Mikä on Oil Derrick? Täydellinen opas rakenteisiin, toimintoihin ja tyyppeihin

An öljytorni on korkea, tornimainen teräsrunko, joka on pystytetty öljykaivon päälle tukemaan porauslaitteita ja koneita, joita tarvitaan öljyn poistamiseen maanpinnan alta. Oletpa sitten nähnyt sellaisen teksasissa tai offshore-energiantuotantoa käsittelevässä dokumentissa, öljytorni on yksi öljyteollisuuden ikonisimmista symboleista – ja yksi mekaanisesti tärkeimmistä.

Mikä Öljy Derrick oikein on?

Öljytorni on jäykkä, pysyvä tai puolipysyvä rakenne - tyypillisesti teräksestä - joka tarjoaa pystysuoran korkeuden ja mekaanisen tuen, joka tarvitaan poraamaan syvälle maahan öljyä ja kaasua varten. Eisturi toimii koko porausoperaation rakenteellisena selkärankana, ja se ripustaa poranauhan, tukee kruunukappaletta ja liikkuvaa kappaletta ja kantaa poraamiseen liittyvät suunnattomat pystysuorat kuormat, jotka voivat ylittää 30 000 jalkaa (9 144 metriä).

Toisin kuin a porauslaite – laajempi termi, joka kattaa kaikki koneet, pumput ja henkilöstön paikan päällä – öljytorni viittaa erityisesti rakenteelliseen torniin. Yleisessä käytössä näitä kahta termiä käytetään kuitenkin usein vaihtokelpoisina.

Itse termi "nosturi" juontaa juurensa 1600-luvun englantilaiseen pyöveliin nimeltä Thomas Derrick, jonka hirsipuussa oli erottuva nostovarsi - sama mekaaninen perusperiaate, jota käytettiin varhaisissa öljynostotorvissa raskaiden kuormien nostamiseen.

Öljy Derrickin historia

Öljytorin tarina alkaa modernin öljyteollisuuden syntymisestä 1800-luvun puolivälissä. Edwin Draken vuoden 1859 kaivo Titusvillessä, Pennsylvaniassa - jota pidetään laajalti maailman ensimmäisenä kaupallisesti menestyvänä öljykaivona - käytti yksinkertaista puista nosturia tukemaan kaapeliporaansa.

Early Wooden Derricks (1860-1920-luvut)

Varhaiset öljytornit rakennettiin paikallisesti saatavilla olevasta puusta. Nämä rakenteet olivat usein 60-80 jalkaa korkeita ja ne rakennettiin kokonaan paikan päällä. Niitä käytettiin kanssa kaapelityökalujen poraus — perkussiivinen tekniikka, jossa raskasta palaa pudotettiin toistuvasti kiven jauhamiseksi. Puiset nosturit olivat halpoja ja nopeita rakentaa, mutta erittäin palavia ja taipuvaisia ​​romahtamaan.

Teräsnosturit ja pyörivä poraus (1900-1950-luvut)

Vaihto kohteeseen pyörivä poraus — joka käyttää pyörivää terää jyskyttävän liikkeen sijaan — vaati korkeampia, tukevampia rakenteita. Teräs korvasi puun hallitsevana materiaalina. Vuonna 1901 Beaumontissa, Texasissa, yli 100 000 tynnyriä päivässä tuottanut Spindletop gusher osoitti dramaattisesti tämän uuden lähestymistavan tehon ja johti teräsnosturien laajaan käyttöön.

Modernit poramasstot ja kannettavat lautat (1960-luku – nykypäivää)

Nykyään monet maalla sijaitsevat poraukset käyttävät kannettavat mastotyyppiset nosturit joka voidaan kuljettaa paikasta toiseen kuorma-autolla. Offshore-toiminnot perustuvat tarkoitukseen rakennettuihin alustoihin tai kelluviin pora-aluksiin, joissa on integroidut nosturit. Nykyaikaiset nosturit kestävät 200 jalkaa (61 metriä) korkeus ja tukikoukkukuormat ylittävät 2 miljoonaa puntaa .

Kuinka Oil Derrick toimii?

