راهنمای انتخاب صحیح مته حفاری

مقدمه: انتخاب مته مناسب تصمیمی است که بیشترین تأثیر را در موفقیت و بهره‌وری حفاری شما خواهد داشت. متأسفانه، به دلیل متغیرهای زیادی که باید در نظر بگیرید این یک سؤال پیچیده است.

این راهنما قدم‌هایی را که باید هنگام یک مته حفاری مناسب بدانید را بیان می‌کند.

• سختی سنگ را تعریف کنید.

بیایید یکی از مهم‌ترین متغیرهایی را که در انتخاب شما تأثیر می‌گذارد یعنی شرایط زمین را بررسی کنیم. نوع زمین در تصمیم‌گیری در مورد انتخاب مته حفاری از اهمیت بالایی برخوردار است. عوامل مختلفی برای بررسی وجود دارند.

• سختی:

سختی زمین با توجه مقیاس سختی موس (Mohs) یعنی نمودار سختی نسبی مواد معدنی مختلف اندازه‌گیری می‌شود.

مقیاس از عدد 1 تا 10 تعریف شده است. عدد یک نرم‌ترین و عدد 10 سخت‌ترین می‌باشد.

ماتریکس­های مته برای عملکرد ایده آل در محدوده خاصی از مقیاس ساخته شده‌اند بنابراین شما باید متناسب با سختی زمین آن را انتخاب کنید.

ابزارهایی وجود دارد که به شما کمک می‌کند سختی زمین را تشخیص دهید. ساده‌ترین و مطمئن‌ترین راه برای تعیین سختی سنگ انجام آزمایش خراش با استفاده از کیت اچر (etcher kit) و مقایسه نتایج با مقیاس موس است.

اگر از چاقوی جیبی استفاده می‌کنید، متوسط سختی این وسیله تقریباً 5/6-6 است و اگر از ارّه فلزی استفاده می‌کنید متوسط سختی آن بر اساس مقیاس موس 7-5/6 می‌باشد.

• سنگ ساینده (Abrasive Rock)

این یکی دیگر از شرایط زمینی است که می­تواند چالش‌برانگیز باشد و باعث مشکل در بسیاری از حفاری‌ها شود. در هر رنج سختی زمین، حفاری می‌تواند مشکل باشد. سنگ ساینده می‌تواند مته‌های حفاری را زودتر از  بین ببرد. خوشبختانه مته‌هایی وجود دارد که به‌طور خاص برای شرایط ساینده زمین ساخته شده‌اند.

این مته‌ها دارای ماتریکس ویژه متشکل از آلیاژها و الماس‌ها هستند که بسیار مقاوم در برابر شرایط ساینده هستند و در سخت‌ترین شرایط به راحتی برش می‌دهند.

شما همیشه باید به دنبال تنظیمات راه آبی باشید که به طور خاص شرایط ساینده را برطرف می‌کند. به طور مثال، وقتی مسیر آبی گسترده‌تر باشد کاتینگ های سنگ را به راحتی بیرون می‌برد.

• سنگ سالم یا شکسته ؟

زمین می‌تواند شکسته یا سالم باشد و هر کدام به نوع مته متفاوتی نیاز دارد. به عنوان مثال، مته با شیارهای عمیق برای تخلیه جانبی آب در سنگ‌های شکسته ایده آل است و طراحی شده تا باعث جریان بهتر آب به مته و کاهش خطر فرسایش مغزه شود.

زوایای جانبی و مسیرهای آبی عمیق‌تر با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا حداکثر توانایی شستشو را با این نوع طراحی فراهم کنند.

این پیکربندی برای شرایط سخت و ساینده زمین و همچنین زمین نرم و شکسته انتخاب خوبی است. این یک انتخاب بسیار محبوب برای سازندهای سنگ‌آهن است.

• تنوع سنگ

برخی از زمین‌ها بسیار متغیر هستند. ممکن است برای 100 متر اول نرم باشد و سپس سخت یا شکسته شود.

هنگام کار با زمین متغیر، محصولات زیادی وجود دارند که قابلیت انعطاف‌پذیری لازم برای عملکرد خوب را در شرایط مختلف فراهم می‌کنند مانند TXtreme و برای زمینی که سازگار باشد، ممکن است بخواهید مقداری با تاج بلندتر مانند پیکربندی Vulcan را انتخاب کنید.

