أربعة أبعاد رئيسية للكشف عن ارتفاع درجة حرارة لقمة الحفر (احتراق اللقمة) وإجراءات عملية
ارتفاع درجة حرارة رأس الحفر (احتراق رأس الحفر) هو أحد أسباب الأعطال الشائعة والخطيرة في عمليات الحفر. وينتج عادةً عن الاحتكاك المفرط بين رأس الحفر وقاع البئر، أو عن خلل في دوران سائل الحفر، مما يؤدي إلى ارتفاع سريع في درجة الحرارة في قاع البئر. وتشمل عواقبه تلف رأس الحفر، وفقدان الاختراق، ومشاكل ثانوية مثل انهيار البئر. ويمكن للتعرف السريع على المؤشرات السطحية أن يتيح الوقت لاتخاذ الإجراءات التصحيحية ويقلل الخسائر. فيما يلي وصف لأساليب التحديد العملية والاحتياطات الميدانية عبر أربعة أبعاد أساسية: معايير الحفر، وعائدات رأس البئر، وأصوات الحفر، وفحص رأس الحفر بعد عملية الحفر.
يجب مراقبة التغيرات غير الطبيعية في معايير الحفر عن كثب، إذ يعكس استقرار هذه المعايير ظروف قاع البئر بشكل مباشر. قبل وأثناء المراحل الأولى من ارتفاع درجة حرارة المثقاب، تظهر عادةً تغيرات واضحة في المعايير الرئيسية مثل وزن المثقاب، وسرعة الدوران، وضغط المضخة. لذا، تُعدّ مراقبة الأجهزة في الوقت الفعلي، إلى جانب خبرة المشغل، أمراً بالغ الأهمية.
اختلالات متزامنة في وزن المثقاب وسرعة الدوران: في عمليات الحفر العادية، يُضبط وزن المثقاب (WOB) وسرعة الدوران (عدد دورات المحرك في الدقيقة) وفقًا للتكوين الجيولوجي، ويظلان مستقرين نسبيًا لتحقيق قطع فعال. عند حدوث احتكاك مفرط أو التصاق جزئي بين المثقاب وقاع البئر، يظهر اختلال مميز مرتبط بوزن المثقاب: يرتفع وزن المثقاب فجأة بينما تنخفض سرعة الدوران بشكل ملحوظ. قد يرتفع وزن المثقاب بنسبة 30% أو أكثر عن المعدل الطبيعي، وقد تنخفض سرعة الدوران فجأة أو تتوقف. يشير هذا إلى زيادة مفاجئة في مقاومة حركة المثقاب؛ وإذا لم يُعالج، فقد يؤدي ذلك بسرعة إلى ارتفاع درجة الحرارة. تجدر الإشارة إلى أن هذا اختلال فوري في المعايير وليس التغير التدريجي المتوقع من تغير نوع الصخور.
التغيرات المفاجئة وعدم استقرار ضغط المضخة: يُعدّ دوران سائل الحفر (الطين، الماء العذب، إلخ) بشكل سليم أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في درجة حرارة قاع البئر ونقل نواتج الحفر. يؤدي ارتفاع درجة حرارة رأس الحفر إلى تراكم نواتج الحفر وتمدد مصفوفة رأس الحفر، مما قد يسد مسارات تدفق السائل ويعطل الدوران، مُسببًا سلوكًا غير طبيعي لضغط المضخة. في الظروف العادية، يبقى ضغط المضخة ضمن نطاق محدد مع تقلبات طفيفة؛ أما الارتفاع المفاجئ في ضغط المضخة المصحوب بتذبذبات متكررة، أو حالة ارتفاع الضغط المفاجئ وعدم انخفاضه (توقف المضخة)، فيشير بقوة إلى ضعف الدوران وارتفاع درجة حرارة قاع البئر. في مثل هذه الحالات، يجب إيقاف الحفر فورًا وفحص نظام الدوران - لا تحاول التغلب على المشكلة بزيادة الضغط.
