ماذا تعرف عن حفر ابار النفط؟

حفر آبار النفط هو من أهم التخصصات الهندسية ، و يحتاج فهم حفر آبار النفط لخبرات متميزة .
والحفر مرتبط أرتباطاً عضوياً بعلم (المخزون) و مرحلة ( الدراسات الجيولوجية) ، والتي تساهم في إعطاء بيانات واضحة عن طبيعة التكوين الجيولوجي للخزان النفطي (Reservoir) ، ومعلومات عن مواصفات الخزان ( السماكة ، المسامية ، الطبقة ، العمق ، النفوذية ، ضغط الخزان ، العوامل المؤثرة في الخزان) وغيرها من العوامل التي يحتاج إليها مهندس الحفر قبل البدء بعملية الحفر وذلك لأختيار الطريقة المناسبة في الحفر ، وأستخدام المعدات المناسبة لطبيعة الصخور ودرجة الحرارة والضغط المتوقع ، هذا طبعاً بعد الأخذ بعين الأعتبار وجود (آبار) اخرى أم لا ، لأن ذلك أيضاً سيؤثر على سير عملية الحفر ، فحفر الآبار بغية (الأستكشاف) ، يختلف عن الحفر في الحالات الطبيعية ، وذلك من حيث (أختبار مكان البئر ، شروط السلامة الواجب تتبعها ....
الخ) .
علينا أيضاً أن نعي أرتباط الحفر بالأعمال الميكانيكية .
______________________________________________ أنا لست مهندس حفر ، لكن لدي معلومات جيدة عن الحفر Drilling ، وإكمال الآبار ( Well completion) ، وأنتاج ومعالجة النفط والغاز ( Oil & Gas Production and processing ) .
تقبل تحياتي .
م,مهند الكاطع

حفر ابار النفط يبدا عن طريق فريق الجيوفيرياء حيث تقوم بشر المجسات علي سطح الارض اي المكان المراد استكشاف النفط فيه ويتم مسحه بواسطه الجيوفيزيائي وتقل هذه البيانات الناتجه عن الاهتزازات وتسجيل هذه الذيذبات حيث يقوم القسم المختص بمعالجة وتصحيح هذا البيانات ومن ثم ياتي دور الجولوجي حيث يبدا الحفر في المكان المجدد ويقول فريق الحفر بالعمل ويتابع الجيولوجي العينانات الناتجه من الحفر ليقوم بتحديد عمر الصخور ونوع الطبقات التي يتم الحفر فيها وتسجيلاها وكذلك تحديد صخر الخزان 

 البئر ما هو إلا ثقب عميق فى باطن الأرض يصل إلى الطبقة الحاملة للبترول أو الغاز بغرض الحصول عليهما. 

 يتم تجهيز البئر بوسائل معينة وذلك للتحكم فيه والسيطرة عليه خلال إنتاج البترول أو الغاز أو قفل البئر. 

 ولعمل هذا يتطلب أجهزة حفر خاصة لها وظائف وهى: 

   1- رفع وتنزيل عمود الحفر (منظومة رفع Hoisting System).

   2- توليد عزم دوران ليتمكن الدقاق (bit) من ثقب الصخور (منضدة دوارة Rotary Table).

   3- ضخ مائع الحفر (الطفلة mud) لرفع ناتج الحفر من القاع إلى السطح حتى لا يتماسك عمود الحفر بجدار البئر (نظام تدوير سائل الحفر Drilling Fluid Circulation System).

المكونات الأساسية لجهاز الحفر الدوار ووظائفه

 يؤدى جهاز الحفر مهام أساسية لحفر البئر وهى:

1- توليد ونقل القوى المحركة اللازمة.

2- إنزال ورفع مواسير وعواميد الحفر والقيسون وأنابيب الإنتاج.

3- إدارة دقاق الحفر.

4- إتمام دورة سائل الحفر للتخلص من فتات الصخور المحفورة ورفعها إلى السطح.

5- حماية الأشخاص والمعدات من خطر الانفجار الذى يمكن أن يحدث أثناء عملية الحفر أو أى مخاطر أخرى.

 لذلك يتكون جهاز الحفر من عدة منظومات أساسية وتتكون كل منها من مجموعة عناصر تشترك معا فى تحقيق الهدف المطلوب من كل منظومة على حدة كما بالشكل 

أولاً: منظومة توليد ونقل القوى المحركة (Prime Mover)

تتكون عادة من محرك احتراق داخلى غالباً ديزل أو أكثر من محرك, تتجمع الحركة وتنقل عن طريق عمود كردان أو جنازير إلى جميع المنظومات. وفى الأجهزة الحديثة يتم توفير القوى المحركة عن طريق محركات كهرباء تفى بالغرض ويتم توفير القوى الكهربية عن طريق وحدات توليد ديزل (مولدات). 

ثانياً: منظومة الرفع (Hoisting System)

الغرض منها رفع وإنزال أعمدة الحفر والمواسير أو القيسون أو مواسير الإنتاج داخل أو خارج البئر أثناء عمليات الحفر والتحكم فى الوزن على الدقاق وتتكون هذه المنظومة من: 

1- برج أو صارى (Derrick or Mast) 

 يصمم ليكون له ارتفاع مناسب ومتانة كافية لإتمام المهام المنوط بها على أن يجهز ببلكونة لتخزين أعمدة ومواسير الحفر عند التفكيك والتركيب.   يتحمل الوزن الديناميكى المعرض له بالإضافة إلى وزن البرج نفسه. يقاوم العزم الناتج عن تأثير الرياح. وينقسم إلى نوعين: 

الأول: 

 البرج التقليدى (القياسى) ذو الأربع قوائم والذى كانت تركب أجزاءه فى موقع الحفر ويستخدم الآن بكثرة فى الأرصفة والأجهزة البحرية لمتانته ويركب مرة واحدة ولا  يعاد تفكيكه. 

