انواع روش های حفاری

[ریپورتر]

1)حفاری شوئیدنی (Wash boring)
2) مته دورانی (Ratary drill)

3) اوگر مارپیچی ممتد

4) اوگر میان تهی

5) اوگرهای با قطر زیاد

6) حفاری ضربه‌ای

7) مته چکشی

8) مته ضربه‌ای بادی

9) روش توربینی

10) ماشین های حفر تونل ( نحوه تخلیه ، قیمت آنها ، اجزاء این ماشین ها )




1) حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ،حفاری اکتشافیبرای بررسیهای اولیه ، حفرگمانه برای برخی آزمونهای برجا از جملهآزمایش SPT بکار می‌رود.
روش حفاری :بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لولهتزریق آب می‌شود. آببا فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
مزایا:نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برایوسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
محدودیتها:اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ درخاکمقاوممشکل و درسنگغیر ممکن است. خارج کردن گراول از لولهجدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکلاست.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
2) مته دورانی (Ratary drill)

این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌هایغیر قائم برایزهکشیافقییا ایجاد مهار کاربرد دارد. امروزه کاربرد دستگاههای حفاری چرخشیبسیار متداول شده است. این دستگاهها را می‌توان در هر نوع زمین بکار برد. ولی برتریکاربرد آنها در زمینهای نرم بیشتر است. پیشروی این دستگاهها در داخل سنگهای سخت بهکندی صورت می‌گیرد. در این روش سر مته فولادی که متصل به انتهای لوله فولادی است،از سر چاه به کمک موتور ، حرکت دورانی می‌نماید. گل حفاریاز داخل لوله به درون چاه تزریقشده و از اطراف لوله به سر چاه بر می‌گردد.
گل حفاری ضمن خنک کردن سر متهاعمال حمل خرده سنگهایی که بوسیله سر مته از ته چاه تراشیده شده است، به سر چاه وجلوگیری از فشار طبقات سست و ریزش آنها به داخل چاه را نیز انجام می‌دهد. با روشحفاری دورانی چاههای بسیار عمیق حفر می‌گردد. عمیق ترین چاه جهانکه با این روش حفرگردیده در سال 1956 در لوئیزیانا (آمریکا) به عمق 21535 فوت بود که به نفت نرسید.
روش حفاری : پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحتفشار هیدرولیکیاست، انجام می‌شود. دیوارهچاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
مزایا : روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه بهاندازه دستگاه متغیر است.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
3) اوگر مارپیچی ممتد

این دستگاه سوراخهایی بهقطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولادر خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.
روش حفاری: حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.
مزایا : روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ،اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
محدودیتها :پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یابدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدودمی‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

4) اوگر میان تهی

این دستگاه سوراخهایی با قطر کمتا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.
روش حفاری: روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوفبه داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
مزایا :روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیادمشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثرمته اوگر در خاک بوجود آید.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

5) اوگرهای با قطر زیاد

این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگیکه گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش حفاری : با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانهحفر می‌شود.
مزایا : روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک راامکانپذیر می‌سازد.
محدودیتها :عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی ،رسهاینرمو خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

6) حفاری ضربه‌ای

تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخصمی‌کند. دستگاههای حفاری ضربه‌ای و یاسوندوزهای ضربه‌ای ، دستگاههای ساده‌ای هستند که برای پژوهشهای آب یابی بسیار مناسبهستند. از این دستگاهها بیشتر برای چاههایی که در داخل سنگهای مقاوم حفر می‌شود،استفاده می‌کنند. اصول کار سوندوزهای ضربه‌ای خردکردن سنگهاست که این عمل بوسیلهمته‌ای به ناممته حفارییا ترپان انجام می‌گیرد. مته‌هابطور منظم از ارتفاع ثابتی روی سنگ فرود می‌آیند. دستگاه مجهز به یک خرک چهار قطبیو یا یک دکل است که مته‌های حفاری بوسیله یکقرقرهبرگشت روی آن آویزان می‌گردند.
این مته‌ها دارای حرکت رفت و آمدی می‌باشندو به منظور اجرای مانورهای پائین و بالا رفتن ، از دستگاه رفت و برگشت جدا گردیده وبه یک وسیله‌ای به نام چرخ قرقره که برای جاگذاری لوله‌ها نیز بکار می‌رود، مربوطمی‌باشند. خرکهای جدا شونده ، چوبی و یا فلزی هستند. پایه‌ها روی دالهای سیمانی کهقبل از مونتاژ دستگاه تهیه می‌شوند، قرار می‌گیرند. دکل‌های خم شونده یا تلسکوپی ،سوندوزهای دستگاههای حفاری خود کار قابل حمل را مجهز می‌نمایند. ممکن است که ایندکلها به صورت دائمی در پشت یک کامیون ثابت شده باشند. دکلها باید بوسیله کابلهایمحکم روی بلوکهای سیمانی ثابت گردند .
عمیق ترین چاه با روش ضربه ای: عمیق ترین چاه با این روش در ایالت نیویورکتوسط شرکت گاز طبیعی ایالت نیویورک در سال 1948 تا 1953 تا عمق 11145 فوت حفر گردیدکه به نفت نرسید.

