تحليل الالتواء الحلزوني، تعليق أنابيب الحفر، وفشل عمود الحفر في الآبار الأفقية: دراسة حالة من حقل نفطي، ليبيا
DOI:
https://doi.org/10.37375/susj.v16i1.4162الكلمات المفتاحية:
الالتواء الحلزوني، التعليق، فشل عمود الحفر، عزم الدوران والسحب، الحفر الأفقيالملخص
يُسبب الالتواء الحلزوني في الحفر الأفقي مخاطر جسيمة، منها: ارتفاع عزم الدوران، وقوة السحب الكبيرة، وضعف نقل الحمولة المحورية، بالإضافة إلى احتمالية تعليق عمود الحفر أو كسره. تشير الأبحاث إلى أن الاحتكاك على طول جدار حفرة البئر هو العامل المُتحكم في نشوء الالتواء وتطوّره. ويُذكر أن دوران أنابيب الحفر يُخفّض قيمة عتبة الالتواء الحلزوني بحوالي النصف. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم العوامل الرئيسية التي تتحكم في الالتواء الحلزوني، وظروف التعليق (أو الاحتجاز)، والفشل الانضغاطي. تقع البئر محل الدراسة (A60H-NC169A) في حوض غدامس بليبيا. تم تطبيق النماذج الكلاسيكية (داوسون وباسلاي، ولوبينسكي) إلى جانب محاكاة طريقة العناصر المحددة. تشمل المتغيرات التي تم فحصها: حجم الأنبوب، والفجوة الحلقية، وزاوية ميل البئر، وعزم الدوران، ومعامل الاحتكاك. تشير النتائج إلى أن الانضغاط المحوري يزداد بازدياد كل من معامل الاحتكاك وزاوية الميل. كما أن عزم الدوران لا يُخفض حمل الالتواء الحرج إلا بنسبة تتراوح بين 1% و3% فقط. ويتحقق التعليق (الاحتجاز) عندما يُصبح الاحتكاك الحلزوني مساوياً لقيمة الانضغاط المُسلّط. وتجدر الإشارة إلى أن الوصلات الملولبة تتحمّل الانضغاط بشكل أفضل من جسم الأنبوب نفسه. تُقدّم هذه النتائج إرشادات عملية لتحسين أداء مجموعة أدوات أسفل البئر، وتقليل الوقت غير المُنتِج، وتحسين كفاءة الحفر في الآبار.
المراجع
Abdo, J., & Haneef, M. D. (2024). Improving drill-string extended reach efficacy in high-temperature and high-pressure conditions: An experimental investigation. Journal of Energy Resources Technology , ASME .
Dawson, R., & Paslay, P. R. (1984). Drill pipe buckling in inclined holes. Journal of Petroleum Technology , 36(10), 1734–1738.
Duman, O. B., Miska, S., & Kuru, E. (2003). Effect of tool joints on contact force and axial-force transfer in horizontal wellbores. SPE Drilling & Completion , 18(03), 267–274.
Dvoynikov, M., & Kutuzov, P. (2025). Identification of critical and post-critical states of a drill string under dynamic conditions during the deepening of directional wells. Eng , 6(11), 306.
Hajianmaleki, M., Daily, J. S., Ring, L., & Gandikota, R. (2012). Buckling analysis of drill strings in inclined wellbores using the explicit finite element method. ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE2012) .
Li, Z., Chen, L., Yuan, F., & Zhao, L. (2025). Study on helical post-buckling of motional coiled tubing in horizontal wells. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology , 15, Article 111.
Lubinski, A., & Woods, H. B. (1953). Factors affecting the angle of inclination and dog-legging in rotary boreholes. API Drilling and Production Practice , Dallas, 222–250.
Miska, S., & Cunha, J. C. (1995). An analysis of helical buckling of tubular subjected to axial and torsional loading in inclined wellbores. SPE 29460 .
Mitchell, R. F. (2005). The pitch of helically buckled pipe. SPE/IADC 92212-MS.
Mitchell, R. F. (2008). Tubing buckling — The state of the art. SPE Drilling & Completion , 23(4), 361–370.
Mitchell, R. F., & Miska, S. (2004). Helical buckling of pipe with connectors and torque. IADC/SPE 87205.
Neamah, H. A., & A. Alrazzaq, A. A. A. (2018). Torque and drag forces problems in highly deviated oil well. Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering , 19(3), 19–31.
Processes Journal. (2025). Quantitative analysis and modeling of transient cuttings transport impact on drill string mechanics in extended reach drilling. Processes , 13(1), 35.
Sarker, M., Rideout, D. G., & Butt, S. D. (2017). Dynamic model for 3D motions of a horizontal oilwell BHA with wellbore stick-slip whirl interaction. Journal of Petroleum Science and Engineering , 157, 482–506.
Shi, X., Huang, W., Huang, J., Gao, D., & Ren, Q. (2024). Mechanical behavior and comprehensive optimization design of drill string with drag reduction oscillators in horizontal drilling. SPE/IADC Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition .
Wu, J., & Juvkam-Wold, H. C. (1995). The effect of wellbore curvature on tubular buckling and lockup. Journal of Energy Resources Technology , 117(3), 214–218.
