دانلود مقاله حفاری

اختصاصی از فی لوو دانلود مقاله حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

ابزارهای مشترک :
تمام دستگاه های حفاری دارای وسایل یا موتور بلند کننده جهت دکل یا در یک ( در حفاری دورانی ) هستند . روی این دکل کلیه ابزارهای حفاری ، نظیر لوله گیر کابل و یا لوله های جریان گل حفاری بر حسب اهمیت دستگاه حفاری و کیفیت کار آنها نصب شده اند . هم چنین قرقره ها کابلها ، کلاج اصطکاکی یا هیدرولیک جهت جابجایی مته ، لوله ها ، گل کش (در حفاری ضربه ای ) در آنها پیش بینی شده است . این ابزارها بر حسب اهمیت دستگاه حفاری روی یک شاسی چهار چرخ دار یا روی کامیون مستقر شده اند. البته هدف این نیست که به تفصیل شرح دستگاه های حفاری داده شود ، خاصه آنکه هر سازنده ای سعی می کند دستگاههائی با کیفیت بهتر از قبلی به بازار عرضه دارد.
حفاری ضربه ای
بطورکلی در حفاری ضربه ای روش کار مبتنی بربلند کردن مته ای سنگین و انداختن آن بطور قائم روی زمین است که بالطبع منجر به خرد کردن زمین می گردد . ارتفاع سقوط و فراوانی ضربه ها با سختی سنگ ( زمین ) تغییر می کند .
اگر مجموعه مته ( مته ، استیم ، جارز و روپ ساکت ) که مجموعاً بنام مته خوانده می شوند . مستقیماً به کابل حفاری متصل گردند دستگاهی خوانده می شود که به روش پنسیلوانین حفاری می نماید. چنانچه مته به مجموعه ساقه های سنگین وصل شود ، دستگاهی است که به روش کانادین حفاری می کند .
در ایران روش کانادین چندان معمول نیست و آن چه که امروزه در بازار کار ایران در حال کارانداز نوع پنسیلوانین میباشند که بیشتر به نام های روستون 20 ، روستون 60 و یا داند و800 خوانده می شوند.
حرکت تناوبی ( بالا و پایین رفتن ) مته بوسیله یک چرخ لنگر و یک میل گاردان که موتور دیزل قوه محرکه آن را تامین میکند انجام می گیرد. در انتها یا نوک دکل ، چند پولی نصب شده است که از هر یک کابلهای مته ، گل کش و لوله گیر بطور جداگانه عبور می نماید در زیر پولی مته صفحه ای بنام بشقاب قرار دارد که در زیر آن فنری است که این دو ضربه های برگشتی حاصل از ضربه زدن را مستهلک می کنند . حرکات متقاطع کابل در جهات مختلف تیغه مته را در تمام سطح جدار چاه جابجا می کند و در صورتیکه مجموعه دستگاه حفاری تراز باشد چاه نیز به صورت قائم و مستقیم حفر می گردد .
به منظورایجاد بازده بهتر لازم می شود که قبل از رسیدن به سطح ایستایی درون حفره چاه بطور دستی آب ریخته شود تا مته بتواند در محیط مرطوب و براحتی کار کند.
در صورتیکه جدار چاه ضمن حفاری در اثر ضربه های مته ریزش نماید لازم است از ستون لوله های نگه دارنده جدار مخصوص اینکار استفاده گردد . توصیه می شود به لبه لوله اولیه استوانه فولادی لبه تیز ( دم کاردی ) بقطر لوله نگهدارنده بنام شو جوش داده شود و همچنین بقیه لوله ها باید صاف ، کوتاه بدون بوش و یا پیچ شدن توی هم ( رزوه-قلاویز) باشند تا بتوانند براحتی از جدار چاه لیزخورده و پایین بروند سپس کار حفاری درون این لوله ادامه می یابد . بدیهی است درپیشرفت حفاری ، لوله نگهدارنده جدار نیز در چاه پایین می رود .
