آلية عمل آبار النفط

1994 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء الخامس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

آبار النفط علوم الأرض والجيولوجيا

بئر النفط أو البترول عبارة عن ثقب أو حفر عميقة في صخور القشرة الأرضية، يتراوح قطرها بين 70 و80 سم، وتصل إلى أعماق كبيرة قد تصل أحيانا إلى حوالي 10 كيلومترات.

وتحفر الآبار بهدف الوصول إلى مكان البترول لاستكشافه واستخراجه.

فالبترول يتجمع في باطن الأرض في صخور منفذة ولها مسامية عالية مثل الحجر الرملي، وتحيط بهذه الصخور من أعلى ومن أسفل صخور صماء غير منفذة، مثل صخور الطين، تمنع تسرب البترول وتكون ما يعرف بمصائد البترول.

 

وتوجد الصخور على شكل مصيدة، ولذلك فمن الضروري حفر الآبار ذات الأعماق المختلفة لاستكشاف المصائد البترولية واستخراج البترول.

ونظرا لارتفاع تكلفة حفر الآبار فإنه من الضروري البحث أولا وقبل البدء في الحفر عن أماكن وأعماق المصائد البترولية، باستخدام طرق وأساليب خاصة من بينها إجراء دراسات سطحية وفيزيائية للتعرف على أنواع وخواص الصخور التي توجد في باطن الأرض، وبالتالي تحديد احتمالات وجود البترول فيها.

وبالرغم من التقدم الكبير في أجهزة وطرق البحث السطحي عن البترول إلا أن استكشافه بشكل مؤكد يظل مرهونا بعملية الحفر للتأكد من وجوده وتعيين المخزون منه في باطن الأرض.

 

وعندما تظهر الدراسات السطحية نتائج مشجعة عن احتمالات وجود البترول في باطن الأرض، تبدأ مرحلة الحفر، وذلك بحفر بئر عميق يخترق الصخور الرسوبية للتعرف بصورة مؤكدة على طبيعتها وخصائصها. ويسمى هذا النوع من الآبار بالبئر الاستكشافي.

وهناك اكثر من طريقة لحفر الآبار، ولكن أكثرها استخداما الطريقة الرحوية او طريقة الحفر الدوراني ويمكن تشبيه تلك الطريقة بأسلوب المثقب اليدوي عندما يحدث ثقبا في قطعة من الخشب عند دورانه. ويتكون جهاز الحفر الرحوي من برج يصل ارتفاعه إلى حوالي 45 مترا.

ويتوقف ارتفاعه على قدرته على العمق الذي يمكن الوصول إليه، فكلما ازداد ارتفاعه ازدادت قدرته على الحفر على أعماق كبيرة.

 

ويتم حفر البئر بعمل ثقب في سطح الأرض من خلال عملية تثقيب دورانية بواسطة مثقب جهاز الحفر الذي يدور بسرعة، مما يؤدي إلى تفتيت وقطع الصخور.

والمثقب قادر على قطع جميع الصخور لأنه مصنع من سبيكة صلبة مطعمة بالماس الذي هو أكثر المعادن صلادة على وجه الإطلاق. ويساعد في ذلك ثقل برج الحفر والأنابيب الصلبة المستخدمة في عملية الحفر.

وينشأ عن احتكاك المثقب بالصخور التي يخترقها  أثناء دورانه بسرعة عالية تولد حرارة كبيرة يمكن أن تؤدي إلى تشويه وصهر الأجزاء المعدنية المستخدمة في الحفر مما يستلزم تبريد جوف البئر باستمرار. ويتم ذلك عن طريق ضخ ودفع سائل الحفر (سائل الطين).

 

ولا يقتصر عمل سائل الحفر على تبريد جوف البئر بل يستخدم في أعمال كثيرة منها حمل أتربة وفتات الصخور إلى سطح الأرض عندما يعود إلى أعلى حتى يمكن التعرف على الصخور التي يتم الحفر فيها ودراستها وكذلك تنظيف قاع البئر حتى يمكن استمرار عملية الحفر بسهولة.

وباستمرار عملية دوران المثقب يتم تعميق البئر حتى تصل إلى الأعماق المطلوبة.

ويزود جهاز الحفر بعدد من محركات الديزل التي تستغل كذلك في توليد الطاقة الكهربائية باستخدام عدد من المولدات الكهربائية.

وتستغل هذه الطاقة الكهربائية في إحداث حركة دوران المثقب، وكذلك في تشغيل جهاز ضخ السائل الطيني وتشغيل جهاز رفع واستخراج البترول بعد الانتهاء من عملية الحفر.

 

وعند اكتشف البترول تسحب أنابيب الحفر من البئر ويتم إنزال أنبوب رفيع نحو خزان البترول لمنع تدفقه. وفي هذه الحالة يضخ طين ثقيل إلى داخل البئر خلال الأنبوب الرفيع بحيث يزيد ضغطه على ضغط البترول داخل المصيدة.

وبعد الانتهاء من عملية الحفر تعد البئر للإنتاج حيث تزود فوهتها بصمامات للمحافظة على سلامتها، ثم تدفع المياه من مضخات إلى أسفل البئر لتحل محل الطين وبذلك يقل الضغط الواقع على البترول في المصيدة ويرتفع إلى أعلى وتصبح البئر جاهزة للإنتاج.

قد يخرج البترول إلى السطح بفعل الضغط الطبيعي الناتج من دفع الماء والغاز المصاحب للبترول، ولكن عندما  يقل ضغط الغاز يرفع البترول بإعادة حقن البئر بالغاز أو بواسطة الضخ باستخدام أنواع مختلفة من المضخات.

 

ويتم رفع البترول بعد فصل الغاز والماء منه إلى موانئ التصدير بواسطة أنابيب لينقل إلى بلدان العالم أو إلى معامل التكرير، ليتم تكريره والحصول على المشتقات المختلفة منه.

ويتكون حقل البترول من عدد من الآبار المنتجة. ويعتمد عدد هذه الآبار على مساحة الحقل وسمك الطبقة الحاملة للبترول.

وتختلف البئر المنتجة «البئر الإنتاجية» عن البئر الاستكشافية في أن عمقها يصل إلى الصخور الحاملة للبترول فقط ولا يتعداها في حين أن البئر الاستكشافية تخترق جميع الصخور الرسوبية للمنطقة.

وعندما يقل إنتاج البئر البترولي بسبب انخفاض الضغط في المصيدة أو لأي سبب آخر فأنه يتم حفر آبار جديدة لتعويض الإنخفاض في الإنتاج، وتسمى هذه البئر «بئرا تعويضيا».

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]