Öljytorni toimii tarjoamalla korkean, jäykän rungon, jonka avulla poraajat voivat nostaa ja laskea poraa, käsitellä putkien osia ja hallita poranterään kohdistuvaa painoa – kaikki olennaiset toiminnot syvällä maan alla olevien öljysäiliöiden saavuttamiseksi.

Tässä on vaiheittainen erittely ydinprosessista:

• Poranauhan kokoonpano: Teräsputkiosat (kukin tyypillisesti 30 jalkaa pitkä) yhdistetään ja lasketaan nostolattian läpi kaivon poraukseen.
• Pyörivä pöytä tai yläkäyttö: Mekaaninen järjestelmä pyörittää koko poranauhaa kääntämällä pohjassa olevaa poranterää kiven läpi leikkaamiseksi.
• Porausnesteen kierto: Porausliete pumpataan alas porauslangan läpi ja takaisin ylös renkaaseen (putken ja porausreiän seinämän välinen tila), kuljettaen kalliohajot pintaan ja vakauttavat kaivoa.
• Eistojärjestelmä: Eistan kruunukappale (ylhäällä) ja liikkuva lohko (joka liikkuu ylös ja alas) käyttävät vaijeria poranauhan nostamiseen tai laskemiseen tarpeen mukaan.
• Putkiteline: Kun lisäät uusia putkenosia tai vedät poranauhaa ulos, työntekijät "kompastuvat" putken sisään tai ulos reikästä. Nostan korkeuden ansiosta työntekijät voivat käsitellä putkijalkoja (tyypillisesti kolme 30 jalan liitosta yhdistettynä = 90 jalkaa) tehokkaasti.

Oil Derrickin tärkeimmät osat

Öljytorin muodostamisen ymmärtäminen auttaa selventämään, kuinka se suorittaa niin vaativan työn. Alla on tärkeimmät rakenteelliset ja mekaaniset komponentit:

Taulukko: Tyypillisen öljytorin tärkeimmät rakenteelliset ja mekaaniset komponentit ja niiden roolit porauksessa.

Oil Derricks -tyypit

Öljytornia on useita eri tyyppejä, joista jokainen on suunniteltu erityisiin geologisiin olosuhteisiin, maantieteellisiin kohteisiin ja toimintavaatimuksiin.

1. Vakio (perinteinen) Derrick

Vakionosturi rakennetaan pala palalta paikan päällä, eikä sitä ole helppo siirtää. Se oli hallitseva muotoilu 1900-luvun alusta 1950-luvulle asti. Nämä nosturit ovat korkeita, pyramidin muotoisia teräsristikkorakenteita, joiden korkeus vaihtelee tyypillisesti 136–175 jalkaa. Vaikka niitä käytetään edelleen joissakin pysyvissä tai pitkäaikaisissa toimissa, ne on suurelta osin korvattu kannettavammilla malleilla.

2. Kannettava masto (Jackknife Derrick)

The kannettava masto , jota kutsutaan myös nokkaveitseksi tai taittomastokseksi, on nykyään yleisin maalla toimiva nosturityyppi. Se esivalmistetaan ja kuljetetaan porauspaikalle kuorma-autoilla, minkä jälkeen se nostetaan paikoilleen hydraulijärjestelmien avulla. Kannettavia mastoja voidaan nostaa tai laskea tunneissa eikä päivissä, ja ne ovat ihanteellisia toimintoihin, joissa laitteisto liikkuu usein kaivopaikkojen välillä. Korkeudet vaihtelevat tyypillisesti 100 - 200 jalkaa.

3. Ritsa Derrick

Kannettavan maston muunnelma, slingshot -nosturi käyttää "slingshot"-kokoonpanoa nostamiseen. Nämä ovat erityisen suosittuja työ- ja huoltolaitteissa, joissa nostamisen ja laskun nopeus on kriittinen. Ne ovat tyypillisesti kevyempiä ja pienempiä kuin täysporausmasstot.

