روش حفاری داخل چاه

حفاری داخل چاه یک فناوری کلیدی در صنایع با اهمیت استراتژیک یا اجتماعی است، از جمله:

• اکتشاف و استخراج منابع نفت، گاز، زمین گرمایی و معدنی؛
• نظارت بر محیط زیست و اصلاح؛
• حفاری زیرزمینی و توسعه زیرساخت؛
• مطالعات علمی زیرسطحی زمین؛
• و …

حفاری داخل چاه ابزار اولیه برای استخراج نفت از سنگ های زیرسطحی است. بهبود فناوری حفاری که هزینه ‌های حفاری را کاهش می‌دهد و میزان موفقیت در یافتن و استخراج نفت را افزایش می‌دهد، منافع مستقیمی برای کشور از نظر ذخایر انرژی بالاتر، هزینه‌های انرژی پایدار و رقابت‌پذیری اقتصادی در صنایع حفاری و سایر خدمات مرتبط خواهد داشت. حفاری همچنین ابزار اولیه برای استخراج انرژی زمین گرمایی (آب گرم و بخار) از زیر سطح زمین برای تولید گرما و برق است. در حال حاضر، انرژی زمین گرمایی گران تر از انرژی سوخت فسیلی است و بخشی از آن به دلیل هزینه بالای حفاری است. کاهش هزینه ‌های حفاری از طریق معرفی فناوری‌ های بهبودیافته، امکان استفاده بیشتر از این منبع انرژی پاک و خانگی را فراهم می‌کند.
در این مقاله قصد داریم به معرفی و بررسی یکی از روش های حفاری داخل چاه با نام Down-the-hole drilling بپردازیم و مطالب مفید و کاربردی را جهت آشنایی هر چه بیشتر مخاطبان گرامی با ماشین آلات حفاری کارآمد و باکیفیت مناسب برای این روش، نظیر دستگاه حفاری راسول، دستگاه حفاری دریل واگن و دستگاه حفاری سبک ارس ارائه نماییم.

حفاری Down-the-hole drilling (DTH) یا حفاری درون چاهی یا حفاری داخل چاه، یک روش حفاری است که اساساً شامل یک چکش حفاری در پایین یک رشته مته می باشد. یک مته سوراخ دار که معمولاً DTH Drilling Rig نامیده می شود، در واقع یک چکش است که در پایین یک رشته مته پیچ می شود. فعالیت سریع چکش سنگ سخت را به تکه های کوچک و گرد و غبار تبدیل می کند. حفاری درون چاهی یا DTH از طریق به حرکت درآوردن چکشی عملی می شود که در پشت مته توسط هوای فشرده از طریق لوله مته هدایت می شود. پیستون مستقیماً به مته برخورد می کند، در حالی که سیلندر خارجی چکش، هدایت مستقیم و پایدار مته را می دهد. این روند باعث می شود تأثیر انرژی در مفاصل دستگاه از بین نرود و امکان حفاری ضربه ای بسیار عمیق تر را فراهم کند. علاوه بر این، نیروی ضربه بر روی سنگ در پایین سوراخ عمل می‌کند که کارآمدتر و مستقیم‌تر از سایر روش‌های عملیات حفاری است.
در این نوع حفاری از دستگاه های حفاری استفاده می شود که با کاتر چرخشی (سر مته) سطح را سوراخ می کنند و با چکش پنوماتیک کف سوراخ را می کوبند. مواد حفاری شده تحت فشار هوای فشرده ای که برای چکش استفاده می شود به سطح بالا می رود. ماشین آلات مخصوص این نوع حفاری، تجهیزاتی قدرتمند هستند و سرعت حفاری بالایی دارند، به خصوص در سنگ. این نوع حفاری برای زمین های سخت و ترک خورده تا عمق 4000 متر استفاده می شود.

این روش برای حفاری چاه ها، بر سه عنصر متکی است: وزن مته، میزان چرخش و هوا. این عناصر فعال ترکیب می شوند تا در خرد کردن سنگ کارآمد باشند. همانطور که رشته مته به آرامی می چرخد، ضربه چکش حفاری به طور مکرر به سنگ وارد می شود. قدرت ضربه توسط هوای فشرده که یک پیستون را در داخل چکش به حرکت در می آورد، تأمین می شود.