• نوع حفاری را در نظر بگیرید.

نوع دکل حفاری و ظرفیتی که در آن کار می‌کند هر دو عاملی هستند که باید هنگام انتخاب مته در نظر بگیرید.

اگر از یک دستگاه حفاری قدیمی، چرخ‌دنده محرک با قدرت بیشتر و چرخش کمتر استفاده می‌کنید. باید مته با پیکربندی استاندارد را انتخاب کنید.

اگر از یک دستگاه حفاری هیدرولیکی با قدرت و سرعت چرخش بالا اما گشتاور کمتر استفاده می‌کنید، پیکربندی شکل توربو انتخاب ایده آل خواهد بود.

اگر از یک دستگاه حفاری دنده‌ای و قدیمی استفاده می‌کنید یک پیکربندی با دیواره نازک و به شکل توربو باید بهترین عملکرد را داشته باشد.

همچنین مهم است که در نظر بگیرید دکل شما در چه سطح کار می‌کند. ممکن است متوجه شوید که باید چرخش بیشتری برای یک قطر مته خاص به دست آورید اما دکل شما دارای محدودیت است.

به عنوان مثال، زمین شما ممکن است نشان دهد که شما باید از مته با سختی 7 استفاده کنید و سطح دکل شما 1000 متر در NWL است.

هنگامی که به 900-800 متر رسیدید، متوجه می‌شوید که سرعت چرخش شما در حال کاهش است. شما به آن سرعت چرخش نیاز دارید تا گزینه شما استفاده از مته با سختی 9 باشد.

چرا؟ برای جبران کمبود چرخش، باید کمی ماتریکس نرم‌تر استفاده کنید. زیرا ماتریکس نرم‌تر به الماس اجازه می‌دهد تا خود را با اثربخشی بیشتری نشان دهد.

مته‌های با عدد بالاتر مانند 9 نرم‌تر از مته­های با عدد کمتر مانند 7 هستند. همیشه در صورت مواجه شدن با مشکل، نوع مته را تغییر دهید.

تغییر مته حفاری بسیار آسان‌تر از تغییر دکل حفاری است.

• عمق حفاری پیش‌بینی شده

عمقی که در آن حفاری خواهید کرد می‌تواند نقش مهمی در تعیین عمق اشباع تاج داشته باشد. اصطلاح
«عمق اشباع» اشاره به ارتفاع لایه ماتریکس روی تاج مته حفاری که با الماس آغشته شده دارد.

اندازه استاندارد برای حداکثر مته‌های حفاری عمق اشباع 12 میلی‌متر است. به‌طور کلی، مته‌های با عمق اشباع بالاتر برای حفاری‌های عمیق‌تر، مانند مته‌های حفاری با پیکربندی Vulcan توصیه می‌شوند. این پیکربندی 16 میلی‌متر یا 26 میلی‌متر است.

• سنجیدن سطح حفاری

هیچ‌کس به عنوان یک متخصص حفاری شروع به کار نمی‌کند، بنابراین در حالی که شما تجربه کسب می‌کنید، باید به پارامترهای خاص حفاری توجه کنید.

شما همیشه باید به یک نمودار پارامترهای حفاری مراجعه کنید تا مطمئن شوید سرعت یا چرخش راد حفاری شما با قطری که استفاده می‌کنید مطابقت داشته باشد. حتی با استفاده از این نمودار به‌عنوان معیار ممکن است مجبور شوید قبل از رسیدن به سرعت نفوذ ایده آل خود، سرعت چرخش را، چند بار تنظیم کنید.

• اطلاعات منطقه را در نظر بگیرید

گاهی اوقات شما به اندازه کافی خوش‌شانس خواهید بود که بدانید در چه زمینی عملیات حفاری را شروع می‌کنید ولی گاهی اوقات یک عامل ناشناخته خواهد بود.

در صورت امکان، برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد زمین به حفاری‌های قبلی در منطقه مراجعه کنید. اگر اولین بار است که منطقه حفاری می‌شود ممکن است بخواهید از مته برتر استفاده نکنید.

گزینه دیگر انتخاب یک مته است که برای دامنه وسیع‌تری از زمین مناسب باشد.

طیف وسیعی از سختی زمین از 8-3 در مقیاس موس (Mohs) می‌تواند بایک مته با سختی مناسب پوشش داده شود. به این ترتیب قبل از تغییر شرایط زمین، نیازی به تعویض نخواهد داشت.

