up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله سيستم حفر گمانه PDF
QR code - سيستم حفر گمانه

سيستم حفر گمانه

معرفي رشته ابزار حفر و خواص گل حفاري در سيستم حفر گمانه

حفر گمانه
هدف اصلي از حفر گمانه به دست آوردن نمونه هاي استوانه اي شکل از سنگها موسوم به مغزه است اما اساس کار حفر گمانه و چاه هاي نفت و آب ، يکسان است.
لازمست که در ابتدا با قسمت هاي مختلف دستگاه حفاري، رشته ابزار حفر و گل حفاري آشنا شويم.
٥۳۱ قسمتهاي مختلف دستگاه حفاري: مهمترين اجزا دستگاه حفاري به شرح زير است:
اﻠف – دکل: ساختمان برج مانندي است که به شکل هرم ناقص با قاعده مربع يا مثلث است و از اتصال قطعات وله يا نبشي مخصوص به وجود مي آيد. ارتفاع دکل تابع حداکثر عمق دستگاه حفاري است. مثلاً ارتفاع دکل در دستگاه هايي که تا عمق ۶٥۰ و ۱٢۰۰ حفاري مي کنند به ترتيب ۱۸ و ٢۴ متر است.
ﺏ - موتور: موتور انرژي لازم را جهت دوران دستگاه حفاري، حرکت تلمبه گل و ساير حرکات تامين مي کند. در دستگاه هاي حفاري سيار و بعضي از دستگاه هاي ثابت، موتور از نوع ديزل است اما در دستگاههاي حفاري عميق انرژي لازم به وسيله الکتروموتور تامين مي شود
ﺝ - وسايل انتقال نيرو به جعبه دنده : در دستگاه هاي حفاري که با برق کار مي کنند، الکتروموتور اصلي دستگاه، در امتداد محور جعبه دنده قرار دارد و بنابراين به کمک يک محور، قدرت را به جعبه دنده منتقل مي سازد. در دستگاه هايي که با موتور ديزل کار مي کنند، توزيع و انتقال قدرت از موتور به جعبه دنده، تلمبه و مولد برق، به وسيله سيستم خصوص موسوم به تقسيم کننده انجام مي گيرد.
ﺩ - جعبه دنده: وظيفه جعبه دنده گرفتن انرژي دوراني از موتور، تعديل آن به سرعت دوران مناسب و تبديل حرکت دوراني افقي به قائم است. در داخل جعبه دنده تعدادي چرخ دنده وجود دارد که مي توان با انتخاب دنده هاي مختلف، حفاري را با سرعت هاي متفاوت و يا به حالت معکوس انجام داد.
ﻫ - جرثقيل: جرثقيل براي بالا و پائين کردن لوله ها در داخل گمانه به کار مي رود و در حقيقت يک استوانه فلزي لبه دار است که به دور آن کابل فلزي پيچيده شده است.
٥۳٢ رشته ابزار حفر: هدف اصلي از دستگاه حفاري، چرخش سرمته و حفر نمونه هايي از سنگ است . مجموعه ته مته ، لوله کارگر ، لوله ها ، مغزه گير و سرمته را رشته ابزار حفر مي گويند.
اﻠف – ته مته – ته مته که به آن دهانه تزريق گل هم مي گويند، در بالاترين قسمت رشته ابزار حفر يعني در بالاي لوله کارگر قرار دارد. ته مته به وسيله لوله پلاستيکي محکمي به تلمبه تزريق گل وصل است.
ﺏ - لوله کارگر: لوله تو خالي است که مقطع آن چهار ضلعي و يا شش ضلعي است. وظيفه لوله کارگر، انتقال حرکت دوراني از جعبه دنده به ستون لوله هاست. هنگامي که که به اندازه طول لوله کارگر حفاري شد، لوله کارگر را از انتهاي ستون باز مي کنند و پس از وصل قطعه لوله جديد، مجدداً آن را به انتهاي ستون لوله ها متصل کرده و حفاري را ادامه مي دهند، همانگونه که گفتيم ، لوله کارگر تو خالي است زيرا گل حفاري بايستي از درون آن به داخل ستون لوله ها تزريق شود.
ﺝ - لوله ها: وظيفه لوله ها انتقال حرکت دوراني به سرمته است. هم زمان با ادامه حفر گمانه، قطعه هاي جديدي از لوله ها را به يکديگر متصل و بدين ترتيب طول ستون لوله ها را اضافه ميکنند. لوله ها نيز تو خالي اند زيرا گل حفاري بايستي از داخل آنها به ته گمانه برسد.
ﺩ - مغزه گير: مغزه گير استوانه تو خالي است که نمونه در داخل آن قرار مي گيرد. مغزه گير به انتهاي ستون لوله وصل مي شود و به انتهاي آن نيز سرمته وصل مي شود. مغزه گير ممکن يک يا دو جداره باشد. انواع يک جداري براي نمونه گيري از سنگهاي سخت نظير ماسه سنگ، آهک و شيل به کار مي رود در صورتي که انوع دو جداري را براي نمونه گيري مواد نرم مثل ذغالسنگ، به کار مي برند.
ﻫ - سرمته: سرمته آخرين قسمت رشته ابزار حفر است و در واقع هدف از وجود تمام تاسيسات و لوازم حفاري، چرخيدن آن و حفر سنگهاست. در اينجا بايستي اين مطلب را متذکر شويم که تفاوت کار دستگاه هاي حفر چاه و گمانه، تنها در نوع سرمته ها و نيز وجود سرمته است. در اين گونه دستگاه ها، سرمته از نوعي است که به آساني بتواند سنگها را خرد کند و به صورت پودر در بياورد. به همين خاطر اين نوع سرمته ها را سرمته هاي پودري مي گويند.
سرمته هاي مغزه گيري به شکل استوانه هاي کوچکي است که به انتهاي مغزه گير پيچ مي شود. اين سرمته ها ، دنده دار است که جنس دانه هاي آن از آلياژ هاي سخت نظير کربو تنگستن ميباشد.
٥۳۳ گل حفاري: در اثر چرخش سرمته، سنگها خرد مي شود و به صورت تکه هاي ريزي در مي آيد که بايستي اين قطعات خرد شده را از گمانه خارج کرد زيرا در غير اينصورت، چرخش سرمته، عمدتاً سبب خرد شدن اين ذرات خواهد شد. از سوي ديگر اصطکاک سرمته با سنگها سبب داغ شدن آن مي شود و اگر به وسيله اي خنک نشود، مي سوزد. براي انجام اين دو هدف، يعني بيرون آوردن مواد خرد شده از گمانه و خنک شدن سرمته، از محلول حفاري استفاده مي کنند و به اصطلاح گمانه را شستشو مي دهند و بدين منظور از هوا، آب و يا گل استفاده مي کنند. آنچه در حفر گمانه متداول است گل حفاري است که در اينجا به شرح آن مي پردازيم:
اﻠف – وظائف گل حفاري – وظائف گل حفاري به شرح زير است :
- بيرون آوردن ذرات کنده شده از داخل گمانه
- خنک کردن سرمته
- معلق نگه داشتن ذرات حفر شده و جلوگيري از سقوط آنها به هنگام توقف جريان گل
- اندود کردن جدار داخلي گمانه و جلوگيري از ريزش طبقات سست.
- جلوگيري از زنگ زدن ابزار حفاري با تشکيل دادن قشر نازکي از گل بر روي آنها
ﺏ - مواد اوليه گل حفاري – مهمترين مواد اوليه تهيه گل حفاري، به شرح زير است:
اول – بنتونيت – ماده اصلي تهيه گل حفاري نوعي خاک رس موسوم به بنتونيت است که عمدتاً از کاني موريلونيت به فرمول تشکيل شده است.
دوم – آب – يکي از مهمترين مواد اوليه تهيه گل حفاري آب است که بايستي خالص و عاري از ذرات و ناخالصي باشد. مثلاً آبهايي را که از معدن خارج مي شود، نمي توان براي تهيه گل حفاري به کار برد. همچنين اگر ميزان نمک موجود در آب بيش از ٥ درصد باشد، نبايستي آن را براي تهيه گل به کار برد زيرا خواص گل را به شدت کاهش مي دهد.
ذکر اين نکته ضروري است که در مواردي که شوري آب بيش از حد ياد شده باشد، مي توان به جاي بنتونيت از کاني رسي ديگري موسوم به آتاپولژيت استفاده کرد.
سوم – باريت – باريت ، سولفات باريم طبيعي است که به صورت کاني در طبيعت وجود دارد از جمله مشخصات مهم باريت، وزن مخصوص زياد آنست ( ۳ ⁄ ۴ گرم بر سانتي متر مکعب ) که براي بالا بردن وزن مخصوص گل، از آن استفاده مي کنند.
چهارم – کاربوکسي متيل سلولز ( C.M.C ) – اين ماده شيميائي براي افزايش خاصيت کلوئيدي گل و کم کردن خاصيت جدا شدن آب از گل ( افت صافي ) به کار مي رود.
پنجم – کربنات سديم –اين جسم نيز کمابيش خواص C.M.C را دارد و براي همان منظور به کار گل اضافه مي شود.
ششم – کوبراکو – اين جسم که از نوعي درخت به همين نام در آمريکاي جنوبي تهيه مي شود براي کاهش گرانروي گل حفاري مصرف دارد. افزودن مقداري کمي کوبراکو، نه تنها گرانروي آنرا به شدت کاهش مي دهد بلکه افق صافي آن را نيز حفظ مي کند.
