حفاری چرخشی: فناوری، اصل عملیات و ویژگی‌ها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

یکی از پرکاربردترین روش های ایجاد چاه های تولیدی و اکتشافی برای آب، حفاری چرخشی است. با انتقال حرکات چرخشی از روتور سطحی به رشته مته ایجاد می شود.

حفاری چرخشی از این نظر متفاوت است که نیروی محوری تولید شده توسط درایو ندارد. در طی فرآیند کار (کشتار) با کمک آب و محلول های مخصوص از ضایعات سنگ شسته می شود. روش را با جزئیات بیشتری در نظر بگیرید.

پیشینه تاریخی

حفاری چرخشی بیش از صد و چهل سال است که استفاده می شود. فن آوری این روش حفاری چاه اولین بار در اوایل دهه هشتاد قرن نوزدهم در ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفت. از آن زمان، تقریباً بدون تغییر باقی مانده است، به استثنای نوآوری های جزئی که منجر به کارایی بیشتر شده است. این تغییرات بر ابزارهای برش سنگ تأثیر گذاشت - آنها بهبود یافتند، محیط های مایع جدیدی برای شستشوی چاه ها ایجاد شد و استحکام بخش هایی از مکانیسم افزایش یافت.

حفاری روتاری یکی از انواع حفاری دوار است. اصل این استکه ابزار سنگ شکن، واقع در داخل چاه، از نیرویی که توسط موتور الکتریکی یا تجهیزات توربین گاز به آن منتقل می شود، عمل می کند. این روش کاملا ساده و موثر است. به کمک آن، چاه های نفت تولیدی و اکتشافی حفر می شود. اندازه جمع و جور این واحد به آن اجازه می دهد تا در زمین های خصوصی برای ایجاد چاه های آب استفاده شود.

روش های حفاری

در حال حاضر حفر چاه برای آب با روش های سنگبری و با مکانیزم های خاصی انجام می شود. خاک را می توان به دو طریق سیر کرد:

• با کمک مکانیسم - روش خشک.
• جت آب تحت فشار یا گرانش بالا - هیدرولیک.

به طور کلی، حفاری مکانیکی به یکی از سه روش انجام می شود:

• حفاری چرخشی - خاک با حرکات چرخشی حفاری می شود.
• ضربه - خاک در اثر ضربه مته از بین می رود.
• ارتعاش - خاک توسط ارتعاشات فرکانس بالا شکسته می شود.

روش اول به دلیل سادگی، هزینه کم و همزمان کارایی بیشترین استفاده را دارد.

هنگامی که روش اعمال می شود

حفاری چرخشی زمانی استفاده می شود که خاک های نیمه سنگی و صخره ای برای حفاری چاه های تا عمق صد و پنجاه متر در حال توسعه هستند. برای حفاری موفق سنگ ها، لازم است ابزار حفاری مناسب - یک اسکنه و لوله های وزنی را انتخاب کنید. به گفته کارشناسان، برای عملکرد موثر، باید از حفاری چرخشی استفاده کرد اگرشرایط زیر رعایت می شود:

• مطالعه بخش هیدروژئولوژیکی سایت با جزئیات کافی انجام شد.
• مشخص است که خاک از سنگ تشکیل شده است.
• داده هایی در مورد سطح آبخوان وجود دارد.
• فشار آب زیرزمینی خوبی وجود دارد.
• امکان تحویل مداوم مایع شستشو وجود دارد.

علاوه بر این، باید در نظر گرفت که شرایط مناطق جنوبی امکان عملیات حفاری را در تمام طول سال فراهم می کند و در مناطق شمالی، کار توسط دمای محیط خارجی که در آن سیال شستشو دهنده محدود می شود. یخ می زند.

تجهیزات حفاری چاه

فناوری حفاری چرخشی شامل استفاده از تاسیسات ویژه - نصب شده بر اساس وسایل نقلیه خودکششی یا ثابت است. هر دوی آنها باید دارای اجزای زیر باشند:

• موتور.
• برج.
• Drive.
• Swivel - سیستمی که سیال را به سوراخ پایین می رساند.
• رشته مته.
• روتور.
• پمپ پیستونی.
• مکانیسم بلند کردن شامل بلوک و بلوک تاج.
• خط فشار
• سیستم بازگشت و تصفیه مایع حاوی هیدروسیکلون، یک ناودان و یک صفحه ارتعاشی.

