Il mondo in espansione delle trivellazioni a circolazione inversa

 

 

 

Il mondo in espansione delle trivellazioni a circolazione inversa

 

 

Il processo rispettoso dell'ambiente è ideale per pozzi di grande diametro in varie formazioni.

 

 

 

La perforazione a circolazione inversa è una tecnica di perforazione in continua evoluzione e offre benefici reali all'industria delle risorse idriche e non solo.

 

Un ibrido di perforazione a circolazione inversa a doppio tubo è la perforazione inversa inondata a doppio tubo, spesso chiamata DTFR.processo di perforazione non invasivo che preserva l'ecologia sensibile sia sopra il suolo che sotto la superficie.

 

DTFR utilizza una combinazione di acqua di formazione naturale, acqua pulita aggiunta,e aria compressa per mobilitare tagli di trapano per consentire l'avanzamento di fori di grande diametro in formazioni che vanno dalla geologia non consolidata alla roccia dura media e fratturata.

La trivella a doppio tubo, di 85/8 pollici, connessione del tubo interno e del tubo esterno, realizzata simultaneamente.

 

 

Ciò è ottenuto grazie alla capacità unica del DTFR di produrre un effetto stabilizzatore sul pozzo attraverso la sua colonna di fluido esercitando delicatamente una pressione idraulica sulla parete del pozzo.

 

DTFR employs a tricone bit equipped with an adapter sleeve designed to accept the cuttings that travel from the bit face through the interior of the tricone bit and are directed into the inner tube of the RC drill rod.

 

Questa tecnica ibrida ha guadagnato popolarità nelle comunità di trivellazione in tutto il paese da appaltatori della costa occidentale, nei deserti del sud-ovest, nelle pianure del Midwest,il sud della FloridaHa anche guadagnato trazione a livello internazionale in Canada, Australia e America Latina.

 

 

DTFR applications are typically characterized as projects entailing large-diameter water resource wells in sedimentary and/or metamorphic geology with depths commonly ranging from 500 feet to 3000 feet where environmental stewardship is of importance.

 

 

 

 

Diagramma A. Vista superficiale di un impianto di inversione a doppio tubo.

 

 

 

Applicazioni

 

Il DTFR è stato utilizzato anche in applicazioni presenti nell'industria mineraria come pozzi di deidratazione, costruzione di pozzi di ventilazione, fori di pasta e pozzi di iniezione e smaltimento.Nel settore delle costruzioni civili, ha ottenuto notorietà per la sua capacità di avanzare fondamento di grande diametro di foratura in aree urbane ambientalmente sensibili.

 

È stato utilizzato molte volte nei progetti sul lungomare, dove il controllo della contaminazione è una preoccupazione primaria.La circolazione inversa di grande diametro ha anche guadagnato terreno nella sua capacità di fissare i conducenti per pozzi di petrolio/gas e geotermici proteggendo al contempo le falde acquifere idriche adiacenti.

 

La recente comparsa di DTFR su progetti di risorse idriche di grande diametro è il risultato di pionieri del settore e del loro successo nell'applicazione di questa tecnologia.I suoi vantaggi unici vengono progressivamente diffusi e sempre più utilizzati nella comunità delle trivellazioni e offerti come opzioni ai loro clienti..

 

 

 

 

 

 

Diagramma B. Movimento dell'aria, dei tagli e del fluido nella trivellazione inversa a doppio tubo.

 

 

 

 

Come funziona

Si vedano i diagrammi A, B e C. Il pozzo di perforazione è continuamente riempito di fluido di perforazione e una colonna di fluido viene creata e mantenuta tra la parete del pozzo e l'esterno della canna di perforazione a doppio tubo.

 

L'aria compressa viene quindi introdotta in sottofondo attraverso l'anello della canna di trivellazione a doppio tubo RC (l'aria scorre in sottofondo tra l'interno del tubo esterno e l'esterno del tubo interno).

 

Il flusso d'aria che si avvicina al fondo del filo di trivellazione viene reindirizzato verso l'interno del tubo interno.Il componente della corda di trivellazione responsabile di reindirizzare il flusso d'aria nel foro superiore del tubo interno è denominato.” Its job is to release the compressed air into the inner tube where it expands and thereby creates a dynamic upward flow—following the path of least resistance—which then carries a slurry comprised of air, fluido di perforazione e tagli di pozzo fino alla superficie.

