دکل حفاری (Drilling Rig) – تامین کالا

مجموعه وسایل موجود در یک مجتمع حفاری شامل برج حفاری، موتور، تلمبه و مخزن گل حفاری و سایر تأسیسات لازم را دکل (Rig) می نامند. دکل حفاری را می توان از یک محل به محل دیگر منتقل کرد. از دکل حفاری برای حفر چاه اکتشافی یا تولیدی در دریا و خشکی استفاده می شود.

انواع دکل حفاری

به بیان ساده، دکل عبارت است از یک ستون مجهز به کابل فولادی و تعدادی قرقره که جهت داخل شدن رشته ابزار به چاه و خارج کردن رشته ابزار و سایر وسایل متفرقه از چاه، مورد استفاده قرار می گیرد. در شکل زیر نمونه ای از دکل های خشکی مشاهده می شود.

Land Drilling Rig

دکل می تواند انواع مختلفی به شرح زیر داشته باشد:

الف) سه پایه (Tripod)

این دکل برای دستگاه های حفاری سبک استفاده می شود، معنی ساده تر Tripod سه پایه است. یعنی، از سه پایه به قطر ۴ اینچ و طول ۹ متر تشکیل شده که این سه پایه در بالا به هم متصل می شوند و پس از جایگزینی، حدود ۷ متر از سطح زمین ارتفاع دارند. بنابراین، می توان لوله ای به طول ۶ متر را از چاه خارج نمود. به میله ای که سه پایه را به هم متصل می کند قلابی نصب شده است. این دستگاه را به راحتی در محل می توان ساخت و قابل حمل نیز می باشد و برای حفاری تا عمق ۶۰۰ متری نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

ب) برج (Tower)

در بسیاری از دستگاه های حفاری تنها یک ستون مشاهده می شود که به حالت قائم قرار می گیرد و با جکهایی که به طرفین آن متصل می شود می تواند از حالت قائم خارج شود و به حالت افقی در آید. این نوع دکل در دستگاه های حفاری نیمه سنگین کاربرد دارد.

ج) دکل ثابت یا استاندارد

در حقیقت از دو دکل Tower متصل به هم تشکیل شده است که در نهایت به شکل مکعب مستطیل در می آید. این نوع دکل در دستگاه های حفاری نیمه سنگین تا سنگین استفاده می شود و در عمل تا دو برابر یک Tower قدرت دارد. این دکل ها به صورت واحد قابل انتقال نیستند مگر آن که فاصله انتقال بسیار کم باشد، در غیر این صورت باید قطعات آن را به طور مجزا از هم حمل نمود و در محل مورد نظر، آن قطعات را به یکدیگر متصل و سپس از آن استفاده نمود. یک دکل استاندارد، سازه ای است با چهار پایه (Leg) که روی یک چهار گوش قرار دارد و هر بار که چاهی حفاری می گردد، آن را قطعه قطعه سر هم می کنند.

د) دکل قابل حمل یا خود فراز (Mast)

دکلی به صورت یک هرم ناقص که ارتفاعی حدود ۴۵ متر دارد و سطح قاعده تحتانی آن به حداقل ۲۰ متر مربع و سطح قاعده فوقانی حداکثر به ۱۲ متر مربع می رسد. از این دکل ها به صورت واحد می توان استفاده نمود بدون آن که حفار مجبور باشد به ازای هر بار استفاده اجزای مختلف آن را از یکدیگر جدا و حمل نماید و دوباره در عملیات جدید آنها را به هم پیوند دهد. دکل خود فراز فقط یکبار و آن هم موقع ساخت سرهم بندی می شود و به صورت یک واحد باقی می ماند، هر دفعه چاهی حفاری می گردد می توان آن را به صورت یک پارچه بر پا کرد یا پایین آورد. موقعی که یک دکل خود فراز بالا و پایین آورده می شود شباهت به تیغه یک چاقوی بزرگ جیبی دارد که باز و بسته می شود. در نتیجه، دکل های خود فراز را بعضی مواقع دکل چاقویی (Jack Knife Mast) می نامند.

هر دکل خود فراز یا دکل استاندارد روی زیر سازهای (Substructure) برپا می شود که دو کار عمده انجام می دهد

الف) نگهداری سکوی دستگاه حفاری و تأمین فضا برای تجهیزات و کارگران

ب) تأمین فضا برای فوران گیرهای زیر سکوی دستگاه حفاری

substructure

زیر سازه نه تنها میز دوار، بلکه وزن تمام ساق مته را زمانی که به وسیله لوله گیر در چاه آویزان است نگه می دارد. همچنین وزن رشته لوله های جداری را موقع راندن آن در چاه یا وقتی که به طور موقت روی زیر سازه قرار می گیرند تحمل می کند. سکوی دستگاه حفاری محل قرار گرفتن گردونه، تابلو کنترل حفار، اطاق حفار و سایر تجهیزات وابسته می باشد.

