ما هي معدات وأدوات الحفر النفطي؟

من أجل استكشاف النفط وبعض المنتجات الأخرى بشكل أفضل، يحتاج الناس إلى أدوات تُساعدهم على إنجاز أعمال الحفر، بما يلبي متطلبات تطور قطاع النفط والصناعة في الصين. كما أن تطوّر منصات حفر الآبار في الصين يسير جنبًا إلى جنب مع التقدّم التقني، لتوفير سهولة ويسر لأعمال الحفر في البلاد. وتضم معدات حفر آبار النفط أساسًا ما يلي:

تشمل معدات وأدوات الحفر معدات الحفر السطحية (منصات الحفر النفطية)، ورؤوس الحفر، وسلاسل الحفر، وغيرها.
منصة حفر نفطية
1. تركيب منصات الحفر تُعدّ منصات حفر النفط الحديثة مجموعةً من الوحدات الكبيرة المتكاملة. ووفقاً لمتطلبات عمليات الحفر، والغسل، والرفع، وإجراء عمليات إخراج وتغيير أدوات الحفر خلال عملية الحفر، ينبغي أن تكون منصة الحفر مزوّدة بالأنظمة والمعدات التالية:
معدات الحفر
(1) نظام الرفع. يُستخدم لرفع أدوات الحفر وتشغيلها، واستبدال رؤوس الحفر، وتشغيل الأنابيب الجدارية.
(2) نظام الدوران. يُستخدم لتشغيل أداة الحفر بحيث تدور، وتقوم بتفتيت الصخور وتوسيع حفرة البئر.
(3) نظام الدوران. يُستخدم لتدوير سائل الحفر من أجل تنظيف قاع البئر ونقل نواتج القطع الصخرية، بما يضمن استمرارية عملية الحفر.
(4) معدات الطاقة. تُشغَّل معدات الطاقة اللازمة لتشغيل بكرات السحب، وطاولة الدوران، ومضخة الحفر، وغيرها من الآلات العاملة، في الغالب بواسطة محركات ديزل، بينما تُشغَّل بعض آلات الحفر بواسطة محركات كهربائية تعمل بالتيار المتردد أو التيار المستمر.
(5) نظام النقل. تتمثل المهمة الرئيسية في نقل وتوزيع طاقة معدات الطاقة إلى الآلات العاملة.
(6) نظام التحكم. من أجل ضمان تشغيل الأنظمة المختلفة بشكل متناسق، يُزوَّد الحفّار أيضًا بمجموعة متنوعة من معدات التحكم، مثل أجهزة التحكم الميكانيكية أو الهيدروليكية أو الكهربائية، كما يُجهَّز بلوحة تحكم مركزية وأجهزة للمراقبة والتسجيل.
(7) القاعدة. تشمل قاعدة سطح الحفر، وقاعدة غرفة الماكينات، وقاعدة مضخة الحفر.
(8) المعدات المساعدة. تشمل عمومًا جهاز منع الانفجار عند رأس البئر، ومعدات ضغط الهواء، ومعدات توليد الطاقة المساعدة، ومعدات الرفع المساعدة، وأدوات رأس البئر، والمنازل المتنقلة.

2. أدوات رأس البئر تُستخدم أدوات رأس البئر اليدوية، مثل الملاقط والرافعة والمشابك، لرفع وخفض أدوات الحفر وللبرم وإزالة أدوات الحفر.
تتكوّن الملقاطات من عدة ملقطات مزوّدة بألواح أسنان ومقبض، تُربط فيما بينها بواسطة مفصلات. تُستخدم هذه الملقاطات لفكّ الخيوط الارتباطية لمختلف الأدوات المستخدمة في باطن البئر والتي تشكّل سلسلة الحفر، مثل أنابيب الحفر وحلقة الحفر. وتُستعمل الملقاطات ضمن أزواج داخلية وخارجية (واحدة إيجابية والأخرى سلبية)، ويتم ربطها باستخدام حبل ذي رأس قطّ.

يُستخدم الرافعة لتعليق سلسلة الحفر ورفعها وإنزالها. يزيد القطر الداخلي للرافعة قليلًا عن القطر الخارجي لأنبوب الحفر، لكنه أصغر من القطر الخارجي لمفصل أنبوب الحفر. يتم تثبيت مفصل سلسلة الحفر أثناء عمليات الإدخال والإخراج.

عند ربط أو فك سلسلة الحفر، يجب تعليق الجزء المُثبت في البئر مؤقتًا من الطاولة الدوّارة. وتُستخدم المشابك المُركَّبة في محور الطاولة الدوّارة لتثبيت أنبوب الحفر وتعليق سلسلة الحفر.

مع الزيادة السريعة في عدد الآبار العميقة والتكوينات الصخرية الصلبة وعمليات الحفر البحري، يزداد عبء العمل في عمليات الحفر صعودًا وهبوطًا بشكل واضح. إن استخدام أدوات رأس البئر اليدوية المذكورة أعلاه لفكّ الخيوط يتطلب جهدًا بدنيًا كبيرًا ويتميز بكفاءة عمل منخفضة، مما يستدعي تحسينًا عاجلًا. وفي الوقت الراهن، تتوفر أنواع عديدة من ملقطات القوة ومشابك القوة المستخدمة في عمليات الحفر، ما يسهم في تسريع وتيرة عمليات الصعود والهبوط وتقليل شدة الجهد البدني على العاملين، وبالتالي يمهد الطريق لتحقيق مزيد من الميكنة والأتمتة الشاملة في أعمال الحفر.

3. قد يحدث الانفجار عندما يتم حفر رأس البئر (BOP) عبر طبقة النفط والغاز ذات الضغط العالي، مما يؤدي إلى مشكلات خطيرة. وللتحكم في تدفق سوائل الحفر والنفط والغاز والماء داخل البئر عند حدوث الانفجار، يُركّب عادةً جهاز منع الانفجار تحت أرضية الحفر. وفي الوقت الراهن، تُزوَّد منصات الحفر المصنوعة محليًا ودوليًا بمجموعة متكاملة من أنظمة منع الانفجار.