 

Occasionalmente vengono utilizzate anche pompe di aspirazione per favorire ulteriormente il flusso verso l'alto del liquido di perforazione.

 

 

Una volta raggiunta la superficie, lo liquido entra nel ciclone dove il liquido e le talee vengono separati utilizzando il peso delle talee combinato con la forza centrifuga per effettuare la separazione.le talee sono visibili e accessibiliSuccessivamente, il fluido di perforazione uscito dal ciclone si sposta verso lo shaker di scisto dove viene pulito rimuovendo i solidi rimanenti.

 

Il shaker di scisto elimina i solidi e pulisce il fluido di perforazione utilizzando una piattaforma vibrante che utilizza una combinazione di schermi, gravità ed energia vibrante. The cleaning of the drilling fluid is a vital step within the DTFR operation as too many solids carried in the drilling fluid can ultimately impede proper bit and hole cleaning and ultimately stick the drill string.

 

Una volta pulito, il liquido di perforazione viene quindi rimesso nel serbatoio di contenimento del liquido e infine riportato in cima al pozzo, se necessario.Questa ricircolazione e pulizia del fluido di perforazione è un ciclo continuo che continua durante tutto il processo di perforazione.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Diagramma C. Assemblaggio di foro di fondo utilizzato nella trivellazione inversa a doppio tubo.

 

 

 

Vantaggi del DTFR

 

Il DTFR corrisponde positivamente ai requisiti di base necessari per la costruzione di pozzi comunali e commerciali di grande diametro in molte regioni del paese.che consente il controllo sia delle talee che delle scariche di fluidi di perforazione, riducendo al minimo il deflusso e la contaminazione del sito.

 

Le formazioni che possono ostacolare l'uso di perforazioni rotative ad aria o fango con circolazione a perdita possono essere perforate efficacemente con DTFR.Il fluido del pozzo associato al DTFR si muove lentamente in modo da non erodere la parete del pozzo, protegge e conserva il pozzo esercitando una pressione idraulica delicata e uniforme sulla sua parete.

 

Ciò fornisce stabilità e consente l'avanzamento di pozzi di grande diametro in formazioni non consolidate e/o sedimentarie che altrimenti sarebbero problematiche con le tecniche di perforazione convenzionali.

 

La DTFR nella maggior parte dei casi non richiede l'uso di fango o additivi ed è una tecnica di perforazione non invasiva che utilizza sia aria a basso psi che fluido di perforazione a basso flusso.

 

La formazione rimane aperta, non sigillata o confezionata con additivi per fluidi di perforazione,che è significativo in quanto consente sia uno sviluppo più rapido del pozzo che, molte volte, si traduce in una migliore qualità del pozzo e della sua produzione.

 

I campioni DTFR possono essere considerati più accurati dei campioni rotanti di aria o fango in quanto non sono esposti alla parete del pozzo che può contaminare il campione.Il campione DTFR si sposta direttamente dal buco della faccia del bit contenuto in modo sicuro all'interno del tubo interno verso l'area di raccolta.

 

Il campione è anche pulito senza un rivestimento di bentonite.Il campione pulito consente una facile identificazione e caratterizzazione della litologia, che aiuta a posizionare in modo ottimale lo schermo del pozzo.

 

Si richiede solo aria a bassa pressione; pertanto non sono presenti compressori d'aria a urlo e perforazioni a pieno gas.riducendo al minimo le perturbazioni nelle zone popolate e nella fauna selvatica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gli apritore di buchi sono comunemente utilizzati come componente del BHA per aumentare il diametro del pozzo.un metodo utilizzato per assicurare che il foraggio sia piombo prima del completamento del foraggio finale di diametro maggioreIn alternativa, data la giusta geologia, l'apriforno può essere dispiegato vicino alla superficie e raggiungere il diametro desiderato del pozzo in un solo passaggio.

 

 

 

 

 

Limitazioni DTFR

 

La preparazione di attrezzature per il DTFR richiede un investimento sostanziale per iniziare: una piattaforma adatta, attrezzature in buco, agitatrici di scisto e un compressore.E l'economia associata alla tecnica DTFR inizia solo a pagare quando la dimensione del pozzo è di 20 pollici di diametro o piùLe forature poco profonde di diametro minore sono più propense a essere perforate con tecniche convenzionali di rotazione dell'aria e del fango, utensili a cavo o auge.La maggior parte dei progetti DTFR hanno almeno una profondità di buco media e generalmente vanno da 500 a 3000 piedi.

