معدات التثبيت بالأسمنت

تعتبر معدات تثبيت الأسمنت في آبار النفط ضرورية لاستكشاف النفط والغاز ، وهي من المعدات المطلوبة في حقول النفط عند حفر البئر .

يتم تركيب أنابيب التغليف على أعماق مختلفة أثناء الحفر، وتُثبّت في مكانها بواسطة الأسمنت الذي يوفر أيضًا عزلًا بين المناطق. يُستخدم التغليف لحماية جدار البئر من السوائل والضغوط ومشاكل استقرار جدار البئر. تُستخدم معدات قاع البئر، مثل أجهزة التمركز وأجهزة التوربينات، لضمان الحصول على عزل مُرضٍ بين المناطق. تمنع أحذية وأطواق العوامات ( صمامات العوامة ) التدفق العكسي بعد ضخ الأسمنت في مكانه.

تساعد الأجهزة المزودة بأطواق مفصلية ونوابض مقوسة على إبقاء الغلاف أو البطانة في مركز البئر لضمان وضع غلاف إسمنتي حول سلسلة الأنابيب بكفاءة. في حال تثبيت الأنابيب بشكل غير مركزي، يزداد خطر تكوّن قناة من سائل الحفر أو الإسمنت الملوث عند نقطة تلامس الغلاف مع التكوين، مما يؤدي إلى عدم إحكام الإغلاق. ^{[ 1 ]}

أضافت التوربينات زعانف "لتحريك" سائل الحفر والأسمنت للحفاظ على التدفق مضطربًا من أجل التأكد من أن الأسمنت يتدفق حول الغلاف بالكامل لمنع حدوث التكتل.

تستخدم الكاشطات أسلاكًا معدنية لكشط طبقة الطين من المناطق النفاذة للمساعدة في الحصول على عمود أسمنتي صلب.

توجد أربعة أنواع من أجهزة التمركز: أجهزة التمركز ذات الزنبرك المقوس، والأجهزة الصلبة، والأجهزة شبه الصلبة، والأجهزة المصبوبة. تتميز أجهزة التمركز ذات الزنبرك المقوس بسهولة مرورها عبر أقسام الثقوب الضيقة مع تمدد في مواقع محددة. أما أجهزة التمركز الصلبة فتتكون من قضبان فولاذية صلبة أو حديد زهر، ذات ارتفاع شفرة ثابت، ويتم تحديد حجمها لتناسب أحجام أنابيب التغليف أو الثقوب. وتتكون أجهزة التمركز شبه الصلبة من أقواس مزدوجة القمة، مما يوفر قوى استعادة تتجاوز المعايير المحددة في مواصفات معهد البترول الأمريكي (API). ويمكن تطبيق أجهزة التمركز المصبوبة مباشرة على سطح أنبوب التغليف. ويمكن تصميم طول شفرتها وزاويتها والمسافة بينها لتناسب تطبيقات الآبار المحددة، وخاصةً للحلقة ذات التفاوتات الدقيقة.   

يمنع غطاء عائم ذو شكل دائري مزود بصمام عدم رجوع مدمج في أسفل سلسلة أنابيب التغليف، التدفق العكسي، أو ما يُعرف بـ"التدفق على شكل حرف U"، لملاط الأسمنت من الفراغ الحلقي إلى داخل أنابيب التغليف، أو تدفق سوائل البئر إلى داخلها أثناء إنزالها. كما يوجه الغطاء العائم أنابيب التغليف نحو مركز البئر لتقليل اصطدامها بالنتوءات الصخرية أو التآكلات أثناء إنزالها. ومن خلال "تعويم" أنابيب التغليف، يتم تقليل وزن الخطاف. ومع التعبئة المتحكم بها أو الجزئية أثناء إنزال السلسلة، يمكن تعويمها إلى موضعها، مما يُغني عن حاجة جهاز الحفر إلى تحمل وزنها بالكامل. تُصنع الأجزاء الخارجية من الغطاء العائم من الفولاذ، وتتوافق عمومًا مع حجم أنابيب التغليف وخيوطها، وإن لم يكن بالضرورة مع نوعها. أما الجزء الداخلي (بما في ذلك الجزء المخروطي الخارجي) فيُصنع عادةً من الأسمنت أو اللدائن الحرارية، حيث يجب إزالة هذه المادة بالحفر إذا ما أُريد تعميق البئر إلى ما بعد نقطة التغليف. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

أحذية التوجيه هي نوع من أحذية الطفو بدون صمام فحص.

يُركّب طوق عائم بالقرب من أسفل سلسلة أنابيب التغليف. تهبط سدادات الأسمنت عليه أثناء عملية التثبيت الأساسية، مما يحافظ على جزء صغير من ملاط ​​الأسمنت داخل الأنبوب، والذي قد يكون قد تلوث نتيجة احتكاك السدادة العلوية بالجدار الداخلي للأنبوب. وهو مشابه لحذاء عائم؛ وغالبًا ما يُستخدم كلاهما لضمان التكرار. قد تكون صمامات الفحص الداخلية من نوع الصمام ذي الرفرف أو صمامات كروية زنبركية. ^{[ 3 ]}

يمنع صمام عدم الرجوع المثبت داخل طوق العوامة ارتداد ملاط ​​الأسمنت عند توقف الضخ. وبدون طوق العوامة أو قاعدة العوامة، قد يتدفق ملاط ​​الأسمنت الموجود في الفراغ الحلقي على شكل حرف U، أو يتدفق عكسيًا إلى داخل الغلاف. وتتسبب الكثافة الأعلى لملاط الأسمنت مقارنةً بطين الإزاحة داخل الغلاف في حدوث ظاهرة التدفق العكسي على شكل حرف U. ^{[ 4 ]}

توفر أطواق المرحلة وسيلةً لإزاحة ملاط ​​الأسمنت إلى أعلى في الفراغ الحلقي مباشرةً بعد عملية التسميت الأولية. وتعمل سلسلة من السدادات المطاطية ذات الأحجام المختلفة، التي تُضخ إلى أسفل داخل الغلاف، على فتح الصمامات المنزلقة ثم إغلاقها لاحقًا.

سدادة مطاطية تُستخدم لفصل ملاط ​​الأسمنت عن السوائل الأخرى، مما يقلل التلوث ويحافظ على أداء الملاط بشكل متوقع. يُستخدم نوعان من سدادات التثبيت عادةً في عمليات التثبيت. تُدفع السدادة السفلية أمام ملاط ​​الأسمنت لتقليل التلوث بالسوائل الموجودة داخل الغلاف قبل التثبيت. ينفجر غشاء في جسم السدادة للسماح لملاط الأسمنت بالمرور بعد وصول السدادة إلى طوق التثبيت. أما السدادة العلوية، فلها جسم صلب يُشير بوضوح إلى التلامس مع طوق التثبيت والسدادة السفلية من خلال زيادة ضغط المضخة. ^{[ 5 ] [ 3 ]}