أبراجُ الحفر البرية والبحرية

برجُ الحَفْرِ هو الجهازُ المُستخدَمُ لِحفر البئر النفطيّ مُغلَّفًا ومُدعَّمًا من الداخل. [1]

قبلَ بَدْءِ عمليةِ الحفر؛ تُتّبَعُ آليةٌ تَتلخّصُ بتصميم البئر ومن ثمَّ وضع الاحتمالات المُتوقَّعة لعملية الحفرِ واختبار الأحمال للأجهزة المُستعمَلة، تُختَبَرُ عند أقصى درجة، وبعدَ ذلك؛ يُقارَنُ بين أنواع الحفارات وبين مُعطياتِ التّصميمِ والحمل لِتنتهيَ  باختيار النَّوع المُناسب من أبراج الحَفر لبدءِ عملية الحفر. [1]

تُصنّفُ أبراجُ الحفرِ إلى نوعين أساسيين: [1]

1-         أبراج الحفر البريّة.

2-         أبراج الحفر البحريّة.

أبراجُ الحفر البريّة:

جعلتْ أبراجُ الحفر البريّة عمليةَ البحث عن الهيدروكربونات أكثرَ كفاءة، إذ كانَ لها تأثيرٌ مباشرٌ على تصميم باقي المنصات النّفطية، وقد كانت أوّلُ منصات الحفر الأرضيّة هياكلَ خشبيةٍ دائمة، وتُتركَ في مكانها بعد إتمام عملية الحفر، وكان العديدُ منها مجرَّدَ أقطاب طويلة أو هياكل على حرف V. ولمّا كانت أعماقُ الحفر قد بدأت بالازديادِ فإنَّ الحفرَ أصبح يحتاج إلى هياكلَ أقوى فصُنعت لذلك أبراجُ الحفر من الصُلب. وما يعنيه تَصنيعُ آبار الحفر من الصُلب هو عدمُ تركِ الهيكل في موقع البئر وإمكانيةُ نقلِه من موقعٍ إلى آخر بوصفها ميزة رئيسة. [2].

أنواع أبراج الحفر البريّة :

1-        Fit for purpose rigs أبراج الحفر المناسبة للغرض:

ترغبُ الشّركاتُ في إنشاء المشاريع النفطية حيثُ الصحارى الحارقة أو المناطق المتجمدة، ونظرًا إلى وجود عدد قليل من الطرق السريعة أو عدمِ وجودِها أساسً، لِنقل أبراج الحفر في هذه المناطق؛ فقد صَمّمتْ الصناعةُ حفَّاراتٍ مناسبة لهذا الغرض؛ لنقل الحفّارات عبر الرمال، ويُوضَعُ هيكل الحفر بأكملِهِ على عجلاتٍ، ويمكِنُ أن يصلَ ارتفاعُ كثيرٍ منها إلى 12 قدم، فتسمحُ العجلاتُ الضخمة  للحفارات بسحبها إلى الموقع التَّالي عن طريقِ شاحناتٍ وجرارات. وقد كيّفت الصناعة أجهزةَ حفرٍ لتتناسبَ مع البيئات. وعلى سبيل المثال؛ في فصل الشتاء في المناطق القطبيّة الشماليّة؛ تحتاجُ أجهزةُ الحفرِ إلى أنظمةِ تدفئة وغيرها من الضروريات. [2]

ويُمكننا أن نحفرَ الآبار البرية مع الأجهزة الموجودة حاليًّا في أقل من 14 يوم، وتمثّل سرعةُ الحفر عاملَ التأثير الأساسي في تصميم الأبراج في الوقت الحالي. ومع ذلك؛ فقد زادَ التّعقيد بالنسبة إلى الحفارات بسبب الوقت المُستغرَق لنقل الحفارة، وبذلك؛ يزداد إجمالي أيام التشغيل، وغالبًا ما يبحثُ المقاولون عن أبراجِ حفرٍ ذات تصاميم تستغرقُ وقتًا أقلَّ للحفر. [2]

صورة (1) :

2-         Walking Rigs أبراج الحفر المتنقلة:

لقد ساعدت الصناعة النّفطيّة على تطوير كيفية الوصول إلى التكوينات الأرضية القليلةِ النفاذِية وفهمها؛ مثل تكويناتِ النّفطِ الصخري، فقد أثّرت بذلك في تصميم أبراجِ الحفر، فمعظمُ عمليات الحفر في هذه المواقعِ تُحفَرُ فيها عدّةُ آبار في موقع واحد، لذلك يُستخدَمُ هذا النّوعُ من الأبراج إذ يملكُ القدرةَ على تحريك كامل الهيكل إلى مسافات قصيرة تصلُ إلى 100 قدم تقريبًا، ونتيجةً لذلكِ؛ تَتطلّبُ الأبراجُ تعزيزاتٍ هيكليةً إضافيةً لِتتناسبَ مع الوزن والحركة. [2] وتُعدُّ اليومَ أكثرَ الأبراج حداثةً وكفاءة.

