يبحث

ال مثبت سلسلة الحفر أداة أساسية تُركّب على سلسلة الحفر في مشاريع حفر النفط والغاز، والاستكشاف الجيولوجي، وغيرها من المشاريع الهندسية. تشمل وظائفها الرئيسية تثبيت سلسلة الحفر، والتحكم في مسار البئر، وتقليل اهتزازها وتآكلها، وضمان عمليات حفر فعّالة وآمنة. فيما يلي مقدمة مفصلة:أولا: الوظائف الأساسيةتثبيت سلسلة الحفر ومنع الانحرافمن خلال الاتصال بجدار البئر، يوفر المثبت الدعم الشعاعي لـ سلسلة الحفريقلل هذا من التذبذب الجانبي لسلسلة الحفر أثناء الدوران والحفر. يمنع هذا انحراف البئر عن مسارها المُصمم (مثل التحكم في المسار في الآبار الاتجاهية أو الأفقية).التحكم في قطر البئرالقطر الخارجي للمثبت قريب من قطر لقمة الحفر، مما يسمح له بكشط الصخور أو بقايا الطين الزائدة من جدار البئر. يضمن هذا شكلًا منتظمًا للبئر، ويمنع تمدده أو انكماشه، ويهيئ ظروفًا مناسبة لعمليات التثبيت والإكمال اللاحقة.تقليل تآكل وتعب سلسلة الحفريقلل الاحتكاك بين سلسلة الحفر وجدار البئر، ويقلل من الانحناء والاهتزاز أنابيب الحفر و طوق الحفر، يطيل عمر خدمة أدوات الحفر، ويقلل من خطر الحوادث مثل كسر سلسلة الحفر أو التصاقها.تحسين الأداء الهيدروليكيتم تصميم بعض المثبتات بأخاديد تحويلية أو عيون مائية، مما يعمل على تحسين مسار تدفق سائل الحفر، وتعزيز قدرة حمل الرمال وكفاءة تبريد المثقاب.II. التصنيفات الرئيسية والسمات الهيكليةيمكن تصنيف مثبتات سلسلة الحفر على أساس التصميم الهيكلي وسيناريوهات التطبيق ومبادئ التثبيت:مصنفة حسب الشكل الهيكليمثبت متكاملبناء:مصنوعة من قطعة واحدة من الفولاذ (على سبيل المثال، الفولاذ السبائكي) ومُصنعة آليًا، مع أضلاع مدمجة في الجسم الرئيسي (بدون مكونات ملحومة أو مجمعة).سمات:قوة عالية ومقاومة للصدمات، مناسبة للآبار العميقة، أو التكوينات الصلبة، أو سيناريوهات الحفر ذات السرعة الدورانية العالية.طلب:حفر الآبار العميقة، وتكوينات الصخور الصلبة، وأقسام الآبار الاتجاهية ذات معدلات البناء العالية.مثبت من نوع الإدخالبناء:يتم تضمين حشوات السبائك الصلبة (على سبيل المثال، أسنان كربيد التنغستن) أو حشوات الماس متعدد البلورات المضغوط (PDC) في أضلاع الجسم الرئيسي.سمات:مقاومة استثنائية للتآكل، والتعامل بشكل فعال مع التكوينات الكاشطة (على سبيل المثال، الحجر الرملي، والتكتلات) وإطالة عمر الخدمة.طلب: التكوينات الكاشطة ومقاطع الآبار الأفقية (التي تتطلب اتصالاً طويل الأمد مع جدار البئر).مثبت الأكمام القابل للاستبدالبناء:يُستخدم الجسم الرئيسي كقاعدة، مع غلاف معدني مقاوم للتآكل وقابل للفصل لضمان الاستقرار. يمكن استبدال الغلافات البالية دون الحاجة إلى التخلص من الجسم بالكامل.سمات:فعال من حيث التكلفة، يقلل من تكاليف الصيانة، مناسب للتكوينات الكاشطة المتوسطة إلى المنخفضة.