مقدمه

در اين گزارش با توجه به اهداف مورد نظر مبني بر شناسايي انواع مته ها و كاركرد و بهينه سازي آنها تحقيقي صورت گرفته است.

در گزارش مذكور مته ها به دو دسته تقسيم مي شود:

.A   Tricone Bits مته هاي سه مخروطه

.B   Diamond Bits مته هاي الماسي

كه هر كدام داراي زير مجموعه هايي مي باشند:

.A   Tricone Bits

GX HardRok Bits .1

Hard Rok Bits .2

Hydra Bass Bits .3

Mxl Bits .4

STX Bits .5

.B   Diamond Bits

Genesis XT Bits .1

Genesis HCM Bits .2

Genesis HCR Bits .3

Impregnated Bits .4

Speed Mills .5

Nutural Diamond Bits .6

در اين گزارش سعي شده است كه به بررسي اجمالي مته هاي مذكور پرداخته شود.

GX HardRok Bits

بررسي جديد مته GX HardRok  براي بيشترين بازدهي در سازندهاي سخت و ساينده طراحي شده است. همچون تمامي مته هاي GX ميزان افزايش كربن ،سبك برش جديد و نسل سوم بلبرينگ ها؛ اجازه حفاري سريعـتر و طــولاني تر را در كاربردهاي مورد نظر مي دهد.

GX HardRok   باعث سايش زودرس سازندهاي سخت و ايجاد برش مي شود.

مهندسان Hughes Christansen يك سري آزمايشات جامع بر روي مته‌‌هاي كار كرده كند شده به منظور تشخيص و مطالعه بر روي نقاط بحراني‌اي كه باعث كاهش كفايتشان مي‌شود به عمل آورند.

برنامه هاي بهينه ساري كربن كه در Hughes Christansen  در حال اجراست به افزايش مقاومت سايشي و چقرمگي اين مته‌ها مي‌پردازد.

 مقاومت افزايشي نسبت به گسترش شكاف در اين مته‌ها ، احتمال شكست دندانه‌ها را كاهش مي‌دهد و افزايش ميزان كاربيد ،‌موجب طولاني ، تهاجمي‌ و كشيده‌تر شدن دندانه‌ها مي‌شود ، اين افزايش موجب مي‌شود كه مته‌ها قادر به نگهداري تهاجم‌هاي اصلي اوليه براي فواصل طولاني‌تر باشند، بدين سان مي‌توانند كار بيشتري انجام داده و برش‌هاي‌ بيشتري در هر دور چرخش ايجاد كنند، و نيز عمل حفاري با نرخ نفوذ بيشتري در هر مقطع انجام مي‌گيرد.

ساختار برش هاي جديد

برش‌هاي ايجاد شده توسط اين مته ، داراي ساختاري كارآمدتر نسبت به ديگر برش‌هاست اشكال منحصر به فرد دندانه‌ها ،‌برنده‌تر بوده و 10% برآمدگي و بزرگي‌آن نيز بيشترمي‌باشد.

تمامي اين اصلاحات بر روي مته‌ GX HardRok باعث حفاري‌ عميق‌تر و ROP بيشتر مي‌شود.

تنوع طرح در مته  GX HardRok

هر مته مذكور براي كاربرد  در سازند خاصي ساخته شده است. براي هر طراحي مهندسان ، سازندها را براي حفاري از نظر كندي مته‌ها در حفاري هاي قبلي، پارامترهاي عملياتي پيشنهادي به منظور  تضمين حداكثر كابرد در حيطه‌ هدف مورد نظر ارزيابي مي‌كند.

 
Hard Rok Bits

Hard Rok Bits جزو خانواده‌اي از مته‌هاست كه مخصوصاٌ  به منظور سازندهاي سخت و ساينده طراحي شده‌اند پيشرفت‌هايي در طراحي دماغه و تكنولوژي‌ فشردگي به اين مته‌ها حالت تهاجمي‌بيشتر داده‌ و در عين حال باعث دوام بيشتر ساختمان برش‌ها مي‌شودكه مورد مذكور از كربناتهاي غرب تگزاس گزارش شده است.

ديگر پيشرفت‌ها همچون اشكال جديد دندانه‌هاي تهاجمي، سيستم تثبيت جديد ،‌باعث مي‌شود كه اين مته‌ طولاني‌تر و با سرعت بيشتر حفاري كند.

Hydra Boss Bits

مته‌هاي هيدروباس در سيستم جديد هيدروليك  Xstream در تمام محيط‌هاي ساچمه اي كاربرد دارد. سيستم هيدروليك يك پيكر‌بندي نازل  را كه همزمان سري‌هاي چندگانه دندانه‌ها را پاك كرده و مستقيماً به پايين سوراخ مته ضربه مي‌زند را را بيان مي‌كند.

جريان مداوم سيال بطور مناسب برش‌ها را به سمت خارج ديواره‌ چاه حفاري و نيز به سمت بالا و پشت آن هدايت مي‌كند.

در آزمايشگاههاي  وسيع و تست‌هاي صحرايي Xstream ، ROP بالاتري نسبت به ديگر سيستم هاي نازل رايج‌ارائه داده است.

ديناميك محاسبه‌اي سيال

CFD يك مدل رياضي سه بعدي سيال احاطه‌كننده مته است . در مدل‌سازي CFD ، مهندسان قادر به مطالعه تنش  محض و تربولانس براي ارزيابي توانايي و پيكربندي نازل‌ براي تخليه‌ خرده‌ها و تميز كردن مخروط و نيز پايين چاه حفاري مي‌باشند.

رنگ‌هاي متفاوت‌ نشانگر موقعيت و شدت تنش‌هاي توليد شده بوسيله جريان هيدروليك مي‌باشد.

MXL Bits

به منظور اثبات كارايي و كاركردهاي وسيع و طولاني‌ مدت در شرايط ناملايم و خشن حفاري ، مته‌هاي موتورهاي با طول عمر زياد MXL را معرفي مي شود كه مخروط‌هاي غلطكي‌ آن با سرعت بالا براي تسريع شدن حفاري و نيز تكميل آن كاربرد  دارد.

با ساختار جديد برش‌ها ، هيدروليك پيكر‌بندي و بيشترين قابليت اطمينان بلبرينگ در صنعت بطور كامل طراحي شده است. سري MXL زمان بيشتري نسبت به مته‌هاي ديگر در چاه باقي مي‌ماند.

STX Bits

امروزه خط STAR همچنان قابل اطمينان‌ترين و بهترين ارائه دهنده سوراخ‌هاي باريك بوسيله مته‌هاي سه مخروطه در بازار مي‌باشد.

با داشتن يك STAR در يك حفره ،‌متصديان ديگر در مورد عيوب زودرس بلبرينگ‌ها و يا خارج شدن مته‌ها از اندازه‌گير نمي‌باشند.

تكنولوژيكي برتر بلبرينگ‌ها و ساختار برش ها باعث مي‌شود كه كمترين هزينه در هر فوت وجود داشته باشد.

          Genesis XT

مته‌هاي PDC براي حفاري‌هاي عميق

اين مته‌ها براي حفاري‌هاي بدون وقفه با سرعت نفوذ بالا سازگاري داشته و بدين منظور طراحي شده است. قبل از حفاري و پس از ساخت هر مته براي كاربري مشخص، تحت فرآيند تجديد نظر و بازبيني قرار گرفته تا اطمينان خاطر ا زكاركرد آن حاصل آيد.

تاكنون سازندهايي كه متشكل ار ماسه سنگ سخت ،‌شيل ،‌سنگ آهك ، ايندريت بوده‌اند، توسط مته‌هاي TCI و Impregnated حفاري شده‌اند.

