مشخصات لوله های حفاری و انواع آن

لوله های حفاری (Drill Pipes) جزء مهمی از تجهیزات حفاری نفت و گاز می‌باشد. این لوله‌ها برای انتقال نیروی چرخشی از سطح به مته حفاری و همچنین برای انتقال گل حفاری به ته چاه استفاده می‌شود. لوله های حفاری دارای مشخصات فنی و ویژگی‌های خاصی بوده که برای انتخاب و استفاده مناسب در عملیات حفاری مورد توجه قرار می‌گیرد. در زیر به برخی از مشخصات کلیدی لوله‌های حفاری اشاره شده است.

مشخصات لوله‌های حفاری

لوله‌های حفاری عموماً از فولاد با کیفیت بالا ساخته می‌شوند تا توانایی تحمل فشارها و تنش‌های مکانیکی بالا را داشته باشند. همچنین برخی لوله‌ها برای افزایش مقاومت به خوردگی با روکش‌های خاصی مانند کروم یا نیکل به بازار عرضه می‌گردند. انتهای لوله‌های حفاری با اتصالات خاصی طراحی و به هم متصل شده که به عنوان “Tool Joint” شناخته می‌شود و باید بسیار قوی و مقاوم باشد. لوله‌های حفاری در طول‌ها و قطرهای مختلف تولید می‌شود. طول استاندارد هر لوله معمولاً 30 فوت (حدود 9 متر) است. البته طول‌های دیگری نیز وجود دارد که برای نیازهای خاص استفاده می‌شود. قطرهای معمولی لوله‌های حفاری نیز بین ۲ و ۳.۸ اینچ تا ۶ و ۵.۸  اینچ است. وزن لوله حفاری بر حسب پوند بر فوت (lb/ft) اندازه‌گیری شده و به مقاومت و کاربرد لوله بستگی دارد. ضخامت دیواره لوله بر اساس استانداردها تعیین می‌شود و بر استحکام و مقاومت لوله تأثیر می‌گذارد.

ویژگی لوله‌های حفاری

این مشخصات برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد لوله‌های حفاری در شرایط مختلف حفاری بسیار حائز اهمیت است.

• مقاومت مکانیکی: لوله‌های حفاری در برابر فشارها و تنش‌های شدید مکانیکی مقاوم است.
• طول عمر بالا: به دلیل هزینه‌های بالای تعویض و تعمیر، طول عمر و دوام لوله‌های حفاری بسیار بالاست.
• مقاومت کششی: میزان نیرویی که لوله می‌تواند قبل از شکست تحمل کند. این مشخصه برای تعیین استحکام لوله بسیار مهم است.
• مقاومت به خمش: میزان مقاومت لوله در برابر نیروهای خمشی که در طول عملیات حفاری اعمال می‌شود.
• مقاومت به پیچش: میزان مقاومت لوله در برابر نیروهای پیچشی که در حفاری اهمیت دارد.
• ویژگی‌های غیرمغناطیسی: برای برخی کاربردها، از لوله‌های غیرمغناطیسی استفاده می‌شود تا تداخل مغناطیسی با ابزارهای اندازه‌گیری الکترونیکی کاهش یابد.
• مقاومت به فشار: لوله‌های حفاری باید توانایی تحمل فشارهای بالا در عمق‌های مختلف چاه را داشته باشد.

کاربرد لوله های حفاری

لوله‌ها به عنوان مجرای اصلی برای انتقال گل حفاری به ته چاه عمل می‌کنند. این گل‌ها برای خنک کردن و روان‌سازی مته، انتقال کنده‌های حفاری به سطح و جلوگیری از فوران استفاده می‌شود. لوله‌های حفاری همچنین نیروی چرخشی را از دستگاه حفاری (Rig) به مته حفاری انتقال می‌دهد.

تعمیر و نگهداری لوله‌های حفاری

لوله‌های حفاری به دلیل شرایط سخت کاری نیاز به بررسی‌ها و تعمیرات دوره‌ای دارند. ترک‌ها، خراشیدگی‌ها و سایر آسیب‌ها باید به سرعت شناسایی و تعمیر شده تا از شکست لوله و خطرات جدی جلوگیری شود. امروزه با پیشرفت فناوری، لوله‌های حفاری نیز دچار بهبودهایی نظیر استفاده از مواد کامپوزیتی و طراحی‌های جدید برای افزایش طول عمر و کارایی آنها شده‌اند.

انواع لوله‌های حفاری

لوله‌های حفاری بر اساس ویژگی‌ها، کاربردها و طراحی‌های مختلف به انواع متعددی تقسیم می‌شوند. هر یک از انواع لوله‌های حفاری برای شرایط و کاربردهای خاصی طراحی شده‌ و انتخاب صحیح نوع لوله می‌تواند تأثیر زیادی بر کارایی و ایمنی عملیات حفاری داشته باشد. تقسیم‌بندی لوله‌های حفاری عبارتند از:

تقسیم‌بندی بر اساس ویژگی‌ها

• لوله‌های حفاری استاندارد (Standard Drill Pipes)
• لوله‌های سنگین حفاری (Heavy Weight Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری غیرمغناطیسی (Non-Magnetic Drill Collars)
• لوله‌های حفاری مارپیچی (Spiral Drill Collars)
• لوله‌های حفاری دو جداره (Double Wall Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری کامپوزیتی (Composite Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری پوشش‌دار (Coated Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری با اتصالات خاص (Special Connection Drill Pipes)

دسته بندی بر اساس کاربرد

• لوله‌های حفاری برای چاه‌های عمودی (Vertical Well Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری برای چاه‌های افقی (Horizontal Well Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری برای چاه‌های جهت‌دار (Directional Well Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری برای حفاری دریایی (Offshore Drilling Pipes)
• لوله‌های حفاری برای حفاری خشکی (Onshore Drilling Pipes)
• لوله‌های حفاری برای حفاری با دما و فشار بالا (High-Temperature High-Pressure Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری برای حفاری در مناطق با خوردگی بالا (Corrosion-Resistant Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری برای حفاری با سرعت بالا (High-Speed Drilling Pipes)
• لوله‌های حفاری برای حفاری با فاصله طولانی (Extended Reach Drilling Pipes)

تقسیم‌بندی بر اساس طراحی

• لوله‌های حفاری تک جداره (Single Wall Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری دو جداره (Double Wall Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری با اتصالات استاندارد (Standard Connection Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری با اتصالات خاص (Special Connection Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری پوشش‌دار (Coated Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری مارپیچی (Spiral Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری با وزن سنگین (Heavy Weight Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری غیرمغناطیسی (Non-Magnetic Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری کامپوزیتی (Composite Drill Pipes)
• لوله‌های حفاری انعطاف‌پذیر (Flexible Drill Pipes)

لوله‌های رایج حفاری

برخی از انواع رایج لوله‌های حفاری شامل موارد زیر است.

• لوله‌های حفاری استاندارد (Standard Drill Pipes)

این لوله‌ها معمولاً از فولاد ساخته شده و در حفاری‌های معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرند و استانداردهای API (American Petroleum Institute) برای این لوله‌ها اعمال می‌شود که شامل مشخصات فنی و کیفیت مواد است.

• لوله‌های سنگین حفاری (Heavy Weight Drill Pipes)

این نوع لوله‌ها نسبت به لوله‌های استاندارد وزن بیشتری داشته و برای افزایش وزن کلی ستون حفاری و کاهش تنش‌های خمشی استفاده می‌شوند و معمولاً در قسمت‌های بالاتر مته (BHA) قرار دارند تا استحکام و پایداری بیشتری به سیستم بدهند.

• لوله‌های حفاری غیرمغناطیسی (Non-Magnetic Drill Collars)

این لوله‌ها از موادی ساخته شده که خاصیت مغناطیسی نداشته و برای جلوگیری از تداخل مغناطیسی با ابزارهای اندازه‌گیری الکترونیکی در هنگام حفاری استفاده می‌شوند و معمولاً در نزدیکی مته و ابزارهای اندازه‌گیری قرار می‌گیرند.

• لوله های حفاری مارپیچی (Spiral Drill Collars)

با طراحی مارپیچی ساخته شده تا مشکلات مربوط به گیر کردن لوله‌ها در دیواره چاه را کاهش دهند و گردش بهتر گل حفاری را فراهم کنند. این لوله‌ها برای حفاری در چاه‌های منحنی و افقی بسیار مفید هستند.

• لوله‌های حفاری دو جداره (Double Wall Drill Pipes)

این لوله دارای دو جدار داخلی و خارجی است. گل حفاری از جدار داخلی عبور می‌کند و از جدار خارجی برای بازگشت به سطح استفاده می‌شود. لوله‌های حفاری دوجداره برای حفاری در شرایط خاص که نیاز به کنترل دقیق‌تر جریان گل حفاری است، کاربرد دارد.

• لوله‌های حفاری کامپوزیتی (Composite Drill Pipes)

این نوع لوله‌ها از مواد کامپوزیتی مانند فیبر کربن ساخته شده که وزن سبک‌تر و مقاومت به خوردگی بیشتری نسبت به لوله‌های فلزی دارند و معمولاً در حفاری‌های دریایی و چاه‌های عمیق استفاده می‌شوند.