 

 

Gli attrezzi a doppio tubo sono relativamente pesanti; pertanto la piattaforma deve avere una capacità di carico adeguata (capacità di sollevamento e abbassamento).ma se hai un'impalcatrice abbastanza grande, il DTFR è stato utilizzato con successo a profondità superiori a 10.000 piedi.

 

Sebbene il sito di perforazione possa essere relativamente piccolo, è comunque un minimo di circa 125 piedi quadrati, che è più grande di quanto richiedano alcune altre tecniche di perforazione.DTFR richiede anche una buona fonte per grandi volumi di acqua pulita nelle vicinanze.

 

Il DTFR è meno efficace nelle formazioni ignee ultra-dure omogenee; i tassi di penetrazione sono migliori nelle formazioni granulari.I ciottoli ultra-grandi possono essere un problema se sono così grandi che non possono passare attraverso il tubo interno RCIl DTFR non è inoltre adatto per la perforazione estesa di argilla appiccicosa, fanghi e altre formazioni granulate ultrafine.

 

Infine, è necessario un operatore esperto con esperienza nell'utilizzo di questa tecnica di perforazione.

 

 

 

Voci dal campo

I seguenti sono i commenti di esperti appaltatori di perforazione DTFR provenienti da tutto il paese.

 

Gingerich Well and Pump Service LLC a Kalona, Iowa

 

Klint Gingerich e suo fratello, Korwin, sono co-proprietari di Gingerich Well and Pump Service, un'azienda a conduzione familiare fondata nel 1956. Gingerich’s involvement with dual rotary drilling began in 2007 when Klint made the decision to employ the technique based on its ability to provide containment of drilling fluids and the efficient cleaning of large-diameter boreholesLe applicazioni principali di Gingerich per il DTFR sono nei progetti che comportano la costruzione di pozzi comunali e commerciali.

 

 

Gingerich Well and Pump utilizza DTFR in formazioni calcaree e sedimentarie in Iowa e negli stati circostanti.I suoi equipaggi usano una corda di perforazione RC personalizzata di 85⁄8 pollici OD × 5 pollici IDKlint ha scelto questa dimensione degli attrezzi in quanto l'ID di 5 pollici del tubo interno è abbinato al foro di 5 pollici nella testa superiore della trivella.Con dimensioni comuni, massimizza il flusso di fluido che può ottenere con la sua attrezzatura..

 

Il flusso di fluido è un fattore chiave nella perforazione di grande diametro in quanto ha un impatto diretto sulla pulizia del pozzo, sul bit di perforazione e sulla produttività complessiva nell'avanzare il pozzo.C'è un volume estremamente grande di talee generato dalla perforazione di un 20 pollici a 40 pollici di perforazione, e più grande è il volume di flusso che può essere raggiunto, più efficiente è la rimozione delle tazze dal pozzo.

 

Klint menziona che ci sono dei limiti al DTFR. dice che la spesa per prepararsi per le trivellazioni di grande diametro richiede un investimento sostanziale come la trivellazione appropriata, gli attrezzi in buco,e attrezzature associate.

 

 

 

 

 

 

Dillon e Klint Gingerich di Gingerich Well and Pump Service LLC si uniscono per completare un progetto di pozzo comunale utilizzando DTFR con uno Schramm TX 130.

 

 

 

 

Compagnie di pesca di trote a Waite Park, Minnesota

 

David Traut, MGWC, CVCLD,è vicepresidente di Traut Companies e ha commentato inondato inverso è una buona tecnica per la perforazione di grandi pozzi di acqua di diametro nelle formazioni di calcare fratturato comune al centro del Minnesota.

 

Ha usato per la prima volta l'inondazione inversa nel 1999, e attraverso l'esperienza ne ha fatto un metodo su cui si basa per i pozzi comunali.Le zone di circolazione di perdita che hanno causato problemi con altri metodi di perforazione non sono più un problema per lui con DTFR.

 

Traut può operare DTFR in un'area relativamente piccola (dimensioni del sito di 125 piedi quadrati), incorporando una trivella e attrezzature ausiliarie tra cui un serbatoio di fluido per perforazione da 5000 galloni,compressore d'aria, e attrezzature per la rimozione dei solidi.