خاصيت ميان لايه‌‌اي اغلب امكان حفاري  ملايم و آسان را غير ممكن مي‌سازد و حتي محكم‌ترين مته‌هاي PDC نمي‌توانند محيط درونچالي  را بدون خرابي دندانه‌ها تاب بياورند.

اين مته قابليت جفاري بيشتر ، سريعتر و نيز در ميان سازندهاي‌ سخت و ساينده را نسبت به مته‌هاي پيشين‌ دارد.

در طراحي مته PDC براي كاربرد‌هاي طولاني، مهندسان ،‌تحقيق خود را بر روي  1 عامل خارجي  معطوف كرده‌اند:

طراحي‌مته هاي جديدي كه لرزش در سازندها و بار خارجي  روي دندانه‌ها را كاهش دهد.

در كل اين اطلاعات‌ ، نرخ نفوذ و زمان كاركرد مته را بيشتر مي‌كند.

Genesis HCM Bits  ــ مته‌هاي قابل هدايت موتور‌دار

اين نوع مته‌ها به منظور استفاده از امتياز فن آوري كنترل عمق برش ، هر يك از ساختار  برش‌ها ،‌با توجه به استحكام سازندها و خصوصيات موتور حفاري بهينه مي‌شوند.

اگر عمق برش از حد آستانه تجاوز كند ،‌سطوح تكيه‌گاهي‌  در قسمت داخلي  مته بكار گرفته  مي‌شود. اين فن آوري  جديد  تغييرات و نوسانات گشتاوري را نسبت به تغييرات وزن اضافي‌ كاهش داده كه موجب  كنترل بهتر‌ در لغزش‌هاي حين حفاري و نيز نرخ نفوذ بيشتر  در چرخش مي‌گردد.

صورت‌هايي ديگر مانند مته‌هاي Genesis ، ديناميك محاسباتي‌ سيال و پايا‌سازي و تثبيت افزايش يافته مته‌ها HMCGenesis را به حفاري  ، چاههاي ملايم و هموار ، در نرخ نفوذهاي بالا قادر مي‌سازد.

مته‌هاي چرخان  قابل هدايت  Genesis  HCR Bits

اين نوع مته‌هـا مخصوصــاً بـه منظور سيستم‌هاي قابل هدايت چرخان همچون HNTEQ Autotrak طراحي‌شده‌اند. از آنجائيكه  يك سيستم  قابل هدايت ،‌داراي بدنه محافظ نيست ، ابزار كنترلي عامل چندان بحراني‌اي به نظر نمي‌رسد. و طراحان قادر به تمركز روز پيشرفت  كارايي و كفايت  و كنترل ارتعاشات مي‌باشند.

سري HCR داراي كاربردهاي  گوناگوني مي‌باشد.

طرح‌هايي با ( Rate of pentration ) ROP متوسط و چاه‌هاي زاويه‌دار ،‌با استفاده‌ از پروفيل‌هاي متداول و مورد قبول ،‌در جهت فراهم‌سازي تعادل بهينه ، پايداري ،‌استحكام و كيفيت بدنه  چاه كاربرد دارد.

به هنگام داشتن تمامي‌مته‌هايGenesis   طرح‌‌هاي HCR ، دستخوش كاربردهاي فراگير و جامعي مي‌شوند كه در ساخت آنها ، اعضاي گروهي و تيم‌هاي چند كاره ،‌انديشه‌ها و چشم‌اندازي‌ها متفاوت‌ و تخصص‌هايي را به منظور  حل مشكلات و ارائه  راه‌حل‌هاي مناسب  در معرض نمايش مي‌گذارند و اين فرايند و سبك جامع  بازبيني و طراحي  را از به كارگيري  بهترين فن آوري به منظور كاربردهايي در حيطه تخصصي مطمئن مي‌سازد.

Impregnted Bits 

در سازندهاي  ساينده سخت كه استفاده از مته‌هاي Tricone , PDC از لحاظ اقتصادي مناسب‌ نمي‌باشد،  از اين مته‌ها استفاده مي‌شود. اغلب اين سازندها را ماسه سنگ‌ها تشكيل مي‌دهند.