انتبه جيدًا لتدفق المياه العائدة من رأس البئر. توفر هذه المياه نافذة مباشرة وواضحة لمراقبة ظروف قاع البئر. ستنعكس درجات الحرارة المرتفعة والتغيرات في تركيبة نواتج الحفر الناتجة عن ارتفاع درجة حرارة المثقاب في درجة حرارة التدفق العائد ولونه ومحتواه من الرمل. اجمع بين الفحوصات الحسية والقياسات البسيطة لتحديد المشاكل.
ارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة التدفق العائد: أثناء الحفر العادي، يكون التدفق العائد أدفأ قليلاً من درجة حرارة المحيط بسبب الحرارة الناتجة عن الاحتكاك، ولكنه ليس ساخنًا لدرجة مزعجة عند اللمس. مع ارتفاع درجة حرارة المثقاب، قد تصل درجات الحرارة الموضعية في قاع البئر إلى مئات الدرجات المئوية، مما يتسبب في ارتفاع حاد في درجة حرارة التدفق العائد. قد يؤدي لمس خط التدفق العائد أو أخذ عينة صغيرة منه إلى إحساس واضح بالحرق؛ وقد يُظهر مقياس الحرارة زيادة قدرها 15 درجة مئوية أو أكثر عن درجة حرارة التدفق العائد أثناء التشغيل العادي، مع استمرار هذا الارتفاع. يشير هذا النمط إلى ارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة قاع البئر وخطر كبير لاحتراق المثقاب. قارن دائمًا درجة الحرارة مع درجة حرارة المحيط الأساسية لتجنب النتائج الإيجابية الخاطئة، وتجنب التلامس المباشر مع التدفق العائد شديد السخونة - استخدم معدات الوقاية الشخصية المناسبة.
تغيرات لون الرواسب ومحتوى الرمل/القطع: يتطابق لون الرواسب الطبيعي مع نوع الصخور التي يتم حفرها (على سبيل المثال، أصفر باهت للحجر الرملي، وبني رمادي للصخر الزيتي) ويحتوي على كمية قليلة من الرمل مع ترسبات قليلة أو معدومة. يؤدي ارتفاع درجة حرارة المثقاب إلى دخول مادة المثقاب (غالبًا كربيد التنجستن، أو الماس متعدد البلورات، أو مواد مشابهة) التي تعرضت لتغيرات حرارية واختلطت مع غبار الصخور، مما ينتج عنه رواسب داكنة اللون - أسود، أو رمادي داكن، أو بني داكن - تزداد عمقًا مع شدة الاحتراق. يزداد الرمل والقطع الدقيقة بشكل ملحوظ؛ وسيؤدي ترك العينة تستقر لفترة وجيزة إلى الكشف عن ترسبات كثيفة من جزيئات سوداء دقيقة (مسحوق مادة المثقاب) مختلطة برمال الصخور والحصى ذات ملمس خشن. يُعد التغير المتزامن في اللون وزيادة حمولة الرواسب مؤشرًا سطحيًا مميزًا لارتفاع درجة حرارة المثقاب.
انتبه للتغيرات في أصوات الحفر. يحمل الصوت الناتج عن تفاعل رأس الحفر مع التكوين معلومات تشخيصية مفيدة. يستطيع المشغلون ذوو الخبرة اكتشاف أي خلل من خلال الصوت: ينتج عن الحفر الطبيعي صوت قطع ثابت ومنتظم - يوصف غالبًا بأنه أزيز أو دقات إيقاعية - دون أصوات غريبة. مع تطور ارتفاع درجة الحرارة، يتحول التفاعل من القطع مع التزييت الاحتكاكي إلى الطحن الجاف أو شبه الجاف؛ ويتغير الصوت بشكل ملحوظ. قد ينتج عن الاحتراق في مراحله المبكرة أصوات احتكاك حادة أو أزيز أو صرير مصحوبة بزيادة في اهتزاز سلسلة الحفر. أما الاحتراق الأكثر شدة، حيث تلتصق مصفوفة رأس الحفر بالتكوين أو تتشوه بسببه، فينتج عنه أصوات ارتطام مكتومة - دقات مكتومة أو طرقات قوية - واهتزازات مكثفة يمكن أن تنتقل إلى منصة الحفر. عند سماع مثل هذه التغيرات، أوقف الحفر وافحص رأس الحفر لمنع المزيد من التلف.
