انواع دكل های حفاری

دسته: نفت و گاز
بازدید: 86 بار
فرمت فایل: docx
حجم فایل: 241 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 69

به بیان ساده ،دكل عبارت است از یك ستون مجهز به كابل فولادی و تعدادی قرقره كه جهت داخل شدن رشته ابزار به چاه و خارج كردن رشته ابزار و سایر وسایل متفرقه از چاه، مورد استفاده قرار می گیرد

قیمت فایل فقط 30,000 تومان

انواع دكل حفاری

به بیان ساده ،دكل عبارت است از یك ستون مجهز به كابل فولادی و تعدادی قرقره كه جهت داخل شدن رشته ابزار به چاه و خارج كردن رشته ابزار و سایر وسایل متفرقه از چاه، مورد استفاده قرار می گیرد.

دكل می تواند انواع مختلفی به شرح زیر داشته باشد:

الف) سه پایه (Tripod):

این دكل برای دستگاههای حفاری سبك استفاده می شود. معنی ساده تر  Tripod  سه پایه است: یعنی ، از سه پایه به قطر 4 اینچ و طول 9 متر تشكیل شده كه این سه پایه در بالا به هم متصل می شوند و پس از جایگزینی حدود 7 مترا از سطح زمین ارتفاع دارند. بنابراین، می توان لوله ای به طول 6 متر را از چاه خارج نمود. به میله ای كه سه پایه را به هم متصل می كند قلابی نصب شده است این دستگاه را به راحتی در محل می توان ساخت و قابل حمل نیز می باشد و برای حفاری تا عمق 600 متری مورد استفاده قرار می گیرد.

ب) برج(Tower):

در بسیاری از دستگاههای حفاری تنها یك ستون دیده می شود كه به حالت قائم قرار می گیرد و با جكهایی كه به طرفین آن متصل می شود می تواند از حالت قائم خارج شود و به حالت افقی درآید. این نوع دكل در دستگاههای حفاری نیمه سنگین كاربرد دارد.

ج) دكل ثابت یا استاندارد

در حقیقت از دو دكل Tower متصل به هم تشكیل شده است كه در نهایت به شكل مكعب مستطیل در می آید. این نوع دكل در دستگاههای حفاری نیمه سنگین و سنگین استفاده می شود ودر عمل تا دو برابر یك Tower قدرت دارد این دكلها به صورت واحد قابل انتقال نیستند مگر آنكه فاصله انتقال بسیاركم باشد، درغیر این صورت باید قطعات آن را به طور مجزا از هم حمل نمود و در محل موردنظر، آن قطعات را به یكدیگر متصل و سپس از آن استفاده نمود. یك دكل استاندارد،سازه ای است با چهار پایه (Leg) كه روی یك چهارگوش قرار دارد و هر بار كه چاهی حفاری می گردد، آن را قطعه قطعه سرهم می كنند.

دكل قابل حمل یا خود فراز (Mast):

دكلی به صورت یك هرم ناقص كه ارتفاعی حدود 45 متر دارد و سطح قاعده تحتانی آن به حداقل 20 مترمربع و سطح قاعده فوقانی حداكثر به 12 مترمربع می رسد ازاین دكل ها به صورت واحد می توان استفاده نمود بدون آنكه حفار مجبور باشد به ازای هربار استفاده، اجزای مختلف آن را از یكدیگر جدا و حمل نماید و دوباره در عملیات جدید آنها را به هم پیوند دهد. دكل خود فراز فقط یكبار و آن هم موقع ساخت سرهم بندی می شود. و به صورت یك واحد باقی می ماند، هر دفعه چاهی حفاری می گردد می توان آن را به صورت یك پارچه برپاكرد یا پایین آورد موقعی كه یك دكل خود فراز بالا و پایین آورده می شود شباهت به تیغه یك چاقوی بزرگ جیبی دارد كه بازو بسته می شود در نتیجه، دكلهای خود فراز را بعضی مواقع دكل چاقویی (Jack Knife Mast) می نامند.

