Equipamento de flutuação de cimento de válvula única ou de válvula dupla: como os compradores devem escolher?

O equipamento de flutuação de cimento de válvula única ou de válvula dupla é uma das primeiras decisões de compra que um engenheiro de perfuração toma, porque fixa a quantidade de suporte que protege a coluna de cimento do retrocesso.Uma corda de válvula única carrega um dispositivo de contrapressão, geralmente uma coleira de flutuação; uma corda de válvula dupla adiciona um segundo sapato de flutuação ou coleira de flutuação para que dois selos independentes protejam a trilha do sapato.e cada um tem um lugar racional: os poços pouco profundos ou de baixo risco geralmente funcionam com uma válvula economicamente, enquanto os trabalhos de lixiviação profunda, desviada, offshore ou de alta densidade geralmente justificam dois.,Este guia compara equipamentos de flutuação de válvula única e de válvula dupla, explica por que a redundância é importante após a desligação da bomba,e dá aos compradores um quadro prático para combinar o número de válvulas com as condições do poço e o risco de cimentoAs duas configurações coexistem porque cada uma se adapta a um perfil de risco diferente, pelo que a selecção deve ser documentada em relação ao plano do poço em vez de ser copiada do último trabalho.

O que significam as configurações de válvula única e de válvula dupla

O equipamento de flutuação fornece uma válvula de contrapressão, também chamada de válvula de não retorno ou válvula de retenção, dentro da corda do invólucro.O sapato flutuante é o guia na parte inferior da corda e muitas vezes contém uma válvulaO colar de flutuação é um sub-colar curto e de parede espessa instalado de uma a três juntas acima do sapato, tipicamente duas juntas, e pode conter outra.Normalmente estende-se 20-90 pés e é preenchido com cimento durante o trabalhoUma configuração de válvula única tem um elemento de vedação, normalmente o colar de flutuação; uma configuração de válvula dupla tem dois, na maioria das vezes um sapato de válvula combinado com um colar de válvula,ou dois colares em série.

As válvulas de flapper fecham em uma dobradiça, as válvulas de bola e assento soltam uma bola em um assento e as válvulas de cone ou êmbolo se movem para a frente quando o fluxo é invertido.Durante o deslocamento de cimento as válvulas permanecem abertas enquanto o fluido passa para baixoQuando o bombeamento para, a coluna de lodo mais pesada no anel tenta voltar ao invólucro e a válvula fecha contra esse fluxo inverso.Em uma corda de válvula dupla a segunda válvula é uma barreira independente: se o elemento inferior for danificado por detritos, erosão ou aterragem fora do centro, o elemento superior ainda protege a coluna de cimento acima do flutuador.

A escolha entre equipamentos de válvula única e de válvula dupla não é uma declaração de qualidade.com um valor nominal de pressão diferencial tipicamente de 5A questão é quanta redundância o poço requer, e isso é respondido pela análise de risco e não pelo hábito.Compradores também devem lembrar que cada válvula na corda é um componente perfurávelO processo de perfuração é muito mais rápido quando o processo de perfuração é feito com mais válvulas, pois as configurações com mais válvulas contêm mais material na pista do sapato e levarão um pouco mais de tempo para ser perfurado após o trabalho de cimento.

Por que a decisão de contar as válvulas merece uma análise cuidadosa

Uma válvula de flutuação que não se mantém após a colocação de cimento permite que uma grande quantidade de lama entre no tubo de U. O cimento cai abaixo do topo planejado, contaminando a pista do sapato,e pode deixar uma coluna de cimento dentro do invólucro que deve ser perfurado ou lavadoEm poços de gás, a coluna de fluido que cai também reduz a pressão hidrostática e aumenta o risco de migração de gás anular antes dos conjuntos de cimento.moagem por secção, ou uma via lateral, é de ordens de magnitude superior à diferença de preço entre uma válvula e duas, razão pela qual muitos operadores tratam uma segunda válvula como um seguro barato.

O equipamento de válvula dupla reduz o risco de retrocesso de quatro formas concretas:

• Se a válvula do sapato flutuante for danificada enquanto a corda é executada ou enquanto o sapato é perfurado, o colar de flutuante permanece como uma segunda barreira contra o refluxo de cimento.
• Mas, se o cimento, a perda de material de circulação, ou a erosão impedirem que uma válvula se instale, a outra não será automaticamente destruída.porque cada elemento se fecha de forma independente.
• Maior confiança nos testes de pressão.Duas válvulas permitem que a tripulação para testar a pressão da corda e para confirmar flutuante fechado após o plugue é chocado com maior certeza de que o resultado reflete um sistema totalmente selado.
• Protecção durante as operações de enchimento automático.uma segunda válvula preserva a proteção contra o retrocesso se o mecanismo de preenchimento automático for lento para converter para o modo flutuante.

