دانلود پاورپوینت رشته عمران - ماشین آلات حفاری تونل

اختصاصی از اس فایل دانلود پاورپوینت رشته عمران - ماشین آلات حفاری تونل دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه بررسی کمی و کیفی بنتونیت و باریت در صنعت حفاری و بخصوص در گل حفاری

اختصاصی از اس فایل پایان نامه بررسی کمی و کیفی بنتونیت و باریت در صنعت حفاری و بخصوص در گل حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل درقالب ورد وقابل ویرایش در 215 صفحه می باشد. 

 بررسی کمی و کیفی باریت و بنتونیت در صنعت حفاری بخصوص گل حفاری

فهرست

فصل اول: کلیاتی در مورد حفاری
۱-۱ مقدمه ۱
۱-۲ تاریخچه حفاری ۳
۱-۳ واژه های اصلی مورد استفاده در حفاری ۸
فصل دوم: گل حفاری
۲-۱ تاریخچه مختصری از گل حفاری ۱۷
۲-۲ گل حفاری ۲۳
۲-۳کاربرد و وظایف گل حفاری ۲۹
۲-۴ خواص گل حفاری و نحوه اندازه گیری آنها ۴۳
۲-۵ ترکیب گل حفاری ۵۳
۲-۶ روابط بین حجم و وزن مخصوص گل حفاری ۶۳
۲-۷ تعداد بشکه گل حفاری حاصله از تعلیق رس درآب ۶۵
فصل سوم: شناسایی موادشیمیایی و موارد استفاده آنها درگل حفاری
۳-۱ مواد وزن افزای گل حفاری ۶۸
۳-۲ مواد گرانروی زا ۷۴
۳-۳ مواد کنترل کننده صافاب گل ۷۶
۳-۴ مواد کنترل کنندهPH 77
3-5 موادیکه جلوگیری از خورندگی می کنند ۸۳
۳-۶ سایر مواد مصرفی گل حفاری ۸۴
فصل چهارم: محاسبات مهندسی گل حفاری
۴-۱ محاسبه بالا آمدن گل از مته(ته چاه) تا سطح ۹۰
۴-۲محاسبه زمان کامل گردش گل ۹۱
۴-۳ محاسبه تهیه گل های اولیه
۴-۴ محاسبه کشتن چاه در هنگام وقوع جریان
۴-۵ اندازه گیریPH یا غلظت یون هیدروژن گل ۹۲
۴-۶ اندازگیری قلیائیت ۱۰۱
فصل پنجم: سیمان حفاری
۵-۱ آزمایش هایی که بر روی سیمان حفاری انجام می شود ۱۰۵
۵-۲ سیمانه کردن چاهها ۱۰۹
۵-۳ ترکیب سیمان چاههای حفاری ۱۱۰
۵-۴ تاثیرات حرارت وفشار بر روی خواص سیمانها ۱۱۳
۵-۵ انواع سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری ۱۱۵
۵-۶ اضافات سیمان ۱۱۸
۵-۷ مواد تقدم دهنده بندش سیمان ۱۱۸
۵-۸ مواد حجم افزا ۱۲۳
۵-۹ آب آزاد ۱۲۶
۵-۱۰ مصرف بنتونایت آبدیده در دوغاب سیمان ۱۳۰
۵-۱۱ مواد وزن افزا ۱۳۱
۵-۱۲ زمان نیم بند شدن سیمان ۱۳۴
۵-۱۳ قوانین سرانگشتی ۱۳۷
۵-۱۴ مهارآب روی ۱۳۸
۵-۱۵ گرانروی ۱۳۹
۵-۱۶ تولیدات شرکت هالیبورتون ۱۴۰
۵-۱۷ مواد تاخردهنده شرکت هالیبورتون ۱۴۳
۵-۱۸ مواد ضدکف ۱۴۷
۵-۱۹ محاسبه مواد افزودنی به دوغاب سیمان ۱۴۹
۵-۲۰ روشهای متداول برای سبک کردن وزن دوغاب سیمانهای حفاری ۱۵۳
۵-۲۱ بنتونیت و روش افزودن آن به سیمان ۱۵۳
۵-۲۲ مشخصات فیزیکی گیلسونیت و اثر آن بر روی خواص سیمان های کلاسA,D 155
5-23 اثر بنتونیت بر روی خواص سیمان های کلاسD,A 156
5-24 نتیجه گیری ۱۵۷
فصل ششم:بنتونیت
۶-۱ مقدمه ۱۶۱
۶-۲ ژئوشیمی ۱۶۳
۶-۳ کانی های مهم بنتونیت ۱۶۴
۶-۴ انواع بنتونیت ها از دیدگاه صنعتی ۱۶۴
۶-۵ ژنزبنتونیت ۱۶۴
۶-۶ روشهای فرآوری ۱۶۵
۶-۷ موارد استفاده ۱۶۶
۶-۸ وضعیت تولید و فرآوری بنتونیت در ایران ۱۷۸
۶-۹ معادن عمده بنتونیت ۱۸۱
فصل هفتم: باریت
۷-۱ مقدمه ۱۸۳
۷-۲ تاریخچه باریت ۱۸۴
۷-۳ مشخصات عمومی باریت ۱۸۷
۷-۴ معادن عمده باریت ۱۸۸
۷-۵ موارد استفاده ۱۸۹
۷-۶ بازیافت باریت ۲۰۵
۷-۷ جایگزین ها ۲۰۵
۷-۸ ذخایر باریت ۲۰۶
منابع و ماخذ ۲۱۰

منابع و ماخذ:

 ۱٫Hartman ,H.L;”Basic Studies of Percussion Drilling”;Trans.AIME,1959,Vol.214.pp.68-75.

2-Williamson,T.N.;”Rotary Drilling”;chapt.6.3,Surface Mining,E P.Pfleider,ed.AIME,1968,New York,pp.300-324.

3.Clark,G.B.;”Principle of Rock Dilling and Bit Wear I”;Quar terly Colorado School of Mines 1982,Vol.77 No1,Jan.118pp.

4-McGregor,K.;The Drilling of Rock;CR Books Ltd.1969.

