حفاری اکتشافی نفت و گاز (فیلم)

Energy Exploration International - Oil and Gas Drilling

آشنایی با مبانی حفاری چاه‌های نفت و گاز

امروزه در صنعت نفت، صنعت حفاری حرف اول را می‌زند و ملاک قدرت شرکت‌های نفتی محسوب می شود. حفاری به ۲ روش انجام می‌شود:
۱) حفاری دورانی (rotational drilling)
۲) حفاری ضربه‌ای (Cable tool drilling)
امروزه حفاری ضربه‌ای کاربرد زیادی ندارد و تقریبا تمامی چاه‌ها به روش حفاری دورانی (rotational drilling) حفر می‌شوند.در این مقاله به توضیح روش حفاری دورانی و تکنولوژی‌های مختلف آن می پردازیم
▪ سیستم های مختلف دکل حفاری:
در حفاری به روش دورانی، دکل شامل بخش‌های مختلفی است که هر یک از آن‌ها نیز خود از اجزای دیگری تشکیل شده است. این قسمت‌ها شامل:
۱) سیستم دورانی (Rotational system)
۲) سیستم تعلیق (Hoisting)
۳) سیستم گردش گل (Circulation system)
۴) قسمت‌ تامین کننده انرژی (Power system)
۵) قسمت‌ ایمنی
۶) دیده‌بانی Monitoring
الف) سیستم دورانی (Rotational system)
این سیستم بر دو نوع است یک روش دورانی استفاده از دستگاه topdrive است و روش دیگر به وسیله دستگاه‌ میزگردان (rotary  table)است اجزاء سیستم دورانی عبارتند از: (از بالا به پایین)
۱) Kelly  
یک لوله استوانه‌ای شکل است که مقطع آن مربع یا شش ضلعی منتظم است. این لوله ویژه‌ی روش حفاری با میزگردان است و در روش topdrive از آن استفاده نمی‌شود.
۲)میزگردان (Rotary Table)
‌ چرخشKelly bushing که روی میز گردان قرار دارد باعث چرخش kelly می‌شود و با چرخش kelly، لوله‌های حفاری و در نتیجه مته شروع به چرخش می‌کند. البته در روش Topdrive بجای میزگردان از topdrive استفاده می‌شود.
۳) رشته‌های حفاری (drilling pipe) یا (drilling string)
رشته‌های حفاری، لوله‌های استوانه‌ای شکلی هستند که دارای طولی در حدود ۳۰ فوت هستند. ابتدا ۳ رشته حفاری به هم پیوند می خورند که به آن‌ها یک Stand گفته می‌شود و سپس stand ها به درون چاه فرستاده می‌شوند.
۴ ) Collar
لوله‌ای استوانه‌ای شکل است که قطرو وزن آن نسبت به رشته‌های حفاری بیشتر است و از آن برای اعمال نیرو بر روی مته استفاده می‌شود، کاربرد دیگر آن شاقول کردن و یا در اصطلاح مرکز کردن(centralize) مته در داخل چاه است.
۵) مته (Bit)
برای حفر سازندها از آن استفاده می‌شود و دارای انواع مختلفی است مانند کاج‌دار، الماس طبیعی و مصنوعی و غیره که هر کدام کاربردها ، مزیت‌ها و معایب‌ خاص خود را دارند.
ـ عملکرد سیستم:
در سیستم rotary table، یک موتور زیر میز گردان قرار دارد و موجب چرخش آن می‌شود. چرخش kelly bushing که روی میزگردان قرار دارد و درگیر شدن دندانه‌های آن با دندانه‌های Kelly موجب چرخش Kelly می شود و در نتیجه رشته‌های حفاری نیز شروع به چرخش کرده و در پایان چرخش را به مته منتقل می‌کنند، انتقال چرخش به مته نیز امکان حفاری سازند را می‌دهد.
اما در روش Top Drive، هیچ یک از بخش‌های میزگردان، kelly و kelly bushing، وجود ندارند و لوله‌ها ی حفاری به طور مستقیم به موتوری پیوند می‌خورند که چرخش آن‌ها توسط این موتور انجام می‌گیرد.
از آن‌جا که با این روش سرعت تعویض رشته‌های حفاری و اضافه و کم کردن آن‌ها بیشتر است، این روش امکان حفاری با سرعتی بیشتر از روش میزگردان را به حفار می‌دهد.
ب) سیستم تعلیق (Hoisting system)
اجزاء این سیستم شامل:
۱) اسکلت دکل (derrick)
که تمام اجزاء دکل روی آن سوار می‌شوند.
۲) تاج دکل Crown block
در واقع جعبه‌ای است که داخل آن چندین قرقره ثابت قرار می‌گیرد.
۳) جعبه متحرک( traveling block )
این بخش نیز همانند تاج دکل جعبه‌ای ‌ست که داخل آن چندین قرقره قرار می‌گیرد و فرق آن با Crown block در این است که Crown block ثابت است اما traveling block متحرک است.
۴) موتور متحرک (draw work)
موتوری است که سیم‌های نگهدارنده را دور قرقره که در داخل خود قرار دارد، جمع یا باز می‌کند.
۵) قرقره ذخیره (storage reel)
قرقره ای است که سیم‌های نگهدارنده ذخیره، بدور آن جمع‌ می‌شوند.
۶) سیم‌های نگهدارنده
سیم‌هایی هستند که نیرو را از draw work به قسمت های دیگرمنتقل کرده و باعث بالا و پایین‌ رفتن لوله‌ها داخل چاه می‌شوند.
به بخشی از سیم که از draw work خارج می‌شود و به تاج دکل می‌رسد fast line گفته می‌شود.
به بخش آخر سیم‌های نگه دارنده dead line گفته می‌شود.
۷) قلاب (hook)
از این ابزار در سیستم‌های میزهای گردان استفاده می‌شود و برای آویزان کردن swivel به traveling block مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۸) هرزگرد (swivel)
این ابزار نیز در سیستم‌ میزگردان مورد استفاده قرار می‌گیرد و در واقع هرزگردی است که باعث می‌شود kelly براحتی داخل swivel بچرخد.