A prática da indústria reflete essa lógica: muitos programas de perfuração especificam um sapato de flutuação com válvula e um colarinho de flutuação como padrão, efetivamente padrão para proteção de duas válvulas para a pista do sapato.Os equipamentos de válvula única continuam a ser atraentes quando o custo incremental e o tempo de perfuração de uma segunda válvula são difíceis de justificar, tais como produtores rasos, poços de desenvolvimento de baixo risco, ou cordas onde o colar de flutuação sozinho fornece proteção adequada e o sapato funciona como um guia simples.Os compradores devem ponderar que cada componente interno adicional adiciona tempo de perfuração e mais um modo de falha potencialA decisão pertence ao registo de riscos: a probabilidade de falha da válvula multiplicada pelo custo dessa falha, comparado ao longo da vida útil do poço, em vez do preço do componente.Esse enquadramento mantém a decisão honesta.: especificar demasiado um poço pouco profundo é um desperdício de dinheiro em componentes que serão perfurados de qualquer maneira, enquanto proteger pouco um poço profundo ou de gás corre o risco de um trabalho de reparação que reduz qualquer economia.Quantificar ambos os lados e a conta da válvula escolhe-se.

Como escolher entre equipamentos de válvula única e de válvula dupla

A comparação estruturada mantém a decisão objetiva.e cada mapa para uma condição específica do poço ou preocupação operacional.

Avaliação do perfil de risco de perfuração e cimento

Comecemos com as consequências do refluxo, poços profundos, desviados e offshore, poços de gás,e trabalhos com 17-20 ppg de lodos de alta densidade geralmente justificam equipamentos de duas válvulas porque os trabalhos de reparação são caros e difíceis. Poços de desenvolvimento verticais pouco profundos com pressões diferenciais modestas podem ser bem servidos por um único colar de flutuação. Documentar o cenário de falha assumido e o custo de remediação;Esta análise decide a conta da válvula mais honestamente do que o preço sozinho, e dá ao processo de adjudicação de contratos uma base técnica defensiva.

Comparar pressão, temperatura e classificações de conexão

Ambas as válvulas devem ser classificadas para o mesmo tamanho, peso e fio do invólucro, com conexões API LTC, STC, BTC ou premium em tamanhos de 4-1/2 polegadas a 20 polegadas.Confirmar a pressão diferencial nominal de cada válvula, tipicamente 5.000-10.000 psi com opções de 15.000 psi para serviço HPHT, contra a pior carga do tubo U após o deslocamento.classes padrão geralmente cobrem até 350-400 ° FEm uma corda de duas válvulas, verifique se ambos os elementos cumprem o requisito, não apenas o colarinho.

Avaliar a pista de calçados e o plano de perfuração

Cada válvula adiciona material perfurável na pista do sapato, por isso o programa de perfuração é importante.e componentes internos perfuram rapidamente e são padrão para cordas de válvula única e de válvula duplaSe o operador pretende perfurar com uma broca PDC numa única vez, o operador deve utilizar uma broca de ferro fundido e cerâmica para fazer uma perfuração mais lenta.confirmar que ambas as válvulas são compatíveis com esse bit e que os detritos de ambos os elementos circularão para fora do buracoComparar o tempo extra de perfuração da segunda válvula com o valor da redundância que proporciona.

Revisão dos requisitos de preenchimento automático e de entrada em funcionamento

Os colares e sapatos de flutuação de preenchimento automático permitem que o invólucro se preencha parcialmente durante a corrida, reduzindo a pressão de onda e economizando tempo de plataforma em buracos profundos.Confirmar como o mecanismo de enchimento automático interage com a segunda válvula e como o equipamento se converte para o modo flutuante antes do cimentamento- Para secções horizontais profundas ou longas, verificar a pressão diferencial nominal do orifício de enchimento automático em relação à velocidade de marcha e ao peso da lama,e verificar que os ciclos de abertura e fechamento repetidos não usam as superfícies de vedação antes do trabalho de cimento começar.

