Tradycyjny korek kompozytowy zawiera trzpień, górny ślizg/stożek, element i dolny ślizg/stożek. Trzpień zapewni strukturę korka, po którym „jeżdżą” inne elementy, i będzie albo wyposażony w obrobione w nim profile, albo dołączone dodatkowe części w celu usztywnienia elementów podczas docierania, osadzania i szczelinowania. Płytki są zaprojektowane tak, aby współdziałać ze stożkiem w taki sposób, że po zciśnięciu razem, płytki przesuwają się na zewnątrz, dotykając obudowy. Paski będą miały utwardzane krawędzie, które mają za zadanie „wgryźć się” w obudowę, blokując je na miejscu. Paski będą pełnym pierścieniem lub pojedynczymi segmentami, które są połączone pewnego rodzaju opaską. Tak czy inaczej, są one zaprojektowane tak, aby pozostać razem, dopóki sekwencja ustawiania nie rozdzieli ich, umożliwiając im przesunięcie się w górę stożka i osadzenie w obudowie.
W przypadku korka do szczelinowania, zaprojektowanego tak, aby utrzymywał ciśnienie wyłącznie z góry, dolny poślizg będzie zaprojektowany tak, aby utrzymać całą siłę szczelinowania, a górny poślizg będzie zaprojektowany tak, aby utrzymać korek, głównie element, ściśnięty po związaniu. Element jest zaprojektowany tak, aby ściskał się pod wpływem siły osadzania, tworząc uszczelnienie pomiędzy średnicą ścianki obudowy a trzpieniem. Uszczelnienie to zapewni izolację niezbędną do rozdzielenia odwiertu na dwie części, tak aby strefa powyżej mogła być traktowana dyskretnie. W przypadku korka kulowego kula zostanie upuszczona z powierzchni i wyląduje na trzpieniu, co zakończy izolację.
Pierwszy test wydajności wtyczki kompozytowej następuje podczas operacji odpompowywania. W tej sekwencji korek kompozytowy składa się z przewodu z dolnym otworem (BHA), który zawiera korek, narzędzie do osadzania i pistolety perforujące. Ten BHA jest zrzucany do punktu początkowego w poziomej studni, a następnie za pomocą pomp rozprowadzany jest w zamierzonym miejscu. Podczas tej operacji bardzo ważne jest, aby komponenty pozostały zmontowane. Paski muszą pozostać razem, w przeciwnym razie podczas rozkładania zetknęłyby się z obudową, przesunęłyby się w górę stożka i utworzyłyby wstępnie ustawione zdarzenie.
Element również musi pozostać na swoim miejscu, aby uniknąć tego samego losu. W przypadku elementów gumowych może to być trudne. Na przykład typowa wtyczka 5,5 cala ma średnicę zewnętrzną 4-3/8 cala, a obudowa ma średnicę wewnętrzną 4,778 cala, co pozostawia niewielką szczelinę pomiędzy wtyczką a obudową (tylko 0,2 cala z każdej strony). W zależności od szybkości ruchu grzyba i natężenia przepływu pompowanej cieczy, wokół tego korka może znajdować się wiele obejść. W miarę zwiększania się tego obejścia wokół grzyba utworzy się strefa niskiego ciśnienia, która może spowodować spęcznienie elementu i zetknięcie się z obudową. Z tego powodu niezwykle istotne jest zrozumienie, ile płynu omija korek podczas instalacji, a większość dostawców poda wytyczne dotyczące szybkości, z jaką korek musi się poruszać przy różnych prędkościach pompy.
Ustawianie wtyczki odbywa się za pomocą narzędzia wybuchowego. Szczegóły działania dwóch głównych typów narzędzi do ustawiania ustawień można znaleźć w poprzednich artykułach tutaj i tutaj. Trzpień grzybka będzie utrzymywany nieruchomo, a elementy zostaną dociśnięte do siebie w celu ustawienia narzędzia. Zwykle element ulega ściskaniu, następnie płytki pękają i przesuwają się w górę stożków, aż zostaną wciśnięte w obudowę i zablokowane na miejscu. Po ustawieniu płytek siła generowana przez narzędzie do osadzania przekroczy siłę ścinającą materiału ścinającego czop, a narzędzie do osadzania odetnie czop, pozostawiając go autonomicznym w studni. Po związaniu część trzpienia będzie odsłonięta nad nowo ściśniętymi elementami. Długość tego odsłoniętego trzpienia będzie równa ilości kompozytu nad górnym poślizgiem po zmontowaniu, plus długość skoku wymagana do ustawienia narzędzia.
