العطل الذي يبدو وكأنه ثلاث مشاكل مختلفة ولكنه ليس كذلك: داخل أسوأ منطقة تآكل في قضيب الحفر
اسأل عامل حفر عن سبب فشل وصلة أنبوب، وستحصل على إحدى ثلاث إجابات: تشققت، أو تآكلت، أو انفصلت. ثلاث أوصاف مختلفة. ثلاث صور ذهنية مختلفة. ثلاث طرق مختلفة لحل المشكلة.
إليكم الأمر الذي لا يخبركم به أحد حتى يتم إجراء التحليل المعدني: هذه الأعطال الثلاثة هي عطل واحد. آلية واحدة، وثلاثة مظاهر. ووفقًا لبحث أجرته شعبة الأنابيب في شركة البترول الوطنية الصينية، فإن هذه الآلية الواحدة مسؤولة عن 70% من جميع أعطال أنابيب الحفر.
الموقع: حيث يتغير شكل الأنبوب
يحتوي كل أنبوب حفر على انحناء داخلي - وهو جزء سميك عند كل طرف حيث ينتقل جسم الأنبوب إلى وصلة الأداة. ويتناقص القطر الداخلي تدريجياً عبر انتقال مخروطي. وهنا تكمن المشكلة.
لماذا هناك؟ لسببين. أولاً، إنه انقطاع هندسي. يتغير المقطع العرضي، وتتغير الصلابة، ويتركز الإجهاد عند نقطة التغير. تحت تأثير الأحمال المركبة للحفر - الشد المحوري، والانحناء، والاهتزاز الالتوائي - تشهد منطقة الانتقال أعلى إجهاد موضعي في الوصلة بأكملها.
ثانيًا، إنه انقطاع في التدفق. يتسارع سائل الحفر أثناء مروره عبر القطر الداخلي الأضيق، ويصبح نمط التدفق مضطربًا عند نقطة الانتقال. يؤدي التدفق المضطرب إلى تآكل السطح. أي طبقة واقية، أو أي غشاء مثبط للتآكل، يُزال بسرعة في المكان الأكثر عرضة للتآكل على السطح.
المظهر: تشقق، بهتان، أو انفصال
يظهر الفشل بثلاث طرق، لكن التسلسل يبقى دائماً هو نفسه.
المرحلة الأولى: الشق.يبدأ الأمر من قاع حفرة صغيرة ناتجة عن التآكل على السطح الداخلي، عند نقطة الانتقال. تُعدّ هذه الحفرة مركزًا لتركيز الإجهاد. تحت تأثير الأحمال الدورية، يبدأ تشقق الإجهاد في قاع الحفرة ويتسع. في هذه المرحلة، يبدو الأنبوب سليمًا من الخارج، ولا يُمكن اكتشافه إلا بالفحص الداخلي.
المرحلة الثانية: الانهيار.يخترق الشق الجدار. ويصل طين الحفر، تحت ضغط هائل، إلى الشق ويدفعه بقوة عبره. يتدفق الطين عبر الشق الضيق بسرعة فائقة، تكفي لتآكل جدران الشق وتوسيعه ليصبح ثقبًا. هذا هو التسرب المفاجئ الذي يراه المشغلون: تسرب صغير يظهر فجأة ويتسع بينما يراقبون مقياس الضغط.
المرحلة الثالثة: الفراق.تتصل عدة فتحات للتنظيف. لا يستطيع الفولاذ المتبقي بينها تحمل الحمل. تتفكك الأنابيب. وصلة بدت سليمة في الوصلة السابقة أصبحت الآن قطعتين، إحداهما في قاع البئر.
الفكرة الأساسية: عندما تلاحظ التآكل، يكون الشق قد ظهر بالفعل. وقد بدأ الشق من حفرة نشأت كموقع تآكل بدأ عندما تم تخزين الأنبوب وهو رطب.
السبب الجذري: التآكل الذي يحدث في الرف
إليكم الجزء الذي يُثير دهشة الناس: إن التآكل الذي يؤدي في النهاية إلى تمزق أنبوب الحفر لا يحدث عادةً أثناء عملية الحفر، بل يحدث أثناء وجود الأنبوب في الحامل بين عمليات الحفر.
