گرداننده فوقانی تاپ درایو(Top drive)
نفت و گاز
تاپ درایو، یک موتور هیدرولیکی یا الکتریکی میباشد، که به صورت دستگاهی مجزا در دکل حفاری نصب می‌گردد و رشته حفاری و در نتیجه مته را به حرکت در می‌آورد. سیستمهای گرداننده فوقانی از سال ۱۹۸۲ به صنعت حفاری وارد گردید و جایگزین لوله چند وجهی (کیلی/ Kelly) شد.
کالای نفت ،کیفیت استاندارد ایمنی
سیستمهای حفاری مجهز به گرداننده فوقانی، انجام عملیات حفاری را از طریق تسریع فرایند بالا کشیدن تجهیزات از درون چاه و انتقال آنها به سطح دکل، بسیار سریعتر نموده‌اند. از مزیت‌های مختلف گرداننده‌های فوقانی (تاپ درایوها) در عملیات حفاری، میتوان به: افزایش قدرت کنترل چاه‌های نفت و گاز، جلوگیری از گیر کردن لوله‌های حفاری، کاهش زمان باز و بسته کردن لوله، قابلیت چرخش کامل در لوله‌های فوقانی، شتاب بخشیدن به عملیات حفاری و در نهایت افزایش راندمان حفاری، اشاره کرد.
بازرسی فنی تجهیزات نفت،گاز،پتروشیمی و پالایشگاهی
پیشرفت و توسعه روز افزون علم حفاری خصوصاً استفاده هر چه بیشتر از موتورهای الکتریکی با راندمان بالا و وزن کمتر، ورود مدارهای پیشرفته برقی و الکترونیکی در پروسه های مکانیکی و معایب موجود در روش حفاری RT را میتوان از جمله دلایل اصلی ورود ماشین و پکیج محرک فوقانی (TD) به عرصه و صحنه حفاری دانست. مجموعه تاپ درایو محرک و چرخاننده رشته حفاری (Drillstring) است که بر روی دکل حفاری و در ارتفاع مناسب نصب میشود. مکانیزم عملکرد در این پکیج کاملاً با روش حفاری RT متفاوت است بطوری که این دستگاه مانند یک دریل ستونی که موتور محرک آن در قسمت بالا بوده عمل نموده و از بالا نیروی قائم و حرکت دورانی را از طریق یک گیربکس بر رشته حفاری اعمال مینماید. در حالی که در RT مجموعه محرک ثابت بوده و حرکت و گشتاور از طریق میز گردان، بوش کلی و Kelly به رشته حفاری منتقل میشدند. این پکیج با قابلیتهای ویژهای که دارد به صورت اتوماتیک و با استفاده از نیروی هیدرولیکی توانایی بستن و باز کردن مته و ابزار بُرش، برداشتن لوله حفاری از محل مخصوص، هم مرکز کردن آن با محور دستگاه و بستن آن را دارد. بنابراین در این دستگاهها علاوه بر اینکه تا حد زیادی نقش اپراتور در حفاری حذف شده، زمان انجام فرآیند حفاری نیز کاهش یافته است.
بازرسی کالا ،صنایع نفت و گاز
“تاپ درایو” یکی از ماشین آلات کلیدی و مهم در صنعت نفت است که بهره برداری از آن علاوه بر افزایش سرعت عملیات حفاری از نظر ایمنی نیز بسیار مهم و باعث جلوگیری از حوادث حین حفاری نظیر کنترل انفجار ناشی از وجود حفره‌های گازی در عملیات حفاری چاه‌های نفت می شود، از این محصول در صنعت نفت و برای توسعه میدان‌های نفتی اکتشاف شده اعم از میدان‌های خشکی و دریایی استفاده میشود.
