حفاری شوئیدنی؛ یکی از تکنیک های حفاری اکتشافی

زمانی که به اکتشاف خاک نیاز است، بسته به متغیرهای زیادی، روش ‌های حفاری مختلفی وجود دارد که می ‌توان از آنها استفاده کرد. تکنیک های مختلف شامل موارد زیر است:
Displacement Boring
Wash Boring
Auger Boring
Auger and Shell Boring
Rotary Boring or Drilling
Percussion Boring or Drilling
این روش ‌های حفاری به طور گسترده به منظور بررسی ‌های زیرسطحی و جمع‌آوری نمونه‌ ها، تقریباً در همه انواع خاک، برای بازرسی بصری یا تست های آزمایشگاهی استفاده می‌شوند. چندین تکنیک حفاری مانند حفاری مته، حفاری چرخشی، حفاری شوئیدنی، حفاری ضربه ای، حفاری کوبه ای و … وجود دارند که برای جمع آوری نمونه های خاک استفاده می شوند.
این روش ‌های حفاری بر اساس انواع خاک، کارایی تکنیک حفاری، انواع نمونه خاک (دست‌ خورده یا دست ‌نخورده) و در دسترس بودن امکانات و دقتی که با آن می ‌توان تغییرات خاک و آب زیرزمینی را تعیین کرد، انتخاب می‌ شوند.
این تکنیک‌ ها برای نمونه ‌برداری از خاک در عمق عملی مشخصی استفاده می‌شوند؛ به عنوان مثال، حفاری مته نمونه خاک دست‌ نخورده را در عمق 35 متر جمع‌آوری می‌کند، در حالی که عمق نمونه ‌برداری برای حفاری ضربه ‌ای، حفاری شوئیدنی و حفاری چرخشی حدود 70 متر است.
در این مقاله قصد داریم پیرامون چیستی، نحوه عملکرد، کاربردها، مزایا و معایب روش حفاری شوئیدنی یا wash boring مطالب کاربردی و مفیدی را جهت آشنایی هر چه بیشتر مخاطبان گرامی با انواع روش های حفاری، ارائه نماییم.

حفاری شوئیدنی یکی از متداول ‌ترین و اقتصادی ترین روش های حفاری برای حفر و پیشبرد گمانه‌ ها در خاک‌ های رس نرم تا سفت و ماسه ‌های متراکم به منظور اکتشاف خاک است.
حفاری شوئیدنی یک سیستم حفاری است که توسط آن موادی که با استفاده از پاشش آب یا مایع شستشو شل شده اند، در فضای حلقوی بین بیت و محفظه، توسط آب پر فشار وارد شده از طریق لوله حامل بیت، به سطح منتقل می شوند. در این روش از مته شستشو معمولاً برای چاله های حفاری استفاده می شود. انجام اکتشاف خاک در زیر سطح آب زیرزمینی معمولاً با استفاده از چاله‌ها یا سوراخ‌ها بسیار دشوار است. حفاری شوئیدنی در چنین مواردی، روش بسیار مناسبی است به شرط آنکه خاک آن ماسه، سیلت یا رس باشد. اگر خاک با شن یا تخته سنگ مخلوط شود، این روش، انتخاب مناسبی جهت عملیات حفاری نخواهد بود.

حفاری اکتشاف خاک با روش حفاری شوئیدنی در مراحل زیر انجام می شود:
1_ ابتدا یک محفظه به عمق 1.5-3 متر به داخل زمین رانده می شود. یک میله حفاری توخالی با یک قطعه اسکنه ای شکل در پایین آن، در داخل بدنه قرار داده شده است.
2_ آب به داخل میله مته پمپاژ می شود که به عنوان یک جت قوی از سوراخ های کوچک مته در پایین میله مته بیرون می آید.
3_ جت خاک را در گمانه متلاشی می کند و قطعات شکسته را از طریق فضای حلقوی بین پوشش و میله مته به سمت بالا می برد.
4_ این آب برگشتی، حامل قطعات خاک، معروف به قلمه، در یک مخزن از طریق یک لوله T شکل که در بالای محفظه ثابت شده است، جمع آوری می شود.
5_ سوراخ با بالا بردن و انداختن متناوب قطعه خرد شده توسط یک وینچ بیشتر می شود. میله مته از طریق یک اتصال چرخشی، طناب سیمی و یک قرقره توسط یک قاب مثلثی پشتیبانی می شود. مفصل گردان تعبیه شده در سیستم حفاری شوئیدنی چرخش میله مته را تسهیل می کند.
6_ فرآیند بالا بردن، انداختن و چرخاندن میله مته حتی در زیر بدنه تا زمانی که گمانه شروع به فرو ریختن کند ادامه می یابد.
7_ در این مرحله، محفظه بیشتر به داخل گمانه هدایت می‌شود و با ارائه قطعات اضافی در قسمت بالا گسترش می‌یابد.
8_ نمونه ‌های خاک را می‌توان با چسباندن نمونه‌گیرهای خاک به پایین میله مته، پس از برداشتن مته جمع ‌آوری کرد. نمونه خاک پس از تمیز کردن به صورت عمودی به پایین گمانه فشار داده می شود و سپس خارج می شود. نمونه خاک دست نخورده همراه با نمونه خاک تمیز شده آورده می شود.
9_ دوغاب بنتونیت (5٪ بنتونیت مخلوط شده در آب به عنوان محلول) ممکن است به طور کلی به جای آب به عنوان مایع حفاری استفاده شود که دیواره های گمانه را تثبیت می کند.
تغییرات در مشخصات خاک با موارد زیر مشخص می شود:
1_ میزان پیشرفت حفاری
2_ رنگ مایع حفاری
3_ بررسی قلمه های خاک.

