مقدمه:
از آنجا که 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 که نفت و گاز احتمالاً در آن به دام افتاده‌اند، و تهیه تجهیزات لازم برای بیرون کشیدن نفت و گاز به سطح، به مهارت و خبرگی قابل ملاحظه، آزمایشگاه و تجهیزات و وسایل نیاز دارد. تجهیزات اولیه در این فرآیند، دکل حفاری چرخشی به همراه مولفه‌ها و بخشهای آن می‌باشد. یک دکل حفاری چرخشی چه روی زمین با روی دریا و سکوی دریایی نصب شده باشد، می‌تواند به عنوان کارخانه طراحی شده‌ای برای تولید فقط یک محصول یعنی یک چاه نفت یا همانطور که در تجارت Hole نامیده میشود در نظر گرفته شود. از آنجائیکه پس از حفر چاه و رسیدن به نفت یا گاز مورد نظر دیگر نیازی به دکل حفاری نمی‌باشد، لذا می‌بایست دکل را بصورت پرتابل و قابل حمل ساخت و یا پس از اتمام عملیات حفاری اعضا و قطعات آن را از یکدیگر جدا کرد و انتقال داد. قابل حمل بودن دکل، قابلیت حفاری و یا ایجاد چاه توسط آن را محدود نمی‌سازد، قابلیت حمل سریع تر و ساده تر، دکل را با ارزشتر و مؤثرتر می‌سازد بطوری که می‌توان از آن بیشتر استفاده نمود. علت اینکه یک دکل باید قابل حمل و پرتابل باشد، آن است که هر مؤلفه و جزئی بتواند به اجزاء کوچک تقسیم گردد و از راه خشکی توسعه کامیونها، هواپیماهای باری یا هلیکوپترها، و یا با یدک کشیدن در دریا به محل جدید عملیات تغییر مکان یابد.
شرح عملیات حفاری (Drilling)
حفاری عبارت است از انرژی دادن به لایه‌های زمین جهت جدا کردن ذرات آن از یکدیگر، نفوذ در آن و انتقال ذرات جدا شده به سطح که این انرژی معمولاً به سه روش ذیل اعمال میشود:
• ۱٫ برش
• ۲٫ سایش
• ۳٫ شکست
میزان سختی بستر زمین و اجزاء آن تعیین‌کننده استفاده از هرکدام ازاین روش‌ها در حفاری می‌باشند، هر یک از این روش‌ها نیازمند ابزاری خاص بوده و در تمام آنها اعمال انرژی به صورت چرخاندن ابزار صورت می‌گیرد. در هر فرآیند حفاری چهار عمل اساسی بشرح ذیل انجام می‌گیرد.
• ۱٫ حرکت دادن و بیرون آوردن ذراتی که از زمین بر اثر حفاری جدا میشود.
• ۲٫ خنک‌سازی سر مته و انتقال حرارت ناشی از اصطکاک مته.
• ۳٫ حفظ دیواره‌های حفاری و جلوگیری از ریزش آنها.
• ۴٫ کم کردن اصطکاک بین ابزار و زمین در طول عملیات حفاری.
با توجه به موارد ذکر شده و وجود عمق‌های زیاد، جهت عملیات بهتر حفاری تجهیزاتی ابداع شده و به مرور زمان تکامل پیدا نموده است. در هر عملیات حفاری نیازمند به یک واحد قدرت جهت اعمال نیروی قائم و تامین حرکت چرخشی برای ابزار برش می‌باشیم که بعداً به شرح مفصل تر این بخش خواهیم پرداخت. در حین عملیات حفاری یا Drilling همانطور که قبلاً هم اشاره شد لزوم خنک کاری ابزار برش، خروج ضایعات حفاری و حفظ مسیر حفر شده به منظور ادامه عملیات غیرقابل اجتناب می‌باشد. برای این منظور از ماده‌ای به نام گل حفاری (Drilling Mud) استفاده میشود. این ماده با فشار پمپ (که این فشار گاهی تا Psi5000 می‌رسد) و از طریق لوله‌های حفاری وارد چاه شده و با نفوذ تا اعماق چاه و خنک کردن مته حفاری از لوله خارج و از حد فاصل بین لوله و جداره چاه به سمت بالا حرکت و با محکم کردن جداره‌های چاه ذرات سنگ و خاک را از چاه خارج می‌نماید. گل حفاری سپس طی یک فرآیند تصفیه و بازآوری شده و مجدداً جهت پمپاژ به داخل چاه آماده میشود.
یک دکل حفاری به طور کلی شامل سیستم‌های زیر می‌باشد که هر کدام از این سیستمها خود به چند زیر سیستم تقسیم می‌شوند. این سیستمها عبارتند از:
۱) سیستم قدرت(Power System) که شامل محرکهای اولیه (Prime Mover) و رانشگرها (Driver) می‌باشد.
۲) سیستم بالا برنده (Hoisting System) که شامل دکل (Derrick)، منجنیق‌ها (Drawworks)، سیستم ترمز، بلوکها و کابلهای حفاری می‌باشد.
۳) سیستم چرخشی (Rotating System) که شامل مفصل گردان (Swivel)، محرکهای فوقانی (Top Drives)، لوله‌های چهار پر (Kelly)، میز چرخان (Rotary Table)، لوله‌های حفاری (Drill Pipe)، لوله‌های غلاف حفاری (Drill Collar) و مته‌ها (Bits) می‌باشد.
۴) سیستم گردش سیال حفاری (Mud Circulating System) که شامل گل حفاری (Drilling Mud)، مخازن گل حفاری (Mud Tanks)، پمپها و سیستم تصفیه گل حفاری می‌باشد.
۵) سیستم کنترل چاه (Well Control System) که شامل شیرهای ضد فوران (Blowout preventers) و و اکومولاتورها می‌باشد.
۶) تجهیزات جانبی که شامل ژنراتور، کمپرسور، گاز زدا (Degasser)، ماسه و شن گیر (Desilter and desander) می‌باشند.
بخش اول
دکل‌های حفاری دریایی
۱ـ۱) تاریخچه دکل‌های دریایی
حفر چاه‌های نفت در خشکی از اواسط قرن نوزدهم میلادی آغاز شد و تا نیم قرن بعد، عملیات اکتشاف و استخراج نفت تنها به میادین موجود در خشکی محدود می‌شد، در سال ۱۸۹۷ یک میدان نفتی در ساحل با حفر یک چاه زیردریایی تا زیر دریا گسترش داده شد، اما اولین دکل حفاری در دریا در سال ۱۹۲۰ ساخته شد. در این زمان یک اسکله فلزی که ربع مایل در دریا پیش می‌رفت عملیات اکتشاف نفت را در دریا آغاز نمود. تا سال ۱۹۳۲ چاه‌های نفت در نزدیکی ساحل و از روی اسکله‌هایی که محل حفاری را به ساحل مرتبط می‌ساخت، حفر می‌شدند.
در سال ۱۹۳۲ یک کمپانی کوچک به نام Indian Petroleum Corp یک میدان نفتی در دریا و در فاصله نیم مایلی از ساحل شناسایی نمود. آنها تصمیم گرفتند به جای ساخت یک سکوی طولانی که چاه را به ساحل متصل می‌کرد، یک جزیره کوچک فولادی در دریا بسازند، در سپتامبر ۱۹۳۲ آنها جزیره‌ای فولادی با ابعاد ۹۰*۶۰ فوت برای حفاری در عمق ۳۸ فوتی آب ساختند، آنها جزیره خود را با ساخت دکل و عرشه‌ای که ۲۵ متر با سطح آب فاصله داشت، کامل کردند و به این ترتیب اولین سکوی حفاری در دریای آزاد که به ساحل متصل نمی‌شد، ساخته شد. این دکل در سال ۱۹۴۰ در اثر یک توفان دریایی از بین رفت. در سال ۱۹۳۸، یک میدان نفتی در دریا و در خلیج مکزیک شناسایی شد و در سال ۱۹۴۱ اولین چاه نفت در دریا در فاصله ۹۰۰۰ فوتی ساحل تگزاس حفر گردید، اما تا پایان جنگ جهانی دوم، فعالیت چشمگیری در زمینه حفاری در آبهای دور از ساحل صورت نگرفت.
با پایان جنگ جهانی دوم، کشتی‌های به جا مانده از جنگ، در صنعت حفاری به خدمت گرفته شدند.
اولین کشتی جنگی مورد استفاده در صنعت نفت، یک لندینگ کرافت (Landing Craft) بود که به عنوان یک کشتی پشتیبان (Tender) به کار گرفته شد، بدین صورت که با نصب سیستم گل و سیستم‌های تولید برق روی آن و ذخیره‌سازی برخی از موارد مورد نیاز دکل حفاری، میزان بار روی دکل به یک دهم مقدار قبلی کاهش یافت. گسترش این روش، منجر به پدیدآمدن دکل‌های متحرکی گشت که برای حفر چاه‌های اکتشافی (Exploratory Wells) مورد استفاده قرار می‌گرفت از آنجا که پس از اتمام حفاری نیاز به باقی ماندن تجهیزات و سازه در محل نبود، استفاده از این دکل‌های متحرک به شدت هزینه‌های حفاری را کاهش داد. استفاده از این دکل‌های متحرک در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ به شدت رو به افزایش گذاشت.
با گذشت زمان نوع دیگری از دکل‌های متحرک برای آبهای کم عمق مورد استفاده قرار گرفت.
این سیستم متشکل از یک Barge متحرک بود که دکل حفاری و تجهیزات آن، روی ستون‌های فولادی متصل به Barge نصب می‌شد. Barge در محل موردنظر به ته آب می‌رفت و دکل حفاری و تجهیزات آن بیرون آب باقی می‌ماند. پس از آن، از سکوهایی استفاده شد که دارای پایه‌های عمودی بزرگی بود که نیروی شناوری لازم را به هنگام حرکت دادن مجموعه فراهم می‌نمود.
این مجموعه هم در محل مورد نظر در آب فرو می‌رفت و عرشه و دکل حفاری بیرون از آب قرار می‌گرفت.
این دکل‌ها که شبیه دکل‌های Submersible امروزی است، مقدمه‌ای برای ساخت Jack Upها به شمار می‌آید. دکل‌های بعدی یا همان Jack Up ها، از یک بدنه Barge مانند تشکیل شده بود که این بدنه به پایه‌های عمودی متصل می‌شد از استقرار در محل مورد نظر، پایه‌ها به کف دریا فرو می‌رفت و پس از رسیدن به کف دریا، بدنه روی پایه‌ها به سمت بالا حرکت می‌نمود و خارج از آب قرار می‌گرفت. این دکل‌ها امکان حفاری را در آب‌هایی تا عمق ft400 پدید آورد.
باز هم استفاده از کشتی‌های جنگی باعث پیشرفت صنعت حفاری گردید. این بار تجهیزات حفاری روی عرشه‌ای به کناره بدنه کشتی متصل شد و کشتی که بعدها به Drill Ship معروف شد، به عنوان یک واحد حفاری متحرک مورد استفاده قرار گرفت. این کشتی، از سال ۱۹۵۳ مورد استفاده قرار گرفت و حفاری را تا اعماق ۳۰۰۰ فوتی امکان پذیر ساخت.
با گذشت زمان و به منظور تسهیل فرآیند حفاری و پایدارتر شدن کشتی، کشتی‌هایی ساخته شد که در آن یک سوراخ (Moon pool) جهت انجام حفاری در وسط کشتی تعبیه شده بود و تجهیزات حفاری روی آن نصب می‌شد.
امروزه این کشتی‌ها مجهز به سیستم‌های پیشرفته‌ای برای مقابله با حرکات ناشی از امواج آب (Motion Compensntor) سیستم‌های تنظیم موقعیت (Dynamic Positioning) و سیستم‌های ناوبری (Navigation) و… شده اند.
حساسیت این کشتی‌ها به شرایط آب و هوایی، باعث رواج دکل‌های Semisubmersible گردید. این دکل‌ها نیز منتج از دکل‌های Submersible بود، بدین صورت که استفاده از یک بدنه شناور (Buoyant)، این امکان را محقق ساخت که دکل حفاری به جای آن که در کف دریا بنشیند، روی دریا شناور بماند. این دکل‌ها امروزه برای حفاری در آبهای عمیق، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به موازات گسترش دکل‌های متحرک، دکل‌های ثابت نیز برای شرایط آب و هوایی سخت مثل دریای شمال که امکان استفاده از دکل‌های متحرک وجود نداشت، به کار گرفته شد. این دکل‌ها متشکل از سازه‌های بتونی یا فلزی بود که روی کف دریا می‌نشست و تجهیزات حفاری روی آن نصب می‌شد.
به علت هزینه زیاد دکل‌های ثابت و عدم امکان جابجایی سازه پرهزینه آن پس از اتمام حفاری، امروزه استفاده از این دکل‌ها تنها به شرایط آب و هوایی دشوار محدود میشود. در خلال سالیان گذشته، انواع دکل‌های حفاری بسته به شرایط محیطی محل حفاری ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما دکل‌های گفته شده، رایج‌ترین و متداول‌ترین دکل‌های مورد استفاده می‌باشد. از طرفی، انواع دیگر دکل را می‌توان جزئی از خانواده هر یک از دکل‌های مزبور قلمداد نمود.
۱ـ۲) تقسیم بندی دکل‌های حفاری
دکل‌های حفاری به خاطر تنوع مناطق نفت خیز در انواع گوناگونی یافت می‌شوند و در یک تقسیم بندی کلی به دو گروه تقسیم می‌شوند:
۱- دکل هایی که برای حفاری در خشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، با نام دکل‌های زمینی (Land Rigs) شناخته می‌شوند.
۲- دکل هایی که برای حفاری در آب مورد استفاده قرار می‌گیرند، دکل‌های دریایی (Offshore Rigs) نامیده می‌شوند.
