آشنایی با سیستم قدرت دکل های حفاری

انرژی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن اجزاء ماشین توسط سیستم قدرت تأمین می­گردد. توان مورد نیاز توسط تعدادی ژنراتور که با سوخت دیزل کار می­کنند تأمین میشود، برای آشنایی با سیستم قدرت دکل های حفاری همراه با دریلینگ استور باشید.

آشنایی با سیستم قدرت دکل های حفاری

یک دکل حفاری (Rig) به 2 تا 4 موتور بسته به اینکه چاه تا چه عمقی حفر خواهد شد، نیاز دارد. دکل­های حفاری (Rigs) عادی دارای 3 تا 5 موتور با قدرت 500 تا 1500 اسب بخار می­باشد که با هم توانی بین 1500 تا 7500 اسب بخار تولید می­کنند. توان تولید شده توسط دو روش مکانیکی و الکتریکی به اجزای دکل منتقل می­شود. در یک دکل مکانیکی (Mechanical Rig)، تسمه­ها، زنجیرها، چرخ­های دندانه­دار و پولی­ها قدرت موتور را به سایر اجزای دکل (Rig) انتقال می­دهند. دکل­های الکتریکی (Electric Rigs) به تسمه­ها، زنجیرها، چرخ­های دندانه­دار یا پولی­ها نیاز ندارند و قدرت الکتریکی از محرک­های اولیه به موتورهای الکتریکی در هر جزء منتقل می­گردد. امروز دکل­های مکانیکی منسوخ شده­اند و بیشتر از دکل­های الکتریکی استفاده می­شود زیرا مونتاژ و نگهداری آن­ها از انواع مکانیکی بسیار آسانتر بوده و همچنین ضریب اطمینان آن­ها نیز بمراتب بالاتر است.

محرک­های اولیه Prime Movers

محرک­های اولیه (شکل 3) انرژی بدست آمده توسط احتراق یک سوخت را به انرژی حرکتی و نیرو تبدیل می­کنند.

همانطوری که گفته شد یک دکل حفاری (Rig) ممکن است به 3 تا 5 موتور نیاز داشته باشد و مجموع قدرت موتور دکل (Rig) ممکن است در بازه­ای بین 1500 تا 7500 اسب بخار یا 1000 تا 5000 کیلو وات قرار داشته باشد. در گذشته هنگامی که تقاضای گاز طبیعی بسیار محدود و گاز طبیعی ارزان بود استفاده از مقدار زیاد گاز طبیعی برای تولید بخار به عنوان محرک اولیه در یک دکل حفاری (Drilling Rig) موتورها دیزل هستند. موتورهای دیزل گشتاور بیشتری در سرعت­های کم نسبت به موتورهای بنزینی تولید می­کنند. امکان تولید گشتاور بالا در سرعت­های پایین در هنگام حرکت دادن وسایل سنگین روی یک دکل (Rig)، یک امتیاز به حساب می­آید. استفاده از موتورهای با سوخت بنزین به علت مصرف بالای بنزین، فرار بودن آن و ایجاد خطر آتش­سوزی و انفجار در دکل­ها معمول نمی­باشد.

محرک­ها Drivers

وظیفه این سیستم جدا از اینکه دکل (Rig) روی زمین باشد یا در دریا انتقال قدرت از محرک­های اولیه یا موتورهای دیزل به اجزای مختلف دکل می­باشد. به این سیستم انتقال قدرت، محرک (Driver) می­گویند.

رانشگر مکانیکی Mechanical Driver

روی یک دکل دارای محرک مکانیکی (Mechanical Drive)، قدرت از موتورها به وینچ اصلی (Drawworks)، پمپ­ها، و سایر ماشین­آلات دکل (Rig Machinary) توسط یک سیستم مکانیکی تحت عنوان Compound (شکل 4) منتقل می­شود. این ترکیب (Compound) از کلاچ­ها، کوپلینگ­ها، چرخ­های دندانه­دار، زنجیرها، تسمه­ها، پولی­ها و شافت­ها تشکیل شده است (شکل 5).

محرک دیزل الکتریکی Diesel-Electric

روی یک دکل دیزل – الکتریکی، موتورهای دیزل، ژنراتورهای بزرگ الکتریکی را به حرکت درآورده و نیرو و انرژی حاصل توسط کابل­ها به سوئیچ­های کنترل دکل فرستاده می­شود.

دکل­های الکتریکی به دلایل ذیل جایگزین دکل­های مکانیکی بزرگ شده­اند:

1- آن­ها را می­توان سریع­تر برپا کرد و بنابراین دارای ارزش و کارایی بیشتری هستند.

2- راندمان و کارآیی سیستم­های الکتریکی بیشتر است.

3- سیستم­های الکتریکی دارای قابلیت ذخیره انرژی می­باشند.

4- این سیستم­ها امکان ایجاد زیرساخت­های (Substructures) بلند مورد نیاز برای حفاری عمیق­تر، را ممکن می­سازد.

5- این سیستم­ها صدای کمتری تولید می­کنند.

6- بعلت نیاز به فضای کمتر، برای استفاده در سکوهای دریائی مناسب می­باشند.

7- امکان نصب این سیستم­ها در فاصله دورتری از دکل وجود دارد.

روی یک دکل دیزل – الکتریکی، محرک­ها ژنراتورها را به دوران درآورده و باعث تولید جریان متناوب AC که دارای خاصیت کنترل و انتقال راحتی است می­شود. یکسوکننده­ها جریان برق AC را به جریان برق مستقیم DC تبدیل می­کنند که این نوع جریان به سمت موتورها هدایت می­شود. وقتی که موتورها توسط جریان DC قدرت گرفتند، کنترل سرعت آن­ها راحت و آسان می­شود.

چیدمان دکل حفاری Land Rig Layout

چیدمان سیستم­های یک دکل دارای استاندارد ثابتی نیست. محرک­های اولیه (Prime Movers)، وینچ اصلی (Drawworks) پمپ­ها، و محرک فوقانی (Top Drive) می­توانند به روش­های مختلفی جای­گذاری شوند که این امر بسته به خواست و نظر مقاطعه­کار حفاری (Drilling Contractor) دارد شکل (8). سیستم بالابر (Hoisting System)، در هنگام بالا آوردن لوله یا قرار دادن جداره در جای خود، به سنگین­ترین و بیشترین منبع تغذیه و تأمین قدرت نیاز دارد. دومین استفاده کننده قدرت، سیستم به جریان انداز سیال حفاری می­باشد. پمپ­های گل حفاری، می­توانند خودشان منبع قدرت داشته باشند و یا می­توانند از همان موتورهایی که چرخنده (Rotary) یا محرک فوقانی (Top Derive) را می­چرخانند، هر کدام که قدرت کمتری بخواهد، استفاده نمایند.

شکل 7 – انواع سیستم قدرت دکل

شکل 8 – چیدمان یک دکل بزرگ زمینی یا خشکی