أطواق الحفر عبارة عن أنابيب ثقيلة أسفل أنبوب الحفر، ولكن فوق لقمة الحفر، مما يضيف وزنًا إلى لقمة الحفر.
هناك ما هو أكثر بكثير من طوق الحفر مما توحي به الجملة المفردة أعلاه. إنها تشكل معظم مجموعة الفتحة السفلية (BHA) وهي لا تقل أهمية في سلسلة الحفر عن أهمية أنبوب الحفر. الجدران الرقيقة لأنبوب الحفر تجعله أكثر عرضة للالتواء والفشل، لكن أطواق الحفر يمكن أن تساعد في تقليل مخاطر الفشل. إن إضافة الوزن إلى الجزء السفلي من BHA يحافظ على توتر أنبوب الحفر.
أساسيات طوق الحفر
كلمة "طوق" يمكن أن تكون مضللة. بدلاً من تغليف جزء من سلسلة الحفر، فهو عبارة عن أنبوب فولاذي طويل وسميك الجدران وهو في الواقع جزء من BHA. تستمر أطواق الحفر في ضخ سائل الحفر من أنبوب الحفر إلى لقمة الحفر.
هناك بعض أوجه التشابه بين أنابيب الحفر وأطواق الحفر. كلاهما لهما نهايات ملولبة على شكل دبوس وصندوق. تسمح هذه الوصلات ذات الكتفين بربط BHA ببقية سلسلة الحفر (عادةً مع HWDP كأنبوب انتقالي بينهما لتقليل فشل الكلال وإضافة وزن إضافي إلى لقمة الحفر). يبلغ متوسط طول كل من أنبوب الحفر وطوق الحفر حوالي 31 قدمًا.
تحتوي أطواق الحفر أيضًا على قطر خارجي أكبر وقطر داخلي أصغر من أنبوب الحفر. وهذا يعني أنه يمكن تشكيل الأطراف الملولبة مباشرة على طوق الحفر، ولا يتم تطبيقها بعد الإنتاج، كما هو الحال مع أنبوب الحفر.
توضح شركة شلمبرجير، وهي شركة كبيرة لحقول النفط، أن أطواق الحفر يتم تصنيعها من "قضبان من الفولاذ محفورة من النهاية إلى النهاية لتوفير ممر لضخ سوائل الحفر من خلال الأطواق. ويمكن تشكيل القطر الخارجي لقضبان الفولاذ قليلاً لضمان الاستدارة، وفي بعض الحالات قد يتم تشكيلها بأخاديد حلزونية ("أطواق حلزونية").
أنواع أطواق الحفر
هناك نوعان رئيسيان من أطواق الحفر: الملساء واللولبية. كلا النوعين يتميزان بجدران أكثر سمكًا، وأكثر صلابة، وأثقل من أنابيب الحفر.
أطواق الحفر الملساء هي، كما يوحي الاسم، ملساء. وهو عبارة عن قسم أملس ومستدير وسميك الجدران. تُستخدم هذه عادةً في السيناريوهات التي تتطلب مزيدًا من الاتصال بجدار حفرة البئر.
النوع الأحدث والأكثر شيوعًا من طوق الحفر يسمى الحلزوني. تحتوي هذه على أخاديد مقطوعة في الأنبوب مما يقلل من مساحة السطح ويسمح لمواد التشحيم والقصاصات بالمرور حول طوق الحفر. من المرجح أن يتم استخدام أطواق الحفر الحلزونية في المواقف التي يكون فيها احتمال أن تعلق سلسلة الحفر في حفرة البئر عن طريق تقليل ملامسة الجدار. تعتبر أطواق الحفر الحلزونية مفيدة بشكل خاص للحفر من خلال التكوينات المسامية.
عادةً ما يتم بيع كلا النوعين من أطواق الحفر في شكلين: الفولاذ المدرفل على البارد، أو غير المغناطيسي (الفولاذ الكربوني العادي أو السبائك غير المغناطيسية المتميزة). غالبًا ما تُستخدم أطواق الحفر غير المغناطيسية أثناء عملية القياس، لحماية أدوات القياس المغناطيسية، التي تحسب المجال المغناطيسي الأرضي لبئر البئر، ولكن يمكن استخدامها في البيئات غير المغناطيسية أيضًا.
وظائف أطواق الحفر
الغرض الأساسي من طوق الحفر هو تطبيق الوزن والقوة على لقمة الحفر للمساعدة في التحكم في الاتجاه واستقرار حفرة البئر. ومع ذلك، هذه ليست الفائدة الوحيدة التي يجلبها لسلسلة الحفر.
تعمل أطواق الحفر على منع أوتار الحفر من الالتواء تحت الضغط. إنها تمتص الكثير من الاهتزازات، مما يقلل الضغط على أنبوب الحفر ويحافظ على التوتر، مما يقلل من فشل الانحناء والتعب. كما أنها تساعد في التحكم في اتجاه وميل الآبار، بما في ذلك الحفاظ على استقامة جدران الحفرة. يؤدي هذا إلى تقليل التصاق أو قفز خيوط الحفر.
أطواق الحفر قادرة على توفير هذه الفوائد لسلسلة الحفر بسبب تضمينها في BHA. تساعد إضافة الوزن خلف لقمة الحفر في دفع لقمة الحفر عبر الصخور التي قد لا تكون قادرة على قطعها بمفردها. تشرح شلمبرجير كذلك: "للتحكم بدقة في مقدار القوة المطبقة على لقمة الحفر، يراقب عامل الحفر بعناية وزن السطح المقاس بينما تكون لقمة الحفر قبالة قاع حفرة البئر. بعد ذلك، يتم ربط سلسلة الحفر (ولقمة الحفر) "يتم خفضها ببطء وبعناية حتى تلامس القاع. بعد هذه النقطة، بينما يستمر الحفار في خفض الجزء العلوي من سلسلة الحفر، يتم تطبيق المزيد والمزيد من الوزن على لقمة الحفر، وبالمقابل يتم قياس وزن أقل عند تعليقه على السطح."
