شرکت زمین خاک پویان

 

خدمات ژئوفیزیک

آبیابی و اکتشاف آبهای زیر زمینی

ژئوفیزیک معادن

خدمات نقشه برداری و دورسنجی

کدام روش حفاری برای چاه آب مناسب است؟

کدام روش حفاری برای چاه آب مناسب است؟

 

            ضربه ای           یا             دورانی         

 

انتخاب متد حفاری تاثیر زیادی در نتیجه بخشی عملیات خواهد داشت ؛با توجه به هزینه بالای عملیات حفاری در چاه های عمیق و نیمه عمیق انتخاب متد حفاری مناسب تاثیر بسزایی در کاهش هزینه  ها و افزایش راندمان چاه و دبی خروجی و کاهش هزینه ها خواهد داشت.

 

نحوه حفاری به صورت ضربه ای یا دورانی با توجه به نوع و اندازه رسوبات تشکیل دهنده سفره و همچنین عمق حفاری انتخاب می گردد.

در چاه هایی که به روش ضربه ای حفر می شوند باید رسوبات سفره آن دانه درشت از نوع شن و سنگ باشد ؛ حداکثر عمق حفاری با این روش با توجه به نوع دستگاه مورد استفاده به بیش از 150 متر محدود می گردد ؛در زمین های دانه ریز این روش باید همراه با اجرای گراول پک مناسب باشد تا از ماسه دهی و ایجاد رسوبات جلوگیری کند.

در اکثر بافت های زیرزمینی حفاری به روش ضربه ای هزینه کمتری نسبت به دورانی خواهد داشت و ساختمان چاه بسیار مناسب و با دوام بالا خواهد بود.

    بطورکلی در حفاری ضربه ای روش کار مبتنی بربلند کردن مته ای سنگین و انداختن آن بطور قائم روی زمین است که بالطبع منجر به خرد کردن زمین می گردد . ارتفاع سقوط و فراوانی ضربه ها با سختی سنگ ( زمین ) تغییر می کند .
اگر مجموعه مته ( مته ، استیم ، جارز و روپ ساکت ) که مجموعاً بنام مته خوانده می شوند . مستقیماً به کابل حفاری متصل گردند دستگاهی خوانده می شود که به روش پنسیلوانین حفاری می نماید. چنانچه مته به مجموعه ساقه های سنگین وصل شود ، دستگاهی است که به روش کانادین حفاری می کند . چاه آب در ایران روش کانادین چندان معمول نیست و آن چه که امروزه در بازار کار ایران در حال کارانداز نوع پنسیلوانین میباشند که بیشتر به نام های روستون ۲۰ ، روستون ۶۰ و یا داند و۸۰۰ خوانده می شوند.حرکت تناوبی ( بالا و پایین رفتن ) مته بوسیله یک چرخ لنگر و یک میل گاردان که موتور دیزل قوه محرکه آن را تامین میکند انجام می گیرد. در انتها یا نوک دکل ، چند پولی نصب شده است که از هر یک کابلهای مته ، گل کش و لوله گیر بطور جداگانه عبور می نماید در زیر پولی مته صفحه ای بنام بشقاب قرار دارد که در زیر آن فنری است که این دو ضربه های برگشتی حفاري حاصل از ضربه زدن را مستهلک می کنند . حرکات متقاطع کابل در جهات مختلف تیغه مته را در تمام سطح جدار چاه جابجا می کند و در صورتیکه مجموعه دستگاه حفاری  ضربه ای تراز باشد چاه نیز به صورت قائم و مستقیم حفر می گردد .