• مته حفاری مناسب را انتخاب کنید.

با توجه به نتایج به دست آمده از طریق آزمون خراش، محدوده مته حفاری مناسب را با نمودار انتخاب ماتریکس انتخاب کنید.

شما باید بتوانید حداقل یک ماتریکس متناسب با نیازهای خاص خود را شناسایی کنید. توجه داشته باشید که بیش از یک ماتریکس ممکن است در محدوده مته مورد نظر شما متناسب باشد.

• انتخاب پیکربندی مناسب مسیر آب

طیف گسترده‌ای از تنظیمات مسیر آبراهه برای مته ها وجود دارد تا بهترین عملکرد حفاری را بدون توجه به نوع کار انجام شده به شما ارائه می‌دهد.

استاندارد (STANDARD): گردش مایع زیادی را از داخل به قطرهای خارجی فراهم می‌کند. با آبراه‌های گسترده‌تر /یا بزرگ‌تر در دسترس است.

سیکلون (CYCLONE): با مسیر آبراه مخصوص زاویه‌دار

دفع عالی مایعات حفاری را فراهم می‌کند.

در زمین‌های ترک‌خورده و شکسته و خاک رس بهترین عملکرد را دارد.

PIE SHAOED: دارای دهانه‌های شکل PIE برای اطمینان از بیرون انداختن بیشتر کاتینگ های سنگ که ممکن است مسیرهای آبراه را مسدود کند.

برای سرعت چرخش بالاتر توصیه می‌شود.

TURBO PIE SHZAPED (TPS): مته‌های برش آزادتر هستند.

همان عملکرد شستشو بهینه را ارائه می‌دهند.

در بعضی موارد، در مقایسه با غیر توربو می‌تواند به نرخ نفوذ بالاتری برسد.

با پیکربندی بزرگ‌تر و گسترده‌تر مسیر آبراه، در دسترس است.

 

• نتایج را ارزیابی و تعدیل کنید.

از آنجا که هر نوع زمینی منحصر به فرد است، ممکن است این قوانین جزئی برای یافتن نکات عالی در اولین تلاش شما همیشه کافی نباشد. سایش، شکستگی یا سالم بودن سنگ از دیگر ملاحظات مهم در هنگام انتخاب مته حفاری است.

بررسی عملکرد مته مهم است، ممکن است اطلاعات مهمی را برای کمک به شما در یافتن مته مناسب و بهبود بهروه وری فراهم کند.

اگر سرعت نفوذ خیلی کند است، استفاده از یک ماتریکس بالاتر می‌تواند به حل مشکل کمک کند.

به عنوان مثال، مثلاً شما ازمته با سختی 7 در زمین سخت استفاده می‌کنید و سرعت نفوذ شروع به کاهش می‌کند. انتخاب بعدی شما باید ازمته با سختی 9 باشد، یک مته با تعداد بیشتر و ماتریکس نرم‌تر که به شما اجازه می‌دهد تا الماس‌ها به طور مؤثر در معرض دید قرار بگیرند.

الماس‌های در معرض دید، سنگ را به‌خوبی بریده و نفوذ را بهبود می‌بخشد. از طرف دیگر، اگر عمر مته خیلی کوتاه است، ماتریکس با عدد کمتری را امتحان کنید.

بعنوان مثال، مته با سختی10-11 می‌تواند با مته با سختی6-9 جایگزین شود که دارای ماتریکس سخت‌تری است و در برابر سایش مقاومت بیشتری دارد. اگر در عملیات‌های حفاری عمیق فعالیت دارید، پیکربندی Vulcan را امتحان کنید. اشباع الماس بالاتر، طول عمر بیشتری ایجاد می‌کند و کشش راد را کاهش می‌دهد.

با وجود متغیرهای زیادی که باید در انتخاب یک مته در نظر بگیرید، در نهایت مجبور می‌شوید از بین مته‌ها با تنوع مختلف، همان‌که برای شرایط بسیار خاص تولید شده را انتخاب کنید.

بعضی اوقات، ممکن است مجبور شوید با تغییر شرایط یا کاهش عملکرد آن‌ها، مته‌های حفاری را تغییر دهید.

تولیدکنندگان همیشه به دنبال بهبود عملکرد مته حفاری هستند و محصولات جدیدی را برای کمک به حفاری موفق، تولید می‌کنند.