بناء آبار النفط: التغليف والأنابيب

التغليف عبارة عن سلسلة من الأنابيب الفولاذية تُدخَل في بئر نفط محفورة لتثبيت البئر، ومنع دخول الملوثات والماء إلى مجرى النفط، وحجب تسرب النفط إلى المياه الجوفية. يُركَّب التغليف على شكل طبقات، بأقسام ذات أقطار متناقصة تُوصَّل معًا لتشكيل سلاسل التغليف. الأنواع الخمسة لسلاسل التغليف هي: تغليف التوصيل، والتغليف السطحي، والتغليف الوسيط، وبطانة التغليف، وتغليف الإنتاج.

عادة ما يتم تصنيع الغلاف من الفولاذ الكربوني، ولكن باعتباره المكون الهيكلي الأساسي للبئر، فإن درجة الفولاذ المستخدم في صنع الغلاف، ومواصفات المادة النهائية، مهمة للغاية.

تتبع معظم الدول معايير معهد البترول الأمريكي (API) لتصميم وتصنيع واختبار ونقل أنابيب التغليف المستخدمة في آبار النفط والغاز التي ستخضع للتكسير الهيدروليكي. ووفقًا لإرشادات معهد البترول الأمريكي لعمليات التكسير الهيدروليكي - بناء الآبار وسلامتها، يجب أن تستوفي أنابيب التغليف متطلبات صارمة فيما يتعلق بمقاومة الضغط والشد والانهيار والانفجار، فضلًا عن الجودة والاتساق. كما يجب أن تتحمل أنابيب التغليف ضغط التكسير الهيدروليكي وضغوط الإنتاج والظروف المسببة للتآكل. وينبغي أن تستوفي أنابيب التغليف المستعملة أو المُجددة نفس متطلبات الأداء الخاصة بمعهد البترول الأمريكي المطبقة على أنابيب التغليف الجديدة.

بمجرد تثبيت الغلاف، يتم إدخال الأنابيب داخل الغلاف لنقل النفط أو الغاز.الغلاف والأنابيبيتم تصنيعها بأقطار وسماكات جدارية محددة.

تحدد مواصفة API عمليات تصنيع الأنابيب، سواءً كانت ملحومة أو غير ملحومة. يُعرَّف الأنبوب غير الملحوم بأنه منتج أنبوبي من الفولاذ المطروق، مصنوع بدون لحام. ويتم تصنيعه عن طريق تشكيل الفولاذ على الساخن، أو عند الضرورة، عن طريق التشكيل النهائي على البارد للمنتج المشكل على الساخن للحصول على الشكل والأبعاد والخصائص المطلوبة. ونظرًا لطبيعة التصنيع، قد يكون المقطع العرضي لجدار الأنبوب غير متمركز بشكل طفيف، وقد يكون الأنبوب بيضاوي الشكل قليلاً وغير مستقيم تمامًا.

تتميز الأنابيب الملحومة كهربائياً بوجود خط لحام طولي واحد يتم تشكيله بواسطة اللحام بالمقاومة الكهربائية أو اللحام بالحث الكهربائي دون إضافة معدن حشو. تُضغط الحواف المراد لحامها ميكانيكياً، وتتولد حرارة اللحام من مقاومة تدفق التيار الكهربائي. يُعالج خط اللحام في الأنابيب الملحومة كهربائياً حرارياً بعد اللحام إلى درجة حرارة لا تقل عن 1000 درجة فهرنهايت، أو يُعالج بحيث لا يتبقى أي مارتنسيت غير مُقسّى.

تُصنع الأنابيب الملحومة الحلزونية والطولية المستخدمة في نقل النفط من خلال التشكيل على الساخن، وذلك بدرفلة الفولاذ إلى شرائح أو صفائح رقيقة. تتم الدرفلة على الساخن عند درجات حرارة عالية جدًا، أعلى من درجة حرارة إعادة التبلور للمادة، مما ينتج عنه فولاذ قابل للطرق يمكن تشكيله بأشكال متنوعة. أما الفولاذ المشكل على البارد، فيُصنع عن طريق الدرفلة، وهي عملية تشكيل المعادن حيث تُضغط صفيحة معدنية بين أسطوانتين لتقليل سمكها، وزيادة قوتها، وتحسين جودة سطحها.

توفر أجهزة قياس سمك المعادن عبر الإنترنت، والمخصصة لمصانع الدرفلة على الساخن والبارد، قياسات دقيقة وفورية لضمان مطابقة المنتجات النهائية للمواصفات الدقيقة لبيئة التشغيل. وتُعد أجهزة قياس سمك المعادن بالأشعة السينية التقنية الأمثل لتوفير السرعة والدقة اللازمتين لتشغيل مصانع الدرفلة على الساخن أو البارد. كما توفر أنظمة الاستشعار القائمة على الأشعة السينية قياسات فائقة الدقة وعالية السرعة ومنخفضة الضوضاء، مما يُمكّن المنتجين من تحقيق وفورات في المواد وتحسينات في الجودة.