مقدمه:

دستگاه لرزش هیدرولیکی (hydrovibrator) به منظور حفاری سنگ‌هاس سخت به روش لرزش هیدرولیکی به‌کار گرفته می‌شود.

منافع استفاده از آن در این نکته نهفته است که این روش خواص مثبت روش‌های حفاری لرزشی و دورانی را در یک روش ترکیب کرده است. در چنین روش ترکیبی حفاری نه تنها از نیروهای ثابت (استاتیک) روی ابزار حفاری استفاده می‌شود، بلکه از اثرات دینامیک طبیعتی متناوب (ضربان تک‌موج‌های کوتاه‌مدت) نیز استفاده می‌شود.

در اثر این نیروها در لحظه برخورد، ‌قطعات سنگ بستر نه نتها خرد شده و از سنگ به‌صورت سنگ ریزه جدا می‌شوند، بلکه در اثر چرخش تحت بار ثابت (استاتیک) ایجاد شده، نیز سنگ خرد شده و از آن جدا می‌شود.

نحوه عملکرد و زمینه‌های به‌کارگیری

دستگاه لرزش هیدرولیکی به منظور ایجاد ارتعاش و تشدید سرعت حفاری بدون توجه به عمق و سختی سنگ در حال حفاری طراحی شده است.

زمینه‌های کاربری

ـ چاه‌های انبساطی

ـ حفاری‌های گاز و نفت

ـ حفاری در سنگ‌های سخت

ـ حفاری‌های تکنولوژیکی

نکته: این روش در حفاری چاه‌های عمودی و افقی کاربرد دارد.

روش حفاری لرزشی هیدرولیکی کاویتاسیونی نیاز به هیچ‌گونه هزینه خاص جهت به‌کارگیری نداشته و در تمامی دستگاه‌های حفاری که از سیال حفاری استفاده می‌کنند می‌تواند کاربرد داشته باشد.

قوانین و قواعد کاربری روش حفاری لرزش هیدرولیکی

ـ دستگاه حفاری لرزش هیدرولیکی در حفاری‌های قائم یا افقی بر روی لوله‌های حفاری نصب می‌شود

ـ سیال حفاری در ورودی دستگه با فشار بالا به داخل آن پمپ می‌شود

ـ مقدار اضافی آب از میان یک مسیر مولد در داخل چاه عبور می‌کند

ـ جریان ضربانی با تواتر (فرکانس) بالا به‌دلیل کاهش فشار سیال در مسیر عبور طراحی شده در داخل دستگاه (به‌دلیل تغییر سطح مقطع) ایجاد می‌شود.

بخشی از انرژی جریان ضربانی باعث ایجاد شتاب طولی (در امتداد میله) سرمته شده و به سنگ منتقل

می‌شود.

شرح عملکرد دستگاه لرزش هیدرولیکی

هایدرو وایبریتو (دستگاه لرزش هیدرولیکی) دستگاهی است که شتاب لرزشی با فرکانس بالا در امتداد طول ابزار حفاری (شماره یک) ایجاد می‌کند، برای این منظور بخشی از انرژی جریان سیال حفاری (شماره 2) که به منظور پاک کردن مواد خرد شده از داخل گمانه، وارد گمانه (شماره 3) می‌شود، (شماره 4) و (شماره 5).

دستگاه لرزش هیدرولیکی بخشی از زنجیره حفاری است که مشتمل بر مجرای داخلی (شماره 6) و مقطع عرضی پروفیل خاص (شماره 7) است که امکان برقراری جریان ثابت ضربه‌ای ناشی از کاویتاسیون سیال حفاری را ایجاد می‌سازد. این دستگاه در فاصله‌ای از سر مته حفاری و در پشت‌ آن در زنجیره میله‌های حفاری نصب می‌شود (برای مثال بالای کوربارل) و جریان ثابت سیال حفاری را به ضربان تبدیل می‌کند.

از این طریق (شماره8) سیال حفاری مورد استفاده از دستگاه لرزش هیدرولیکی به سرمته حفاری منتقل خواهد شد.

این فرآیند باعث ایجاد لرزش‌هایی در امتداد طولی سرمته حفاری خواهد شد. در مسیر عبور سیال که در داخل دستگاه ذکر و طراحی شده، به‌طور متناوب تجمع حباب‌های حاصل از کاویتاسیون به چشم می‌خورد. بعد از این‌که این حباب‌ها به مقداری متناسب تشکیل شد با یک نرخ جریان ویژه مجموعه حباب‌ها از محل کنده شده و در امتداد زنجیره جابه‌جا می‌شود. به‌دلیل حجم بالای جریان پر فشار، این حباب‌ها منهدم می‌شوند. در اثر انهدام حباب‌های مذکور، موجی از فشار تا عمق زیادی از پایین‌دست گسترش یافته و تقریبا از بین می‌رود و براساس شواهد در هنگام عدم وجود لرزش در ورودی دستگاه موج دیگری از فشار در بالادست وارد شده و گسترش می‌یابد که همزمان با رشد حباب جدید فرونشانده می‌شود.