 

 

 

 

 

 

Un agitatore di scisto che rimuove i solidi dal fluido di perforazione.

 

 

 

Traut osserva che il volume d'aria richiesto per un pozzo DTFR è relativamente basso rispetto all'aria rotante.

 

Sebbene non sia usato con la stessa frequenza di un bit di tricone quando si incontra roccia più dura, il Traut utilizza un martello con un diverter / packer posizionato sopra l'interscambio (crossover).Il diverter/packer è una grande ciambella di gomma che circonda la barra di trivellazione RC e si sigilla parzialmente contro la parete del pozzoIl martello è dotato di una colonna d'acqua che è mantenuta al di sopra del diverter/packer per effettuare la stabilizzazione del foro.

 

 

L'uso di un martello per il Traut è in dolomiti e graniti.Gli equipaggi dei pescatori utilizzano comunemente circa 3000 cm3 a 325 psi e più, di nuovo con il psi una funzione correlata alla profondità del buco.

 

 

 

 

 

 

I campioni sono molto precisi con la trivellazione inversa a doppio tubo.

 

 

 

Traut aggiunge che la corda di trivellazione a doppio tubo viene utilizzata anche come corda di trivellazione convenzionale. the first 50 feet to 80 feet must be drilled conventionally as the DTFR process requires submergence when enough head differential pressure is created to initiate the dynamic suction required to sustain a robust upward flowMolti trivellatori impostano le loro trivellatrici per poter andare avanti e indietro dalla trivellazione convenzionale alla DTFR.il trivellatore può scegliere di trivellare convenzionalmente come

può essere un metodo più veloce per avanzare attraverso l'argilla prima di tornare a DTFR.

 

 

Pozzo e pompa municipali a Waupun, Wisconsin

Mason Rens e' il perno principale alla Municipal Well and Pump, che gestisce due Foremost dual rotary drill.Rens dice che attraverso anni di esperienza nella perforazione di pozzi di acqua di grande diametro la sua azienda ha concluso che il DTFR è il suo metodo preferito di costruzione di pozzi basato su una varietà di fattori.

 

In primo luogo, il DTFR consente di controllare completamente lo scarico del fluido di taglio in loco, riducendo così al minimo la contaminazione.non erosiona il pozzo come la perforazione rotativa ad aria e mantiene la stabilità del pozzo anche in formazioni non consolidate.

 

Non sono richiesti bentoniti e additivi per fluidi di perforazione per il DTFR, quindi la formazione non è soggetta a imballaggi o sigilli innaturali.In tal modo lo sviluppo dei pozzi può essere più rapido e completo, mentre la qualità e la produzione dei pozzi possono essere molte volte migliori rispetto ai pozzi in cui vengono utilizzati additivi fluidi..

 

Inoltre, Rens afferma che la precisione del campione con DTFR è superiore in quanto i tagli viaggiano rapidamente e direttamente dal bit verso l'alto del tubo interno fino alla superficie senza esposizione alla parete del pozzo.

 

DTFR contiene e protegge il campione di talee all'interno del tubo interno e lo consegna rapidamente direttamente alla superficie per essere esaminato,Permettere un'identificazione rapida e accurata dei cambiamenti di formazione, che Rens afferma sia fondamentale per un posizionamento ottimale dello schermo.

 

Un altro aspetto menzionato da Rens è la riduzione del rumore sul sito.che, oltre a una caratteristica di sicurezza, comporta un minor consumo di carburante.

 

Con il DTFR, un singolo compressore da 350 psi è sufficiente anche per fori di grande diametro.

 

Rens sottolinea che la produzione utilizzando DTFR è eccezionalmente buona nelle formazioni sedimentarie, comuni nel Wisconsin e nell'Illinois.Aggiunge che questo è particolarmente vero per le formazioni granulari come le arenarie, sabbia e ghiaia.

 

 

Riassunto

Il DTFR si è distinto principalmente nelle formazioni non consolidate, sedimentarie o metamorfiche rotte/fratturate.che consentono in modo unico di sviluppare pozzi di grande diametro in geologia non consolidata, fornendo al contempo importanti vantaggi ambientali.

 

 

Man mano che il mondo delle trivellazioni si familiarizzerà maggiormente con il DTFR, è probabile che vedremo innovazioni continue nella sua applicazione nell'industria delle risorse idriche e in altri campi.