مقاسات رؤوس الحفر وجدول وصلات API
مقاسات رؤوس الحفر في حقول النفط وآبار المياه تختلف عن المقاسات الكسرية أو المرقّمة في جداول بنط الورش. فرأس حفر الصخر يُقاس بقطر البئر الذي يحفره، ويُكتب بالبوصة مع الكسور (مثل 8 1/2 أو 12 1/4 بوصة) وبالمليمتر، ولكل مجموعة مقاسات وصلة API ملولبة قياسية تربط الرأس بعمود الحفر. تعرض هذه الصفحة المقاسات الشائعة ووصلات API Regular المقابلة لها، وكيف يُحدد مقاس الرأس من برنامج التغليف، مع مطابقتها بكتالوج فولغا بورماش.
كيف تُكتب مقاسات رؤوس حفر الصخر
مقاس الرأس هو قطره الخارجي، أي قطر الدائرة التي ترسمها أبعد عناصر القطع. ويُكتب في حقول النفط بالبوصة وكسورها، وتُحسب قيمته بالمليمتر بضربه في 25.4 (8 1/2 بوصة = 215.9 مم). وتذكر كتالوجات كثيرة، ومنها كتالوج فولغا بورماش، القيمتين معاً، وبعض المقاسات القادمة من تصاميم آبار مترية، مثل 83 مم أو 300 مم، لها مقابلات كسرية غير مألوفة.
تحدد مواصفة API 7-1 تفاوتات تصنيع قطر الرأس: فالرؤوس المخروطية تُصنع بالمقاس الاسمي أو أكبر قليلاً (تفاوت موجب فقط)، بينما تُصنع رؤوس PDC ذات القواطع الثابتة بالمقاس الاسمي أو أصغر قليلاً (تفاوت سالب فقط). ولهذا لا يحتاج رأس PDC الذي يُنزل بعد رأس مخروطي بنفس المقاس الاسمي إلى توسيع البئر.
المقاسات القياسية لرؤوس حفر النفط وأقسام البئر
يُصمم البئر من الأسفل إلى الأعلى: مقاس تغليف الإنتاج أو البطانة يحدد أصغر قطر، وكل قسم فوقه يجب أن يكون واسعاً بما يكفي لإنزال عمود التغليف التالي. يعرض الجدول أكثر تركيبات مقاس الرأس والتغليف شيوعاً عالمياً، مع روابط لقائمة مخزون دبي مصفّاة حسب المقاس.
| مقاس الرأس، بوصة | مقاس الرأس، مم | القسم المعتاد | التغليف المُنزل في هذا القسم | المخزون |
|---|---|---|---|---|
| 26" | 660.4 | الموصّل / القسم العلوي | 20" | مقاس 26 في المخزون |
| 17 1/2" | 444.5 | القسم السطحي | 13 3/8" | مقاس 17 1/2 في المخزون |
| 12 1/4" | 311.1 | القسم الوسيط | 9 5/8" | مقاس 12 1/4 في المخزون |
| 9 7/8" | 250.8 | قسم وسيط (بديل) | 7 5/8" | مقاس 9 7/8 في المخزون |
| 8 1/2" | 215.9 | قسم الإنتاج | 7" | مقاس 8 1/2 في المخزون |
| 7 7/8" | 200.0 | قسم إنتاج (بديل) | 5 1/2" | مقاس 7 7/8 في المخزون |
| 6 1/2" / 6" | 165.1 / 152.4 | قسم إنتاج نحيف أو قسم أفقي | بطانة 4 1/2" | مقاس 6 في المخزون |
| 5 1/2" | 139.7 | بئر نحيف / انحراف جانبي / ثقب أولي لبئر ماء | — | مقاس 5 1/2 في المخزون |
أما آبار المياه وثقوب التفجير وثقوب الإنشاءات فلها منطقها الخاص: يُختار المقاس حسب التغليف والحصى المرشِّح أو حسب عمود المتفجرات، وكثيراً ما يُحفر الثقب الأولي بمقاس صغير (من 5 1/2 إلى 8 1/2 بوصة) ثم يُوسَّع. يتغير توفر المخزون باستمرار؛ الروابط أعلاه تفتح القائمة الحالية، والمقاسات الأكثر توفراً ملخصة في أعلى صفحة المخزون.