للتعرف أكثر إلى هذا النوع من الأبراج ومشاهدةِ طريقة نقلها؛ يمكن مشاهدة الفيديو في الرابط :

أبراج الحفر البحرية :  

1-   أبراج الحفر المرفوعة (jack up Rigs):

صورة (2) :

يكونُ لها أرجلٌ لحمل الهيكل وأرضية البرج، وعندما تُوضَعُ على مكان الحفر تَستقرُّ الأرجلُ في قاع البحر، وتستطيع الحفرَ في مياهٍ يتراوح عمقها بين بعض الأقدام أو الأمتار إلى أكثر من 400 قدم، وتسحبُها المراكبُ إلى مكان معين وتكون أرجلُها دائمًا مرفوعةً عن القاع. ويكون المسؤولُ عن وضعِ أرجلِها بإحكامٍ على قاع البحرِ هو طاقمُ نصب برج الحفر، وبعد ذلك يُعدّلون الأرضيةَ وارتفاعَ مستوى البرج. [3]

2-  أبراج الحفر ذات المنصة الثابتة ( Platform Rigs ):

هو منشأةٌ بحريّةٌ غير قابلةٍ للتحريك؛ وهذا يعني أنَّه عندما يُبنى فهو لا يَتحرّكُ من مكان الحفر على الإطلاق. وتحفرُ الشركاتُ عدّةَ آبار من منصة ثابتة واحدة، ويمكنُ أن تُعزَّزَ بمركبِ تموينٍ يطفو على سطح الماء بالقرب من المنصة المُثبّتة بإحكامٍ في قاع البحر، وهناكَ منصاتٌ كثيرةٌ ليسَ لها مركب التموين هذا؛  فتكونُ كبيرةً جدًّا ويمكن أن تحتوي كلَّ شيء. لِأبراج الحفر الكبيرة ذات المنصة الثّابتة أنواعٌ مختلفةٌ مثلَ النوع ذي الغلاف الفولاذيّ Steel-Jacket Platform والقيسوني Caisson Type Platform والثقل الخرساني Concrete Gravity Type Platform.

ويُحتَّم على بُناة أبراج الحفر في المياه العميقة إنشاء منصاتٍ تستجيبُ لحركةِ الماء والرياح. [3]

صورة (3) :

3- أبراج الحفر الغاطسة (Submersible Rigs):

تستندُ إلى قاعِ البحر في أثناء عمليةِ الحفر، ويغمر العمالُ الحُجيرات بالماء، وتُسببُ هذه الحجيرات غمرَ البرج واستناده إلى القاع، وعندما يكونُ جاهزًا للحركةِ يُفرِّغُ العمال هذه الغرف، وهذا يجعل البرجَ يطفو؛ لِتتمكن السفنُ من سحب البرج إلى مكان آخر. ويُصمّمُ مُنشئو الأبراج أبراجَ الحفرِ الغاطسة للحفر تحت الماء الضّحل حتى قرابة 175 قدم. [3]

صورة (4) :

4- أبراج الحفر شبه الغاطسة (Semi-Submersible Rigs):

هو برجُ حفرٍ بحريّ طافٍ، وله عَوّاماتٌ وأعمدةٌ وعندما تُغمَرُ هذه العواماتُ بالماء تُسبِّبُ غطس الوحدةِ جُزئيًّا إلى عمق مُسبَق التحديد، وتتجمع أدوات العمل على السطح، ويستطيع العمال في مكانِ الحفر تثبيتَ برجِ الحفر في قاعِ الحُفَر للحفاظ على البرج فوق موقع الحفر. [3]

صورة (5) :

وأخيرًا؛ فإنّ الشركاتِ النفطيةَ مستمرّةٌ بالبحث والتطوير لتصميم أبراج حفرٍ تَستوعبُ جميعَ المعدات وأحدثها؛ لزيادةِ سرعةِ الحركة ومسافتها من بئرٍ إلى آخر، وكذلك لتقليل الوقت اللازم لإكمال حَفرِ البئر وتجهيزه للإنتاج.

المصادر : 

1- هنا

2- هنا

3- هنا

4- هنا

5- هنا

6- هنا

7- هنا