 الثانى: 

 البرج المحمول (الصارى جاهز التركيب) وينتشر فى الأجهزة البرية لسهولة نقله وتجهيزه للحفر فى زمن قليل نسبياً. 

2- مجموعة البكرات الثابتة (المجموعة التاجية Crown Block) 

وهى مجموعة من البكرات (Sheaves) تثبت فى قمة البرج ليلف حول كل منها حبل الحفر المعدنى (Drilling Wire Rope) مكوناً عند أول بكرة طرفاً متحركاً أو سريعاً يسمى الخط السريع (Fast Line) والذى يتم لضمه بالدرم (برميل الونش) بعد لف عدد معين من اللفات حوله. وعند أخر بكرة طرفاً آخر مثبتاً فى قاعدة البرج ويسمى الخط الميت (Dead Line) والذى بدوره يكون متصلاً ببكرة الإمداد بالواير. 

3- مجموعة البكرات المتحركة (Traveling Block)

تتكون أيضا من عدة بكرات تقل بكرة واحدة عن المجموعة التاجية وتضم هذه المجموعة الخطاف (Hook) وذراعى الرفع والقابض (Elevator and Bails) ويلف حولها سلك الحفر بالتبادل مع البكرات التاجية بحيث تصبح معلقة بواسطة سلك الحفر فى مجموعة البكرات الثابتة. ويمكنها أن ترتفع أو تهبط بتدوير الونش أو فك الفرامل بواسطة وزنها. 

4- الونش (Draw Works) 

وهو العنصر الأساسى فى منظومة الرفع والتنزيل ويتكون من اسطوانة رئيسية معدنية (Main Drum) التى يلضم بها طرف سلك الحفر السريع بعد لفه عدة لفات حولها وتجهز بمنظومة فرامل للتمكن من توقفها والحد من سرعتها حسب المطلوب كما تجهز باسطوانة معدنية صغيرة على جانبيها تسمى (Cat Head) والتى تستخدم فى ربط أو فك وصلات مواسير الحفر أو القيسون أو الإنتاج بواسطة حبل. 

ثالثاً: منظومة الدوران الرحوى (Rotary system) 

الغرض منها توفير الإدارة لعمود الحفر (Drill String) والدقاق (bit) المثبت فى نهاية عمود الحفر وتتكون هذه المنظومة من: 

1- الرحاية (المنضدة الدوارة Rotary Table) 

وهى قلب المنظومة ولها وظيفتان: نقل الحركة الدورانية إلى الدقاق عن طريق عمود الإدارة المضلع (Kelly) المركب فى أعلى عمود مواسير الحفر (Drill String). تعليق مواسير الحفر أو القيسون أثناء ربط أو فك الوصلات. وتتكون من مجموعة تروس مختلفة وعمود إدارة رئيسى وتأخذ حركتها عن طريق عمود كردان أو جنزير من المحرك الرئيسى. 

2- كلابة عمود الإدارة (Kelly Drive Bushings)

يتم تثبيته فى الطبلية الدوارة بواسطة لقم الدليل والركائز ووظيفتها السماح لعمود الإدارة المضلع (Kelly) بالانزلاق أعلى وأسفل مع الدوران أى تسمح له بالحرة الدورانية والرأسية معاً أثناء علية الحفر. وفى حالة إضافة ماسورة حفر ترفع هذه الكلابة مع عمود الإدارة وتوضع جانباً مع الاستعانة بلقم زنق والقابض (Slips) لتعليق عمود الحفر على الطبلية. وفى حالة القيسون ترفع هذه الكلابة ومعها لقم الدليل والركائز (Master Bushing) لتكشف عن البئر وهنا يستعان بلقم زنق خاصة بمواسير القيسون. 

3- وصلة التعليق الدوارة (قمع الطفلة Swivel)

عبارة عن جزأين العلوى ثابت ومعلق بواسطة مقبض (Bail) فى الخطاف ومثبت بها خرطوم الحفر المرن (Mud Hose) أما الجزء السفلى فيدور مع عمود الإدارة المثبت فى أسفلها وبذلك يتحقق الغرض من الوصلة أو قمع الطفلة وهو السماح لسائل الحفر بالدخول إلى عمود ومواسير الحفر أثناء دورانه. 

4- العمود المضلع (Kelly)

وهو عبارة عن ماسورة من الصلب عالى المتانة تحمل الوزن الناتج عن عمود ومواسير الحفر وكذلك عزم الإدارة (Torque) اللازم لإدارة عمود الحفر ويبلغ طوله حوالى قدم وعادة ما يكون مقطعها الخارجى مربع أو مسدس الشكل. والعمود المربع أقل تكلفة من العمود المسدس لكن المسدس أقوى لذلك تستخدم فى الأجهزة التى تحفر آبار عميقة.

____________________

eng/faiz hasan 

Studying oil and gas engineering, University of Aden - Yemen

 

I have information on the drilling and production engineering.

حفر ابار البترول عملية جد هامة في كل القطاع حيث تمثل 60 في 100 من تكلفة انتاج البترول و ايضا نصف سعر البيع .. تكون عملية الحفر باستعمال الة التنقيب " ديريك " و فريق من المختصين و تجهيزات الحفر التابعة و الكثير من الفرق الاخرى من مهندسين و تقنيين و اعوان امن و راقبة صناعية .. كل ذلك بعد دراسة جيوفيزيائية و جيولوجية و دراسة تقنواقتصادية للحقل ..

I am not in the exploration, I am in commercial, business development, project manager