Steker komposit tradisional akan berisi mandrel, slip/kerucut atas, elemen, dan slip/kerucut bawah. Mandrel akan menyediakan struktur sumbat yang “ditumpangi” oleh komponen lain dan akan memiliki profil yang dikerjakan di dalamnya atau memiliki bagian tambahan yang dipasang untuk membatasi komponen selama proses berjalan, pengaturan, dan frak. Slip dirancang untuk berinteraksi dengan kerucut sedemikian rupa sehingga ketika dipaksakan bersama-sama, slip akan bergerak keluar hingga menyentuh casing. Slip tersebut akan memiliki tepi yang mengeras yang dirancang untuk “menggigit” ke dalam casing, menguncinya di tempatnya. Slip akan berupa cincin penuh atau segmen individu yang disatukan dengan semacam pita. Apa pun yang terjadi, mereka dirancang untuk tetap bersama sampai urutan pengaturan memecahnya sehingga memungkinkan mereka untuk bergerak ke atas kerucut dan dipasang ke dalam casing.
Untuk sumbat frak, dirancang untuk hanya menahan tekanan dari atas, slip bawah akan dirancang untuk menahan gaya penuh dari frak dan slip atas akan dirancang untuk menjaga sumbat, terutama elemennya, terkompresi setelah pengaturan. Elemen ini dirancang untuk terkompresi di bawah gaya pengaturan yang menciptakan segel antara ID dinding casing dan mandrel. Segel ini akan memberikan isolasi yang diperlukan untuk memisahkan sumur menjadi dua bagian sehingga zona di atasnya dapat ditangani secara terpisah. Untuk ball drop plug, bola akan dijatuhkan dari permukaan untuk mendarat di mandrel dan menyelesaikan isolasi.
Tes pertama terhadap kinerja sumbat komposit dilakukan selama pengoperasian pompa turun. Untuk urutan ini, sumbat komposit dibuat hingga rakitan lubang bawah kabel (BHA) yang mencakup sumbat, alat pengaturan, dan senjata perforasi. BHA ini dijatuhkan ke titik awal di sumur horizontal dan kemudian pompa digunakan untuk menyebarkannya ke lokasi yang diinginkan. Selama pengoperasian ini, sangat penting agar komponen tetap terpasang. Slip tersebut harus tetap menyatu, jika tidak maka slip tersebut akan bersentuhan dengan casing selama pemasangan, bergerak ke atas kerucutnya, dan membuat kejadian yang telah ditentukan sebelumnya.
Elemen tersebut juga harus tetap di tempatnya untuk menghindari nasib yang sama. Dengan elemen karet, hal ini mungkin sulit dilakukan. Steker 5,5”, misalnya, memiliki OD 4-3/8” dan casing memiliki ID 4,778” yang menyisakan celah kecil antara steker dan casing (hanya 0,2” per sisi). Tergantung pada seberapa cepat sumbat bergerak dan laju aliran cairan yang dipompa, mungkin terdapat banyak jalan pintas di sekitar sumbat ini. Saat bypass ini meningkat maka akan tercipta zona tekanan rendah di sekitar sumbat yang dapat menyebabkan elemen membengkak dan bersentuhan dengan casing. Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami berapa banyak cairan yang melewati sumbat selama pemasangan dan sebagian besar penyedia layanan akan memberikan pedoman tentang seberapa cepat sumbat harus bergerak pada kecepatan pompa yang berbeda.
Penyetelan sumbat dilakukan dengan alat penyetel bahan peledak. Detail tentang cara kerja dua jenis alat pengaturan utama dapat ditemukan pada artikel sebelumnya di sini dan di sini. Mandrel steker akan ditahan secara statis dan komponen-komponennya akan dipaksa bersatu untuk memasang pahat. Biasanya elemen akan terkompresi, kemudian slip akan pecah, dan kerucut akan bergerak ke atas hingga terdorong masuk ke dalam casing dan terkunci pada tempatnya. Setelah slip dipasang, gaya yang dihasilkan oleh alat penyetel akan melebihi gaya geser media geser sumbat dan alat penyetel akan memotong sumbat sehingga meninggalkannya secara otonom di dalam sumur. Setelah pengaturan, bagian mandrel akan terlihat di atas komponen yang baru dikompresi. Panjang mandrel yang terbuka ini akan sama dengan jumlah komposit di atas slip atas yang dirakit, ditambah panjang pukulan yang diperlukan untuk memasang pahat.