5-Chillingarian,G.V.and P.Vorabutr;Drilling and Drilling Fluid;El-sevier,1983,p.1-16.

6-Chillingarian G.V.and P.Vorabutr;Drilling and Drilling Fluid;El-sevier,New York,1983,pp.293-579.

7-Gatlin,Carl; Drilling and Well Completions;Prentice Hall,1960.

8-Darley,H.C.H.,and R.G.Gray; Composition and Properties of Drilling and Completion Fluid;Fifth Ed 1988 ,pp.38-346.

9-McCray,W.A.,and Cole W.F.;Oil Well Drilling Technology;Uni-versity of Oklahoma,Norman,1976;p.443-462.

10-Craft,Holden and Graves;Well Design:Drilling and Production;Prentice, Hall Inc.,1962,p.158-256.

11-Gatlin,Carl;Drilling and Production;Prentice Hall;1960.

1-1 مقدمه

حفاری به معنی نفوذ در سنگ است. نفوذ در سنگها گاهی به منظور خرد کردن آنها انجام می گیرد. برای خرد کردن سنگها باید چالهای انفجاری حفر کرد و در داخل آنها مواد منفجره قرار داد. با منفجرکردن چالها، سنگها خرد می شوند، و با خرد شدن سنگها، استخراج و برداشت آسانتر است و با هزینه کمتری انجام می گیرد. در استخراج کلیه معادن به استثنای موارد نادر، مانند استخراج سنگهای ساختمانی یا برداشت بعضی از سنگهای سست، حفاری جزء عملیات اجتناب ناپذیر محسوب می شود. این نوع حفاری را حفاری استخراجی می گویند. حفاری در معادن تنها به منظور استخراج نیست؛ بلکه قبل از استخراج یا به هنگام استخراج، برای اکتشاف نیز انجام می پذیرد.

حفاری اکتشافی ممکن است به منظور کشف و پی بردن به وجود کانی یا ماده معدنی، ویا به منظور پی بردن به شرایط کیفی سنگها صورت گیرد. با توجه به بالا بودن هزینه حفاری اکتشافی و بعضی مشکلات فنی توصیه می شود که هر دو گروه متخصصانی که به دنبال کشف کانی یا در جستجوی کشف شرایط کیفی سنگها هستند، مطالعات خود را همزمان شروع کنند، علاوه بر حفاری استخراجی و حفاری اکتشافی، حفاری به منظور کارهای تکنیکی مانند حفاری به جهت تزریق سیمان در داخل درزه ها، حفاری جهت خارج کردن گازها از لایه ذغال یا حفاری به منظور منجمدکردن آب در داخل طبقات نیز انجام می گیرد. لذا عملیات حفاری در زمینه های مختلف مهندسی و علوم کاربرد وسیعی دارد. امروزه بیش از۹۵ درصد حفاریها به روش مکانیکی و با ماشینهای ضربه ای، چرخشی و ماشینهای ضربه ای- چرخشی انجام می گیرد. در روش مکانیکی نفوذ در سنگ با انرژی مکانیکی و از طریق اعمال ضربه های پی در پی، یا در اثر تماس انجام می گیرد. قطر چالهایی که با روش مکانیکی حفر می شوند بین۲/۱ اینچ تا۲۴ اینچ و عمق آنها از چند تا سانتیمتر تا چند هزار متر متغیر است. عمق غالب چالهای انفجاری کمتر از۲۰ متر و قطر آنها در معادن زیرزمینی کم است. اما امروزه در معادن روباز، برای پایین نگهداشتن هزینه های حفاری و انفجار و نهایتا کاهش هزینه استخراج قطر چالهای انفجاری را زیاد             می گیرند؛ از این رو بین ماشینهایی که چالهای انفجاری در معادن روبار حفر می کنند و ماشینهای حفاری اکتشافی و ماشینهایی که به منظور استخراج نفت، گاز و آب به کار       می روند، مشابهت زیادی وجود دارد. به طور مصطلح در حفاریهایی که به منظور دسترسی و استخراج سیالاتی مانند نفت ، گاز و آب انجام می گیرد، و همچنین در حفاری اکتشافی به جاری واژه چال از واژه چاه استفاده می شود. در به کارگیری واژه چال یا چاه صرفنظر از نقش سیال، ژنومتری، بویژه، عمق چال یا چاه نیز موثر است. چالها معمولا عمق کمی دارند؛ درحالی که عمق چاه بیشتر است. درهر صورت، شکل چالها یا چاهها سیلندری است و قطر آنها از عمق کمتر است. غیر از روش حفاری مکانیکی، روشهای دیگر نیز وجود دارد که در دست تحقیق و توسعه اند؛ مانند روشهای حفاری حرارتی، و حفاری لیزری که نفوذ در سنگها تنها به کمک انرژی مکانیکی انجام نمی گیرد؛ بلکه ابتدا از طریق حرارت یا فعل و انفعالات شیمیایی، سنگ را سست می کنند؛ سپس به کمک ماشینهای حفاری عمدتا چرخشی، در سنگ سست نفوذ می کنند تا چال یا چاه ایجاد شود. در این روشها که به انها روشهای پیشرفته حفاری نیز می گویند، هرچند سرعت حفاری۲۰۰ تا۴۰۰ درصد افزایش می یابد،مشکلات فنی متعددی وجود دارد که تا رفع این عیوب به زودی قابل استفاده نخواهد بود.

