حفاری سنگ چیست؟
حفاری سنگ، به معنای نفوذ و ایجاد حفره در سنگ است. در اکثر موارد، این نفوذ به منظور خرد کردن سنگ انجام میشود.
در یک تعریف کلیتر، عملیاتی که به حفر چال در سنگ منجر میشود و قابلیت نفوذ را داراست، حفاری سنگ نامیده میشود. این تعریف علاوه بر نوع تکنیک و منبع انرژی مورد استفاده برای انجام حفاری، شامل همه عملیات مربوط به حفاری در سنگ است.
امروزه، حفاری سنگ و بهرهبرداری از انواع مختلف سنگها توسعه یافته و تحولات عظیمی را پشت سر گذاشته است. یکی از عوامل مهمی که به این افزایش منجر شده است، پیشرفت در تکنولوژی، توسعه روشها و روشهای حفاری، و پیشرفت در زمینه بررسی و اکتشاف منابع به دلیل مطالعات صورت گرفته بر روی منشاء و تشکیل مختلف ذخایر است.
تاریخچه حفاری سنگ
تاریخچه حفاری سنگ یک تاریخچه طولانی داشته است، همانطور که اعلام شده است. این مقاله به تاریخچه حفاری سنگ، روش ها و تکنیک های حفاری سنگ، پیشرفت های حاصل شده در این زمینه، معیارها و ویژگی های حفاری سنگ، ارتباط بین جنس و نوع سنگ با سیستم حفاری و … پرداخته و مطالبی را ارائه خواهد کرد.
حفاری سنگ یک تاریخچه با مشخصات قابل تامل دارد. در گذشته، انسانهای پیشین به منظور به دست آوردن آب و کاوش در ساختارهای بلوری ارزشمند، از حفاری سنگ استفاده میکردند. در سالهای قبل، حفاری سنگ به صورت دستی برای حفر چالها، تونلها و معادن استفاده میشد.
اما به دلیل نیاز بیشتر انسانها به حفر چاهها و گودالهای عمیق، روش حفاری به روش کابلی پرطرفدار شد. در این روش، از متهای با طول بیشتر استفاده میشد و با استفاده از یک کابل فولادی، ضربهای ایجاد میشد.
پیشرفت هایی که در صنعت حفاری سنگ صورت گرفته است
تحولاتی که در صنعت حفاری سنگ رخ داده است، در ادامه مورد بررسی قرار میگیرند. در دهههای ۱۸۱۰ تا ۱۸۲۰، استفاده از سیستم حفاری چرخشی با استفاده از ماشینهای بخار رواج یافت. پس از یک دهه تقریباً، بین سالهای ۱۸۳۰ تا ۱۸۴۰، سیستم حفاری کابلی با استفاده از ماشینهای بخار در پروژهها به کار گرفته شد.
با ظهور دستگاههای حفاری مجهز به الماس در دهههای ۱۸۵۰ تا ۱۸۶۰، راندمان عملیات حفاری به طرز چشمگیری افزایش یافت. همچنین، با معرفی سیستمهای مغزهگیری الماس در دهه ۱۸۷۰، فرایند مغزهگیری از سنگها با سهولت بیشتری صورت میپذیرفت.
روشهای حفاری سنگ
اشاره نمودن به سه روش اصلی زیر می تواند برای حفاری سنگ از مهمترین روشها باشد و سایر روشها حاصل پیشرفت و اشتقاق این سه روش است.
روش ضربه ای
استفاده از روش قدیمی حفاری سنگ، به طوری که ضربات مته به سطح سنگ وارد شده و سبب حفاری و خرد شدن آن می شود، یکی از قدیمیترین روشهای حفاری سنگ است. معایب اصلی این روش عبارتند از: عملیات با سرعت پایین و نیاز به نیروی بالا برای تولید ضربه.
حفاری فشاری
حفاری سنگ یکی از روشهای متداول حفاری است که در آن مته به لولههای حفاری متصل میشود و با استفاده از نیروی موتور، نیروی چرخش به مته منتقل میشود. این نیروی چرخش باعث ایجاد حفره در سنگ میشود.
حفاری الماسه
استفاده میشود از متههای الماسی که دارای درجه سختی بالایی هستند و با سرعت بالا به حفاری سنگ میپردازند، در این سیستم فرایند حفاری سنگ به پایان میرسد.
معیارهای حفاری سنگ
هیچ شکی نیست که شاخصها و ویژگیهای سنگ در حفاری سنگ تاثیرگذار هستند و تعیین کنندهی نوع سیستم حفاری در طول عملیات هستند. از این رو، در اینجا به معرفی و بررسی این شاخصها خواهیم پرداخت.
- سختی
- سفتی
- سایندگی
- یکنواختی دانه ها
- جدایش
پارامترهای موثر در حفاری سنگ
حفاری سنگ قدرت حفر سازند را بیان میکند؛ برای تعیین قابلیت حفاری هر سنگ، ویژگیهای آن باید در نظر گرفته شود. عوامل مهمی که در انتخاب روش حفاری و نوع مته تأثیرگذارند، پیشبینی نرخ حفاری و تعیین عمر مته است. در بسیاری از مدلهای نرخ نفوذ، این پارامترها به درستی در نظر گرفته نشده یا کمتر به آنها توجه شده است.
با استفاده از دادههای میدانی، میتوان قابلیت حفاری سنگ را تعیین کرد. در این تحلیلها، نرخ نفوذ ناشی از تأثیر تمام پارامترهای عملیاتی اندازهگیری میشود.
در یک بررسی علمی، تأثیر ویژگیهای ژئوفیزیکی، به خصوص مقاومت فشاری محدود شده، بر روی سرعت نفوذ بسیار مهم است. به دلیل وابستگی زیاد بین برخی از این ویژگیها، پارامترهای مقاومت فشاری محدود شده، چگالی و غیره برای تعیین قابلیت حفاری به صورت دقیق و مفید مورد استفاده قرار میگیرند.
