يبحث

منصة حفر النفط هي معدة ميكانيكية واسعة النطاق تُستخدم في عمليات حفر النفط والغاز. وظيفتها الرئيسية هي تشغيل أدوات الحفر لتكسير الصخور الجوفية وحفر آبار النفط، مما يوفر قنوات للاستغلال اللاحق، وبالتالي تحقيق استكشاف وتطوير موارد النفط والغاز. تشمل وظائفها الأساسية رفع وخفض أدوات الحفر، والحفر الدوراني، وتنظيف الآبار بالتدوير. تتكون بشكل رئيسي من آلات الطاقة، وآليات النقل، وآلات التشغيل، والمعدات المساعدة. يمكن تصنيفها، حسب سيناريوهات التشغيل، إلى منصات حفر نفط برية وأخرى بحرية، وهي بنية تحتية أساسية لضمان إمدادات النفط والغاز العالمية.أنظمة المكونات الأساسيةA منصة الحفر يتكون من ثمانية أنظمة رئيسية: يتحكم نظام الرفع في رفع وخفض أدوات الحفر عبر أعمال الرسم وكتل البكرات؛ ويحرك النظام الدوار مِثقاب الحفر لكسر التكوينات الصخرية؛ ويستخدم نظام الدورة الطين عالي الضغط لإزالة القطع؛ ويوفر نظام الطاقة والنقل توزيع الطاقة؛ وينسق نظام التحكم تشغيل المعدات؛ ويوفر البرج والهيكل الأساسي الدعم؛ وتتضمن المعدات المساعدة أجهزة السلامة مثل مانع الانفجار(BOP). المكونات الأساسية تشمل برج الحفر, كتلة التاج, طاولة دوارة، وأنواع مختلفة من رؤوس الحفر. محرك علوي تعتمد منصات الحفر على تقنية الدفع العلوي (الدوران الكهربائي)، مما يُحسّن كفاءة الحفر ويُناسب عمليات الآبار العميقة. أثناء التشغيل، تُدوّر مضخات الطين الطين لتبريد لقمة الحفر، وتُضبط آليات الكبح معايير الحفر.1. نظام الرفعنظام الرفع مُجهّز لرفع وخفض أدوات الحفر، وتشغيل الغلاف، والتحكم في وزن المثقاب (WOB)، وتغذية أدوات الحفر. ويشمل آليات السحب، والفرامل المساعدة، كتلة التاج, كتلة السفر, خطاف, حبل سلكي، وأدوات مختلفة مثل وصلة المصعدس, المصاعد، ملقط، وزلاقات.عند الرفع، تُلف أسطوانة الجرّ الحبل السلكي؛ وتُشكّل كتلة التاج وكتلة الحركة نظام بكرة ثانوي. يرتفع الخطاف لرفع أدوات الحفر عبر أدوات مثل وصلات الرفع والمصاعد. عند الإنزال، تنزل أدوات الحفر أو سلك التغليف بوزنها، ويتم التحكم في سرعة إنزال الخطاف بواسطة آلية كبح الجرّ والمكابح المساعدة. أثناء الحفر العادي، يتم التحكم في سرعة تغذية أدوات الحفر بواسطة آلية الكبح، ويُطبّق جزء من وزن أداة الحفر على لقمة الحفر كـ WOB لكسر التكوينات الصخرية.2. النظام الدوارالنظام الدوار هو نظام نموذجي لمنصة الحفر الدوارة، ويتمثل دوره في تحريك أدوات الحفر لتدويرها لتكسير التكوينات الصخرية. ويشمل الطاولة الدوارة، والمحور، و أداة الحفريختلف تركيب أدوات الحفر حسب نوع البئر المراد حفرها؛ فهو يشمل عمومًا الكيلي، أنبوب الحفر, طوق الحفرs، ومثقاب الحفر، بالإضافة إلى المثبتات، وامتصاص الصدمات، ومحولات الصوت الفرعية.