پایان نامه بررسی دكل های حفاری در صنایع نفت

مقدمه

از آنجا كه نفت و گاز، به طور عادی در سطوح زیرین زمین پیدا می‌شوند، وسایل و تجهیزات خاصی برای یافتن و استخراج آنها به سطح زمین باید مورد استفاده قرار بگیرند. حفاری در حدود هزاران فوت در زمین، انتقال ذرات و سنگهای جدا شده از ساختار درونی زمین، حفاظت چاه از ریزش به داخل، یافتن لایه خاص و مشخصی كه نفت و گاز احتمالاً در آن به دام افتاده‌اند، و تهیه تجهیزات لازم برای بیرون كشیدن نفت و گاز به سطح، به مهارت و خبرگی قابل ملاحظه، آزمایشگاه و تجهیزات و وسایل نیاز دارد. تجهیزات اولیه در این فرآیند، دكل حفاری چرخشی به همراه مولفه‌ها و بخشهای آن می‌باشد. یك دكل حفاری چرخشی چه روی زمین با روی دریا و سكوی دریایی نصب شده باشد، می‌تواند به عنوان كارخانه طراحی شده‌ای برای تولید فقط یك محصول یعنی یك چاه نفت یا همانطور كه در تجارت Hole نامیده می‌شود در نظر گرفته شود. از آنجائیكه پس از حفر چاه و رسیدن به نفت یا گاز مورد نظر دیگر نیازی به دكل حفاری نمی‌باشد، لذا می‌بایست دكل را بصورت پرتابل و قابل حمل ساخت و یا پس از اتمام عملیات حفاری اعضا و قطعات آن را از یكدیگر جدا كرد و انتقال داد. قابل حمل بودن دكل، قابلیت حفاری و یا ایجاد چاه توسط آن را محدود نمی‌سازد، قابلیت حمل سریع تر و ساده تر، دكل را با ارزشتر و مؤثرتر می‌سازد بطوری كه می‌توان از آن بیشتر استفاده نمود. 

شرح عملیات حفاری (Drilling)

حفاری عبارت است از انرژی دادن به لایه‌های زمین جهت جدا كردن ذرات آن از یكدیگر، نفوذ در آن و انتقال ذرات جدا شده به سطح كه این انرژی معمولاً به سه روش ذیل اعمال می‌شود:

• 1. برش
• 2. سایش
• 3. شكست

تاریخچه دكل‌های دریایی

حفر چاه‌های نفت در خشكی از اواسط قرن نوزدهم میلادی آغاز شد و تا نیم قرن بعد، عملیات اكتشاف و استخراج نفت تنها به میادین موجود در خشكی محدود می‌شد، در سال 1897 یك میدان نفتی در ساحل با حفر یك چاه زیردریایی تا زیر دریا گسترش داده شد، اما اولین دكل حفاری در دریا در سال 1920 ساخته شد. در این زمان یك اسكله فلزی كه ربع مایل در دریا پیش می‌رفت عملیات اكتشاف نفت را در دریا آغاز نمود. تا سال 1932 چاه‌های نفت در نزدیكی ساحل و از روی اسكله‌هایی كه محل حفاری را به ساحل مرتبط می‌ساخت، حفر می‌شدند.

تقسیم بندی دكل‌های حفاری

دكل‌های حفاری به خاطر تنوع مناطق نفت خیز در انواع گوناگونی یافت می‌شوند و در یك تقسیم بندی كلی به دو گروه تقسیم می‌شوند:

1- دكل هایی كه برای حفاری در خشكی مورد استفاده قرار می‌گیرند، با نام دكل‌های زمینی (Land Rigs) شناخته می‌شوند.

2- دكل هایی كه برای حفاری در آب مورد استفاده قرار می‌گیرند، دكل‌های دریایی (Offshore Rigs) نامیده می‌شوند.

دكل‌های دریایی، بسته به عمق آب و شرایط حفاری در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

و- دكل‌هایی كه به نحوی روی كف دریا قرار داده می‌شوند (Bottom Support Rig) كه خود به سه دسته تقسیم می‌شوند Fixed Platform, Jack Up, Submersible:

2- دكل‌هایی كه روی آب شناور می‌باشند (Floating Rigs) كه در دو نوع Semisubmersible و Drill Ship یافت می‌شوند.

مخازن گل حفاری Mud Tanks

وظیفه اصلی این مخازن عبارتند از:

1) جمع آوری و انباشتن گل جریان یافته از چاه، 2) تامین و تدارك سیال جهت پمپ برای گردش سیال، 3) ذخیره گل كافی برای تأمین سیال مورد نظر در موقعی كه عمق چاه افزایش پیدا می‌كند و نیاز به گل بیشتری می‌باشد. گل در مخازن گل به كمك یك قیف گل مخصوص (Hopper) ریخته می‌شود و با آب مخلوط می‌شود. از آنجائیكه این مواد سوزآور هستند باید هنگام ریختن آنها به داخل مخازن دقت لازم بعمل آید تا به كارگران آسیبی نرسد.

پمپ‌های گل Mud Pomps

پمپ گل از اجزاء اولیه هر سیستم گردش سیال حفاری و از می‌باشد. فشار پمپ، سیال را از مخزن گل حفاری (Pit) و از میان ساقه حفاری به مته و سپس به كمك ساختار حلقوی و برعكس به سمت مخزن (Pit) منتقل می‌كند.

پمپها نیروی خود را از موتورهای الكتریكی كه به طور مستقیم به آنها متصل شده اند دریافت می‌كنند و یا توسط Compound دوران می‌نمایند.

فهرست مطالب 

مقدمه....................................................................................3

بخش اول:

دكل های حفاری دریایی.....................................................7

بخش دوم:

دكل های حفاری خشكی...................................................49

بخش سوم:

اجزای دكل های حفاری....................................................64

بخش چهارم:

تاپ درایو ........................................................................134

بخش پنجم:

پمپ گل...........................................................................167

بخش ششم:

گل حفاری وتجهیزات تصفیه آن.......................................190

بخش هفتم:

لوله حفاری.......................................................................235

بخش هشتم:

مته های حفاری................................................................271

بخش نهم:

نظر اجمالی برمراحل طراحی..........................................286