جدول وصلات API Regular حسب مقاس الرأس
تأتي رؤوس حفر الصخر عادةً بسن ذكر من نوع API Regular (Reg)، وهو سن مخروطي في أعلى الرأس. ويرتبط مقاس الوصلة بقطر الرأس لأن الرأس الأكبر يحتاج ساقاً أقوى. النطاقات التالية تتبع توصية API المعتمدة في الصناعة:
| نطاق المقاس، بوصة | نطاق المقاس، مم | وصلة API | عزم الربط، كيلونيوتن·م (فولغا بورماش) |
|---|---|---|---|
| 3 3/4" – 4 1/2" | 95.3 – 114.3 | 2 3/8" Reg | 4.0 – 4.8 |
| 4 5/8" – 5" | 117.5 – 127.0 | 2 7/8" Reg | 6.0 – 7.5 |
| 5 1/8" – 7 3/8" | 130.2 – 187.3 | 3 1/2" Reg | 9.5 – 12.0 |
| 7 1/2" – 9 3/8" | 190.5 – 238.1 | 4 1/2" Reg | 16.0 – 22.0 |
| 9 1/2" – 14 1/2" | 241.3 – 368.3 | 6 5/8" Reg | 38.0 – 43.0 |
| 14 5/8" – 18 1/2" | 371.5 – 469.9 | 6 5/8" Reg أو 7 5/8" Reg | 38.0 – 43.0 / 46.0 – 54.0 |
| 18 5/8" – 26" | 473.1 – 660.4 | 7 5/8" Reg | 46.0 – 54.0 |
قيم عزم الربط هي العزوم الموصى بها لهذه الوصلات في كتالوج فولغا بورماش للنفط والغاز، ويذكر الكتالوج أيضاً NC 31 (9.6–11.6 كيلونيوتن·م) وNC 50 (15.0–17.0 كيلونيوتن·م). استخدم دائماً القيمة الواردة في ورقة بيانات الرأس المحدد.
وتشكيلة فولغا بورماش تتبع النمط نفسه: رؤوس SlimHolePro (SLHP) المخروطية من 4 1/8 إلى 6 3/4 بوصة بوصلات 2 3/8 و2 7/8 و3 1/2 Reg؛ ورؤوس Motor (MTR) من 7 1/2 إلى 12 1/2 بوصة بوصلات 4 1/2 و6 5/8 Reg؛ ورؤوس Grand (GRD) من 13 3/4 إلى 26 بوصة بوصلات 6 5/8 و7 5/8 Reg. أما رؤوس PDC من سلسلة FastDrill (FD)، من 3 9/32 إلى 17 1/2 بوصة، فتغطي كل الوصلات من 2 3/8 إلى 7 5/8 Reg. وقد تختلف المقاسات الحدّية بين المصنعين والموديلات، فاعتبر الجدول دليلاً وتحقق من السن في ورقة بيانات الرأس قبل الطلب.
ذكر وأنثى وReg وFH وNC: ماذا يعني اسم الوصلة
- الذكر والأنثى (Pin / Box): الذكر هو السن الخارجي والأنثى هي السن الداخلي. معظم رؤوس الحفر بسن ذكر في الأعلى، ويحمل مهايئ الرأس أو أسفل المحرك القاعي السن الأنثى المقابل.
- Reg (Regular): الوصلة القياسية ذات الكتف الدوار لرؤوس الحفر. والرقم (مثل 4 1/2) مقاس اسمي وليس القطر الفعلي للسن.
- FH (Full Hole) وNC (Numbered Connection): تُستخدم غالباً في مواسير الحفر والأعمدة الثقيلة وبعض الأدوات الخاصة. وفي تشكيلة فولغا بورماش تتوفر موسّعات WiperTrip (WT) أيضاً بوصلات أنثى منها NC 26 وNC 31 وNC 50، ورؤوس CoreBits (CB) بوصلة أنثى 6 5/8 FH أو NC 50، وبعض رؤوس ثقوب التفجير AIRJET وAIRX بسن ذكر 4 1/2 FH أو 6 BECO.
- المهايئات الانتقالية: إذا لم يطابق سن الرأس عمود الحفر، يحوّل مهايئ الرأس أو المهايئ الانتقالي بين الوصلتين.