۱-۲  تاریخچه حفاری

به طور کلی، تاریخچه حفاری مبهم است، اما از زمانهای دور، ملتهای متمدن، به منظور دسترسی به آب و بعضی کریستالها، عملیات حفاری را انجام داده اند. پروفسور« هرمن بائر» در کتاب هیدرولوژی آبهای زیرزمینی و پروفسور«کی.مک گرگر» در کتاب حفاری در سنگ معتقدند که هنوز آثاری از تونل، قنات و چاههای عمیق حفر شده توسط ایرانیان و چینی های قدیم دیده می شود. و مصریان قدیم نیز به وسیله کروندم، درمیان سنگهای پورفیری چالهایی حفر کرده اند. تا چند دهه قبل، سیستم حفاری دستی جهت ایجاد چال برای احداث تونل، خط راه آهن و معدن متداول بود، و بدون شک، در مناطقی که امکان دسترسی به برق نیست. این روش حفاری هنوز کاربرد دارد. روش ابتدایی سیستم حفاری دستی بیشتر برای حفر چال کم عمق در سنگهای با مقاومت ضعیف یا متوسط مورد استفاده داشته است. برای انجام این روش، وجود یک حفاری کافی است. حفار معمولا با یک دست، مته را روی سنگ قرار می دهد. و با دست دیگر، به وسیله ضربه زدن یا چکش حفاری(با وزن۴ پوند یا۸/۱ کیلوگرم)، ضربه ای روی مته جهت نفوذ آن در سنگ وارد می کند. حداکثر سرعت در این روش،۳/۰ متر(یک فوت) در ساعت است و بیشترین حد ممکن برای عمق۶۰ سانتی متر( دو فوت) و برای قطره حدود۳۲ میلیمتر              ( اینچ) است. حفاری دستی، بنا به ضرورت، تکامل تدریجی یافت؛ به نحوی که امکان ایجاد چال با عمق بیشتر نیز ممکن گردید. در این مرحله، معمولا یک نفر مته را روی سنگ مورد نظر قرار می دهد و یک یا دو نفر دیگر با وارد کردن ضربه کمک چکشهای حفاری۲/۳ تا۵/۴ کیلوگرمی(۷ تا۱۰ پوندی) موجبات نفوذ در سنگ را فراهم می کردند. برای حفر یک چال با عمق۸/۱ متر(۶فوت) در سنگهای سخت و آذرین، مانند گرانیت، وجود یک گروه دو یا سه نفره حفار با کار مداوم۵ تا۶ ساعته کافی است. البته، بدون شک شرایط حفاری در سرعت حفاری موثر است؛ به عنوان، مثال، سرعت حفاری در سنگهای رسوبی دو برابر سرعت حفاری در سنگهای آذرین است(تاثیر جنس سنگ).با گذشت زمان و افزایش نیاز به حفاریهای عمیق، بویژه برای دسترسی به آب، روش دیگری از حفاری دستی به نام روش کابلی متداول شد که درآن، طول مته بیشتر بود و برای ضربه زدن از کابل فولادی استفاده می شد. در این روش که امکان حفر چالهای تا۱۵ متر(۵۰ فوت) را فراهم آورد، مته فولادی طویلتری به کابل فولادی متصل بود. به طور معمول، سه یا چهار نفر با حرکت کابل به سمت بالا و فرود آوردن آن روی محل مورد نظر، حفاری را انجام می دادند. با این روش، امکان حفر چالهای عمیقتر با قطر بیشتر در زمان کمتر فراهم شد. به عنوان مثال با این روش در سنگهای آهکی نسبتا نرم حفر چالهایی با قطر۵۰ میلیمتر(۲ اینچ) و عمق۷ متر(۲۰ فوت) توسط یک گروه حفار سه نفره طی۳ ساعت عملی گردید. با این روش، فقط چالهای قائم حفر می شود.

طی سالیان دراز، تنها منبع تامین انرژی مورد نیاز درحفاری، نیرو انسانی بوده است. به تدریج با رواج یافتن استفاده از ماشین بخار، الکتریسیته، و سوختهای گازی و مایع، ساخت انواع ماشینهای حفاری مکانیکی نیز توسعه یافت؛ به نحوی که امروزه، امکان بیشتری برای افزایش عمق و سرعت در عملیات حفاری وجود دارد. در اینجا به پاره ای از تحولات در زمینه حفاری می پردازیم:

۱-بین سالهای۱۸۲۰-۱۸۱۰، سیستم حفاری چرخشی ساخته شد که منبع انرژی آن، ماشین بخار بود(Trevithick).

2-بین سالهای۱۸۴۰-۱۸۳۰ سیستم حفاری کابلی توسعه یافت که منبع انرژی آن نیز ماشین بخار بود(Issac Singer).

3-بین سالهای۱۸۶۰-۱۸۵۰ ، دستگاه حفاری مجهز به الماس(روی مته های آن) ساخته شد(Bullock) و دستگاه ضربه ای نیز که ضربه زدن آن پیستون بود و منبع انرژی آن هوای فشرده در تونل آلپین، در آمریکا مورد استفاده قرار گرفت.

۴- بین سالهای۱۸۸۰-۱۸۷۰، سیستم حفاری مغزه گیر مجهز به الماس(روی مته آن) در آمریکا توسعه یافت؛ به نحوی که تا عمق۶۷۰ متر(۲۲۰۰ فوت) را حفاری می کرد. شرکت ارائه دهنده این سیستم،« اینگرسل» (Ingersoll) نام دارد.

۵-بین سالهای۱۸۹۰-۱۸۸۰، سیستم حفاری مغزه گیر الماسی در آمریکا ارائه شد که امکان حفاری تا عمق۱۷۵۰ متر(۵۷۳۴ فوت) را فراهم کردو

۶-بین سالهای۱۹۰۰-۱۸۹۰، سیستمهای حفاری ضربه ای- چرخشی در آمریکا ساخته شد که منبع انرژی آن، هوای فشرده، بخار و الکتریسیته بود. در این فاصله سیستم حفاری چرخشی که منبع انرژی آن بخار بود، جهت حفر چاههای نفت توسعه داده شد.

۷-بین سالهای۱۹۱۰-۱۹۰۰،مته هایی توسعه یافت که روی آن سه عامل برش دهنده مخروطی شکل یا خردکننده سنگ نصب شده بود.

۸-بین سالهای۱۹۴۰-۱۹۲۰، برای اولین بار، مته هایی از جنس کربور تنگستن درآلمان به کار رفت.

۹- بین سالهای۱۹۶۶-۱۹۴۰، مته های ساخته شده از جنس کربور تنگستن در حفاری بسیار متداول و رایج شد.

۱۰-بین سالهای۱۹۷۵-۱۹۷۰، ماشین حفاری هیدرولیکی به صنعت حفاری معرفی شد که در این ماشین بر خلاف ماشینهای حفاری ضربه ای از روغن تحت فشار به جای فشار هوا در حفاری استفاده می شود.

