تجهیزات حفاری نفت و دکل حفاری | اجزای دکل حفاری

دکل حفاری چیست؟ به طور کلی می توان در پاسخ به این سوال گفت که دکل حفاری تجهیزاتی می باشد که نقش مهم و اساسی را در تمامی فرآیند حفاری چاه ایفا می کند. با استفاده از این تجهیزات امکان انجام حفاری بهینه و تحت کنترل وجود دارد. حال این سوال مطرح می شود که دکل های حفاری از چه فرآیندی برای ایفای نقش خود در فرآیند حفاری چاه استفاده می کنند؟ جهت پاسخ به این سوال با ما همراه باشید.

دکل حفاری

دکل حفاری یک دستگاه است که برای ایجاد حفره در سطح زمین به کار می رود. دکل های حفاری می توانند برای نمونه برداری از مواد معدنی، آزمایش خاک و آب زیرزمینی، نصب تجهیزات زیرزمینی و حفاری چاه های آب، نفت و گاز استفاده شوند. دکل های حفاری معمولا شامل قسمت های اصلی زیر هستند:

• جرثقیل یا دریک (Derrick) که یک ساختار بلند و مستحکم است که رشته حفاری را حمل و نگه می دارد.
• رشته حفاری (Drill String) که یک سری لوله های فولادی است که به هم متصل شده اند و باعث چرخش مته حفاری می شوند.
• مته حفاری (Drill Bit) که قسمت پایین رشته حفاری است و با فشار و چرخش به سطح زمین نفوذ می کند.
• مخزن گل (Mud Tank) که یک حوضچه بزرگ است که گل حفاری را نگه می دارد.
• گل حفاری (Drilling Mud) یک مایع خاص است که از ترکیب آب، رس، شن و مواد شیمیایی تشکیل شده است و برای خنک کردن، تثبیت و پاکسازی حفره به کار می رود.
• الک (Shale Shaker) یک دستگاه فیلتر است که گل حفاری را از توده های سنگ و خاک جدا می کند.

انواع دکل های حفاری

انواع دکل های حفاری بستگی به نحوه چرخش رشته حفاری، جابجایی پذیر بودن دستگاه و محل قرارگیری دستگاه متفاوت هستند. به طور خلاصه، دکل های حفاری را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد:

دکل های چرخشی که با استفاده از چرخش رشته حفاری در سطح زمین یک حفره عمیق درست می کنند. این دکل ها به دو دسته دریایی (Marine) و خشکی (Land) تقسیم می شوند. دکل هایی که در خشکی نصب می شوند می توانند ثابت یا سیار باشند. دکل هایی که در دریا نصب می شوند می توانند بر روی سکوهایی شناور یا ثابت قرار گیرند.

دکل های ضربه ای که با استفاده از ضربه زدن به سطح زمین یک حفره کوچک ایجاد می کنند. این دکل ها به دو دسته کابلی (Cable) و هیدرولیکی (Hydraulic) تقسیم می شوند. دکل های کابلی با استفاده از یک چکش سنگین که به یک کابل بلند وضع می شود، حفره را ایجاد می کنند. دکل های هیدرولیکی با استفاده از یک پیستون هیدرولیکی که به یک لوله فولادی وصل می شود، حفره را ایجاد می نمایند.

تجهیزات حفاری نفت

تجهیزات حفاری نفت عبارتند از کلیه دستگاه ها، ابزارها، مواد و سیستم هایی که برای حفاری چاه های نفت و گاز به کار می روند. تجهیزات حفاری نفت را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:

تجهیزات سطحی که شامل قسمت های قابل دیدن و قابل دسترس در سطح زمین هستند. مثلا دکل حفاری، جرثقیل، رشته حفاری، مخزن گل، الک، شیر فورانگیر و …

تجهیزات زیرزمینی که شامل قسمت های قابل نفوذ و قابل حرکت در زیر سطح زمین هستند. مثلا مته حفاری، لوله جداری، لوله تولید، پکر، پمپ زیرزمینی و …

مته های حفاری مناسب برای چاه های نفتی

به طور کلی، مته های حفاری را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: مته های مخروطی چرخشی (کاج غلتان) و مته های با تیغه ثابت. هر دسته شامل چندین زیر دسته است که بر اساس نوع و شکل دندانه ها، جنس و سختی مواد، نحوه عملکرد و کاربرد آن ها متفاوت هستند.

مته های مخروطی چرخشی از سخت ترین مواد (معمولا فولاد، کاربید تنگستن و الماس) ساخته شده اند و با دندانه های تیز سنگ ها و رسوبات را خرد می کنند. این نوع مته ها برای حفاری سازه های نرم تا سخت مناسب هستند. این مته ها خود به دو زیر دسته تقسیم می شوند: مته های دندانه فولادی و مته های دکمه ای

مته های دندانه فولادی برای سازه های نرم تا متوسط و مته های دکمه ای برای سازه های  سخت و بسیار سخت مناسب هستند.

مته های با تیغه ثابت از الماس طبیعی یا مصنوعی ساخته شده اند و با خراشیدن یا بریدن سازه عمل حفاری را انجام می دهند. این نوع مته ها برای حفاری سازه های سخت تا بسیار سخت مناسب هستند.

