گل حفاری چیست؟
گل حفاری یا به انگلیسی Drill Bit یک وسیله یا ابزار است که برای حفاری سوراخ ها در سطح زمین، صخره ها یا سطوح دیگر استفاده می شود.
این وسیله به صورت یک قلمه یا ستون کوتاه شکل می گیرد که در انتهای آن دارای پره های برشی قرار دارد.
پره های برشی معمولاً از جنس فولاد سخت یا کربید تنگستن ساخته می شوند و قادر به بریدن و پاره کردن صخره ها و مواد جامد دیگر هستند.
هدف اصلی گل حفاری، ایجاد سوراخ های عمیق و صحیح برای استخراج منابع زیر زمینی مانند نفت، گاز، آب یا مواد معدنی است.
در صنایع حفاری نفت و گاز، گل حفاری بر روی یک میله حفاری قرار می گیرد و توسط یک دستگاه حفاری به چرخش در می آید.
این چرخش، باعث بریدن و شکستن صخره ها توسط پره های برشی می شود و مواد خرد شده را به بیرون سوراخ تخلیه می کند.
گل حفاری ها در انواع مختلفی برای شرایط متنوعی مورد استفاده قرار می گیرند.
به عنوان مثال، گل حفاری های پیچیده تری برای حفاری سفت ترین صخره ها و سنگ ها مورد استفاده قرار می گیرند، در حالی که گل حفاری های ساده تر برای حفاری صخره ها و سطوح نرم تر مناسب هستند.
گل حفاری یکی از عوامل کلیدی در عملیات حفاری است و به عنوان یکی از اجزای مهم در تجهیزات حفاری نفت و گاز شناخته می شود.
انواع گل حفاری
گل حفاری ها در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شوند، هر کدام با ویژگی ها و کاربرد های خاص خود.
در زیر، به برخی از انواع رایج گل حفاری اشاره می کنیم.
۱- گل حفاری PDC یا پلی‌کریستالین دایموند
این نوع گل حفاری دارای پره های برشی با پوششی از پلی کریستالین دایموند است. آنها برای حفاری صخره‌های سخت و سطوح مقاوم مورد استفاده قرار می گیرند.
گل حفاری PDC عملکرد برشی بالا و عمر مفید طولانی تری نسبت به بسیاری از سایر انواع دارد.
۲- گل حفاری حفاری خمیری
این گل حفاری دارای پره های برشی که با خمیر مایع کار می کنند است.
خمیر حفاری به عنوان یک محلول مایع با کیفیت حفاری برای حمل و انتقال مواد خرد شده به بیرون سوراخ استفاده می شود.
گل حفاری حفاری خمیری عمدتاً برای حفاری سوراخ های نرم و غیر متمایز مورد استفاده قرار می گیرد.
۳- گل حفاری سنگ بزرگ
این نوع گل حفاری برای حفاری سنگ های بزرگ و متمایز استفاده می شود. آن ها از پره های بزرگ و قدرتمندی برخور دارند که قادر به شکستن و بریدن صخره های سخت تر هستند.
گل حفاری سنگ بزرگ عموماً در حفاری سنگ های معدنی، سنگ های آهن، سنگ های گرانیت و غیره استفاده می شود.
۴- گل حفاری تیغه ای
این گل حفاری دارای تیغه های برشی تیز است که بر روی یک صفحه قرار دارند.
آن ها برای حفاری سطوح مختلف از جمله سنگ ها، بتن، پلاستیک و فلزات استفاده می شوند.
۵- گل حفاری همدم
این نوع گل حفاری شامل یک کیسه کامل از صخره های خرد شده است که درون آن قرار دارد.
آن ها برای حفاری سوراخ های بزرگ تر و استخراج کردن مواد آسیب پذیر مانند آب و گاز مورد استفاده قرار می گیرند.
این فقط چند نمونه از انواع گل حفاری هستند و در عمل، انواع بیشتری وجود دارند که بر اساس نوع صخره، شرایط حفاری و کاربرد های خاص مورد استفاده قرار می گیرند.
وظیفه گل حفاری در حفاری
گل حفاری یک وسیله است که برای حفاری و استخراج نمونه های خاک و سنگ از زمین استفاده می شود.
این وسیله شامل یک ستون فلزی بلند است که در زمین فرو می رود و با چرخش به دور خود، نمونه های خاک را جمع آوری می کند.
در ابتدا، گل حفاری به عمق مورد نظر فرو می رود و سپس با چرخش به دور خود، نمونه های خاک را درون لوله اصلی جمع آوری می کند.
سپس لوله حفاری با دستگاه بالابر قابل جابجایی به بالا کشیده می شود تا نمونه های خاک جدا شده را بررسی کرده و تحلیل کنید.
گل حفاری علاوه بر استخراج نمونه های خاک، در صنعت حفاری نفت و گاز نیز استفاده می شود تا به دست آوردن اطلاعات درباره سطح زیرزمین و پتانسیل وجود منابع طبیعی کمک کند.
وظیفه گل حفاری در عملیات حفاری به شکل های مختلفی مهم است.
۱- برش صخره
گل حفاری با استفاده از پره های برشی خود، قادر به بریدن و شکستن صخره ها است.
این عمل برش صخره ها را به صورت خرد شده ای انجام می دهد تا بتوان آن ها را از سوراخ حفاری به بیرون آورد.
