کاربرد دستگاه حفاری روتاری + مزایا و معایب

انتخاب روش صحیح حفاری برای کسب کردن بهترین نتیجه در پروژه‌های عمرانی نقش بسزایی در کاهش هزینه‌ها و افزایش راندمان چاه خواهد داشت. به طور کلی حفاری یک فرآیند برش است که از یک مته حفاری برای بریدن و سوراخ کردن مقطع دایره ای در مواد جامد استفاده می‌شود. هم اکنون یکی از روش‌های رایج جهت حفر کردن چاه استفاده از دستگاه حفاری روتاری می‌باشد.

دستگاه حفاری روتاری (حفاری چرخشی) نوعی از حفاری با استفاده از مته می‌باشد که سر مته در انتها میله حفاری قرار داده شده و بر روی خاک یا سنگ می‌چرخد. دقت داشته باشید، برای حفر کردن چاه و سدهایی که زمین آن دارای خاک خشک و معمولی است، نیازی به داشتن سر مته نیست و صرفا چرخش و فشار دستگاه کافی خواهد بود.

حفاری با دستگاه روتاری دارای نام‌های مختلفی مانند حفاری چرخشی یا دورانی است. همچنین، دستگاه حفاری روتاری توسط کشور آمریکا ساخته شده و دارای انواع مختلفی با قدرت موتور متفاوت است. اساس کار این دستگاه به این صورت است که زمین را به صورت چرخشی سوراخ و سوزن یا مته‌های حفاری را وارد زمین کرده و باعث افزایش عمق چاه می‌شود.

برای این که بتوانند حفاری‌های اکتشافی را انجام دهند از دستگاه حفاری روتاری استفاده می‌کنند، زیرا این دستگاه سرعت حفر را افزایش می‌دهد. در حفاری‌های اکتشافی با استفاده از دستگاه حفاری روتاری، مته را به انتهای لوله‌های حفاری متصل می‎کنند که این لوله‌ها، توخالی هستند و از طریق آن‌ها، حرکت موتور به مته انتقال می‌یابد. زمانی که مته حرکت کرد، سنگ‌ها شروع به خرد شدن می‌کنند و می‌توان مواد خرد شده را از گل حفاری خارج کرد.

حفاری چرخشی (روتاری) که به آن حفاری دورانی نیز گفته می‌شود جهت انجام حفاری‌های اکتشافی به منظور افزایش سرعت حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش مته به انتها یک سری لوله‌های توخالی که لوله حفاری نامیده می‌شوند، متصل شده و حرکت موتور به وسیله لوله‌های حفاری به مته منتقل می‌گردد.

در نهایت با حرکت مته، سنگ خرد شده و برای خارج کردن مواد خرد شده از گل حفاری استفاده می‌شود. گل حفاری معمولا از آب و خاک رس تشکیل شده و وظیفه حمل و انتقال مواد حفر شده در سیستم‌‌های حفاری، به سطح زمین را بر عهده دارد.

گل حفاری توسط پمپ به داخل لوله‌های دستگاه حفاری روتاری تزریق می‌شود که پس از خروج از سر مته از فضای بین لوله حفاری و دیواره‌های چاه به سطح زمین منتقل می‌شود. بنابراین برای حفر کردن چاه به کمک حفاری روتاری به گل حفاری جهت خارج کردن مواد خرد شده مورد نیاز است.

حفاری به کمک دستگاه روتاری (حفاری چرخشی) ممکن است با ایجاد تنش‌های در اطراف دهانه سوراخ یک لایه بسیار نازک از مواد بسیار استرس زا و آشفته بر روی سطح خاک تازه شکل گرفته بر خواص مکانیکی قطعه کار تاثیر بگذارد. این امر باعث می‌شود تا قطعه کار نسبت به خوردگی و انتشار ترک در سطح تنش سست شود.

دستگاه حفاری روتاری، علاوه بر خارج کردن سنگ‌های خرد شده‌ای که در چاه قرار دارند، به لطف زیربندی دارای چرخ زنجیری (چرخ شنی)، عملیات حفاری را نیز آسان و سریع انجام می‌دهد. گل حفاری که در این روش استفاده می‌شود‌، باعث گل اندود شدن دیواره چاه می‌شود و به همین دلیل، دیگر نیازی به لوله جداری برای حفاری چاه‌های مختلف نیست.

نکته‌ای که وجود دارد این است که سرعت حفاری با این دستگاه به عوامل مختلفی مانند میزان مقاومت و سختی سنگ، نوع مته‌ای که استفاده می‌شود، اندازه مته، فشاری که گل در ته چاه وارد می‌کند، ویژگی‌های گل حفاری و سرعت چرخش مته، بستگی دارد.

سرعت حفاری چرخشی به عوامل متعددی بستگی دارد. عواملی همچون سختی سنگ، مقاومت سنگ، سایز و نوع مته، سرعت چرخش مته و نوع گل حفاری همگی تاثیر به سزایی بر روی نحوه عملکرد دستگاه حفاری روتاری دارند.

در نهایت با توجه به موارد ذکر شده در صورت سست بودن خاک ممکن است سرعت حفاری به 100 متر در روز برسد درحالی که اگر خاک حاوی سنگ به همراه رسوبات سخت باشد ممکن است سرعت حفاری تنها به چند متر در روز کاهش پیدا کند.

