مروزه در استخراج معادن، اکتشاف چاه‌های عمیق و مابقی زمینه‌های مربوطه بر اساس موقعیت جغرافیایی، نوع خاک و موارد مشابه از تکنیک های حفاری زیادی استفاده می‌کنند. در اینجا پنج مورد از رایج‌ترین روش‌های حفاری پیشرفته مورد استفاده در استخراج معادن و موارد مشابه آورده شده است. با آرمیکو همراه باشید تا با این روش‌های حفاری نوین آشنا شوید.
انواع تکنیک های حفاری پیشرفته
هم‌اکنون در سراسر دنیا و به‌خصوص در کشورهای پیشرفته از تکنیک‌های حفاری کاملاً نوین و مطابق با تکنولوژی‌های روز دنیا استفاده می‌شود که از مهم‌ترین این نوع حفاری‌های پیشرفته می‌توان به مواردی همچون:
- حفاری کوبه ای یا کابلی
- حفاری چرخشی
- حفاری دو جداره با گردش معکوس
- الکترو حفاری
- حفاری جهت‌دار
اشاره کرد. در ادامه با هرکدام از روش‌های حفاری گفته‌شده بیشتر آشنا خواهیم شد و در پایان یک نتیجه‌گیری کلی از معرفی آن‌ها ارائه خواهیم کرد.
مطلب پیشنهادی: آیا از قیمت حفاری آگاهی دارید؟
حفاری کوبه ای یا کابلی (Percussion or Cable Drilling)
حفاری کوبه ای یا حفاری ضربه‌ای یک تکنیک مته کاری دستی است که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آن یک مته چکشی به یک کابل بلند وصل می‌شود که بالا و پایین می‌آید. به دلیل اینکه این نوع حفاری قابلیت این را دارد که با فن آوری های روز دنیا خودش را مطابق دهد و هماهنگ شود می‌توان آن را به‌عنوان یک نوع تکنیک حفاری پیشرفته نام برد. این روش به‌عنوان حفاری کابلی نیز شناخته می‌شود که در آن مته از یک سه پایه برای پشتیبانی از ابزارها استفاده می‌کند. با رفت‌وبرگشت با بیت، این عمل باعث سست شدن خاک در گمانه می‌شود که سپس با کمک بایل استخراج می‌شود. در فواصل زمانی، قلمه‌ها در آب معلق هستند و سپس با پمپاژ به سطح آب حذف می‌شوند. یک پوشش فولادی یا پلاستیکی به جلوگیری از فروریختن موقت سوراخ و همچنین محافظت از سوراخ در برابر آلودگی آب‌های زیرزمینی به گمانه کمک می‌کند. همچنین لازم است که این پوش فولادی یا پلاستیکی بعد از نصب صفحه پوشش حذف شود.
این نوع حفاری برای مکانهای تثبیت نشده و یکپارچه از جمله ماسه، سیلت، ماسه سنگ و حتی شن مناسب است. این روش محبوبیت زیادی در کشور ایران دارد و بیشتر چاه‌های آب را با استفاده از این روش حفاری اکتشاف می‌کنند.
مطلب پیشنهادی: حفاری تونل به روش اتریشی
حفاری چرخشی یا Rotary Drilling
حفاری چرخشی نیز یکی از رایج‌ترین روش‌های حفاری پیش رفته است، به‌ویژه برای حفر چاه‌های اکتشافی و تولیدی که دارای عمق بیش از پنج مایلی زیر زمین هستند.
در این روش از مته های سبک برای حفر چاه‌های کم‌عمق در خشکی استفاده می‌شود. سپس از مته های متحرک چرخشی و شناور در اندازه‌های مختلف برای حفاری چاه‌های اکتشافی استفاده می‌شود. این تجهیزات بر روی یک پلت فرم با یک دریچه به ارتفاع 40 متر نصب‌شده است که از یک میز چرخشی، یک موتور، میکسر گل و یک پمپ انژکتور کارآمد تشکیل‌شده است. همچنین شامل یک وینچ و بخش لوله به طول 27 متر است. سپس میز دوار، کیل مربعی را که به لوله حفاری متصل است، هدایت می‌کند.
مطلب پیشنهادی: در صورتی که در رابطه با کمپرسور سوالی دارید، می توانید این مقاله را مطالعه کنید.
چرخاننده گل روی لوله متعاقباً به جلوگیری از فوران متصل می‌شود. این لوله با سرعت 40 تا 250 دور در دقیقه با مته ساخته‌شده از مته های درگ، لبه های برش تیز یا برش‌های غلتکی با دندانه‌های قوی می‌چرخد.
سپس قلمه‌ها با گردش سیالی که داخل لوله می‌شود، خارج می‌شوند. سرعت نفوذ در هنگام استفاده از سیالات حفاری مبتنی بر هوا در مقایسه با سیال های مبتنی بر آب سریع‌تر است. یک بیت درگ در این سناریو برای نفوذ به رسوباتی مانند شن و ماسه بسیار مفید است و از طرف دیگر بیت غلتکی می‌تواند برای حفاری سنگ استفاده شود. سرعت چرخش کلی مته بسته به‌سختی مواد تشکیل‌دهنده را می‌توان افزایش یا کاهش داد. این نوع حفاری نیز با توجه به اینکه از انواع نوآوری‌های روز می‌توان در آن استفاده کرد یک حفاری پیشرفته به‌حساب می‌آید.