۲- ایجاد سوراخ
گل حفاری با چرخش در محور خود، سوراخ حفاری را در صخره یا سطح مورد نظر ایجاد می کند.
این سوراخ می تواند برای استخراج منابع زیر زمینی مانند نفت و گاز، آب، معدن ها و غیره استفاده شود.
۳- حذف مواد خرد شده
در حین عملیات حفاری، مواد خرد شده به دلیل فشار و چرخش گل حفاری از سوراخ حفاری خارج می شوند.
این وظیفه از جمله وظایف گل حفاری است که ممکن است شامل خاک، صخره خرد شده، سنگ ها و مواد جامد دیگر باشد.
۴- پیشگیری از سد کردن
گل حفاری با حرکت مداوم و چرخش در سوراخ حفاری، به پیشگیری از سد کردن سوراخ کمک می کند.
این به معنای حفظ یک سوراخ باز و عملیاتی است که امکان جریان سیالات مورد نظر را فراهم می کند.
۵- انتقال حرارت و جرم
گل حفاری نقشی در انتقال حرارت و جرم در حفاری دارد.
با عملکرد گل حفاری و تولید مواد خرد شده، حرارت تولید شده به دلیل اصطکاک و انرژی مکانیکی را به محیط اطراف منتقل می کند.
به طور کلی، گل حفاری در حفاری به عنوان یک وسیله برشی و حفاری استفاده می شود که سوراخ ها را ایجاد می کند، صخره ها را بریده و شکسته و مواد خرد شده را از سوراخ حفاری خارج می کند.
ویژگی های گل حفاری
گل حفاری یک ابزار است که در صنعت حفاری استفاده می شود.
این ابزار برای حفر چاه های نفت و گاز و همچنین چاه های آب استفاده می شود.
گل حفاری شامل بخش های مختلفی است که به صورت پشت سر هم قرار داده شده اند و باعث حرکت و چرخش آن می شوند.
بخش های اصلی گل حفاری عبارتند از:
۱- سربالا
قسمت بالایی گل حفاری که به لوله های حفاری متصل می شود.
۲- تروس
بخش مرکزی که باعث چرخش گل حفاری می شود.
۳- پستان
قسمت پایین تروس که به لوله های خروج زغال سنگ و لجن متصل است.
۴- روغن رسان
قسمت جانبی تروس که روغن را به تروس و دستگاه های داخل آن منتقل می کند.
۵- پمپ
بخش جانبی تروس که برای پمپاژ مواد حفاری استفاده می شود.
۶-موتور
قسمت پایین گل حفاری که برق را به تروس و دستگاه های دیگر منتقل می کند.
گل حفاری با استفاده از این بخش ها و با حرکت و چرخش تروس، به صورت پیوسته در زمین حفره ای را ایجاد می کند تا به منابع زیرزمینی دسترسی پیدا کند.
گل حفاری ها، ابزار های پیچیده ای هستند که برای عملیات حفاری استفاده می شوند.
برخی از ویژگی های مهم گل حفاری ها عبارتند از:
۱- جنس ساخت
گل حفاری ها معمولاً از فولاد سخت، کربید تنگستن، الماس، پلی کریستالین دایموند و مواد مرکب تشکیل شده اند.
این جنس ها برای مقاومت در برابر سایش و حرارت بالا و برش صحیح صخره ها انتخاب می شوند.
۲- شکل و طراحی
گل حفاری ها به صورت مخروطی، استوانه ای، صفحه ای و یا شکل های خاص دیگر طراحی می شوند.
شکل و طراحی گل حفاری ممکن است بر اساس نوع صخره، نرخ حفاری، استحکام مواد و سایر عوامل تنظیم شود.
۳- ابعاد و قطر
گل حفاری ها با ابعاد و قطر های مختلف در دسترس هستند.
انتخاب قطر مناسب برای گل حفاری بستگی به نیروی لازم برای حفاری، نرخ حفاری، خواص صخره و سایر عوامل دارد.
۴- سطح برشی
گل حفاری ها می توانند دارای سطح برشی مختلفی باشند، مانند پره های دندانه دار، تیغه های برشی تکه ای یا سایر الگو های خاص. این سطح برشی ها تأثیر زیادی بر کارایی و عملکرد گل حفاری دارند.
۵- نوع و ترتیب پره ها
پره های گل حفاری نیز در انواع مختلفی مانند پلی کریستالین دایموند یا PDC، الماس، تنگستن و غیره قابل استفاده هستند.
همچنین، ترتیب و تعداد پره ها نیز می تواند متفاوت باشد و بسته به نوع حفاری و شرایط صخره تعیین شود.
۶- استحکام و دوام
گل حفاری ها باید استحکام و دوام کافی را برای مقابله با فشار و اصطکاک صخره ها و دیگر مواد داشته باشند.
استحکام و دوام بالا به معنای عمر طولانی تر و کارایی بهتر گل حفاری است.
۷- پایه و اتصال
گل حفاری ها ممکن است به پایه های مختلفی برای اتصال به ابزار حفاری و ماشین حفاری متصل شوند.
این پایه ها باید استحکام کافی داشته باشند تا گل حفاری را در موقعیت صحیح نگه دارند.
همه این ویژگی ها به همراه شرایط حفاری و نوع صخره مورد حفاری، تاثیر بر کارایی و عملکرد گل حفاری دارند.
بسته به نیاز های حفاری، انتخاب صحیح گل حفاری از اهمیت بالایی برخوردار است.