۱۱-بین سالهای۱۹۸۵-۱۹۷۰، تلاش کشورهای شوروی و آمریکا برای حفر چاههای عمیق با سیستم حفاری چرخشی به منظور دسترسی به نفت و گاز به نتیجه رسید. و در اکلاهمای آمریکا و سیبری شوروی، با استفاده از این روش، چاههای با عمق بیش از۱۰۰۰۰ متر(۳۰۰۰۰ فوت) حفر شد، و متعاقب آنها آلمانیها چاهی با عمق حدد۱۳۰۰۰ متر حفاری کردند.

با توجه به تاریخچه مزبور، سیستمهای حفاری توسعه یافته را می توان به پنج گروه تقسیم کرد:

۱-   سیستم حفاری دستی که ضربه زن آن چکش حفاری است و اعمال ضربه به کمک نیروی انسانی صورت می گیرد.

۲-   سیستم حفاری چکشی که ضربه زن آن چکش حفاری و مکانیکی است.

۳-   سسیستم حفاری کابلی که ضربه زن آن کابل فولادی است.

۴-  سیستم حفاری چرخشی که به جای ضربه زدن به مته، با چرخش لوله حفاری و مته، عمل نفوذ پذیری و حفر چال صورت می گیرد.

۵-   سیستم حفاری ضربه ای- چرخشی که اساس کار آن ضربه است و عامل چرخش  نیز دارد.

۶-  سیستم حفاری هیدرولیکی که به جای استفاده از فشار هوا از فشار روغن استفاده می شود. در سالهای اخیر، حفاری مکانیکی به تدریج جایگزین حفاریهای دستی شده و بخار، هوای فشرده، الکتریسیته، و مابع، منبع اصلی انرژی برای دستگاههای            حفاری است.

۱-۳  واژه های اصلی مورد استفاده درحفاری

۱-چاه یا چاه: فضا یا حفره استوانه ای که درآن، قطر از عمق کمتر است و در موارد ذیل کاربرد دارد:

الف) برقراری ارتباط بین بخشهای مختلف معدن

ب) کشف مواد معدنی

ج) انفجار، و استخراج مواد معدنی

د)دسترسی به آب، نفت، وگاز

هـ) کارهای تکنیکی، مانند منجمد کردن آبهای داخل چال یا خارج کردن گاز متان از لایه ذغال.

۲-شفت: این واژه که از اواخر قرن شانزدهم میلادی رایج گشت، به چاههای قائم یا دارای شیب بسیار کم اطلاق می گردد که به منظور کشف و یا استخراج ذغال و سایر مواد معدنی حفر می شد. در سالهای اخیر، این واژه به چاههای قائم یا دارای شیب بسیار کم اطلاق می شود که از سطح تا عمقی که ماده معدنی گسترش دارد ادامه می یابد. معمولا در کمر پایین ماده معدنی حفر می شود و از آن جهت دسترسی به ماده معدنی، ایاب و ذهاب کارکنان معدن، تهویه، و حمل مواد معدنی استفاده می شود.

۳-حفار: این واژه بر کسی اطلاق می شود که به دلیل داشتن تجربه، دانش و توانایی کافی، مسئولیت حفظ و هدایت ابزار حفاری را به عهده می گیرد.

۴-مته: مته بخشی از دستگاه حفاری و در تماس با سنگ است که با وارد کردن انرژی، موجب شکستن مقاومت سنگ و خرد شدن آن می شود. مته براساس موارد کاربرد، انواع گوناگونی دارد.

۵-میله یا لوله حفاری: این قسمت از دستگاههای حفاری، انرژی تولید شده از منبع را به مته منتقل می کند. طول و قطر لوله های حفاری متفاوت است، و جنس آنها، آلومینیوم، یا آلیاژ فلزاتی مانند کرم یا نیکل است. میله حفاری ممکن است سوراخهایی با قطر متفاوت داشته باشد. انتقال سیال حفلری نیز از درون میله یا لوله حفاری به سر مته انجام می گیرد. به طور معمول، در سیستم ضربه ای، قطر سوراخها کم، و در سیستم چرخشی، قطر آنها زیاد است.

۶-منبع انرژی: منظور از این واژه، محل تامین نیروی لازم برای سیستم حفاری( هوا، بخار، الکتریسیته، و یا مایع) است.

۷-آرایش چاله ها: این واژه بر اندازه فواصل طولی و عرضی چالها دلالت دارد.

۸- چالزن: این واژه به سیستم یا دستگاهی اطلاق می شود که به کمک آن می توان در سنگ، فلز، چوب، و سایر مواد، چال یا چاه استوانه ای حفر کرد و انواع آن عبارتند از:

الف) حفاری دستی؛ در این سیستم، انرژی مکانیکی وجود ندارد، و حفاری با کمک نیروی انسانی صورت می گیرد؛ بدین ترتیب که فردی به نام حفار، به تنهایی یا با کمک فرد دیگری به نام کمک حفار، با نگهداری مته روی سنگ، به وسیله ضربه زن(چکش حفاری) ضربه ای به مته وارد می کند.

ب)حفاری ضربه ای؛ در این سیستم، با ضربه های پی در پی، ابعاد سنگ کوچک  می شود. منبع معمول انرژی در این سیستم، هوای فشرده است. متداولترین انواع این سیستم حفاری عبارتند از:

-چکش حفاری: یکی از کوچکترین انواع سیستمهای حفاری ضربه ای است که بدون استفاده از وسایل نقلیه مکانیکی، توسط فرد حفار جابجا می شود.

-دریفتر: سیستم دیگری از حفاری ضربه ای است که به دلیل بزرگی آن، جابجایی به کمک وسایل نقلیه مکانیکی صورت می گیرد.

-واگن دریل: نوعی ماشین ضربه ای است که چالژن و تکیه گاه آن روی دو یا سه چرخ نصب شده و از این طریق حمل می گردد. بعضی از انواع واگن دریل چرخ زنجیری شبیه تانک نظامی دارند.

