تغليف الآبار ( Casing )-(الجزء التاسع عشر )

 ^ مقدمة ^:

&إن تصميم مواسير التغليف يعني:

- تحديد سماكة جدار المواسير ونوع المعدن الذي صنعت منه.

 - تحديد نوع نقاط الوصل ( الشرار ) لكل مرحلة من مراحل التغليف، وذلك بما يؤمن أهداف عملية تغليف البئر بأقل كلفة ممكنة.

من أجل التصميم الصحيح لمواسير التغليف يجب أن تؤخذ في الاعتبار الإجهادات الرئيسية التي تتعرض لها هذه المواسير ( جهد الشدة الضغط الخارجي، الضغط الداخلي )، وكذلك مقاومتها الحدية لهذه الإجهادات ( جهد الشد الحدي، الضغط الخارجي الحرج، الضغط الداخلي الحرج ). إن تحديد نوع وطبيعة الإجهادات التي سوف تتعرض لها المواسير يمثل الخطوة الأولى والهامة للتصميم السليم، ويليها بالطبع تحديد دقيق لقيم هذه الإجهادات.

يتم تصميم مواسير التغليف باعتماد النظريتين الأولى والرابعة من مقاومة المواد، إذ تصمم المواسير بفرض تعرضها لكل من جهد الشد والضغط الخارجي، المؤثرين بشكل منفصل ( في الآبار الضحلة ) أو بشكل موحد ( في الآبار العميقة والمتوسطة العمق )، ثم يتم التحقق من قدرة تحمل المواسير المصممة للضغط الداخلي. ويمكن إعادة التصميم إذا كان الضغط الداخلي الحرج ( الذي تتحمله ) أقل من الضغط الداخلي الذي سوف تتعرض له .&

**طرق تصميم مواسير التغليف ( Methods of casing design)**:

1. **تصميم مواسير التغليف اعتمادا على جهد الشد (تطبيق النظرية الأولى من مقاومة المواد)**:

& يمكن تصميم مواسير التغليف اعتمادا على جهد الشد فقط عند التأكد من عدم تعرضها للضغط الخارجي في أية مرحلة من مراحل العمل في البئر، سواء أثناء الحفر أو الإنتاج. تطبق هذه الطريقة في التصميم على مواسير التغليف للمرحلة السطحية والوسطية، وفي حال التأكد من عدم تعرضها للضغط الخارجي عند متابعة الحفر من خلالها ( لن تتعرض للإفراغ من سائل الحفر بسبب تسربه في الطبقة، أو أن الوزن النوعي لسائل الحفر الذي سوف يتابع به العمل من خلالها أكبر، أو على الأقل يساوي الوزن النوعي للسائل الذي استخدم قبل إنزالها في البئر )، أي أنها تطبق في الآبار الإنتاجية، حيث شروط الحفر معلومة بدقة كافية. ولا يمكن تصميم مواسير التغليف للمرحلة الإنتاجية اعتمادا على جهد الشد فقط، لأن هذه المرحلة سوف تتعرض حتما للضغط الخارجي أثناء الإنتاج، وذلك بسبب:

1. الوزن النوعي القليل للموائع الطبقية المنتجة ( قياسا مع الوزن النوعي لسائل الحفر الذي استخدم والموجود خارج مواسير التغليف لهذه المرحلة فوق الإسمنت ).
2. انخفاض مستوى السائل في البئر نتيجة تناقص الضغط الطبقي.

تعتمد القيمة العظمى الجهد الشد الذي تتعرض له مواسير التغليف، والمقابلة اللحظة انتهاء عملية الإسمنت ( توضع الفاصل الإسمنتي الثاني على الفاصل الأول على حلقة الصد). تتألف هذه القوة من وزن مواسير التغليف، يضاف إليه القوة الناتجة عن اصطدام الفاصل الإسمنتي الثاني على حلقة الصد ، أي:

حيث أن :

• Fw : القوة الناتجة عن وزن مواسير التغليف ( kg)
• Fs : قوة الشد الإضافية الناتجة عن اصطدام الفاصل الإسمنتي الثاني على حلقة الصد، وهي تعطي بالعلاقة الأتية:

حيث أن :

• Ao : المقطع الداخلي لمواسير التغليف ( cm² )
• Ps :الضغط الإضافي المتشكل أثناء الاصطدام ( PS= 10-15 kg / cm² )

قيمة القوة Fz يجب أن تكون أقل من المقاومة الحدية لمواسير التغليف ( مقاومتها للكسر من الجسم، الكسر في منطقة الوصل، الحل من الشرار - وتؤخذ القيمة الأقل )، أي يجب أن يتحقق الشرط الاتي:

حيث أن :

• F : القوة الحدية التي تتحملها المواسير
• Cs : عامل أمان لجهد الشد .

يعطي تصميم مواسير التغليف اعتمادا على جهد الشد فقط مجموعة مواسير مكونة من عدة أقسام، بمقاومة لجهد الشد متزايدة من الأسفل باتجاه الأعلى ( تتناسب وتزايد قيمة جهد الشد باتجاه القسم العلوي للمواسير ). عند استخدام مواسير تغليف مصنعة من نفس المعدن ( نوعية واحدة من المعدن ) فإن سماكة جدار الأقسام تتزايد من الأسفل باتجاه الأعلى. أما عند استخدام مواسير من نوعيات مختلفة، فإن القسم السفلي يكون من نوعية ذات جودة أقل، والتي تزداد مع الاتجاه إلى السطح. وهناك بعض الحالات، حيث تتغير كل من سماكة الجدار ونوعية المعدن.

ينطلق تصميم مواسير التغليف اعتمادا على جهد الشد من الأسفل باتجاه الأعلى، وبتطبيق الشرط المعطى بالعلاقة  السابقة في الطرف العلوي لكل قسم .

ذكرنا أن مواسير التغليف المصممة اعتمادا على جهد الشد فقط، سوف يتابع الحفر من خلالها ( مواسير تغليف سطحية أو وسطية )، لذلك تستعمل في الجزء السفلي منها مواسير ذات نوعية جيدة أو ذات سماكة جدار كبيرة، بطول يتراوح بين m 100 – 50 ، وذلك كي تقاوم الإجهادات التي سوف تتعرض لها نتيجة دوران مجموعة مواسير الحفر داخلها. وزن هذا الجزء يعطى بالعلاقة:

يلي هذا الجزء المختار القسم الأول من مواسير التغليف ذات سماكة الجدار الصغرى. طول القسم الأول يحدد بتطبيق الشرط الذي ذكر سابقاً عند طرفه العلوي، أي :

ويكون طول القسم الأول من المواسير:

حيث أن :

g1 , ga - وزن واحدة الطول للجزء المختار la والقسم الأول ، أخذين بعين الاعتبار وجود المواسير ضمن سائل الحفر ( يؤخذ عامل الطفو بالحسبان ).

طول القسم الثاني بسماكة الجدار ( t > ti ) يعطى بدوره بالعلاقة الآتية:

وبشكل مشابه نصل إلى العلاقة العامة لتحديد طول القسم (n) ذي سماكة الجدار العظمی: