تصنيف طرق حفر آبار النفط والغاز الطيعي
تُعدّ عملية حفر الآبار من المراحل الأساسية في استكشاف النفط والغاز وإنتاجهما. وتختلف طرق الحفر بحسب آلية تفتيت الصخور، وطريقة تدوير أداة الحفر، والغرض من العملية. ومن أبرز الطرق التاريخية للحفر حفر الكابل (Cable-tool drilling) والحفر الدوراني (Rotary drilling)، بينما تعتمد معظم عمليات حفر آبار النفط والغاز الحديثة على أنظمة الحفر الدوراني.
تصنيف طرق حفر آبار النفط والغاز الطبيعي
أولًا: التصنيف بحسب آلية اختراق الصخور
يمكن التمييز بصورة عامة بين الطرق الميكانيكية، التي تفتّت الصخور بتأثير مباشر من أداة الحفر، وطرق أخرى تستخدم أشكالًا مختلفة من الطاقة لتكسير الصخور، مثل الطاقة الحرارية أو الكهربائية أو الهيدروليكية. وتُعدّ هذه الفئة الثانية محدودة الاستخدام في حفر آبار النفط والغاز التقليدي، ولا تمثل بديلًا شائعًا عن الحفر الميكانيكي في العمليات المعتادة.
ثانيًا: الحفر الدوراني (Rotary Drilling)
في الحفر الدوراني تدور الحافرة لتفتيت الصخور في قاع البئر. وقد يأتي الدوران من السطح بواسطة الطاولة الدوارة وعمود الحفر، أو من محرك قاعي يعمل بالطاقة الهيدروليكية لسائل الحفر. وفي بعض الأنظمة الحديثة يُستخدم نظام التدوير العلوي (Top Drive) لتدوير عمود الحفر من أعلى البرج.
يُضخ سائل الحفر عادةً من خلال عمود الحفر إلى فوهات الحافرة، ثم يصعد عبر الفراغ الحلقي حاملًا الفتات الصخري إلى السطح. ويساعد السائل كذلك في تبريد الحافرة، ودعم استقرار جدار البئر، والمساهمة في التحكم في ضغط الموائع داخل التكوينات. ويمكن قراءة المزيد عن مكونات جهاز الحفر الدوراني ووظائفها ووظائف سوائل الحفر.
تصنيف الحفر الدوراني بحسب نوع الحافرة
- الحافرات ذات القواطع الثابتة: مثل حافرات PDC، التي تقطع الصخور أو تكشطها باستخدام قواطع مثبتة على جسم الحافرة.
- الحافرات المخروطية الدوّارة (Roller-cone bits): تحتوي على مخاريط تدور، وتفتّت الصخور بالضغط والسحق والتكسير أثناء دوران الحافرة.
- الحافرات الماسية: تُستخدم فيها حبيبات أو عناصر ماسية، وفق تصميم الحافرة، لحفر التكوينات المناسبة لها.
يتوقف اختيار الحافرة على صلابة الصخور وخصائصها، وقطر البئر، ومعدل الاختراق المطلوب، والقدرة المتاحة، وظروف التشغيل.
ثالثًا: الحفر بالكابل أو الحفر المطرقي (Cable-tool Drilling)
في هذه الطريقة يُرفع الدقاق ويُسقط بصورة متكررة بواسطة كابل، فتؤدي الضربات المتتابعة إلى تكسير الصخور في قاع البئر. وبعد تراكم الفتات، يُزال باستخدام أداة رفع مناسبة، مثل الدلو أو أداة سحب الرواسب (Bailer). وعلى خلاف الحفر الدوراني المعتاد، لا تعتمد هذه الطريقة على تدوير الحافرة باستمرار ولا على دورة مستمرة لسائل الحفر لإخراج الفتات.
استُخدمت طريقة الحفر بالكابل في حفر آبار النفط قديمًا، لكنها أبطأ وأقل ملاءمة لكثير من الآبار العميقة والبيئات التي تتطلب تحكمًا فعالًا في ضغوط التكوين؛ لذلك تراجع استخدامها في عمليات حفر النفط والغاز الحديثة. ولا تزال لها تطبيقات محدودة في بعض أنواع الآبار والظروف الخاصة.
رابعًا: الحفر لأخذ اللباب الصخري (Coring)
أخذ اللباب الصخري ليس مرادفًا للحفر العمودي، بل هو عملية تُستخدم للحصول على عينة أسطوانية متصلة نسبيًا من التكوين الصخري لتحليل خواصه، مثل المسامية والنفاذية والتركيب الصخري. ويُجرى ذلك عادةً باستخدام حافرة لبابية (Core bit) وأداة لحفظ العينة (Core barrel) ضمن عملية حفر مناسبة. أما الحفر العمودي أو المائل أو الأفقي فيصف اتجاه مسار البئر، وهو تصنيف مختلف عن الغرض من أخذ اللباب.
يمكن أن تكون عملية أخذ اللباب مفيدة في تقييم المكمن وربط القياسات البتروفيزيائية بخصائص الصخور. ولمزيد من المعلومات عن مراحل إنشاء البئر وتقنيات الحفر الحديثة، راجع تقنيات الحفر الحديثة.
ملخص الفروق بين الطريقتين الرئيسيتين
| وجه المقارنة | الحفر الدوراني | الحفر بالكابل |
|---|---|---|
| آلية تفتيت الصخور | دوران الحافرة بصورة مستمرة | ضربات متكررة من الدقاق |
| إزالة الفتات | غالبًا بواسطة سائل الحفر المتداول | على مراحل باستخدام الدلو أو أداة سحب الرواسب |
| الاستخدام في آبار النفط والغاز الحديثة | الطريقة السائدة | استخدام محدود مقارنةً بالحفر الدوراني |
الخلاصة
يُعدّ الحفر الدوراني الطريقة الأساسية في معظم عمليات حفر آبار النفط والغاز الحديثة، بينما يمثل الحفر بالكابل طريقة مطرقية تاريخية ذات استخدامات محدودة. وينبغي عدم الخلط بين تصنيف الحفر بحسب آلية تفتيت الصخور، واتجاه مسار البئر، وأخذ اللباب؛ فلكل تصنيف غرض مختلف في وصف عملية الحفر وتخطيطها.
للمراجعة الفنية: يشرح قاموس SLB مصطلح الحفر الدوراني، كما يعرّف قاموس OSHA مصطلح أخذ اللباب الصخري.
تعليقات
إرسال تعليق