-استاپر: این سیستم ضربه ای نیز بیشتر برای حفر چال در طبقات بالا(بالای سر)، مانند تونل بالا رو به کار می رود.

-سیستم حفاری کابلی: این سیستم که براساس روش ضربه ای کار می کند، مته ای فولادی دارد و بیشتر برای حفر چالهای عمیق با قطر بیش از۱۵ سانتی متر(۶ اینچ) کاربرد دارد. حفاری با این دستگاه به نحوی است که مته فولادی به وسیله کابل فولادی به سمت بالا انتقال می یابد، و پس از رها شدن، ضربه هایی پی در پی به قعر چاه وارد می کند؛ بدین ترتیب، موجبات خرد شدن سنگ فراهم می شود.

ج)سیستم حفاری چرخشی: این ماشین به صفحه دواری مجهز است که لوله حفاری و مته را می چرخاند. در این سیستم، مته به لوله حفاری متصل است، و نفوذ در سنگ و حفر چاه از طریق چرخش مته عملی می شود. انرژی این دستگاه از طریق موتور بخار، دیزل، گازولین یا الکتریسیته تامین می شود و ذرات خرد شده در قعر چاه را هوا، آب با گل حفاری، به عنوان سیال حفاری، به سطح انتقال می دهد. این سیستم به عنوان جدیدترین نوع سیستم حفاری، ابتدا جهت حفر چالهای انفجاری معادن سطحی، در اواسط قرن نوزدهم به وجود آمد و توسعه یافت؛ اما بعدا برای حفاریهای عمیق نیز استفاده شد. با این ماشین می توان چالهایی به قطر۶۰-۱۰ سانتی متر(۴ تا اینچ) را حفاری کند.

پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها

اختصاصی از اس فایل پایان نامه نقش سیال حفاری در کاهش هزینه ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 107 صفحه می باشد.

پروژه دوره کارشناسی معدن

پیش گفتار

امروزه علم سیال شناسی و نیز مهندسی گل وسعت وگستردگی زیادی پیدا کرده است بطوریکه در حال حاضر این رشته به صورت تخصصی و فنی در مقاطع دکتری تحت عنوان مهندسی گل تدریس می شود .

در طی عملیات حفاری چه در صنایع نفت و چه در صنعت معدنکاری مهمترین عوامل و فاکتورها در رسیدن به اهداف از پیش تعیین شده سیال حفاری می باشد زیرا با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی که هر یک از سیالات دارند به پیشرفت عملیات کمک شایانی می کنند . به عنوان مثال از طریق گل می توان به نوع سازند زمین شناسی که در حال حفر شدن است پی برد و یا از بروز اتفاقات بسیار مخرب و خطرناک همچون فوران چاه جلوگیری کرد .

اولین چاه نفتی مربوط می شود به ژوئن سال 1859 که در کنار یک چشمه نفتی در پنسیلوانیا حفر شد و در 27 اوت همان سال در عمق 21 متری به نفت رسید . این چاه توسط شخصی به نام ادوین دریک حفر شد و او اولین کسی بود که نفت را از چاهی که با وسایل مکانیکی ساده حفر شده بود استخراج کرد . به نوعی می توان گفت که جرقه ایجاد صنعت گل از همان سالها زده شد و تا به حال پیشرفت و ترقی قابل توجهی نموده است .

در چاه های نفتی به علت عمق زیاد و وجود فشارهای ئیدروستاتیکی بالا و نیز

فشارهای زمین ایستایی (over burden pressure ) باید از سیالاتی استفاده کرد که چندین خواص شیمیایی مختلفی داشته باشند تا بتوان از این سیال برای چندین هدف مختلف استفاده کرد به عنوان مثال باید وزن آن توانایی کنترل طبقات را داشته باشد و یا بتواند به خوبی متة حفاری را روغنکاری و خنک کند و نیز به مخزن نفتی ما آسیبی نرساند و راحت بتواند توسط پمپ های گل ، پمپ شود یا به عبارتی دیگر گرانروی آن به اندازه ای باشد که فشار به پمپ های گل وارد نسازد .

گل های حفاری از طریق پمپ به رشته لوله های حفاری وارد می شود و با سرعت بسیار زیاد از سر نازل های مته به درون چاه می ریزد و از فضای بین رشته لوله  حفاری و دیوارة چاه ( فضای آنالوس ) به سطح زمین منتقل می شود . وقتی که گل به سطح زمین می رسد گل قبل از بازگشت به مدار بررسی سرندهایی ریخته می شود که توسط آن ها ذراتی که در اثر حفاری سازند وارد گل شده اند خارج می شود . این سرندها بر اساس اندازة ذرات ، مش بندی شده اند . به عنوان مثال برای جدا کردن ، ذرات رس بر روی سرندی به نام shale shaker ریخته می شود و بعد در تانکی به نام mud tank ذخیره می شوند . بر اساس ترکیباتی که دارد تصفیه می شود و مجددا به

مدار گردش گل باز می گردد .

 از روی ترکیباتی که گل زمان خارج شدن از چاه دارد می توان تا حدود زیادی به مطالبی پیرامون چاه پی برد از آن جمله می توان از میزان گاز درون گل و یا میزان آب گل حفاری و نیز نوع جامداتی که در آن وجود دارند به اطلاعاتی هرچند مختصر ولی بسیار مهم پی برد .

با توجه به مطالبی که ذکر شد به خاطر اهمیت و حساسیتی که این مقوله دارد تلاش های بسیاری برای پیشرفت این صنعت می شود .

در این تحقیق سعی شده است  انواع سیالات حفاری معرفی شود و همچنین نقش کلیدی هر یک از آن ها در طی عملیات حفاری تعیین شود تا با استفاده از هر یک از آن ها در زمان مشخص بتوان هزینه های حفاری را کاهش دهیم و راندمان عملیات را بالا ببریم .

همچنین در پایان این تحقیق پروژه های عملی و اجرا شده ای که با مؤفقیت به اتمام رسیده اند آورده شده است تا نمونة عملی خوبی برای اجرای هر چه بهتر عملیات حفاری به دست متخصصان باشد .