بسیاری از مشاغل نیاز به حفاری دارند، به عنوان مثال:
• حفاری چاه: برای دسترسی به آب های زیرزمینی یا نفت؛
• حفاری زمین گرمایی: برای دسترسی و استخراج گرمای زمین؛
• حفاری شمع برای حمایت از یک ساختمان در زمین ناپایدار: تا 2000 میلی متر قطر و 70 متر عمق؛
• حفاری ریزشمع، به ویژه برای تقویت سازه های موجود: قطر بین 150 تا 200 میلی متر و عمق تا 30 متر؛
• حفاری انفجاری برای معادن؛
• و …
و ماشین آلات حفاری داخل چاه یا DTH در هر یک از این کاربردها می توانند مفید، به صرفه و کاربردی باشند.

حفاری داخل چاه یا DTH مزایای متعددی را نسبت به حفاری چکشی بالا برای چاه ‌های بزرگ‌تر و عمیق‌تر در سازندهای با سختی متوسط ​​دارد. از آنجایی که چکش در پایین چاه قرار دارد، با عمیق شدن چاه، تلفات برق حداقل خواهد بود. این بدان معناست که انرژی در رشته مته از بین نمی رود و نرخ نفوذ به طور قابل توجهی با عمق کاهش نمی یابد؛ البته به شرطی که فشار برگشتی به طور قابل توجهی در گمانه افزایش پیدا نکند. حفاری DTH برای قطر چاه های 4 تا 10 اینچ، مناسب ترین است.

چکش DTH دارای نیروی پنوماتیک است و هوای فشرده آن را به سمت جلو برای وارد آوردن ضربه و شکستن سنگ می راند. هوای فشرده نیز از طریق مته به داخل سوراخ می رود (خروج هوا) که تراشه ها و گرد و غبار را از سوراخ خارج می کند.

از منظر محیطی و اجتماعی، روش حفاری داخل چاه DTH گزینه خوبی است زیرا نسبت به بسیاری از روش‌های حفاری دیگر نویز و لرزش بسیار کمتری تولید می‌کند. حفاری آرام تر به این معنی است که اغلب در شهرها و مناطق پرجمعیت، روش حفاری ترجیحی است.

به دلیل حفر چاه در یک زاویه مشخص و ثابت، امکان حفاری استاندارد که پروفیل های تمیز و زیبایی از چاه حفر شده را حاصل می کند، به راحتی توسط حفاری به روش درون چاهی یا DTH وجود دارد.

ایمنی، قابلیت اطمینان و سهولت استفاده عناصر مهمی هستند که در انتخاب و تهیه ماشین آلات حفاری باید در نظر گرفته شوند و مستقیماً به یکدیگر مرتبط هستند. ماشینی که قابل اعتماد است و همچنین کار با آن آسان است، هنگامی که مطابق توصیه های سازنده استفاده می شود، ایمنی کاربر را افزایش می دهد. از دیگر نکات مهم در رابطه با ماشین آلات روش حفاری داخل چاه یا DTH کیفیت و سطح عملکرد اجزای سازنده این دستگاه ها خصوصاً چکش آن ها می باشد. چکش های دستگاه حفاری درون چاهی می بایست برای همه انواع سنگ ها و کاربردها مناسب باشد. انتخاب چکش مناسب تا حد زیادی با اندازه چاه و نوع سنگ های موجود در منطقه تعیین می شود. یکی از نکات مهم در مورد چکش ماشین آلات حفاری این است که می بایست اندازه و ابعاد این قطعه تا حد امکان با ابعاد چاه متناسب باشد به گونه ای که فضای کافی برای لوله های تخلیه چاه در نظر گرفته شود.

