مقدمه:
دستگاه لرزش هيدروليكي (hydrovibrator) به منظور حفاري سنگ‌هاس سخت به روش لرزش هيدروليكي به‌كار گرفته مي‌شود.
منافع استفاده از آن در اين نكته نهفته است كه اين روش خواص مثبت روش‌هاي حفاري لرزشي و دوراني را در يك روش تركيب كرده است. در چنين روش تركيبي حفاري نه تنها از نيروهاي ثابت (استاتيك) روي ابزار حفاري استفاده مي‌شود، بلكه از اثرات ديناميك طبيعتي متناوب (ضربان تك‌موج‌هاي كوتاه‌مدت) نيز استفاده مي‌شود.
در اثر اين نيروها در لحظه برخورد، قطعات سنگ بستر نه نتها خرد شده و از سنگ به‌صورت سنگ ريزه جدا مي‌شوند، بلكه در اثر چرخش تحت بار ثابت (استاتيك) ايجاد شده، نيز سنگ خرد شده و از آن جدا مي‌شود.
نحوه عملكرد و زمينه‌هاي به‌كارگيري
دستگاه لرزش هيدروليكي به منظور ايجاد ارتعاش و تشديد سرعت حفاري بدون توجه به عمق و سختي سنگ در حال حفاري طراحي شده است.
زمينه‌هاي كاربري
ـ چاه‌هاي انبساطي
ـ حفاري‌هاي گاز و نفت
ـ حفاري در سنگ‌هاي سخت
ـ حفاري‌هاي تكنولوژيكي
نكته: اين روش در حفاري چاه‌هاي عمودي و افقي كاربرد دارد.
روش حفاري لرزشي هيدروليكي كاويتاسيوني نياز به هيچ‌گونه هزينه خاص جهت به‌كارگيري نداشته و در تمامي دستگاه‌هاي حفاري كه از سيال حفاري استفاده مي‌كنند مي‌تواند كاربرد داشته باشد.
قوانين و قواعد كاربري روش حفاري لرزش هيدروليكي
ـ دستگاه حفاري لرزش هيدروليكي در حفاري‌هاي قائم يا افقي بر روي لوله‌هاي حفاري نصب مي‌شود
ـ سيال حفاري در ورودي دستگه با فشار بالا به داخل آن پمپ مي‌شود
ـ مقدار اضافي آب از ميان يك مسير مولد در داخل چاه عبور ميكند
ـ جريان ضرباني با تواتر (فركانس) بالا به‌دليل كاهش فشار سيال در مسير عبور طراحي شده در داخل دستگاه (به‌دليل تغيير سطح مقطع) ايجاد مي‌شود.
بخشي از انرژي جريان ضرباني باعث ايجاد شتاب طولي (در امتداد ميله) سرمته شده و به سنگ منتقل
مي‌شود.
شرح عملكرد دستگاه لرزش هيدروليكي
هايدرو وايبريتو (دستگاه لرزش هيدروليكي) دستگاهي است كه شتاب لرزشي با فركانس بالا در امتداد طول ابزار حفاري (شماره يك) ايجاد ميكند، براي اين منظور بخشي از انرژي جريان سيال حفاري (شماره 2) كه به منظور پاك كردن مواد خرد شده از داخل گمانه، وارد گمانه (شماره 3) مي‌شود، (شماره 4) و (شماره 5).
دستگاه لرزش هيدروليكي بخشي از زنجيره حفاري است كه مشتمل بر مجراي داخلي (شماره 6) و مقطع عرضي پروفيل خاص (شماره 7) است كه امكان برقراري جريان ثابت ضربه‌اي ناشي از كاويتاسيون سيال حفاري را ايجاد مي‌سازد. اين دستگاه در فاصله‌اي از سر مته حفاري و در پشت آن در زنجيره ميله‌هاي حفاري نصب مي‌شود (براي مثال بالاي كوربارل) و جريان ثابت سيال حفاري را به ضربان تبديل ميكند.
از اين طريق (شماره8) سيال حفاري مورد استفاده از دستگاه لرزش هيدروليكي به سرمته حفاري منتقل خواهد شد.
اين فرآيند باعث ايجاد لرزش‌هايي در امتداد طولي سرمته حفاري خواهد شد. در مسير عبور سيال كه در داخل دستگاه ذكر و طراحي شده، به‌طور متناوب تجمع حباب‌هاي حاصل از كاويتاسيون به چشم مي‌خورد. بعد از اين‌كه اين حباب‌ها به مقداري متناسب تشكيل شد با يك نرخ جريان ويژه مجموعه حباب‌ها از محل كنده شده و در امتداد زنجيره جابه‌جا مي‌شود. به‌دليل حجم بالاي جريان پر فشار، اين حباب‌ها منهدم مي‌شوند. در اثر انهدام حباب‌هاي مذكور، موجي از فشار تا عمق زيادي از پايين‌دست گسترش يافته و تقريبا از بين مي‌رود و براساس شواهد در هنگام عدم وجود لرزش در ورودي دستگاه موج ديگري از فشار در بالادست وارد شده و گسترش مي‌يابد كه همزمان با رشد حباب جديد فرونشانده مي‌شود.
