غلاف البئر

التغليف عبارة عن أنبوب ذي قطر كبير يُركّب ويُدخل في جزء محفور حديثًا من البئر لحماية ودعم تدفق البئر. يُثبّت الجزء السفلي (وأحيانًا الأنبوب بأكمله) عادةً بالأسمنت ، حيث يُسهّل التغليف المُثبّت بالأسمنت عملية الحفر بعدة طرق. يُقلّل التصميم الأمثل لبرنامج التغليف من تكاليف بناء البئر، ويُحسّن كفاءة العمليات، ويُخفّف من الآثار البيئية. عادةً، يحتوي البئر على عدة طبقات من التغليف تُوضع تباعًا ضمن مسار التغليف السابق.

التغليف عبارة عن أنبوب ذي قطر كبير يتم تجميعه وإدخاله في جزء محفور حديثًا من البئر . وكما تحمي عظام العمود الفقري الحبل الشوكي، يُثبّت التغليف داخل البئر المحفور لحماية ودعم تدفق البئر. عادةً ما يُثبّت الجزء السفلي (وأحيانًا كله) في مكانه باستخدام الأسمنت . ^{[ 1 ]} أما الأنابيب العميقة، فلا تُثبّت عادةً بالأسمنت حتى السطح، لذا يجب دعم وزن الأنبوب جزئيًا بواسطة علاقة تغليف في رأس البئر .

يساهم التصميم الأمثل لبرنامج التغليف في خفض تكاليف بناء الآبار، وتحسين كفاءة العمليات، وتقليل الآثار البيئية. ^{[ 2 ]}

في مراحل تخطيط البئر، يقوم مهندس الحفر ، عادةً بالتشاور مع الجيولوجيين وغيرهم، بتحديد الأعماق الاستراتيجية التي يجب عندها تبطين البئر لضمان وصول الحفر إلى العمق الكلي المطلوب. ويستند هذا القرار غالبًا إلى بيانات باطن الأرض، مثل ضغوط وقوة التكوينات ، وسلامة البئر ، ^{[ 3 ]} ويُوازن بين أهداف التكلفة واستراتيجية الحفر المُرادة. ^{[ 4 ]}

بعد تحديد أعماق أنابيب التغليف، يجب تحديد أحجام الثقوب وأحجام أنابيب التغليف. يجب أن يكون الثقب المحفور لكل أنبوب تغليف كبيرًا بما يكفي لاستيعاب أنبوب التغليف المراد وضعه داخله، مع ترك مساحة كافية للأسمنت بين السطح الخارجي لأنبوب التغليف والثقب. كما يجب أن تمر رؤوس الحفر اللاحقة التي ستواصل الحفر عبر أنابيب التغليف الموجودة. وبالتالي، سيكون قطر كل أنبوب تغليف أصغر تدريجيًا. يجب أن يتسع القطر الداخلي لأنبوب التغليف الأخير (أو ما قبل الأخير في بعض حالات إكمال التبطين) لأنابيب الإنتاج والمعدات المرتبطة بها، مثل الحشوات، وأنابيب رفع الغاز، وصمامات الأمان تحت السطحية.

يتم تصميم غلاف البئر لكل حجم من الأنابيب المصممة بحساب أسوأ الظروف التي قد تواجهها أثناء الحفر وطوال فترة إنتاج البئر. يجب أن تكون الخصائص الميكانيكية، مثل قوة الشد الطولية ومقاومة الانفجار والانهيار (المحسوبة مع مراعاة التأثيرات ثنائية المحور للإجهادات المحورية والمحيطية)، كافية عند مختلف الأعماق. غالبًا ما يتكون غلاف البئر الطويل من أنابيب ذات قوى مختلفة، والتي عادةً ما يكون لها أعلى شد محوري وربما أعلى فروق ضغط انفجار داخلي في الأجزاء العلوية، وأكبر أحمال انهيار في أعماق البئر نتيجة الضغط الخارجي مقابل انخفاض الضغط الداخلي.

تُدعم أنابيب التغليف بواسطة حوامل تُثبّت في رأس البئر ، والذي سيُغطى لاحقًا بهيكل رأس البئر . عادةً ما تُركّب الأجزاء السفلية من رأس البئر فوق أول أنبوب تغليف بعد تثبيته بالأسمنت.

عادةً، يحتوي البئر على عدة طبقات من أنابيب التغليف تُوضع تباعاً ضمن طبقة التغليف السابقة. ^{[ 4 ]} تُستخدم طبقات التغليف التالية عادةً في آبار النفط أو الغاز:

• غلاف الموصل
• غلاف السطح
• غلاف وسيط (اختياري)
• غلاف الإنتاج
• خط الإنتاج

يُستخدم غلاف الموصل كدعامة أثناء عمليات الحفر، ولإعادة تدفق السوائل أثناء الحفر وتثبيت الغلاف السطحي، ولمنع انهيار التربة الرخوة القريبة من السطح. ويتراوح قطره عادةً بين 460 و760 ملم ( 18 إلى 30 بوصة ) . ^{[ 5 ]}  

يُستخدم غلاف السطح لعزل مناطق المياه العذبة ومنع تلوثها أثناء عمليات الحفر والإكمال. ويخضع غلاف السطح لأشد أنواع التغليف صرامةً نظرًا لهذه الاعتبارات البيئية، والتي قد تشمل تنظيم عمق الغلاف وجودة الأسمنت. ويبلغ القطر النموذجي لغلاف السطح 340 مم ( 13 ¾ بوصة ) . ^{[ 5 ]} 