هر دكل خود فراز یا دكل استاندارد روی زیر سازه ای (Substructure) برپا می شود كه دو كار عمده انجام می دهد:

الف) نگهداری سكوی دستگاه حفاری و تامین فضا برای تجهیزات و كارگران

ب) تامین فضا برای فوران گیرهای زیر سكوی دستگاه حفاری

زیر سازه نه تنها میز دوار، بلكه وزن تمام ساق مته را زمانی كه به وسیله لوله گیر در چاه آویزان است نگخ می دارد هم چنین وزن رشته لوله های جداری را موقع راندن آن در چاه یا وقتی كه به طور موقت روی زیر سازه قرار می گیرند تحمل می كند. سكوی دستگاه حفاری محل قرار گفتن گردونه، تابلو كنترل حفار، اطاق حفار و سایر تجهیزات وابسته می باشد.

دكل های استانداردو خود فراز برحسب مقدار وزنی كه در حالت قائم می توانند تحمل كنند و مقدار مقاومت در مقابل سرعت بادهای جانبی ،درجه بندی می شوند ظرفیت بار یك دكل استاندارد از 250000 تا 1500000 پوند تغییر می كند. هر نوع دكل خود فراز یا استاندارد در حالی كه لوله ها در آن چیده شده، بادهایی با سرعت 100 تا 130 مایل در ساعت را تحمل می كند بدون اینكه نیاز به مهار دكل با سیم باشد.

مورد دیگر در طراحی، ارتفاع دكل می باشد . دكل استاندارد یا خود فراز و زیر سازه آن ، وزن ساق مته را در تمام مدت، چه ساق از جعبه قرقره تاج ، آویزان باشد یا درون میز دوار قرار گرفته باشد ، تحمل می كند.

ارتفاع دكل استاندارد یا خود فراز  در ظرفیت بار آن تاثیری ندارد، ولی طول آن قسمت از ساق مته كه باید از چاه خارج گردد با ارتفاع دكل محدود می گردد. بدین علت است كه جعبه قرقره تاج  باید به اندازه كافی از سكوی بالاتر باشد تا بتوان برای تعویض مته یا بنا به دلایل دیگر لوله ها را از چاه بیرون كشیده و به طور موقت دردكل چیده و انبار نمود.

انواع دكل های حفاری

دكل های خشكی

1-1)                  دكل ثابت یا استاندارد (Conventional): این نوع دكل، در زمان حفاری ساخته شده و سرچاه می ماند و قابل حركت دادن نیست.

1-2)                  دكل های متحرك(Mobile Rigs): این دكلها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

1-2-1)دكل خود فراز یا چاقویی (Jack Knife): اجزای این نوع دكل ها تكه تكه می شود. حفاری در خشكی بیشتر توسط این دكل صورت می گیرد.

1-2-2) دكل قابل حمل (Portable Mast): این دكل روی ماشین سرچاه آمده و مثل آنتن و توسط پمپ های هیدرولیكی باز می شود بیش تر برای حفاری چاههای كم عمق یا تعمیراتی (Work Over) W.O. به كار می رود.

2-   دكل های دریایی (Marine Rigs):

دكلهای دریایی را می توان به دو گروه اصلی تقسیم كرد كه هركدام نیز به چند زیر گروه طبقه بندی می شوند:

2-1)                  دكلهای شناور (Floating Type):

2-1-1) كشتی حفاری (Drilling Ship):برای حفاری در اعماق خیلی زیاد دریا ، ازاین نوع كشتی حفاری به جای سكوی دریایی استفاده می شود كشتی حفاری در مقایسه با سكوی دریایی نیمه شناور، از نظر اندازه و ظرفیت، از مزیت بیشتری  برخوردار است . برای نخستین بار درسال 1982 ازاین نوع كشتی برای حفاری در عمق 2 هزار متری آب در دریای مدیترانه استفاده شده است. امروزه حفاری چاههایی با اعماق بیش از3 هزار مترنیز با این كشتی ها امكان پذیر است.

2-2)دكل نیمه شناور (Semi –Submersible): دكلهای نیمه شناور شبیه كشتی حفاری (Drilling Ship) می باشند. از نظر اندازه و ظرفیت ،از كشتی حفاری كوچكتر بوده و از آنها برای حفاری در اعماق كمتر از 2 هزار متری دریا استفاده می شود.