دکل‌های دریایی، بسته به عمق آب و شرایط حفاری در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند:
۱- دکل‌هایی که به نحوی روی کف دریا قرار داده می‌شوند (Bottom Support Rig) که خود به سه دسته تقسیم می‌شوند Fixed Platform, Jack Up, Submersible:
۲- دکل‌هایی که روی آب شناور می‌باشند (Floating Rigs) که در دو نوع Semisubmersible و Drill Ship یافت می‌شوند.
شکل (۱) به خوبی بیانگر نحوه تقسیم بندی دکل‌ها می‌باشد.
شکل (۱) انواع دکل‌های حفاری
۱ـ۲ـ۱) دکل هایی که در کف دریا قرار می‌گیرند.
(Bottom Supported Rig)
۱ـ۲ـ۱ـ۱) Submersible Rigs
این دکل‌ها معمولاً در آبهای کم عمق مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ساختمان آنها مخازن بزرگی تعبیه شده است که به هنگام انتقال دکل، خالی هستند و پس از استقرار در محل مورد نظر با آب پر می‌شوند. با پرشدن مخازن، دکل سنگین شده به داخل آب فرو می‌رود و در کف دریا قرار می‌گیردأ از آنجا که سازه دکل روی کف دریا قرار دارد، بستر دریا در منطقه مورد نظر باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. این دکل‌ها معمولاً در آبهای تا عمق ft30 و در مناطقی که امواج و جریان‌های دریایی شدید نیست به کار می‌روند.
۱ـ۲ـ۱ـ۲) Jack up Rigs
این دکل از یک بدنه Barge شکل که دارای سه یا چهار پایه است، تشکیل شده است (گاه تعداد پایه‌ها بیشتر میشود) Jack upها توسط کشتی یا یدک کش (Tug Boat) به محل مورد نظر حمل می‌شوند. نحوه اتصال پایه‌ها به بدنه به گونه‌ای است که می‌توان آنها را در جهت عمود بر سطح بدنه به سمت بالا یا پایین حرکت داد.
این کار در سیستم‌های قدیمی تر توسط جک‌های هیدرولیکی و در سیستم‌های جدید توسط سیستم دنده و شانه (Rack & Pinion) انجام میشود که این سیستمها تحت عنوان Jacking System شناخته می‌شوند.
پس از انتقال دکل به محل مورد نظر، پایه‌ها به داخل آب فرو برده می‌شوند تا به کف دریا برسند. عملیات Jaking با رسیدن پایه‌ها به کف دریا متوقف نمی شود، بلکه ادامه می‌یابد تا بدنه (Hull) از سطح آب فاصله بگیرد، این فاصله Air Gap نامیده میشود. پس از اتمام حفاری نیز، سیستم Jacking بدنه را تا روی آب پایین می‌کشد و با استفاده از نیروی شناوری بدنه پایه‌ها را به سمت بالا می‌فرستد، استقرار و برچیدن دکل هنگامی صورت می‌گیرد که دریا متلاطم نباشد، علاوه بر این به دلیل قرار گرفتن پایه‌ها در کف دریا، خاک بستر دریا از نظر میزان تحمل بارهای ناشی از وزن دکل باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. همچنین اثرات جریان‌های زیردریایی در شسته شدن خاک و مسائلی از این دست نیز نباید از نظر دور بماند. Jack Upها معمولاً برای عملیات در آبهای تا عمق ft400 مناسب می‌باشند.
۱ـ۲ـ۱ـ۳) Fixed Jacketed Structure (Platform Rigs)
این دکل‌ها تنها برای حفر چاه‌های توسعه‌ای (Development Wells) مورد استفاده قرار می‌گیرند. سازه این دکل‌ها با استفاده از Pile به کف دریا کوبیده میشود. پس از اتمام فرآیند حفاری این سازه برای استخراج نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد (Production Structure).
تکنولوژی تجهیزات حفاری مورد استفاده در این دکل‌ها مشابه دکل‌های زمینی می‌باشد. این سازه‌ها تا عمق آب ۳۰۰۰ فوت مورد استفاده قرار می‌گیرند و به علت ثابت شدن آنها در کف دریا برای شرایط آب و هوایی سخت نظیر دریای شمال، بسیار مناسب می‌بشاند. شاید بتوان عمده ترین اشکالات این دکل‌ها را هزینه ساخت سنگین و عدم امکان استفاده از آنها در حفاری‌های متعدد بر شمرد (به خاطر ساکن بودن و عدم قابلیت انتقال). بطور کلی دو نوع از این دکل‌ها یافت میشود:
Compact Rig (Self Contained Platform)
در این دکل ها، کلیه تجهیزات حفاری روی یک Platform نصب میشود و مواد مورد نیاز توسط کشتی و قایق به محل دکل حمل میشود. این دکل‌ها دارای کاربرد زیادی در دریاهای متلاطم نظیر دریای شمال هستند.
Drilling Tender
در نواحی که شرایط آب و هوایی چندان سخت نیست، یک سازه ثابت (Platform) تعبیه میشود که تنها تجهیزاتی نظیر Derrick و Drawworks روی آن نصب می‌شوند. سایر تجهیزات مانند تجهیزات گل، ژنراتورها، محل سکونت و استراحت کارکنان و… روی یک Barge تعبیه میشود و نزدیک دکل قرار داده میشود. Barge توسط لنگرها ثابت شده و به وسیله یک Catwalk به Platform متصل می‌گردد. در شرایط آب و هوایی سخت و تلاطم دریا، به علت حرکت Barge عملیات حفاری متوقف میشود. به همین دلیل از این سیستم تنها در نواحی که دارای آب و هوایی آرام است، نظیر خلیج گینه و خلیج فارس می‌توان استفاده کرد.
۱ـ۲ـ۲) دکل‌های شناور (Floating Rigs)
۱ـ۲ـ۲ـ۱) Drill Ship
Drill Shipهای اولیه، Landing Craft هایی بودند که با نصب تجهیزات اولیه روی آنها، به یک واحد حفاری تبدیل می‌شدند.کف آنها صاف و آبخور آنها ۴ تا ۵ متر بود و ابعاد آن از ۹۰ متر در طول و ۱۵ متر در عرض تجاوز نمی نمود. محدوده عملیاتی آنها نیز تنها به آبهای آرام محدود می‌شد. حفاری از طریق یک حفره به نام Moon pool صورت می‌گرفت و کشتی توسط ۸ تا ۱۰ لنگر در محل مورد نظر ثابت می‌شد. این واحدها برای حفاری در آب هایی تا عمق ۲۰۰ متر مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
Drill Shipهای امروزی حدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ متر طول، ۲۰ تا ۲۲ متر عرض و ۷ الی ۸ متر آبخور دارند. این واحدها به دلیل قابلیت تحرک و امکان ذخیره بالای مواد در آنها مورد توجه قرار می‌گیرند. عرض کم، امکان عبور از کانال‌ها را برای این کشتی‌ها فراهم می‌سازد. این سیستمها نسبت به نمونه‌های اولیه خود به تجهیزات پیشرفته‌ای جهت تنظیم خودکار کشتی روی محل چاه (Dynamic Positioning System) مجهز هستند. اگرچه بازده گسترده باری که کشتی می‌تواند تحمل کند، مزیتی بزرگ برای آن به حساب می‌آید ولی این کشتی‌ها در مقابل امواج دریا بسیار حساس هستند. از این دکل‌ها برای حفاری تا عمق آب ۸۰۰۰ فوت استفاده میشود.
۱ـ۲ـ۲ـ۲) Semisubmersible
این دکل‌ها به خاطر حساسیت Drill Shipها نسبت به شرایط آب و هوایی و نیاز به حفاری در آبهای عمیق، ساخته شده اند.
ساختار این دکل‌ها از دکل‌های Submersible اقتباس شده است. در ساختمان آنها پانتون‌های (Pontoon) بزرگی تعبیه شده است که در آب غوطه ور می‌باشند و عرشه (Deck) توسط چند ستون (Column) روی پانتون‌ها قرار می‌گیرد. حفاری از طریق مجرایی که روی عرشه دکل تعبیه گشته و تحت نام Moon pool شناخته میشود، صورت می‌گیرد.
این ساختار سطح تماس با آب را در مقایسه با Drill Shipها کاهش و قابلیت آنها را برای کار در دریاهای متلاطم افزایش می‌دهد. به عنوان مثال یک دکل Semisubmersible با چهارپایه به قطر ۵۰ فوت، در هر فوت جابجایی ۶۲ تن آب را جابجا می‌کند، حال آنکه یک کشتی به طول ft400 و عرض ft60 به ازای هر فوت جابجایی، ۷۵۶ تن آب را جابجا می‌نماید. این واحدها نیز توسط یدک کش به محل مورد نظر حمل می‌شوند و پس از استقرار در محل با پر شدن مخازن بیشتر در آب غوطه ور می‌شوند. دکل‌های مزبور تا چندی پیش توسط لنگر در جای خود ثابت می‌شد، اما جدیداً برای ثابت کردن آنها روی چاه، از Dynamic Positioning System استفاده میشود، این دکل‌ها می‌توانند در آب هایی تا عمق ft5000 حفاری نمایند. مهم ترین ضعف این دکل ها، ظرفیت بار محدود آنها می‌باشد که این محدودیت به این خاطر است که سنگین شدن دکل، شناور بودن آن را دچار مشکل می‌کند. اگر چه دکل‌های شناور، به کمک لنگرها و یا سیستم Dynamic Positioning تا حد امکان در جای خود ثابت می‌شوند، اما این ثابت شدن با ثبات دکل هایی که سازه آنها روی بستر دریا می‌نشیند (Bottom Supported Rig) قابل قیاس نیست.
به عنوان مثال، این دکل‌ها ممکن است، در اثر امواج بالا و پایین بروند و یا حول یکی از محورهای خود چرخش کنند و یا اینکه حرکت آنها در اثر جریان آب ترکیبی از جابجایی و چرخش باشد. بدین منظور سیستمهایی تعبیه شده است که تا حد امکان، از تاثیر حرکت سازه بر تجهیزات و عملیات حفاری کاسته شود. این سیستمها عمدتاً تحت نام Motion Compensator شناخته می‌شوند و در واقع اتصالات انعطاف پذیری هستند که مابین قسمت هایی که تحت اثر امواج آب قرار دارند و تجهیزاتی که باید ثابت باشند، نصب می‌گردند و تا حد امکان از تاثیر حرکت بدنه دکل در اثر نیروهای وارده از آب دریا، به تجهیزات حفاری جلوگیری می‌کنند.
۱ـ۳) عوامل مؤثر بر انتخاب دکل حفاری
مهم ترین عاملی که نوع دکل حفاری را تعیین می‌کند، عمق آب منطقه مورد نظر است. بیشترین عمق آبی که هر یک از انواع دکل‌های دریایی در آن قابلیت عملیات دارند، در توضیحات مربوط به هر دکل ذکر شده است و جهت سهولت دسترسی و اختصار در جدول (۱) قابل مشاهده است. شکل (۲) به طور شماتیک عمق آب متناسب با انواع دکل‌های حفاری را نشان می‌دهد. علاوه بر این، نزدیکی به منابع تأمین مواد مورد نیاز نیز در انتخاب نوع دکل بی تاثیر نیست. به عنوان مثال دکل‌های Semisubmersible، ظرفیت گنجایش مقدار زیاد بار را ندارند و شاید نتوان از آنها در مناطقی که دسترسی به مواد اولیه مشکل است، استفاده نمود.
جدول (۱) بیشترین عمق آبی که دکل می‌تواند در آن حفاری کند
شکل (۲) مقایسه حداکثر عمق آب قابل حفاری
نوع شرایط آب و هوایی نیز در انتخاب نوع دکل بسیار حائز اهمیت است. به عنوان مثال در شرایط آب و هوایی سخت نمی توان از Drill Ship استفاده نمود و یا در مناطقی که آب و هوا طوفانی است و یا مه زیاد است، انتقال مواد و نفرات با هلیکوپتر، ممکن است در بسیاری از مواقع امکان پذیر نباشد، از این رو نمی توان مواد مورد نیاز را با این روش تامین نمود. زمان متوقف شدن عملیات (Downtime)، پارامتر دیگری است که باید در انتخاب دکل مورد توجه قرار گیرد. به عنوان مثال در شرایط آب و هوایی سخت، Tenderها (به علت حرکت زیاد Barge) دارای زمان Downtime بالا بوده و مورد استفاده قرار نمی گیرند.
عامل بعدی که می‌تواند در انتخاب نوع دکل مؤثر واقع شود، نوع عملیات حفاری است. می‌توان گفت حفاری چاه کلاً به دو منظور انجام میشود: اکتشاف نفت و استخراج آن.
چاه هایی را که برای اکتشاف نفت حفر میشود، چاه‌های اکتشافی (Exploratory Wells) و چاه هایی را که به منظور استخراج و بهره برداری از یک میدان نفتی حفر میشود، چاه‌های توسعه‌ای (Development Wells) می‌نامند.
حفر چاه‌های اکتشافی به دلیل ناشناخته بودن منطقه و امکان بروز مشکلات غیرمنتظره، دشوارتر و پرهزینه تر از چاه‌های توسعه‌ای است. در چاه‌های اکتشافی غیر از عمق آب، شرایط آب و هوا و… پارامترهای دیگری نیز در انتخاب نوع دکل تأثیرگذار است. به عنوان مثال در حفر چاه‌های اکتشافی معمولاً از Platformها استفاده نمی شود چرا که پس از پایان حفاری، معمولاً نیازی به وجود سازه‌ای روی چاه حفر شده احساس نمی شود (خصوصاً اگر نتایج حفاری منفی باشد).
علاوه بر مطالب گفته شده، می‌توان دکل‌های موجود در محدوده منطقه مورد نظر و یا نحوه انتقال دکل را پارامترهای دیگری برای انتخاب دکل به شمار آورد.
