مقدمه ای بر علم حفاری

[.MohammadReza. 19850]

حفاری (drilling) به معنی نفوذ در سنگ است . نفوذ در سنگ ها گاهی به منظور خرد کردن آنها صورت می گیرد.برای خرد کردن سنگ ها باید چالهای انفجاری حفر کرد و در داخل آنها مواد منفجره قرار داد .

 

با منفجر کردن چالها سنگها خرد می شوند ،وبا خرد شدن سنگها،استخراج و برداشت آسانتر است،وبا هزینه ی کمتری انجام می گیرد .در استخراج کلیه معادن به استثنای موارد نادر ، مانند استخراج سنگهای ساختمانی یا برداشت بعضی از سنگ های سست ،حفاری جزء عملیات اجتناب ناپذیر محسوب می شود. این نوع حفاری را حفاری استخراجی (production drilling ) می گویند .حفاری در معادن تنها به منظور استخراج نیست ،بلکه قبل از استخراج یا به هنگام استخراج ،برای اکتشاف نیز انجام می پذیرد.

 

 

 

 

 

 

 

حفاری اکتشافی ممکن است به منظور کشف و پی بردن به وجود کانی (mineral exploration ) یا ماده معدنی،و یا به منظور پی بردن به شرایط کیفی سنگها صورت گیرد. با توجه به بالا بودن هزینه های حفاری اکتشافی و بعضی از مشکلات فنی توصیه می شود که هر دو گروه متخصصانی که به دنبال کشف کانی یا در جستجوی کشف شرایط کیفی سنگها هستند ،مطالعات خود را همزمان شروع کنند .علاوه بر حفاری استخراجی و حفاری اکتشافی ، حفاری به منظور کارهای تکنیکی (technical drilling ) مانند حفاری جهت تزریق سیمان در داخل درزه ها ، حفاری جهت خارج کردن گازها از لایه زغال یا حفاری به منظور منجمد کردن آب در داخل طبقات نیز صورت می گیرد. لذا عملیات حفاری در زمینه های مختلف مهندسی و علوم کاربرد وسیعی دارد. امروزه پیش از 95 درصد حفاری ها به روش مکانیکی (mechanical drilling ) و یا ماشینهای ضربه ای (percussive drills ) ، چرخشی (rotary drills ) و ماشینهای ضربه ای- چرخشی انجام می گیرد. در روش مکانیکی نفوذ در سنگ با انرژی مکانیکی و از طریق اعمال ضربه های پی در پی،یا دراثر تماس انجام می گیرد. قطر چالهایی که با روش مکانیکی حفر می گردند.بین 2/1 اینچ تا 24 اینچ و عمق آنها از چند سانتیمتری تا چند هزار متر متغیر است . عمق غالب چالهای انفجاری کمتر از 20 متر و قطر آنها در معادن زیر زمینی کم است . اما امروزه در معادن روباز ، برای پایین نگه داشتن هزینه های حفاری وانفجار و نهایتا کاهش هزینه استخراج قطر چالهای انفجاری را زیاد می گیرند ،از این رو بین ماشینهایی که چالهای انفجاری در معادن روباز حفر می کنند ، و ماشینهای حفاری اکتشافی و ماشینهایی که به منظور استخراج نفت ،گاز و آب به کار می روند ،مشابهت زیادی وجود دارد. به طور مصطلع در حفریهایی که به منظور دسترسی و استخراج سیالاتی مانند نفت، گاز و آب انجام می گیرد ، و همچنین در حفاری اکتشافی به جای واژه ی چال (hole ) از واژه ی چاه (well ) استفاده می شود. دربه کار گیری واژه ی چال یا چاه صرفنظر از نقش سیال ،ژئومتری ،بویژه،عمق چال یا چاه نیز موثر است .چالها معمولا عمق کمی دارند . در حالی که عمق چاه بیشتر است . در هر صورت شکل چالها یا چاه ها سیلندری است و قطر آنها از عمق کمتر است . غیر از روش حفاری مکانیکی ، روش های دیگری نیز موجود است که در دست تحقیق و توسعه اند . مانند روشهای حفاری حرارتی و حفاری لیزری که نفوذ در سنگها تنها به کمک نیروی مکانیکی صورت نمی پذیرد ،بلکه ابتدا از طریق حرارت یا فعل و انفعالات شیمیایی ، سنگ را سست می کنند ، سپس به کمک ماشینهای حفاری عمدتا چرخشی ، در سنگ های سست نفوذ می کنند تا چال یا چاه ایجاد گردد . در این روشها که به آنها روشهای پیشرفته حفاری (advanced drilling techniques ) نیز می گویند ، هر چند سرعت حفاری 200 تا 400 درصد افزایش می یابد ، مشکلات فنی متعددی وجود دارد که تا رفع این عیوب به زودی قابل استفاده نخواهد بود.