مته های صنعتی

مقدمه

در این گزارش با توجه به اهداف مورد نظر مبنی بر شناسایی انواع مته ها و کارکرد و بهینه سازی آنها تحقیقی صورت گرفته است.

در گزارش مذکور مته ها به دو دسته تقسیم می شود:

.A Tricone Bits مته های سه مخروطه

.B Diamond Bits مته های الماسی

که هر کدام دارای زیر مجموعه هایی می 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 این گزارش سعی شده است که به بررسی اجمالی مته های مذکور پرداخته شود.

GX HardRok Bits

بررسی جدید مته GX HardRok برای بیشترین بازدهی در سازندهای سخت و ساینده طراحی شده است. همچون تمامی مته های GX میزان افزایش کربن ،سبک برش جدید و نسل سوم بلبرینگ ها؛ اجازه حفاری سریعـتر و طــولانی تر را در کاربردهای مورد نظر می دهد.

GX HardRok باعث سایش زودرس سازندهای سخت و ایجاد برش می شود.

مهندسان Hughes Christansen یک سری آزمایشات جامع بر روی مته‌‌های کار کرده کند شده به منظور تشخیص و مطالعه بر روی نقاط بحرانی‌ای که باعث کاهش کفایتشان می‌شود به عمل آورند.

برنامه های بهینه ساری کربن که در Hughes Christansen در حال اجراست به افزایش مقاومت سایشی و چقرمگی این مته‌ها می‌پردازد.

مقاومت افزایشی نسبت به گسترش شکاف در این مته‌ها ، احتمال شکست دندانه‌ها را کاهش می‌دهد و افزایش میزان کاربید ،‌موجب طولانی ، تهاجمی‌ و کشیده‌تر شدن دندانه‌ها می‌شود ، این افزایش موجب می‌شود که مته‌ها قادر به نگهداری تهاجم‌های اصلی اولیه برای فواصل طولانی‌تر باشند، بدین سان می‌توانند کار بیشتری انجام داده و برش‌های‌ بیشتری در هر دور چرخش ایجاد کنند، و نیز عمل حفاری با نرخ نفوذ بیشتری در هر مقطع انجام می‌گیرد.

ساختار برش های جدید

برش‌های ایجاد شده توسط این مته ، دارای ساختاری کارآمدتر نسبت به دیگر برش‌هاست اشکال منحصر به فرد دندانه‌ها ،‌برنده‌تر بوده و 10% برآمدگی و بزرگی‌آن نیز بیشترمی‌باشد.

تمامی این اصلاحات بر روی مته‌ GX HardRok باعث حفاری‌ عمیق‌تر و ROP بیشتر می‌شود.

تنوع طرح در مته GX HardRok

هر مته مذکور برای کاربرد در سازند خاصی ساخته شده است. برای هر طراحی مهندسان ، سازندها را برای حفاری از نظر کندی مته‌ها در حفاری های قبلی، پارامترهای عملیاتی پیشنهادی به منظور تضمین حداکثر کابرد در حیطه‌ هدف مورد نظر ارزیابی می‌کند.

Hard Rok Bits

Hard Rok Bits جزو خانواده‌ای از مته‌هاست که مخصوصاٌ به منظور سازندهای سخت و ساینده طراحی شده‌اند پیشرفت‌هایی در طراحی دماغه و تکنولوژی‌ فشردگی به این مته‌ها حالت تهاجمی‌بیشتر داده‌ و در عین حال باعث دوام بیشتر ساختمان برش‌ها می‌شود که مورد مذکور از کربناتهای غرب تگزاس گزارش شده است.

دیگر پیشرفت‌ها همچون اشکال جدید دندانه‌های تهاجمی، سیستم تثبیت جدید ،‌باعث می‌شود که این مته‌ طولانی‌تر و با سرعت بیشتر حفاری کند.

Hydra Boss Bits

مته‌های هیدروباس در سیستم جدید هیدرولیک Xstream در تمام محیط‌های ساچمه ای کاربرد دارد. سیستم هیدرولیک یک پیکر‌بندی نازل را که همزمان سری‌های چندگانه دندانه‌ها را پاک کرده و مستقیماً به پایین سوراخ مته ضربه می‌زند را را بیان می‌کند.

جریان مداوم سیال بطور مناسب برش‌ها را به سمت خارج دیواره‌ چاه حفاری و نیز به سمت بالا و پشت آن هدایت می‌کند.

در آزمایشگاههای وسیع و تست‌های صحرایی Xstream ، ROP بالاتری نسبت به دیگر سیستم های نازل رایج‌ارائه داده است.

دینامیک محاسبه‌ای سیال

CFD یک مدل ریاضی سه بعدی سیال احاطه‌کننده مته است . در مدل‌سازی CFD ، مهندسان قادر به مطالعه تنش محض و تربولانس برای ارزیابی توانایی و پیکربندی نازل‌ برای تخلیه‌ خرده‌ها و تمیز کردن مخروط و نیز پایین چاه حفاری می‌باشند.

