دکل حفاری مهم‌ترین وسیله برای حفر انواع چاه است. از آغاز بشریت تا کنون انسان‌ها به دلایل مختلف چاه حفر می‌کردند. در ابتدای خلقت برای دسترسی به آب، مردم مجبور به حفر چاه و قنات می‌شدند. ایرانیان باستان اولین نفراتی بودند که چاه آب را حفر کردند.
بعد‌ها با پیشرفت علم و تکنولوژی بشر نفت و گاز را کشف کرد و برای دستیابی به این مواد ارزشمند مجبور به حفر چاه‌های عمیق در سطح دریا شد. هرچه نیاز بشر به مواد داخل زمین بیشتر شد، دستگاه‌ها و روش‌های حفاری هم مجهز‌تر شدند.
در این مقاله از آرمیکو قصد داریم اطلاعات شما را در مورد دکل حفاری و انواع آن بالا ببریم. مهم‌ترین مواردی که در این مقاله می‌خوانیم:
- دکل حفاری چه دستگاهی است و چه کاربردی دارد؟
- نحوه کار دکل و دلایل استفاده از آن.
- دکل حفاری چرخشی و ضربهای و انواع آن‌ها را به‌صورت مجزا شرح خواهیم داد.
- بررسی مشکلات رایج در حین عملیات حفاری
دکل حفاری چیست؟
دکل حفاری (Drilling Rig) نوعی ماشین است که برای ساخت‌وساز از آن استفاده میشود. کار اصلی این دستگاه ایجاد گودال در سطح زمین است. این ماشین‌ها در اندازه‌های مختلفی ساخته شده است. دکل حفاری می‌تواند آنقدر کوچک باشد که به‌راحتی با دست بتوان آن را جابه‌جا کرد یا آنقدر بزرگ باشد که برای حفاری چا‌های آب، چاه نفت یا چاه استخراج گاز طبیعی از آن استفاده شود. دکلهای حفاری در اندازه‌های مختلف ساخته میشود.
نحوه کار دکل حفاری
این دکلها به این صورت کار می‌کنند که با توجه به محلی که در آن قرار می‌گیرند، از مواد معدنی داخل زمین نمونه‌برداری می‌کنند و از طرفی ویژگی‌های خاک و آب‌های زیرزمینی در آن منطقه را آزمایش می‌کنند.
کار دیگر دکل حفاری برای ساخت و نصب تجهیزات زیرزمینی است. برای مثال از این ماشین برای ساخت تونل، لوله یا ستون استفاده میشود.
مطلب پیشنهادی: نیلینگ چیست؟
مشخصات دکل حفاری
دکلها می‌توانند تجهیزات سیاری باشند که روی کامیون‌ها نصب شوند یا ساختار ثابت داشته باشند و روی زمین یا حتی روی دریا نصب شوند اما به دلیل ثابت نبودن اندازه و محل استفاده از دکل حفاری نمی‌توان مشخصات دقیقی برای این دستگاه ارائه داد. به‌طورکلی قطعات و تجهیزات دکل به شرح زیر است:
| مخزن گل Mud Tank | استند پایپ Shale Shakers | قسمت متحرک Suction Line | ست بک Setback |
| الک‌های لرزان Shale Shakers | شلنگ لرزان Vibrating hose | خط حفاری Drill line | سویول Swivel |
| خط مکش Suction line | دستگاه کشنده Draw_Works | تاج دکل Crown block | کلی Kelly Drive |
| منبع نیرو Power Source | استند پایپ Standpipe | جرثقیل Derrick | میز دوار Rotary Table |
| شلنگ لرزان Vibrating Hose | شلنگ کلی Kelly Hose | رنکینگ برد Racking Board | کف حفاری Drill Floor |
| دستگاه کشنده Draw Works | زانویی استند پایپ Goose_Neck | استند Stand | نوک زنگوله‌ای Bell Nipple |
| فوران گیر حلقوی BOP | خط جریان Flow Line | رشته حفاری Drill String | مته حفاری Drill Bit |
انواع دکل حفاری
دسته‌بندی حفاری‌ها به 2 دسته کلی چرخشی و ضربهای تقسیم میشود که هرکدام شامل زیر مجموعه‌های خاص خودشان هستند. انواع دکلها به دو دسته چرخشی و ضربهای تقسیم میشود.