Jednym z krytycznych ograniczeń konstrukcyjnych korka kompozytowego jest skok wymagany do ustawienia narzędzia. Długość ta zależy od skoku zapewnianego przez narzędzie do ustawiania Baker, które wynosi 5,875” dla E4-10 i 8,625” dla E4-20. Jeśli narzędzie wymaga większego skoku, narzędzie do osadzania prawdopodobnie nie odetnie grzyba.
Działanie poślizgu górnego w tej konfiguracji jest krytyczne tuż po związaniu. Górny ślizg musi wgryźć się w obudowę, aby zablokować docisk w elemencie i utrzymać uszczelnienie. Jeśli górny poślizg nie będzie działał zgodnie z przeznaczeniem, element będzie mógł się zrelaksować, a Ty stracisz uszczelnienie. Co ciekawe, element ten odgrywa rolę w utrzymywaniu własnej kompresji. Gdyby element nie wywierał przeciwnej siły na górny stożek, nie utrzymywałby podparcia pod poślizgiem niezbędnym do utrzymania kontaktu z obudową. Bez „przeciwciśnienia” ze strony ściskanego elementu poślizg górny nie spełniałby swojego zadania.
Po związaniu za pomocą przewodu BHA przedziurawić obudowę nad korkiem i następnie wyjąć ją ze studzienki. Następnie zostanie zamontowany sprzęt do szczelinowania powierzchniowego. W przypadku wtyczki zrzucającej piłkę przez większość czasu piłka będzie upuszczana z powierzchni. Po dotarciu do poziomej części studni zostanie ona przepompowana w dół i wyląduje na korku, dzieląc studnię na dwie części. Kiedy kulka wyląduje i rozpocznie się szczelinowanie, ciśnienie wypchnie trzpień w dół, aż do interakcji z górną częścią górnego poślizgu. Uszczelkę należy konserwować podczas przesuwania się przez element.
W rezultacie długość trzpienia poniżej grzyba jest równa skokowi plus dolna część grzyba. Nie ma to tak naprawdę wpływu na ustawienia lub elementy fracujące wtyczki, ale może mieć wpływ na frezowanie.
Podczas stymulacji na górną część zatyczki wywierany jest duży nacisk, a na dolną część zatyczki – niższy. Ta różnica ciśnień decyduje o tym, jak zatyczka musi być zaprojektowana, aby wytrzymać wywierane siły. Jak widać poniżej, nacisk ze szczeliny wywierany jest na kulkę, a trzpień nad elementem. Poniżej kuli i elementu znajduje się jedynie ciśnienie ze zbiornika. Powoduje to nacisk załamania wywierany na trzpień nad uszczelką. W miejscu uszczelnienia trzpień musi wytrzymać ciśnienie załamania i ściskanie elementu.
Dolny poślizg i stożek muszą wytrzymać siłę mechaniczną wytwarzaną na elemencie i zatyczce w wyniku różnicy ciśnień. Dostawca wtyczek musi zastosować grubość i wytrzymałość materiału, aby uzyskać wtyczkę, która będzie działać w takich warunkach. Zwykle awaria tradycyjnego korka szczelinowego jest spowodowana zapadnięciem się dolnego stożka/trzpienia, powodując utratę przyczepności dolnych ślizgów. Wydajność narzędzia zależy od wytrzymałości kompozytu.
Inną troską projektantów jest działanie elementu w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury. Element gumowy jest elastyczny i stanie się jeszcze bardziej elastyczny w wysokich temperaturach. Gdy do mieszanki zostanie dodane wysokie ciśnienie, może to spowodować przepływ elementu gumowego w kierunku ciśnienia. Wiele tradycyjnych zatyczek dostępnych na rynku będzie zawierało system podtrzymujący element, który ma za zadanie rozszerzać się wraz z elementem podczas jego osadzania, a następnie zapewniać strukturę utrzymującą element na miejscu podczas fazy wysokociśnieniowej szczelinowania.
Jeśli interesują Cię narzędzia Vigor Completion Tool z serii Frac Plug lub inne narzędzia do wiercenia i wykańczania dla przemysłu naftowego i gazowego, nie wahaj się z nami skontaktować, aby uzyskać najlepsze wsparcie produktowe i wsparcie techniczne.
Czas publikacji: 28 maja 2024 r
