يشير مصطلح حفر الآبار النفطية (Well Drilling) إلى مجموعة العمليات الكاملة اللازمة لإنشاء تجاويف ذات مقطع دائري في الأرض للوصول الى النفط والغاز باستخدام تقنيات الحفر.
عملية حفر الآبار النفطية تعد عملية معقدة تشترك بها مجموعة واسعة من المعدات والشركات لغرض إتمامها حيث يمكن حفر آبار تزيد عن 6000 متر.
مقدمة الى حفر آبار التفط
عند البدء في مشروع حفر الآبار النفطية، يجب تحقيق هدفين:
- حفر البئر وإنهائه بطريقة آمنة (دون إصابات بشرية، او مشاكل فنية) وحسب الغرض منه.
- إكمال المشروع بأقل تكلفة.
- التغلب على مقاومة الصخور، وسحقها إلى جزيئات صغيرة لا يتجاوز حجمها بضعة ملم.
- إزالة جزيئات الصخور، مع الاستمرار في الحفر عبر الطبقات
- الحفاظ على ثبات جدران تجويف البئر.
- منع الموائع الموجودة في الطبقات المحفورة من دخول البئر والهجرة بين الطبقات الإنتاجية.
يمكن تحقيق ذلك باستخدام أجهزة الحفر الدورانية (rotary drilling rigs) التي تعمل اليوم في مجال التنقيب عن الهيدروكربونات وإنتاجها.
قبل أن يتم البدأ بحفر الآبار النفطية، يتم وضع الجزء الاول من البئر وهي البطانة الرئيسية الكبيرة او ما يدعى الموصل (conductor casing) في السطح وذلك لتوفير نقطة انطلاق لعمليات الحفر وتثبيت مكونات بئر البترول.
في الآبار البرية يتم حفر حوض للبئر حيث يتم دفع الموصل (conductor) إلى الأرض بواسطة سائق الرافعة. وذلك بالتناوب مع آلة الحفر لعمل حفرة (hole) يمكن فيها تثبيت بطانة الموصل (conductor).
![]() |
شكل (1) الحفر وبطانات البئر. |
في الآبار البحرية (off-shore wells)، يتم تثبيت الموصل عادة في فتحات مصممة في هيكل المنصة البحرية.
بعد حفر ثقب بطول معين، ومن أجل ضمان ثباته وعدم انهياره ولتسهيل حركة الموائع البئر، يتم تغليفه بأنابيب فولاذية تسمى البطانات (casings)، متصلة ببعضها البعض بواسطة جلب مسننة (threaded sleeves). عدد وحجم البطانات يتم تحديدها من خلال معرفة عمق البئر النهائي وظروف التكوين وضغط البئر النهائي ونوع الانتاج (النفط أو الغاز، او كلاهما، وما إلى ذلك).
يوضح الرسم البياني في الشكل (1) بئرًا بريًا نموذجيًا ثلاثي البطانة. مع وضع كل سلسلة البطانة في مكانها، ان ظروف التكوين وموقع البئر تحدد مقدار الأسمنت الذي يتم تطبيقه في كل بطانة.
يتم وضع رباط أسمنتي جيد بين الطبقات والبطانات وهذا ضروري لمنع هجرة الموائع بين المناطق الإنتاجية أو إلى السطح. يمكن التحقق من ذلك أو تأكيد عن طريق تشغيل مجس CBL (مجس الاصرة الاسمنتية) قبل الاستمرار في المرحلة التالية من الحفر واستكمال بئر البترول.
يتم الحرص على جميع مراحل حفر الآبار النفطية لضمان عزل المنشآت السطحية عن ضغوط الطبقات داخل البئر. ويتحقق ذلك من خلال كثافة طين الحفر (خلق ضغط هيدروستاتيكي في حفرة البئر لموازنة ضغط التكوين) واستخدام مانعات الانفجار (BOP). يتم تركيب مانع الانفجار BOP مباشرة أسفل أرضية منصة الحفر بالاضافة الى اجهزة الحفر الرافعة.