یکی از تجهیزات مناسب و بسیار کاربردی در روش حفاری داخل چاه یا Down-the-hole drilling، دستگاه حفاری دریل واگن است. این دستگاه با ویژگی های خودکار خود به راحتی عملکرد عالی برای حفاری راحت و سریع را امکان پذیر می کند.
دستگاه دریل واگن آرمیکو قادر به حفر سوراخ در اعماق مختلف است. این دستگاه را می توان در معادن روباز به منظور حفاری و همچنین انفجار استفاده کرد. این ابزار بسیار مهمی است که کارگران را قادر می سازد تا کارهای ساختمانی سخت را با راحتی و ایمنی انجام دهند.
دریل واگن در واقع یک مته بادی قابل حمل است که برای حفاری سنگ و انفجار استفاده می شود. دریل واگن به خاطر پایه واگن مانندی که بر روی آن قرار دارند نامگذاری شده است. دریل واگن را می توان در بالا یا زیر زمین استفاده کرد و مزیت اصلی آن این است که هم قدرتمند و هم قابل حمل است. بسیاری از مدل‌ها را می‌توان به صورت دستی یا از طریق یک سیستم خود محرکه جابجا کرد که باعث می‌شود دریل واگن ها بسیار کاربر پسند باشند.
به منظور حفاری مناسب، مته های دریل واگن باید پایدار بمانند. بخش “واگن” این ماشین دارای یک سری پایه های تثبیت کننده تلسکوپی است که مته را محکم در موقعیت خود نگه می دارد. این تثبیت کننده ها به این معنی است که مته برای عملکرد مؤثر لازم نیست در زمین کاملاً هموار باشد. برای ایجاد پایداری بیشتر، چرخ‌ها معمولاً مانند دکل با مکانیزم ترمز در جای خود قفل می‌شوند.
حفاری داخل چاه خصوصاً برای بسترهای سنگ سخت می تواند برای ماشین آلات و همچنین برای شخصی که ماشین آلات را اداره می کند دشوار باشد. بیشتر دریل های واگن دارای برخی ویژگی ها هستند که به جلوگیری از آسیب به مته و خستگی اپراتور کمک می کند. مته دریل واگن با کیفیت بالا با اسکلت فولادی سنگین ساخته شده است که می تواند از ضربه هایی که مته در یک سایت معدن وارد می کند جان سالم به در ببرد. برای کاهش خستگی اپراتور، برخی از واحدها شامل یک موتور خود رانش و یک مته تغذیه خودکار هستند.
مته‌های دریل واگن معمولاً از نظر اندازه جمع و جور هستند و طول آن‌ها حدود 6 فوت (1.8 متر) است. تنوع زیادی در اندازه مته‌هایی که مته‌های چرخ واگن حمل می‌کنند وجود دارد.
هنگامی که از آن برای حفاری زیرزمینی استفاده می شود، یکی از ملاحظات مهم در دریل واگن این است که ارتفاع دکل چقدر است. برای بالا آمدن کامل دکل، باید سقف کافی در معدن وجود داشته باشد. در غیر این صورت، اپراتور نمی تواند مته را در موقعیت عملیاتی عمودی قرار دهد. به طور کلی، ارتفاع دکل در مته واگن حدود 10-16 فوت (حدود 3-5 متر) فوت متر است.

• قابلیت حفاری پایدار
• چرخ عقب قابل چرخش 90 درجه برای جلوگیری از حرکت در حین سوراخ کردن
• چرخ های ترمز مؤثر با تثبیت کننده های قابل تنظیم تلسکوپی در جلو، دستگاه را محکم نگه می دارد
• مانور آسان هم در حالت دستی و هم در حالت خود رانش
• و …

دستگاه حفاری راسول یکی از انواع نسبتاً سبک و البته کوچک ماشین آلات حفاری می باشند. این ماشین کوچک و قابل حمل کاربرد وسیعی در پروژه های چال زنی به ویژه در حفاری داخل چاه در معادن سنگ های ساختمانی دارد. این دستگاه قادر است چال های افقی و عمودی را حفر کند. قابلیت نصب بر روی دیوار جهت حفر چال نیز از ویژگی های این دستگاه حفاری پر تقاضا می باشد.

شرکت تولیدی ماشین آلات حفاری آرمیکو برای دستگاه حفاری راسول، امکان تعویض اجزاء آسیب پذیر دستگاه را فراهم کرده است. اجزاء و قطعاتی همچون هادی مته، آچار راد، واگن، هوزینگ و … قابلیت تعویض دارند. بدنه این دستگاه با روش رنگ کوره ای به جهت مقاومت در مقابل خوردگی، محافظت شده است. پایه های استقرار ماشین حفاری راسول و همچنین دکل آن، ابعادی کوچک دارند تا به راحتی امکان استفاده از دستگاه در روش حفاری داخل چاه و حفاری معادن و اماکن با فضای کم میسر شود. در ساخت تمامی اجزا و قطعات این ماشین حفاری، از مواد و لوازم با درجه کیفی ممتاز و بسیار باکیفیت بهره گیری شده است. قابلیت جابه جایی آسان توسط اپراتور، از مزایای منحصر به فرد دستگاه حفاری راسول (RASOL) می باشد.

