شاخه های Frac چگونه کار می کنند؟

پلاگین مرکب سنتی شامل سنبه، لغزش/مخروط بالا، عنصر و لغزش/مخروط پایینی است. سنبه ساختار دوشاخه‌ای را ارائه می‌کند که سایر اجزا بر روی آن سوار می‌شوند و یا دارای پروفیل‌هایی است که در آن ماشین‌کاری شده یا دارای قطعات اضافی برای محدود کردن قطعات در هنگام اجرا، تنظیم و شکستگی است. لغزش ها به گونه ای طراحی شده اند که با مخروط تعامل داشته باشند به طوری که وقتی به هم چسبیده اند، لغزش ها به سمت بیرون حرکت می کنند تا پوسته را لمس کنند. لغزش ها دارای لبه های سفت شده ای هستند که به گونه ای طراحی شده اند که به بدنه وارد شوند و آنها را در جای خود قفل کنند. لغزش ها یک حلقه کامل یا بخش های منفرد خواهند بود که با نوعی نوار در کنار هم قرار می گیرند. در هر صورت، آن‌ها طوری طراحی شده‌اند که تا زمانی که ترتیب تنظیم آن‌ها را از هم جدا نکند و به آن‌ها اجازه دهد تا مخروط را بالا ببرند و داخل محفظه قرار گیرند، کنار هم بمانند.
برای پلاگین frac که فقط برای نگه داشتن فشار از بالا طراحی شده است، لغزش پایین برای نگه داشتن نیروی کامل فرک و لغزش بالایی برای فشرده نگه داشتن دوشاخه، عمدتاً عنصر، پس از تنظیم طراحی می شود. این عنصر به گونه ای طراحی شده است که تحت نیروی تنظیم فشرده شود و بین شناسه دیواره پوشش و سنبه مهر و موم ایجاد کند. این مهر و موم جداسازی لازم را برای جداسازی چاه به دو قسمت فراهم می کند تا منطقه بالا به طور مجزا درمان شود. برای پلاگ رها کردن توپ، یک توپ از سطحی به زمین دیگر روی سنبه رها می شود و ایزوله را کامل می کند.

اولین آزمایش عملکرد دوشاخه کامپوزیت در حین عملیات پمپ کردن انجام می شود. برای این دنباله، یک پلاگ کامپوزیت تا یک مجموعه سوراخ سیمی (BHA) ساخته می‌شود که شامل یک پلاگ، ابزار تنظیم و تفنگ‌های سوراخ‌کننده است. این BHA تا نقطه شروع در یک چاه افقی رها می شود و سپس از پمپ ها برای استقرار آن در محل مورد نظر استفاده می شود. در طول این عملیات بسیار مهم است که قطعات به صورت مونتاژ شده باقی بمانند. لغزش ها باید کنار هم بمانند، در غیر این صورت در حین استقرار با پوشش تماس می گیرند، مخروط خود را بالا می برند و یک رویداد از پیش تعیین شده ایجاد می کنند.
عنصر نیز باید در جای خود باقی بماند تا از همان سرنوشت جلوگیری شود. با عناصر لاستیکی، این می تواند دشوار باشد. به عنوان مثال، دوشاخه معمولی 5.5 اینچی دارای OD 4-3/8 اینچ است و بدنه دارای شناسه 4.778 اینچ است که یک شکاف کوچک بین دوشاخه و بدنه (فقط 0.2 اینچ در هر طرف) ایجاد می کند. بسته به سرعت حرکت دوشاخه و سرعت جریان سیال پمپ شده، دور این دوشاخه دور زدن زیاد می تواند وجود داشته باشد. همانطور که این بای پس افزایش می یابد، یک ناحیه کم فشار در اطراف دوشاخ ایجاد می کند که می تواند باعث متورم شدن المنت و تماس با پوشش شود. به همین دلیل، بسیار مهم است که بفهمیم چه مقدار سیال در حین استقرار دوشاخه را دور می زند و بیشتر ارائه دهندگان دستورالعمل هایی را برای سرعت حرکت دوشاخه با نرخ های مختلف پمپ ارائه می دهند.

تنظیم یک دوشاخه توسط یک ابزار تنظیم انفجاری انجام می شود. جزئیات در مورد نحوه عملکرد دو نوع اصلی ابزار تنظیم را می توان در مقالات قبلی اینجا و اینجا یافت. سنبه پلاگین ثابت نگه داشته می شود و اجزاء برای تنظیم ابزار مجبور به کنار هم می شوند. معمولاً المنت فشرده می‌شود، سپس لغزش‌ها شکسته می‌شوند و مخروط‌ها را به سمت بالا حرکت می‌کنند تا زمانی که به اجبار وارد بدنه شوند و در جای خود قفل شوند. هنگامی که لغزش ها تنظیم می شوند، نیروی ایجاد شده توسط ابزار تنظیم از نیروی برشی رسانه برشی پلاگین بیشتر می شود و ابزار تنظیم، دوشاخه را جدا می کند و آن را در چاه مستقل می کند. پس از تنظیم، بخشی از سنبه در بالای اجزای تازه فشرده شده نمایان می شود. طول این سنبه اکسپوز برابر با مقدار کامپوزیت بالای لغزش بالایی که مونتاژ شده است، به اضافه طول ضربه مورد نیاز برای تنظیم ابزار خواهد بود.
یکی از محدودیت‌های طراحی حیاتی پلاگین کامپوزیت، ضربه مورد نیاز برای تنظیم ابزار است. این طول توسط stroke ارائه شده توسط Baker Setting Tool کنترل می شود که 5.875 اینچ برای E4-10 و 8.625 اینچ برای E4-20 است. اگر ابزار نیاز به ضربه بیشتر از این داشته باشد، ابزار تنظیم احتمالاً از دوشاخه جدا نمی شود.
عملکرد لغزش بالایی، با این پیکربندی، درست پس از تنظیم بسیار مهم است. لغزش بالایی باید به محفظه وارد شود تا فشرده سازی در المنت قفل شود و مهر و موم حفظ شود. اگر لغزش بالایی مطابق طراحی عمل نکند، عنصر می تواند شل شود و مهر و موم خود را از دست خواهید داد. نکته جالب این است که عنصر در حفظ فشرده سازی خود نقش دارد. اگر عنصر نیروی مخالفی روی مخروط بالایی ایجاد نمی کرد، پشتیبانی را در زیر لغزش لازم برای درگیر ماندن با پوشش نگه نمی داشت. بدون "فشار برگشتی" از عنصر فشرده، لغزش بالایی کار خود را انجام نمی دهد.

پس از تنظیم، سیم سیم BHA برای سوراخ کردن پوشش بالای دوشاخه استفاده می شود و سپس از چاه خارج می شود. سپس تجهیزات سطحی شکسته می شوند. برای یک پلاگ رها کردن توپ، اکثر موارد اجرا شده، یک توپ از سطح رها می شود. پس از رسیدن به قسمت افقی چاه، به پایین پمپ می شود تا روی دوشاخه فرود آید و چاه را به دو بخش جدا می کند. هنگامی که توپ فرود می آید و فرک شروع می شود، فشار سنبه را به سمت پایین مجبور می کند تا زمانی که با بالای لغزش بالایی برخورد کند. مهر و موم باید در حین عبور از عنصر حفظ شود.
این منجر به طول سنبه در زیر شاخه برابر با سکته مغزی به اضافه پایین پلاگین می شود. این واقعاً بر تنظیم یا اجزای فرک عملکرد دوشاخه تأثیر نمی گذارد، اما می تواند بر روی آسیاب تأثیر بگذارد.
در طول تحریک، فشار بالایی بر روی قسمت بالایی دوشاخه اعمال می‌شود و فشارهای کمتری در پایین پلاگ اعمال می‌شود. این اختلاف فشار تعیین می کند که چگونه دوشاخه باید برای مقاومت در برابر نیروهای وارده طراحی شود. همانطور که در زیر می بینید، فشار از فرک بر روی توپ و سنبه بالای عنصر اعمال می شود. در زیر توپ و عنصر فقط فشار از مخزن وجود دارد. این منجر به یک فشار فروپاشی روی سنبه بالای مهر و موم می شود. در محل آب بندی، سنبه باید در برابر فشار فروپاشی و فشرده سازی عنصر مقاومت کند.
لغزش و مخروط پایینی باید نیروی مکانیکی ایجاد شده بر روی المنت و دوشاخه از اختلاف فشار را تحمل کند. ارائه دهنده دوشاخه باید از ضخامت و استحکام مواد برای دستیابی به دوشاخه ای استفاده کند که بتواند تحت این شرایط کار کند. به طور معمول، خرابی یک پلاگ سنتی فرک به دلیل فروریختن مخروط/ماندرل پایینی ایجاد می‌شود که باعث می‌شود لغزش‌های پایینی نیش خود را از دست بدهند. عملکرد ابزار به استحکام کامپوزیت بستگی دارد.
یکی دیگر از نگرانی های طراحان، عملکرد عنصر در شرایط فشار و دمای بالا است. عنصر لاستیکی منعطف است و در دمای بالا انعطاف پذیرتر می شود. هنگامی که فشار بالا به مخلوط اضافه می شود می تواند منجر به جریان المان لاستیکی در جهت فشار شود. بسیاری از دوشاخه های سنتی موجود در بازار شامل یک سیستم پشتیبان المان هستند که به گونه ای طراحی شده است که با المان تنظیم شده گسترش یابد و سپس ساختاری برای نگه داشتن عنصر در محل در فاز پرفشار فرک ارائه دهد.
اگر به Vigor Completion Tool Frac Plug Series یا سایر ابزارهای حفاری و تکمیل برای صنعت نفت و گاز علاقه دارید، لطفاً برای بهترین پشتیبانی محصول و پشتیبانی فنی با ما تماس بگیرید.