سلسلة حسابات الحفر – BASIC FORMULAS – الجزء الحادي والأربعون: حسابات الـ Surge والـ Swab

حسابات الـ Surge والـ Swab (سرعة النزول والطلوع)

مقدمة: البير مش "حقنة"!

التعامل مع البير زي التعامل مع الحقنة الطبية. لو ضغطت المكبس (المواسير) بسرعة، السائل مش هيلحق يهرب والضغط هيزيد جداً (Surge). ولو سحبت المكبس بسرعة، هتعمل فراغ وتشفط السائل (Swab).
المشكلة إن الزيادة دي ممكن تكسر الطبقة وتعمل Lost Circulation، والنقصان ممكن يخلي البير يرفس (Kick). عشان كدة لازم نحسب السرعة القصوى المسموح بيها.

رسم توضيحي يوضح الفرق بين تأثير Surge Pressure عند إنزال المواسير (زيادة الضغط) وتأثير Swab Pressure عند سحبها (نقصان الضغط)"

1. معادلات الـ Surge (زيادة الضغط)

عشان نحسب الضغط الزيادة ده، لازم نعرف سرعة الطفلة وهي بتعدي في الفراغ الضيق بين المواسير وجدار البير.

أ- سرعة الطفلة الحلقية (Annular Fluid Velocity)

لما الماسورة تنزل، بتزق الطفلة لفوق. سرعة الطفلة بتعتمد على سرعة الماسورة (Vp) ونسبة الأقطار.

v (ft/min) = [ 0.45 + (Dp² ÷ (Dh² - Dp²)) ] × Vp

حيث: Vp هي سرعة نزول المواسير (مثلاً 270 قدم/دقيقة).

ب- أقصى سرعة للطفلة (Vm)

بناخد معامل أمان 1.5 لأن الطفلة مش بتمشي بانتظام.

Vm = 1.5 × v

ج- حساب ضغط الـ Surge (Pressure Loss)

بنستخدم معادلات اللزوجة (Power Law) لحساب الضغط الناتج عن الاحتكاك. المعادلة معقدة شوية وبتعتمد على الـ n والـ K (ثوابت الريولوجي).

Ps = (2.4 × Vm ÷ (Dh - Dp)) × ... (Power Law Formula)

مثال عملي (من الماتريال):
- سرعة النزول = 270 ft/min.
- مواسير 4.5 بوصة في بير 7-7/8 بوصة.
- لزوجة عالية (PV=60, YP=20).

النتائج:
1. سرعة الطفلة حول المواسير (v) = 253 ft/min.
2. ضغط الـ Surge للمواسير = 673 psi.
3. ضغط الـ Surge للعمدان (DC) = 368 psi.
4. إجمالي الضغط الزيادة = 673 + 368 = 1041 psi.

⚠️ كارثة محتملة:
الضغط زاد بمقدار 1041 psi! لو ضغط الكسر للطبقة قريب، الطبقة هتتكسر فوراً. الحل: لازم المهندس يقول للحفار: "نزل السرعة للنص".

2. معادلات الـ Swab (نقص الضغط)

نفس المعادلات اللي فاتت بالظبط، بس بدل ما نجمع الضغط، بنطرحه من الهيدروليك.

تحويل الضغط لوزن طفلة (ppg)

عشان نعرف تأثير الـ Swab، بنحوله لكثافة ونطرحه من وزن الطفلة الحالي.

Equivalent Density = Ps ÷ 0.052 ÷ Depth

تكملة المثال:
- الضغط (1041 psi) عند عمق 15,000 قدم.
- الوزن المكافئ = 1041 ÷ 0.052 ÷ 15,000 = 1.34 ppg.

النتيجة النهائية:

في حالة الـ Surge (النزول):
الوزن المكافئ = 15.0 (وزن الطفلة) + 1.34 = 16.34 ppg.
(هل الطبقة تستحمل 16.34؟ لو لأ، قلل السرعة).
في حالة الـ Swab (الطلوع):
الوزن المكافئ = 15.0 - 1.34 = 13.66 ppg.
(هل ضغط الطبقة أقل من 13.66؟ لو أكبر، هتاخد Kick).

عداد سرعة الـ Tripping Speed يوضح المناطق الآمنة (Green Zone) والمناطق الخطرة (Red Zone) لتجنب الـ Surge و الـ Swab"

ملخص القوانين

العملية	التأثير على الـ BHP	الخطر
Running in Hole (RIH)	زيادة (Surge)	Lost Circulation / Formation Damage
Pulling out of Hole (POOH)	نقصان (Swab)	Kick / Blowout

الخلاصة

سرعة الـ Tripping مش مجرد "شطارة" إنك تخلص بدري. دي عملية محسوبة. لو الطفلة لزجة (Viscous) أو الفراغ ضيق (Tight Clearance)، لازم تتحرك ببطء شديد عشان تحافظ على البير.

تعديل المقال