در این بخش با مزایا و معایب دستگاه روتاری آشنا خواهید شد:

مزایای دستگاه حفاری روتاری

با استفاده از دستگاه حفاری روتاری سرعت عملیات حفر چاه به صورت چشمگیری افزایش پیدا می‌کند و این روش نسبت به سایر متدهای حفاری بهترین نتیجه ممکن را به ارمغان می‌آورد. همچنین برای حفر کردن چاه و سد در ناحیه‌هایی که داری خاکی خشک و سفت هستند، بسیار موثر واقع شده است. موارد زیر نیز مزایای این دستگاه را شرح می‌دهند:

• حفاری با دستگاه روتاری یا چرخشی باعث افزایش سرعت حفر چاه می‌شود.

• این دستگاه باعث افزایش کیفیت کار نسبت به روش‌های دیگر است.

• جایگاه ویژه‌اي در صنایع مختلف دارد.

• قائم چاه با دستگاه روتاری، منحرف نمی‌شود.

• در بیش‌تر مواقع، نیازی به استفاده از لوله جداری در روش حفاری با دستگاه روتاری نیست.

• عمق حفاری با این دستگاه، محدودیتی ندارد.

معایب حفاری روتاری

در نهایت اگر بخوایم به معایب دستگاه حفاری روتاری اشاره ای داشته باشیم باید به اندازه و سایز بزرگ آن توجه داشت زیرا نصب و راه اندازی آن نسبت به سایر دستگاه‌های حفاری به مراتب دشوار‌تر و وقت گیر‌تر خواهد بود. همچنین به علت هزینه بالا حفاری و تجهیزات آن برای پروژه‌های حفاری کوچک با بودجه اندک قطعا توصیه نمی‌شود.

• دستگاه حفاری روتاری اندازه بزرگ‌تری نسبت به سایر دستگاه‌های حفاری دارد.

• استفاده از گل حفاری در روش حفاری با دستگاه روتاری الزامی است.

• حمل و نقل دستگاه روتاری دشوار است.

• حفاری با این دستگاه، هرینه‌های زیادی دارد.

اتصالات و اجزای تشکیل دهنده این نوع از دستگاه‌های حفاری شامل موارد زیر است:

• مته

• گل حفاری

• ساق حفاری

• جعبه قرقره‌ها و کابل حفاری

• تجهیزات ایمنی دستگاه

• سیستم گردشی

• موتورهای دیزلی و توان الکتریکی

• پمپ‌های گل و دستگاه‌های بهسازی گل

کشورهایی که با مشکل خشکسالی و کمبود آب مواجه هستند، حفر چاه‌های آب می‌تواند کمک بزرگی به صنایع مختلف به ویژه صنعت کشاورزی کند. همچنین، با توجه به میزان عمقی که سفره‌آب‌های زیرزمینی دارند، می‌توان چاه‌هایی با عمق کم، متوسط یا عمیق حفر کرد.

به‌علاوه، حفر چاه‌هایی که دارای عمق کم هستند، به روش دستی نیز قابل انجام است، اما برای حفر چاه‌هایی که عمق زیادی دارند، به انواع دستگاه‌های حفاری مانند دستگاه حفاری روتاری نیاز است. پس می‌توان گفت که یکی از اقدامات موثری که در صنایع مختلف مانند صنعت نفت، گاز و حفر چاه صورت گرفته، حفاری با استفاده از دستگاه روتاری است.

با این دستگاه می‌توان چاه‌هایی که عمق زیادی دارند را در سریع‌ترین زمان حفر کرد. بنابراین، دستگاه حفر روتاری به عنوان یکی از کاربردی‌ترین و پیشرفته‌ترین دستگاه‌های مورد استفاده در صنعت حفر چاه معرفی می‌شود.

پس از این که حفاری با این دستگاه به پایان می‌رسد، چاه‌های عمیق حفر شده باید تکمیل و توسط ابزارآلات تخصصی، تجهیز شوند و به وسیله پمپ، آبی که داخل چاه قرار دارد را به سطح زمین منتقل کنند. بنابراین، به همین دلیل اهمیت دستگاه حفاری کاملا مشخص می‌گردد.

جمع بندی

در کشورهای کم آب، چاه‌های عمیق نقش حیاتی برای تامین آب کشاورزی ایفا می‌کنند. به طور کلی بسته به عمق آب‌های زیرزمینی ارتفاع چاه می‌تواند کم و در شرایطی زیاد باشد. چاه‌های کم عمق به طور معمول به صورت دستی حفر می‌شوند؛ درحالی که چاه‌هایی که دارای عمق بیشتر هستند، قطعا نیاز به دستگاه‌های حفاری قدرتمند دارند.

از این رو در حال حاضر دستگاه حفاری دورانی (روتاری) محبوب‌ترین و در عین حال پر هزینه‌ترین دستگاه حفاری بوده که نقش بزرگی را برای تامین آب کشاورزی تامین می‌کند. برای سفارش و خرید دستگاه حفاری روتاری با آرمیکو در ارتباط باشید.