مته های حفاری

مقدمه
مته های حفاری که معمولا به پایین ترین بخش لوله حفاری یا در مورد چاه های عمیق بالاخص سیستم حفاری چرخشی به پایین ترین بخش لوله اضافی متصل بوده وعامل انتقال انرژی دریافتی از لوله 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 وجنس مته ها نیز باید از موادی تشکیل شده باشند که در مقابل سختی سنگ ها حرارت وفشار اعماق چال یا چاهها مقاومت کنند.با توجه به عملکرد مته های حفاری (شکستن ونفوذ در سنگ ها)آن ها را بر اساس سه اصل ذیل طراحی می کنند.
1. مته هایی که باعث تراشیدگی وریز ریز شدن سنگ ها می شود این گونه مته هابیشتر برای سنگ های دارای مقاومت وسفتی کم چون رس های چسبنده شیل های رسی وسن گها یا کانی های دارای خاصیت ساییدگی مورد استفاده قرار می گیرد
2. مته هایی که دراثر مماس وبا عمل برشی موجب نفوذ در سن گها می شود این نوع مته ها برای سنگهای نیمه سخت تا سخت وهمچنین سنگهایی با خاصیت ساییدگی به کار برده می شوند.
3. مته هایی که با ایجاد بریدگی و خراش اندازی موجب نفوذ در سن گها می شود این گونه مته ها برای سن گهای نیمه سخت تا سخت وسنگهایی با خاصیت پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند.
4. انواع مته ها
نوع مته هایی که برای عملیات حفاری انتخاب می شوددر درجه اول به نوع سنگی بستگی دارد که باید حفاری شودعلاوه بر شاخص ذکر شده عامل اقتصادی نیز باید مورد استفاده قرار گیرد .به طور کلی شیل های نرم سنگهای جوان رسوبی توسط سیستم های حفاری که مجهز به مته های تیغه ای باشند بازدهی مناسبی دارند و مته هایی که دندانه های دندان گونه دارند مناسب ترین مته برای شیل های سخت ماسه سنگ وآهک هستند وبه دلیل سختی الماس نسبت به کانی ها وسنگ های معمو لی از نظر اقتصادی از آن برای شرایط بسیار سخت استفاده می شود .
مته های مورد استفاده در سیستم چرخشی
1- مته های تیغه ای

این نوع مته ها ازدو یا سه یا چهار تیغه تشکیل شده اندکه با فاصله های 180درجه ‚120درجه‚در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.نوع دو تیغه ای را دم ماهی نیز می گویند.مته های تیغه ای (مته های جناهی)مخصوص طبقات نرم می باشند.متدا ول ترین مته های تیغه ای سه تیغه دارند .مته های تیغه ای ابتدایی ترین مته های چرخشی محسوب می شوندکه تیغه ها هیچ گونه چرخش مستقلی ندارند.
جنس تیغه هامعمولا از کربور تنگستن است وطول وبازده تیغه ها رابطه عکس با هم دارند.در روی مته ها منافذی تعبیه شده که گل حفاری را به سطح منتقل وته چال را تمیز می کند(برای خرد شدن مؤثرسنگ ها وانتقال سریع قطعات شکسته شده سنگ به سطح توصیه می شود که سرعت گل حفاری بین 80 تا120 سانتی متر ذدر ثانیه تنظیم شود).این نوع مته ها بیشتر برای حفاری طبقات یاسنگ های نرم یا نیمه سخت ماسه سنگ وسنگ آهک نرم وسنگ های مشابه مورد استفاده قرار می گیردودرجه نفوذپذیری آن بین 60فوت در ساعت‚ برای سنگ های نیمه سخت تا 600فوت در ساعت وبرای سنگ های نرم همچون شیل نرم متغیر است.عمر مته هابه دلیل کاربرد آن در سنگ های نرم معمولا بیش از 1000فوت خواهد بودومقدار بار روی مته برای سنگ های نیمه سخت بین 1000تا2000پوندبه ازای هر اینچ مته است.
نوعی مته تیغه ای
2-مته های چرخشی مخروطی
این مته ها در سال1909توسط"هوارد هیوز"برای اولین بار بر حسب نوع ساختمانشان برای توسعه بیشتر سیستم حفاری چرخشی در مقابل ماشین های ضربه ای بالاخص از نوع کابلی که بازدهی قابل توجهی در سنگ های سخت دارد به چند دسته تقسیم بندی شده اندکه از جمله آن ها می توان به سه مته زیر اشاره کرد:
الف)مته چرخش از نوع تقاطعی یا بعلاوه ای(+)‚که مخروط ها به صورت تقاطعی نسبت به یکدیگر قرار گرفته اند
ب)مته چرخش سه مخروطه که دندانه ها به روی آن تعبیه شده برای سنگهای سخت مورد استفاده دارد.چرخش هر مخروطه به طور مستقل صورت می گیرد.
ج)مته های دو مخروطه که برای سنگ های نیمه سخت استفاده می شود.
.بر روی مته های مخروطی دو تا چهار ردیف دندانه به شکل vتعبیه شده که به دلیل آن این مته ها را مته های دندانه دارمی نامند.در سنگ های نرم طول دندانه وفاصله ی آنها از هم زیادودر مورد سنگ های سخت فاصله آن هااز هم کمتر است.اگرشکل نحوه ی قرارگیری مخروطه نسبت به هم شبیه علامت ضرب‚ بعلاوه ‚یا صلیبی با شدبه آنها مته های مخروطی شکل تقاطعی می گویندکه در سنگ های سخت بازده خوبی دارند.تعداد مخروطه های مته می تواندبک ‚دو‚سه‚چهار‚پنج یا حتی به شش عدد برسداما رایج ترین آن ها مته های سه مخروطی است .در این مته ها ارتفاع دندانه ها بسیار کم وجنس آن ها از کربور تنگستن وسر این دندانه هاکاملا گرد وصاف است وچون شبیه دکمه اند به آن ها مته های دکمه ای می گویند.
درجه نفوذ پذیری این نوع مته هادر سنگ های سخت همچون گرانیت ‚سنگ معدن بسیار سخت مس دار‚آهن دار‚بین 17تا30فوت در ساعت ودر موردسنگ های آهکی ودولومیت کاملا سخت‚سنگ آهن ومس نسبتا سخت وماسه سنگ بسیار سخت بین 30تا80 فوت درساعت ودر مورد سنگ های فاقد سختی همچون رس ‚شیل ها ماسه سنگ نرمبین100تا300فوت در ساعت متغیر است.وبه ازای هر اینچ مته میتوان تا 8000پوند بار وارد کرد.قطر مته های تیغه ای تا26اینچ ساخته می شونداما متداول ترین آن ها قطری بین 4تا15اینچ دارند .
2- مته های تک غلتکی(یک مخروطی)
3- این نوع مته ها در سیستم حفاری چرخشی برای سنگ های شکافدار‚سنگ هایی با خاصیت خراش اندازی‚سنگ هایی با سختی متوسط‚برای طبقات شیب دارکارد برد داردچون در این وضعیت امکان انحراف چال یا چاه با این مته به کمینه خواهد رسید.شکل مته تقریبا کروی وبه روی آن دندانه های نیمه کروی یاvشکل که از آلیاژسخت تشکیل شده تعبیه شده و برای عبور گل حفاری به ته چاه جهت انتقال قطعات بریده شده‚معمولا یک سوراخ روی مته ایجاد می شود.