طلب:الآبار العمودية التقليدية ومتطلبات الاستخدام الثانوي/المتعدد في الآبار المتوسطة العمق.مثبت حلزونيبناء:يتم توزيع الأضلاع في نمط حلزوني، مما يقلل من مساحة التلامس مع جدار البئر ويضمن مرور السوائل بشكل أكثر سلاسة.سمات:يقلل من مقاومة تدفق سائل الحفر وفقدان الضغط، مع توفير وظائف التثبيت والتحويل.طلب:الحفر عالي الإزاحة والمقاطع الأفقية (تقليل تراكم فراش القطع).مصنفة حسب موضع التثبيتمثبت البت القريب:يتم تثبيته أقرب إلى مِثقب الحفر (عادةً ما يكون على بعد 0.5 إلى 3 أمتار فوق المِثقب)، حيث يتحكم بشكل مباشر في انحراف المِثقب ويعمل كأداة أساسية للتحكم في المسار.المثبت الأوسط:يتم تثبيته في منتصف سلسلة الحفر للمساعدة في تثبيت السلسلة وتقليل تشوه الانحناء العام.مثبت علوي:تقع بالقرب من رأس البئر أو الطاولة الدوارة، وتعمل في المقام الأول على منع اهتزاز سلسلة الحفر بالقرب من رأس البئر.ثالثًا: التركيب الهيكليتتكون مثبتات سلسلة الحفر عادةً من المكونات التالية:الجسم الرئيسي:هيكل معدني أسطواني، مصنوع عادة من سبائك الفولاذ عالية القوة، ومقاوم للتآكل والصدمات.الأضلاع المستقرة (الشفرات)هياكل بارزة موزعة بالتساوي حول محيط الجسم الرئيسي (عادةً من 3 إلى 6 أضلاع). هذه هي نقاط التلامس الأساسية مع جدار البئر، ويُصمم شكل وعدد الأضلاع بناءً على متطلبات الحفر.خيوط الاتصال:مزود بخيوط أنابيب الحفر (على سبيل المثال، خيوط معيار API) في كلا الطرفين للتوصيل بسلسلة الحفر (أطواق الحفر، أنابيب الحفر).الأخاديد التحويليةأخاديد بين الشفرات لتدوير سائل الحفر. بعض التصاميم تُحسّن هندسة الأخدود لتقليل فقدان الضغط.رابعًا: المعايير الفنية الرئيسيةالقطر الخارجي:يتناسب مع حجم البئر، والذي عادة ما يكون أصغر بمقدار 3-5 مم من قطر البئر (على سبيل المثال، يستخدم بئر بقطر 215.9 مم مثبتًا بقطر 210 مم)، مما يضمن الاستقرار مع تجنب مخاطر الالتصاق.عدد الأضلاععادةً ما يكون هناك ٣ أو ٤ أو ٦ أضلاع. زيادة الأضلاع تُحسّن الثبات، ولكنها قد تزيد من مقاومة تدفق سائل الحفر.طول:صُممت بناءً على متطلبات مقطع البئر. عادةً ما تكون مثبتات الحفر القريبة أقصر (٠٫٥-١٫٥ متر)، بينما يمكن أن تكون مثبتات الحفر المتوسطة أطول (١-٣ أمتار).مادة:الجسم الرئيسي:معظمها من الفولاذ السبائكي عالي القوة مثل 4145H أو 4140H، والتي تم تقويتها لتوفير صلابة جيدة ومقاومة للتعب.المكونات المقاومة للتآكل:كربيد التنغستن (WC-Co)، إدراجات PDC، الطلاءات الخزفية، وما إلى ذلك، لتعزيز مقاومة التآكل.أقصى ضغط/درجة حرارة تشغيل: مُصممة لتحمل درجات الحرارة والضغط العاليين في الآبار العميقة. تتحمل المنتجات التقليدية درجات حرارة ≥ 150 درجة مئوية وضغوطًا ≥ 30 ميجا باسكال.