-1 مقدمه

سیال حفاری به گاز ، مایع و یا گلی که در سیستم حفاری جریان دارد گفته می شود . سیال های حفاری که اساسا برای ایجاد ایمنی ، بالا بردن بازدهی ، کارآیی و افزایش بهره وری اقتصادی در حفاری به ویژه حفاری چاه های نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند به طور کلی به سه گروه گازها ، مایعات و گل حفاری تقسیم می شوند . هر یک از انواع سیالات حفاری دارای مزایا و محاسنی می باشند بنابراین انتخاب بهترین و کارآترین سیال حفاری به عوامل چندی بستگی دارد . برای انتخاب بهترین و مناسب ترین سیال حفاری می توان تمامی فاکتورهای مؤثر را مشخص نموده و به هر یک از آنها بر اساس یک سیستم امتیاز دهی به هر یک از این فاکتورها امتیازی را نسبت داده و در نهایت بر اساس مجموع امتیازات حاصله از تاثیر فاکتورهای مختلف سیال بیشترین امتیاز را به عنوان مناسب ترین سیال حفاری انتخاب کرد . فاکتورهای موثر بر عملیات حفاری شامل نوع و روش حفاری ، نوع و جنس لایه های سنگی ، حمل و نقل، میزان هزینه و تاثیر بر روی محیط زیست می باشند .  

فهرست مطالب

عنوان                                                                              صفحه

پیش گفتار                                                                            1

فصل اول : سیال حفاری

1-1 مقدمه                                                                            4

1-2 هرزروی سیال حفاری                                                         5

1-3 انواع سیالات حفاری                                                           7

      1-3-1 گازها                                                                   7

              1-3-1-1 معایب سیالات گازی                                       8

              1-3-1-2 محاسن سیالات گازی                                      9

      1-3-2 مایعات                                                                 10

              1-3-2-1 موارد استفاده از آب                                       11

      1-3-3 ذرات کلوئیدی                                                         12

      1-3-4 گل حفاری                                                             12  

      1-3-4 امولوسیون هیدروکربن های نفتی در آب                           12

      1-3-5 ترکیبی از دو نوع سیال حفاری                                     12

عنوان                                                                              صفحه

1-4 سیال حفاری پایه روغنی                                                      13

1-5 سیال حفاری پایه آبی                                                           14

1-6 سیال حفاری پایه سنتزی                                                       15

فصل دوم : گل حفاری

2-1 انواع گل های حفاری                                                           16

      2-1-1 گل های روغنی                                                        16

      2-1-2 گل های امولوسیونی پایه آبی                                         17

      2-1-3 گل های امولوسیونی پایه نفتی                                        18

      2-1-4 گل های رسی                                                          19

2-2 وظایف گل حفاری                                                              20  

     2-2-1 تمیز کردن چاه                                                          21

     2-2-2 خنک کاری                                                              24

     2-2-3 روان کردن                                                              25

     2-2-4 پر کردن منافذ                                                           26

     2-2-5 کنترل فشار                                                              27

عنوان                                                                              صفحه

2-2-6 معلق نگه داشتن                                                            28 

2-2-7 ترخیص شن                                                                29

2-2-8 تحمل وزن لوله های حفاری                                              30

2-2-9 دریافت اطلاعات                                                           31

2-2-10 انتقال توان هیدرولیک پمپ ها به مته                                  32

2-3 بنتونیت                                                                         33

2-4 تهیه گل بنتونیتی                                                               34

2-5 فوائد استفاده از گل حفاری در چاه های نفتی                               35

2-6 افزودن ملاس                                                                  36

2-7 انواع رس                                                                      38

2-8 تعیین ماهیت رس                                                             39

2-9 ذرات کلوئیدی                                                                 40

فصل سوم : تینر                                                            

3-1 انواع تینر                                                                      41

     3-1-1 تینرهای معدنی                                                        42

عنوان                                                                              صفحه

3-1-2 تینرهای آلی                                                                44

3-2 مهمترین تینرهای ساخته شده                                                46

فصل چهارم : حفاری بوسیله هوا

4-1 حفاری تحت تعادل                                                            48

4-2 روش های حفاری با هوا                                                     50

     4-2-1 روش تر                                                               50     

     4-2-2 روش خشک                                                           51

فصل پنجم : سیال حفاری هزینه ها را تا 10%

               در هر فوت کاهش می دهد 

5-1 مقدمه                                                                           52

5-2 زمینه میدان                                                                    54

5-3 انتخاب مته و هیدرولیک                                                     55

5-4 مایع حفاری                                                                    56

5-5 نتیجه استفاده از سیال حفاری                                                59

5-6 بالا بردن rop                                                                62

عنوان                                                                              صفحه

5-7 خلاصه کارهای انجام شده                                                   63

5-8 نتیجه                                                                           65

فصل ششم : تصفیه گل حفاری                                                   

6-1 مقدمه                                                                           66

6-2 سیستم های تصفیه گل حفاری                                                68

    6-2-1 سیستم solid control                                                69

    6-2-2 سیستم zero discharge                                           71

6-3 بازیافت گل های حفاری                                                      72

6-4 کاهش حجم پسماند                                                            74 

6-5 به حداقل رساندن حجم باطله به کمک نرم افزار                           75                                                

6-6 به حداقل رسانی حجم باطله توسط دستگاه های فرآوری                  77

6-7 کاربرد خشک کن ورتیکال بست                                            78

6-8 تشریح سیستم                                                                  79

6-9 سیستم اداره سیال                                                             82

6- 10 نتیجه گیری                                                                84

منابع                                                                                 89

پاورپوینت گل حفاری

اختصاصی از اس فایل پاورپوینت گل حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود پایان نامه درمورد حفاری

اختصاصی از اس فایل دانلود پایان نامه درمورد حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه عمران درمورد حفاری

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:118

چکیده :

در جمع‌اوری و تهیه اطلاعات موردنیاز برای طراحی هر نوع حفاری زیرزمینی پس از انجام مطالعات اقتصادی و فنی (امکان‌پذیری مقدماتی طرح) پی‌جوئیهای لازم و مقایسه‌گرینه‌های مختلف و انتخاب راه‌حل مطلوب مقدماتی که برای دسترسی به هدف موردنظر ممکن می‌باشد، مطالعات مقدماتی و تفصیلی زمین‌شناسی و اقلیم‌شناسی منطقه اجرای طرح بایستی توسط مهندسین مشاور ذیصلاح پذیرد.