مته‌هاي Impregnted Bits  ، به دليل ساختار  و ساختمان خود تيز‌شوندگي،  دندانه‌ها، ايده‌آل هستند در اين مته‌ها ، الماس‌هاي تيز و در سايز ماسه ، مستقيماً در ميان يك ماتريكس كاربندي  تنگستني‌ سخت قرار دارد. فرمول ماتريكس براساس نوع  سازند مورد نظر براي حفاري تعيين مي شود. به همين خاطر ماتريكس  كاربيدي  اندكي سريعتر از الماسها ساييده مي‌شود.

وجود الماس هاي ريز، نرخ مته را به حد مطلوب رسانده و عمر آن را زياد مي‌كند.

سيماي تهاجمي و خورندگي‌دندانه‌‌ها‌،‌ساختار و برش‌ كاري‌ با ساچمه‌هاي مقاوم ،‌هيدروليك‌ بهينه و مواد ماتريكسي پيشرفته‌ ،‌باعث‌ توليد اين مته‌ مي‌شود كه تحول بزرگي‌ در حفاري‌ سازندهاي رسوبي ايجاد كرده است.

سرعت اين مته در حفاري موجب افزايش نرخ نفوذ به خصوص در سازندهاي شيلي شده بطوريكه نسبت به ديگر مته‌ها ،‌سرعت حفاري 30% افزايش مي‌يابد.

Speed Mills

مته الماس هاي سرعتي از يك پروفيل‌ هموار ،‌ با شعاع كوتاه جناحين استفاده مي‌كنند. اين پروفيل مسطح،‌دليلي را فراهم مي‌كند كه در تماس مستقيم  با جداره‌ باشد. شعاع كوتاه‌ شانه‌ها ( جناجين ) تنها به منظور تركيب‌ دو ويژگي‌دوام و ماندگاري بيشتر و نيز داشتن لبه‌هاي مهاجم و خورنده اي كه بتوانند شروع  كننده دريچه‌ ديواره باشند ،‌طراحي شده است.

ماشين‌هاي سرعتي ،‌از الماسه‌هاي كوچك SPC 10-12 استفاده مي‌كنند كه بطور يكنواخت همچون الگويي شبكه دار پراكنده شده‌اند. در اينجا الماسه‌ها كوچك مي‌باشند بطوريكه در معرض ديد قرار داشته و فاصله زيادي را به سـمت خارج نگرفته‌اند و همين امر موجب‌ مي‌شود تا هنگامي كه از آنها به منظور حفاري‌ديواره‌هاي فولادي  استفاده مي‌شود ،‌مقاومت زيادي از خود نشان دهند.

اندازه‌گيري كه روي آن  الماسه‌هاي طبيعي  با مقاومت‌ سايشي بالا تعبيه شده است، به منظور ايجاد محافظي‌ بي‌نظير‌ در حفاري‌هاي فولادي‌ مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

Natural Diamond Bits

Hughes Christensen  مته‌هاي الماسه‌ طبيعي را براي  روش‌هاي متنوعي‌در جهت استفاده هر دو موتور در حفاري‌ در سازندهاي سخت و ساينده پيشنهاد مي‌كند.

سايزها و درجه‌بندي‌هاي متنوع و نيز ميزان تمركز  الماسه‌هاي طبيعي كه در اين مته‌ بكار رفته است ،‌براي كاربردهاي گوناگوني طراحي شده است.

مته‌هاي الماس طبيعي  داراي نيمرخ‌هاي برجسته‌ و محدبي است كه براي كاربردهاي مطلوب و مناسب در سازند هاي مشخص بكار گرفته مي‌شود.

منابع:

www.bhinet.com/

www.lifewater.ca/

www.bakerhugnes.com/

www.osha.gov/SLTC/etools/

www.leeric.lsu.edu/bgbb/5/rigs.html