حفاری پیشرفته دو جداره با گردش معکوس
گردش معکوس دو جداره یا Dual-Wall Reverse-Circulation Drilling نوعی حفاری پیشرفته چرخشی است که در آن از دو لوله مته متحدالمرکز برای ایجاد جریان کنترل‌شده استفاده می‌شود. سیال حفاری از طریق یک چرخان بیرونی پمپ می‌شود تا به انتهای مته برسد و سپس به سمت بالا به لوله اصلی می‌رسد.
تمام قلمه‌ها از طریق یک لوله داخلی و با کمک چرخش سطحی به سمت بالا حمل می‌شوند. این روش همچنین امکان جمع‌آوری نمونه‌های زمین‌شناسی را فراهم می‌کند و این نمونه‌ها به کاربران ماشین حفاری تحویل داده می‌شوند. این روش با هر دو روش حفاری چرخشی و حفاری ضربه‌ای سازگار است. مایعات در یک فضای کنترل‌شده به گردش در می‌آیند و تمام قلمه‌ها را می‌توان در هر زمان بازیابی کرد.
مطلب پیشنهادی: کمپرسور چیست ؟
این روش بیشتر در حوزه‌های زمین‌شناسی قابل‌اجرا است و برای مطالعات دقیقی از این روش زیاد استفاده می‌شود.
بازیابی خوب نمونه یکی از نقاط قوت اصلی این روش است. این روش همچنین امکان نفوذ سریع در سنگ‌های آبرفتی یا شکاف دار را فراهم می‌کند. همچنین، به ارائه یک برآورد دقیق از عملکرد آبخوان از اعماق سازند کمک می‌کند. این نوع حفاری نیز یک حفاری پیشرفته به‌حساب می‌آید.
الکترو حفاری (Electro-Drilling)
در این روش حفاری پیشرفته میزهای دوار، وینچ ها و موارد مشابه توسط موتورهای الکتریکی به حرکت در می‌آیند و در نتیجه منجر به انعطاف‌پذیری بهتر در عملیات همراه با حفاری با کنترل از راه دور می‌شود. این مته‌ها روش‌های جدید اکتشاف نفت و گاز هستند، زیرا با اتصال موتور در بالای مته، زیر سوراخ، نیروی مستقیم بیشتری به مته می‌دهند.
سیستم حفاری الکتریکی در شرایط پیچیده زمین‌شناسی که در آن از گل وزنی یا مخلوط گل استفاده می‌شود، بسیار موفق بوده است. حفاری الکتریکی حضور خود را در نقاط مختلف جهان از جمله کشورهای اروپایی، ترکمنستان، آذربایجان و… که مایل به اجرای گسترده حفاری الکتریکی برای افزایش صرفه‌جویی در مصرف انرژی و مواد هستند، بسیار گسترده کرده است.
این روش با ترکیب مزایای روش‌های چرخشی و موتور هیدرولیک، طیف وسیعی از سرعت‌های چرخشی مته‌بیت را شامل می‌شود. در این روش می‌توان از مواد تمیزکننده گمانه‌های مختلف نیز استفاده کرد. حتی می‌توان حفاری کنترل‌شده گمانه‌های منحرف را با این روش اجرا کرد.
حفاری پیشرفته جهت‌دار یا Directional Drilling
حفاری جهت‌دار درواقع توسعه روش حفاری چرخشی است که با عمیق شدن سوراخ، مته را روی یک مسیر منحنی هدایت می‌کند و یک حفاری پیشرفته به‌حساب می‌آید. حفاری جهت‌دار می‌تواند به کاوشگران نفت کمک کند تا به ذخایری برسند که با حفاری عمودی قابل‌استخراج نیستند.
کاهش هزینه‌ها محرک اصلی استفاده از این نوع حفاری است، زیرا چندین چاه را می‌توان در همه جهات در یک سکوی واحد حفر کرد. این همچنین به افراد اجازه می‌دهد تا از مخازن زیر دریایی استفاده کنند و اکنون با استفاده از کامپیوتر و هوش مصنوعی برای هدایت ماشین‌های حفاری خودکار، بدون اتصال و جدا کردن بخش‌ها، این روش بسیار مفید است.
برخی از روش‌های دیگر حفاری شامل حفاری ساینده است که از یک ماده ساینده برای فشار رانده برای بریدن لایه‌های زیرین استفاده می‌کند و سوراخ‌کاری انفجاری و سوراخ کردن با شعله، دو روش دیگر که در برخی از سناریوهای حفاری استفاده می‌شوند.
سخن پایانی
هم‌اکنون در سطح دنیا روش‌های حفاری زیادی استفاده می‌شود که مهم‌ترین این روش‌ها در این مقاله ذکر شدند. روش‌های موردبحث در این مقاله مانند حفاری کابلی یا چرخشی اگرچه خیلی وقت است از آن‌ها استفاده می‌شود اما به دلیل اینکه نحوه استفاده از آن‌ها و همچنین ابزارهای مورد استفاده در آن‌ها به‌روز هستند یک تکنیک حفاری پیشرفته به‌حساب می‌آیند.
انتخاب یک روش حفاری کاملاً بستگی به هدف کاربر یا کارفرما دارد. هر تکنیکی برای هر روش حفاری مناسب نیست و این کارشناسان هستند که تعیین می‌کنند کدام روش حفاری بسته به جغرافیا، هدف و نوع خاک یا سنگ مناسب است. روش‌های حفاری چرخشی و کابلی هزینه کمتری نسبت به روش‌های حفاری دیگر موردبحث در این مقاله دارند و همچنین عمومیت و کاربرد آن‌ها بیشتر است.
