Forarea pentru petrol și gaze este un proces industrial complex care se bazează pe o gamă largă de echipamente specializate, de la instalația de suprafață în sine până la uneltele de fund care extrag hidrocarburile. Înțelegerea funcțiilor fiecărei componente este esențială pentru inginerii petrolier și de foraj. Acest articol oferă o imagine de ansamblu cuprinzătoare a echipamentelor de foraj, a sistemelor majore de platforme, a instrumentelor comune de foraj și a diferitelor clasificări ale instalațiilor de foraj utilizate pe uscat și offshore.
Ce este forajul?
Forajul este procesul de creare a unui foraj (foraj) pe suprafața pământului pentru a accesa rezervele subterane de petrol sau gaze naturale. Acest lucru se realizează folosind o structură specializată numită instalație de foraj, care rotește un burghiu pentru a pătrunde în straturile de rocă și de sol. Bitul este conectat la instalație printr-o țeavă metalică lungă cunoscută sub numele de țeavă de foraj, care circulă și fluidul de foraj pentru a transporta tăieturile de rocă înapoi la suprafață.
Ce este o instalație de foraj petrolier?
O instalație de foraj petrolier este o structură mare echipată cu facilități pentru extragerea și procesarea petrolului și gazelor din adâncurile de sub suprafața pământului, adesea situate în oceane sau corpuri mari de apă (plate offshore). Se compune dintr-o platformă construită pe stâlpi sau flotoare, adăpostind echipamente și personal. Un turn înalt numit derrick găzduiește echipamentul de foraj, iar o țeavă metalică lungă (snur de foraj) este introdusă în pământ pentru a extrage hidrocarburile din rezervoarele subterane.
Sisteme majore în cadrul echipamentelor de foraj
Înțelegerea sistemelor cheie ale unei instalații de foraj este fundamentală pentru a înțelege funcția sa generală.
- Sistem de ridicare și tragere:Responsabil pentru ridicarea și coborârea garniturii de foraj și a altor unelte în puțul de foraj. Remorca constă dintr-o bobină mare înfăşurată cu linie de foraj, plus un set de frâne pentru a controla viteza şi mişcarea.
- Sistem rotativ:Oferă mișcare de rotație garniturii de foraj și burghiului din partea inferioară a găurii. Acest sistem include în mod obișnuit o masă rotativă sau o transmisie superioară care furnizează cuplul necesar, precum și sistemul de antrenare Kelly sau superior pentru a transfera rotația de la instalație la garnitura de foraj.
- Sistem de circulație:Esențial pentru pomparea fluidului de foraj (noroi) în jos pe garnitura de foraj și înapoi la suprafață. Include pompe de noroi care transportă fluidul din gropile de noroi în garnitura de foraj și rezervoare de noroi care stochează și tratează fluidul înainte de a fi pompat în adâncime. Diferite supape și colectoare controlează fluxul de fluid.
- Sistem de alimentare:Oferă energia necesară pentru a opera toate componentele instalației. De obicei, include motoare diesel sau motoare electrice care alimentează instalațiile de tragere, pompele de noroi și alte echipamente. Generatoarele furnizează energie electrică pentru iluminat, încălzire și alte sisteme electrice de pe platformă.
- Sistem de siguranță și control al puțurilor (prevenirea erupțiilor):Previne scurgerile necontrolate de petrol sau gaz din sondă. Acest sistem include dispozitive de prevenire a erupțiilor (BOP)-supape mari instalate la capul sondei pentru a etanșa puțul în cazul unei lovituri sau a unei explozii-plus alarme, senzori și dispozitive de oprire de urgență.
