Obejmy wiertnicze to ciężkie rury umieszczone pod rurą wiertniczą, ale nad wiertłem, które zwiększają wagę wiertła.
Jednak kołnierz wiertniczy to znacznie więcej, niż sugeruje jedno zdanie powyżej. Stanowią większość zespołu otworu dolnego (BHA) i są tak samo ważne w przewodzie wiertniczym jak rura wiertnicza. Cienkie ścianki rury wiertniczej sprawiają, że jest ona bardziej podatna na wyboczenie i uszkodzenie, ale kołnierze wiertnicze mogą pomóc zmniejszyć ryzyko awarii. Dodanie ciężaru do spodu BHA utrzymuje rurę wiertniczą w napięciu.
PODSTAWY KOŁNIERZY WIERTNICZYCH
Słowo „kołnierz” może wprowadzać w błąd. Zamiast otaczać część przewodu wiertniczego, jest to długa rura stalowa o grubych ściankach, która w rzeczywistości jest częścią BHA. Obejmy wiertnicze w dalszym ciągu pompują płyn wiertniczy z rury wiertniczej do wiertła.
Istnieje kilka podobieństw między rurą wiertniczą a kołnierzami wiertniczymi. Obydwa mają końcówki z gwintem sworzniowym i skrzynkowym. Te kołnierzowe połączenia umożliwiają połączenie BHA z resztą przewodu wiertniczego (zwykle z HWDP jako rurą przejściową pomiędzy nimi w celu zmniejszenia uszkodzeń zmęczeniowych i zwiększenia ciężaru wiertła). Średnia długość rury wiertniczej i kołnierza wiertniczego wynosi około 31 stóp.
Obejmy wiertnicze mają również większą średnicę zewnętrzną i mniejszą średnicę wewnętrzną niż rura wiertnicza. Oznacza to, że gwintowane końcówki można obrabiać bezpośrednio na kołnierzu wiertła, a nie nakładać je po produkcji, jak w przypadku rury wiertniczej.
Schlumberger, duża firma zajmująca się polami naftowymi, wyjaśnia, że kołnierze wiertnicze są produkowane z „prętów stalowych nawierconych od końca do końca, aby zapewnić przejście do pompowania płuczek wiertniczych przez kołnierze. Zewnętrzną średnicę prętów stalowych można poddać niewielkiej obróbce mechanicznej, aby zapewnić okrągłość, a w niektórych przypadkach mogą być obrabiane ze spiralnymi rowkami („kołnierze spiralne”).
RODZAJE KOŁNIERZY WIERCIOWYCH
Istnieją dwa główne typy kołnierzy wiertniczych: gładkie i spiralne. Obydwa typy mają grubsze ścianki, sztywniejsze i cięższe niż rury wiertnicze.
Gładkie kołnierze wiertnicze są, jak sama nazwa wskazuje, gładkie. Jest to sekcja gładka, zaokrąglona i grubościenna. Są one zwykle stosowane w scenariuszach, które wymagają większego kontaktu ze ścianą odwiertu.
Nowszy i bardziej powszechny typ kołnierza wiertniczego nazywany jest spiralnym. Posiadają one rowki wycięte w rurze, które zmniejszają powierzchnię i umożliwiają przepływ smaru i wiórów wokół kołnierza wiertła. Spiralne kołnierze wiertnicze są częściej stosowane w sytuacjach, w których istnieje ryzyko utknięcia przewodu wiertniczego w odwiercie w wyniku minimalizacji kontaktu ze ścianą. Spiralne kołnierze wiertnicze są szczególnie przydatne do wiercenia w porowatych formacjach.
Obydwa typy kołnierzy wiertniczych są zazwyczaj sprzedawane w dwóch formatach: ze stali walcowanej na zimno lub ze stali niemagnetycznej (zwykła stal węglowa lub wysokiej jakości stopy niemagnetyczne). Niemagnetyczne kołnierze wiertnicze są często używane w procesie pomiarowym w celu ochrony magnetycznych przyrządów pomiarowych, które obliczają pole geomagnetyczne odwiertu, ale mogą być również stosowane w środowiskach niemagnetycznych.
FUNKCJE KOŁNIERZY WIERCĄCYCH
Podstawowym celem kołnierza wiertniczego jest przyłożenie ciężaru i siły na wiertło, aby pomóc kontrolować kierunek i stabilność odwiertu. Jednak to nie jedyna korzyść, jaką przynosi przewód wiertniczy.
Kołnierze wiertnicze zapobiegają wyginaniu się przewodów wiertniczych pod ciśnieniem. Pochłaniają większość wibracji, co zmniejsza nacisk na rurę wiertniczą i utrzymuje napięcie, zmniejszając awarie zginania i zmęczenia. Pomagają również kontrolować kierunek i nachylenie otworów wiertniczych, co obejmuje utrzymywanie prostych ścian otworu. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko zacinania się lub przeskakiwania przewodów wiertniczych.
Obejmy wiertnicze są w stanie zapewnić te korzyści ciągowi wiertniczemu ze względu na ich włączenie do BHA. Dodanie ciężaru za wiertłem pomaga przepchnąć wiertło przez skałę, której w innym przypadku mogłoby nie być w stanie samodzielnie przebić. Schlumberger wyjaśnia dalej: „Aby dokładnie kontrolować wielkość siły przyłożonej do wiertła, wiertnik dokładnie monitoruje ciężar powierzchniowy mierzony, gdy wiertło znajduje się tuż nad dnem odwiertu. Następnie przewód wiertniczy (i wiertło) jest powoli i ostrożnie opuszczaj, aż dotknie dna. Po tym momencie, w miarę jak wiertnik będzie kontynuował opuszczanie górnej części przewodu wiertniczego, do wiertła przykładany jest coraz większy ciężar i odpowiednio mniejszy ciężar jest mierzony jako zawieszony na powierzchni.