Salah satu batasan desain penting dari sumbat komposit adalah kayuhan yang diperlukan untuk menyetel pahat. Panjang ini diatur oleh goresan yang disediakan oleh Baker Setting Tool, yaitu 5,875” untuk E4-10 dan 8,625” untuk E4-20. Jika pahat memerlukan pukulan lebih dari ini, pahat penyetel kemungkinan besar tidak akan melepaskan stekernya.
Kinerja slip atas, dengan konfigurasi ini, sangat penting setelah pengaturan. Slip atas harus masuk ke dalam casing untuk mengunci kompresi ke dalam elemen dan menjaga segelnya. Jika slip atas tidak berfungsi sesuai desain, elemen akan menjadi longgar dan Anda akan kehilangan segelnya. Yang menarik adalah elemen tersebut berperan dalam menjaga kompresinya sendiri. Jika elemen tersebut tidak menciptakan gaya berlawanan pada kerucut atas, elemen tersebut tidak akan menahan dukungan di bawah slip yang diperlukan untuk tetap terikat dengan casing. Tanpa “tekanan balik” dari elemen yang dikompresi, slip atas tidak akan melakukan tugasnya.
Setelah pengaturan, wireline BHA akan digunakan untuk melubangi casing di atas steker dan kemudian dikeluarkan dari sumur. Peralatan frac permukaan kemudian akan dipasang. Untuk ball drop plug, sebagian besar yang dijalankan, bola akan dijatuhkan dari permukaan. Setelah mencapai bagian horizontal sumur, sumur akan dipompa ke bawah hingga mendarat di sumbat, mengisolasi sumur menjadi dua bagian. Saat bola mendarat dan retakan dimulai, tekanan akan memaksa mandrel ke bawah hingga berinteraksi dengan bagian atas slip atas. Segel harus dipertahankan saat meluncur melalui elemen.
Hal ini menghasilkan panjang mandrel di bawah sumbat sama dengan kayuhan ditambah bagian bawah sumbat. Hal ini tidak terlalu mempengaruhi settingan atau komponen frac performa colokan namun dapat berdampak pada mill up.
Selama stimulasi, tekanan tinggi diberikan pada sisi atas sumbat, dan tekanan lebih rendah pada bagian bawah sumbat. Perbedaan tekanan ini menentukan bagaimana sumbat harus dirancang untuk menahan gaya yang diberikan. Seperti yang Anda lihat di bawah, tekanan dari frac diberikan pada bola, dan mandrel di atas elemen. Di bawah bola dan elemen hanya terdapat tekanan dari reservoir. Hal ini mengakibatkan tekanan keruntuhan yang diberikan pada mandrel di atas segel. Pada segel mandrel harus menahan tekanan keruntuhan dan kompresi elemen.
Slip dan kerucut bawah harus menahan gaya mekanis yang dihasilkan pada elemen dan sumbat dari perbedaan tekanan. Penyedia steker harus menggunakan ketebalan dan kekuatan material untuk mendapatkan steker yang dapat bekerja dalam kondisi ini. Biasanya, kegagalan sumbat frac tradisional disebabkan oleh runtuhnya kerucut/mandrel bawah yang menyebabkan slip bawah kehilangan gigitannya. Kinerja alat ini bergantung pada kekuatan komposit.
Kekhawatiran lain bagi para desainer adalah kinerja elemen selama situasi tekanan dan suhu tinggi. Elemen karet bersifat fleksibel dan akan menjadi lebih fleksibel pada suhu panas. Ketika tekanan tinggi ditambahkan ke dalam campuran, hal ini dapat mengakibatkan elemen karet mengalir searah dengan tekanan tersebut. Banyak sumbat tradisional di pasaran yang menyertakan sistem cadangan elemen yang dirancang untuk mengembang seiring dengan pemasangan elemen dan kemudian menyediakan struktur untuk menjaga elemen tetap pada tempatnya selama fase rekahan bertekanan tinggi.
Jika Anda tertarik dengan Vigor Completion Tool Frac Plug Series atau alat pengeboran dan penyelesaian lainnya untuk industri minyak dan gas, jangan ragu untuk menghubungi kami untuk mendapatkan dukungan produk dan dukungan teknis terbaik.
Waktu posting: 28 Mei-2024
