جهاز الحفر أو بريمة الحفر ( Drilling rig ) هو مجموعة المُعدَّات و الإنشاءات اللازمة لاختراق قشرة الأرض ، و قد مرت أجهزة الحفر بالعديد من المراحل عبر رحلة تطورها و حتى يومنا هذا و تقوم فكرة الأجيال الأحدث من أجهزة الحفر ببساطة على ثقب طبقات الأرض باستخدام دقاق الحفر الذي يخترق الطبقات حينما يُدار و توضع قوة أعلاه، تماماً مثل المثقاب المنزلي، و يتم تمرير ما يُسمى بمائع الحفر من أجل تبريد أسنان الدقًَاق و تنظيف الثقب من فتات الصخور و غيرهما من الوظائف .
و تكون أجهزة الحفر صغيرة كالتي تُستخدم في الحفر الكشفي و آبار المياه و البحوث البيئية أو ضخمة قادرة على حفر مئات الأمتار من قشرة الأرض، و تُستخدم مضخات كبيرة لضخ و تمرير مائع الحفر(الطفلة هى الأكثر شيوعاً) عبر مواسير الحفر و دقاق الحفر ( Drill Bit ) و الفراغ الحلقي ( Annulus )حول عمود الحفر ( Drill String )، و ذلك من أجل تبريد الدقاق و إزالة نواتج الحفر (فتات الصخور) بحملها إلى خارج البئر، و منظومة الرفع يمكنها تحمل مئات الأطنان من المواسير التي تكون مرتبطة معاً بعمود الحفر بطول قد يصل إلى عدة كيلومترات، و ذلك للوصول إلى طبقة الخزان التي قد تحتوي على النفط أو الغاز الطبيعي .
أنواع الحفر الشائعة باستخدام جهاز الحفر
• الحفر بالدق (Percussion Drilling)
يعتبر بئر الكولونيل إدورد دريك في “تيتوسفيل ” بـولاية بنسيلفانيا بالولايات المتحدة الأمريكية عام 1859، البداية الحقيقية لعصر التنقيب و إنتاج النفط تجارياً و بشكلٍ كثيف حيث تم حفر بئر دريك بطريقة ( Rope and Drop) و هي طريقة ابتكرها الصينيون القدماء، و تُعرف أيضاً باسم طريقة الـ ( Spring Pole) و أيضاً ( Cable Tool) و قد استخدمت لحفر آبار مياه وصلت في بعض الأحيان إلى عمق 1000 قدم ،
و الحفر بتلك الطريقة يكون باستخدام جذع شجرة و كانت الجذوع المُستخدمة بطول حوالي الثلاثين قدماً .
• الحفر الدوراني
تمتد فكرة الحفر الدوراني منذ 3000 ق.م، حيث استخدمها قدماء الصينيين ثم قدماء المصريين، و لكنها لم تبدأ في الانتشار باتساع و بشكلٍ يعتمد عليه قبل نهايات القرن التاسع عشر و بدايات القرن العشرين، و الفكرة بشكلٍ عام تقوم على استبدال الدق في عملية الحفر لاستخراج النفط و الغاز الطبيعي بتدوير السلاح القاطع للصخور الذي احتفظ باسمه دقاق الحفر بالرغم من انتفاء سبب التسمية الأصلية .
استخدام محركات الديزل في جهاز الحفر
الكابتن أنتوني لوكاس و باتيللو هيجينز هما أول من استخدم الحفر الدوراني في بئر سبيندلتوب بـولاية تكساس في عام 1901. بحلول عام 1925 كان الحفر الدوراني قد تطور باستخدام محركات الديزل و تضمنت المحاولة الأولى للحفر الدوراني استخدام طريقة لعمل تدفق من المياه عبر عمود الدقاق المجوف، وذلك لإزالة فتات الصخر ونواتج الحفر. وقد مثل ذلك اختلافاً كبيراً عن طريقة الحفر بالكابل القديمة ( Cable Drilling) حيث كان ينبغي أن تتوقف عملية الحفر لإزالة فتات الصخور.
أتاح استخدام الحفر الدوراني اللجوء إلى الكثير من الأساليب الأكثر كفاءة من تلك التي كانت تستخدم مع الحفر بالدق. كما قلل الحفر الدوراني مشاكل عديدة كانت تواجه العاملين في الحفر بالطرق، ربما كان أخطرها هو ظاهرة نافورات النفط ( Oil Fountains ) التي كانت تحدث مع الحفر بالطرق.