عند إخراج وصلة من البئر، يكون سطحها الداخلي مغطى بطين الحفر وسوائل التكوين. هذه الرواسب مُسببة للتآكل، وتحتوي على الكلوريدات والكبريتيدات والأحماض العضوية والأكسجين المذاب. إذا تم إدخال الأنبوب مباشرةً في الحامل دون تنظيف، فإن هذه الرواسب تتراكم في البئر، فتجف وتتركز، مما يؤدي إلى تآكل الفولاذ.
يُعد السطح الداخلي عند منطقة الانتقال في منطقة التآكل عرضةً للتلف بشكل خاص، لأن الطبقة الداخلية - إن وُجدت - تكون عادةً رقيقة أو مفقودة في تلك المنطقة، نتيجةً لتآكلها بفعل الاضطرابات أثناء الحفر. الفولاذ المكشوف، المغطى ببقايا أكالة، والمعرض للأكسجين، يُشكل خلية تآكل مفتوحة الدائرة. ولا يتوقف التآكل إلا عند إعادة الأنبوب إلى البئر، وعندها يكون التآكل النُقري قد بدأ بالفعل.
الوقاية التي تُجدي نفعا
لا يمكنك التخلص من تركيز الإجهاد عند نقطة التحول في عملية الحفر، فهو أمرٌ متأصل في تصميم الأنبوب. ولا يمكنك التخلص من احتمالية تآكل سائل الحفر، فهو أمرٌ متأصل في العملية نفسها. ما يمكنك التحكم فيه هو ما إذا كان الأنبوب سيُخزّن نظيفًا وجافًا.
الإجراء بسيط، لكن نادرًا ما يُتبع بالكامل: اغسل الأنبوب من الداخل قبل تركيبه. اشطفه بالماء العذب لإزالة بقايا سائل الحفر. ثم جففه بتمرير هواء مضغوط عبر التجويف حتى لا يخرج منه ماء. للتخزين طويل الأمد، ضع طبقة داخلية من زيت حافظ. أغلق الأطراف.
الأنابيب التي تُخزّن نظيفة وجافة لا تتطور فيها عملية التنقر التي تتحول إلى تشققات، ثم إلى تآكل، ثم إلى انفصال. أما الأنابيب التي تُخزّن متسخة ورطبة، فهي تُهيئ نفسها للتلف.
الكشف
بمجرد بدء تشغيل الأنبوب، لا يمكن اكتشاف التآكل الداخلي عند منطقة الانتقال إلا بالفحص. لا يكشف الفحص الخارجي القياسي عن هذا التآكل، إذ يظهر الضرر على السطح الداخلي للأنبوب. يكشف فحص تسرب التدفق المغناطيسي (اللغات الأجنبية الحديثة) عن فقدان جدار الأنبوب الناتج عن التآكل. ويكشف الفحص الكهرومغناطيسي عن الشقوق. لا يُعد أيٌّ من الفحصين مثاليًا في منطقة الانتقال، ولذلك تستخدم برامج الفحص عادةً طرقًا متعددة، وتُجدول عمليات الفحص الداخلي بناءً على ساعات التشغيل بدلًا من الحالة المرئية.
لم يكن الأنبوب الذي يبدو سليماً من الخارج وفي أجزاء منطقة الانتقال عطلاً غامضاً، بل كان عطلاً ناتجاً عن التآكل يتطور منذ شهور، غير مرئي لأي شخص لم يكن يبحث عنه.
الصورة الكبيرة
70% من حالات فشل أنابيب الحفر، في موقع واحد، وآلية واحدة، وسبب جذري واحد يمكن الوقاية منه. التصدع، والتآكل، والانفصال، كلها قصة واحدة تُروى بدرجات متفاوتة. تبدأ القصة بأنبوب مبلل في حامل، وتنتهي بعملية استخراج فاشلة وبئر مفقودة.
لا يكمن الحل في استخدام أنابيب ذات جودة أفضل أو برنامج فحص أكثر صرامة، مع أن كليهما يُساعد. يكمن الحل في اتباع نهج تخزين يُدرك أهمية الجزء الداخلي من الأنبوب تمامًا كأهمية الجزء الخارجي، وأن منطقة الانتقال هي الأهم على الإطلاق. نظّفها، جفّفها، احمها. وسيتولى الأنبوب الباقي.