قلمه های خاک به دلیل تجزیه ذرات، از بین رفتن ریزدانه ها در حین انتقال به سطح زمین و جدا شدن در مخزن دستگاه حفاری شوئیدنی، نماینده خاک اصلی در محل نیستند. با این حال، روش حفاری شوئیدنی امروزه در درجه اول به عنوان وسیله ای برای پیشبرد گمانه در فاصله بین مجموعه های نمونه خاک در سطوح مختلف در گمانه مفید است.
روش Wash boring یا حفاری شوئیدنی برای جمع‌آوری نمونه‌ های دست‌ خورده و دست ‌نخورده تقریباً در همه انواع خاک ‌ها به جز سنگ‌ ها استفاده می‌شود. در این تکنیک از تجهیزات قابل حمل، ارزان و محدود استفاده می شود که از مزیت های این روش حفاری می باشد. مشابه حفاری دوار، نمونه ‌بردارهای لوله‌ای جدار نازک و نمونه ‌بردارهای پیستونی برای بازیابی نمونه‌ های خاک دست‌ نخورده با حداقل قطر 50 میلی‌متر و حداکثر قطر 100 میلی‌متر استفاده می‌شوند.
این روش حفاری برای انواع خاک به جز سنگریزه و تخته سنگ مناسب است. از طریق دوغابی که از سوراخ خارج می شود، می توان نوع خاک را پیش بینی کرد. به همین ترتیب تغییر رنگ در آب شستشو نشان دهنده تغییر لایه های خاک است. در واقع با مشاهده تغییر رنگ در دوغاب خارج شده از چاه، می توان ویژگی های خاصی از خاک را تعیین کرد. از آنجایی که نمونه به‌دست‌آمده به دلیل شستشو با آب یا محلول شستشو کاملاً مختل شده است، برای خاک ‌های خیلی نرم، خاک‌ های ریز تا متوسط یا در خاک‌ های سیمانی مناسب نیست و قابل ذکر است که نمونه های به دست آمده از این روش حفاری برای تفسیر ویژگی ‌های ژئوتکنیکی دقیق خاک، ارزش چندانی ندارد.

همانطور که پیشتر عنوان شد حفاری شوئیدنی یا Wash boring روشی برای پیشبرد گمانه ها برای اکتشاف سایت و بررسی ژئوتکنیکی در بیشتر انواع خاک به جز شن و سنگ است. این روش، سریع و ساده است و از تجهیزات حمل و نقل و حفاری ارزان قیمت و با قابلیت حمل آسان استفاده می کند. مزایای روش شستشوی حفاری اکتشاف خاک به شرح زیر است:

1_ روش Wash boring یکی از ساده ‌ترین و سریع ‌ترین روش‌ های اکتشاف خاک در خاک ‌های چسبنده نرم تا متوسط و در ماسه یا شن‌ های بدون تخته سنگ است.
2_ تجهیزات مورد استفاده برای این روش سبک و ارزان هستند.
3_ همچنین می‌توان آن را در مکان‌ های غیر قابل دسترس مانند باتلاق‌ ها یا بین ساختمان ‌ها استفاده کرد.
4_ نمونه برداری از خاک دست نخورده یا آزمایش لایه های خاک یک مزرعه و آزمایش هایی نظیر SPT را می توان به راحتی در این روش انجام داد.