من بينها، لقمة الحفر هي الأداة التي تُكسر الصخور مباشرةً. تتميز أطواق الحفر بوزنها وسمك جدارها العاليين، وتُستخدم لتطبيق WOB على لقمة الحفر. تربط أنابيب الحفر المعدات السطحية بمعدات قاع البئر وتنقل عزم الدوران. عادةً ما يكون للكيلي مقطع عرضي مربع؛ وتُحرك الطاولة الدوارة سلسلة الحفر بأكملها ولقمة الحفر للدوران عبر الكيلي. يُعدّ المفصل الدوار مكونًا أساسيًا في منصة الحفر الدوارة: فهو لا يتحمل وزن أدوات الحفر فحسب، بل يُمكّن أيضًا من الحركة الدورانية، مع توفير قناة للطين عالي الضغط.Ⅲ. نظام الدورة الدمويةتم تجهيز منصة الحفر الدوارة بنظام دوران لنقل القطع المكسورة بواسطة مثقب الحفر إلى السطح على الفور من أجل الحفر المستمر، مع تبريد مثقب الحفر وحماية بئر الحفر ومنع حوادث الحفر مثل انهيار البئر وفقدان الدورة.يتضمن نظام التداول مضخة الطينمشعبات سطحية، وخزانات طينية، ومعدات تنقية الطين. تشمل مشعبات السطح مشعبات ضغط عالي، وأنابيب عمودية، وخطوط خراطيم؛ وتشمل معدات تنقية الطين هزاز الصخر الزيتيس, مزيلات الرمل، مزيلات الطمي، و أجهزة الطرد المركزي لطين الحفر.تقوم مضخة الطين بسحب الطين من خزان الطين؛ وبعد ضغطه، يتدفق الطين عبر مشعب الضغط العالي، وأنبوب الوقوف، وخط الخرطوم، ويدخل إلى المحور الدوار، ويُخفض إلى قاع البئر عبر أدوات الحفر المجوفة. يُطرد الطين من فوهات لقمة الحفر، ثم يحمل بقايا الحفر إلى السطح عبر الفراغ الحلقي بين جوف البئر وأدوات الحفر. يمر الطين العائد من قاع البئر عبر مستويات مختلفة من معدات تنقية الطين لإزالة المواد الصلبة، ثم يُعاد استخدامه.4. معدات الطاقةنظام الرفع، ونظام الدوران، ونظام الدوران هي وحدات العمل الرئيسية الثلاث في منصة الحفر، وتُستخدم لتوفير الطاقة. يُمكّن تشغيلها المنسق من إتمام عمليات الحفر. لتزويد هذه الوحدات بالطاقة، يجب أن تكون منصة الحفر مُجهزة بمعدات طاقة. تشمل معدات الطاقة في منصة الحفر محركات الديزل، ومحركات التيار المتردد، ومحركات التيار المستمر.Ⅴ. نظام النقليقوم نظام النقل بتحويل القوة والحركة الناتجة عن معدات الطاقة، ثم ينقلها ويوزعها على كل وحدة عاملة لتلبية احتياجاتها المختلفة من الطاقة. يتضمن نظام النقل عمومًا آلية تخفيض، وآلية تغيير السرعة، وآلية توجيه/عكس، وآلية ربط بين عدة آلات طاقة.Ⅵ. نظام التحكملضمان التشغيل المنسق لوحدات العمل الرئيسية الثلاث في منصة الحفر وتلبية متطلبات تقنية الحفر، زُوِّدت منصة الحفر بنظام تحكم. تشمل أساليب التحكم التحكم الميكانيكي، والتحكم الهوائي، والتحكم الكهربائي، والتحكم الهيدروليكي.طريقة التحكم الشائعة في منصات الحفر هي التحكم الهوائي المركزي. يستطيع الحفار إتمام جميع عمليات التحكم تقريبًا في منصة الحفر من خلال لوحة التحكم الخاصة به، مثل تشغيل/فصل القابض الرئيسي؛ وربط عدة آلات طاقة؛ وتشغيل/إيقاف وحدات السحب، والطاولة الدوارة، ومضخات الطين؛ والتحكم في سرعة وحدات السحب.Ⅶ. برج الحفر والبنية التحتيةيُستخدم برج الحفر والهيكل الأساسي لدعم وتركيب معدات وأدوات الحفر المختلفة، وتوفير موقع لعمليات الحفر. يُستخدم برج الحفر لتركيب كتلة التاج، وتعليق كتلة الحركة، والخطاف، والمحور، وأدوات الحفر، وتحمل أحمال الحفر، وحاملات المكدس. يُستخدم الهيكل الأساسي لتركيب وحدة الطاقة، ووحدة السحب، والطاولة الدوارة، ودعم برج الحفر، وتعليق أدوات الحفر عبر الطاولة الدوارة، وتوفير مساحة ارتفاع بين الطاولة الدوارة والأرض لتركيب مانعات التسرب اللازمة وتسهيل دوران الطين.Ⅷ. المعدات المساعدةولضمان السلامة والتقدم الطبيعي للحفر، تتضمن منصة الحفر أيضًا معدات مساعدة أخرى، مثل ميزان المدفوعات مدخنة لمنع الانفجارات، ومجموعة مولدات لتوفير الإضاءة والطاقة المساعدة للحفر، وجهاز ضغط الهواء لتزويد الهواء المضغوط، ومعدات إمداد المياه وإمدادات النفط.

ال نظام الرفع في حفر النفط يُعدّ مُكوّنًا أساسيًا في معدات حفر النفط، ويُستخدم بشكل رئيسي لفصل سلاسل الحفر والأغلفة، بالإضافة إلى تعليقها أثناء عمليات الحفر. فيما يلي بعض المعدات الرئيسية في هذا النظام:1. ديريكالسمات الهيكلية: برج الحفر هو هيكل فولاذي ضخم، يشمل عادةً أنواعًا مثل برج الحفر على شكل برج، وبرج الحفر على شكل حرف A، وبرج الحفر الصاري. يتميز برج الحفر على شكل برج بهيكل عام يشبه البرج، مع ثبات عالٍ وقدرة على تحمل الأحمال، ما يجعله قادرًا على تحمل أحمال كبيرة. ومع ذلك، فهو كبير الحجم، ثقيل الوزن، ومعقد نسبيًا في الفك والتركيب والنقل. يتكون برج الحفر على شكل حرف A من دعامتين مائلتين وعارضة علوية، تشبه شكل حرف "A". يتميز بهيكل مدمج، وسهل الفك والتركيب، ويُستخدم على نطاق واسع. برج الحفر الصاري منخفض نسبيًا وله مساحة صغيرة، مما يجعله مناسبًا للأماكن ذات المساحة المحدودة.وظيفة: يوفر برج الرفع الدعم والتثبيت لنظام الرفع بأكمله. بفضل هيكله الفولاذي، يتحمل أوزان المعدات مثل كتلة التاج, كتلة السفر، و سلسلة الحفر، بالإضافة إلى قوى الشد والضغوط المختلفة الناتجة أثناء عملية الرفع. يتيح رفع وخفض سلسلة الحفر عموديًا، ويوفر مواضع تركيب لمعدات وأدوات الرفع مثل كتلة التاج، وكتلة الحركة، محور دوار، (محرك علوي) ملقط طاقة، ومصعد. كما يضمن توفير مساحة كافية للمشغلين لعمليات الحفر.2. كتلة التاجالتركيب الهيكلي: يتم تثبيته في الجزء العلوي من البرج، وهو عبارة عن كتلة بكرة ثابتة مكونة من بكرات متعددة.The كتلة التاج زبدة الشياves عادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ عالي الجودة، مع مقاومة عالية للتآكل والقوة لتحمل قوى الشد الضخمة الناتجة عن عمليات الرفع والخفض المتكررة.