جستجو در تالارهای گفتگو

در ماشینهای حفاری دورانی لوله و مته هر دو می چرخند ثانیا انرژی که از طریق لوله و مته به سنگ وارد و موجب حفر چال می شود ترکیبی است از انرژی چرخشی و تراست (فشار روی مته )در این نوع سیستم مته و لوله به طور خود کار نمی چرخند بلکه چرخش آنها ناشی از انرژی است که از صفحه ی دوار ( rotary tables ) به لوله ی چند بر و از آن به لوله و مته منتقل نمی شود . به عبارت دیگر با چرخش صفحه دوار، لوله و مته نیز می چرخند به همین دلیل به ماشین نام ماشین چرخشی یا دورانی اطلاق می شود. تنشی که از طریق مته به سنگ وارد می آید از نوع مماس بوده و بدین جهت نیز مقاومت بر رشی سنگ ها در این روش اهمیت دارند. و سنگ ها از طریق خراش برداری و تراشیدگی به صورت قطعات ریز بین 8/1 تا 1 اینچ در می آیند . چنانچه گفته شد انرژی چرخشی از طریق صفحه ی دوار تامین می شود و تراست یا بار روی مته توسط لوله های پشت مته ، و ارتباط آنها با پایه و تیرهای ستونی در سطح از طریق سیلندر هیدرولیکی ، کابلها و غیره تامین می شود. مقدار تراست یا بار روی مته به نوع سنگ و قطر مته بین 1000 تا 8000 پوند به ازای هراینچ مته متغییر است. سرعت حفاری در این نوع سیستم عمدتا به نوع مته، نوع سنگ،مقدار انرژی چرخشی و تراست (بار روی مته) بستگی دارد . در طبقات کم مقاومت از نوع مته تیغه ای در سنگ های نیمه سخت از نوع مته ی مخروطی و در سنگ های سخت از نوع دگمه ای استفاده می شود. سیستم حفاری چرخشی (دورانی)معمولا در معادن برای حفر چالهای با قطر 6 الی 17 اینچ (150 تا 431.8 میلی متر ) و عمق بین 30 تا 60 فوت (9 الی 18 متر ) به کار برده می شوندو عمدتا سیستم حفاری شامل منبع قدرت،موتور،لوله حفاری،دکل و پایه می باشد. سیستم حفاری چرخشی (دورانی) جهت حمل و انتقال یا به روی کامیون سوار می شوند یا دارای چرخ زنجیری اند.انتخاب هر یک از دو حالت فوق به اندازه ی سیستم حفاری ،ومقدار تحرک ماشین حفاری بستگی دارد. قسمتهای عمده ی یک ماشین حفاری چرخشی (دورانی) عبارتند از : 1- تاج دکل (crown ) : که کابلهای ماشین از آن عبور داده می شوند. 2- کابلهای حفاری (drilling line ) : که ضمن عبور از تاج ماشین از طریق طناب خور لوله های حفاری را نگه می دارد. 3- طناب خور (traveling block ): کابلهای بالابر و پایین بر لوله ها از آن عبور داده می شود. 4- قلاب (rotary hook ): زائده ی منتهی الیه طناب خور که مانع می شود تا چرخش لوله ها به کابلها منتقل شود. 5- هرزه گرد (swivel ): باعث اتصال شیلنگ گل حفاری با لوله ی چند بر است. 6- لوله چند بر (Kelly ) به صفحه ی دوار مرتبط است و باعث انتقال انرژی چرخشی به لوله ها می شود . 7- شیلنگ گل حفاری (rotary hose ) :از یک سو به لوله ایستایی و از سوی دیگر به هرزه گرد مرتبط است و گل حفاری از طریق شیلنگ به هرزه گرد و پس از عبور از هرزه گرد (swivel ) داخل لوله های حفاری می شود. 8- لوله ی فولادی عبور دهنده گل (stand pipe ) : که به لوله ی ایستایی معروف است و گل حفاری پس از عبور از آن وارد شیلنگ گل حفاری می شود. 9- پایه ی دکل ( substructure ) : که فشارهای دکل را تحمل می کند . 10- مته (Bit ,Rock ) : در تماس با سنگ بوده و انرژی مته به سنگ منتقل می شود. 11- صفحه دوار (rotary tab le ) : باعث چرخش لوله و مته می شود. 12- سیستم مرکزی کنترل کننده کابلها و مرکز تجمع کابلها (drawworks ) : در این مرکز طول کابلها کم یا زیاد می شود. 13- موتور (Engine ): تامین کننده ی قدرت و انرژی ماشین می باشد. 14- پمپ گل حفاری (pump , slash ) : گل حفاری را از مخزن پمپاژ می کند. 15- غربال کننده ذرات حفاری از گل (shale shaker ): باعث جدا یش ذرات حفاری از گل می شود. 16- مخزن گل mudpit : حدودا بین 300 تا 700 بشکه گل در آن نگهداری می شود. 17- خط جریان گل : مسیر حرکت گل در سطح زمین است . 18- دکل (derrick ): فشارها و سنگینی لوله ها از طریق کابلها به آن منتقل می شود.