2-3)دكل های متصل به كف دریا (Botton Supported Type):

2-3-1-)Barge: كشتی حفاری كوچك، دكلی كه برای حفاری در اعماق كم (حدود 8تا30 فوت)به كار برده می شود كشتی كوچك را در جای كم عمق قرار داده، آب داخل آن پمپ می كنند تا سنگین شود و به كف دریا بچسبد سپس شروع به حفاری می كنند. بعدازاتمام حفاری و نصب تجهیزات، كشتی منتقل می شود. شكل صفحه بعداین دكل را به صورت شماتیك نشان می دهد.

2-3-2) Jack up: كشتی در جای عمیق تر قرار گرفته و پاهای آن به صورت هیدرولیكی ،به كف دریا می چسبند كه ممكن است یك پایه (بزرگ برای جای مسطح) یا سه پایه (برای جاهایی كه دریا پستی و بلندی دارد)باشد. این دكل جهت  حفاری اعماق دریا از 15 تا 350 فوت استفاده می شود.

2-3-3)Platform: این دكلها نیز به دو زیر گروه فرعی تقسیم می شوند:

2-3-3-1)Self Contained: دراین نوع دكل ،تمام وسایل حفاری كمپ وجای استراحت افراد،روی یك سكو قرار دارد.

2-3-3-1) Tendered: دراین دكل بعضی وسایل مثل  كمپ استراحت، در كشتی دیگری است.

Top Drive

Top Drive وسیلة برقی هیدرولیكی است كه جایگزین سیستم كلی و میز دوار شده است و مزایای بسیاری نسبت به آن دارد. البته، نوع Hydrolift كه در مناطق نفت خیز جنوب و مدیریت اكتشاف استفاده می شود نوع قدیمی و بزرگ است كه جهت برپایی (Rig up) و كنار گذاشتن آن (Rig down) زمان زیادی مصرف می شود (24 ساعت).

مزایای استفاده از Top Drive

1-   كاهش زمان از دست رفته هنگام اتصال ابزار (Connection)

2-   افزایش سرعت حفاری

3-   عدم Back off به هنگام حفاری

4-   توانایی انجام اندازه گیری ضمن حفاری

5-   امكان حفاری جهت دار وافقی

6-   توانایی تنظیم و كنترل وزن روی مته و مغزه گیر كه باعث كاهش خرابی مته وافزایش طول مغزه گیر می شود.

7-   دارای سیستم اتوماتیكی جهت بلند كردن، محكم كردن و بازكردن لوله های حفاری می باشد.

8-   دارای سیستم فوران گیر می باشد.

9-   كاهش گیر لوله ها هنگام حفاری و لوله بالا و لوله پایین.

10-                      هنگام گیر احتمالی لوله ها، می تواند در هر قسمت از دكل ،دوران (Rotate) یا Back Ream كند.

11-                      به هنگام راندن ابزار مانده یابی در هر جای دكل می توان از آن استفاده نمود.

12-                      دارای سیستم تصویری روی جایگاه حفار است كه حفار به راحتی می تواند دكلبان را ببیند و هنگام لوله بالا به او آسیب نرساند.

13-                      كاهش زمان لوله بالا ولوله پایین.

اجزای Top Drive

1-   ریل هایی جهت بالاو پایین شده آن

2-   هرزگرد

3-   موتور

4-   بازو

5-   گوشواره یا بالابرنده(Elevator)

6-   آچار هوا

دكل ها برحسب  مقدار یا فشاری كه می توانند تحمل كنند،دسته بندی می شوند. فشارهایی را كه دكل باید تحمل كند دو نوع اند:

الف)بار یا فشارجانبی (Compression Load)

ب) فشارباد(Wind Pressure)

مقدار بار جانبی مجاز دكل را براساس مجموعة مقاومت چهارستون یا پایة دكل تعیین می كنند، بدین ترتیب كه مقاومت هر پایه دكل را جداگانه محاسبه می كنند و سپس مجموعه مقاومت چهار پایه دكل را با احتساب ضریب اطمینان به عنوان حداكثر بار مجاز جانبی كه دكل می تواند تحمل كند مشخص می نمایند.