دکل های استاندارد و خود فراز بر حسب مقدار وزنی که در حالت قائم می توانند تحمل کنند و مقدار مقاومت در مقابل سرعت بادهای جانبی، درجه بندی می شوند. ظرفیت بار یک دکل استاندارد از ۲۵۰۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰۰۰ پوند تغییر می کند. هر نوع دکل خود فراز یا استاندارد در حالی که لوله ها در آن چیده شده، بادهایی با سرعت ۱۰۰ تا ۱۳۰ مایل در ساعت را تحمل می کند بدون این که نیاز به مهار دکل با سیم باشد.

مورد دیگر در طراحی، ارتفاع دکل است. دکل استاندارد یا خودفراز و زیرسازه آن، وزن ساق مته را در تمام مدت، چه ساق از جعبه قرقره تاج، آویزان باشد یا درون میز دوار قرار گرفته باشد، تحمل می کند.

ارتفاع دکل استاندارد یا خود فراز در ظرفیت بار آن تأثیری ندارد، ولی طول آن قسمت از ساق مته که باید از چاه خارج گردد با ارتفاع دکل محدود می گردد. بدین علت است که جعبه قرقره تاج باید به اندازه کافی از سکوی دکل بالاتر باشد تا بتوان برای تعویض مته یا بنا به دلایل دیگر لوله ها را از چاه بیرون کشیده و به طور موقت در دکل چیده و انبار نمود.

انواع دکل های حفاری از نگاهی دیگر

Drilling rig classification

دکلهای خشکی

دکل ثابت یا استاندارد (Conventional): این نوع دکل، در زمان حفاری ساخته شده و سر چاه می ماند و قابل حرکت دادن نیست.

دکل های متحرک (Mobile Rigs): این دکل ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند

دکل خود فراز یا چاقویی (Jack Knife): اجزای این نوع دکل ها تکه تکه می شود. حفاری در خشکی بیشتر توسط این دکل صورت می گیرد .

jack-knife-rig

دکل قابل حمل (Portable Mast): این دکل روی ماشین سر چاه آمده و مثل آنتن و توسط پمپ های هیدرولیکی باز می شود. بیشتر برای حفاری چاه های کم عمق یا تعمیراتی (W . O . ( Work Over به کار می رود.

Portable-drilling-rig

دکل های دریایی (Marine Rigs)

دکل های دریایی را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد که هر کدام نیز به چند زیر گروه طبقه بندی می شوند:

دکل های شناور (Floating Type)

کشتی حفاری (Drilling Ship): برای حفاری در اعماق خیلی زیاد دریا، از این نوع دکل به جای سکوی دریایی استفاده می شود. کشتی حفاری در مقایسه با سکوی دریایی نیمه شناور، از نظر اندازه و ظرفیت، از مزیت بیشتری برخوردار است. برای نخستین بار، در سال ۱۹۸۲ از این نوع کشتی برای حفاری در عمق ۲ هزار متری آب در دریای مدیترانه استفاده شده است. امروزه حفاری چاه هایی با اعماق حدود ۱۳۰۰۰ فوت نیز با این کشتی ها امکان پذیر است

Drilling Ship

دکل نیمه شناور (Semi – Submersible ): دکل های نیمه شناور شبیه کشتی حفاری می باشند. از نظر اندازه و ظرفیت، از کشتی حفاری کوچک تر بوده و از آنها برای حفاری در اعماق کمتر از ۶۰۰۰ فوت استفاده می شود.

Semi-submersible-drilling-rig

دکل های متصل به کف دریا (Bottom Supported Type)

Barge: کشتی حفاری کوچک، دکلی که برای حفاری در اعماق کم (حدود ۸ تا ۳۰ فوت) به کار برده می شود. کشتی کوچک را در جای کم عمق قرار داده، آب داخل آن پمپ می کنند تا سنگین شود و به کف دریا بچسبد سپس شروع به حفاری می کنند. بعد از اتمام حفاری و نصب تجهیزات، کشتی منتقل می شود. شکل (۱-۷) این دکل را به صورت شماتیک نشان می دهد.

inland_barge

Jack up: کشتی در جای عمیق تر قرار گرفته و پاهای آن به صورت هیدرولیکی، به کف دریا می چسبند که ممکن است یک پایه (بزرگ برای جای مسطح) یا سه پایه (برای جاهایی که دریا پستی و بلندی دارد) باشد. این دکل جهت حفاری اعماق دریا از ۱۵ تا ۳۵۰ فوت استفاده می شود