دستگاه های حفاری راسول در شرکت آرمیکو متناسب با طیف وسیعی از نیازهای صنایع طراحی و تولید می شوند. دستگاه راسول هیدرولیک برقی که به راسول برق و باد معروف است، به گونه ای طراحی شده است که سیستم چرخش ابزار و پیشروی رادهای دستگاه بر مبنای سیستم هیدرولیک فعال می شود و برای عملیات ضربه چکش، از فناوری پنوماتیک در این دستگاه بهره گیری می شود.
دستگاه راسول هیدرولیک دیزلی یا راسول دیزل و باد نوع دیگری از طیف دستگاه های حفاری شرکت آرمیکو می باشد که تجهیزات چرخش ابزار و پیشروی رادها با کمک موتور دیزلی فعال می شوند و سیستم ضربه چکش دستگاه نیز از سیستم پنوماتیک بهره می برد.
نوع دیگری از دستگاه حفاری راسول در مجموعه آرمیکو طراحی و تولید می شود که فول پنوماتیک بوده و با نام راسول تمام بادی شناخته می شود. در این دستگاه تمامی سیستم ها بر اساس فناوری پنوماتیک فعال می شوند.

دستگاه حفاری سبک ارس یکی از تجهیزات حفاری تولیدشده در شرکت آرمیکو می باشد که کاربرد آن منحصر به یک نوع روش حفاری یعنی روش حفاری پودری یا چال زنی عمودی می باشد. این دستگاه از بخش هایی نظیر بخش زیربندی اسکی دار، دکل حفاری، مکانیزم پیشروی، پاور یونیت (power unit)، روتیشن یا دوران و کنترل پنل می باشد. ماشین آلات حفاری ارس در مدل های مختلف اعم از مدل ارس 100، ارس 200، ارس 300، ارس 400 و ارس 500 در مجموعه صنعتی آرمیکو طراحی و تولید می شوند. برای اطلاع از مشخصات فنی کامل و جامع این ماشین آلات نظیر قطر حفاری، قطر و طول راد، حداکثر عمق حفاری، نوع چکش، برند موتور، قدرت موتور، حداقل فشار کاری پمپ هوا، ظرفیت هوادهی پمپ، ط.ل پیشروی، حداکثر نیروی پیشروی، طول دکل، زاویه شیب عمودی دکل، پاور هد، حداکثر سرعت چرخش پاور هد، حداکثر گشتاور چرخش پاور هد، نوع حرکت، قابلیت حرکت در شیب، فاصله کف شاسی تا زمین، وزن دستگاه، طول و عرض و ارتفاع دستگاه و … می توانید به کاتالوگ محصولات یا سایت شرکت آرمیکو به نشانی www.armico.ir مراجعه نمایید.

از ویژگی های جالب توجه این ماشین حفاری می توان به سبک بودن و قابلیت حمل آن در مناطق صعب العبور اشاره کرد. اجزای این دستگاه همچنین در کمترین زمان مونتاژ یا دمونتاژ می شوند. برای حمل دستگاه حفاری سبک ارس می توان از وانت بار نیز استفاده کرد. این ماشین حفاری به سبب ویژگی های ذکر شده قابلیت بالایی در مناطق ناهموار دارد و می تواند گزینه بسیار مطلوب و پر بازدهی برای حفاری پودری در چنین مناطقی باشد.

تونل ها جزء لاینفک عملیات شهری و بین شهری هستند. تونل‌های مدرنی که برای مدیریت آب، آبیاری، توزیع فاضلاب، حمل و نقل مردم و کالا کاربرد دارند، بسیار شبیه جاده‌های خیابانی، بزرگراه‌ها، راه‌آهن‌ها و خطوط دریایی هستند؛ شریان‌هایی که برای فعالیت‌های حیاتی انسان ها مفید هستند.
برای ساخت یک تونل زیرزمینی جدید، امروزه تقریباً در اکثر موارد از دستگاه حفاری تونلی استفاده می شود. ماشین آلات حفاری تونل را می توان برای کار در هر بستری از سنگ سخت گرفته تا ماسه سست طراحی کرد. ماشین های حفاری تونل را می توان به عنوان جایگزینی برای حفاری و انفجار در سنگ و همچنین برای استخراج دستی معمولی استفاده کرد. آنها این مزیت را دارند که بار روی خاک اطراف را محدود می کنند و دیواره تونلی صاف را ایجاد می کنند که می تواند مستقیماً پوشش داده شود. این ویژگی به طور قابل توجهی هزینه پوشش سطوح تونل را کاهش می دهد.

