طبقه بندي مته هاي مورد استفاده در حفاريهاي نفت و گاز

مته حفاری

1-1- طبقه بندي مته هاي مخروطي

امروزه صدها نوع مته مخروطي به طور تجاري براي استفاده در ميادين نفتي، در دسترس مي‌باشند. چهار كارخانه بزرگ و اصلي توليد كننده مته، هر كدام بيش از 50 خط توليد انواع مختلف مته را دارا بوده و پنج كارخانه كوچك تر توليد كننده مته نيز، حداقل 100 نوع مته ديگر توليد ميكنند. علت اين تنوع اين است كه كارآيي هر عمليات حفاري به شدت وابسته به انتخاب مناسب ترين مته براي مجموع شرايط موجود بوده و اختلاف در جنس سنگ و روشهاي حفاري، نيازمند انواع مختلف مته براي دست يابي به نتايج بهينه مي باشد.

روند تاريخي پيشرفت كدگذاري مته، درك روش موجود طبقه بندي مته را آسان تر مي سازد. تاريخچه مته هاي مخروطي نشان دهنده سير تكاملي نبوغ فني به كار برده شده در طراحي مته هاي حفاري مي‌باشد. حداقل سه عامل در اين دوره ها قابل توجه هستند:

– هر محيط حفاري تازه، عامل توسعه طراحي مته هاي جديد مي‌باشد.

– توليد نسل جديدي از مته به طور متوسط هر ده سال يك بار اتفاق مي‌افتد.

– مته هاي جديد به كندي جايگزين مته هاي قديمي‌تر مي‌شوند.

بنابراين به طور خلاصه مي‌توان گفت كه در هر زماني صدها طراحي تجاري مته در دسترس مي‌باشد و در هر دوره توسعه علم حفاري، پرسنل حفار بايستي توانايي شناسايي و درك خصوصيات كلي انواع مختلف مته ها را داشته باشند. خوشبختانه روشهاي بوجود آمده در طبقه بندي مته‌ها، اين كار را بسيار ساده كرده است.

مشاهده محصولات ماگماماینر

اولين روش براي طبقه بندي وابسته به كاربرد مته هاي مخروطي در دهه 1950 به وجود آمد كه نه رده را براي سنگ هاي مختلف، كه به طور پيوسته سخت تر مي شدند ارائه مي كرد. سپس هر مته، براساس كاركرد بهينه حفاري، به رده اي خاص ارجاع داده شد.

شرايط در دهه 1960 و اوايل دهه 1970 پيچيده تر گرديد. ابتدا مته هاي داراي ياطاقان آب بندي شده، ابداع گرديدند. سپس مته هاي دكمه‌اي براي حفاري دامنه وسيع تري از سنگهاي نرم طراحي شدند. پس از آن نيز مته هاي داراي ياطاقان گرد و آب بندي شده توسعه يافتند. توسعه صنعت توليد مته در اوايل دهه 1970 به شدت افزايش يافت به طوريكه براي يك شرايط معين، امكان انتخاب تعداد زيادي مته وجود داشت. توليد كنندگان مته تركيبي از چندين نوع ساختار برشي و طراحي ياطاقان، براي هر نوع سازند كه قبلا تنها يك نوع مته براي آن وجود داشت، ارائه دادند و انتخاب مته به شكل عامل كليدي در بهينه سازي حفاري درآمد و در نتيجه ساماندهي يك طبقه بندي جامع مته ضروري به نظر رسيد. پذيرفته ترين و اصلي ترين طبقه بندي موجود، طبقه بندي IADC مي‌باشد.

1-1-2- ساختار طبقه بندي IADC مته هاي مخروطي

طبقه بندي استاندارد IADC كه در سال 1987 ارائه و در سال 1992 بازنگري شد، 4 مشخصه وابسته به طراحي مته را معرفي مي كند . سه جزء اول، عددي و جزء چهارم الفبايي مي‌باشد. جزءهاي عددي به ترتيب معرف: سري، نوع و ياطاقان / بدنه مته بوده و جزء الفبايي توصيف كننده مشخصه‌هاي موجود در مته مي‌باشد.

مته هاي مخروطي را ميتوان در يك جدول مرجع (جدول 1-1) بر طبق ارقام IADC مرتب نمود. مشخصه‌هاي مته كه در جدول IADC ثبت ميشوند، در جدول 1-2 معرفي شده‌اند

جدول 1-1 . طبقه بندي مته هاي مخروطي

جدول 1-2 – مشخصه هاي بت شده در جدول طبقه بندي مته هاي مخروطي

برخي از مته ها ممكن است داراي چندين مشخصه تركيبي باشند، در چنين مواردي اصلي‌‌ترين مشخصه موجود، كد دار مي‌شود. 16 مشخصه الفبايي براي ويژگيهاي موجود در مته مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه شامل ساختارهاي برشي خاص، ياطاقان، پيكربندي هيدروليك و تقويت بدنه مته مي‌باشند. اين مشخصه‌ها در جدول 1-3 معرفي شده‌اند.