با توجه به مطالب گفت شده می‌توان دکل‌های متداول را برای انواع حفاری و شرایط گوناگون به شرح زیر برشمرد:
۱ـ۳ـ۱) انتخاب نوع دکل برای چاه‌های اکتشافی
در آبهای کم عمق معمولاً از دکل‌های Submersible (برای عمق کمتر از ft30) و یا Jack up (برای عمق بیشتر از ft30) استفاده میشود. برای حفاری اکتشافی در آبهای یخی از Drill Ship-Dynamically Positioned استفاده می‌گردد. در آبهای عمیق تر از ۱۵۰۰ فوت برای حفر چاه‌های اکتشافی، Dynamically Positioned Drill Ship گزینه مناسبی می‌باشند. در آبهای عمیق و متلاطم (Sever Sea Condition) دکل‌های Semisubmersible به منظور حفاری اکتشافی مورد استفاده قرار می‌گیرند. Platformها تنها در صورتی برای عملیات اکتشافی به کار می‌روند که استفاده از هیچ یک از انواع دیگر دکل‌ها به هر دلیل امکان پذیر نباشد.
۱ـ۳ـ۲) انتخاب نوع دکل برای چاه‌های توسعه‌ای
متداول ترین دکل دریایی برای حفاری در آبهای کمتر از ft400، Jack up می‌باشد. معمولاً در چاه‌های توسعه‌ای یک Fixed Platform در محل چاه نصب میشود و یک Cantilever Jack up، برای حفر یک یا چند چاه از روی Platform مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورتی که آب به بیش از ۵۰۰ فوت برسد (خارج از محدوده Jack Up)، Tenderها یک گزینه مطلوب برای حفر چاه‌های توسعه‌ای برای آبهای آرام ب حساب می‌آیند. در صورت آرام نبودن دریا در این عمق Compact Rigها برای این منظور استفاده میشود. در صورتی که از روی یک Compact Rig بخواهند در چند منطقه چاه حفر کنند، استفاده از چاه‌های جهتی (Directional Wells) یک امر عادی و رایج به حساب می‌آید.
حفاری در آبهای عمیق تر، نیازمند استفاده از دکل‌های Semisubmersible و یا Drill Ship می‌باشد. در این موارد با توجه به شرایط آب و هوایی، دسترسی به منابع تأمین مواد مورد نیاز (سوخت، خوراک، لوله‌ها و…) امکانات حمل و نقل و در دسترس بودن دکل، یکی از این دو نوع دکل شناور انتخاب میشود.
۲ـ۱) انواع Jack Up
آرایش و شکل ظاهری Jack Upها معمولاً یکسان است و تفاوت آنها تنها در تعداد، شکل هندسی، نحوه اتصال و سیستم بالا و پایین بردن پایه‌ها خلاصه می‌گردد. اگر چه می‌توان Jack Upها را براساس هر یک از عوامل مزبور تقسیم بندی نمود، اما رایج ترین تقسیم بندی براساس نحوه اتصال پایه‌ها به یکدیگر می‌باشد. دلیل این امر، تاثیر قابل توجه نحوه آرایش پایه‌ها بر محدوده عملکرد دکل حفاری است. Jack Upها از لحاظ نحوه اتصال پایه‌ها به دو گروه عمده تقسیم می‌شوند:
• ۱ـJack Upـ با پایه‌های مستقل
(Independent Leg Jack Up)
• ۲ـJack Upـ با پایه‌های وابسته
(Mat Supported Jack Up)
۲ـ۱ـ۱) Jack Up با پایه‌های مستقل
(Independent Leg Jack Up)
در این نوع دکل ها، حرکت پایه‌ها (Legs) مستقل از یکدیگر می‌باشد، به عبارت دیگر هر پایه می‌تواند مستقل از پایه‌های دیگر دکل به سمت بالا یا پایین
حرکت نماید که این امر، نصب دکل در مناطقی که کف دریا شیب دار و یا ناهموار باشد، را امکان پذیر می‌سازد.
نفوذ پایه‌ها در بستر دریا از اهمیت ویژه‌ای در نحوه استقرار و عملیات سکوی حفاری برخوردار است, به نحوی که هر قدر نفوذ پایه‌ها در بستر دریا بیشتر باشد, استقرار و پایداری سکو نیز بیشتر خواهد بود. از طرفی با افزایش نفوذ پایه‌ها در بستر دریا, خروج وآزادسازی آنها نیز مشکل‌تر خواهد شد. لذا با توجه به لزوم قابلیت تحرک و جابجایی سکوهای حفاری Jack Up که بر مبنای آن پایه‌های سکو بایستی قابلیت تحرک و جدا شدن از بستر دریا را داشته باشند، در محل تماس پایه‌ها با بستر دریا مخازن فلزی مخروطی شکلی تعبیه می‌گردد که این مخازن Spud Can نامیده می‌شوند (شکل۳).
شکل (۳) Spud Can و اتصال آن
طراحی و هندسه Spud Canها می‌تواند استوانه ای، مخروطی و یا هیپربولیک باشد. قسمت زیرین Spud Can معمولاً نوک تیز و از فلزات مقاوم تر ساخته میشود تا در مناطقی که بستر دریا سفت است و نفوذ Spud Canها در کف دریا ناچیز است، از لغزش آنها در بسترهای سنگی و نفوذ ناپذیر تا حد امکان کاسته شود.
۲ـ۱ـ۲) Jack Up با پایه‌های وابسته
(Mat Supported Jack Up)
در این نوع Jack Upها کلیه پایه‌ها روی یک یا دو صفحه متصل به هم قرار می‌گیرند که این صفحه اصطلاحاً Mat نامیده میشود. Matها صفحات فلزی هستند که به تمام پایه‌ها متصل می‌شوند و برای کاهش فشار روی بستر دریا به کار می‌روند.
Matها ممکن است، A شکل یا مستطیل شکل باشند و یا از دو صفحه متصل به هم (Twin Mat) تشکیل شده باشند.
ابعاد کلی Matهای A شکل از ۵۰×۲۵ تا حدود ۷۵×۵۰ متر و سطوح تماس ۳۰۰۰-۱۰۰۰ متر مربع متغیر است. ابعاد Matهای مستطیل شکل نیز در بازه ۳۵×۲۵ تا ۶۰×۳۰ متر می‌باشد.
Matها برای نصب روی بستر دریا با ساختار خاک نرم طراحی شده اند که سبب توزیع یکنواخت تنش زیر پایه‌ها می‌گردند. در Jack Upها با پایه‌های متصل، پایه‌ها معمولاً استوانه‌ای شکل و در موارد نادر و استثنایی مشبک هستند. مزیت Matها نسبت به Spud Can ها، فرورفتگی کمتر آنها در خاک‌های نرم به علت شکل هندسی و سطح تماس زیاد آنها با کف دریا می‌باشد که نتیجه آن افزایش قابلیت Jack Up در استقرار روی خاک‌های نرم است. بزرگترین مشکل این آرایش، در عدم امکان استفاده از آن در مناطقی که بستر دریا شیبدار یا ناهموار است، خلاصه می‌گردد. به دلیل عدم قابلیت این سیستم در مناطقی که بستر دریا ناهموار است، امروزه کمتر از این آرایش در ساخت Jack Upها استفاده میشود. امروزه کاربرد این دکل‌ها تنها به آب هایی تا عمق ۵۰ متر و برای مناطقی که کف دریا هموار است، محدود میشود.
۲ـ۲) تقسیم بندی اجزاء Jack Up
در یک تقسیم بندی کلی، یک دکل حفاری از نوع Jack Up را می‌توان به دو بخش تقسیم نمود.
• ۱ـ بدنه (Hull)
• پایه‌ها (Legs
۲ـ۲ـ۱) بدنه (Hull)
منظور از بدنه، قسمت Barge شکل دکل حفاری می‌باشد. کلیه تجهیزات مورد نیاز دکل، اعم از تجهیزات حفاری (Drilling Equipments)، محل‌های زندگی کارکنان و دفاتر اداری (Accommodation)، مخازن (Tanks)، انبارها، و… در داخل بدنه و یا روی عرشه (Deck) آن قرار گرفته اند. بدنه دکل باید به گونه‌ای طراحی و ساخته شود که ضمن داشتن فضای مناسب و استفاده بهینه از آن برای نصب تجهیزات، از استحکام کافی برای تحمل بارهای وارده در حین عملیات برخوردار باشد. علاوه بر این از آنجا که Jack Upها به هنگام حمل و نقل در دریا، در معرض امواج دریا قرار دارند، سازه آنها باید توان تحمل بارهای ناشی از امواج آب و کلاً کار در محیط دریا را داشته باشد.
بدنه بیشتر به صورت سه گوش یا چهارگوش ساخته میش ود. از آن جا که دکل‌های مزبور در دریا فعالیت می‌کنند، روش نامگذاری خاصی که برای شناورها مورد استفاده قرار می‌گیرد، در مورد آنها نیز صدق می‌کند، بدین صورت که قسمت انتهایی آن که حفاری از آن سمت انجام می‌گیرد، Aft یا Stern نامیده میشود. در صورتی که یک ناظر به گونه‌ای بایستد که این قسمت پشت سر وی واقع گردد، سمت راست وی Starbnoard Sideو سمت چپ Port Side نامیده میشود. نحوه استقرار تجهیزات در بدنه Jack Up به گونه‌ای است که توزیع وزن به شکل مناسبی در بدنه صورت گیرد. این مسأله چه در هنگام شناور بودن بدنه و چه در هنگام عملیات حفاری حائز اهمیت است. اهم قسمت‌های بدنه Jack Up به شرح زیر می‌باشد:
۲ـ۲ـ۱ـ۱) محل زندگی کارکنان (Accommodation)
از آنجا که واحدهای حفاری دریایی عمدتاً در مناطق دور از ساحل حفاری می‌کنند و کارکنان دکل حداقل به مدت دو هفته کامل در آن به سر می‌برند، کلیه تمهیدات لازم برای سکونت و آسایش آنان در دکل پیش بینی می‌گردد. تأمین رفاه و آسایش کارکنان در هنگام سکونت در واحد دریایی و ایجاد فضای مناسب برای استراحت آنان، در برطرف کردن و یا کاهش خستگی جسمی و روحی ناشی از کار و دوری از خانه و در نتیجه کاهش خستگی جسمی و روحی ناشی از کار و دوری از خانه و در نتیجه کاهش ضریب اشتباه (که گاه ممکن است باعث ایجاد خسارات جبران ناپذیر گردد) نقش به سزایی دارد. بسته به موقعیت کارکنان، اتاق‌های یک یا دو نفره برای سکونت آنان در دکل تعبیه شده است. تعداد کمی از اتاق‌ها دارای حمام و دستشویی اختصاصی هستند ولی برای اکثر اتاق ها، بین هر دو اتاق یک سرویس حمام و دستشویی برای استفاده مشترک قرار داده میشود. این اتاق‌ها و وسایل داخل آن به گونه‌ای طراحی میشود که آسایش کارکنان در مواقع استراحت آنان به بهترین نحو ممکن فراهم گردد. به عنوان مثال سیستم‌های تهویه و میزان عایق بودن دیواره‌ها به گونه‌ای است که بتواند شرایط آب و هوایی مطلوب را در اتاق فراهم نماید. وسایل موجود در اتاق از لحاظ نوع، شکل طراحی، چیدمان و نحوه نصب نیز قوانین و مقررات مخصوص به خود را دارند که در استانداردها و کتب راهنما به تفصیل بیان گردیده اند. معمولاً افراد ساکن در یک اتاق دو نفره در دو شیفت متفاوت کار می‌کنند که این امر باعث میشود هر فرد در شیفت استراحت خود در اتاق تنها باشد. همچنین دکل به واحدهای غذاخوری (Mess Room)، آشپزخانه (Gelley)، انبار و سردخانه برای نگهداری مواد غذایی، واحد لباسشویی (Laundry Room)، مکان هایی برای استراحت و تفریح نظیر سالن بدن سازی و اتاق تلویزیون (TV Room) و… مجهز می‌گردد. سالن غذاخوری یک دکل را نشان می‌دهد. همچنین دفاتر اداری، آرشیو اسناد فنی، بخش مخابرات و ناوبری نیز در Accommodation جای داده می‌شوند. کلیه قسمت‌های گفته شده در طبقات مختلف Accommodation که معمولاً چهار یا پنج طبقه است، قرار دارند. تناسب فضای اختصاص داده شده به هر قسمت با نوع عملیات و تجهیزات مربوطه، از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. علاوه بر این نحوه چیدمان درست اماکن نامبرده شده نیز بسیار حائز اهمیت است.
همچنین طراحی راهروها و راه پله‌ها باید به گونه‌ای صورت گیرد که فضای حرکتی لازم برای رفت و آمد پرسنل و حمل و نقل وسایل مورد نیاز، استفاده میشود که در صورت بروز حوادثی مانند آتش سوزی مشکلات خاصی ایجاد نگردد. به عنوان مثال از موادی که در صورت اشتعال، گازهای سمی تولید می‌کنند، برای ساختن بخشهای فوق استفاده نمی شود. شرایط تهویه، نور، میزان عایق بودن در برابر صوت و مسائلی از این دست نیز باید با نوع استفاده‌ای که از فضا میشود، در تطابق کامل باشد. به علت اهمیت بالای Accommodation در واحدهایی که در دریا فعالیت می‌کنند، قوانین و استانداردهای زیادی بر آن نوشته شده است که در آنها حداقل شرایط لازم برای این قسمت قید شده است.
اداره کشتیرانی آمریکا (American Bureau Of Shipping) که به اسم اختصاری ABS معروف است در جزوه‌ای تحت عنوان (Giude For Crew Habitability On Offshore Installations) شرایط لازم برای قسمت‌های مختلف Accommodation را از لحاظ نور، دما، رطوبت، صدا و… به منظور تأمین آسایش کارکنان بیان نموده است.
۲ـ۲ـ۱ـ۲) مخازن (Tanks)
به علت شرایط عملیاتی دکل‌های حفاری دریایی و دوری آنها از مراکز تأمین مواد مورد نیاز، به منظور ذخیره سازی و نگهداری مواد مختلف روی دکل، مخازن مختلفی پیش بینی میشود. نوع، تعداد و حجم این مخازن در طراحی‌های مختلف متفاوت است، ولی می‌توان گفت اهم مخازن که در اکثر واحدها وجود دارند به شرح زیر می‌باشد:
مخازن گل (Mud Tanks)، مخازن Preloading، مخازن آب شرب (Potable Water Tanks)، مخازن آب حفاری (Drill Waters)، مخازن سوخت (fuel Tanks)، مخازن نگهداری مواد اولیه و… شکل (۴) یک نمونه نقشه مخازن را نشان می‌دهد. توضیح مختصر هر یک از مخازن به شرح زیر است:
شکل (۴) نقشه مخازن Jack Up
مخازن گل (Mud Tanks)
این مخازن به منظور آماده سازی و ذخیره سازی گل حفاری در دکل تعبیه می‌شوند.
مخازن (Preload Tanks) Preloading
این مخازن حجم زیادی از بدنه را به خود اختصاص داده اند، به هنگام نصب دکل، با پرشدن این مخازن توسط پمپ‌های آب شور، دکل سنگین شده و عملیات Preloading انجام میشود. این مخازن تحت عنوان Ballast Tanks نیز شناخته می‌شوند.
مخازن آب شیرین (Potable Water Tanks)
این مخازن جهت ذخیره سازی آب شیرین مورد نیاز کارکنان واحد حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. آب ذخیره شده در این مخازن توسط آب شیرین کن تهیه شده و برای شست و شو مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی از دکل‌های از آب معدنی جهت شرب استفاده میشود و در برخی دیگر تأمین آب شرب مورد نیاز توسط آب شیرین کل صورت می‌گیرد.
مخازن آب حفاری (Drill Water Tanks)
آب شیرین مورد نیاز برای ساختن گل حفاری و یا شستن قسمت‌های مختلف دکل و تجهیزات توسط کشتی به دکل حفاری منتقل گشته و در این مخازن ذخیره می‌گردد.
مخازن ذخیره سوخت (Fuel Tanks)
سوخت مورد نیاز تجهیزات واحد حفاری با کشتی به محل دکل منتقل می‌گردد و از کشتی به دکل پمپ شده، در این مخازن ذخیره می‌گردد.
مخازن سوخت مصرفی روزانه (Fuel Daily Tanks)
سوخت از مخازن تصفیه به این مخازن منتقل می‌گردد و تجهیزات، سوخت مصرفی خود را از این مخازن دریافت می‌کنند.
مخازن روغن (Oil Tanks)
روغن مورد نیاز دستگاه‌های مختلف در این مخازن ذخیره می‌گردد. انواع مختلف روغن در مخازن جداگانه نگهداری می‌شوند.
مخازن جمع آوری آبهای سطحی(Bilge Tanks)
آب جمع شده در سطوح مختلف در اثر بارندگی یا شستشو، از طریق مجراهای تعبیه شده به این مخازن وارد میشود و پس از جدا کردن مواد آلاینده محیط زیست از آن، به دریا ریخته میشود.
طراحی بدنه (Hull) و قسمت‌های مختلف دکل باید به گونه‌ای باشد که کلیه آبهای سطحی به این مخازن منتقل گردد، به عبارت دیگر آب در هیچ یک از قسمت‌ها جمع نشود.
مخازن نگهداری مواد اولیه
برای ذخیره سازی مواد افزودنی به گل حفاری نظیر باریت، بنتونیت و همچنین سیمان، مخازنی در واحد حفاری تعبیه می‌گردد.
۲ـ۲ـ۱ـ۳) محل فرود هلی کوپتر (Heli Deck)
به علت بعد مسافت بین مناطق عملیاتی و ساحل برای انتقال برخی مواد و پرسنل از هلی کوپتر استفاده میشود. به همین دلیل روی دکل مکانی برای فرود هلی کوپتر در نظر گرفته میشود. این قسمت معمولاً در بالای Accommodation قرار داده میشود، طراحی و ساخت این قسمت به گونه‌ای صورت می‌گیرد که وسعت کافی برای عملکرد هلی کوپتر وجود داشته و سازه آن برای تحمل بارهای اعمال شده از استحکام کافی برخوردار باشد.
در گذشته این قسمت در سمت جلوی دکل (مقابل بخشی که حفاری از آن جا صورت می‌گرفت) قرار داده می‌شد، اما امروزه این قسمت معمولاً در سمت راست (Starboard Side) نصب می‌گردد.
در این محل تجهیزات سوخت گیری و همچنین تجهیزات آتش نشانی برای مقابله با حوادث احتمالی پیش بینی شده است. از آن جا که به علت بارندگی و یا استفاده از وسایل آتش نشانی و…
امکان جمع شدن آب یا مایعات دیگر وجود دارد، به منظور تسریع در تمیز کردن آنها و جلوگیری از ورود آب یا سایر مایعات به سایر قسمت ها، مجراهایی برای خروج آنها در کف دکل تعبیه می‌گردد.
۲ـ۲ـ۱ـ۴) جرثقیل (crane)
به منظور انتقال تجهیزاتی نظیر لوله‌ها از کشتی به دکل حفاری و همچنین جابجایی لوازم روی دکل حفاری، جرثقیل هایی تعبیه میشود. تعداد، ظرفیت و شعاع عملکرد جرثقیل‌ها بسته به نوع دکل حفاری متغیر است. معمولاً روی Jack Upها دو تا سه حرثقیل نصب میشود.
۲ـ۲ـ۱ـ۵) تجهیزات مخابراتی
(Communication System)
کلیه واحدهایی که در دریا فعالیت می‌کنند، اعم از کشتی ها، سکوهای نفتی، واحدهای حفاری و… برای تعیین موقعیت خود، ارتباط با ساحل و یا سایر واحدهای دریایی به منظور رفع نیازها و یا درخواست کمک در مواقع ضروری و یا دریافت اطلاعات، به تجهیزات مخابراتی مجهز می‌باشند.
تنوع این تجهیزات برای یک واحد دریایی به گونه‌ای است که واحدها بتوانند در هر شرایطی و هر منطقه ای، خصوصاً در مواقع اضطراری با واحدهای مستقر در دریا و خشکی ارتباط برقرار نموده، پیام ارسال یا دریافت دارند. علاوه بر تجهیزات مخابراتی فوق الذکر که امکان ارتباط با محیط خارج را فراهم می‌نماید، هر واحد دریایی به یک سیستم مخابراتی داخلی برای ارتباط قسمت‌های مختلف با یکدیگر نیازمند است.
۲ـ۲ـ۱ـ۵ـ۱) تجهیزات مخابراتی برای ارتباط با خارج
نواحی بحری از لحاظ ارتباطی به چهاردسته تقسیم می‌شوند. نواحی که در آنها امکان ارتباط با ساحل از طریق امواج با فرکانس بالا (VHF) امکان پذیر باشد، ناحیه A1(1A Area)، مناطقی که ارتباط آنها با ساحل از طریق امواج با فرکانس متوسط (MF) فراهم شود ناحیه A2(2A Area)، نواحی که از طریق ماهواره قابلیت ارتباط با ساحل را داشته باشند ناحیه A3(3A Area) و بالاخره مناطقی که در هیچ یک از موارد فوق نگنجد ناحیه A4(4A Area) نامیده می‌شوند، لازم به ذکر است امواج رادیویی براساس فرکانس خود به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند:
۳/۰ تا ۳ مگا هرتز: MF (Middle Ferquency)
۳ تا ۳۰ مگا هرتز: HF (HIGH Fequency)
۳۰ تا ۳۰۰ مگاهرتز: VHF (Very High Frequency)
۳۰۰ تا ۳۰۰۰ مگاهرتز: UHF (Ultra High Frequency)
با توجه به نوع عملیات دکل حفاری Jack Up، تجهیزات مخابراتی آن به گونه‌ای در نظر گرفته میشود که ناحیه A3 را بپوشاند. کلیه تجهیزات مخابراتی در یک اتاق که اتاق مخابرات (Communication Room) نامیده میشود قرار می‌گیرند.
اهم وسایل مخابراتی که در یک Jack Up مورد استفاده قرار می‌گیرد به شرح زیر می‌باشد:
SSB Transciever
SSB که مخفف Single Side Band می‌باشد، یک فرستنده – گیرنده رادیویی است که در باند فرکانسی ۲ تا ۳۰ مگاهرتز عمل می‌نماید.
ـ E.P.I.R.B
(Emergency Positioning Indicating Radio Beacon)
این وسیله یکی از مهم ترین و معروف ترین تجهیزات مخابراتی و شاید ایمنی در واحدهای دریایی به حساب می‌آید. دستگاه مزبور در بدنه (Hull) واحد دریایی تعبیه میشود و در مواقع بروز سانحه که بدنه به داخل آب فرو می‌رود با انتشار سیگنال هایی که معرف نام واحد دریایی و موقعیت آن است، ماهواره‌ها را از بروز سانحه مطلع می‌نماید و ماهواره‌ها از نزدیک ترین و در دسترس ترین واحدها تقاضای کمک می‌کنند.
ـ Marine VHF Radio
این رادیوها برای ارسال و دریافت پیام در باند فرکانسی ۱۵۰ تا ۱۶۵ مگاهرتز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ـ Aircraft Radio Beacon Transmitter
دستگاه مزبور جهت ایجاد ارتباط با هلی کوپتر در دکل حفاری قرار داده میشود.
ـ Watch Reciever
این رادیو روی کانال ۱۶ باند VHF تنظیم می‌گردد و همواره آماده دریافت اطلاعات می‌باشد. معمولاً پیام‌های اضطراری روی این کانال ارسال می‌گردد و اشغال آن برای مدت زمان بیشتر از یک دقیقه ممنوع می‌باشد.
ـ Satellite Communication System
به طور کلی تجهیزات و سیستم هایی که فرآیند تبادل اطلاعات را با استفاده از ماهواره‌ها انجام می‌دهند تحت این نام شناخته می‌شوند. تبادل پیام می‌تواند به صورت صوتی (Voice) یا نوشتاری (Text) باشد.
ـ Telex, Facsimile
دستگاه Facsimile یا همان Fax و Telex به منظور ارسال پیام نوشتاری یا دریافت آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر چه به علت وجود اینترنت، امروزه استفاده از آنها و مخصوصاً استفاده از Telex کاهش یافته است، اما به علت اهمیت ایمنی در دکل حفاری و این که قابلیت دریافت و ارسال هر گونه پیامی در هر جایی در مواقع اضطراری وجود داشته باشد، باز هم این سیستمها روی دکل حفاری تعبیه میشود.
ـ Navtex
تمام اطلاعات مربوط به امور دریایی، اتفاقات، پیش بینی آب و هوا و مسائلی از این دست به صورت نوشتاری توسط این دستگاه دریافت می‌گردد.
۲ـ۲ـ۱ـ۵ـ۲) سیستم‌های مخابراتی داخل دکل حفاری
علاوه بر سیستم‌های مخابراتی گفته شده که جهت ارتباط دکل حفاری با خارج از دکل پیش بینی شده اند، برای ارتباطات داخلی نیز سیستم‌های مخابراتی مهیا شده است. در دکل حفاری یک مرکز تلفن وجود داد که ارتباط قسمت‌های مختلف دکل حفاری نظیر اتاق‌های کارکنان، اماکن اداری و… را فراهم می‌سازد.
همچنین امکانات لازم برای پیچ (Page) کردن افراد به صورت خصوصی یا عمومی در نقاط مختلف دکل تعبیه گردیده است. علاوه بر این سیستم‌های مخابراتی موضعی نظیر Walky Talky برای ارتباط کارکنان یک قسمت با یکدیگر پیش بینی شده است. به عنوان مثال سیستم فوق نقش مؤثری جهت ایجاد ارتباط بین افراد مستقر روی Rig Floor و Derrickman ایفا می‌نماید.
(Derrickman روی Derrick در ارتفاع تقریباً ۲۵ متر از کف دکل مستقر میشود و عملیات قرار دادن لوله‌ها در Finger Board و خروج لوله‌ها از آن را انجام می‌دهد).
۲ـ۲ـ۲) پایه‌ها (Legs)
۲ـ۲ـ۲ـ۱) اتصالات پایه‌ها
اکثر سازختارهای پایه Jack Up ترکیبی سه بعدی از سه اتصال مذکور می‌باشد، که در مجموع واحدی را تشکیل می‌دهند که توان مقاومت در برابر انواع نیروهای وارد بر پایه‌های Jack Up را دارا می‌باشد. کلیه نیروهای وارد بر ساختار Jack Up در تمامی اتصالات، چه در اتصالات موجود در یک صفحه (One Plane Joints) و چه در اتصالات سه بعدی و چند صفحه‌ای (Multi-Planer Joints) به دقت مورد تحلیل قرار می‌گیرند. نوع دیگری از اتصال که به T شکل معروف است، در واقع نوع خاصی از ات
فهرست مطالب
مقدمه۳
بخش اول:
دکل های حفاری دریایی۷
بخش دوم:
دکل های حفاری خشکی۴۹
بخش سوم:
اجزای دکل های حفاری۶۴
بخش چهارم:
تاپ درایو ۱۳۴
بخش پنجم:
پمپ گل۱۶۷
بخش ششم:
گل حفاری و تجهیزات تصفیه آن۱۹۰
بخش هفتم:
لوله حفاری۲۳۵
بخش هشتم:
مته های حفاری۲۷۱
بخش نهم:
نظر اجمالی برمراحل طراحی
برچسب ها:
دکل های حفاری در صنایع نفت دکل حفاری نفت دکل نفتی پایان نامه دکل نفت حفاری نفت پروژه دکل حفاری نفت