روش حفاری : سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکستهشده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
مزایا :روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60سانتیمتر) در انواع مواد است.
محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدتبر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیریو نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

7) مته چکشی

برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.
روش حفاری : مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل راندهمی‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌هارا از لوله داخلی خارج می‌کند.
مزایا : نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
محدودیتها : مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی بهمراتب سریعتر است.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

8) مته ضربه‌ای بادی

این روش برای حفر گمانه برایآتشباری،دوغاب زنیو مهار سنگ است. روش سریع برایحفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ایدارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکارنمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یاشیل مرطوبممکن است تمام لوله حفاری درسوراخ باقی بماند.
روش حفاری : ضربات و چرخیدن سر مته ، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌هاتوسط فشار هوا خارج می‌شود.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

9) روش توربینی

بر حسب گزارشی که به چهارمین کنگره جهانینفت در سال 1955 در رم داده شد، شوروی سابق نوعی حفاری دورانی ابداع کرده بود که درآن سر مته به جای آنکه به کمک لوله فولادی دوران نماید، بوسیله توربینی که به عنواننیروی محرکهاز گل حفاری و یا الکتریسیتهاستفاده می‌نماید، حرکت می‌کند. در این روش قسمت متحرک تنها سر مته در عمق چاهخواهد بود. بنابراین می‌تواند سرعت دورانی به مراتب بیشتری داشته باشد. از نظر سرعتعملی که این روش دارد، دارای برتری اقتصادی زیادی است. بر حسب گزارش فوق 65 درصد کلحفاریهای نفتی شوروی سابق با این روش بوده است. این روش اکنون دراروپاو آمریکا نیز مورد استفاده قرارمی‌گیرد.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^

10) ماشین های حفر تونل
در این قسمت به معرفی یکی ازماشین های حفر تونل که تونل را به صورت تمام مقطع حفر می کند
می پردازم.اینماشین ها تمام مقطعهای دایره ای را یک جا حفر می کنند و معمولا آنها را به نام ماشینهای تونل حفر کن می نامند و با علامت اختصاری t.b.m که حروف اول نام انگلیسی دستگاهاست از آنها نام می برند .کامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگپیشروی تونل ها در حد قابل توجهی افزایش یابد.
امروزه در سنگ های نسبتا سخت نیزبرای حفر تونل از این ماشین ها استفاده می کنند.بعد از سال ها تلا ش و ساختانواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بودکه شرایط سخت زمبن شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در اینزمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است.در واقع شروع اینتحقیقات کوشش های رابینز در سال 1957 میلادی برای ساخت ماشین هایی بود که بتواند درسنگ های خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند.
در آن زمان به تدریج ایندستگاه ها سنگینتر و محکم تر شد ند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها درزمینه حفر سنگ های محکم کند است.به عنوان مثال عملکرد نوعی از این دستگاه ها کهمجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و دسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلتی که دربین آنها لایه هایی با مقاومت 140mpa وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخنها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفادهاز دیسک های حفار ادامه یافت.

تقسیم بندی ماشین های( t.b.m) tunnel boring machine به صورت زیر است :

1) open t.b.m 2) single t.b.m 3) d.s t.b.m

قسمت های اصلی این نوع ماشین هابه شرح زیر است:

1.بدنه 2.صفحه حفار 3.ابزار برش 4.چنگ زنها 5.جک های رانشصفحه حفار

نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین: مواد حفر شده به وسیلهسیستم ویزه ای که معمولا مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلویجبحه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشتماشین هدایت می شود گرچه معمولا محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنهاوجود ندارد اما اگر ابعاد حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند وعمل اتقال رامتوقف سازند.از طرفی مواد خیلی نرم نیز علاوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی راتولید کنند که به شدت ساینده باشند. در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحهحفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری آبجدا می شوند.
قیمت این ماشین ها : قیمت tbm گران است و بیشتر به نوع سفارشداده شده به کارخانه سازنده و نوع سنگ های حفر شونده بستگی دارد . ولی در کل قیمتآنها را می توان در حدود 7 یا 8 میلیارد تومان در نظر گرفت باید دوباره بگویم کهحدود قیمت این است و بسته به شرایط قیمت آنها ممکن است کمتر یا بیشتر باشد.ازمهم ترین سازند گان این نوع ماشین ها می توان از شرکت ویرث نام برد.
__________________