وظيفة: يقوم بتغيير اتجاه حبل السلك، وينقل قوة سحب أدوات السحب إلى كتلة السفر، ويحقق رفع وخفض سلسلة الحفرمن خلال الجمع بين بكرات متعددة، يمكن توزيع قوة السحب بشكل فعال، وتقليل الحمل الذي تتحمله بكرة واحدة، وتحسين موثوقية النظام وسلامته.Ⅲ. كتلة السفرالسمات الهيكلية: تتصل هذه البكرة بكتلة التاج بواسطة حبل سلكي، وهي عبارة عن بكرة متحركة، تتكون عادةً من عدة بكرات، تتعاون مع بكرة كتلة التاج عبر الحبل السلكي لتشكيل نظام رفع موفر للجهد. يُحدد عدد البكرات وحجمها وفقًا لقدرة تحمل كتلة الحركة ومتطلبات عملية الحفر. يتصل الجزء السفلي من كتلة الحركة بسلسلة الحفر من خلال... خطاف كتلة السفرتحت تأثير نظام الرفع، يُحرك سلك الحفر صعودًا وهبوطًا. يجب أن يضمن التصميم الهيكلي للكتلة المتحركة مرونتها وثباتها أثناء الحركة، وأن تكون قادرة على تحمل وزن سلك الحفر وقوة الاصطدام أثناء عملية الرفع.وظيفة: بفضل آلية السحب، تُحرّك سلسلة الحفر صعودًا وهبوطًا عبر سحب الحبل السلكي. ولأن كتلة الحركة عبارة عن بكرة متحركة، ووفقًا لمبدأ توفير الجهد، يُمكنها تعزيز قوة سحب آلية السحب، مما يُتيح رفع خيوط حفر أثقل.Ⅳ. خطافالتركيب الهيكلي: يُربط الخطاف أسفل كتلة الحركة، مُعلّقًا حبل الحفر عبر جسم الخطاف، ويُشكّل نظام رفع مع كتلة الحركة، وكتلة التاج، وآليات السحب. للخطاف جسم خطاف دوار وجهاز قفل أمان.وظيفة: مبدأ عملها بسيط نسبيًا. تستخدم بشكل أساسي ميزاتها الهيكلية وأجهزة التوصيل الخاصة بها لنقل قوة سحب كتلة الحركة إلى سلسلة الحفر، مما يسهل الاتصال والفصل مع مفصل سلسلة الحفر، ويمنع سلسلة الحفر من السقوط العرضي أثناء عملية الرفع. تسمح وظيفة الدوران لجسم الخطاف لسلسلة الحفر بالدوران حسب الحاجة أثناء عملية الرفع والخفض. على سبيل المثال، عند توصيل أو تفكيك أنابيب الحفر، فإنه يتيح محاذاة خيوط أنابيب الحفر بدقة. يمنع جهاز قفل الأمان للخطاف جسم الخطاف من الفتح العرضي بعد تعليق سلسلة الحفر، مما يضمن عدم سقوط سلسلة الحفر ويضمن سلامة العملية. تختلف قدرة تحمل الخطاف وفقًا لعمق البئر ووزن سلسلة الحفر، والتي تتراوح عمومًا من عدة عشرات إلى عدة مئات من الأطنان.Ⅴ. أعمال الرسمال أدوات الحفرs ليس فقط الجهاز الرئيسي لنظام الرفع، بل هو أيضًا الجزء الأساسي لمنصة الحفر والصيانة بأكملها، وهو إحدى وحدات العمل الرئيسية الثلاث لمنصة الحفر والصيانة. منصة حفر كهربائية كلاسيكية ثلاثية المحاور.