صنعت نفت
در این قسمت به بررسی اجزای دستگاه تاپ درایو می پردازیم، این دستگاه شامل:
- قوای محرکه (Motor Drive)
- مفصل گردان (Swivel)
- محور خنثی کننده گشتاور معکوس (Torque Tube)
- مکانیزم حمل کننده لوله (Pipe Handler)
- نحوه عملکرد حمل کننده لوله
تجهیزات نفت
در تاپ درایو مجموعه قوای محرکه که از موتور و گیربکس (Motor Drive) تشکیل شده است به همراه مفصل گردان بر روی گاید راهنما (Torque Tube) که نقش هدایت و حفظ راستای حرکت و تحمل نیروهای اعمال شده مخالف در حین حفاری را دارد نصب شده است. به این مجموعه مکانیزم حمل کننده لوله Pipe Handler و ابزار و بسته کردن لوله (Torque Wrench) اضافه می شود. مکانیزم حفاری در تاپ درایو بشرح ذیل انجام می شود:
لوله های حفاری به میزان طول لازم به یکدیگر متصل شده (معمولاً ۳ عدد لوله) و در محل مخصوص (Mouse Hole) قرار میگیرند. تاپ درایو توسط حملکننده (Pipe Handler) لوله ها را از محل خود برداشته و به نقطه بالای دکل منتقل میشود. لوله های حفاری توسط این سیستم به زیر دستگاه تاپ درایو رفته و توسط مکانیزم اتصال لوله ها به تاپ درایو متصل میشود. پس از این مرحله با حرکت موتور و اعمال نیروی قائم عملیات حفاری شروع شده تا زمانی که تاپ درایو به پائین ترین نقطه ممکن برسد. در این مرحله موتور محرک متوقف میشود و لوله ها که در داخل چاه قرار دارند توسط تجهیزات سرچاهی بر روی دهانه چاه محکم میشوند سپس انتهای لوله توسط دستگاه باز میشود و تاپ درایو مجدداً این سیکل را از مرحله برداشتن لوله آغاز میکند. در این قسمت ابتدا لوله حفاری جدید از قسمت پایین به رشته حفاری موجود در داخل چاه متصل شده و بعد در قسمت بالا و مانند نوبت قبل به دستگاه تاپ درایو متصل می شود.
کنترل کیفیت در تجهیزات صنایع نفت و گاز
برخی از مزایای تاپ درایو شامل:
- کاهش زمان حفاری
- برخورداری از دوران معکوس
- ایمنی
- تأمین نوع حفاری
- کنترل اتصال و انفصال لوله ها
- برقراری سریعتر جریان پمپ
- افزایش عمق حفاری
- کاهش هزینه ها
همچنین برخی از معایب تاپ درایو شامل:
- در تاپ درایو از آنجائیکه مسیرهای انتقال انرژی (برق، هیدرولیک) در طول دکل حرکت دارند آسیب پذیری آنها خصوصاً اگر در شرایط نامساعدی نگهداری شود قابل توجه میباشد.
- با توجه به وزن قابل توجه کابلها و شلنگهای گل حفاری پیش بینی تکیه گاههای قوی و قابل اطمینان علاوه بر افزایش هزینه باعث سنگین تر شدن تجهیزات حفاری و نهایتاً دکل خواهد شد.
- با توجه به استفاده از سیستمهای هیدرولیک در پکیج های تاپ درایو، افت فشار ناگهانی در این سیستم ممکن است باعث اختلال در گرفتن و ثابت کردن لوله های حفاری شود. همچنین، معمولاً محیط استفاده از دستگاههای TD خورنده است این موضوع میتواند باعث کاهش ایمنی شیرهای هیدرولیک شود.
- از آنجا که استفاده از سیستم های هیدرولیک جهت برداشتن، نگه داشتن و بستن لوله ها از ضروریات این پکیج ها میباشد خرابی و از کار افتادن عملکرد تاپ درایو را دچار مشکل و وقفه خواهد کرد.
- با توجه به اینکه تاپ درایو سیستم جدیدتری نسبت به روشهای جاری و مرسوم مانند Rotary Table میباشد هزینه سرمایه گذاری اولیه در آنها بالاتر و حساسیت تعمیر و نگهداری نیز قابل توجه میباشد.
شایان ذکر است که پکیج تاپ درایو با توجه به محل نصب و سیستم محرکه قابل تقسیم بندی است.
طرح توجیهی و مطالعات امکانسنجی
شرکت مهندسی صنعتی فهامه، پایه ۱ بازرسی فنی و خدمات اقتصادی در صنایع نفت،گاز،پتروشیمی و پالایشگاهی از سازمان برنامه و بودجه کشور.