قد يكون استخدام أنابيب التغليف الوسيطة ضروريًا في فترات الحفر الطويلة، حيث قد يؤدي وزن طين الحفر اللازم لمنع انفجار الآبار إلى ضغط هيدروستاتيكي يُمكن أن يُسبب تصدعًا في التكوينات الضحلة أو العميقة. ويتم اختيار موضع أنابيب التغليف بحيث يبقى الضغط الهيدروستاتيكي لسائل الحفر عند مستوى ضغط يقع بين ضغط مسام التكوين وضغط التصدع. ^{[ 6 ] [ 5 ]}

لتقليل التكلفة، يمكن استخدام بطانة تمتد فوق قاعدة (أسفل) الجزء السابق من غلاف البئر، وتُعلق في قاع البئر بدلاً من السطح. ويبلغ قطرها عادةً 7 بوصات، على الرغم من أن العديد من البطانات تتطابق مع قطر أنبوب الإنتاج . ^{[ 5 ]}

نادراً ما تُنتج الآبار عبر أنابيب التغليف، لأن سوائل الإنتاج قد تُسبب تآكل الفولاذ أو تكوّن رواسب مثل الأسفلتين أو شمع البارافين ، كما أن القطر الأكبر قد يُؤدي إلى عدم استقرار التدفق. لذلك، يتم تركيب أنابيب الإنتاج داخل آخر سلسلة من أنابيب التغليف، وعادةً ما يتم إحكام إغلاق الفراغ الحلقي للأنابيب في أسفلها بواسطة حشوة . يسهل إزالة الأنابيب للصيانة أو الاستبدال أو لإجراء عمليات إصلاح الآبار المختلفة. وهي أخف وزناً بكثير من أنابيب التغليف، ولا تتطلب منصة حفر للدخول والخروج من البئر؛ حيث تُستخدم منصات خدمة أصغر لهذا الغرض.

يساعد الغلاف الذي يتم تثبيته في مكانه على عملية الحفر بعدة طرق: ^{[ 4 ]}

• يمنع تلوث مناطق آبار المياه العذبة .
• يمنع التكوينات العلوية غير المستقرة من الانهيار وعرقلة سلسلة الحفر أو تشكيل كهوف كبيرة .
• يوفر أساسًا علويًا قويًا يسمح باستخدام سائل حفر عالي الكثافة لمواصلة الحفر إلى أعماق أكبر.
• يعزل مناطق مختلفة، قد يكون لها ضغوط أو سوائل مختلفة، في التكوينات المحفورة عن بعضها البعض.
• يعزل مناطق الضغط العالي عن السطح، مما يقلل من احتمالية حدوث انفجار .
• يمنع تسرب السوائل إلى مناطق الإنتاج أو تلوثها.
• يوفر تجويفًا داخليًا أملسًا لتركيب معدات الإنتاج.

تُجرى عملية التثبيت الإسمنتي بتدوير ملاط ​​إسمنتي داخل الغلاف الخارجي للبئر، ثم يُضخ إلى الفراغ الحلقي عبر قاعدة الغلاف في أسفل سلسلة الأنابيب . ولضمان وضع الملاط الإسمنتي بدقة على مسافات محددة على السطح الخارجي للغلاف، تُضخ سدادة بسائل إزاحة خلف عمود الملاط الإسمنتي، مما يُحدث "دفعة" في قاعدة الغلاف ويمنع تدفق السائل عبرها. ويمكن ملاحظة هذه الدفعة على السطح كارتفاع مفاجئ في الضغط عند مضخة الإسمنت. ولمنع عودة الإسمنت إلى داخل الغلاف، يعمل طوق عائم فوق قاعدة الغلاف كصمام أحادي الاتجاه ، مانعًا تدفق السائل من الفراغ الحلقي عبر القاعدة.

إن الحركة المحورية والدورانية المطولة والمتكررة داخل الغلاف ستؤدي إلى تآكل الجزء الداخلي للغلاف، مع احتمال حدوث انفجارات وفقدان الإنتاج ومضاعفات أخرى خطيرة ومكلفة.

تساهم الظروف التالية في تآكل الغلاف:

• وزن أنبوب الحفر
• الطين والمواد المضافة
• RPM و ROP
• طلاء وصلة الأداة
• مسار البئر والمنعطف

فيما يلي توصيات بشأن التدابير الوقائية لتقليل تآكل الغلاف:

• تقليل حدة الانحناء وتوقع أن يكون الانحناء الفعلي أعلى بمقدار 1.5 مرة على الأقل من القيمة المخطط لها.
• استخدام مواد وصلات الأدوات الملائمة للغلاف.
• قلل سرعة الدوار واستخدم محركًا في قاع البئر .
• زيادة ROP.
• اختر نوع الطين المناسب وأضف مواد التشحيم لتقليل التآكل والاحتكاك.
• استخدام واقيات أنابيب الحفر.
• استخدام غلاف ذي جدار سميك في منطقة التآكل المتوقعة.
• استخدام البرمجيات للحد من المخاطر.

غالبًا ما يتم استخدام سلسلة معدنية مختلفة قليلاً ، تسمى أنابيب الإنتاج ، بدون أسمنت داخل سلسلة التغليف النهائية للبئر لاحتواء سوائل الإنتاج ونقلها إلى السطح من خزان تحت الأرض .

• تمت أرشفة المقبرة في 28 فبراير 2017 على موقع Wayback Machine.
• مسرد مصطلحات حقول النفط لشركة شلمبرجير: التغليف ( مؤرشف بتاريخ 16 يوليو 2012 في موقع Wayback Machine)
• كيف يعمل الغلاف؟