دکل های حفاری و ابزارهای حفاری

حفاری برای نفت و گاز یک فرآیند صنعتی پیچیده است که بر مجموعه وسیعی از تجهیزات تخصصی متکی است، از خود دکل سطحی گرفته تا ابزارهای پایین چاله که هیدروکربن ها را استخراج می کنند. درک عملکرد هر جزء برای مهندسان نفت و حفاری ضروری است. این مقاله مروری جامع بر تجهیزات حفاری، سیستم‌های دکل اصلی، ابزارهای رایج حفاری و طبقه‌بندی‌های مختلف دکل‌های حفاری مورد استفاده در خشکی و فراساحل ارائه می‌کند.

حفاری فرآیند ایجاد یک گمانه (چاه) در سطح زمین برای دسترسی به ذخایر زیرزمینی نفت یا گاز طبیعی است. این کار با استفاده از یک ساختار تخصصی به نام دکل حفاری انجام می شود که یک مته را برای نفوذ به لایه های سنگ و خاک می چرخاند. این بیت توسط یک لوله فلزی بلند به نام لوله حفاری به دکل متصل می شود که همچنین سیال حفاری را به گردش در می آورد تا برش های سنگ را به سطح برگرداند.

دکل حفاری نفت سازه ای بزرگ است که مجهز به امکاناتی برای استخراج و پردازش نفت و گاز از اعماق زیر سطح زمین است که اغلب در اقیانوس ها یا توده های بزرگ آبی (سکوهای دریایی) قرار دارد. از یک سکوی ساخته شده بر روی ستون یا شناور، تجهیزات مسکن و پرسنل تشکیل شده است. یک برج بلند به نام دریک تجهیزات حفاری را در خود جای داده است و یک لوله فلزی بلند (رشته مته) برای استخراج هیدروکربن ها از مخازن زیرسطحی به زمین وارد می شود.

درک سیستم های کلیدی دکل حفاری برای درک عملکرد کلی آن ضروری است.

• سیستم بالابر و نقشه کشی:مسئول بلند کردن و پایین آوردن رشته مته و سایر ابزارها در سوراخ چاه است. کشش شامل یک قرقره بزرگ با خط حفاری، به علاوه مجموعه ای از ترمزها برای کنترل سرعت و حرکت است.
• سیستم چرخشی:حرکت چرخشی را برای رشته مته و مته در پایین سوراخ فراهم می کند. این سیستم معمولاً شامل یک میز دوار یا درایو بالایی است که گشتاور لازم را ارائه می دهد و همچنین سیستم درایو کلی یا بالا برای انتقال چرخش از دکل به رشته مته.
• سیستم گردش خون:برای پمپاژ سیال حفاری (گل) به پایین رشته مته و برگشت به سطح ضروری است. این شامل پمپ‌های گلی است که سیال را از گودال‌های گلی به داخل رشته حفاری منتقل می‌کند و مخازن گلی که مایع را قبل از پمپاژ به پایین چاله ذخیره و تصفیه می‌کنند. شیرها و منیفولدهای مختلف جریان سیال را کنترل می کنند.
• سیستم قدرت:انرژی مورد نیاز برای کارکرد تمام اجزای دکل را تامین می کند. این معمولاً شامل موتورهای دیزلی یا موتورهای الکتریکی است که نیروی کششی، پمپ های گل و سایر تجهیزات را تامین می کنند. ژنراتورها برق را برای روشنایی، گرمایش و سایر سیستم های الکتریکی روی دکل تامین می کنند.
• سیستم کنترل ایمنی و چاه (پیشگیری از انفجار):از نشت کنترل نشده نفت یا گاز از چاه جلوگیری می کند. این سیستم شامل جلوگیری از فوران (BOPs)-شیرهای بزرگ نصب شده در دهانه چاه برای آب بندی چاه در صورت ضربه یا فوران-به علاوه آلارم، سنسورها و دستگاه های خاموش کننده اضطراری است.