پس از پایان حفاری و نصب لوله نهائی که قرار است در چاه بماند لوله نگه دارنده جدار ازچاه بیرون کشیده می شود مزیت حفاری ضربه ای آنست که مته ممکن است مجددا ترمیم گردد یعنی روی آن عملیات آهنگری و تیزکاری انجام گیرد و یا به منظور افزایش قطر چاه به دورمته صفحات فلزی به نام دور مته جوش نمود.
باروش ضربه ای می توان در تمام زمین ها بسهولت حفاری کرد ، مخصوصاً درسازندهای رسوبی نرم و سخت نشده مانند آبرفت ها با وجود اینکه سرعت پیشرفت حفاری در این روش نسبت به دورانی کندتر است ولی در حفاری برای آب مقرون به صرفه می باشد. این روش برای سازندهای سخت توصیه نمی شود ولی چنانچه اینگونه سازندها در سطح زمین بیرونی زدگی داشته باشند با این روش حفاری الزامی است زیرا دراین شرایط ایجاد وزن کافی روی مته دورانی مشکل است.
در سازندهائی که دارای درز و شکاف ( کارستیک ) و یا سازندهای خیلی نفوذپذیر استفاده از این دستگاه ها غیر قابل انکار است زیرا در این روش هراسی از اتلاف جریان گل حفاری و یا مایعات مشابه آن وجود ندارد کار مته روی قلوه سنگ های درشت رسوبی بدون شک در هر یک از این دو روش بدون اشکال نخواهد بود گو اینکه اکثرا مته ضربه ای موفق به راندن قلوه سنگ آزار دهنده به اطراف و جدار چاه می گردد ولی مته های دورانی نمی توانند کاری انجام دهند غیرازاینکه فرسوده و سائیده شوند .
حفاری ضربه ای نسبت به دورانی به آب کمتری نیاز دارد . 4 تا 50 لیتر آب درساعت بطور متوسط کفایت می کند مهم نیست چه آبی ، حتی آب شورهم می تواند بکار برده شود . دسترسی به آب بسیار مهم است ، خصوصا وقتی که قرار است یک سری چاه به روش دورانی در ناحیه ایکه درآنجا دسترسی به آب دور است ، حفر گردند.
در چنین حالتی صلاح آن است که ابتدا با روش ضربه ای اولین چاه را به تولید بگذاریم و پس از آن برای تغذیه چاههای بعدی از آن استفاده نمائیم در روش ضربهای شناخت سطح ایستابی نسبت به روش دورانیحتی ورود اب با فشار کم به درون چاه خیلی راحت تر و مطمئن تر است حال آن که در روش دورانی با استفاده از گل حفاری به علت بسته شدن مسیر جریان آب اطلاع به رسیدن سطح آب مشکل است نمونه برداری ، عرضه و نمایش نمونه ها چاههائی که با روش ضربه ای حفر شده اند بهترو راحت تر است.
حفاری با روش دورانی :
نفوذ و پیشرفت مته در این روش به وسیله عمل سائیدن و خرد کردن و بدون اعمال ضربه و منحصرا به وسیله دوران مته که در قاعده خط سوند ثابت شده است انجام می گیرد .
خط سوند از پایین به بالا مرکب از :
- مته ،
- ساقه های سنگین ،
- ساقه چهار گوش ،
- سر تزریق ، هستند .
تنظیم دو عامل سرعت دوران و وزن روی مته در این روش در درجه اول اهمیت قرار دارند و مجموعه آنها پارامترهای حفاری را تشکیل می دهند.
حرکت دورانی به وسیله یکی ازراههای زیربه خط سوند منتقل می شود :
- میز دوران و ساقه چهار گوش
- سه نظام بامیله متحرک .
- استوانه ای که روی میله های متحرک عمل می کند.