السمات الهيكلية: باعتبارها معدات الطاقة لنظام الرفع ومصدر الطاقة، تُدار عادةً بمحرك كهربائي أو محرك ديزل. تحتوي وحدة السحب على مكونات مثل جهاز نقل الحركة، وأسطوانة، ونظام فرامل.وظيفة: يتحكم في سرعة الرفع وموضع كتلة الحركة وسلسلة الحفر عن طريق لف وفك الحبل السلكي. يمكن لجهاز النقل نقل الطاقة إلى الأسطوانة بسرعات دوران وعزم دوران مختلفين وفقًا لمتطلبات التشغيل المختلفة. عند الحاجة إلى رفع سلسلة الحفر، تدور الأسطوانة للأمام وتلف الحبل السلكي، مما يسحب كتلة الحركة وسلسلة الحفر المتصلة لأعلى؛ عند خفض سلسلة الحفر، تدور الأسطوانة في الاتجاه المعاكس وتحرر الحبل السلكي، وينزل سلسلة الحفر ببطء تحت تأثير جاذبيتها. يستخدم نظام الكبح مكونات مثل وسادات الفرامل أو أقراص الفرامل لإيقاف دوران الأسطوانة بسرعة عند الضرورة، مما يجعل سلسلة الحفر تتوقف عند الموضع المحدد وتحقيق وظيفة التحليق، مما يضمن السلامة والتحكم الدقيق في العملية.Ⅵ. حبل سلكيالسمات الهيكلية: مصنوع من فولاذ عالي القوة ومقاوم للتآكل، يتميز بقوة شد عالية ومرونة ممتازة. عادةً ما يُلفّ بخيوط متعددة من أسلاك الفولاذ، وقد تحتوي الطبقة الخارجية على طبقة واقية لتحسين مقاومته للتآكل والتآكل. لضمان عمر خدمة أطول وسلامته، من الضروري فحصه وتزييته واستبداله بانتظام. عند اختيار الحبل السلكي، يجب تحديد الحبل المناسب بناءً على عوامل مثل عمق البئر والحمل.وظيفة: يربط هذا النظام بين كتلة التاج وكتلة الحركة وآليات السحب، وينقل قوة السحب، ويعلق سلسلة الحفر. أثناء عملية الحفر، يحتاج الحبل السلكي إلى تحمل قوة سحب هائلة، لذا فإن جودته وأدائه يؤثران بشكل مباشر على سلامة وموثوقية نظام الرفع. يتجاوز الحبل السلكي بكرات متعددة من كتلة التاج وكتلة الحركة لتشكيل نظام حبال متعدد الخيوط. ووفقًا لمبدأ توفير الجهد في كتلة البكرة، بهذه الطريقة، تحتاج آلية السحب فقط إلى توفير قوة سحب أقل من جاذبية سلسلة الحفر لرفعها. على سبيل المثال، يمكن لنظام كتلة التاج وكتلة الحركة المكون من بكرات متعددة أن يضاعف قوة سحب آلية السحب عدة مرات، مما يسمح برفع سلاسل حفر تزن عشرات أو حتى مئات الأطنان. في الوقت نفسه، يمكن لكتلة البكرة أيضًا تغيير اتجاه القوة، مما يسمح بتشغيل آلية السحب في وضع أكثر ملاءمة مع إمكانية رفع سلسلة الحفر وخفضها عموديًا.بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن نظام رفع حفر النفط بعض المعدات المساعدة، مثل جهاز منع الاصطدام لمنع كتلة الحركة من الارتفاع بشكل مفرط واصطدامها بكتلة التاج، ومثبت الحبل لتثبيت أحد طرفي الحبل السلكي. تعمل هذه الأجهزة معًا لضمان تشغيل نظام رفع حفر النفط بأمان وكفاءة، وإتمام عمليات مثل فك سلاسل الحفر والأغلفة أثناء عملية حفر النفط.