دکل حفاری چرخشی
این دکلها به ۲ دسته اصلی دریایی (Marine) و خشکی (Land) تقسیم میشوند:
دکل های حفاری در خشکی
دکلهای حفاری در خشکی به دو دسته ثابت و سیار تقسیم میشوند. دکلهای سیار نیز دارای دو دسته هستند که عبارتند از دکلهای Portable Mast و دسته چاقویی (Jacknife).
مدل Portable Mast را با استفاده از کامیون به محل مورد نظر می‌برند و بعد از رسیدن به مقصد بازو‌های هیدرولیکی را برپا می‌کنند. از این نوع دکل برای حفر چاه‌های کم عمق استفاده می‌کنند.
در گذشته، برخلاف امروز استفاده از دکلهای ثابت بیشتر بوده است. دلیل اصلی استفاده کمتر از این نوع دکل این است که زمانی که حفر چاه تمام میشود، دکل در محل حفر چاه باقی می‌ماند.
در دنیای امروز اکثر چاه‌های گاز و نفت با استفاده از دکل دسته چاقویی حفاری میشوند. اجزای تشکیل‌دهنده دکل به‌صورت قطعه قطعه به محل حفاری فرستاده میشوند و در محل حفر چاه با استفاده از پین‌های مخصوص، قطعات را بهم متصل می‌کنند.
دکل حفاری دریایی
دکل حفاری دریایی که خودش زیرمجموعه دکل حفاری چرخشی است دارای دو زیرشاخه اصلی است که بر اساس نحوه استقرار این دکلها در کف دریا تقسیم‌بندی میشوند. اگر به کف دریا چسبیده باشند، در دسته ثابت و اگر به کف دریا متصل نباشند، در دسته شناور قرار می‌گیرند.
دکل شناور
این نوع دکل حفاری دو نوع مختلف را شامل میشود که یکی از آن‌ها دکل حفاری نیمه‌شناور (Semi Submersible) و نوع دیگرش دکل کشتی حفاری (Drillship) است. از دکل نیمه‌شناور در آب‌های خیلی عمیق (با عمق حدودی 600 فوت) که رسیدن پایه‌های دکل به کف دریا یا سخت است یا امکانش وجود ندارد استفاده میشود. از این نوع دکل برای قسمت‌هایی که تلاطم امواج دریا خیلی زیاد است هم استفاده میشود.
پایه‌های دکل شناور به کف دریا متصل نیست.
کشتی حفاری (Drillship) در اصل یک کشتی خیلی بزرگ است که دکل و تجهیزات مربوط به حفاری داخل آن قرار دارد. از این مدل حفاری در مناطقی که دریا آرام است و تلاطم امواج ندارد، استفاده میشود.
مطلب پیشنهادی: در مورد دستگاه کرگیری بیشتر بدانید.
دکل ثابت
دکل ثابت (Bottom Support) با استفاده از پایه‌هایش به کف دریا وصل میشود. برای استفاده از این روش حفاری باید عمق آب کمتر از 35 فوت باشد. این دکل شامل ۳ دسته سکو زیر می‌باشد:
Jack up: دکل Jack up به وسیله یدک‌کش به محل حفاری برده میشود و پس از آن پایه‌های دکل با کمک جک‌های هیدرولیکی به کف دریا متصل میشود. این نوع دکل برای منطقه طوفانی که تلاطم امواج دریا بسیار زیاد است، استفاده میشود.
Platform: دکل Barge برای قسمت‌هایی از دریا که دارای عمق کم (حداکثر عمق 20 فوت) است یا دارای قسمت باتلاقی است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Barge: دکل Platform سازه سکو مانندی در وسط دریاست که دارای ۲ نوع مختلف است:
- مدل Self Contained که خودش دارای دکل حفاری می‌باشد.
- مدل Tendered که این مدل فاقد دکل است و برای برای انجام عمل حفاری باید دکل را روی سکو سوار کرد.
حفاری ضربه ای
دستگاه‌های حفاری ضربهای را با نام سیستم ضربهای هم می‌شناسند. این دستگاه‌ها بسیار ساده هستند و برای پژوهش‌های مرتبط با پیدا کردن و حفر چاه آبی از آن استفاده میشود. بیشترین استفاده از این دستگاه برای حفر کردن چاه‌هایی استفاده میشود که داخل آن‌ها سنگ‌های سفت و سخت دارد. طرز کار این دستگاه بدین گونه است که ابتدا سنگ‌ها را توسط مته حفاری (ترپان) خرد می‌کند.
متههای حفاری به طور مرتب از ارتفاع مشخصی روی سنگ‌ها فرود می‌آیند. این دستگاه یک خرک 4 قطبی و یک دکل دارد که متههای حفاری را با یک قرقره روی آن آویزان کرده‌اند. متههای حفاری دارای حرکت‌های رفت‌وبرگشتی هستند و می‌توانند به‌صورت دائم روی یک کامیون به طور ثابت قرار بگیرند. نکته مهم در این مرحله این است که باید دکلها را با کابل‌های محکم روی بلوک سیمانی استوار کرد.
بهترین روش برای ثابت ماندن دکل، نصب آن‌ها روی سیمان است.
مطلب پیشنهادی: انتخاب و خرید دستگاه غبارگیر حفاری
مشکلات حفاری
ممکن است حین عملیات حفاری با مشکلات زیادی مواجه شویم اما نکته مهم روش مقابله با این مشکلات است که نقش بسیار مهمی برای ادامه عملیات حفاری را ایفا می‌کند اما با رعایت یک‌سری نکات و واکنش‌های به موقع تا حد زیادی می‌توان از وقوع آن‌ها جلوگیری کرد. در مقابل این موضوع اگر برای رفع مشکل به‌وجود آمده تعلل کنید، ممکن است خسارات و هزینه‌های سنگینی را متحمل شوید اما ماجرا به اینجا ختم نمی‌شود؛ گاهی این سهل‌انگاری‌ها به از دست دادن چاه منجر میشود. از جمله این مشکلات می‌توان به ۴ مورد زیر اشاره کرد:
- ورود مواد به درون چاه (Blow Out)
- هدر رفتن آب گل حفاری (Filler Lose)
- گیر کردن ابزار‌های مخصوص حفاری داخل چاه
- ریختن لایهها داخل چاه
جمع بندی
آن چه در مقاله دکل حفاری خواندیم:
- دکل حفاری وسیله‌ای برای حفر چاه است که هم در خشکی هم دریا از آن استفاده میشود.
- دکل برای حفاری در اندازه‌های مختلف ساخته میشود و کارایی هر کدام متفاوت است.
- انواع دکلهای حفاری به دو دسته چرخشی و ضربهای تقسیم میشود.
- از مشکلاتی که حین حفاری ممکن است رخ دهد می‌توان به ریختن لایهها داخل چاه، هدر رفتن آب گل حفاری و ورود مواد به درون چاه نام برد.
سوالات متداول
انواع دکلها برای حفاری به چند دسته تقسیم میشوند؟
دکلهای حفاری به دو دسته چرخشی و ضربهای تقسیم میشود.
دکلهای چرخشی به چند دسته تقسیم میشوند؟
به دو دسته اصلی دریایی (Marine) و خشکی (Land) تقسیم میشوند.