Confirmar a documentação de qualidade e os ensaios dos fornecedores

Solicitar o certificado de ensaio para cada válvula, incluindo o ensaio de vedação de líquido e, se aplicável, o ciclo de temperatura em conformidade com a especificação API 10F / ISO 10427-2.Os sistemas de qualidade, tais como a especificação API Q1 ou a norma ISO 9001, devem reger a produção e a rastreabilidadeUma corda de duas válvulas só é tão forte como o seu selo mais fraco, por isso confirme que ambas as válvulas, não apenas o colar de flutuação, têm registos de teste individuais antes do equipamento deixar o pátio.O resultado das cinco verificações é uma especificação que nomeia a contagem de válvulas, qualificações, ligações e provas de teste necessárias, o que protege o comprador ao comparar cotações de diferentes fornecedores.

Perguntas Frequentes

Qual é a diferença entre os equipamentos de flutuação de válvula única e de válvula dupla?

O equipamento de flutuação de válvula única possui um dispositivo de contrapressão, geralmente um colar de flutuação, que protege a coluna de cimento do contrafluxo.mais comumente um sapato de flutuação com uma válvula mais um colarinho de flutuaçãoA segunda válvula fornece um suporte independente se a primeira falhar em selar após o deslocamento.

Quando é suficiente um único colarinho?

Um único colar de flutuação é frequentemente suficiente em poços de desenvolvimento de baixo risco, verticais e rasos, onde a pressão diferencial esperada é modesta e o cimento de remediação é barato.Também é escolhido quando o tamanho do invólucro ou o projeto do poço limita o número de componentes internosOs operadores deverão ainda verificar a classificação do colar em relação à carga de retrocesso do pior caso antes de selecionar esta configuração.

Por que muitos operadores usam equipamentos de válvula dupla como padrão?

Porque o custo de uma válvula de contrapressão falhada, de cimento no invólucro, de uma pista contaminada de sapatos ou de um comprimido corretor é muito superior ao preço de uma segunda válvula.Um sapato flutuante com um colarinho de flutuante com válvula cria duas barreiras independentesOs poços de gás profundos, offshore, e geralmente justificam esta redundância.

Uma segunda válvula aumenta o tempo de perfuração?

Cada válvula de perfuração adicional adiciona material que o bit tem de remover, por isso as cordas de duas válvulas levam um pouco mais de tempo a ser perfuradas do que as cordas de uma única válvula.Na prática, a diferença é pequena quando o alumínioAs válvulas de ferro fundido adicionam mais tempo de perfuração.

O equipamento de duas válvulas pode ser combinado com as características de enchimento automático?

Sim, os sapatos de flutuação de autoenchimento e os colares de flutuação de autoenchimento estão disponíveis em arranjos de válvula única e de válvula dupla.O mecanismo de preenchimento automático permite que o invólucro preencha durante a corrida para reduzir a pressão de aumentoOs compradores devem confirmar o mecanismo de conversão e a classificação do orifício, porque ciclos repetidos durante a corrida podem desgastar a válvula.

Como devem os compradores verificar a qualidade das válvulas antes da compra?

Solicitar registos de ensaio individuais que mostrem os ensaios de vedação líquida e as classificações de temperatura em conformidade com a especificação API 10F / ISO 10427-2, e confirmar que a fabricação segue a especificação API Q1 ou a ISO 9001.Verificar a pressão diferencial, tipo de ligação e grau de material contra o programa de poço.

Conclusão

A escolha entre equipamentos de flutuação de cimento de válvula única e de válvula dupla é uma decisão de redundância, não uma decisão de qualidade.Ambas as configurações são fabricadas e testadas de acordo com normas industriais reconhecidas.A diferença é a quantidade de suporte que o poço precisa quando uma válvula é danificada por detritos, erosão ou um pouso fora do centro.poços de baixo riscoPara poços profundos, desviados, offshore e de gás, e para qualquer trabalho onde a recuperação é cara, duas válvulas independentes são o padrão prudente.Seja qual for a configuração selecionada, verificar a pressão e a temperatura, a compatibilidade da ligação, o comportamento da perfuração e os registos de ensaio individuais antes da expedição do equipamento.Os nossos engenheiros de aplicação podem rever o seu programa de poço e recomendar um arranjo de válvula única ou de válvula dupla combinado ao seu projeto de invólucro e perfil de risco de cimento.