تجهیزات چاه کنی و تونل‌سازی

تجهیزات حفاری
حفاری به معنای حفر چاه تا رسیدن به مخازن زیر زمینی نفت است. عملیات حفاری توسط تجهیزات حفاری می‌­تواند در خشکی یا در دریا انجام شده و دارای متد های مختلفی است. پس از آن که مخزن نفتی مورد اکتشاف قرار گرفت، باید از طریق حفر آن نقطه صحت این احتمال را بررسی کرد.

در صورت وجود نفت عملیات استخراج نفت توسط تجهیزات حفاری آغاز می‌­گردد. عمق چاه نفت می­‌تواند از حدود صد متر تا چندین کیلومتر باشد. به طوری که عمیق ترین چاه نفت جهان در روسیه دارای عمقی به طول 12.7 کیلومتر است.

در زمان های گذشته عملیات حفاری به صورت حفاری ضربه‌ای صورت می‌­گرفت. حفاری ضربه‌ای به این صورت بود که یک وزنه­ فولادی نسبتاً سنگین را به یک کابل فولادی متصل می­‌کردند و کابل به طور متناوب بالا و پایین می‌­رفت. طی این عملیات مته با برخورد به سنگ‌های عمق چاه باعث خرد شدن آن­ها می­گردید.

در نهایت با خروج سنگ ریزه ها از چاه، عملیات حفاری ادامه پیدا می­‌کرد. این روش امروزه منسوخ شده و از آن استفاده نمی­‌شود. از سال 1922 میلادی حفاری به روش دورانی ابداع شد و تا امروز از همین روش برای حفر چاه ها استفاده می­‌گردد. با پیشرفت تکنولوژی، مراحل و تجهیزات حفاری (Drilling Tools) آن هر روزه با کیفیت تر و بهتر شده اند.چگونه بنزین یارانه ای سهمیه بندی می شود؟ + نحوه ی عرضه ی آن
مطالعه مقاله
لوازم و تجهیزات حفاری (Drilling Tools)
عملیات حفاری دورانی به این گونه است که در سطح زمین توسط نیرو محرکه ای که به یک صفحۀ دوار داده می­‌شود. یک رشته لوله درون چاه که در انتهای آن مته قرار دارد دوران کرده و به این ترتیب سنگ‌های زیرزمینی خرد شده و چاه حفر می‌­گردد.

این عملیات نیازمند تجهیزات حفاری (Drilling Tools) خاصی است که به علت اهمیت بالا از لحاظ کارکرد و ایمنی، باید مطابق استانداردهای جهانی نصب و تعمیر و نگه داری شوند. شکل زیر یک دکل حفاری و وسایل حفاری را نشان می‌­دهد که هر کدام از اجزاء در ادامه توضیح داده شده اند.

دکل حفاری و وسایل حفاری زمین

دکل حفاری و وسایل حفاری زمین
لوازم به کار رفته در حفاری خود به دو دستۀ لوازم بیرون چاه و لوازم درون چاه تقسیم می‌­شوند. که در شکل بالا محل قرار گیری آن­ها مشخص شده است.

دکل حفاری (Oil Rig) در تجهیزات حفاری
دکل دسته ای از تجهیزات حفاری است که جنس آن معمولا فلزی بوده و دارای اتصالات مشبک به صورت خرپایی می‌­باشد. دکل جهت ایجاد فضای کافی، حفظ و نگه داری از تجهیزات حفاری (Drilling Tools) و انتقال لولۀ به داخل و خارج از زمین، بر روی چاه نصب می­‌گردد. دکل ها باید مستحکم بوده، کاملاً بر سر چاه ثابت شوند و ارتفاع قابل قبولی داشته باشند. این ارتفاع معمولاً چیزی بین 20 تا 60 متر است.

دکل ها دارای انواع مختلف ثابت، سیار و شناور هستند. برای استخراج میادین نفتی که در دریا واقع شده اند و عمق دریا زیاد است نمی‌­توان پایه های دکل را به کف دریا متصل نمود. در چنین شرایطی از دکل‌های شناور استفاده می­‌شود که توسط تعدادی لنگر به کف دریا وصل شده و روی جریان آب دارای حالت شناور هستند.