قم بإجراء فحوصات معيارية للريشة بعد سحبها. إذا أشارت المؤشرات السطحية إلى ارتفاع درجة حرارة الريشة، أو إذا استمرت العيوب غير المحلولة أثناء الحفر، فاسحب الريشة لإجراء فحص مباشر. يُعد فحص مظهر الريشة وأنماط تآكلها الطريقة الأمثل لتأكيد احتراقها وتوجيه الإجراءات التصحيحية اللاحقة.
علامات مرئية للتلف الناتج عن الحرارة: يتميز رأس الحفر السليم بلون موحد ومادة أساسية سليمة دون تغير في اللون أو تشوه. أما رأس الحفر المحترق فيُظهر علامات واضحة للتلف الناتج عن الحرارة: تغير لون السطح (عادةً ما يكون أزرقًا داكنًا أو أحمر داكنًا نتيجة الأكسدة عند درجات الحرارة العالية)، والتواء أو تشوه موضعي، وانفصال أو تشقق عند نقطة اتصال المادة الأساسية بجسم رأس الحفر، وفي الحالات الشديدة، نتوءات غير منتظمة منصهرة ومتصلبة نتيجة الانصهار الموضعي. بالنسبة لرؤوس الحفر الماسية، ابحث عن فقدان حبيبات الماس ومادة أساسية متفحمة ومسودة. يُعد وجود هذه العلامات تأكيدًا مباشرًا على ارتفاع درجة حرارة رأس الحفر.
أنماط التآكل غير الطبيعية: في عمليات الحفر العادية، يكون التآكل منتظمًا ومتوافقًا مع عمق الاختراق وصلابة التكوين (تآكل خفيف في الصخور اللينة، وتآكل منتظم في التكوينات الصلبة). يؤدي ارتفاع درجة حرارة المثقاب إلى تآكل غير طبيعي واضح: تآكل متسارع حيث يُظهر المثقاب تدهورًا شديدًا بعد اختراق قصير نسبيًا - مما يشير إلى معدل تآكل أعلى بكثير من المعدل الطبيعي - وتآكل غير متساوٍ للغاية يتركز على جانب واحد أو في حفر أو خدوش موضعية (تآكل منحاز أو تنقر). يدعم هذا التباين بين طول الاختراق وشدة التآكل، ووجود تلف موضعي، بقوة تشخيص احتراق المثقاب، خاصةً عندما يكون تغير اللون الناتج عن الحرارة المرئي ضئيلاً.
التشخيص والاستجابة المتكاملة: تتداخل مؤشرات ارتفاع درجة حرارة المثقاب وتتطور تدريجيًا. وللتشخيص المبكر، يُنصح بدمج الملاحظات متعددة الأبعاد، مثل شذوذ المعايير مع ارتفاع درجة حرارة السائل العائد وتشوه أصوات الحفر، ثم التأكد من التشخيص بفصل المثقاب وفحصه. ويمكن للإجراءات الفورية، كإيقاف جهاز الحفر وتنظيف قنوات الدوران واستبدال المثقاب، أن تقلل بشكل كبير من تلف المعدات وتأخير المشروع، وأن تُسهم في الحفاظ على سلامة وكفاءة الحفر. كما أن الالتزام بالانضباط التشغيلي الروتيني، من خلال ضبط معايير الحفر بشكل صحيح، وضمان دوران السوائل بشكل موثوق، والتقيد بإجراءات الفحص، يقلل من خطر ارتفاع درجة حرارة المثقاب منذ البداية.