این مته ها خود به چندین زیر دسته تقسیم می شوند: مته های الماس طبیعی، مته های پلی کریستالین الماس فشرده (PDC)، مته های پلی کریستالین پایدار حرارتی (TSP)، مته های توربو (Turbo) و مته های امپرگ

چگونه می توان عملکرد دکل حفاری را بهبود بخشید؟

عملکرد و کارایی دکل حفاری به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع و اندازه دکل، نوع و کیفیت تجهیزات و ابزارهای حفاری، نوع و خصوصیات سازه، نوع و خصوصیات گل حفاری، روش و پارامترهای حفاری، مدیریت و نظارت بر عملیات حفاری، مشکلات و خطرات حفاری و …

بنابراین، برای بهبود عملکرد و کارایی دکل حفاری، لازم است که تمام این عوامل را در نظر گرفته و بهینه سازی کنید.

برخی از راه های عمومی برای بهبود عملکرد و کارایی دکل حفاری عبارتند از:

انتخاب دکل مناسب با توجه به شرایط محل حفاری، نوع چاه، عمق چاه، قطر چاه، نوع سازه و … انتخاب دکل با ظرفیت بالاتر یا پایین تر از نیاز ممکن است باعث افزایش هزینه ها، کاهش سرعت حفاری، کاهش کنترل چاه و افزایش خطرات حفاری شود.

استفاده از تجهیزات و ابزارهای حفاری با کیفیت بالا، مقاوم در برابر سایش، خوردگی، فشار، دما و … استفاده از تجهیزات و ابزارهای حفاری با کیفیت پایین ممکن است باعث افزایش زمان تعویض، تعمیر و نگهداری، کاهش عمر مفید، کاهش سرعت حفاری، کاهش کنترل چاه و افزایش خطرات حفاری شود.

استفاده از گل حفاری مناسب با توجه به نوع و خصوصیات سازه، فشار و دمای چاه، نوع تجهیزات و ابزارهای حفاری و … گل حفاری نقش مهمی در حمل و بالابردن قطعات سنگ شکننده، پایدارسازی دیواره چاه، جلوگیری از فوران چاه، خنک کردن و تسمه دادن مته حفاری و … دارد.

استفاده از گل حفاری نامناسب ممکن است باعث افزایش فشار در چاه، تغییر شکل دادن دستگاه حفاری، کاهش سرعت حفاری، کاهش کنترل چاه و افزایش خطرات آن شود.

استفاده از روش و پارامترهای حفاری مناسب با توجه به نوع و خصوصیات سازه، نوع و خصوصیات گل حفاری، نوع و خصوصیات تجهیزات و ابزارهای حفاری و …

روش و پارامترهای حفاری شامل نوع مته حفاری، سرعت چرخش مته، فشار گل، بار محوری مته، تعداد دوران مته، زمان تعویض مته و … هستند. استفاده از روش و پارامترهای حفاری نامناسب ممکن است باعث افزایش سایش، خوردگی، گرم شدن، شکستگی مته حفاری، کاهش سرعت حفاری، کاهش کنترل چاه و افزایش خطرات حفاری شود.

مدیریت و نظارت بر عملیات حفاری به منظور برنامه ریزی، اجرا، کنترل و بهینه سازی عملیات حفاری. مدیریت و نظارت بر عملیات حفاری شامل تجزیه و تحلیل داده های حفاری، اندازه گیری در حین حفاری، اندازه گیری در حین چرخش، اندازه گیری در حین فوران و … می باشد.

چه مشکلات و خطراتی در عملیات حفاری چاه نفت وجود دارد؟

عملیات حفاری چاه نفت و گاز یکی از پیچیده ترین و پرخطرترین فعالیت های صنعتی است که با محدودیت ها، عدم قطعیت ها و مخاطرات زیادی روبرو است. برخی از مشکلات و خطرات عملیات حفاری چاه نفت و گاز عبارتند از:

چسبندگی لوله

چسبندگی لوله زمانی رخ می دهد که لوله حفاری به دلیل فشار دیفرانسیل یا عوامل مکانیکی در دیواره چاه گیر کند و نتوان آن را آزاد کرد. این مشکل ممکن است باعث افزایش هزینه ها، تأخیر در زمان حفاری، آسیب رساندن به لوله و تجهیزات، از دست دادن کنترل چاه و فوران شود.

گیر کردن گل حفاری در چاه

هنگامی که بخشی از گل حفاری در سوراخ چاه گیر کند و جریان آن قطع شود. این مشکل ممکن است باعث کاهش سرعت حفاری، تغییر شکل سوراخ، ناپایدار شدن دیواره چاه، آسیب رساندن به سازه، از دست دادن کنترل چاه و فوران شود.

انحراف سوراخ حفاری

ممکن است سوراخ حفاری از مسیر مورد نظر خارج شود و به سمت نامطلوب پیش رود. این مشکل ممکن است باعث کاهش بازده حفاری، برخورد با سازه های نامطلوب، از دست دادن هدف حفاری، خراب شدن لوله و تجهیزات، از دست دادن کنترل چاه و فوران شود.

خراب شدن لوله

زمانی که لوله حفاری به دلیل سایش، خوردگی، فشار، دما، فرو ریختگی، ترکیدگی یا فرسودگی دچار شکستگی شود. این مشکل در نهایت باعث افزایش هزینه های تعویض، تعمیر و نگهداری، کاهش عمر مفید لوله، کاهش سرعت حفاری، از دست دادن کنترل چاه و فوران می شود.

جمع بندی

دکل حفاری مبحث اصلی مورد بحث ما در این مطلب از آی بک امداد بود. سعی ما بر این بود بدون استفاده از اصطلاحات سخت و تخصصی اطلاعاتی در خصوص دکل حفاری را در اختیارتان قرار دهیم. امیدواریم به پاسخ سوال خود رسیده باشید.