ﺝ - مشخصات گل حفاري – مهمترين مشخصات گل حفاري به شرح زير است:
اول – خاصيت بندش – مهمترين خاصيت گل حفاري اين مشخصه است که مادامي که جريان دارد، گرانروي چنداني ندارد ولي هنگامي که به هر دليل جريان گل متوقف شود، حالت ژله مانند به خود مي گيرد و ذرات موجود را براي مدتي به حالت معلق نگه مي دارد. اين امر، از تجمع ذرات موجود در گل و در نتيجه گير کردن سرمته جلوگيري مي کند. اين خاصيت به نام خاصيت بندش ( تيکسوتروپي ) ناميده مي شود. بدنه گل حفاري که از مخلوط ۸ تا ۱۰ درصد وزني بنتونيت و آب به دست مي آيد، چنين خاصيتي را داراست.
دوم – پايداري – پايداري خاصيتي است که به موجب آن، گل براي مدت زمان طولاني به حالت مايع باقي مي ماند و مي توان آن را به وسيله تلمبه به داخل گمانه تزريق کرد.
سوم – افت صافي – خاصيت جدا شدن آب از گل و تراوش آن به داخل طبقات نفوذپذير داخل گمانه را افت صافي مي گويند.افت صافي گل عبارت از حجم آبي است ( بر حسب سانتيمتر مکعب ) که ظرف مدت ۳۰ دقيقه، تحت اختلاف فشار ۱۰۰ کيلو پاسگال، از يک کاغذ صافي به قطر ۷٥ ميليمتر عبور مي کند.
در اثر جدا شدن آب از گل، اندودي از گل در سطح داخلي گمانه به وجود مي آيد که ضخامت آن با افت صافي نسبت مستقيم دارد. اگر افت صافي زياد باشد، اشکالاتي را در امر حفاري گمانه به وجود مي آورد. يکي از اين اشکالات اين است که در اثر تشکيل اندود در داخل گمانه، مقطع آن کم مي شود. ديگر آنکه در اثر جدا شدن آب از گل، گل سفت مي شود و هنگام خارج کردن ستون لوله ها از گمانه، ستون لوله ها همانند يک پيستون عمل مي کند و يک حالت خلأ در داخل گمانه به وجود مي آيد که سبب ريزش طبقات سست داخل گمانه ميشود.
در حفر گمانه هاي معمولي، افت صافي نبايستي از ۱۰ سانتيمتر مکعب در ۳۰ دقيقه تجاوز کند. براي کاهش افت صافي گل، مقداري C.M.C به گل اضافه مي شود.
چهارم – گرانروي – گرانروي گل را نظير هر سيال ديگر، مي توان به عنوان مقاومت آن در برابر حرکت تعريف کرد. گرچه گل بايستي تا حدودي لزج باشد تا بتواند خرده سنگهاي حفر شده را با خود حمل کند، اما بالا رفتن گرانروي و سفت شدن گل، سبب مشکل شدن تلمبه کردن گل مي گردد. مثلاً هرچقدر گمانه عميق تر باشد، وزن مخصوص آن را بيشتر در نظر ميگيرند و براي اين کار مقدار بيشتري بنتونيت و نيز مقاديري باريت به گل اضافه مي کنند که اين امر سبب افزايش گرانروي گل مي شود و تلمبه کردن آنرا مشکل مي سازد.
پنجم – PH – گل بايستي خمواره خاصيت بازي داشته و PH آن ۸ تا ۱٢ باشد زيرا گل اسيدي سبب خردگي تلمبه و خطوط لوله مي شود و پايداري گل را نيز کاهش مي دهد. بنابراين در مواردي که براي کاهش گرانروي گل به آن کوبراکو اضافه مي کنند، از آنجا که اين جسم خاصيت اسيدي دارد، لذا بايستي يک ماده قليائي مانند کربنات سديم نيز همراه با آن به گل اضافه کرد.
ششم – وزن مخصوص – وزن مخصوص گل حفاري بايستي در حد معيني باشد زيرا از سويي بايستي بتواند ذرات حفر شده سنگها را با خود حمل کند و از سوي ديگر، بايد فشاري به ديواره گمانه وارد کند تا مانع از ورود آب موجود در طبقات به داخل گل و رقيق شدن آن شود.
وزن مخصوص گل حفاري معمولي ۰٥ ⁄ ۱ تا ۰٩ ⁄ ۱ گرم بر سانتيمتر مکعب است و براي تهيه گل هاي با وزن مخصوص بيشتر، بايستي علاوه بر بنتونيت، مقداري باريت نيز به گل اضافه شود. حسن بارين آنست که در آب حل نمي شود و به صورت ذرات معلق در گل باقي مي ماند و خواص آنرا تغيير نمي دهد.

