توضیح انواع لوازم و تجهیزات حفاری (Drilling Tools) نفت و گاز
حفاری به معنای حفر چاه تا رسیدن به مخازن زیر زمینی نفت است. عملیات حفاری توسط تجهیزات حفاری می‌تواند در خشکی یا در دریا انجام شده و دارای متد های مختلفی است. پس از آن که مخزن نفتی مورد اکتشاف قرار گرفت، باید از طریق حفر آن نقطه صحت این احتمال را بررسی کرد.
در صورت وجود نفت عملیات استخراج نفت توسط تجهیزات حفاری آغاز می‌گردد. عمق چاه نفت می‌تواند از حدود صد متر تا چندین کیلومتر باشد. به طوری که عمیق ترین چاه نفت جهان در روسیه دارای عمقی به طول 12.7 کیلومتر است.
در زمان های گذشته عملیات حفاری به صورت حفاری ضربه‌ای صورت می‌گرفت. حفاری ضربه‌ای به این صورت بود که یک وزنه فولادی نسبتاً سنگین را به یک کابل فولادی متصل می‌کردند و کابل به طور متناوب بالا و پایین می‌رفت. طی این عملیات مته با برخورد به سنگ‌های عمق چاه باعث خرد شدن آنها میگردید.
در نهایت با خروج سنگ ریزه ها از چاه، عملیات حفاری ادامه پیدا می‌کرد. این روش امروزه منسوخ شده و از آن استفاده نمی‌شود. از سال 1922 میلادی حفاری به روش دورانی ابداع شد و تا امروز از همین روش برای حفر چاه ها استفاده می‌گردد. با پیشرفت تکنولوژی، مراحل و تجهیزات حفاری (Drilling Tools) آن هر روزه با کیفیت تر و بهتر شده اند.
چگونه بنزین یارانه ای سهمیه بندی می شود؟ + نحوه ی عرضه ی آن
لوازم و تجهیزات حفاری (Drilling Tools)
عملیات حفاری دورانی به این گونه است که در سطح زمین توسط نیرو محرکه ای که به یک صفحۀ دوار داده می‌شود. یک رشته لوله درون چاه که در انتهای آن مته قرار دارد دوران کرده و به این ترتیب سنگ‌های زیرزمینی خرد شده و چاه حفر می‌گردد.
این عملیات نیازمند تجهیزات حفاری (Drilling Tools) خاصی است که به علت اهمیت بالا از لحاظ کارکرد و ایمنی، باید مطابق استانداردهای جهانی نصب و تعمیر و نگه داری شوند. شکل زیر یک دکل حفاری و وسایل حفاری را نشان می‌دهد که هر کدام از اجزاء در ادامه توضیح داده شده اند.
لوازم به کار رفته در حفاری خود به دو دستۀ لوازم بیرون چاه و لوازم درون چاه تقسیم می‌شوند. که در شکل بالا محل قرار گیری آنها مشخص شده است.
دکل حفاری (Oil Rig) در تجهیزات حفاری
دکل دسته ای از تجهیزات حفاری است که جنس آن معمولا فلزی بوده و دارای اتصالات مشبک به صورت خرپایی می‌باشد. دکل جهت ایجاد فضای کافی، حفظ و نگه داری از تجهیزات حفاری (Drilling Tools) و انتقال لولۀ به داخل و خارج از زمین، بر روی چاه نصب می‌گردد. دکل ها باید مستحکم بوده، کاملاً بر سر چاه ثابت شوند و ارتفاع قابل قبولی داشته باشند. این ارتفاع معمولاً چیزی بین 20 تا 60 متر است.
دکل ها دارای انواع مختلف ثابت، سیار و شناور هستند. برای استخراج میادین نفتی که در دریا واقع شده اند و عمق دریا زیاد است نمی‌توان پایه های دکل را به کف دریا متصل نمود. در چنین شرایطی از دکل‌های شناور استفاده می‌شود که توسط تعدادی لنگر به کف دریا وصل شده و روی جریان آب دارای حالت شناور هستند.
همچنین در برخی مواقع و برای استخراج چاه های کوچک از دکل سیار استفاده می‌شود که قابلیت جابجایی دارد و به منطقه مورد نظر حمل می گردد.