اقدام به جمع‌آوری این اطلاعات و انجام مطالعات، اولین اقدام لازم در طراحی هرگونه فضای زیرزمینی بهر نوع و بهر شکل و برای هر هدفی که باشد خواهد بود شناخت زمین‌شناسی محل احداث سازه، زیرزمینی از دیدگاه تنش‌های موجود و بارهای وارده بر وسائل نگهداری و انتخاب روش‌های کاربردی مطلوب حائز کمال اهمیت است.

اطلاعاتی که از نقشه‌های زمین‌شناسی بزرگ مقیاس حاصل می‌شود عمومی و کلی بوده و تمامی نیازهای طراحان سازه‌های زیرزمینی را در بر نمی‌گیرد. لذا برای تعیین دقیق مشخصات زمین‌شناسی، مطالعات کلی و دقیقتر خاک و سنگ از ضروریات اولیه طراحی است.

هدفهای اصلی اکتشافات زمین‌شناسی

1ـ تعیین شرایط اولیه تشکیل و وضعیت واقعی سنگها، شرایط فیزیکومکانیکی آنها در محدوده حفریات و فاصله بین حفریات تا سطح زمین

2ـ تعیین شرایط سطحی زمین از نقطه‌نظر آبهای سطحی، زهکشی‌های طبیعی، قناتها، چشمه و رودخانه‌ها

3ـ جمع‌آوری اطلاعات مربوط به گازدهی، حرارت و آب در زیرزمین

4ـ تعیین مشخصات زمین ساختی، تنشها و اثرات آنها روی دامنه فشارها در محدوده حفریات زیرزمینی

مـراحـل اکتشـافی زمین‌شناسی از دیدگاه حفر و احداث حفریات زیرزمینی

اقدامات اکتشافی از دیدگاه احداث حفریات زیرزمینی شامل سه مرحله زیر است:

الف ـ تحقیقات و اکتشافات مربوط به مشخصات عمومی طرح قبل از شروع طراحی

1ـ الف ـ بررسی کلی منطقه از دیدگاه تاریخی و آمارهای موجود، سنگ‌شناسی چینه‌شناسی و محیط زیست

2ـ الف ـ بررسی عکس‌های هوائی، وضعیت گیاهان منطقه، مشخصات بارز شیمیائی سنگها و کشف شرایط اولیه تشکیل آنها (آذرین یا رسوبی)، مطالعه گسل‌ها و چین‌خوردگی‌ها

3ـ الف ـ مطالعات آب‌شناسی، وضعیت رودخانه‌ها، سیل‌ها، تعیین PH آب، تعیین مشخصات حرارتی و شیمیائی و املاح موجود در آبهای سطحی برای تشخیص طبیعت سنگها و جنس زمین

4ـ الف ـ مطالعات ژئوشیمی برای تعیین مشخصات شیمیائی سنگها و خاکهای سطحی

5ـ الف ـ تعیین مشخصات ژئوفیزیکی با روشهای مقاومت الکتریکی، لرزه‌نگاری و غیره و مقایسه آنها با نمونه‌های حاصل از گمانه‌های اکتشافی

6ـ الف ـ مطالعات دقیق درزه‌ها، گسیختگی‌ها و تهیه نقشه‌های مربوطه

ب ـ تحقیقات دقیق ژئوتکنیکی (زیرزمینی) بموازات طراحی و قبل از شروع عملیات احداث

1ـ ب ـ جمع‌اوری اطلاعات مسلم از شرایط فیزیکی و شیمیائی سنگهای دربرگیرنده حفریات، هوازدگی، وزن مخصوص و مقاومت آنها

2ـ ب ـ جمع‌اوری اطلاعات در مورد استقرار و شیب لایه‌ها، چین‌خوردگی‌ها، گسل‌ها، سطوح لایه‌بندی و درزه‌ها

3 ـ ب ـ جمع‌اوری اطلاعات مربوط به: مقدار، کیفیت، خواص شیمیائی و عمق آبهای زیرزمینی

4 ـ ب ـ جمع‌اوری اطلاعات مربوط ب: مقدار، کیفیت و خواص شیمیائی گازها و افزایش درجه حرارت زمین نسبت به عمق

ج ـ تحقیقات تکمیلی در زمان عملیات احداث حفریات

تحقیقات تکمیلی زیر نه تنها برای کنترل اطلاعات داده شده توسط طراحان که برای اطمینان از درستی روش اجرائی انتخاب شده و در صورت لزوم اصلاح و تغییر روشها بایستی صورت گیرد.

نمونه این تحقیقات تکمیلی در زمان احداث حفریات زیرزمینی عبارتند از:

1ـ ج ـ حفر پیش تونلها و نمونه‌گیری از سنگهای جلوتر از سینه‌کار و مطالعه سایر شرایط زمین محل طرح

2 ـ ج ـ تجزیه شیمیائی آبها و گازها

3ـ ج ـ اندازه‌گیری تنش‌ها و تقارب مقاطع

نتیجه‌گیری

احداث سازه‌های زیرزمینی، در جهت دستیابی بهر هدف و یا در مسیر حل هر مشکلی که باشد، نسبت به احداث سازه‌ای مشابه در روی زمین بسیار پیچیده‌تر و مشکل‌تر و در نهایت بسیار گرانتر و پرهزینه‌تر خواهد بود

اجرای اینگونه طرحها، حتی با بکارگیری بهترین امکانات و توجه به کلیه مقررات ایمنی، نسبت به سازه‌های روی زمین، با خطرات جانی و مالی بیشتری روبرو می‌باشد با توجه به این حقایق است که تهیه طرح توسط مهندسین مشاور، که بر پایه مطالعات مقدماتی و تفصیلی زمین‌شناسی صورت پذیرفته باشد از الزامات و ضروریات هر پروژه زیرزمینی است.

