پایان نامه بررسی دکل های حفاری در صنایع نفت

مقدمه

از آنجا که نفت و گاز، به طور عادی در سطوح زیرین زمین پیدا می‌شوند، وسایل و تجهیزات خاصی برای یافتن و استخراج آنها به سطح زمین باید مورد استفاده قرار بگیرند. حفاری در حدود هزاران فوت در زمین، انتقال ذرات و سنگهای جدا شده از ساختار درونی زمین، حفاظت چاه از ریزش به داخل، یافتن لایه خاص و مشخصی که نفت و گاز احتمالاً در آن به دام افتاده‌اند، و تهیه تجهیزات لازم برای بیرون کشیدن نفت و گاز به سطح، به مهارت و خبرگی قابل ملاحظه، آزمایشگاه و تجهیزات و وسایل نیاز دارد. تجهیزات اولیه در این فرآیند، دکل حفاری چرخشی به همراه مولفه‌ها و بخشهای آن می‌باشد. یک دکل حفاری چرخشی چه روی زمین با روی دریا و سکوی دریایی نصب شده باشد، می‌تواند به عنوان کارخانه طراحی شده‌ای برای تولید فقط یک محصول یعنی یک چاه نفت یا همانطور که در تجارت Hole نامیده می‌شود در نظر گرفته شود. از آنجائیکه پس از حفر چاه و رسیدن به نفت یا گاز مورد نظر دیگر نیازی به دکل حفاری نمی‌باشد، لذا می‌بایست دکل را بصورت پرتابل و قابل حمل ساخت و یا پس از اتمام عملیات حفاری اعضا و قطعات آن را از یکدیگر جدا کرد و انتقال داد. قابل حمل بودن دکل، قابلیت حفاری و یا ایجاد چاه توسط آن را محدود نمی‌سازد، قابلیت حمل سریع تر و ساده تر، دکل را با ارزشتر و مؤثرتر می‌سازد بطوری که می‌توان از آن بیشتر استفاده نمود. 

شرح عملیات حفاری (Drilling)

حفاری عبارت است از انرژی دادن به لایه‌های زمین جهت جدا کردن ذرات آن از یکدیگر، نفوذ در آن و انتقال ذرات جدا شده به سطح که این انرژی معمولاً به سه روش ذیل اعمال می‌شود:

• 1. برش
• 2. سایش
• 3. شکست

تاریخچه دکل‌های دریایی

حفر چاه‌های نفت در خشکی از اواسط قرن نوزدهم میلادی آغاز شد و تا نیم قرن بعد، عملیات اکتشاف و استخراج نفت تنها به میادین موجود در خشکی محدود می‌شد، در سال 1897 یک میدان نفتی در ساحل با حفر یک چاه زیردریایی تا زیر دریا گسترش داده شد، اما اولین دکل حفاری در دریا در سال 1920 ساخته شد. در این زمان یک اسکله فلزی که ربع مایل در دریا پیش می‌رفت عملیات اکتشاف نفت را در دریا آغاز نمود. تا سال 1932 چاه‌های نفت در نزدیکی ساحل و از روی اسکله‌هایی که محل حفاری را به ساحل مرتبط می‌ساخت، حفر می‌شدند.

تقسیم بندی دکل‌های حفاری

دکل‌های حفاری به خاطر تنوع مناطق نفت خیز در انواع گوناگونی یافت می‌شوند و در یک تقسیم بندی کلی به دو گروه تقسیم می‌شوند:

1- دکل هایی که برای حفاری در خشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، با نام دکل‌های زمینی (Land Rigs) شناخته می‌شوند.

2- دکل هایی که برای حفاری در آب مورد استفاده قرار می‌گیرند، دکل‌های دریایی (Offshore Rigs) نامیده می‌شوند.

دکل‌های دریایی، بسته به عمق آب و شرایط حفاری در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

و- دکل‌هایی که به نحوی روی کف دریا قرار داده می‌شوند (Bottom Support Rig) که خود به سه دسته تقسیم می‌شوند Fixed Platform, Jack Up, Submersible:

2- دکل‌هایی که روی آب شناور می‌باشند (Floating Rigs) که در دو نوع Semisubmersible و Drill Ship یافت می‌شوند.

مخازن گل حفاری Mud Tanks

وظیفه اصلی این مخازن عبارتند از:

1) جمع آوری و انباشتن گل جریان یافته از چاه، 2) تامین و تدارک سیال جهت پمپ برای گردش سیال، 3) ذخیره گل کافی برای تأمین سیال مورد نظر در موقعی که عمق چاه افزایش پیدا می‌کند و نیاز به گل بیشتری می‌باشد. گل در مخازن گل به کمک یک قیف گل مخصوص (Hopper) ریخته می‌شود و با آب مخلوط می‌شود. از آنجائیکه این مواد سوزآور هستند باید هنگام ریختن آنها به داخل مخازن دقت لازم بعمل آید تا به کارگران آسیبی نرسد.

پمپ‌های گل Mud Pomps

پمپ گل از اجزاء اولیه هر سیستم گردش سیال حفاری و از می‌باشد. فشار پمپ، سیال را از مخزن گل حفاری (Pit) و از میان ساقه حفاری به مته و سپس به کمک ساختار حلقوی و برعکس به سمت مخزن (Pit) منتقل می‌کند.

پمپها نیروی خود را از موتورهای الکتریکی که به طور مستقیم به آنها متصل شده اند دریافت می‌کنند و یا توسط Compound دوران می‌نمایند.

فهرست مطالب 

مقدمه....................................................................................3

بخش اول:

دکل های حفاری دریایی.....................................................7

بخش دوم:

دکل های حفاری خشکی...................................................49

بخش سوم:

اجزای دکل های حفاری....................................................64

بخش چهارم:

تاپ درایو ........................................................................134

بخش پنجم:

پمپ گل...........................................................................167

بخش ششم:

گل حفاری وتجهیزات تصفیه آن.......................................190

بخش هفتم:

لوله حفاری.......................................................................235

بخش هشتم:

مته های حفاری................................................................271

بخش نهم:

نظر اجمالی برمراحل طراحی..........................................286