بدنه ساقه چهار گوش حفره دار است تا از طریق این حفره گل حفاری بتواند عبور نماید خط سوند به وسیله سرتزریق به قلاب بلند کننده آویزان هستند سرتزریق قطعه دقیق و مشتمل بر تکیه گاه ساچمه ای یا غلطتکی است این تکیه گاه وزن تمام خط سوند را تحمل می کند همچنین به سر تزریق لوله انعطاف پذیر جریان گل حفاری به وسیله گردن قویی وصل می گردد تحت عمل مضاعف یعنی دوران و فشار ( وزن) روی خط سوند ،‌ مته در ته چاه زمین را می ساید و خرد می کند مواد خرد شده کاتینگ به طور جریان مدار بسته به وسیله مایعی ویسکوز به نام گل حفاری بالا می آیند گل حفاری به وسیله پمپ گل از حوضچه رسوب مکیده و سپس به درون ساقه ها ( خط سوند ) رانده می شود و پس از عبور ازمته حفاری ،‌روان و سرد کردن مته از راه فضای حلقوی بین خط سوند و حفر چاه یا در حالت ریزشی بودن جدار ، ستون لوله های نگه دارنده جدار تا سطح زمین بالا می اید گل حفاری طی جریانش به طرف بالا جدار چاهی که هنوز لوله گذاری نشده است بطور موقت تا نصب لوله های کور و مشبک و گراول جهت گراول پکینگ می پوشاند و از ریزش جدار کم و بیش جلوگیری می نماید در بعضی حالات حفاری با هوای فشرده اجرا می گردد در این نوع دستگاه هوای فشرده جانشین گل می شود و یک کمپر سور جایگزین پمپ گل می شود در حفاری با هوای فشرده نه تنها جدار چاه به وسیله مواد گل حفاری کک محافظت نمی شود بلکه عمل جت فرساینده هوای فشرده و کاتینگ هایی که از دهانه چاه به سطح زمین در دستگاههای بزرگ حفاری که معمولا در حفاری نفت مورد استفاده قرار می گیرند به یک الک لرزان هدایت می شوند. الک دقیقا کاتینگ ها را می گیرد و گل حفاری به طرف یک یا چند مخزن گل جهت دریافت مجدد پمپ ریخته می شوند. در دستگاههای کوچک تر الک لرزان وجود ندارد و مخازن غالبا به وسیله گودالی که در زمیت حفر و جداره های آن سیمانی شده اند جایگزین می گردند. گل حفاری پس از جروج از دهانه چاه از یک سری کانال هایی که جدار آنها نیز سیمانی شده عبور می کند و به گودال می ریزد. در این مسیر گاتینک ها رسوب کرده و گل نیز برای جریان مجدد وارد گودال می شود. وزن مخصوص گل باید بر حسب فشار لایه آب دار تنظیم گردد تا بتوان در مقابل فوران ناگهانی آب در بعضی حالات (آرتزین) تعادل برقرار نمود. ترکیب شیمیایی ،ویسکوزیته و مشخصات کلوئیدی گل حفاری باید با زمین متناسب باشد ، زیرا مخلوط عوامل تشکیل دهنده زمین با گل ترکیب و کیفیت آنرا خراب و ایجاد فلوکولاسیون، کوآگولاسیون و تجزیه گل می نماید. نتایج این وضعیت می تواند برای خود چاه نیزخطرناک باشد. در حفاری دورانی، درون چاه باید دائما پر ازگل باشدو جریان آن حتی هنگام توقف حفاری نباید قطع گردد. کنترل حجم گل بسیار حائز اهمیت است و آن به وسیله بررسی سطح آن در مخازن یا گودال گل انجام می گیرد. این بررسی در عین حال اطلاعات ذیقیمتی درباره حالات فیزیکی زمین فراهم می نماید. افزایش حجم گل نشانه ورود آب یا نفت تحت فشار یا گاز در چاه در حال حفاری است. افت حجم گل به این معنی است که متهت به یک منطقه درز و شکافدار یا حفره بزرگ برخورد کرده است. درمان این افت حجم به محض تشخیص دلیل آن، اجتناب ناپذیر است. چاه در حال افت جریان گل حفاری می تواند برای خط سوند و خود چاه نیز خطرناک باشد. رسوب گلی که به نام لک خوانده می شود، روی جدار سازند کم آب را می پو شانند و با کور کردن کم و بیش ورود آب به چاه می تواند تعیین وضعیت این سازند را با اشکال مواجه سازند.
مته های حفاری دورانی:
1-مته های تیغه ای:
سه نوع از این مته ها وجود دارد:
-دم ماهی-دو تیغه ای-سه باله ای-پیلوت-چند طبقه ای با قطره های مختلف.