يتم حفر آبار البترول على عمق أقل بقليل من منطقة الطبقات التي تحجز النفط أو الغاز. تُعرف هذه المنطقة بالمكمن (Reservoir) وعادة ما تتكون من طبقة من الرمل أو السجيل أو الصخر الذي يحتوي على الغاز أو النفط. يمكن أن يختلف سمك المكمن من بضعة أقدام فقط إلى عدة مئات من الأقدام أو حتى عدة آلاف قدم في الحقول الغزيرة.
للسماح لموائع المكمن (النفط او الغاز) بدخول تجويف البئر، يتم عمل ثقوب من خلال البطانة (casing) خلال الطبقة الانتاجية للمكمن. يتم انزال مسدس التثقيب بشكل عام في تجويف البئر على خط من الأسلاك الكهربائية بالتناوب مع الأنابيب الانتاج المثقبة المنقولة حيث تسمح بتشغيل المتفجرات المثقبة باستخدام سلسلة أنابيب الإنتاج. بعد التأكد من وضع المسدس المناسب، يتم إطلاق مسدس التثقيب كهربائيًا من السطح، ويمكن أيضاً استخدام معدة إسقاط لتفجير المسدس.
![]() |
شكل (2) التثقيب وإكمال تجويف البئر. |
عندما يتم إطلاق المسدس المثقب، يتم إنشاء ثقوب من خلال البطانة الانتاجية وغمد الأسمنت إلى طبقات المكمن. وهذا يوفر قنوات واضحة يمكن من خلالها دخول النفط والغاز إلى البطانة، حيث يتم إنتاجه على السطح من خلال أنابيب الإنتاج.
التخطيط لحفر البئر
يعد تخطيط البئر جزءًا أساسيًا من عملية حفر الآبار النفطية؛ فهو الأساس لاتخاذ جميع الخيارات الفنية المهمة لتقييم التكاليف وتنظيم البناء الفعلي للبئر بأكثر الطرق كفاءة.
- عمق مستويات الإنتاج.
- التسلسلاتت الطبقية والصخرية.
- المشاكل التي يمكن أن تظهر في مرحلة التشغيل.
- الكشوفات السطحية الجيولوجية.
- دراسة جيولوجيا المنطقة.
- الدراسات التي أجريت على الخرائط الزلزالية (seismic maps)
- ملفات تتضمن معلومات عن آبار تم الإنتهاء منها في المنطقة.
- موقع البئر.
- أهداف الحفر.
- العمق النهائي المتوقع.
- تنبؤات المظهر الجانبي الطبقي الصخري.
- مشاكل الحفر المحتملة التي يمكن مواجهتها، ...إلخ.
![]() |
شكل (3) نظرة عامة الى عملية تخطيط البئر. |
- المقاطع الجيولوجية
- مجسات الآبار
- تقارير الضغط
- تقارير الحفر
- تقارير مائع الحفر
- تقارير التسميت
مكونات وأجزاء برج الحفر
- نظام الرفع (Hoisting System).
- نظام الدوران (Rotation System).
- نظام تدوير الطين (Mud circulation System).
- نظام السيطرة على البئر (Well Control System).
- نظام توليد الطاقة (Power Generation System).
![]() |
شكل (4) مكونات برج الحفر. |
السيطرة على عمليات الحفر
![]() |
شكل (5) وحدة جس الطين. |
تكاليف حفر الآبار النفطية
غلق البئر والتخلي عنه
![]() |
شكل (6) غلق البئر. |
المصادر
- John Mayzel. (د.ت). Slickline Training Manual from Schlumberger. تم الاسترجاع 2021-2-6. Archive (pdf).
- "Introduction to Oil&Gas Well Drilling". (د.ت). oil-gasportal.com. تم الاسترجاع 2021-2-6.
- "plug and abandon". (د.ت). glossary.oilfield.slb.com. تم الاسترجاع 2021-2-6.