نکات ویژه در طراحی جایگاه سوخت و شرایط محل توقف و سوختگیری
رشته لولۀ حفاری در تجهیزات حفاری
یک رشته لولۀ حفاری خود شامل اجزای مختلفی است:
Kelly
در بالاترین قسمت رشته لوله، یک لوله با مقطع مربعی (Kelly) و توخالی با طول 12.5 متر قرار دارد. یک سر آن متصل به صفحۀ دورانی و سر دیگر آن به لولۀ حفاری پیچ شده است. وظیفه این لوله در حقیقت ایجاد ارتباط بین اجزای درون چاه و بیرون چاه است. همچنین گل حفاری را از درون خود عبور داده و وارد لولۀ حفاری می‌کند.
لولۀ حفاری (Drill Pipe) در تجهیزات حفاری
لوله‌های حفاری از تجهیزات حفاری هستند که از یکسری لولۀ تو خالی از جنس فولاد به طول 9 متر با قطرهای مختلف تشکیل شده اند. این لوله ها به دنبال هم متصل می‌شوند و تا اعماق چاه ادامه می‌یابند. توخالی بودن لولۀ حفاری به علت انتقال گل حفاری از درونش به اعماق چاه است. در انتهای پایین ترین لوله، متۀ حفاری نصب می‌گردد.
با پایین رفتن عمق چاه به ازای هر 9 متر، لوله بالایی متصل به Kelly از جای خود باز شده و یک لولۀ دیگر به سیستم افزوده شده و دوباره به Kelly متصل می‌شوند.
توضیح کامل پالایش نفت خام و بررسی فرآیند تقطیر نفت خام
لولۀ خارجی (طوقه) در تجهیزات حفاری
یکی دیگر از تجهیزات حفاری که برای حفاظت از لولۀ حفاری و جلوگیری از خم شدن و پیچش در آن، یک لولۀ توخالی با جنسی قوی و محکم دور لوله حفاری اصلی قرار می‌دهند. کاربرد این طوقه‌ها بیشتر برای لوله‌های پایینی و نزدیک به انتهای چاه می‌باشد و از آن ها محافظت می‌کند.
مته (Bit)
مته از دیگر تجهیزات حفاری که برای خرد کردن سنگ ها و سوراخ کردن زمین در عمق چاه می‌باشد. مته به انتهای پایین ترین لولۀ حفاری متصل می‌شود و خود دارای دو نوع اصلی تیغه دار (برای حفر زمین‌های نرم) و غلتکی (برای حفر زمین‌های سخت) است.
شناخته شده ترین مته غلتکی نوع سه مخروطی آن است.
در این مته غلتک‌ها با زاویه 120 درجه نسبت به هم حول محور خود می‌گردند. خود مته هم همراه با لولۀ حفاری دوران 360 درجه می‌کند. همچنین سوراخی در مته ها تعبیه شده که گل حفاری را با فشار به بیرون پرتاب می‌کند و از این طریق عملیات حفاری تسهیل می‌شود.
مته ها پس از مدتی دچار فرسایش می شوند و لازم است که تعویض شوند. در زمین های سخت این اتفاق خیلی سریع تر میافتد و باید مته ها زود به زود تعویض گردند. برای هر بار تعویض مته لازم است تا رشته لوله به طور کامل از چاه خارج شود و مته در انتهای آن تعویض گردد.
به همین علت تعویض مته فرایند بسیار زمان بر و سختی می‌باشد و سرعت فرایند حفر چاه را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
جداره (Casing)
به منظور جلوگیری از ریزش دیوارۀ چاه به خصوص در اعماق زیاد، از یک سری لوله فولادی تو خالی استفاده می‌شود که به آنها جداره می‌گویند. این لوله ها توسط سیمان به دیوارۀ چاه چسبانده می‌شوند.
پس از نصب اولین جداره لازم است تا مته از چاه خارج شده و با مته کوچکتری تعویض می‌شود. چنانچه یک جداره برای جلوگیری از ریزش دیواره چاه کافی نباشد می‌توان دو یا سه جداره را درون هم نصب کرد.