بدین ترتیب مشاور انتخابی برای طراحی سازه‌های زیرزمینی باید دارای توانائیهای لازم جهت انجام دقیق اکتشافات و مطالعات موردنیاز بوده و قدرت تحلیل و طبقه‌بندی اطلاعات و کاربرد آنها را در طراحی صحیح پروژه داشته باشد و با کلیه دستورالعمل‌های بین‌المللی اجرائی و روشهای مدرن حفاری آشنا باشد.

بررسی نیروهای وارده بر فضاهای زیرزمینی

1ـ تنش در پوسته زمین

وضعیت تنش در پوسته زمین، برای زمان و مکان معین، نتیجه تأثیر نیروهایی با خصوصیات و فشارهای گوناگون می‌باشد. معمولاً قبل از شروع هر کار مهندسی در ساختارهای زمینی سعی می‌شود وضعیت تنش را بدست آورد. وضعیت تنش زمین در حالت بکر پس از انجام عملیات حفاری و ایجاد ساختار دچار دگرگونی شده است و توزیع جدیدی از تنش در سنگ‌ها و محدوده آن به وجود می‌آید.

تنش‌های مؤثر بر هر نقطه از پوسته زمین را می‌توان ناشی از فشاهای زیر دانست.

1ـ تنش‌های ثقلی: این تنش‌ها بر اثر وزن طبقات فوقانی ایجاد می‌شود. به واسطه محصور بودن سنگ‌ها در دل زمین، تنشهای جانبی نیز در اثر فشار ثقلی گسترش می‌یابد. (اثر پواسون)

2ـ تنش‌های تکتونیکی: این تنش‌ها بواسطه تنش‌ها بواسطه تأثیر نیروهای تکتونیکی و زمین ساختی نظیر کوهزائی و یا گسل بوجود آید.

3ـ تنش‌های محلی: این تنش‌ها بواسطه ناهمگونی در جنس طبقات یا سنگ‌های همجوار بوجود می‌آیند. نظیر تمرکز تنش در عدسیهای ماسه سنگی یا اطراف کنکرسیونها.

4ـ تنش‌های باقیمانده: این تنش‌ها در حین تشکیل طبقات یا توده سنگها و در اثر فرآیندهایی نظیر کریستالیزاسیون، دگرگونی، رسوبگذاری، تحکیم و بی‌آب شدن در سنگها بسته به مورد گسترش می‌یابد. مثلاً تنش حاصل در مرز بین کریستالهای یک سنگ که دارای خواص فیزیکی متفاوت بوده و سرد شدن آنها متشابه یکدیگر نیست از این نوع می‌باشند.

از بین انواع تنش‌های فوق تنش‌های ثقلی را می‌توان از طریق محاسبه بدست آورد. ذیلاً به انواع تنش‌های ثقلی و نحوه برآورد آنها اشاره می‌کنیم.

فرض کنیم که توده سنگی در عمق H و تحت محدودیت کامل دارای رفتار الاستیک باشد. در این صورت وضعیت تنش چنین خواهد بود.

تنش قائم اصلی

که در آن v وزن مخصوص سنگهای فوقانی می‌باشد.

که در آن ضریب پواسون سنگ موردنظر می‌باشد.

در این حالت نسبت تنشهای اصلی عبارتند از:

اگر محدودیت جانبی برای سنگ کامل نباشد مقدار H بیشتر از حد بالا خواهد بود. همینطور اگر سنگ ما کاملاً دارای رفتار پلاستیک باشد میزان تنش هیدرواستاتیکی (M=1 و SH=Sv)

باید توجه داشت برای سنگی با مشخصات مکانیکی معین یک عمق بحرانی وجود دارد که پس از آن سنگ دارای رفتار الاستیک بوده و تنش افقی ثقلی را می‌توان از ملاک تسلیم بدست آورد به نحوه‌ی که:

که در آن OF برابر تنش تسلیم (yield stress) می‌باشد.

همینطور تنش قائم Sv در سنگهای غیرهمگن (Heteregenous) ممکن است بواسطه تأثیر ساختهای زمین‌شناسی در یک فاصله افقی محدود دچار نوسانات زیاد گردد. در شکل زیر همانطوری که ملاحظه می‌شود وضع تنش قائم در صفحات افقی موازی که یکسری طبقات چین خورده را قطع می‌کند یکسان تغییر نمی‌کند در طول خط تنش قائم واقعی در زیر ناودیس به 60% بیشتر از مقدار و در نقطه درست زیر تاقدیس به صفر می‌رسد.

تأثیر چین‌خوردگی سنگهای لایه‌ای غیر هموژن روی تنشهای قائم زمین(2)

در حالت دوم سنگ‌های چین‌خورده نظیر یک چتر از انتقال مستقیم نیروهای فوقانی به سنگ‌های تحتانی جلوگیری می‌کند. حال اگر طبقاتی در طول تاریخ حیات خود دچار تغییراتی نظیر فرسایش شده باشد مشخصات و وضعیت تنش‌های افقی باز هم با آنچه از رابطه ساده SH=MSv بدست می‌آیند متفاوت خواهند بود. فرض کنیم جزئی از یک سنگ که در عمق Ho قرار دارد و در آن M=Mo است بواسطه تخریب ضخامتی برابر از طبقات رویی دچار کاهش بار گردد. (شکل 2ـ2) به واسطه حذف مقدار از تنش قائم تنش افقی به اندازه کاهش می‌یابد. بنابراین بر اثر فرسایش ضخامت از سنگ، تنش افقی در عمق برابر خواهد بود.

بنابراین افزایش طبقات رویی باعث افزایش M شده و تنش افقی در اعماق کمتر از یک مقدار معین از تنش قائم بیشتر خواهد بود.

حال اگر چنانچه علاوه بر تنشهای ثقلی انواه دیگر تنش نیز بر سنگ تأثیر نماید ممکن است نسبت تنشهای افقی و قائم کاملاً متفاوت از آن است که ذکر شد. برخی از دانشمندان معتقدند که بواسطه خزش سنگها در طول اعصار زمین‌شناسی اختلاف تنش‌ها از بین رفته و شرایط هیدرواستاتیکی فراهم آمده است.

و...

NikoFile