معدات الطاقة في منصة الحفر هي الجهاز الأساسي الذي يزود نظام الحفر بأكمله بالطاقة. حاليًا، تُقسّم أنواع الطاقة الرئيسية إلى فئتين رئيسيتين: طاقة محرك الديزل والطاقة الكهربائية، بينما يُستخدم نظام الطاقة الهجين في بعض السيناريوهات المعقدة.

1. قوة محرك الديزل

محركات الديزل هي مصدر الطاقة التقليدي السائد لمنصات الحفر البرية. تُنتج هذه المحركات طاقة ميكانيكية من خلال احتراق الديزل، والتي تُوزّع بدورها على وحدات العمل المختلفة عبر نظام النقل.

المزايا الأساسية

• استقلالية قوية: فهي لا تعتمد على شبكة طاقة خارجية ويمكنها العمل بشكل مستقل في سيناريوهات خارج الشبكة مثل البرية والصحاري، مع قدرة كبيرة على التكيف.
• كثافة الطاقة العالية: يمكن أن تصل طاقة الوحدة الفردية إلى 1000-3000 كيلو وات، مما يمكنها تلبية متطلبات الحمل العالي للآبار العميقة والآبار العميقة للغاية.
• سرعة بدء التشغيل السريعة: يمكنها البدء والتوقف بسرعة في ظل ظروف الطوارئ (مثل ركلة البئر وتوقف الأنابيب)، مع وقت استجابة أقل من 30 ثانية، مما يضمن سلامة التشغيل.

المعدات الرئيسية

• محرك الديزل الرئيسي: معظمها محركات ديزل رباعية الأشواط من النوع V، 12 أسطوانة / 16 أسطوانة، ومجهزة بنظام شحن توربيني للتكيف مع البيئات القاسية مثل الارتفاعات العالية ودرجات الحرارة العالية.
• مجموعة مولدات الديزل: توفر الطاقة ذات الجهد المنخفض (على سبيل المثال، لأنظمة التحكم والإضاءة ومعدات معالجة الطين) للأنظمة المساعدة لمنصة الحفر، وعادة ما تعمل بالارتباط مع محرك الديزل الرئيسي.

السيناريوهات القابلة للتطبيق

حقول النفط النائية البرية، والحفر في الصحراء/الهضبة، وعمليات إصلاح الآبار، وغيرها من السيناريوهات التي لا تتمتع بتغطية شبكة كهرباء مستقرة.

2. الطاقة الكهربائية

الطاقة الكهربائية هي الاتجاه الرئيسي لتطوير منصات الحفر الحديثة، حيث تحل محل محركات الديزل التقليدية من خلال وضع "إمدادات الشبكة الكهربائية + محرك المحرك".

المزايا الأساسية

• استهلاك منخفض للطاقة وتلوث منخفض: مقارنةً بمحركات الديزل، ينخفض ​​استهلاك الطاقة بنسبة 15%-25%، ولا يُصدر أي انبعاثات عوادم، وهو متوافق مع اللوائح البيئية. وهو مناسب للمناطق الحساسة بيئيًا، مثل المناطق البحرية والضواحي الحضرية.
• دقة التحكم العالية: يتم اعتماد محركات تنظيم السرعة ذات التردد المتغير (على سبيل المثال، المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، والمحركات غير المتزامنة)، والتي يمكنها تحقيق تعديل دقيق لمعلمات الحفر (مثل الوزن على المثقاب وسرعة الدوران)، مما يحسن جودة البئر.
• تكلفة صيانة منخفضة: يتميز المحرك بهيكل بسيط، خالٍ من الأجزاء الحساسة مثل المكابس والصمامات في محركات الديزل. تنخفض تكلفة الصيانة السنوية بنسبة 30%-40%، ويمتد عمر الخدمة إلى 15-20 عامًا.

المعدات الرئيسية

• محول التردد العالي الجهد: يحول الكهرباء ذات الجهد العالي من شبكة الطاقة إلى مصدر طاقة بتردد متغير للتحكم في سرعة المحرك، ويعمل بمثابة "جوهر التحكم" لنظام الطاقة الكهربائية.
• محرك الدفع: مقسم إلى محركات الطاولة الدوارة (قيادة دوران سلسلة الحفر)، محركات مضخة الطين (إدارة دوران الطين)، ومحركات الرفع (إدارة كتلة الحركة لعمليات الرفع). تتراوح قدرة الوحدة الواحدة بين ٥٠٠ و٢٠٠٠ كيلوواط، ويتم ضبطها وفقًا لمتطلبات الحمل.
• مجموعة المولدات الطارئة: مصدر طاقة احتياطي عند انقطاع طاقة الشبكة، وهي في الغالب عبارة عن مزيج من محرك ديزل صغير ومولد، مما يضمن التشغيل المستمر للمعدات الرئيسية مثل مانعات الانفجار و مضخات الطين.

السيناريوهات القابلة للتطبيق

منصات الحفر البحرية، ومنصات الحفر الكبيرة في المناطق البرية التي تغطيها شبكات الطاقة، والحفر في المناطق الحساسة بيئياً (على سبيل المثال، المناطق الساحلية، والمناطق الضواحي).

Ⅲ. الطاقة الهجينة

تجمع الطاقة الهجينة بين مزايا محرك الديزل والطاقة الكهربائية. والوضع الشائع هو "محرك ديزل + نظام تخزين طاقة البطارية"، ويُستخدم بشكل رئيسي في حالات تقلبات الأحمال الكبيرة (مثل عمليات التناوب بين الحفر والحفر).

مبدأ العمل

أثناء عمليات الحفر ذات الحمل المنخفض (على سبيل المثال، التعثر)، يقوم محرك الديزل بتشغيل المولد لشحن البطارية؛ أثناء العمليات ذات الحمل العالي (على سبيل المثال، الدورة عالية الضغط لمضخات الطين)، تعمل البطارية ومحرك الديزل على توفير الطاقة معًا، مما يقلل من تقلب الحمل لمحرك الديزل ويخفض استهلاك الوقود.

الميزة الأساسية

يتم تقليل استهلاك الوقود بنسبة 20% -30% مقارنة بمحركات الديزل النقية، ويتم تقليل التآكل الناجم عن التشغيل والإيقاف المتكرر لمحرك الديزل، مما يؤدي إلى إطالة عمر خدمة المعدات.

السيناريوهات القابلة للتطبيق

حفر الآبار العميقة على اليابسة، وعمليات إصلاح الآبار، وغيرها من السيناريوهات التي تشهد تقلبات متكررة في الأحمال.

4. نقاط الصيانة

لقوة محرك الديزل

1. تحقق بانتظام من مستوى زيت المحرك وعنصر فلتر الديزل لمنع تآكل الفوهة الناتج عن الشوائب.

2. استبدل عنصر فلتر زيت المحرك والهواء كل 200 ساعة لمنع ترسب الكربون عالي الحرارة من التأثير على خرج الطاقة.

3. في البيئات الباردة، استخدم الديزل المضاد للتجمد وأضف مضاد التجمد إلى خزان المياه.

للطاقة الكهربائية

1. قم بتنظيف مروحة التبريد الخاصة بمحول التردد وملفات المحرك بانتظام لمنع ارتفاع درجة الحرارة الناجم عن الغبار.

2. اختبر مقاومة عزل المحرك شهريًا لتجنب حدوث ماس كهربائي بسبب الرطوبة.

3. بعد انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة، تحقق من سعة بطارية المولد الطارئ لضمان الاستجابة الطبيعية للطوارئ.