برخی از معایب حفاری شوئیدنی عبارتند از:
1_ این روش در خاک ‌های سفت ‌تر و درشت‌ تر کند عمل می کند و در موادی مانند خاک ‌های سخت یا سیمانی، سنگ ‌ها و خاک ‌های حاوی تخته سنگ، روش کارآمدی نیست.
2_ این روش برای جمع ‌آوری نمونه ‌های خاک دست ‌نخورده بالاتر از GWT مناسب نیست زیرا سیال حفاری وارد توده خاک می‌شود و ممکن است محتوای آب آن را افزایش دهد.

Wash boring یک روش نسبتاً قدیمی برای حفر چاه های اکتشافی با قطر کوچک در خاک‌ های منسجم و غیر چسبنده ریزدانه است.
5 دلیل برای اینکه روش حفاری شوئیدنی را در پروژه حفاری خود انتخاب کنید وجود دارد که در ادامه به آن ها خواهیم پرداخت.

با انتخاب روش حفاری شوئیدنی، به تجهیزات زیادی نیاز ندارید. به طور کلی، این فرآیند فقط شامل یک شلنگ فشار و یک پمپ به همراه یک وینچ و یک قرقره برای نگه داشتن سایر اجزا در کنار هم است. علاوه بر این، به میله مته و قطعات معدود دیگری که به راحتی قابل تهیه و دستیابی می باشند، نیاز خواهد بود.

به دلیل سبک یا نرم بودن بیت مورد استفاده در حفاری شوئیدنی، معمولاً می توانید از این روش فقط برای حفاری در بسترهای متشکل از سازندهای نرم استفاده کنید. این بستر شامل سنگ هایی مانند سنگ آهک یا شیل است و این روش همچنین در شرایطی که مستقیماً در خاک نرم قصد حفر چاله را دارید بسیار خوب و پربازده عمل می کند.
خوب از خاطرنشان کنیم که اگر قصد حفر چال در بستری از گرانیت، گل سنگ یا سایر سنگ ‌های سخت را دارید، ممکن است لازم باشد روش دیگری را انتخاب کنید.

مقاله پیشنهادی: حفاری سنگ

همانطور که از نام آن مشخص است، حفاری شوئیدنی با یک مایع شستشو دهنده کار می کند. سیستم حفاری شوئیدنی، آب را وارد چاه می کند. آب تحت فشار قرار می گیرد و به داخل چاه می رود. این عمل همراه با عمل پیچشی بیت به حرکت سنگ و خاک از مسیر مورد نظر کمک می کند.

همانطور که فرآیند حفاری شوئیدنی انجام می شود، دوغاب تولید می شود. معمولاً دوغاب با فشار از سوراخ خارج می شود. این امر نسبت به بسیاری از روش های حفاری دیگر زباله کمتری ایجاد می کند. با این حال، شما هنوز به یک برنامه برای مقابله با دوغاب نیاز دارید. اگر مواد شیمیایی زیادی به آب مورد استفاده در فرآیند حفاری شستشو اضافه نکرده اید، ممکن است بتوانید از دوغاب به عنوان مواد پرکننده سوراخ حفاری استفاده کنید.

حفاری شوئیدنی را می توان برای طیف وسیعی از موقعیت ها و کاربردها استفاده کرد، لزوماً لازم نیست که در موقعیت هایی که می خواهید چاهی را در زمین ایجاد کنید، استفاده شود. همچنین می‌توانید برای بررسی لایه‌ های مختلف خاک در یک منطقه از روش حفاری واش بورینگ یا حفاری شوئیدنی استفاده کنید. برای انجام این کار، خاک را در حال بیرون آمدن از زمین تماشا می کنید. سپس با تجزیه و تحلیل بصری تغییراتی را در ترکیب آن مشاهده می کنید. اگر شخص متخصصی را در تیم خود ندارید که بتواند در زمینه تجزیه و تحلیل بصری کمک کند، می توانید از یک کارشناس متخصص در تفسیر نتایج نمونه های به عمل آمده از حفاری شوئیدنی به کارگیری نمایید.

سیستم حفاری شوئیدنی از اجزای ساده ای تشکیل می شود. این اجزای ساده بسته به دقت و کیفیت ساخت شرکت تولیدکننده می توانند بازدهی مطلوبی را همراه با طول عمر بالا ارائه دهند. دکل حفاری شوئیدنی از یک وینچ ساده و سه پایه تشکیل شده است. زمین در پایین گمانه با اثر ضربه یک تکه اسکنه شکسته می شود و توسط آبی که به پایین میله های حفاری توخالی پمپ می شود، به سطح می رسد. اندازه گمانه معمولاً بین 65 میلی متر تا 150 میلی متر است.

