece există mai puțin cuplu, în timp ce roca tare (granit, calcar) are nevoie de țevi mai mari, cu pereți mai groși, pentru a face față forței abrazive a bitului. Trimestrul trecut, o echipă minieră a venit la noi cu un proiect de forare a 800 de picioare de granit pentru o sondă de testare. Au comandat inițial țeavă de 3 1/2 inchi, dar după testare, ne-am dat seama că au nevoie de 4 inciConducta de foraj pentru explorarea apei de fundcu o grosime suplimentară a peretelui pentru a rezista la uzura de la roca tare. Suplimentarul de 200 USD în dimensiunea țevii ia scutit de a fi nevoiți să foreze din nou gaura atunci când țeava lor originală s-a uzat la 400 de picioare. Pentru proiectele de foraj la adâncime,Ridicați țeava de foraj pentru instalația de forajutilizează pereți de oțel ultragrei și diametre mai mari pentru a face față forțelor combinate de adâncime și rocă tare, cu valori de presiune de până la 10.000 PSI.

Nu uitați de compatibilitatea cu instalația și accesoriile dvs

Chiar dacă calculați toate specificațiile tehnice, dimensiunea țevii dvs. de foraj trebuie să se potrivească cu echipamentul dvs. existent. Conexiunile filetate, antrenările rotative și componentele secundare (piesele care conectează secțiunile de țeavă) sunt construite pentru dimensiuni specifice de țeavă. O greșeală obișnuită este să cumpărați o țeavă care este prea mare pentru prinderea motorului dvs. rotativ - veți ajunge cu țeava să alunece în timpul forării, ceea ce dăunează atât țevii, cât și instalației.

De exemplu, multe instalații de puțuri de apă de la nivel de intrare folosesc acționări rotative care acceptă doar țevi de 2 7/8 sau 3 1/2 inchi, așa că nu puteți forța o țeavă de 4 inci pe ea fără a moderniza unitatea, ceea ce este mult mai costisitor decât alegerea dimensiunii potrivite. Echipa noastră le cere întotdeauna clienților potențiali să trimită numărul de model al instalației înainte de a recomanda dimensiunea unei țevi, deoarece compatibilitatea depășește toți ceilalți factori. Dacă nu sunteți sigur, paginile noastre de produse reprezintă un început excelent:Tijă de foraj de puțuriare un ghid de compatibilitate pentru toate mărcile majore de instalații de puțuri de apă, în timp ceTijă de foraj fără șanțuri pentru conductelistează modele de echipamente HDD compatibile pentru fiecare dimensiune.

Capcanele comune de evitat

După ani de zile în această industrie, am văzut aceleași greșeli din nou și din nou. Prima este „supradimensionarea” conductei pentru a evita problemele. Achiziționarea unei țevi care este mai mare decât este necesar adaugă greutate inutilă, crește costurile cu combustibilul platformei și poate chiar îngreuna navigarea în viraje strânse sau în găuri mici. Al doilea este subdimensionarea, despre care am vorbit deja - țeavă spartă, găuri blocate și timp pierdut. Al treilea este ignorarea coroziunii. Dacă forați în apă sărată sau în apă subterană acide, veți avea nevoie de o țeavă cu pereți mai groși dintr-un aliaj specific, chiar dacă specificațiile de cuplu și tensiune spun că un perete mai subțire funcționează. Anul trecut, un proiect de puț de apă de coastă a încercat un standard de 3 inciTijă de foraj de puțuridar a constatat că apa sărată a corodat conducta în 6 luni; trecerea la o versiune din oțel inoxidabil de 3 1/2 inci a rezolvat problema, iar diametrul mai mare a oferit o rezistență mai bună la coroziune datorită peretelui mai gros.

Următorii pași pentru proiectul dvs

Determinarea dimensiunii corecte a țevii de foraj nu trebuie să fie complicată, dar necesită timp pentru a evalua scopul proiectului, adâncimea, tipul de formare, compatibilitatea platformei și forțele precum cuplul și tensiunea. Dacă încă nu sunteți sigur după ce ați parcurs acești pași, cea mai bună mișcare este să vă contactați cu detaliile proiectului. Echipa noastră are zeci de ani de experiență în lucrul cu forarea puțurilor de apă, conducte fără șanț, explorarea în foraj și proiecte miniere și vă vom ajuta să alegeți dimensiunea și tipul exact de țeavă care se potrivește nevoilor dvs., indiferent dacă este vorba despreTijă de foraj fără șanțuri pentru conductepentru o linie HDD,Tijă de foraj de puțuripentru o fântână municipală,Țeavă de foraj pătrată puț de apăpentru găurire rotativă moale,Conducta de foraj pentru explorarea apei de fundpentru munca de explorare, sauRidicați țeava de foraj pentru instalația de forajpentru sporurile miniere.

Nu lăsați dimensiunea greșită a țevii de foraj să vă deraieze proiectul. Luați legătura cu echipa noastră pentru a discuta cerințele dvs. și ne vom asigura că aveți conducta potrivită pentru a finaliza la timp și la buget.

Referințe

1. Inginerie de foraj: o abordare completă de planificare a puțurilor, ediția a 2-a. Editura John M. Campbell, 2015.
2. Ghid de proiectare și instalare pentru forarea direcțională orizontală (HDD). Societatea Americană a Inginerilor Civili, 2017.
3. Ridicați operațiunile de foraj: standarde tehnice și de siguranță. Consiliul Internațional pentru Metale și Minerale, 2020.
4. Materialul conductei de foraj și selecția dimensiunii pentru puțurile de apă. Asociația Națională a Apelor Subterane, 2019.