این مته ها با دوران خود مانند عمل یک فرز روی فلز کار می کنند. در سازنده های رسوبی متراکم با بافت ظریف و با سختی کم به کار برده می شوند. پیشرفت حفاری به وسیله آنها خوب ، قیمت آنها ارزان و امکان آهنگری و تیز کردن در آنها وجود دارد. این مته ها ارتعاشات زیادی ایجاد می کنند که تا تجهیزاتی که در سطح زمین قرار دارند انتقال می یابد.
2-مته های غلطک دار:
سه مخروطی ها یا چهار مخروطی ها:
سه یا چهار غلطک با محور افقی یا اندکی شیب دار که روی بلبرینگ ها نصب شده اند، جان مته را تشکیل می دهند. این مته ها مانند مته های تیغه ای مجهز به یک قسمت رزوه دار مخروطی شکل هستند که نصب خیلی سریع و دقیق آنها را فراهم می سازد. دندانه غلطکها بر حسب جنس زمین تغییر می کند. برای سازندهای نرم، دندانه ها بلند و فاصله دارند. برای سازندهای سخت کوتاه،ظریف و نزدیک به هم هستند. این مته ها با خورد کردن و ترکاندن سنگ عمل می کنند.
3-مته های الماسی:
این مته ها خیلی کم در حفاری برای آب به کار می روند و بیشتر از آنها جهت نمونه گیری و تهیه مغزه استفاده می شود.
ساقه های سنگین:
ساقه های سنگین درست بالای مته نصب می شوند و از نوع لوله های با جدار خیلی ضخیم هستند.نقششان مبتنی بر ایجاد وزن روی مته است. به محض انکه مته کف چاه را لمس کرد در آن نقش تراکمی به وجود می آیدکه میزان آن بستگی به نگه داری قرقره جرثقیل از بالا ( رو ی دکل)خواهد شد.برای قطعات تحتانی میزان این نقش بیشتر است . برای یک مقدار از این تراکم روی خط سوند، نقطه ای وجود دارد که در آنجا کشش طولی که موجب گسیختگی خط سوند می گردد و تنش تراکمی متعادل می شود. این نقطه تحت عنوان نقطه خنثی شناخته می شود.عبور از این نقطه،خط سوند آسیب پذیر است و می تواند موجب باز شدن پیچ های قطعات خط سوند گردد. از این جهت شناخت دائم موقعیت این نقطه بسیار مورد توجه حفار می باشد . بنابراین آنقدر در خط سوند ساقه سنگین قرار می دهند تا نقطه خنثی در ساقه سنگین قرار داشته باشد. تکیه زیاد مته به تته چاه نیز آنرا به سرعت خراب میکند و اگر بار خیلی ضعیف به آن بدهند ،پیشرفت حفاری خیلی کم و یا هیچ می شود . ساقه های سنگین با طولهای واحد6یا 9متر ساخته میشوند ،درانتها به صورت مخروطی در هم پیچ می شوند و در تمام طولشان عموما استوانه ای هستند ،
ساقه ها:
ساقه ها مجمو عه لوله هایی هستند که درخط سوند وبالای ساقه های سنگین قرار می گیرد این قطعات محور انتقال حرکت دورانی را تشکیل میدهند،همچنین دارای مجرایی هستند که گل حفاری از طریق آنها وسهقه های سنگین وارد وبه ته چاه میرسد
ساقه چهارگوش :
سا قه های چهار گوش یک قطعه واحد در خط سوند است،در کارخانه با دقت زیادی
ساخته میشود وباید با آن طی عملیات حفاری با مراقبت بسیار زیاد رفتار شود ،چنانچه
آسیب ببیند سرانجام موجب خراب کردن پی در پی تمام ساقه هایی که به آن متصل خواهند شد میگردد،بهتر است رابطی به نام رابط فرسودگی که به کرات قابل تعویض
باشد به آن اضافه کنند .