در زمین در حال فروریختن، پوشش یا گل حفاری برای حمایت از کناره‌های گمانه به پایین رانده می‌شود. تکه های خاکی که در اثر بازگشت شستشو به سطح می آیند، نمایانگر ویژگی و قوام لایه هایی نیستند که در حال نفوذ هستند. این ویژگی ها با انجام تست های نفوذ استاندارد در بالای هر لایه و در فواصل مکرر از عمق تعیین می شوند. نمونه های لوله باز یا نمونه های پیستونی را می توان در خاک های ریز برداشت کرد. سیستم حفاری شوئیدنی به بهترین وجه برای ماسه، سیلت و خاک رس مناسب است و باید با استفاده از ابزارها و تجهیزات با اندازه مناسب انجام شود. استفاده از آن در شن، غیر عملی است و باید از آن اجتناب شود.

مجموعه صنعتی آرمیکو و که از دهه 70 شمسی فعالیت خود را در زمینه تولید قطعات و ماشین آلات حفاری در ایران آغاز نموده است، در حال حاضر با گسترش خطوط تولید و به کارگیری پرسنلی متخصص، مجرب و متعهد فعالیت خود را در حوزه تولید طیف وسیع تری از ماشین آلات و دستگاه های حفاری توسعه داده است.
ماشین آلات و سیستم های حفاری شوئیدنی یا wash boring در شرکت آرمیکو بنا بر درخواست و سفارش کارفرمایان گرامی قابل طراحی و تولید می باشد. دستگاه های حفاری قابل تولید در آرمیکو انتخابی عالی برای تقویت فرآیندهای حفاری در انواع روش های معمول حفاری هستند.
دستگاه حفاری شوئیدنی در یک مجموعه متنوع شامل مدل ها و اندازه های مناسب برای کاربردهای مختلف، قابل سفارشی سازی و عرضه می باشد. چه قصد حفر چاه های جدید را داشته باشید و چه بخواهید چاه هایی را که قبلاً وجود داشته ‌اند توسعه کنید، دستگاه حفاری شوئیدنی، انتخاب مناسبی می باشد.

دستگاه های حفاری آرمیکو با مواد فوق‌العاده باکیفیت و مستحکمی تولید می‌شوند که تضمین می‌کنند بدون شکستن به انواع سطوح و مواد نفوذ می‌کنند. این تجهیزات بسیار بادوام طراحی و ساخته می شوند تا طولانی ترین مدت خدمات را به مشتریان گرامی ارائه دهند و در عین حال تمام انتظارات ایشان را به راحتی برآورده کنند. استفاده از این ماشین های حفاری آسان است زیرا با جدیدترین فناوری ها طراحی شده اند که بر کاهش انرژی مورد نیاز برای کارکرد آنها تمرکز دارد.
همه ماشین ‌های حفاری تولیدی مجموعه صنعتی بزرگ آرمیکو دارای کاتالوگ فنی کامل و جامع بوده و همچنین برخوردار از دفترچه‌های راهنمای کاربر و دستورالعمل‌هایی هستند که تضمین می‌کنند راه اندازی اصولی و مطابق با دستورالعمل آنها باعث آسیب به اپراتورها و سایر افراد نمی‌شود. طراحی های ظریف این ماشین آلات در هنگام کار با آنها احساس رضایت را برای کاربران به ارمغان خواهد آورد. در عین حال، تمامی این دستگاه ها و تجهیزات حفاری، پرقدرت و سریع هستند تا شما را قادر سازند تا سریع تر به اهداف خود برسید و کارایی و بهره وری مجموعه تحت مدیریت خود را افزایش دهید. در ادامه به معرفی و بررسی ساختار و عملکرد تعدادی از دستگاه های حفاری شرکت آرمیکو خواهیم پرداخت.

دستگاه حفاری دریل واگن یکی از دستگاه های حفاری تولید شرکت آرمیکو می باشد که مکانیزم اصلی عملکرد آن از حفاری ضربه ای پیروی می کند. یکی از بخش های اصلی در ساختار این دستگاه، مجموعه پاور هد می باشد که به توسط واگن به دکل دستگاه متصل شده است. مجموعه پاور هد جهت عملکرد خود، بر روی دکل بالا و پایین می رود.

از دریل واگن در پروژه های راه سازی، تونلینگ، حفاری معادن و … بهره گیری می شود. دریل واگن های آرمیکو در دو نوع هیدرولیک دیزلی و هیدرولیک برقی قابل طراحی و تولید هستند. قابل ذکر است که بر روی چرخ های این دستگاه یک سیستم هیدرولیک جهت انجام فرآیند خودکششی دریل واگن با هدف جابه جایی آن در موقعیت های مختلف، نصب شده است.