در زیر فهرستی از ابزارهای متداول حفاری و تولید مورد استفاده در عملیات چاه وجود دارد که هر کدام عملکرد خاصی را انجام می دهند:

سکوهای حفاری دریایی برای اعماق و محیط های مختلف آب طراحی شده اند.

1. بارج داخلی (آب کم عمق)در آب های بسیار کم عمق، معمولاً کمتر از 20 فوت کار می کند. بدنه بارج پس از بکسل شدن به محل، در بستر دریا می نشیند و یک سکوی حفاری پایدار را فراهم می کند.
2. دکل شناوردر اعماق آب بین 50 تا 70 فوت که بارج ها نمی توانند کار کنند استفاده می شود. ستون‌ها یا ستون‌ها تا ارتفاع مشخصی غوطه‌ور و بالاست می‌شوند و تجهیزات حفاری در بالای واحد حفاری زیر آب قرار می‌گیرند.
3. جک{0}}آپ ریگسکوی متحرکی که می توان آن را به مکانی بکسل کرد و سپس پاهایش را به سمت بستر دریا پایین آورد تا سکو را بالاتر از آب قرار دهد. مناسب برای آب های کم عمق تا ارتفاع تقریبی 400 فوت. تغییرات شامل طرح های کنسولی و کلیدی-شاخه است.
4. دکل پلت فرم (سازه های ثابت)  پلت فرم ثابت:ساخته شده از فولاد یا سیمان، طراحی شده به عنوان یک سازه دائمی متصل به بستر دریا. می تواند تأسیسات و پرسنل بزرگ را در خود جای دهد و از حفاری جهت دار تا پنج مایل پشتیبانی کند. مناسب برای عمق تا 1700 فوت.برج سازگار:سازه ای بلند و باریک فولادی/بتنی که با امواج و باد خم می شود و برای اعماق 1500 تا 4900 فوت مناسب است.
5. سکوهای شناور (کشتی های شناور)

• نیمه-غوطه ور:عرشه در بالای خط آب شناور است در حالی که بیشتر جرم برای پایداری در زیر آب است. مناسب برای عمق تا 12000 فوت. شامل انواع پلت فرم Sea Star و Spar است.
• کشتی حفاری:تجهیزات حفاری مستقیماً روی عرشه کشتی نصب می‌شوند و چاه از طریق یک «حوض ماه» (دهانه مرکزی در بدنه) حفر می‌شود. با استفاده از موقعیت یابی پویا موقعیت خود را حفظ می کند.

بر اساس نوع درایو:

توسط محیط عملیاتی:

بر اساس سطح فناوری:

دستگاه های عملکرد ویژه:

هنگام انتخاب دکل حفاری، اپراتورها موارد زیر را در نظر می گیرند:

• شرایط زمین شناسی:سنگ سخت به دکل‌های-گشتاور بالا نیاز دارد. آب های عمیق به طراحی های مقاوم در برابر خوردگی{1} فشار بالا- نیاز دارند.
• اهداف عملیاتی:چاه های اکتشافی به نفع انعطاف پذیری هستند. چاه های تولیدی نیاز به ثبات درازمدت- دارند.
• الزامات زیست محیطی:مناطق حساس از نظر زیست‌محیطی، دکل‌های برقی با صدای کم- و آلایندگی صفر- را در اولویت قرار می‌دهند.

تنوع مدل‌های دکل حفاری نشان‌دهنده طیف وسیعی از الزامات فنی و سناریوهای عملیاتی در اکتشاف و توسعه نفت و گاز است. از دکل‌های مکانیکی سنتی گرفته تا سیستم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی-هوشمند، تکامل فناوری به بهبود کارایی و ایمنی حفاری ادامه می‌دهد. انتخاب مناسب-یکپارچه‌سازی شرایط زمین‌شناسی، محیط عملیاتی و عوامل اقتصادی-برای به حداکثر رساندن بازده توسعه منابع ضروری است. برای اطلاعات دقیق تر، لطفاً برای اطلاعات دقیق تر محصول با تیم Vigor تماس بگیرید.