1-1-3- جدول طبقه بندي مته هاي مخروطي

IADC جدول طبقه بندي مته ها را براي همه سازندگان بزرگ مته طراحي و ارائه داده است و سازندگان مي‌توانند اين طبقه بندي را به كار ببرند. به علاوه IADC جدول مقايسه‌اي براي مته‌هاي منسوخ شده كه ديگر موجود نمي‌باشند نيز طراحي كرده است كه براي بررسي ركورد مته هاي قديمي در طراحي يك چاه مفيد مي‌باشد.

سريها و نوع مته در جدول به صورت سطرهايي كه مقدار آنها از بالا به پايين افزايش مي يابد قرار گرفته‌اند و مشخصه‌هاي ياطاقان/ بدنه به صورت ستونهايي كه مقدار آنها از چپ به راست افزايش مي‌يابد، طبقه بندي شده‌اند. اين سطرها و ستونها توليد جدولي با 224 خانه مورد استفاده و 64 خانه ذخيره شده براي طراحي‌هاي آينده مي‌نمايد.

جدول 1-3- مشخصه هاي الفبايي جدول IADC

هر مته كاجي مي‌تواند به يك خانه مشخص در جدول تقسيم بندي IADC نسبت داده شود. هر كارخانه سازنده موظف به تخصيص دادن مناسب ترين كد IADC به هر مته توليدي خود مي باشد. پس مي توان مقايسه‌اي بين مته هاي سازندگان مختلف انجام داد.

اين حقيقت كه هر مته داراي يك كد IADC مجزا مي باشد بدين معنا نيست كه آن مته تنها محدود به حفاري دامنه‌اي كوچك از سازند كه به وسيله يك خانه در جدول مشخص مي‌شود، مي‌باشد بلكه بدين معناست كه آن مته در سازند نرم يا سخت كه به وسيله كد IADC مشخص شده با كارآيي بيشتري مي‌تواند حفاري كند. همچنين مته هاي قابل مقايسه با كد IADC يكسان براي كاربردهاي مشابهي ساخته شده اند اما ممكن است جزئيات طراحي، كيفيت و كارآيي آنها كاملاً با يكديگر متفاوت باشد.

به طور خلاصه مي‌توان گفت كه سيستم طبقه بندي مته هاي مخروطي IADC روشي ساده و راحت براي طبقه بندي هزاران مته، كه به صورت تجاري توليد شده و در دسترس مي‌باشند براساس مشخصه‌هاي طراحي و كاربرد آنها فراهم مي‌سازد.

1-2- طبقه بندي فرسودگي مته هاي مخروطي

استفاده از روشهاي ارزيابي كند شدگي مته، نقش عمده‌اي در توسعه تكنولوژي ساخت مته هاي حفاري دارد. در گذشته نيز مهندسين حفار به طور تجربي آموخته بودند كه مي‌توان با بررسي كندشدگي مته، نوع مته بعدي و پارامترهاي حفاري متناظر با آن را تعيين نمود. اين موضوع هنري بود كه حفاران خوب را از ديگران مجزا مي كرد. شركتهاي توليد كننده مته با آموزش هنر ارزيابي سايش مته، به تعداد زيادي از پرسنل حفاري، نقش عمده اي در اين زمينه ايفا كردند. به طوريكه ارزيابي كندشدگي مته به يكي از بخشهاي جدايي ناپذير كارهاي جاري حفاري تبديل شد.

دستورالعمل ارتباط الگوي سايش مته به عوامل پديد آورنده آن و راه مقابله با اين عوامل در اواسط هه 1950 ارائه شد. اين دستورالعمل گرچه روشي مفيد بود، اما به دليل كمبود واژگان رايج و مشترك براي توصيف سايش مته و ثبت شرايط فرسودگي در گزارشهاي حفاري، محدوديتهايي به همراه داشت. از سوي ديگر، مطالعات اساسي بر روي كاركرد مته باعث درك بهتر تاثيرات شديد اقتصادي سايش مته و رابطه نزديك آن با انتخاب مته و پارامترهاي عملياتي گرديد و نياز به يك استاندارد جامع براي گزارش ميزان كندشدگي مته بيشتر گرديد.

انجمن پيمانكاران حفاري آمريكا (AAODC) اولين استاندارد درجه بندي كندشدگي مته را در سال 1961  ارائه داد. اين روش سرآغاز روش مشابه دندانه – ياطاقان – پيرامون (T.B.G) براي گزارش سايش مته بود. در سال 1963 روش درجه بندي مته AAODC كه از يك مقياس هشت درجه‌اي براي توصيف سايش دندانه و ياطاقان استفاده ميكرد، پذيرفته شد. در اين روش عدد هشت نشان دهنده سايش كامل صاف شدن، شكستن يا از دست رفتن دانه مته و همچنين قفل شدن و از كار افتادن ياطاقان است. اين روش تا سال 1985 بدون تغييرات اساسي باقي ماند. در ماه مارس 1985، IADC اهميت درجه بندي كند شدگي مته را به عنوان بخشي از ركورد مته پذيرفت و درجه بندي كندشدگي مته براي طراحان چاه، حفاران و توليد كنندگان به يك اندازه حياتي گرديد.

1-2-1- ساختار روش

روش طبقه بندي فرسودگي IADC (جدول 1-5) مي تواند براي همه انواع مته هاي مخروطي (مته هاي دندانه‌اي و دكمه‌اي) به كار رود. توصيفي از روش طبقه بندي فرسودگي مته همراه با توضيحاتي در مورد هر كدام از اجزاء آن براي ارزيابي مته هاي مخروطي در جدول 1-4 ارائه شده است.

جدول 1-4- توصيف پارامترهاي ثبت شده در جدول طبقه بندي فرسودگي مته هاي مخروطي

جدول 1-5- طبقه فرسودگي IADC مته هاي مخروطي

شكل 1-1- ارزيابي ميزان سايش دندانه ها در مته هاي مخروطي

شكل 1-2- ارزيابي فرسودگي پيرامون مته مخروطي

1-3- طبقه بندي مته هاي برنده ثابت

با توجه به مقبوليت و استفاده گستره از روش طبقه بندي مته هاي مخروطي، اين روش به عنوان الگويي در طراحي طبقه‌بندي مته‌هاي برنده ثابت مورد توجه قرار گرفت. طراحي جدولي مشابه جدول مته هاي مخروطي براي طبقه بندي مته هاي پرنده ثابت توانست نتايج مورد نظر از طراحي اين جدول را حداكثر كرده در حاليكه نياز به آموزش چگونگي استفاده از جدول جديد را به حداقل رساند.

1-3-1- ساختار روش

مشخصاتي كه در جداول مربوط به طبقه بندي مته هاي PDC وTSP – الماس طبيعي ثبت مي شوند به طور خلاصه در جدول 1-6- معرفي شده اند.

جدول 1-6- مشخصات جداول طبقه بندي مته هاي برنده ثابت

جدول 1-7 طبقه بندي انواع پروفايل در مته هاي برنده ثابت

جدول 1-8- طبقه بندي اندازه يا نوع برنده در مته هاي برنده ثابت

1-4- طبقه بندي فرسودگي مته هاي برنده ثابت

جدول طبقه بندي مته هاي فرسوده برنده ثابت در جدول 1-9 نشان داده شده است. در اين جدول هشت مشخصه ثبت مي شوند كه اين پارامترها در جدول 1-10 معرفي شده اند.

جدول 1-9- طبقه بندي فرسودگي مته هاي برنده ثابت

جدول 1-10 مشخصات جدول طبقه بندي فرسودگي مته هاي برنده ثابت

شكل 1-3- موقعيت مشخصه هاي سايش برنده هاي مته برنده ثابت




شكل 1-4- ارزيابي ميزان سايش برنده هاي مته برنده ثابت



شكل 1-5- كدهاي مشخصات سايش مته در ستونهاي سوم و هفتم (الف) و كدهاي دلايل بيرون كشيدن مته در ستون هشتم (ب)

 منابع و ماخذ

منابع فارسی :

1-  درويش زاده ، علی ” زمين شناسی ايران “

2- گزارش های تکميلی چاه های حفاری شده ، شرکت مهندسی و توسعه نفت

منابع انگليسی :

1. Winters W.J , Senger J. , Oliver M.S (1987) . “ application of the 1987 IADC Roller Bit Classification System .Spe 16143

2. McGehee D.y , Dahlem J.S.giek J.C Kost B , Lafuze D . Reins Vold C.h Steinke S.C (1992) “ The IADC Roller Bit classification system “

3. Hampton S.D  Garris S . Winter W.J (1987 ) . “ application of the 1987 Roller Bit Dull Grading System .”

4. Hartman, Howard L. SME Mining Engineering Handbook, Society for Mining, Metallurgy, and Exploration Inc, 1992, p3.

5. . Swaziland Natural Trust Commission, “Cultural Resources – Malolotja Archaeology, Lion Cavern,” Retrieved August 27, 2007, [1].