رنگ‌های متفاوت‌ نشانگر موقعیت و شدت تنش‌های تولید شده بوسیله جریان هیدرولیک می‌باشد.

MXL Bits

به منظور اثبات کارایی و کارکردهای وسیع و طولانی‌ مدت در شرایط ناملایم و خشن حفاری ، مته‌های موتورهای با طول عمر زیاد MXL را معرفی می شود که مخروط‌های غلطکی‌ آن با سرعت بالا برای تسریع شدن حفاری و نیز تکمیل آن کاربرد دارد.

با ساختار جدید برش‌ها ، هیدرولیک پیکر‌بندی و بیشترین قابلیت اطمینان بلبرینگ در صنعت بطور کامل طراحی شده است. سری MXL زمان بیشتری نسبت به مته‌های دیگر در چاه باقی می‌ماند.

STX Bits

امروزه خط STAR همچنان قابل اطمینان‌ترین و بهترین ارائه دهنده سوراخ‌های باریک بوسیله مته‌های سه مخروطه در بازار می‌باشد.

با داشتن یک STAR در یک حفره ،‌متصدیان دیگر در مورد عیوب زودرس بلبرینگ‌ها و یا خارج شدن مته‌ها از اندازه‌گیر نمی‌باشند.

تکنولوژیکی برتر بلبرینگ‌ها و ساختار برش ها باعث می‌شود که کمترین هزینه در هر فوت وجود داشته باشد.

    Genesis XT

مته‌های PDC برای حفاری‌های عمیق

این مته‌ها برای حفاری‌های بدون وقفه با سرعت نفوذ بالا سازگاری داشته و بدین منظور طراحی شده است. قبل از حفاری و پس از ساخت هر مته برای کاربری مشخص، تحت فرآیند تجدید نظر و بازبینی قرار گرفته تا اطمینان خاطر ا زکارکرد آن حاصل آید.

 

تاکنون سازندهایی که متشکل ار ماسه سنگ سخت ،‌شیل ،‌سنگ آهک ، ایندریت بوده‌اند، توسط مته‌های TCI و Impregnated حفاری شده‌اند.

خاصیت میان لایه‌‌ای اغلب امکان حفاری ملایم و آسان را غیر ممکن می‌سازد و حتی محکم‌ترین مته‌های PDC نمی‌توانند محیط درونچالی را بدون خرابی دندانه‌ها تاب بیاورند.

این مته قابلیت جفاری بیشتر ، سریعتر و نیز در میان سازندهای‌ سخت و ساینده را نسبت به مته‌های پیشین‌ دارد.

در طراحی مته PDC برای کاربرد‌های طولانی، مهندسان ،‌تحقیق خود را بر روی 1 عامل خارجی معطوف کرده‌اند:

طراحی‌مته های جدیدی که لرزش در سازندها و بار خارجی روی دندانه‌ها را کاهش دهد.

در کل این اطلاعات‌ ، نرخ نفوذ و زمان کارکرد مته را بیشتر می‌کند.

Genesis HCM Bits ــ مته‌های قابل هدایت موتور‌دار

این نوع مته‌ها به منظور استفاده از امتیاز فن آوری کنترل عمق برش ، هر یک از ساختار برش‌ها ،‌با توجه به استحکام سازندها و خصوصیات موتور حفاری بهینه می‌شوند.

اگر عمق برش از حد آستانه تجاوز کند ،‌سطوح تکیه‌گاهی‌ در قسمت داخلی مته بکار گرفته می‌شود. این فن آوری جدید تغییرات و نوسانات گشتاوری را نسبت به تغییرات وزن اضافی‌ کاهش داده که موجب کنترل بهتر‌ در لغزش‌های حین حفاری و نیز نرخ نفوذ بیشتر در چرخش می‌گردد.

صورت‌هایی دیگر مانند مته‌های Genesis ، دینامیک محاسباتی‌ سیال و پایا‌سازی و تثبیت افزایش یافته مته‌ها HMC Genesis را به حفاری ، چاههای ملایم و هموار ، در نرخ نفوذهای بالا قادر می‌سازد.

مته‌های چرخان قابل هدایت Genesis HCR Bits

این نوع مته‌هـا مخصوصــاً بـه منظور سیستم‌های قابل هدایت چرخان همچون HNTEQ Autotrak طراحی‌شده‌اند. از آنجائیکه یک سیستم قابل هدایت ،‌دارای بدنه محافظ نیست ، ابزار کنترلی عامل چندان بحرانی‌ای به نظر نمی‌رسد. و طراحان قادر به تمرکز روز پیشرفت کارایی و کفایت و کنترل ارتعاشات می‌باشند.

سری HCR دارای کاربردهای گوناگونی می‌باشد.

طرح‌هایی با ( Rate of pentration ) ROP متوسط و چاه‌های زاویه‌دار ،‌با استفاده‌ از پروفیل‌های متداول و مورد قبول ،‌در جهت فراهم‌سازی تعادل بهینه ، پایداری ،‌استحکام و کیفیت بدنه چاه کاربرد دارد.