   به منظور ایجاد بازده بهتر لازم می شود حفر چاه عميق که قبل از چاه آب رسیدن به سطح ایستایی درون حفره چاه (حفر چاه آب به روش ضربه ای) بطور دستی آب ریخته شود تا مته بتواند در محیط مرطوب و براحتی کار کند.در صورتیکه جدار چاه ضمن حفاری (حفر چاه آب به روش ضربه ای) در اثر ضربه های مته ریزش نماید لازم است از ستون لوله های نگه دارنده جدار مخصوص اینکار استفاده گردد . توصیه می شود به لبه لوله اولیه استوانه فولادی لبه تیز ( دم کاردی ) بقطر لوله نگهدارنده بنام شو جوش داده شود و همچنین بقیه لوله ها باید صاف ، کوتاه بدون بوش و یا پیچ شدن توی هم ( رزوه-قلاویز) باشند تا بتوانند براحتی از جدار چاه لیزخورده و پایین بروند سپس کار حفاری (حفر چاه آب به روش ضربه ای) درون این لوله ادامه می یابد . بدیهی است درپیشرفت حفاری ، لوله نگهدارنده جدار نیز در چاه پایین می رود . مزیت حفاری ضربه ای آنست که مته حفاري ممکن است مجددا ترمیم گردد ؛حفر چاه عميق یعنی روی آن عملیات آهنگری و تیزکاری انجام گیرد و یا به منظور افزایش قطر چاه به دورمته صفحات فلزی به نام دور مته جوش نمود.
باروش ضربه ای می توان در تمام زمین ها بسهولت حفاری چاه عمیق(حفاری چاه عمیق آب) کرد ، مخصوصاً درسازندهای رسوبی نرم و سخت چاه آب نشده مانند آبرفت ها با وجود اینکه سرعت پیشرفت حفاری در این روش نسبت به دورانی کندتر است ولی در حفاری برای آب مقرون به صرفه می باشد. این روش برای سازندهای سخت توصیه نمی شود ولی چنانچه اینگونه سازندها در سطح زمین بیرونی زدگی داشته باشند با این روش حفاری (حفر چاه آب به روش ضربه ای) الزامی است زیرا دراین شرایط ایجاد وزن کافی روی مته دورانی مشکل است.
در سازندهائی که دارای درز و شکاف حفاري ( کارستیک ) و یا سازندهای خیلی نفوذپذیر استفاده از این دستگاه ها غیر قابل انکار است زیرا در این روش هراسی از اتلاف جریان گل حفاری و یا مایعات مشابه آن وجود ندارد کار مته روی قلوه سنگ های درشت رسوبی بدون شک در هر یک از این دو روش بدون اشکال نخواهد بود گو اینکه اکثرا مته ضربه ای موفق به راندن قلوه سنگ آزار دهنده به اطراف و جدار چاه می گردد ولی مته های چاه آب دورانی نمی توانند کاری انجام دهند غیرازاینکه فرسوده و سائیده شوند .
حفاری ضربه ای  نسبت حفر چاه عميق به دورانی به آب کمتری نیاز دارد . ۴ تا ۵۰ لیتر آب درساعت بطور متوسط کفایت می کند مهم نیست چه آبی ، حتی آب شورهم می تواند بکار برده شود . دسترسی به آب بسیار مهم است ، خصوصا وقتی که قرار است یک سری چاه به روش دورانی در ناحیه ایکه درآنجا دسترسی به آب دور است ، حفر گردند.

  مهندسین زمین خاک پویان ؛ مشاور و مجری تخصصی حفاری های عمیق و نیمه عمیق.

 


 
 حفاری ضربه ای :

   امروزه اکثر چاه‌های آب به صورت ضربه‌ای حفر می‌شوند. در این روش، عمل حفر چاه با بلند کردن و رها ساختن متوالی رشته‌هایی از ابزار حفاری انجام می‌گیرد. ضربات متوالی مته در کف چاه موجب خرد شدن آبرفت یا سنگ‌های سست می‌شود.

در این روش عمل حفر متناوباً قطع می‌گردد و مواد حفاری شده توسط گِل کش بیرون آورده می‌شود. گل کش لوله‌ای استوانه‌ای است که با وارد کردن آن به درون چاه دریچه‌اش باز می‌شود و مواد حفاری شده وارد آن می‌گردد. با بالا کشیدن گل کش، دریچه بسته شده و مواد حاصل از حفاری به سطح زمین انتقال یافته و تخلیه می‌شود.

حفاری چاه آبسرعت حفاری ضربه‌ای به نوع سنگ، وزن و قطر مته‌ی حفاری، جنس و مشخصات سر مته، فاصله‌ی افتادن مته، تعداد ضربات مته در واحد زمان، فاصله‌ی زمان خارج کردن مواد حاصل از حفاری و فواصل زمانی لوله‌گذاری وابسته است. تجربه‌ی حفار نیز در افزایش یا کاهش سرعت حفاری عاملی تعیین کننده می‌باشد.

حفاری چاه به روش ضربه‌ای معمولاً در آبرفت‌ها انجام می‌شود، ولی در سنگ‌های سست و خرد شده هم می‌توان از این روش برای حفر چاه استفاده کرد. به دلیل سرعت کم، به کارگیری روش ضربه‌ای در حفاری سنگ‌های سخت معمول نیست. سرعت حفاری ضربه ای در آبرفت های نسبتاً نرم و سخت نشده به چندین متر در روز ولی در سنگ‌های سخت به نیم متر در روز می‌رسد.

دستگاه حفاری ضربه‌ای معمولاً روی کامیون نصب می‌شود ولی با موتور تراکتور هم می‌توان حفاری ضربه‌ای انجام داد. در حفر چاه‌های عمیق با روش حفاری ضربه‌ای، بایستی به عمودی بودن چاه توجه داشت تا برای قرار دادن پمپ و کارکرد آن مشکل ایجاد نشود.

