كيف تعمل مضخات الطين؟

باعتبارها جزءًا لا يتجزأ من الحفر البري والبحري، فإن مضخات الطين تقوم بتدوير سائل الحفر المستخدم لتسهيل حفر آبار النفط والغاز. تُستخدم سوائل الحفر لتثبيت الضغط ودعم البئر أثناء الحفر، وكذلك لتقليل الاحتكاك وإزالة رقائق الصخور.

قطعت سوائل الحفر شوطًا طويلاً منذ الأيام الأولى للحفر، وتخضع مضخات الطين البحرية باستمرار لضغوط لمساعدة المشغلين في العثور على الهيدروكربونات وتطويرها في مواقع أكثر صعوبة وعمقًا وتعقيدًا.

الحفر البحري باستخدام مضخة الطين

اعتمادًا على ظروف الحفر ونوع التكوين الصخري الذي تصادفه لقمة الحفر عند كل عمق، تتكون سوائل الحفر من مجموعة متنوعة من المكونات، بما في ذلك الطين والماء والزيت والمواد الاصطناعية. عند الحفر البحري، يجب مراعاة التأثير البيئي لسوائل الحفر بعناية أكبر.

مضخة الطين هي واحدة من المعدات الرئيسية والأساسية في منصات الحفر البرية أو البحرية. في المناطق البحرية، حيث المساحة باهظة الثمن، تُجهز مضخات الطين بأنظمة دفع علوية مدمجة، مما يقلل من الطول الإجمالي في حزمة أصغر ويتم وضعها بشكل استراتيجي في غرفة المضخات للتركيب الدائم.

 مضخة طين لأجهزة الحفر

هناك العديد من المواقف المختلفة التي يمكن مواجهتها عند الحفر البحري. على سبيل المثال، بينما تركز منصات الرفع (jack-up rigs) على المياه التي يصل عمقها إلى 350 قدمًا، يمكن لسفن الحفر والغواصات شبه الغاطسة الحفر في مياه يصل عمقها إلى 12,000 قدم.

تستخدم كل من منصات الرفع وشبه الغاطسة وسفن الحفر نفس مضخات الطين؛ ومع ذلك، سيختلف عدد المضخات المثبتة في غرفة المضخات اعتمادًا على مواصفات الحفر.

بالإضافة إلى ذلك، قد تختلف التكوينات والضغوط التي تواجهها أثناء الحفر؛ وقد تؤثر الظروف البيئية والضغط العالي/درجة الحرارة العالية (HT/HP) أيضًا على عملية الحفر، بالإضافة إلى سائل الحفر المختار ومضخة الطين المطلوبة.

نظرًا لأن مشاريع الحفر تتطلب معدلات تدفق وضغوطًا أعلى، فمن الضروري زيادة تصنيف الضغط، إما عن طريق زيادة عدد مضخات الطين المطلوبة أو باستخدام مضخات طين ذات سعة أكبر. استخدمت معظم منصات الرفع المبكرة مضختا طين وأنظمة أنابيب مصنفة بـ 5000 رطل لكل بوصة مربعة و 1600 حصان من ضغط العمل، بينما تحتوي معظم منصات الرفع اليوم على 7500 رطل لكل بوصة مربعة من ضغط العمل وما يصل إلى أربعة أنظمة أنابيب بمضخة 2200 حصان.

مضخة طين هيدروليكية

كيف تعمل مضخات الطين؟

مضخات الطين مدمجة في جهاز الحفر، لذا فهي لا تكون عادة وحدات قائمة بذاتها. تحتوي مضخة الطين على محرك دفع ومتصلة بخزان خلط لتزويد الطين حسب الحاجة. يتم توصيل أطراف السوائل المدخلة والمخرجة للمضخة مباشرة بعمود الحفر والفراغ الحلقي للبئر. تحتوي المضخة عادة على مخمدات نبضية في كل من طرفي مدخل ومخرج السائل للتخلص من تغيرات الضغط في تدفق الطين.

عادة ما تُشغل مضخات الطين بمحركات كهربائية أو ديزل. محركات الديزل هي الأنسب للمناطق النائية. يتم تخفيض سرعة المحرك حيث تعمل معظم المضخات بحوالي 100 إلى 200 دورة في الدقيقة بينما يدور المحرك عادة بسرعة أكبر بكثير. تستخدم معظم المضخات الكهربائية محركات تيار متردد، ولكن تتوفر أيضًا وحدات محركات تيار مستمر. تُصنف أكبر مضخات الطين بأكثر من 2500 حصان.

يتم تدوير سائل الحفر أو الطين عبر طرف السائل للمضخة. يتم ضخه عبر الفتحة المركزية لأنبوب الحفر وعبر عمود الحفر لقمته. يعود الطين إلى السطح عبر الفراغ الحلقي للبئر أو المساحة بين العمود والمعرف الداخلي للبئر. تتطلب الآبار العميقة، مثل منصات النفط البحرية، 7500 رطل لكل بوصة مربعة لدفع الطين للأسفل ثم للخلف. يمكن أن تكون هذه الآبار على السطح وتصل إلى 10 أميال تحت قاع البحر. عادة ما يكون طين الحفر عبارة عن ملاط لزج مائي من غرويات شبيهة بالطين معلقة، ولكنه قد يختلف اعتمادًا على مكان استخدامه أو الغرض من البئر الذي يتم حفره. يمكن أن يكون أيضًا خليطًا سائلاً يعتمد على الزيت أو السوائل الاصطناعية. يتم تخزين خليط الطين عادة في خزان خلط كبير.