شرکت صنعتی آرمیکو در راستای ارتقای سطح فناوری ماشین آلات مخصوص حفاری تونلی، اقدام به طراحی و ساخت این تجهیزات با کیفیت بالا و عملکرد مطلوب نموده است. دستگاه های حفاری تونلی آرمیکو در انواع هیدرولیک برقی که مخصوص حفاری های با عمق حدود 200 متر هستند و پنوماتیک (بادی) که حفاری تا 25 متر را میسر می سازند، تولید می شوند. این دستگاه ها امکان حفاری 360 درجه ای را برای اپراتور در هر نقطه ای از کف و سطح تونل فراهم می آورند. ماشین آلات حفاری تونلی آرمیکو، قابلیت حمل و نقل آسان به محدوده حفاری را داشته و ویژگی های مونتاژ و دمونتاژ سریع و راحت این دستگاه ها مورد توجه کاربران قرار می گیرد.
اگر بخواهیم نگاهی به اجزای ساختاری دستگاه های حفاری تونلی آرمیکو بیندازیم، یک دکل حفاری را خواهیم دید که مجهز به سیستم پیشروی هیدرولیکی جکی است. بخش پاور هد این دستگاه ها دربرگیرنده گیربکس و هیدرو موتور می باشد. در بخش پاور یونیت دستگاه نیز الکتروموتور، شیرآلات کنترل و رادیاتور روغن، هیدرو پمپ و باک و اجزای هیدرولیک دیده می شود. همچنین قابل ذکر است که پایه استقرار دستگاه شامل بدنه ثابت و بدنه متحرک می باشد.

ما در شرکت آرمیکو، علاوه بر تولید، تأمین و عرضه انواع ماشین آلات حفاری از جمله دستگاه های حفاری تونلی و حفاری داخل چاه یا Down-the-hole drilling، قطعات یدکی و لوازم جانبی با کیفیت بالا را برای تمام محصولات خود ارائه می دهیم. این برای تضمین حداکثر خروجی و صرف هزینه های کمتر برای نگهداری و نیز ارتقای طول عمر این تجهیزات ضروری است.
ما طیف گسترده ای از ابزارهای حفاری داخل چاه DTH، مانند چکش، بیت (Bit) یا مته و تجهیزات مربوطه را در اختیار داریم و این به معنای انتخاب های بیشتر برای شماست. پرسنل شرکت آرمیکو آموزش دیده اند تا با ارائه مشاوره و راهنمایی های فنی، به کارفرمایان گرامی در جهت انتخاب محصولی مناسب برای اهداف کاری شان و تجربه یک خرید مقرون به صرفه و لذتبخش یاری نمایند.

خدمات راه اندازی دستگاه، پشتیبانی و آموزش توسط کارشناسان مجموعه آرمیکو برای مشتریان گرامی ارائه می شود تا اطمینان حاصل شود که مشتریان حداکثر بهره وری را از عملیات حفاری خود می برند. داشتن یک راهنمای متخصص و در دسترس، تفاوت بین انجام یک کار به تنهایی یا با بهره گیری از تجربه و دانش را به خوبی مشخص می کند. مشتری می تواند روی خدمات و پشتیبانی ما و همچنین ضمانت یک‌ساله ماشین آلات حفاری آرمیکو حساب کند.
از اهداف اصلی شرکت آرمیکو، تولید، تأمین و عرضه ماشین آلات اصل و باکیفیت است؛ چراکه بر این باور هستیم که تنها ماشین آلات با قطعات اصلی هستند که مالک را قادر می سازند شاهد عملکرد صحیح و سریع دستگاه و در نتیجه پیشرفت پروژه خود بوده و حداقل زمان خرابی و نقص در عملکرد دستگاه را تجربه کند و از این طریق از سرمایه گذاری خود محافظت کند و بهره وری مجموعه خود را ارتقا دهد.