به طور معمول در هر ۱۰ متر از عمق چاه، ۵ سانتی متر انحراف از محور قائم مجاز می‌باشد. وقتی حفاری در آبرفت انجام می‌شود، به منظور جلوگیری از ریزش دیواره‌ی چاه، لوله گذاری انجام می‌شود. به روش حفاری ضربه‌ای می‌توان چاه‌هایی به عمق ده‌ها متر و در مواردی حتی بیش از صد متر و همچنین قطر ۶۰ سانتی‌متر حفر کرد.

نوع پیشرفته‌تر این حفاری که حفاری چکشی نام دارد، امروزه در بیشتر مناطق جایگزین روش ضربه‌ای شده است. در روش مذکور به جای بلند کردن و رها کردن وزنه، از یک مته‌ی چکشی استفاده می‌شود و سرعت حفاری را به طور مشهودی افزایش می‌دهد؛ ولی در سایر موارد کاملاً مشابه حفاری ضربه‌ای می‌باشد.

مزایای روش حفاری ضربه‌ای:

  • نمونه‌گیری بدون گل حفاری انجام می‌شود.
  • با تغییر جنس لایه‌ها، مقطع زمین شناسی از چاه تهیه می‌گردد.
  • تغییرات سطح ایستابی قابل اندازه‌گیری است.
  • هنگام عبور از لایه‌های آبدار می‌توان نمونه‌گیری انجام داد.
معایب روش حفاری ضربه‌ای:
  • سرعت حفاری کم است.
  • عمق حفاری محدود می‌باشد و با افزایش عمق، حفاری دشوارتر و کندتر می‌شود.
  • در حفاری‌های عمیق، بیرون کشیدن لوله‌ها و لوله‌گذاری مشکلاتی ایجاد می‌کند.
منبع: کتاب آب‌های زیرزمینی، تألیف دکتر محمدحسین قبادی.
    مهندسین زمین خاک پویان ؛ مشاور و مجری تخصصی حفاری های عمیق و نیمه عمیق.
 

 


 حفاری دورانی:

   حفاری چرخشی که به آن حفاری دورانی نیز گفته می‌شود، جهت انجام حفاری‌های اکتشافی و به منظور افزایش سرعت حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، مته به انتهای یک سری لوله‌های توخالی که لوله حفاری نامیده می‌شوند، متصل شده و حرکت موتور به وسیله‌ی لوله‌های حفاری به مته منتقل می‌گردد. با حرکت مته سنگ خرد شده و برای خارج کردن مواد خرد شده از گل حفاری استفاده می‌شود.

گل حفاری توسط پمپ به داخل لوله‌ی حفاری تزریق می‌شود که پس از خروج از سر مته از فضای بین لوله‌ی حفاری و دیواره‌ی چاه به بیرون چاه برمی‌گردد. مواد حاصل از حفاری نیز همراه با گل حفاری به سر چاه منتقل می‌شوند. گل حفاری در سر چاه وارد یک حوضچه شده و در آنجا ذرات حاصل از حفاری را ته نشین می‌سازد و دوباره به داخل لوله حفاری پمپ می‌شود.

گل حفاری علاوه بر خارج کردن سنگ‌های خرد شده از چاه، موجب خنک کردن سر مته و تسهیل عملیات حفاری می‌شود. همچنین، اگر آبرفت سست باشد، از ریزش دیواره‌ی چاه جلوگیری می‌کند. از امتیازات حفاری دورانی این است که ضمن حفاری، به ندرت لوله جداری لازم می‌شود، زیرا همانطور که ذکر شد، گل حفاری دیواره‌ی چاه را گل اندود می‌کند. ماده‌ی اصلی گل حفاری، آب و نوعی رس به نام بنتونیت است.

سرعت حفاری دورانی به سختی سنگ، مقاومت سنگ، اندازه و نوع مته، سرعت چرخش مته، خواص گل حفاری و فشار گل در ته چاه وابسته است. سرعت حفاری در رسوبات سخت نشده ممکن است به ۱۰۰ متر در روز هم برسد، ولی در سنگ‌ها و رسوبات سخت شده به چند متر در روز می‌رسد.

مزایای حفاری چرخشی:

  • سرعت بالای حفاری.
  • عدم احتیاج به لوله جداری در بیشتر مواقع.
  • عدم وجود محدودیت عمق حفاری.
  • عدم انحراف قائم چاه.
  • امکان حفاری در انواع مختلف سازندها.

معایب حفاری چرخشی:

  • هزینه ی بالای حفاری و تجهیزات و در نتیجه نداشتن صرفه‌ی اقتصادی در بسیاری از موارد.
  • لزوم استفاده از گل حفاری.
  • دشوار بودن حمل و نقل تجهیزات به ویژه در مناطق دور دست.

 

منبع: کتاب آب‌های زیرزمینی، تألیف دکتر محمدحسین قبادی

 

    مهندسین زمین خاک پویان ؛ مشاور و مجری تخصصی حفاری های عمیق و نیمه عمیق.

برخی ازشرکت ها و سازمانهایی که افتخار همکاری با آنان را داشته ایم