در برخی از مدل های دریل واگن آرمیکو، از گیربکس قدرتی در مجموعه روتیشن یا چرخش سیستم بهره گیری می شود. بخش های اصلی این دستگاه شامل پاور یونیت، سیستم پیشروی، سیستم روتیشن، کنترل پنل، زیربندی دستگاه و دکل و … می باشد. جهت دریافت مشاوره های تخصصی در حوزه انتخاب و تهیه دستگاه حفاری دریل واگن می توانید به وب‌سایت مجموعه به نشانی www.armico.ir مراجعه کرده و با کارشناسان مجموعه ارتباط حاصل نمایید.

در طیف محصولات متنوع شرکت آرمیکو، دستگاه حفاری راسول به عنوان یکی از دستگاه های کاربردی و پربازده شناخته می شود که مناسب برای انواع پروژه های چال زنی می باشد. از این دستگاه همچنین در حفاری در معادن سنگ های ساختمانی نیز بهره گیری می شود. از ویژگی های خاص ماشین حفاری راسول می توان به استفاده از روش رنگ کوره ای در تولید آن به منظور ارتقای سطح مقاومت ساختار و اجزای دستگاه در برابر خوردگی اشاره کرد.

اجزا و قطعات سیستم حفاری راسول همچنین قابلیت تعویض دارند. این دستگاه به جهت برخورداری از بدنه ای جمع و جور و وزن کم، به راحتی توسط اپراتورها قابل حمل و جابه جایی می باشد. مشخصات فنی این ماشین آلات اعم از قطر حفاری، قطر و طول راد، طول دکل، نوع موتور، حداکثر فشار کاری و … به طور کامل در وب‌سایت مجموعه صنعتی آرمیکو قابل مشاهده می باشد.

کرگیری یا مغزه گیری یا نمونه گیری روشی برای بررسی لایه های زیرسطحی خاک می باشد. دستگاه کرگیری تولید شرکت آرمیکو عملیات مغزه گیری را به توسط عملیات میله ای انجام می دهد. در این دستگاه عملکرد تمامی ماژول ها به صورت هیدرولیک انجام می پذیرد. مجموعه ها و اجزای مختلف دستگاه های حفاری کرگیری موجود در بازار معمولاً به صورت بخش بخش قابل عرضه می باشد، اما دستگاه کرگیری آرمیکو به صورت یکپارچه طراحی، تولید و عرضه شده است.

دستگاه کرگیری آرمیکو در سه مدل کرل 25، کرل 50 و کرل 100 موجود بوده و در عین حال قابلیت سفارشی سازی نیز خواهد داشت. وزن دستگاه در مدل کرل 25، کرل 50 و کرل 100 به ترتیب 750، 1500 و 5000 کیلوگرم برآورد شده است. مجموعه پاورهد دو مدل کرل 25 و 50 از نوع هیدرو موتور و در مدل کرل 100 از نوع هیدرو موتور با جعبه دنده می باشد.

یکی از ماشین آلات حفاری منحصر به فرد آرمیکو که مخصوص حفاری پودری و چال زنی طراحی شده است، دستگاه حفاری سبک ارس می باشد. این دستگاه به دلیل سبک و پرتابل بودن تقاضای بسیاری جهت استفاده در مناطق صعب العبور دارد. این دستگاه را می توان بر روی وانت بارهای سبک نصب کرد. از دیگر مزایای منحصر به فرد این دستگاه قابلیت مونتاژ و دمونتاژ اجزای آن در محل می باشد که به راحتی و در مدت زمان کوتاهی صورت می پذیرد.

دستگاه حفاری سبک ارس در انواع ارس 100، ارس 200، ارس 300، ارس 400 و ارس 500 موجود می باشد. برند موتور در چهار مدل اول از نوع koop بوده و در برند موتور ارس 500 از نوع deutz است. قطر حفاری این دستگاه ها بین 76 الی 90 میلی متر تعیین شده است.
شرکت آرمیکو مفتخر است به ارائه مشاوره های تخصصی و جامع در حوزه انواع خدمات حفاری و انتخاب و تهیه ماشین آلات و تجهیزات حفاری مورد نیاز صنایع مختلف اعم از حفاری اکتشافی، حفاری معادن و … و آمادگی کامل خود را جهت طراحی و ساخت ماشین آلات حفاری مطابق با درخواست و سفارش کارفرمایان گرامی اعلام می دارد. هدف ما مشتری مداری از طریق ارائه محصولات باکیفیت و درجه یک و همراهی و پشتیبانی از مشتریان در تمام لحظات است.