مقدار فشار باد مجاز برای دكل حفاری به ارتفاع دكل بستگی دارد. نیرو و فشارباد را می توان از رابطه های زیر محاسبه نمود:

F= PA                                                                                                                         

² V 004/0= P

كه :

F: نیروی اعمال شده بر سطح بار باد دكل بر حسب پوند

P: فشار باد بر حسب پوند بر فوت مربع

A: سطح بار باد بر حسب فوت مربع

V: سرعت باد بر حسب مایل در ساعت

مثال : مطابق فرمول API، یك دكل حفاری كه حداكثر فشار باد مجاز آن psi4/0 است، چه سرعت بادی را (برحسب مایل در ساعت ) تحمل خواهد كرد؟

                                                =120mph P= 0/004×V² ðV=    

بالابر (Hoist or Draworks) و موتور آن

گردونه كه بعضی مواقع بالابر (Hoist) نامیده می شود قسمت اصلی ابزار بیرون چاه را تشكیل می دهد . نقش آن بیرون كشیدن رشته لوله ها (Pull Out Of Hole) یا داخل كردن آنها در چاه (Pun In Hole) است . این عمل به وسیله چرخش قرقره یا استوانه بزرگی كه مقداری طناب حفاری روی آن پیچیده شده، انجام می شود. قدرت موتور بالابر از 300 اسب برای دستگاههای سبك تا 2000 اسب برای دستگاههای خیلی سنگین تغییر می كند.

ب) لوازم داخل چاه: رشته لولة حفاری و جداره

- رشته لوله حفاری (Drill Pipe String): رشته حفاری از بالا به پایین شامل لولة چند بر (Kelly)، لوله های حفاری ،طوقه حفاری (Drill Collar) و مته است.

- لوله چند بر (Kelly) : این لوله معمولاً مقطع مربع دارد ولی گاهی نیز از مقاطع شش ضلعی استفاده می كنند. طول آن معمولاً 5/12 متر و توخالی است  این لوله واسطه ای بین صفحه دوار (Rotary Table) و لوله های حفاری است كه به آن پیچ می شوند.

- لوله های حفاری (Drill Pipes): این لوله ها ، فولادی  توخالی به طول حدود 9 متر و قطر

اینچ هستند این لوله ها به یكدیگر پیچ می شوند.

-        لوله های وزنی (Drill Collar): نوعی لولة توخالی از جنس فولاد مخصوص نیكل-كروم یا كروم- مولیبدن است. قطر و وزن و سختی آن بیش تر از لوله های حفاری است. این خصوصیات طوقه حفاری برای جلوگیری از پیچش و انحراف رشتة لوله حفاری است.

-        لوله جداری (Cassing): لوله های فولادی هستند كه باید به دیوارة چاه چسبانده شوند .عمل حفاری تا عمقی می تواند ادامه یابد كه دیواره چاه پایدار باشد وریزش نكند. معمولاً گل حفاری از ریزش دیواره چاه جلوگیری نمی كند  ولایه های آبده  نیز با فرستادن آب به داخل چاه ،خواص گل را تغییر می دهند و به این ترتیب حفاری مشكل می شود. دراین صورت باید جداره را وارد چاه نمود و آن را بوسیلة سیمان به دیوارة چاه محكم كرد. پس از مدتی حفاری، چنانچه دوباره نیاز به نصب جداره باشد، باید آن را از سرچاه محكم كرد پس از مدتی حفاری، چنانچه دوباره نیاز به نصب جداره باشد ،باید آنرا از سر چاه تا عمق مورد نظر نصب و سیمان كنند. بنابراین ، جدارة دوم در داخل جدارة اول قرار می گیرد و به همین ترتیب سایر جداره ها را در صورت لزوم می توان نصب نمود.

پس از قرار دادن  اولین جداره، لوازم سرچاه (Wellhead) نیز نصب می گردد. این لوازم شامل تعدادی شیر برای جلوگیری از فوران (B.O.P.) و لوله های لازم می باشد.

-        لوله مغزی (Tubing): نوع دیگر لوله ها ، لوله های مغزی می باشند این لوله ها، آخرین لوله هایی هستند كه به منظور بهره برداری در چاه رانده می شوند در بعضی از موارد این لوله رانده نمی شود و بهره برداری از طریق آخرین لوله جداری رانده شده انجام می گیرد.

قیمت فایل فقط 30,000 تومان

برچسب ها : انواع دكل های حفاری , Type drilling rig