مزایا و معایب روش

روش حفاری چرخشی نسبت به روش های دیگر مزایای زیادی دارد. در میان آنها باید به موارد زیر اشاره کرد:

• از نظر عملکرد از بقیه بیشتر است: پنج برابر روش ضربه و ده برابر روش ارتعاش.
• بالا داردسرعت کار.
• به دلیل استفاده از انواع اسکنه های متحرک، می توان از آن در خاک هایی با پیچیدگی های مختلف استفاده کرد.
• واحد دارای اندازه جمع و جور است، بنابراین می تواند در فضای محدود کار کند.
• به دلیل امکان قرارگیری روی پلت فرم، دستگاه کاملاً متحرک است.
• حفاری چاه عمیق و استخراج آب از سنگ آهک شکسته را امکان پذیر می کند.
• این روش دارای خواص آبرسانی خوبی است.
• امکان حفر چاه تا قطر دویست سانتی متر را می دهد.

همراه با این مزایا، حفاری قابل هدایت چرخشی دارای معایب زیر است:

• حتما نوع خاک را برای یافتن اسکنه مناسب در نظر بگیرید.
• وجود ذرات سنگ فوق سخت در مسیر می تواند مانعی باشد که نیاز به استفاده از مکانیسم های مخرب بیشتری دارد.
• خاک رسی می تواند تداخل ایجاد کند.
• یک مانع جدی برای حفاری زمین یخ زده است.
• قدرت به روتور نصب شده در حال حاضر بستگی دارد.
• نیاز به داشتن همیشه مقدار زیادی مایع شستشو.

علی رغم برخی معایب، این روش مزایای بسیار بیشتری دارد.

اصل عملکرد واحدهای دوار

حفاری چرخشی چاه ها توسط یک نصب ویژه - یک قاب یا برج مشبک، ثابت روی سکو انجام می شود. تمام سیستم های دیگر به آن متصل شده اند و به شما امکان می دهند رشته مته پروفیلی را بالا و پایین ببرید. چنینستون از چندین لوله که توسط کوپلینگ های تاشو به هم متصل شده اند مونتاژ می شود.

نیروی محرکه موتور الکتریکی خودرو یا یک ژنراتور جداگانه است که چرخش را از ستون به روتور از طریق شفت محرک و قطار دنده منتقل می کند. روتور با چرخش، اسکنه را به حرکت در می آورد که با لبه های کاری خود لایه خاک را در چاه از بین می برد. دامنه چرخش قابل تنظیم است. لبه های بیت می تواند الماس، کامپوزیت یا کاربید باشد. شکل آنها ممکن است متفاوت باشد.

لایه خاک توسعه یافته با شستشوی مستقیم یا معکوس توسط گرانش یا تحت فشار با استفاده از واحدهای پمپاژ از معدن جابجا می شود. پس از شستشوی چاه، لوله های پوششی در آن تعبیه می شود. از طریق لوله های گردان و توخالی رشته مته، مایع شستشو به بیت می رسد که باعث فرسایش خاک زیر مته می شود. از طریق شکاف بین لوله ها و بشکه، مایع خاک را خارج می کند. در سطح، مایع از طریق فیلترهای مخصوص جمع آوری و تمیز می شود تا با استفاده از پمپ های پیستونی دوباره به کار گرفته شود.

ویژگی های فناوری حفاری چرخشی

فرایند حفاری به گونه ای سازماندهی می شود که به دلیل شستشوی لایه خاک از معدن، رشته مته با هر حرکت عمیق تر می شود. به طور دوره ای، باید با اضافه کردن لوله های دیگر افزایش یابد.

فرایند حفاری در مراحل انجام می شود:

• پس از عبور از اولین لایه‌های سست خاک، ستون بالا می‌آید و پوشش داخل شفت پایین می‌آید.
• شکاف به صورت دایره ای با ملات سیمان پر می شود.
• بعد ازهنگامی که سیمان گیر می کند، کمی با قطر کمتر به شفت وارد می شود و کار ادامه می یابد.