با اين حال اين موج در شكل‌گيري جريان معكوس شركت ميكند و شرايط را براي جداشدن حباب بعدي آماده مي‌سازد، بنابراين در اين دستگاه فرآيندي خود تنظيم شكل مي‌گيرد كه در آن حباب‌ها در اثر كاويتاسيون ايجاد، يكپارچه و جدا شده و در نهايت منهدم مي‌شوند. (شكل2)
تشريح عمليات دستگاه
اين شكل نمايانگر، اسيلوگرام (ارتعاش نگار) تغييرات سطح فشار در خروجي دستگاه است. با ثابت نگه داشتن فشار سيال ورودي به دستگاه در حد مناسب رژيم (روند) تاخير ناشي از كاويتاسيون قابل دستيابي است.
از آنجا كه افت و خيز فشار سيال حفاري با روند تاخير تناوبي كاويتاسيون به سمت بالا دست جريان سيال اعمال نمي‌شود، بنابراين پمپ هيدروليك بدون اعمال فشار روي سيستم هيدروليك عمل ميكند، لذا اين دستگاه لرزش هيدروليكي حذف ضعف‌هاي مربوط به چكش‌ها و ويبراتورهاي موجود را تضمين ميكند.
تست‌هايي كه دستگاه لرزش هيدروليكي گذرانده است:
ـ در محيط آزمايشگاه و در حفاري گمانه به قطر 36 تا 250 ميليمتر، تا عمق 4000 متر
ـ در محيط صحرايي در حفاري گمانه به قطر 76 تا 190 ميليمتر
اصلي ترين منافع دستگاه لرزش هيدروليكي:
ـ افزايش نرخ نفوذ در مقايسه با روش عادي تا 500 درصد
ـ بهبود عملكرد و دوام ابزار حفاري تا 500 درصد (شكل شماره 6)
ـ زمان طولاني عملكرد بدون توقف تا 2000 ساعت (شكل شماره 7)
ـ نيازي به تامين منبع نيروي خاصي وجود ندارد
ـ نياز به تنظيم مجدد براي اعماق مختلف حفاري ندارد
ـ لرزش به ميله‌هاي حفاري منتقل نمي‌شود
ـ بخش يا قسمت متحرك يا دوراني (ديناميك) در اين دستگاه وجود ندارد
ـ ضريب بازيافت مغزه در سنگ‌هاي خرد شده افزايش مي‌يابد
ـ محدوديت كاربري در عمق حفاري وجود ندارد
ـ محدوديت خاصي در قطر حفاري وجود ندارد
ـ اين ابزار روش حفاري را با كمترين هزينه از دوراني به دوراني لرزه‌‌اي تبديل ميكند، در حالي‌كه ضعف‌هاي موجود در چكش‌ها و دستگاه‌هاي لرزاننده مرسوم مانند تنظيم مجدد براي اعماق حفاري زياد، خرد شدن، عمر كوتاه ابزار و غيره..
ـ اين ابزار ارتعاشات شتابدار فركانس بالايي در امتداد طولي ابزار حفاري ايجاد ميكند
ـ اين وسيله به نوعي دوست طبيعت بوده و با آب و بدون استفاده از هيچ‌گونه تركيب شيميايي مضر طبيعت، كار كرده و باعث ايجاد آلودگي نمي‌شود.
پيشنهادات ارايه‌دهنده:
ـ ارايه خدمات مهندسي
ـ طراحي و ساخت ابزار لرزش هيدروليكي با توجه به شرايط عملكرد دستگاه‌هاي هر شركت
ـ ما آماده‌ايم با هزينه خود قابليت‌هاي دستگاه خود را در شرايط ويژه به شما اثبات كنيم
ـ اين عمليات شامل موارد زير خواهند بود: توسعه، طراحي دستگاه با توجه به شرايط و ابزار شركت متقاضي و همچنين توليد و آزمايش تجيزات توليد شده است.
اطلاعات مورد نياز جهت طراحي به شرح زير هستند:
ـ قطر گمانه
ـ دبي سيال حفاري و ارتفاع (هد) پمپ
ـ عمق حفاري
ـ نوع و مدل ماشين‌آلات شما
ـ نوع اتصال ابزار حفاري (رزوه، فلنج و غيره)