دکل به ساختمانی از ماشین حفاری اطلاق می شود که ماشین حفاری با اتکاء به آن از طریق کابلها می تواند لوله های حفاری را به درون چاه فرستاده و یا آنها را از چاه خارج کند . بنابراین دکل باید ارتفاع و مقاومت کافی داشته باشد تا بتواند چنان سنگینی و فشاری را با ایمنی کامل تحمل کند. به طور کلی دو نوع دکل رایج ومتداول است: 1- دکل استاندارد یا ثابت standard derrick 2- دکل قابل حمل portable derrickor mast دکلهای استاندارد منظور دکلی است که به صورت واحد قابل انتقال نیست. مگر اینکه فاصله ی انتقال بسیار کم باشد در غیر این صورت باید قطعات آن را (بخشهای مختلف ) به طور مجزا از هم حمل کرد و در محل مورد نظر آن قطعات را به یکدیگر متصل و سپس از آن استفاده کرد . به همین علت از آنها کمتر در حفاریها استفاده می شود. دکل های قابل حمل (نوع دوم ) به دکلی اطلاق می شود که به صورت واحد می توان از آن استفاده کرد . بدون آنکه حفار مجبور باشد به ازای هر بار حفاری اجزاء مختلف آنرا از یکدیگر حمل و دوباره در عملیات جدید آنها رابه یکدیگر متصل کند. دکلها بر حسب مقدار بار یا فشارهایی که می توانند تحمل کنند طبقه بندی می شوند. فشارهایی راکه دکل باید تحمل کند بر دو نوع است: 1- بار یا فشار جانبی compression loads 2- فشار باد wind pressure مقدار بار جانبی مجاز دکل را بر اساس مجموعه مقاومت چهار ستون یا پایه ی دکل تعیین می کنند بدین ترتیب که مقاومت هر پایه دکل را جداگانه محاسبه می کنند (سعی می کنند که مقاموت ضعیف ترین نقطه یا محدوده پایه را منظور کنند) و سپس مجموعه مقاومت چهار پایه دکل را با احتساب ضریب اطمینان به عنوان ماکزیمم بار مجازی جانبی (allowable compression load ) که دکل می تواند تحمل کند تعیین می کنند. مقدار فشار باد مجاز برای حفاری به ارتفاع دکل بستگی دارد. برای آن دسته از دکل هایی که ارتفاع آنها کمتر یا حداکثر برابر 136st فوت (24 متر )است، فشار باد مجاز 11067 پوند بر فوت مربع خواهد بود (حداکثر سرعت باد 54 مایل در ساعت ) و برای دکل هایی که ارتفاع آنها زیاد تر از 136 فوت (بلندتر از 42 متر )است فشار باد مجاز 22.50psi (پوند بر متر مربع ) می باشد ( حد اکثر سرعت باد 75mph می تواند باشد). فشار باد را می توان از رابطه ی ذیل به دست آورد: P=00004V2 که p فشار باد بر حسب پوند بر فوت مربع و v سرعت باد بر حسب مایل در ساعت دکلهای ماشینهای حفاری به سیلندر هیدرولیکی متصل است از این طریق به هنگام جابه جایی می توان دکل را پایین و به طور افقی قرار داد. تنظیم دکل و در موقعیت اولیه قرار دادن آن به 2 تا 5 دقیقه وقت نیاز دارد. دکل این نوع ماشینها نه تنها باید حامل لوله ها (pipe carrier ) را تحمل کند بلکه باید مکانیزمی برای اتصال لوله ها و جدایش لوله ها داشته باشند. حامل لوله ها معمولا 2 تا6 لوله دارندبه نحوی که ماشین میتواند چاه را تا 60 متر حفر کند. - کابین ماشین Draw work کابین ماشینهای حفاری چرخشی دارای سیستم تهیه ی بسیار خوبی است و برای کنترل بخشهای مختلف ماشین به هنگام حفاری در نظر گرفته شده است که بدان کابین کنترل نیز می گویند از طریق کابین کنترل می توان بخشهای زیر را کنترل و