همچنین در برخی مواقع و برای استخراج چاه های کوچک از دکل سیار استفاده می­‌شود که قابلیت جابجایی دارد و به منطقه­ مورد نظر حمل می­ گردد.

نکات ویژه در طراحی جایگاه سوخت و شرایط محل توقف و سوختگیری
مطالعه مقاله
رشته لولۀ حفاری در تجهیزات حفاری
یک رشته لولۀ حفاری خود شامل اجزای مختلفی است:در بالاترین قسمت رشته لوله، یک لوله با مقطع مربعی (Kelly) و توخالی با طول 12.5 متر قرار دارد. یک سر آن متصل به صفحۀ دورانی و سر دیگر آن به لولۀ حفاری پیچ شده است. وظیفه­ این لوله در حقیقت ایجاد ارتباط بین اجزای درون چاه و بیرون چاه است. همچنین گل حفاری را از درون خود عبور داده و وارد لولۀ حفاری می­‌کند.لولۀ حفاری (Drill Pipe) در تجهیزات حفاری
لوله‌های حفاری از تجهیزات حفاری هستند که از یکسری لولۀ تو خالی از جنس فولاد به طول 9 متر با قطرهای مختلف تشکیل شده اند. این لوله ها به دنبال هم متصل می­‌شوند و تا اعماق چاه ادامه می­‌یابند. توخالی بودن لولۀ حفاری به علت انتقال گل حفاری از درونش به اعماق چاه است. در انتهای پایین ترین لوله، متۀ حفاری نصب می­‌گردد.

با پایین رفتن عمق چاه به ازای هر 9 متر، لوله­ بالایی متصل به Kelly از جای خود باز شده و یک لولۀ دیگر به سیستم افزوده شده و دوباره به Kelly متصل می­‌شوند.

لوله های حفاری

لوله های حفاری
توضیح کامل پالایش نفت خام و بررسی فرآیند تقطیر نفت خام
مطالعه مقاله
لولۀ خارجی (طوقه) در تجهیزات حفاری
یکی دیگر از تجهیزات حفاری که برای حفاظت از لولۀ حفاری و جلوگیری از خم شدن و پیچش در آن، یک لولۀ توخالی با جنسی قوی و محکم دور لوله­ حفاری اصلی قرار می‌­دهند. کاربرد این طوقه‌ها بیشتر برای لوله‌های پایینی و نزدیک به انتهای چاه می‌­باشد و از آن ها محافظت می­‌کند.

مته (Bit)

مته از دیگر تجهیزات حفاری که برای خرد کردن سنگ ها و سوراخ کردن زمین در عمق چاه می‌­باشد. مته به انتهای پایین ترین لولۀ حفاری متصل می‌­شود و خود دارای دو نوع اصلی تیغه دار (برای حفر زمین‌های نرم) و غلتکی (برای حفر زمین‌های سخت) است.

شناخته شده ترین مته­ غلتکی نوع سه مخروطی آن است.

در این مته غلتک‌ها با زاویه 120 درجه نسبت به هم حول محور خود می‌گردند. خود مته هم همراه با لولۀ حفاری دوران 360 درجه می­‌کند. همچنین سوراخی در مته ها تعبیه شده که گل حفاری را با فشار به بیرون پرتاب می‌کند و از این طریق عملیات حفاری تسهیل می‌­شود.

مته ها پس از مدتی دچار فرسایش می­ شوند و لازم است که تعویض شوند. در زمین های سخت این اتفاق خیلی سریع تر می­افتد و باید مته ها زود به زود تعویض گردند. برای هر بار تعویض مته لازم است تا رشته لوله به طور کامل از چاه خارج شود و مته در انتهای آن تعویض گردد.

به همین علت تعویض مته فرایند بسیار زمان بر و سختی می­‌باشد و سرعت فرایند حفر چاه را تحت تأثیر قرار می­‌دهد.