با این حال این موج در شکل‌گیری جریان معکوس شرکت می‌کند و شرایط را برای جداشدن حباب بعدی آماده می‌سازد، بنابراین در این دستگاه فرآیندی خود تنظیم شکل می‌گیرد که در آن حباب‌ها در اثر کاویتاسیون ایجاد، یکپارچه و جدا شده و در نهایت منهدم می‌شوند. (شکل2)

تشریح عملیات دستگاه

این شکل نمایانگر، اسیلوگرام (ارتعاش نگار) تغییرات سطح فشار در خروجی دستگاه است. با ثابت نگه داشتن فشار سیال ورودی به دستگاه در حد مناسب رژیم (روند) تاخیر ناشی از کاویتاسیون قابل دستیابی است.

از آنجا که افت و خیز فشار سیال حفاری با روند تاخیر تناوبی کاویتاسیون به سمت بالا دست جریان سیال اعمال نمی‌شود، بنابراین پمپ هیدرولیک بدون اعمال فشار روی سیستم هیدرولیک عمل می‌کند، لذا این دستگاه لرزش هیدرولیکی حذف ضعف‌های مربوط به چکش‌ها و ویبراتورهای موجود را تضمین می‌کند.

تست‌هایی که دستگاه لرزش هیدرولیکی گذرانده است:

ـ در محیط آزمایشگاه و در حفاری گمانه به قطر 36 تا 250 میلیمتر، تا عمق 4000 متر

ـ در محیط صحرایی در حفاری گمانه به قطر 76 تا 190 میلیمتر

اصلی ترین منافع دستگاه لرزش هیدرولیکی:

ـ افزایش نرخ نفوذ در مقایسه با روش عادی تا 500 درصد

ـ بهبود عملکرد و دوام ابزار حفاری تا 500 درصد (شکل شماره 6)

ـ زمان طولانی عملکرد بدون توقف تا 2000 ساعت (شکل شماره 7)

ـ نیازی به تامین منبع نیروی خاصی وجود ندارد

ـ نیاز به تنظیم مجدد برای اعماق مختلف حفاری ندارد

ـ لرزش به میله‌های حفاری منتقل نمی‌شود

ـ بخش یا قسمت متحرک یا دورانی (دینامیک) در این دستگاه وجود ندارد

ـ ضریب بازیافت مغزه در سنگ‌های خرد شده افزایش می‌یابد

ـ محدودیت کاربری در عمق حفاری وجود ندارد

ـ محدودیت خاصی در قطر حفاری وجود ندارد

ـ این ابزار روش حفاری را با کمترین هزینه از دورانی به دورانی لرزه‌‌ای تبدیل می‌‌کند، در حالی‌که ضعف‌های موجود در چکش‌ها و دستگاه‌های لرزاننده مرسوم مانند تنظیم مجدد برای اعماق حفاری زیاد، خرد شدن، ‌عمر کوتاه ابزار و غیره..

ـ این ابزار ارتعاشات شتابدار فرکانس بالایی در امتداد طولی ابزار حفاری ایجاد می‌کند

ـ این وسیله به نوعی دوست طبیعت بوده و با آب و بدون استفاده از هیچ‌گونه ترکیب شیمیایی مضر طبیعت،‌ کار کرده و باعث ایجاد آلودگی نمی‌شود.

پیشنهادات ارایه‌دهنده:

ـ ارایه خدمات مهندسی

ـ طراحی و ساخت ابزار لرزش هیدرولیکی با توجه به شرایط عملکرد دستگاه‌های هر شرکت

ـ ما آماده‌ایم با هزینه خود قابلیت‌های دستگاه خود را در شرایط ویژه به شما اثبات کنیم

ـ این عملیات شامل موارد زیر خواهند بود: توسعه، طراحی دستگاه با توجه به شرایط و ابزار شرکت متقاضی و همچنین تولید و آزمایش تجیزات تولید شده است.

اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی به شرح زیر هستند:

ـ قطر گمانه

ـ دبی سیال حفاری و ارتفاع (هد) پمپ

ـ عمق حفاری

ـ نوع و مدل ماشین‌آلات شما

ـ نوع اتصال ابزار حفاری (رزوه، فلنج و غیره)