حفره هاي سياه جذابترين و اسرار آميزترين اشياء آسماني هستند. مهمترين يافته هاي اختر شناسي سالهاي ۱۹۶۰ تپ اخترها و اختر نماها هستند. تپ اخترها منابع راد ...

ديدکلي به منظور آگاهي از شرايط زمين شناسي و ژئوتکنيکي اعماق بيشتر زمين ، معمولا گمانه‌هايي حفر مي‌شود. گمانه در واقع چاه قائمي است که توسط وسايل مکاني ...

● سيستم ترمز سيستم ترمزهاي هيدروليکي همانگونه که مي دانيم يکي از بهترين و مطمئن ترينهاست ولي اين سيستم بصورت نخستين خود ( تک کاناله ) داراي عيب بزرگي ...

سيستم آبياري سنترپيوت به دليل هزينه کارگري کم ، انعطاف پذيري زياد ، راحتي اجرا و بهره برداري آسان ، يک سيستم آبياري انتخابي درامر کشاورزي است . وقتي ک ...

● رويکرد غيراختصاصي تعديل ايمني بي کفايتي سيستولي قلب با فعال شدن سيستم ايمني همراه است. در بررسي هاي پيش باليني، تزريق مجدد خون اتولوگ که در خارج بدن ...

در حالي که در زندگي و تجارت همه در تلاشند تا از موانع (barriers) عبور کرده و آنها را از سر راه خود بردارند، فيلم، به موانع يا به عبارت علمي تر لايه ها ...

Cernيک لابراتورار اروپايي براي ذرات فيزيک است. در اين لابراتوار بزرگترين وعميق ترين آزمايشات و تحقيقات از سال ۱۹۵۴ برروي ذرات فيزيکي انجام مي گرفته اس ...

دستيابي به دانش بدون ابهام، سالهاي متمادي انسان را دچار چالش ساخته است. از هنگامي که ارسطو منطق دو ارزشي را معرفي کرده، تاکنون بشر توانسته با کمک و اس ...

دانلود نسخه PDF - سيستم حفر گمانه