Niente panico quando si verifica un fenomeno di stick-slip durante la perforazione delle rocce: cinque strategie di risposta fondamentali
Lo stick-slip è un problema comune a fondo foro nella perforazione di rocce, caratterizzato da salti periodici o improvvisi della punta e da fluttuazioni anomale della coppia. Riduce la velocità di penetrazione, accelera l'usura dell'utensile e può causare l'inceppamento del tubo o la rottura della batteria di perforazione. Identificare tempestivamente le cause e applicare rimedi mirati è essenziale per operazioni di perforazione di rocce sicure ed efficienti. Le seguenti cinque strategie riassumono le misure pratiche.
Ottimizzare i parametri di perforazione delle rocce per affrontare la causa principale. La discrepanza tra i parametri di perforazione delle rocce e le condizioni della formazione è una causa frequente di stick-slip. La regolazione dinamica dei parametri può ridurne notevolmente la frequenza.
Ridurre sensibilmente il peso sulla punta (WOB): un peso eccessivo sulla punta che supera la resistenza della roccia o i limiti di carico della punta può causare ripetuti movimenti di "morso e scivolamento" in formazioni dure. Ridurre il peso sulla punta in modo incrementale in base alle variazioni di coppia e penetrazione in tempo reale per uniformare l'azione di taglio e ridurre gli impatti istantanei.
Regolare dinamicamente la velocità di rotazione (RPM): scegliere il numero di giri in base alla formazione e al tipo di punta. In formazioni dure e fragili o quando si utilizzano punte con denti in acciaio, un numero di giri elevato aumenta l'usura e le vibrazioni; abbassare il numero di giri riduce gli impatti ad alta frequenza e aiuta a prevenire l'effetto stick-slip. In formazioni morbide, aumentare il numero di giri entro limiti di sicurezza può migliorare la velocità di penetrazione e ridurre l'accumulo di detriti.
Ispezionare la colonna di perforazione e il gruppo punte per garantire un carico uniforme nel foro. Usura, deformazione o difetti di collegamento nella colonna di perforazione causano squilibrio e sono i principali fattori che contribuiscono all'effetto stick-slip.
Controllare le condizioni della punta: usura eccessiva, denti rotti o formazione di grumi (residui di materiale che aderiscono alla punta) compromettono la stabilità del taglio. Estrarre e ispezionare periodicamente la punta; sostituirla o pulirla immediatamente in caso di usura o formazione di grumi.
Verificare l'integrità delle aste di perforazione: aste di perforazione piegate o deformate, o collegamenti filettati allentati, producono vibrazioni eccentriche durante la rotazione. Ispezionare visivamente e con controlli passanti; sostituire le aste piegate e riserrare/riparare i collegamenti difettosi per ripristinare la rettilineità e la stabilità.
Ottimizzare il fluido di perforazione delle rocce per migliorare l'ambiente del fondo del foro Le proprietà del fluido di perforazione delle rocce influenzano notevolmente il trasporto dei detriti e la stabilità del pozzo; scarse prestazioni del fluido favoriscono letti di detriti o fori instabili che portano indirettamente allo stick-slip.
Regolare la viscosità del fluido: una bassa viscosità riduce la capacità di trasporto dei residui di taglio e consente la formazione di un letto di residui di taglio sulla punta, causando improvvise variazioni nella resistenza al taglio. Aumentare la viscosità o aggiungere viscosizzanti per migliorare la sospensione e il trasporto dei residui di taglio.
Controllare la densità del fluido: un peso eccessivo del fango aumenta la pressione a fondo foro e lo stress di contatto sulla punta, e può indurre un restringimento del foro che aumenta la resistenza a fondo foro. Regolare la densità in base ai dati di pressione della formazione, mantenendola al minimo possibile e mantenendo il controllo del pozzo per ridurre al minimo l'interferenza con la perforazione della roccia.
Adattare il processo alla complessità geologica L'eterogeneità delle formazioni è una causa fondamentale dello stick-slip; richiede tattiche operative su misura.
Passare con cautela attraverso strati alternati di roccia tenera e dura: un passaggio improvviso da roccia tenera a dura causa bruschi cambiamenti nella resistenza al taglio e può innescare fenomeni di stick-slip. Utilizzare una transizione "WOB ridotto e foratura lenta" e, se necessario, passare a una punta più adatta (ad esempio, una punta triconica con inserti in carburo di tungsteno invece di una punta con denti in acciaio) per gestire durezze variabili.
Gestire il restringimento e il collasso del foro: per sezioni strette o soggette a collasso, stabilizzare prima la parete aumentando la viscosità del fluido, aggiungendo agenti di circolazione persa o di bridging, quindi riprendere la perforazione della roccia con i parametri modificati. In caso di incollamento, utilizzare un vaso di fondo foro o un utensile antiurto per aiutare a liberare l'assemblaggio e prevenire l'escalation.
Rafforzare la gestione, la formazione e la manutenzione del sito. Una prevenzione e una risposta efficaci combinano misure tecniche con una gestione solida.
Migliorare le competenze degli operatori: addestrare gli operatori a mantenere un'alimentazione costante ed evitare improvvise variazioni di lavoro o giri al minuto. Monitorare attentamente i misuratori di coppia, gli indicatori di peso e altri strumenti; fermarsi e ispezionare al primo segno di fluttuazioni anomale per consentire un intervento tempestivo.
Manutenzione di attrezzature e registri: implementare la manutenzione ordinaria di impianti e utensili, eseguire ispezioni tempestive e registrare tutti gli incidenti e le regolazioni dei parametri. L'analisi dei registri relativi ai fenomeni di stick-slip in diverse formazioni e condizioni operative contribuirà a sviluppare piani preventivi e correttivi mirati.
Riepilogo:
Prevenire e gestire lo stick-slip richiede un'azione coordinata: impostazioni corrette dei parametri di perforazione, condizioni affidabili della batteria di perforazione, proprietà efficaci del fluido di perforazione, tecniche di adattamento alla formazione e una gestione disciplinata del sito. Applicate queste cinque strategie fondamentali per ridurre i tempi di fermo, proteggere le attrezzature e mantenere le operazioni di perforazione sicure ed efficienti.