موتورها و تجهیزات متحرک (Engines & Movable Tools) در تجهیزات حفاری
به منظور تأمین حرکات لوله‌های حفاری در بیرون چاه یک سری موتور قرار گرفته است. موتورهای به کار رفته در مجاورت چاه نفت، معمولاً دیزلی بوده و به برق شهری متصل نیستند. یکی از این موتورها به یک کابل متصل شده و آن کابل از روی یک قرقرۀ آویزان عبور می‌کند.
مجموعۀ کابل و قرقره و موتور، سیستم بالابر رشته لوله نامیده می‌شود و وظیفۀ آن بیرون کشیدن رشته لوله‌ها از چاه یا وارد کردن آنها است. بالابر با چرخش قرقره، در رشته لولۀ متصل به کابل، حرکت عمودی ایجاد کرده و رشته لوله می‌تواند از چاه خارج شود.
سیستم متحرک دیگر در مجاورت چاه، یک صفحۀ دورانی است که به یک الکتروموتور متصل شده است. این صفحۀ دورانی به قسمت فوقانی Kelly وصل است. وظیفۀ این مجموعه ایجاد حرکت دورانی در رشته لوله و مته داخل چاه است.
پمپ ها (Pumps)
معمولاً در عملیات حفاری سه نوع پمپ بکار برده می‌شود:
1-پمپ های گِل (Mud Pump): پمپ‌های گِل وظیفۀ به گردش دراوردن گِل حفاری را بر عهده دارند. این پمپ‌ها گِل را از مخزن مخصوص گِل حفاری به درون Kelly و سپس لولۀ حفاری تا عمق چاه پمپ کرده و پس از بازگشت دوباره به مخزن بر می‌گردانند. معمولاً دو عدد از این پمپ ها به صورت موازی استفاده می‌شود تا در صورت خرابی یکی از آنها، پمپ دیگر به وظیفۀ خود عمل کند.
2-پمپ های سیمانکاری (Cement Pump) : پمپ های سیمانکاری وظیفۀ پمپاژ سیمان به منظور جداره بندی (Casing) دیوارۀ چاه، را بر عهده دارند.
3- پمپ های جک (Pump Jack) : Pump Jack، زمانی که فشار خود چاه برای بالا آمدن نفت به سطح زمین کافی نباشد، استفاده شده و نفت را از اعماق زمین به سطح زمین پمپاژ می‌کنند.
شیر های کنترلی و تجهیزات ایمنی (درخت کریسمس Christmas Tree)
برای جلوگیری از فوران نفت و افزایش فشار بخار نفت خروجی از چاه، یک سری شیرهای فشار شکن و شیرهای ایمنی در خروجی چاه به صورت سری و موازی باهم بسته می‌شوند. این شیرها طی چند مرحله فشار نفت خروجی از چاه را تعدیل کرده و سپس وارد مخازن ذخیرۀ واقع بر چاه می‌کنند. به علت ساختار پیچیده و شباهت این مجموعه به درخت، اصطلاحاً به آن درخت کریسمس می‌گویند.
مخازن و تجهیزات تصفیه
بر روی هر چاه نفت، یک سری مخازن وجود دارد. یکی از این مخزن ها برای ذخیرۀ گِل حفاری است که گِل پس از بازگشت از درون چاه درون آن رفته و ناخالصی‌هایش ته نشین می‌شود. مخازن و تجهیزات حفاری (Drilling Tools) دیگری هم برای انجام عملیات تصفیه بر روی نفت خروجی از چاه وجود دارند. این تجهیزات وظیفه دارند تا گازها، نمک ها، آب و مواد اضافی را تا حد امکان از نفت خام خروجی از چاه جدا کنند.
اشتراک گذاری :
مفید بود. یه مطلب هم راجع به تجهیزات اکتشاف تهیه کنید.
چطوری از فشار گاز خود چاه برای استخراج استفاده می‌کنند؟ دستگاهی برای این منظور هست؟
کاری لازم نیست ما انجام بدیم خود فشار گاز که روی نفت قرار داره.نفت رو رو به بالا هل میده.دقیقا مثل کپسولهایی که دستی پمپ میکنیم تا برای سمپاشی یا اب پاشی استفاده کنیم
حسین عزیز
ممنون از همراهیتون با ما
سلام. مفید بود. راجع به تجهیزات اکتشاف هم مطلب منتشر کنید.