Unelte și componente comune pentru foraj
Următoarea este o listă a instrumentelor comune de foraj și producție utilizate în operațiunile de sondă, fiecare având o funcție specifică:
| Instrument/Componentă | Funcţie |
|---|---|
| Frâu | Susține și distribuie greutatea tijei lustruite, reducând stresul asupra echipamentului de suprafață. |
| Clemă de tijă lustruită | Fixează tija lustruită pentru a preveni mișcarea în timpul funcționării. |
| Tija de ghidare | Menține tija lustruită și tija de ventuză aliniate pentru o funcționare lină și eficientă. |
| Tijă lustruită | O tijă lungă și netedă care conectează unitatea de pompare de suprafață la pompa de fund, transmițând puterea. |
| Cutie de umplutură | Se etanșează pe tija lustruită pentru a preveni scurgerea fluidelor de puț la suprafață. |
| Supapa de suprasolicitare | Eliberează presiunea în exces din cutia de presa, prevenind deteriorarea echipamentului. |
| Linia de curgere | O conductă care transportă fluidele produse de la capul sondei la unitățile de producție. |
| Cap de tub | Componentă montată deasupra capului carcasei, oferind o carcasă de protecție pentru tuburi și etanșând inelul carcasei-tubului. |
| Capul carcasei | Montat deasupra carcasei sondei, fixând și etanșând carcasa în sondă. |
| Cuplaj tije lustruite | Conectează tija lustruită la șirul tijei de aspirație, transmițând puterea de suprafață către pompa de fund. |
| Conductă de suprafață | O secțiune de țeavă instalată la suprafață pentru a oferi suport structural pentru echipamentele capului de sondă. |
| Snur de tuburi | Un șir de conducte folosit pentru a transporta uleiul de la rezervor la suprafață. |
| Sucker Rod | O tijă lungă, filetată, care transmite mișcarea de pompare de la suprafață la pompa de fund. |
| Tubing | Conducte interconectate care transportă fluidul de la pompa de fund la suprafață. |
| Cuplaj de butoi | Un conector folosit pentru a uni două secțiuni de tuburi sau tije de aspirație. |
| Cuplaj tijei de ventuză | Un fiting folosit pentru a conecta două secțiuni de tije de ventuză. |
| Supapă de deplasare | O supapă din interiorul cilindrului pompei care se mișcă în sus și în jos, permițând lichidului să intre în timpul cursei în sus și să iasă în timpul cursei în jos. |
| Butoiul pompei | Partea cilindrică a pompei în care pistonul se mișcă în sus și în jos pentru a crea fluid de aspirație și de ridicare. |
| Piston metalic | O tijă solidă care se mișcă în sus și în jos în interiorul cilindrului pompei, creând aspirarea și ridicarea fluidului la suprafață. |
| Supapă în picioare | Situat în partea inferioară a cilindrului pompei, permițând lichidului să intre în pompă în timpul cursei în sus. |
| Mamelon de așezare | Componentă instalată în șirul de țevi care asigură un scaun de sprijin pentru supapa în picioare. |
| Mamelon perforat | O structură tubulară cu găuri care permit fluidului să pătrundă din formațiunea înconjurătoare în șir. |
| Ancoră de gaz | Separă gazul de lichid în șirul de tuburi, prevenind blocarea gazului și îmbunătățind eficiența pompei. |
| Ancoră de noroi | Separă noroiul sau solidele de lichidul din șirul de tuburi, prevenind blocarea conductei și deteriorarea pompei. |
| Bull Plug | Un dop filetat folosit pentru a sigila capătul unei țevi sau a unui șir de carcasă. |
Cinci tipuri principale de platforme de foraj offshore
Platformele de foraj offshore sunt proiectate pentru diferite adâncimi de apă și medii.
- Barjă interioară (ape puțin adânci)Funcționează în ape foarte puțin adânci, de obicei la mai puțin de 20 de picioare. Coca barjei se aseaza pe fundul marii dupa ce a fost remorcata la locatie, oferind o platforma de foraj stabila.
- Instalație submersibilăFolosit la adâncimi de apă cuprinse între 50 și 70 de picioare, unde barjele nu pot funcționa. Coloanele sau stâlpii sunt scufundați și balastați la o înălțime specifică, cu echipamentul de foraj deasupra conducând unitatea de foraj scufundată.
- Sus-rig RigO platformă mobilă care poate fi remorcată într-o locație și apoi „își ridică” picioarele până la fundul mării pentru a ridica platforma deasupra apei. Potrivit pentru ape puțin adânci de până la aproximativ 400 de picioare. Variațiile includ modele în consolă și-slot pentru chei.
- Platformă Rig (structuri fixe) Platformă fixă:Fabricat din otel sau ciment, conceput ca o structura permanenta ancorata pe fundul marii. Poate găzdui facilități mari și personal, susținând forarea direcțională de până la cinci mile. Potrivit pentru adâncimi de până la 1.700 de picioare.Turn conform:O structură înaltă, îngustă din oțel/beton, care se îndoaie cu valurile și vântul, potrivită pentru adâncimi de la 1.500 la 4.900 de picioare.
- Instalații plutitoare (nave plutitoare)
- Semi-submersibil:Puntea plutește deasupra liniei de plutire, în timp ce mare parte din masă este scufundată pentru stabilitate. Potrivit pentru adâncimi de până la 12.000 de picioare. Include variantele de platformă Sea Star și Spar.