6 . Peace Parks Foundation, “Major Features: Cultural Importance.” Republic of South Africa: Author. Retrieved August 27, 2007, [2].

7. Shaw, I. (2000). The Oxford History of Ancient Egypt. New York: Oxford University Press, pp. 57-59.

8. Shaw, I. (2000). The Oxford History of Ancient Egypt. New York: Oxford University Press, p. 108.

9. The Independent, 20 Jan. 2007: The end of a Celtic tradition: the last gold miner in Wales

10. The Romans in Britain: mining

11. Heiss, A.G. & Oeggl, K. (2008). Analysis of the fuel wood used in Late Bronze Age and Early Iron Age copper mining sites of the Schwaz and Brixlegg area (Tyrol, Austria). Vegetation History and Archaeobotany 17(2):211-221, Springer Berlin / Heidelberg, [3].

12. Lankton, L. (1991). Cradle to Grave: Life, Work, and Death at the Lake Superior Copper Mines. New York: Oxford University Press, p. 5-6.

13. West, G.A. (1970). Copper: its mining and use by the aborigines of the Lake Superior region. Westport, Conn: Greenwood Press.

14. Bruno, L. & Heaman, L.M. (2004). Structural controls on hypozonal oroganic gold mineralization in the La Rouge Domain, Trans-Hudson Orogen, Saskatchewan. The Canadian Journal of Earth Sciences, Vol. 41, Issue 12, pp. 1453-1471.

15. Vaden, H.E. & Prevost. G. (2002). Politics of Latin America: The Power Game. New York: Oxford University Press, p. 34.

16. Maynard, S.R., Lisenbee, A.L. & Rogers, J. (2002). Preliminary Geologic Map of the Picture Rock 7.5 – Minute Quadrangle Sante Fe County, Central New Mexico. New Mexico Bureau of Geology and Mineral Resources, Open-File Report DM-49.

17. The Cerrillos Hills Park Coalition, (2000). Cerrillos Hills Historic Park Vision Statement. Public documents: Author. Retrieved August 27, 2007, [4].

18. Boorstin, D.J. (1965). The Americans: The National Experience. New York: Vintage Books, pp. 78-81.

19. http://world-nuclear.org/info/inf27.html

20. http://www.kazatomprom.kz/cgi-bin/index.cgi?p27&version=en

21. First International Conference on Mining Impacts to Human and Natural Environments (March 15, 2008)

22. Ottawa County, Oklahoma Hazardous Waste Sites

23. NIOSH Mining Safety and Health Ventilation“. United States National Institute for Occupational Safety and Health. Retrieved on 2007-10-29.

24. Kertes, N., (March, 1996). US abandoned mine count still a mystery – General Accounting Office report. American Metal Market, Retrieved August 27, 2007, [5]

25. People, Land, and Water (March, 2007). KEEP OUT! Old Mines Are Dangerous. Office of Surface Mining: U.S. Department of the Interior. Retrieved Aug, 27, 2007, [6]

26 Naidoo, Brindaveni (2006-12-15). “TauTona to take ‘deepest mine’ accolade“, Creamer Media’s Mining Weekly Online. Retrieved on 19 July 2007. 

  • Ali, Saleem H. (2003). Mining, the Environment and Indigenous Development Conflicts. Tucson AZ: University of Arizona Press.
  • Bhattacharya Jayanta (2003) Principles of Mine Planning, Allied Publishers, New Delhi, India. 454 pages
  • Morrison, Tom (1992) Hardrock Gold: A Miner’s Tale (ISBN 0-8061-2442-3)
  • Even-Zohar, Chaim (2007) From Mine to Mistress: Corporate Strategies and Government Policies in the International Diamond Industry 
  • Geobacter Project: Gold mines may owe their origins to bacteria (in PDF format)
  • Garrett, Dennis Alaska Placer Mining

27. Kricher, J. (1997).  A Neotropical Companion: An introduction to the animals, plants, & ecosystems of the New World Tropics.  New Jersey: Princeton University Press.

28 . Peterson, G. D., & Heemskerk, M.  (2001) Deforestation and forest regeneration following small-scale gold mining in the Amazon: The case of Suriname.  Environmental Conservation 28(2): 117-126. 

 29 .Furniss, C. (2005) Seizing the moment: The Great Apes Survival Project.  Africa Geographic, July issue: 41-51.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *