انواع مته های حفاری

انواع مته های حفاری

مته های حفاری که معمولا به پایین ترین بخش لوله حفاری یا در مورد چاههای عمیق بالاخص سیستم حفاری چرخشی به پایین ترین بخش لوله اضافی (drill collar ) متصل بوده و عامل انتقال انرژی دریافتی از لوله ی حفاری به سنگ می باشد و از این طریق موجب نفوذ در آنها می گردد. بدون شک مقدار انرژی باید به حدی باشد که بتواند مقاومت سنگ را در هم بشکند و جنس مته ها نیز باید از موادی تشکیل شده باشد که در مقابل سختی سنگ ها ، حرارت و فشار اعمال چاه یا چاهها مقاومت کنند . با توجه به عملکرد مته های حفاری ( شکستن و نفوذ در سنگها ) آنها را بر اساس سه اصل زیر طراحی می کنند:

1-مته هایی که باعث تراشیدگی (crushing-chipping attion ) و ریز ریز شدن سنگها می شوند. این گونه مته ها بیشتر برای سنگهای دارای مقاومت و سختی کم همچون رسهای چسبنده شیلهای رسی و سنگها یا کانی های دارای خاصیت ساییدگی مورد استفاده قرار می گیرد.

2- مته هایی که در اثر مماس و با عمل بررشی (shearing action ) موجب نفوذ در سنگها می شوند. این نوع مته ها برای سنگها ی نیمه سخت تا سخت و همچنین سنگهایی با خاصیت ساییدگی به کار برده می شوند.

3- مته هایی که با ایجاد بریدگی و خراش اندازی cutting-abrasiveaction موجب نفوذ در سنگ ها می شوند . این گونه مته ها برای سنگ های نیمه سخت تا سخت و سنگ هایی با خاصیت پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند

مته های کاجی

در این مته‌ها هنگام چرخش رشته حفاری، کاج‌های مته (CONES) حول محور خود به چرخش در آمده و سپس در اثر وزن اعمالی روی مته (W.O.B)، دندانه‌های مته در سنگ فرو رفته و باعث خرد شدن سنگ می‌شود. این گونه مته‌ها در طیف وسیعی تولید شده که به آنها مته‌های صخره‌ای (ROCK BITS) هم می‌گویند. مته‌های صخره‌ای به دو گروه عمده تقسیم می‌شوند.

الف- مته‌های دندانه فولادی MILL TOOTH BITS

مته‌های کاجی دندانه فولادی اولین مته‌هایی هستند که در حفاری یک چاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مته‌ها، دندانه‌های مته از جنس کاج مته بوده و کاج و دندانه‌ها بصورت یک تکه در عملیات تراشکاری، ساخته می‌شوند. سپس جهت افزایش مقاومت دندانه‌های مته، سطح آنرا توسط پودر تنگستن کارباید رو سخت‌کاری (HARD FACING) می‌کنند. مته‌های کاجی دندانه فولادی ممکن است براساس شرایط کاربردی به شکل‌های زیر تولید شوند.

• مته‌های یک کاجه SINGLE CONE
• مته‌های دو کاجه DUBBLE CONE
• مته‌های سه کاجه THREE CONE
• مته‌های چهار کاجه FOUR CONE

ب- مته‌های دکمه‌ایی (TUNGESTAN CARBIDE INSERT) BUTTON BIT

در این گروه از مته‌ها، دندانه‌های مته بصورت دکمه‌هایی از جنس تنگستن کارباید بوده که در سطح کاج مته، نصب می‌شوند. این نوع مته‌ها معمولاً در سازندهای نیمه سخت و سخت (اعماق پایین) مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع از مته‌ها مانند مته‌های دندانه فولادی با توجه به نوع کاربردشان به شکل‌های زیر وجود دارند.

• مته‌های یک کاجه SINGLE CONE
• مته‌های دو کاجه DUBBLE CONE
• مته‌های سه کاجه THREE CONE
• مته‌های چهار کاجه FOUR CONE

مته های سایشی

مته‌های سایشی (DRAG BIT) اولین نوع مته‌های قابل استفاده در صنعت حفاری بوده‌اند. این مته‌ها دارای تغذیه (BLADE) بوده و فاقد کاج (CONE) می‌باشند. مته‌های مذکور جهت حفاری طبقات نرم مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. امروزه نوع پیشرفته مته‌های سایشی تحت نام FIXED CUTTER BITS در صنعت حفاری کاربرد بسیار زیادی دارند. این نوع مته (FIUXED CUTTER) به انواع زیر تقسیم‌ می‌گردند.

• NATURAL DIAMOND BIT
• POLYCHRYSTALINE DIAMOND COMPACT - PDC BIT
• TERMALLY STABLE PDC - T.S.P BIT
• BI- CENTER BIT

مته‌های FIXED CUTTER بصورت یک تکه بوده و فاقد هر گونه قطعه متحرک (CONE) می‌باشند در این نوع مته‌ها، دانه‌های الماس طبیعی و یا مصنوعی بر روی سطح مته نصب می‌گردند.

مته‌های مغزه‌گیری COREHEAD

این نوع مته‌ها جهت عملیات مغزه‌گیری از سازند مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دو شکل زیر وجود دارند.

• FIXED CUTTER COREHEAD
• POLLER CONE COREHEAD

الف- FIXED CUTTER COREHEAD

این نوع مته‌های مغزه‌گیری بصورت یک تکه بوده و دانه‌های الماس مصنوعی و یا PDC بر سطح آن نصب شده است. امروزه معمولاً در کلیه عملات مغزه‌گیری مته مغزه‌گیری PDC استفاده می‌شود.

ب- POLLER CONE COREHEAD

نسل اولیه و قدیمی مته‌های مغزه‌گیری مته‌های چهارکاجه می‌باشند در این نوع مته‌ها چهار کاج مته بصورت دو به دو روبروی هم قرار داشته و ضمن حفاری سازند، نمونه سازند بصورت مغزه (CORE) وارد مته می‌شود.

قسمت‌های اصلی یک مته کاجی

قسمت‌های اصلی یک مته کاجی عبارتند از:

• Cone
• Shirttail
• Shank (Pin)
• Bearings (Sealed Or Open System)
• Nozzle Ports
• Tooth

Bit Cone: قسمتی از مته را Cone گویند که بر سطح آن دندانه‌های مته قرار دارد و در قسمت داخل آن اجزاء لازم جهت چرخش Cone بر روی Pilot Pin جای می‌گیرد.

در مته‌های دندانه فولادی، دندانه‌ها جزء اصلی Cone می‌باشد ولی در مته‌های دکمه‌ای (Tungsten Carbide Insert)، دندانه‌های مته بر سطح بیرونی Cone نصب شده‌اند.

Shirttail: قسمت پایین Leg مته را که باعث محافظت Cone و مانع از خروج اجزاء Bearing‌ از داخل Cone به بیرون می‌گردد، Shirttail می‌گویند.

Shank: قسمت بالایی مته، که بر روی آن روزه استاندارد وجود دارد و محل اتصال مته با لوله‌های حفاری می‌باشد، Shank نامیده می‌شود. در این قسمت، مشخصات هر مته نوشته شده است (Bit Size, Bit Type, Serial Number).

Bearing: اجزایی که باعث چرخش Cone مته روی Pilot Pine می‌شود را بیرینگ گویند. بیرینگ‌ها به اشکال مختلف در مته وجود دارند.

Roller-Ball-Roller (R.B.R) Bit>9"

Roller-Ball-Friction (R.B.F) 6"<9"

Friction-Ball-Friction (F.B.F) Bit<6"

Friction-Friction-Friction (F.F.F) Bit<6"

Nozzle Ports: محل قرار گرفتن نازک در مته را Nozzle Port می‌گویند. چگونگی نصب نازل مته‌های شرکت‌های مختلف با یکدگیر متفاوت می‌باشد.

اتصال نازک بر روی مته ممکن است به یکی از سه روش زیر باشد:

رزوه (نازل‌پیچی، شرکت اسمیت): این نوع نازک، رد محل نصب نازل، پیچ می‌شود.

میخ (Nail، شرکت سکوریتی): این نوع نازل توسط میخ آلومینیومی در مقر نازل نصب می‌گردد.

رینگ نگهدرانده (Snap Ring، شرکت هیوز-ورال-چینی): این نوع نازل توسط رینگ نگهدارنده در محل نصب نازل نگهداشته می‌شود.

نازل ممکن است دارای ارتفاع معمولی (Normal) و یا بصورت کشیده (Extend) باشد. هنگام حفاری در سازندهای چسبناک (Stick)، بکارگیری نازل نوع کشیده (Extended Nozzle) مناسب‌تر از نازل معمولی است.

Bit Tooth: برآمدگی سطح بیرون Cone (کاج) را دندانه‌های مته می‌گوییم.

در مته‌های دندانه فولادی، این دندانه‌ها بصورت Uniform‌ از جنس Cone‌می‌باشند ولی در مته‌های دارای دندانه‌های Tungestan Corbide این دندانه‌ها از جنس تنگستن کارباید بوده که در سطح Cone، توسط Press در محل‌هایی که قبلاً بر روی Copne بوجود آمده‌اند (Insert Poket) تعبیه شده‌اند.

ارتفاع و شکل دندانه‌های مته با توجه به نوع سازند قابل حفاری، متغییر خواهد بود. مته‌های با دندانه بلند برای حفاری سازند نرم مورد استفاده قرار می‌گیرند و با توجه به افزایش مقاومت استحکامی سازند، دندانه‌های مته کوتاه‌تر و تعداد آنها بر سطح کاج مته بیشتر می‌شود