4. Offshore-alusta Derrick

Kiinteissä offshore-lautoissa – kuten Meksikonlahdella tai Pohjanmerellä – on integroidut nosturit, jotka on rakennettu suoraan laiturin rakenteeseen. Nämä voivat olla valtavia: joidenkin puoliksi upotettavien alustojen offshore-nosturien koukkukapasiteetti ylittää 3 miljoonaa puntaa ja nousta yli 250 jalkaa alustan kannen yläpuolella.

5. Porauslaiva Derrick

Pora-alukset ovat itseliikkuvia aluksia, jotka on varustettu nostotornilla, joka on asennettu keskimmäisen moonpoolin päälle - rungossa oleva aukko, jonka kautta poranauha kulkee alla olevaan valtamereen. Näitä käytetään erittäin syvän veden ympäristöissä, joissa veden syvyys voi ylittää 12 000 jalkaa (3 657 metriä) . Pora-alukset tarjoavat maksimaalisen toiminnallisen joustavuuden ja ovat tyypillisesti teknisesti edistyneimmät porausalustat.

Oil Derrick -tyypit: Vertailu vierekkäin

Alla olevassa taulukossa verrataan tärkeimpiä öljytornityyppejä kriittisimmillä toimintaparametreilla, jotta voidaan selvittää, mikä tyyppi sopii parhaiten erilaisiin skenaarioihin.

Taulukko: Viiden tärkeimmän öljytornityypin vertailu liikkuvuuden, korkeuden, sovelluksen ja suhteellisten kustannusten mukaan.

Oil Derrick vs. Porauslaite: Mikä ero on?

An öljytorni on vain tornirakenne, kun taas a porauslaite on täydellinen järjestelmä – mukaan lukien nostotorni, moottorit, pumput, mutajärjestelmät ja kaikki kaivon poraukseen tarvittava henkilöstö ja laitteet.

Ajattele asiaa näin: nosturi on porakoneelle sama kuin runko talolle. Runko on olennainen rakenteellinen osa, mutta taloon kuuluvat myös putkistot, sähköjärjestelmät, katto ja sisäpinnat. Samoin öljytorni on vain yksi osa suurempaa porauslautajärjestelmää.

Taulukko: Tärkeimmät erot öljytornin ja täyden porauslautajärjestelmän välillä.

Materiaalit ja tekniikka Oil Derricksin takana

Nykyaikaiset öljytornit ovat tekniikan ihmeitä, jotka on rakennettu kestämään poikkeuksellisia mekaanisia ja ympäristön rasituksia. Niiden on kestettävä valtavia pystysuuntaisia ​​koukkukuormia, vastustettava sivutuulen voimia ja toimittava luotettavasti äärimmäisissä ympäristöissä – Lähi-idän aavikoiden polttavasta kuumuudesta Norjanmeren jäätyviin avomerivesiin.

Teräs ja metalliseokset

Erittäin luja rakenneteräs - usein ASTM A36 tai A572 laatu - on ensisijainen materiaali. Offshore-nosturit voivat käyttää korkealaatuisempia metalliseoksia korroosionkestävyyteen suolapitoisissa ympäristöissä. Nykyaikaisessa maatelineessä voi olla mistä tahansa 50-200 tonnia rakenneterästä , kun taas suuret offshore-nosturit voivat vaatia huomattavasti enemmän.

Load Ratings

Derricks on arvioitu heidän mukaansa koukun kantavuus — suurin paino, jonka ne voivat kantaa liikkuvalle lohkolle. Tavalliset maa-ajoneuvot on luokiteltu alkaen 500 000 - 2 000 000 puntaa . Offshore-yksiköt voivat ylittää 3 000 000 puntaa . Nämä arvot ottavat huomioon putken staattisen painon sekä dynaamiset iskukuormitukset porauksen aikana.

Tuulikuorman suunnittelu

Derrickit on myös suunniteltava kestämään tuulta. Suurin osa on suunniteltu vähintään tuulennopeuksille 100 mph (160 km/h) , jossa offshore-yksiköt on rakennettu kestämään yli hurrikaanin voimakkuutta 150 mph (241 km/h) . Nostan avoin ristikkorakenne on tarkoituksella suunniteltu sallimaan tuulen kulkea läpi, mikä vähentää tuulen paineelle alttiina pinta-alaa.

