מָבוֹא
בגלל יכולת הקידוח היעילה שלה, טכניקת הקידוח Down The Hole (DTH) נמצאת בשימוש נרחב בפעילויות קידוח. עם זאת, התופעות של פטיש מים הופכות לדאגה מרכזית המשפיעה על ביצועי הקידוח במהלך פעולות קידוח אמיתיות.פטיש מים DTHהיא ההשפעה של תנודות לחץ פתאומיות בתוך זרימת הנוזל. בקידוח DTH במיוחד תופעה זו נפוצה למדי. שיפור יעילות הקידוח והארכת חיי הציוד תלויים במודעות למנגנון, ההשפעה והתיקונים של פטיש המים. כדי לאפשר למומחים בתעשייה להתמודד טוב יותר עם בעיה זו, מאמר זה יחקור את תופעות פטיש המים בקידוחי DTH כולל תיאור, השפעתו, פעולות מניעה ומצבי יישום.
DTH Water Hammer Definition
התופעה המכונה פטיש מים DTH מוגדרת על ידי גלי פגיעה הנגרמים על ידי שינויי לחץ פתאומיים בתוך זרימת נוזל. גלי השפעה בתוך הצינור מתעוררים כאשר מהירות הזרימה של הנוזל משתנה באופן פתאומי מאנרגיה קינטית לגלי לחץ. בדרך כלל, תופעה זו נובעת משונות גדולות במהירות זרימת הנוזל או מחוסר יציבות במערכת אספקת הנוזל. פטיש מים מחובר לעתים קרובות בקידוח DTH עם שינויים בפעולות המקדחה, חוסר יציבות הציוד ומהירות הזרימה של נוזלי הקידוח.
במיוחד, השפעות פטיש מים מופיעות כאשר מהירות זרימת נוזל הקידוח עולה או יורדת לפתע או כאשר נוצרת מערבולת בצנרת. תנודות לחץ חזקות הנוצרות כתוצאה מתופעה זו עלולות להשפיע לרעה על המקדחה וכלי הקידוח.
השפעות של פטיש מים DTH
מספר רב של בעיות עשויות לנבוע מפטיש מים בקידוח DTH:
פטיש מים עלול לגרום לרעידות חזקות בכלי קידוח. רעידות אלו לא רק פוגעות ביציבות הקידוח אלא עלולות גם להאיץ את הבלאי והשחיקה של רכיבי הציוד, ובכך להפחית את חיי הציוד.
שינויי לחץ עשויים להשפיע על המקדחה, ולכן לגרום לבלאי או נזק וכך להשפיע על יעילות הקידוח ועל הוצאות התחזוקה.
הפחתת יעילות הקידוח הכללית עשויה לנבוע מהרעידות והשינויים בלחץ שנוצרו על ידי פטיש מים המשפיעים על תהליך הקידוח החלק.
השפעות ממושכות של פטיש מים של DTH עלולות להוביל לעייפות ולכשל של רכיבי ציוד פנימיים, ומכאן אולי לעורר התמוטטות ציוד כללית.
מניעה ופתרונות
השלבים הבאים עשויים לעזור להימנע ולטפל כראוי בבעיות הנובעות מפטיש מים:
אופטימיזציה של מהירות הזרימה והלחץ של הנוזל יסייעו בהורדת שכיחות פטיש המים. שתי דרכים טובות לעצור את פטיש המים הן להבטיח עקביות במהירות זרימת הנוזל ולהימנע משינויים מהירים.
בדיקה ותחזוקה תכופה של ציוד קידוח - במיוחד בכל הקשור למערכת אספקת הנוזל - עוזרת לזהות ולתקן כל ליקוי. שמירה על מצב תפקוד תקין של הציוד עוזרת להפחית את פגיעות פטיש המים.
התקנת התקנים מסוימים להפחתת פטיש מים, כמו בולמים או מאגרי לחץ, יכולה לעזור להפחית משמעותית את ההשפעה של פטיש מים על מכונות. התקנים אלה מגנים על הציוד על ידי קליטת גלי ההשפעה הנוצרים מפטיש מים ומחצצים אותם.
ייעול פעולות הקידוח: תכנון נכון של הזרקה ופריקה של נוזלי קידוח יסייע למנוע חוסר יציבות בזרימת הנוזל, ומכאן להורדת השפעת פטיש המים.
נופים של יישום
הביטוי של פטיש מים משתנה בהתאם למצב הקידוח והופך בולט יותר בנסיבות מסוימות:
רמות מי תהום גבוהות: סבירות גבוהה יותר להופיע פגיעות של פטיש מים במקומות עם מפלס מי תהום גבוה שבהם זרימת המים גדולה יותר. מהירות זרימת הנוזל וניהול הלחץ חייבים להיות מיקוד מיוחד.
בפעולות קידוח עם תנאים גיאולוגיים מסובכים, הבדלי שכבה עשויים לגרום לשינויים משמעותיים במהירות זרימת הנוזל, ומכאן להחמיר השפעות פטיש המים. פעילויות כאלה דורשות לפיכך פעולות מדויקות יותר ושינויי ציוד.
שליטה בפטיש מים היא חיונית מאוד בפרויקטים תת קרקעיים עירוניים כמו בניית רכבות תחתיות והתקנת צינורות תת קרקעיים. בתי גידול עירוניים תת-קרקעיים מורכבים, ומכאן שהתנודות במהירות זרימת הנוזל ובלחץ חמורות יותר ומחייבות פעולה מונעת מיוחדת.
בפעילויות כרייה, פטיש מים עלול לגרום לבעיות ולסכנות בטיחותיות הנובעות מעומק ומורכבות התנאים הגיאולוגיים. פעמים רבות, פעולות כרייה זקוקות לשיטות הקטנת פטיש מים ספציפיות כדי להבטיח קידוח חלק.
פטיש מים הוא קושי גם בפיתוח נפט וגז. במיוחד בקידוחי באר עמוק, כאשר מהירות זרימת הנוזל והלחץ משתנים באופן משמעותי, המשפיעים ישירות על תוצאות החיפוש וההפקה הוא ניהול השפעות פטיש המים.
פטיש מים DTH הוא בעיה מכרעת שאי אפשר להתעלם ממנה בשימוש בטכנולוגיית קידוח DTH. הבטחת פעולות קידוח חלקות תלויה בידיעת המשמעות של פטיש מים וכיצד הוא משפיע על הציוד וכן ביישום מניעה ותרופות נבונות. בדיקת ציוד קבועה, שינוי מהירות ולחץ זרימת נוזלים, שימוש בהתקנים להפחתת פטיש מים ואופטימיזציה של פעולות הקידוח עוזרים להפחית משמעותית את השפעת פטיש המים של DTH על הציוד, ומכאן לשיפור יעילות הקידוח ולהארכת חיי הציוד. מעשית, יצירת אמצעי הגנה מסוימים בהתאם לסביבת הקידוח ולנסיבות הציוד יכולה לסייע להתגבר על קשיים הקשורים לפטיש מים, ובכך לאפשר פעולות קידוח יעילות ובטוחות יותר.