فحص قطر الرأس قبل التشغيل وبعده
لا يكون الرأس بالمقاس المكتوب عليه إلا ما دام قطره الخارجي سليماً. قبل إنزال الرأس افحص قطره بحلقة قياس بالمقاس الاسمي وسجّل أي فرق، مع مراعاة التفاوت الموجب للرؤوس المخروطية والتفاوت السالب لرؤوس PDC. وبعد سحب الرأس افحصه مرة أخرى؛ فإذا فقد الرأس المخروطي جزءاً من قطره يكون الجزء السفلي من البئر أضيق من المقاس، ويجب أن يوسّع الرأس التالي هذا الجزء تدريجياً بدلاً من إنزاله مباشرة إلى القاع، وإلا قد ينحشر ويتلف. ويسجل نظام IADC لتقييم الرؤوس المستهلكة هذا النقص بأجزاء من ستة عشر من البوصة، فيوصف الرأس المستهلك مثلاً بأنه ناقص 1/16 أو 2/16 بوصة. وتسجيل تآكل القطر مع العمق المحفور يعطي أساساً أفضل بكثير لاختيار مقاس الرأس التالي وسلسلته ونوع حماية القطر من الاعتماد على المسافة المحفورة وحدها، كما يساعد على مقارنة أداء الرؤوس المختلفة في التكوين نفسه وتحديد متى يجب تغيير الرأس قبل أن يفقد قطره.
كيف تختار مقاس الرأس المناسب
- ابدأ من برنامج التغليف: يجب أن يمر الرأس عبر القطر الداخلي المضمون (Drift) للتغليف المثبت، وأن يترك خلوصاً كافياً لعمود التغليف التالي والإسمنت.
- تحقق من الوصلة: طابق سن الرأس مع مهايئ الرأس أو المحرك أو العمود الثقيل في الحفارة.
- تحقق من المخزون أو مدة التوريد لهذا المقاس بالتحديد: المقاسات غير الشائعة مثل 8 3/8 أو 8 3/4 بوصة قد لا تتوفر إلا في بعض السلاسل.
- اختر نوع الرأس حسب التكوين بعد تثبيت المقاس: مخروطي أم PDC، ورمز IADC أو ترتيب القواطع. راجع كيفية اختيار رأس الحفر المناسب.
أخطاء شائعة في المقاسات والوصلات
- الطلب بالمليمتر المقرّب من البوصة (مثل 216 مم بدلاً من 215.9 مم) واستلام مقاس غير قياسي.
- افتراض أن كل رأس 5 1/2 أو 8 1/2 بوصة له السن نفسه؛ المقاسات الحدّية تختلف بين السلاسل.
- ربط الوصلة بعزم أقل من المطلوب فيفك الرأس في قاع البئر، أو بعزم زائد يتلف الكتف.
- إنزال رأس PDC في بئر حفره رأس مستهلك أصغر قطراً دون توسيع البئر أولاً.
تصفح رؤوس الحفر المخروطية ورؤوس PDC حسب السلسلة، أو اقرأ كيف يؤثر مقاس القاطع في تصميم رأس PDC في دليل قاطع PDC: المقاسات والأنواع والتآكل.
أسئلة شائعة عن مقاسات رؤوس الحفر
ما المقاسات القياسية لرؤوس حفر النفط؟
أكثر المقاسات شيوعاً هي 26 و17 1/2 و12 1/4 و8 1/2 و6 بوصات (660.4 و444.5 و311.1 و215.9 و152.4 مم)، مع بدائل مثل 9 7/8 و7 7/8 و5 1/2 بوصة حسب برنامج التغليف.
ما وصلة API لرأس مقاس 8 1/2 بوصة؟
الرؤوس من 7 1/2 إلى 9 3/8 بوصة تأتي عادةً بسن ذكر API Regular مقاس 4 1/2، لذا يستخدم رأس 8 1/2 بوصة وصلة 4 1/2 Reg. ويستخدم رأس 12 1/4 بوصة وصلة 6 5/8 Reg، ورأس 6 بوصات وصلة 3 1/2 Reg.
كيف أحوّل مقاس الرأس من البوصة إلى المليمتر؟
اضرب المقاس بالبوصة في 25.4. فمثلاً 12 1/4 بوصة = 12.25 × 25.4 = 311.15 مم، وتكتبه الكتالوجات 311.1 مم.
لماذا يكون رأس PDC أصغر قليلاً من الرأس المخروطي بنفس المقاس؟
تسمح تفاوتات API للرؤوس المخروطية بتفاوت موجب صغير وللرؤوس ذات القواطع الثابتة بتفاوت سالب صغير، لذلك يمكن إنزال رأس PDC بعد رأس مخروطي بنفس المقاس الاسمي دون توسيع البئر.