چند مورد از این مراحل مشابه را می توان انجام داد و سپس یک لوله تولید سوراخ شده در انتها به داخل شفت پایین می آید. بسته به کیفیت لایه و عمق خاک، تعداد و وزن لوله ها، نوع بیت، سرعت چرخش و مواد لبه آن و فشار سیال فلاشینگ انتخاب می شود. مشخصات به شرح زیر است:

• سازمان‌های سنگی سبک با حداکثر سرعت و بیشترین فلاشینگ کار می‌کنند.
• خاک های سنگی به کاهش فرکانس و کاهش فشار سیال نیاز دارند.

آخال های سخت خاک - تخته سنگ - در مسیر روتور، که می توانند گیر کنند، یا خاک هایی که به طور فعال شستشو را جذب می کنند، می توانند در کار اختلال ایجاد کنند. همچنین به دلیل کمبود آب در محل کار و وجود یک لایه رسی بزرگ، این روند کند می شود. خاک رس، مخلوط شدن با آب، کانال آب را مسدود می کند و نیاز به شستشوی کامل اضافی دارد.

لوله های پوشش

بعد از حفر چاه، تقویت دیواره های آن مهم است. خاک غیرقابل اعتماد است و ممکن است جابجا شود، که تأثیر منفی بر چاله می گذارد.

برای جلوگیری از فروریختن زمین، یک رشته پوشش نصب شده است. به جلوگیری از ریختن خاک و جلوگیری از نشت آب کمک می کند. ستون اول "رسانا" نام دارد. برای پوشاندن سنگ های ناپایدار نصب شده است. نصب در فاصله نه زودتر از علامت 30 متر و نه دیرتر از 600 متر انجام می شود. برای چاه نفت، ستون در فاصله حداکثر قرار می گیردنزدیک به سطح.

از آنجایی که تقریباً در هر نوع خاکی از حفاری چرخشی استفاده می شود، در هنگام نصب ستون ها، کارگران بر اساس شرایط زمین شناسی هدایت می شوند. گاهی اوقات باید از چندین رشته پوشش برای تقویت سوراخ پایین استفاده کنید.

کوچکترین قطر آنها عمیق تر از بقیه فرو می رود و عملیاتی نامیده می شود. سوراخ از زیر ایجاد می شود، از طریق این سوراخ ها است که توده گاز، آب یا نفت به داخل آن می ریزد.

اهمیت سیال حفاری در عملیات حفاری

روش مناسب شستشو برای حفاری چرخشی می تواند کارایی فرآیند را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. در کارهایی از این نوع اعمال می شود:

• محلول های پلیمری.
• امولسیون روغن.
• محلول های هوادهی.
• آب.

روش تصفیه هوا نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. اگر کار در مناطقی با فشار مخزن کم انجام شود، کارگران از گاز مخصوص استفاده می کنند. فلاشینگ به خلاص شدن از شر ناخالصی ها و اجسام اضافی، سنگ های متلاشی شده، که در فرآیند حفاری اجتناب ناپذیر است، کمک می کند. مایعی که روی بیت می‌رود آن را خنک می‌کند. که عمر ابزار را افزایش می دهد.

حفاری چرخشی در سه مرحله انجام می شود:

1. تخریب سنگهای زمین با استفاده از اسکنه.
2. پرتاب آب برای اجرای سنگ تخریب شده. این فرآیند را می توان با شستشوی معکوس و مستقیم انجام داد، همه اینها به عمق چاه، حجم آب مصرفی و نوع خاک بستگی دارد. در خانوارهای خصوصی استفاده می شودروش رایج فلاشینگ مستقیم.
3. استحکام بخشی دیوارهای چاه جدید با لوله های پوششی.

حفاری چرخشی فرآیندی پر زحمت است که در طی آن عوامل زیادی باید در نظر گرفته شوند. با وجود این، کاملا موثر در نظر گرفته می شود و در شرایط مختلف استفاده می شود.