تنظیم کرد. 1- موتور و گیر بکس ماشین 2- کنترل تنظیم دکل ماشین در حالت افقی و قائم 3- کنترل جک تنظیم کننده تراز ماشین 4- کنترل بار روی مته 5- کنترل حامل لوله های حفاری وغیره معمولا کابین کنترل ماشین در نزدیک دکل نصب شده است تا نقل و انتقال لوله های حفاری به هنگام عملیاتقابل مشاهده باشد. تقسیم بندی کابین کنترل ها (praw works ) از لحاظ قدرت (power rating ): Draw works – ها بر اساس اسب بخار (horse power ) و عمق (depth ) طراحی و دسته طراحی و دسته بندی شده اند . قدرت اسب بخار ی که یک draw work برای بالا بردن لوله حفاری نیاز دارد. برابر است با : 33000*1/e HP= (W-Vh)/ W=Hook Load,1b Vh=Hois ting relocityoftraelling block,ft/min 33000=st-1b/min ,horse power E=Hook to draw works efficiency Eمعمولا بین 80 تا 90 درصد می باشد، بر اساس تعداد Lines مورد استفاده E تعیین می گردد. FOR6LINER:e =88%,for 8 liner :84 % ,…. -the drill string اجزاء Drillstring (D.S ) در شکل 5 نشان داده شده است (D.S ) یکی از گرانترین اجزاء دکل حفاری (RIG ) می باشد و بایستی بطور مرتب جایگزین شود . به همین دلیل بایستی توجه شود تا عمر طولانی این جزء تضمین شود. بیشترین کاستی و کمبود (FAILURE ) که در D.S ایجاد می شود به علت شکستگی (MATER RIAL FATIGUE ) که در اثر خوردگی و یک رفتار نامناسب باآن ایجاد می شود ، می باشد . قسمتهای مختلف Drillstem عبارتند از :1- Kelly joint : بالاترین اتصال درDrill stem می باشد که معمولا به صورت چهار گوش (square ) می باشد اما انواع شش گوش و یا حتی هشت گوش آن نیز موجود است . Kelly در یک غلاف یا پوشش (bushing ) که در rotary table تعبیه شده است قرار می گیرد که بدین وسیله Kelly قادر خواهد بود که حرکت چرخشی rotarytable را به کل D.S انتقال دهد . که این مهمترین وظیفه KELLY می باشد. شکل زیر: 2- Drill pip cund tool joint توسطDrill pipe طول لازم drillstring ایجاد می شودو همچنین برای عبور گل حفاری به کار برده می شود . Drillpip –ها و joiwt توخالی هستند که از جنس فولاد سخت (high grade ) ساخته می شوند . مفصلهای (tool joints ) یا رابطه ها برای D.S اجزاء سوا و مستقلی هستند که بعد از ساخته شدن لوله ها به آنها وصل می شوند. شکل 7 تعدادی از مفصلهای مرسوم را نشان می دهد. Drillpip – ها توسط قطر خارجی ، وزنشان درهر فوت و درجه سختی فولاد ( Dtally raode ) و همچنین طولشان مشخص می شوند. 3- drillcollars : لوله های فولادی سختی می باشند که وظیفه آنها ایجاد یک نیروی بزرگ (load ) بر روی مته می باشد و بدین صورت باعث می شوند که Drillpipe –های سبک تر در حالت tension ( کشش ) باقی بمانند. با استفاده از Drillcollars حفارها موفق شده اند که سرعت حفاری را افزایش داده و پاههای مستقیم تر ( بدون انحراف ) یا صدمات کمتر بر D.S (Drilling link ) حفر می کنند. 4- Drilling line توسط Drillig line کلیه ی بارها (نیروها ) که از روی قلاب (hook ) معلق هستند ، در طول عملیات حفاری کنترل می شود . معمولا بزرگترین نیرو هنگام عملیات جداره گذاری (casing ) و نیز در طی عملیات مانده گیری (fishing ) اعمال می شود.