- Navă de foraj:Echipamentul de foraj este montat direct pe puntea navei, cu puțul forat printr-un „moon pool” (deschidere centrală în carenă). Menține poziția folosind poziționarea dinamică.
Clasificarea instalațiilor de foraj după tipul de acționare, mediu și tehnologie
După tipul de unitate:
| Tip | Model tipic | Caracteristici | Aplicație |
|---|---|---|---|
| Acționare mecanică | ZJ20 | Transmisie mecanică diesel, structură simplă, întreținere redusă | Fântâni cu adâncime mică până la medie{0}, câmpuri convenționale de pe uscat |
| Acționare electrică | ZJ70D | AC-DC-AC variator de frecvență, automatizare ridicată, consum redus de energie | Fântâni adânci/ultra-adânci, formațiuni complexe, resurse neconvenționale |
| Acționare hidraulică | Instalație hidraulică NOV | Sistem hidraulic complet, compact, mobil | Zone urbane sau sensibile din punct de vedere ecologic cu constrângeri de spațiu |
După mediul de operare:
| Tip | Exemplu de model | Caracteristica cheie | Aplicație |
|---|---|---|---|
| Pe uscat (ultra-adânc) | ZJ120/9000 | Sarcina maximă cu cârlig 9.000 kN, adâncime de foraj 12.000 m | Bazinul Tarim, Sichuan-Chongqing rezervoare ultra-de adâncime |
| Arctic (polar) | HZJ40L | Rezistent la temperatură scăzută la -50 de grade, hidraulic antiîngheț | Siberia, regiunile cercului polar |
| Offshore (prin ridicare-) | HYSY981 | 3.000 m adâncime a apei, 10.000 m adâncime de foraj | Marea Chinei de Sud, Marea Chinei de Est câmpuri de apă adâncă |
| Offshore (semi-submersibil) | Orizontul transocean de apă adâncă | Forță duală, rezistență puternică la val | Operațiuni în apă ultra-profundă |
După nivel tehnologic:
| Tip | Exemplu de model | Repere tehnologice | Aplicație |
|---|---|---|---|
| Convenţional | Daqing 130 | Acționare mecanică, funcționare manuală ridicată | Câmpuri de petrol de-complexitate redusă (înlocuite treptat) |
| Automatizat | Instalație Schlumberger PRIME™ | Perforator automat-integrat, monitorizare-în timp real, creștere a eficienței de 30%. | Sonde orizontale, sonde multi-laterale, lucrări de-înaltă precizie |
| Inteligent | NOV Cyberbase® | AI-parametri de foraj optimizați, telecomandă, predicție de defecțiuni | Câmpuri petroliere digitale, platforme fără pilot |
Instalații cu funcții speciale:
| Tip | Exemplu de model | Caracteristici | Aplicație |
|---|---|---|---|
| Instalație de tuburi spiralate | Halliburton CTU 1500 | Tubulatură continuă, fără schimbare a conductei | Prelucrare a puțului, foraj-subțire, fracturare |
| Rig modular | National Oilwell Varco FastRig® | Design modular, cost cu 20% mai mic, transport rapid | Zone îndepărtate, proiecte cu răspuns rapid- |
Factori cheie de selecție pentru instalațiile de foraj
Atunci când aleg o instalație de foraj, operatorii iau în considerare:
- Conditii geologice:Rock dur necesită instalații-de cuplu mare; ape adânci necesită modele rezistente la-presiune înaltă la coroziune-.
- Obiective operaționale:Sondele de explorare favorizează flexibilitatea; puțurile de producție au nevoie de stabilitate-pe termen lung.
- Cerințe de mediu:Zonele sensibile din punct de vedere ecologic acordă prioritate instalațiilor electrice cu-zgomot redus, cu emisii zero-.
Diversitatea modelelor de platforme de foraj reflectă gama largă de cerințe tehnice și scenarii de operare în explorarea și dezvoltarea petrolului și gazelor. De la instalații mecanice tradiționale la sisteme inteligente, bazate pe AI-, evoluția tehnologică continuă să îmbunătățească eficiența și siguranța forajului. Selecția corectă-integrarea condițiilor geologice, a mediului operațional și a factorilor economici-este esențială pentru a maximiza profiturile din dezvoltarea resurselor. Pentru informații mai detaliate, vă rugăm să nu ezitați să contactați echipa Vigor pentru informații mai detaliate despre produs.