پارامترهای حفاری :
حفار می تواند درباره سه عامل زیر که پیشرفت مته در زمین مشروطه به آنهاست دخالت نماید :
-وزنروی مته ،
-سرعت دوران ،
-دبی ، فشارو ترکیب گل حفاری ،
این عوامل به طور تنگاتنگ به یکدیگر مربوط هستند.مته ای که آرام می چرخد از مته ای که در حال چرخیدن سریع است سنگ را بهت گاز می گیرد. هر چه سنگ سخت تر و مقاومتر باشد،آهسته چرخیدن مته بهتر است . پیشرفت حفاری بر حسب وزن روی مته افزایش خواهد یافت ولی این افزایش وزن نیز محدود است ، زیرا افزایش زیاد وزن موجب استهلاک سریع تیغه ها یا دندانه ها و خصوصا تخریب سریع ساچمه ها مته های غلطک دار می گردد.
گل حفاری دورانی :
در حفاری دورانی ، گل حفاری می تواند بهترین یا بدترین عامل باشد. از آن جهت بهترین است.زیرا تا کنون کسی منکر محاسن آن نشده است . بدترین است زیرا اگر به اندازه کافی درباره نقش ، ترکیب ، وضعیت و کاربرد آن تعلیم ندیده باشیم می تواند خسارت بسیار مهم و خطرناک فراهم نماید.(درگیری خط سوند)گاهی موجب از دست دادن چاه و یا لااقل منتهی به اتلاف وقت قالب ملاحظه ای می گردد. علاوه بر این اگر کک (رسوبات نگهدارنده جدار چاه)خیلی ضخیم و خیلی چسبنده باشد جریان آب از لایه آبدار را می توان به طور محسوس کم یا تعیین آن را مشکل نماید.
جریان و نقش گل :
مدار طی شده توسط گل در حفاری دورانی به شرح زیر است :
-رانش گل از حوضچه های گل تا سر تزریق که در راس خط سوند قرار دارد.
-جریان از بالا به پایین درون تمام طول خط سوند تا مته.
-جریان از پایین به بالا در فضای حلقوی بین ساقه و زمین (در جریان معکوس گل از فضای حلقوی پایین رفته و از طریق خط سوند بالا می آید).
-جریان در کانالهای رسوبگذاری تا مخازن . اگر مقتضی باشد گذر از الک جهت جمع آوری کاتینگ ها.
-مکش از مخازن به وسیله پمپ .
-سخت کردن جداره چاه .
-بالا آوردن کاتینگ ها از ته چاه به سطح زمین .
-لغزنده و سرد کردن مته حفاری .
گل بنتو نیتی :
ماده اساسی این گل یکی از انواع رس است که نام آن ازفور بنتون محلی در آمریکا که آنرا کشف کرده اندگرفته شده است و سنگ رسی با وزن مخصوص6/2 و سختی نزدیک به سختی گائولن دارد.خیلی ظریف و ابعاد ذرات آن کوچکتر از میکرون است.در برابر آب هیدراته می شود و در حضور حجمی از آب با تشکیل ماده ویسکوز یا توده ژلاتینی تحت عنوان ژل شناخته می شود.با آب مخلوط کلوئیدی می دهد.تغییرات حجم ناشی هیدراتاسیون قابل ملاحظه است و حجم آن 12تا15و گاهی 25تا30 برابر بزرگتر می گردد.تنها یک گرم از بنتونیت پخش شده در آب سطحی در حد 4تا5 مترمربع را می پوشاند.برای تطابق مخلوط بنتونیت و آب با زمین یا فشار لایه آبدار تحت فشار یک یا چند ماده دیگر به آن اضافه می کنند.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی گل حفاری :
وزن مخصوص یک عامل اساسی است . یک گل غلیظ،صعود کاتینگ ها را از ته چاه تسهیل می نماید.همچنین فشار آب آرتیزینگ را در یک لایه تحت فشار متعادل می کند و می توان بدون ایجاد مشکلات ناشی از فوران آب ،کار حفاری را دنبال نمود.
ویسکوزیته گلی که خیلی ویسکوز باشد پمپ کردنش مشکل می شود یک گل خیلی مایع خطر تجزیه شدن و از دست دادن مشخصات سخت شدن آن در جداره چاه وچود دارد .
تیکسو تروپی ، خاصیتی است که گل در حالت آرامش به ورت ژل و هنگامی که تکان داده می شود به حالت مایع در می آید.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   18 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید