لكي يتم استكشاف واستغلال النفط والغاز الطبيعي المدفونين في أعماق الطبقات، يجب على الناس استخدام معدات وأدوات حفر متنوعة للحفر عبر الطبقات الصلبة والمعقدة. هذه هي المهمة الرئيسية لأعمال الحفر. ولتلبية احتياجات التطور السريع لصناعة البترول المحلية، من الضروري حفر المزيد من الآبار بسرعة وجودة عالية، وذلك لمضاعفة سرعة الحفر. ولهذا السبب، مع تعبئة العوامل الإيجابية للناس بشكل كامل، من الضروري أيضًا تزويد عمال الحفر بمعدات وأدوات حفر متقدمة وعالية الأداء، والاستفادة الكاملة من العلم والتكنولوجيا الحديثة لخدمة أعمال حفر النفط.

تشمل معدات وأدوات حفر حقول النفط معدات حفر السطح (منصات حفر النفط)، وقطع الحفر، وسلاسل الحفر.

منصة حفر النفط من معدات حفر حقول النفط

1. إن تركيب منصة حفر النفط الحديثة عبارة عن وحدة كبيرة مجمعة. ووفقًا لاحتياجات الحفر، وغسل، ورفع وخفض أدوات الحفر في عملية الحفر، يجب أن تحتوي مجموعة منصات الحفر على الأنظمة والمعدات التالية:

(1) نظام الرفع: يستخدم لرفع وخفض أدوات الحفر، واستبدال قطع الحفر، وتشغيل الأنابيب.
(2) نظام الدوران: يستخدم لدفع أداة الحفر للدوران، وكسر الصخر، وتعميق البئر.
(3) نظام الدوران: يستخدم لتدوير سائل الحفر لتنظيف قاع البئر وحمل القطع المكسورة لضمان الحفر المستمر.
(4) معدات الطاقة: تُستخدم محركات الديزل في الغالب لتشغيل معدات الطاقة مثل أجهزة السحب، وأجهزة الدوران، ومضخات الحفر. كما يتم تشغيل بعض منصات الحفر بواسطة محركات التيار المتردد أو محركات التيار المستمر.
(5) نظام النقل: تتمثل المهمة الرئيسية في نقل وتوزيع طاقة معدات الطاقة إلى كل آلة عاملة.
(6) نظام التحكم: من أجل توجيه الأنظمة المختلفة للعمل بشكل منسق، تم تجهيز مجموعة كاملة من منصات الحفر بمجموعة متنوعة من معدات التحكم، مثل الأجهزة الميكانيكية أو الهيدروليكية أو الكهربائية، ولوحات تحكم مركزية وأدوات مراقبة وتسجيل.
(7) القاعدة: بما في ذلك قاعدة أرضية الحفر، وقاعدة غرفة الآلات، وقاعدة مضخة الحفر.
(8) المعدات المساعدة: تشمل بشكل عام مانع انفجار البئر، ومعدات ضغط الهواء، ومعدات توليد الطاقة المساعدة، ومعدات الرفع المساعدة، وأدوات رأس البئر، والمساكن المتنقلة، إلخ.

أدوات رأس البئر

من أجل رفع وتشغيل وتفريغ أدوات الحفر، هناك حاجة إلى أدوات رأس البئر اليدوية مثل كماشة، ورافعات، ومساند.

يتكون المشبك المعلق من عدة رؤوس مشبك ومقابض مشبك مرصعة بلوحات أسنان، وهي متصلة ببعضها البعض بمفصلات. تُستخدم كماشة لفصل الخيط الواصل لأدوات مختلفة أسفل البئر مثل سلاسل الحفر المصنوعة من أنابيب الحفر، وعنق الحفر، إلخ. تُستخدم كماشة في أزواج (واحدة موجبة وواحدة عكسية) من الداخل والخارج، ويُستخدم حبل رأس القطة لتدوير المشبك.

تُستخدم الرافعة لتعليق ورفع وخفض سلسلة الحفر. يبلغ القطر الداخلي للرافعة أكبر قليلاً من القطر الخارجي لأنبوب الحفر، ولكنه أصغر من القطر الخارجي لمفصل أنبوب الحفر. أثناء التشغيل، يتم تثبيت مفصل سلسلة الحفر لتسهيل السفر.

يجب تعليق سلسلة الحفر في البئر مؤقتًا على طاولة الدوران عند تثبيت أو فك سلسلة الحفر. تُستخدم المساند المثبتة في جلبة طاولة الدوران لمنع أنبوب الحفر وتعليق سلسلة الحفر.

مع الزيادة السريعة في عدد الآبار العميقة، والتكوينات الصلبة، والحفر البحري، زادت عبء عمل عمليات السفر بشكل كبير.

تحتاج أدوات رأس البئر اليدوية المذكورة أعلاه إلى تحسين عاجل نظرًا لاستهلاكها العالي للعمالة، وانخفاض كفاءة العمل، وانعدام الأمان. في الوقت الحاضر، تم استخدام العديد من أنواع كماشة الطاقة والمساند الكهربائية على نطاق واسع في إنتاج الحفر. تم تسريع سرعة رفع وخفض الحفر، وتم تقليل كثافة عمل العمال، وتم وضع الأساس لتحقيق المزيد من الآلية والأتمتة الشاملة لأعمال الحفر.

قد يحدث انفجار عند استخدام مانع انفجار رأس البئر لحفر خزان نفط وغاز عالي الضغط، مما قد يتسبب في وقوع حوادث خطيرة. من أجل التحكم في حقن سائل الحفر، والنفط، والغاز، والماء عند حدوث انفجار، عادة ما يتم تركيب مانعات الانفجار أسفل أرضية الحفر. في الوقت الحاضر، تم تجهيز منصات الحفر المنتجة في الداخل والخارج بمجموعة كاملة من نظام مانع الانفجار المثالي.

بشكل عام، تم تجهيز كل منصة حفر من 3 إلى 4 مجموعات من مانعات الانفجار، مثل مانعات انفجار الكبش، ومانعات انفجار الدوران، ومانعات الانفجار العالمية. هناك ثلاثة أنواع من مانعات انفجار الكبش: كبش مفرد، وكبش مزدوج، وكبش ثلاثي. يحتوي هيكل البوابة على ثلاثة أنواع: بوابة عمياء، وبوابة ثقب، وبوابة مقص. جوهر كبش الثقب هو ثقب. عندما يحدث انفجار أثناء الحفر، يمكن إغلاق المساحة الحلقية بين سلسلة الحفر والغلاف لمنع سائل الحفر، والنفط، والغاز، والماء من الانبعاث من البئر. ويسمى أيضًا مانع انفجار أنبوب الحفر.

يُطلق على مانع انفجار الكبش الأعمى أيضًا مانع انفجار مغلق بالكامل. يمكن لنواته أن تغلق رأس البئر مباشرةً، وتُستخدم عندما لا يوجد أنبوب حفر في رأس البئر. يمكن لبوابة المقص قطع الأنبوب في البئر في حالات الطوارئ لضمان سلامة رأس البئر.

الميزة الهيكلية لمنع انفجار الدوران هي أن نواته المطاطية يمكن أن تدور مع أنبوب الحفر مع الإمساك بأنبوب الحفر بإحكام، بحيث يمكنه تلبية المتطلبات التكنولوجية للحفر الجانبي مع إغلاق المساحة الحلقية بين أنبوب الحفر والغلاف. يمكن لنواة المطاط لمنع الانفجار العالمي أن تغلق أي أداة حفر في غضون ثوانٍ قليلة، مما يوفر وقت إنقاذ ثمينًا.

عندما تكون منصة الحفر مجهزة بمانع انفجار الكبش، ومانع انفجار الدوران، ومانع انفجار عالمي، يمكن استخدامها بشكل منفصل أو متداخل، مما يمكن أن يحقق تقنيات حفر جديدة مثل الحفر أثناء الرش، والسفر، والحفر العكسي. تم تجهيز معظم مانعات الانفجار بأجهزة تحكم يدوية وهيدروليكية للتحكم عن بُعد في حالات الطوارئ.