خامسًا: سيناريوهات التطبيق ومبادئ الاختيارخصائص التكوينالتكوينات الناعمة:إعطاء الأولوية للمثبتات الحلزونية أو المتكاملة لتقليل اضطراب التكوين.التكوينات الصلبة/الكاشطة:المثبتات من النوع المدخلي ضرورية لمنع التآكل السريع.متطلبات نوع البئرالآبار العمودية:التركيز على التحكم في الانحراف، واختيار المثبتات المتكاملة عالية الاستقرار أو المثبتات المكونة من 4 أضلاع.الآبار الاتجاهية/الأفقية:تتطلب مثبتات القطع القريبة تصميمًا عالي الدقة، مقترنًا بهياكل حلزونية لتقليل تراكم القطع.معلمات الحفريتطلب الحفر بسرعة دوران عالية (≥150 دورة في الدقيقة) مثبتات متكاملة ذات مقاومة قوية للتعب.تعطي عمليات الحفر ذات الإزاحة العالية الأولوية للهياكل الحلزونية.السادس. اعتبارات التطبيقالتكيف الاختياري:اختر نوع المثبت المناسب بناءً على صلابة التكوين ونوع البئر (رأسي/اتجاهي/أفقي) وخصائص سائل الحفر.موضع التثبيت:يتم تركيبها عادة فوق المثقاب بالقرب من طوق الحفر، أو يتم توزيعها وفقًا لتصميم سلسلة الحفر لتشكيل هيكل "سلسلة حفر ذات ثقب كامل".فحص الصيانة:تحقق بانتظام من تآكل الأضلاع وسلامة الخيوط لتجنب انحراف البئر أو تلف سلسلة الحفر بسبب فشل المثبت.التنسيق مع الأدوات الأخرى:العمل بشكل تآزري مع القطع، وأطواق الحفر، وممتصات الصدمات، وما إلى ذلك، لتحسين الاستقرار العام لتجميع سلسلة الحفر.٧. إرشادات الاستخدام والصيانةفحص ما قبل التشغيلالتحقق من تآكل الضلع (استبداله إذا كان التآكل يتجاوز حدود التصميم).افحص الجسم الرئيسي بحثًا عن أي شقوق أو تشوهات أو تلف في الخيوط.تأكد من أن الإدخالات ليست فضفاضة أو مفقودة، وأن القنوات الحلزونية غير مسدودة.مراقبة أثناء الاستخداممراقبة عزم الدوران وتقلبات الوزن على القطعة في الوقت الحقيقي؛ قد تشير الشذوذ إلى فشل المثبت.قم بتقييم مسار البئر بشكل منتظم باستخدام بيانات القياس أثناء الحفر (MWD) للتحقق من فعالية المثبت.صيانةقم بتنظيف سائل الحفر المتبقي بعد الاستخدام وافحص التآكل على المكونات الحرجة.استبدال الإدخالات البالية للمثبتات من نوع الإدخال واستبدال الأكمام في الوقت المناسب للمثبتات ذات النوع القابل للاستبدال. يحقق مُثبِّت سلسلة الحفر الهدف الأساسي المتمثل في "سلسلة حفر مستقرة - بئر منتظم - حفر فعال" من خلال ثلاث وظائف تآزرية: دعامة صلبة لكبح تذبذب سلسلة الحفر، وقيود مسار للتحكم في اتجاه البئر، والتحسين الهيدروليكي لتعزيز كفاءة حمل الرمل والتبريد. يؤثر أداؤه بشكل مباشر على سلامة الحفر وجودة البئر وتكاليف التشغيل، مما يجعله أداة لا غنى عنها في حفر الآبار المعقدة (مثل آبار الغاز الصخري الأفقية والآبار العميقة).

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.