به هنگام داشتن تمامی‌مته‌هایGenesis طرح‌‌های HCR ، دستخوش کاربردهای فراگیر و جامعی می‌شوند که در ساخت آنها ، اعضای گروهی و تیم‌های چند کاره ،‌اندیشه‌ها و چشم‌اندازی‌ها متفاوت‌ و تخصص‌هایی را به منظور حل مشکلات و ارائه راه‌حل‌های مناسب در معرض نمایش می‌گذارند و این فرایند و سبک جامع بازبینی و طراحی را از به کارگیری بهترین فن آوری به منظور کاربردهایی در حیطه تخصصی مطمئن می‌سازد.

Impregnted Bits

در سازندهای ساینده سخت که استفاده از مته‌های Tricone , PDC از لحاظ اقتصادی مناسب‌ نمی‌باشد، از این مته‌ها استفاده می‌شود. اغلب این سازندها را ماسه سنگ‌ها تشکیل می‌دهند.

مته‌های Impregnted Bits ، به دلیل ساختار و ساختمان خود تیز‌شوندگی، دندانه‌ها، ایده‌آل هستند در این مته‌ها ، الماس‌های تیز و در سایز ماسه ، مستقیماً در میان یک ماتریکس کاربندی تنگستنی‌ سخت قرار دارد. فرمول ماتریکس براساس نوع سازند مورد نظر برای حفاری تعیین می شود. به همین خاطر ماتریکس کاربیدی اندکی سریعتر از الماسها ساییده می‌شود.

وجود الماس های ریز، نرخ مته را به حد مطلوب رسانده و عمر آن را زیاد می‌کند.

سیمای تهاجمی و خورندگی‌دندانه‌‌ها‌،‌ساختار و برش‌ کاری‌ با ساچمه‌های مقاوم ،‌هیدرولیک‌ بهینه و مواد ماتریکسی پیشرفته‌ ،‌باعث‌ تولید این مته‌ می‌شود که تحول بزرگی‌ در حفاری‌ سازندهای رسوبی ایجاد کرده است.

سرعت این مته در حفاری موجب افزایش نرخ نفوذ به خصوص در سازندهای شیلی شده بطوریکه نسبت به دیگر مته‌ها ،‌سرعت حفاری 30% افزایش می‌یابد.

Speed Mills

مته الماس های سرعتی از یک پروفیل‌ هموار ،‌ با شعاع کوتاه جناحین استفاده می‌کنند. این پروفیل مسطح،‌دلیلی را فراهم می‌کند که در تماس مستقیم با جداره‌ باشد. شعاع کوتاه‌ شانه‌ها ( جناجین ) تنها به منظور ترکیب‌ دو ویژگی‌دوام و ماندگاری بیشتر و نیز داشتن لبه‌های مهاجم و خورنده ای که بتوانند شروع کننده دریچه‌ دیواره باشند ،‌طراحی شده است.

ماشین‌های سرعتی ،‌از الماسه‌های کوچک SPC 10-12 استفاده می‌کنند که بطور یکنواخت همچون الگویی شبکه دار پراکنده شده‌اند. در اینجا الماسه‌ها کوچک می‌باشند بطوریکه در معرض دید قرار داشته و فاصله زیادی را به سـمت خارج نگرفته‌اند و همین امر موجب‌ می‌شود تا هنگامی که از آنها به منظور حفاری‌دیواره‌های فولادی استفاده می‌شود ،‌مقاومت زیادی از خود نشان دهند.

اندازه‌گیری که روی آن الماسه‌های طبیعی با مقاومت‌ سایشی بالا تعبیه شده است، به منظور ایجاد محافظی‌ بی‌نظیر‌ در حفاری‌های فولادی‌ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Natural Diamond Bits

Hughes Christensen مته‌های الماسه‌ طبیعی را برای روش‌های متنوعی‌در جهت استفاده هر دو موتور در حفاری‌ در سازندهای سخت و ساینده پیشنهاد می‌کند.

سایزها و درجه‌بندی‌های متنوع و نیز میزان تمرکز الماسه‌های طبیعی که در این مته‌ بکار رفته است ،‌برای کاربردهای گوناگونی طراحی شده است.

مته‌های الماس طبیعی دارای نیمرخ‌های برجسته‌ و محدبی است که برای کاربردهای مطلوب و مناسب در سازند های مشخص بکار گرفته می‌شود.

منابع:

www.bhinet.com/

www.lifewater.ca/

www.bakerhugnes.com/

www.osha.gov/SLTC/etools/

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

Contents                                   

Tricone Bits

    Gx Hard Rok Bits

    Hard Rok Bits

    Hydra Boss Bits

    MXL Bits

    STX Bits

Diamond Bits

    Genesis xt Bits

    Genesis HCM Bits

    Genesis HCR Bits

    Impregnated Bits

    Speed Mills

    Natural Diamond Bits

Articles

    Oil and Gas well drilling Bits

    Choosing the right Drill Bits

    A new Direction in PDS Bit Technoligy

        For streerable Motor Applications

        Gnesis HCM Bits