Oil Derricksin turvallisuusnäkökohdat

Öljytorilla työskentely on yksi fyysisesti vaativimmista ja mahdollisesti vaarallisimmista töistä energiateollisuudessa. Nykyaikaiset turvallisuusmääräykset, tekniikka ja koulutus ovat kuitenkin vähentäneet onnettomuuksia dramaattisesti viime vuosikymmeninä.

• Blowout-estimet (BOP:t): Kaivon päähän asennetut massiiviset hydrauliventtiilit sulkeutuvat kaivoon paineen nousun sattuessa, joka voi aiheuttaa vuodon. Lain edellyttämä kaikissa porausoperaatioissa.
• Putoamissuoja: Derrickman työskentelee korkeudella 80-120 jalkaa lautan lattian yläpuolella; nykyaikaisissa laitteissa käytetään koko kehon valjaita, turvahäkkejä ja pakolaitteita.
• Putkenkäsittelyn automaatio: Robottiputkienkäsittelyjärjestelmät ovat suurelta osin korvanneet manuaaliset putkitelineet nykyaikaisissa laitteissa, mikä vähentää dramaattisesti puristuspistevammojen riskiä.
• Kaasunilmaisujärjestelmät: Rikkivedyn (H2S) ja muiden vaarallisten kaasujen jatkuva valvonta on vakiokäytäntö.
• Laitteen tarkastukset: Nosturit on tarkastettava säännöllisesti rakenteellisten eheysten varalta käyttämällä NDT-menetelmiä, joita käytetään halkeamien tai korroosion havaitsemiseen kriittisissä kantavissa osissa.

Oil Derricksin ympäristövaikutukset ja tulevaisuus

Öljytornien ja poraustoiminnan ympäristöjalanjälki on tärkeä keskustelunaihe. Toisaalta nykyaikaiset poraustekniikat ovat vähentäneet merkittävästi jokaiseen kaivoon liittyvää maaperän häiriötä ja nestehukkaa. Toisaalta fossiilisten polttoaineiden talteenotto on edelleen keskeinen huolenaihe ilmastonmuutosta koskevassa keskustelussa.

Suunta- ja vaakaporaus

Suuntaporaus — kyky ohjata poranterää ei-pystysuoraan suuntaan — tarkoittaa, että yhdellä pinnalla pääsee nyt käsiksi useisiin säiliökohteisiin, jotka sijaitsevat laajalla maanalaisella alueella. Yhdellä nosturilla voidaan porata tusina tai useampi kaivo yhdestä monikuoppainen tyyny , mikä vähentää merkittävästi tarvittavien kulkuteiden ja pintapaikkojen määrää.

Lyhennetyt porausajat

Kaivo, jonka poraamiseen 1990-luvulla saattoi mennä 60 päivää, voidaan nyt saada valmiiksi 10-15 päivää moderneilla pyörivällä ohjattavilla järjestelmillä, edistyneillä poranterillä ja reaaliaikaisella data-analytiikan avulla – nosturi pysyy paikallaan lyhyemmän ajan ja yleinen ympäristöhäiriö vähenee.

Digitaaliset ja automatisoidut nosturit

Öljyteollisuus integroituu yhä enemmän digitaalinen kaksoistekniikka, tekoälypohjainen porauksen optimointi ja etäkäyttökeskukset laitteiden toimintaan. Jotkut huippuluokan laitteet toimivat nyt merkittävästi pienemmillä miehistöillä automaation ansiosta, mikä parantaa sekä turvallisuutta että tehokkuutta.

Usein kysyttyjä kysymyksiä Oil Derricksistä

K: Kuinka pitkä on tyypillinen öljytorni?

V: Suurin osa maalla sijaitsevista öljyntorjuista vaihtelee 100-200 jalkaa (30-61 metriä) korkeudessa. Offshore-laiturillat voivat olla yli 250 jalkaa (76 metriä). Mitä korkeampi nostotorni, sitä pidempään se pystyy käsittelemään putken jalustan, mikä nopeuttaa porausta.

K: Kuinka kauan öljytorni pysyy kaivopaikalla?

V: Kun poraus on valmis, nosturi poistetaan. Useimmat maalla sijaitsevat nosturit ovat paikan päällä kaikkialla muutamasta viikosta useisiin kuukausiin , riippuen kaivon monimutkaisuudesta. Kairauksen jälkeen kaivo valmistuu ja nosturi siirretään uuteen paikkaan. Pysyvästi jää jäljelle maantasolla oleva kaivonpäälaitteisto.

K: Onko pumpun tunkki sama kuin öljynostosovitin?

V: Ei. A pumpun tunkki (kutsutaan myös nyökkääväksi aasiksi tai hevospääpumpuksi) on keinuva mekaaninen laite, jota käytetään öljyn pumppaamiseen jo poratusta ja tuottavasta kaivosta. Öljytorni on porausvaiheessa käytetty korkea rakenne. Molemmat palvelevat hyvin erilaisia ​​tarkoituksia: nosturi on väliaikainen ja sitä käytetään poraamiseen; pumpun tunkki on kiinteä ja sitä käytetään tuotannossa.

K: Mikä korvasi vanhat puiset öljypyörit?

V: Puiset öljytornit korvattiin teräsristikkotelineitä 1900-luvun alussa. Nykyaikaiset toiminnot ovat pääosin käytössä kannettavat teräsmastotyyppiset nosturit , joka voidaan kuljettaa ja pystyttää nopeasti. Vanhat puiset nosturit löytyvät nykyään pääasiassa historiallisista monumenteista ja museoista.

K: Kuinka paljon öljytorni maksaa?

V: Pelkästään öljytornin hinta voi vaihdella 500 000 dollarista useisiin miljooniin dollareihin sen koosta ja ominaisuuksista riippuen. Kun huomioidaan koko porakonepaketti – moottorit, pumput, mutajärjestelmät, majoitustilat ja logistiikka – täydellinen maalla oleva porauslauta voi maksaa 10–30 miljoonaa dollaria tai enemmän . Moderni ultra-syvän veden porauslaiva integroidulla nosturilla on yliarvostettu 600 miljoonasta 1 miljardiin dollariin .

K: Voidaanko öljytornia käyttää maakaasukaivoissa?

V: Kyllä. Maakaasukaivojen poraukseen käytetään samantyyppisiä öljytornia ja porauslaitteita. Porausprosessi on olennaisesti identtinen; ero on säiliötyypissä ja porauksen päätyttyä asennetussa pintatuotantolaitteessa.

K: Mikä on derrickmanin työ öljynporauslautalla?

The derrickman on korkeasti koulutettu lautan työntekijä, joka työskentelee apinalaudalla - noin 80-120 jalkaa ylhäällä nosturissa - putken laukaisuoperaatioiden aikana. Derrickman ohjaa putkitelineet otelautaan (teline, joka pitää yksittäiset putkitelineet) ja valvoo porausnestejärjestelmää (mutaa). Se on yksi vaarallisimmista asennoista takissa sen työskentelykorkeuksien vuoksi.

Johtopäätös

An öljytorni on paljon enemmän kuin teollinen maisema - se on tarkasti suunniteltu rakennejärjestelmä, joka mahdollistaa öljyn talteenoton maasta. 1800-luvun Pennsylvanian puisista torneista nykypäivän digitaalisesti integroituihin offshore-lauttoihin öljytorni on jatkuvasti kehittynyt syvempien säiliöiden, ankarampien ympäristöjen ja monimutkaisempien kaivojen vaatimuksiin.

Öljytornien ymmärtäminen, sen toiminta ja eri tyypit tarjoavat vankan perustan öljyn ja kaasun etsinnän ja tuotannon laajemman maailman ymmärtämiselle. Kun energiateollisuus siirtyy käyttämään vähähiilisempiä lähteitä, poraustekniikka – ja sen ytimessä oleva nosturi – etenee edelleen kohti turvallisempaa, tehokkaampaa ja vähemmän ympäristöä häiritsevää toimintaa.