مته های حفاری

مته های حفاری الماسه

مته‌هاي الماسه یکی از اقلام حیاتی و استراتژیک صنعت حفاري و نفت به شمار میروند و هزینه‌ي تأمین این اقلام در کشور سالانه ده‌ها میلیون دلار می‌باشد. به دلیل محدود بودن منابع تامین این کالای استراتژیک، تهیه آن  همراه با هزینه‌های زیادی است. از سوی دیگر به علت نبود خدمات پس از فروش برای مته‌های الماسه در کشور نیز هزینه‌های آن روند افزایشی به خود می‌گیرد و در نهایت هزینه زیادی به صنعت نفت کشور تحمیل می‌کند.

در دسترس نبودن دفاتر طراحی و ساخت مته الماسه نیز شرکتهای حفاری را ناگزیر از بکار گیری مته های یکسان در شرایط متفاوت می نماید. در این صورت اگر مته در چاه مورد نظر کارایی مناسب نداشته باشد،  مشکلات حفاری دو چندان شده و هزینه‌های اضافی را نیز متوجه مشتری مته الماسه می‌کند.

گروه دانش بنیان خدمات فنی میادین آسماری اراده به حل این مشکل استراتژیک نمود و تصمیم به ساخت مته‌های الماسه بدنه ماتریسی و فولادی گرفت. پس از شروع مطالعات در بخش تحقیق و توسعه شرکت، و انجام تحقیقات، محاسبات، تحلیل‌های عددی و بهینه‌یابی، طراحی کامل مته الماسه انجام شد. و در نهایت با انجام آزمایشات زیاد و بهره‌گیری از به‌روزترین دانش روز دنیا ساخت این محصول استراتژیک به ثمر نشست.

با تلاش مهندسان برجسته در واحد مته حفاری بخش تحقیق و توسعه شرکت خدمات فنی میادین آسماری،  برای اولین بار در کشور نرم‌افزار طراحی و بهینه‌یابی مته الماسه بطور کامل ایجاد شده و در طراحی مته های الماسه این شرکت به خدمت گرفته می شود. این شرکت مفتخر است نرم افزار رانش و شبیه سازی عملکرد مته الماسه در حفاری چاه را نیز تولید نموده و در خدمات مته های حفاری از آن بهره می برد. در حال حاضر مشتریان با مراجعه به این شرکت قادر به سفارش بهترین و بهینه‌ترین مته الماسه برای عملیات حفاری در چاه‌های مورد نظرخود هستند و در زمان مناسب علاوه بر دریافت مته الماسه مختص کاربرد خود، امکان دریافت پارامترهای بهینه رانش مته را نیز خواهند داشت.

مته‌هاي الماسه از مهمترین انواع مته‌هاي سرثابت هستند که قادرند طیف گسترده‌تري از سازندها را در عمق‌هاي گوناگون حفاري کنند. مواد الماسه به دلیل سخت بودن و خواص ضدسایشی جز مهمترین مواد مورد استفاده در ابزار حفاري به شمار می‌آیند. مته‌هاي الماسه به دو صورت کاملا متفاوت طراحی و ساخته می‌شوند. این دو مدل شامل مته‌ها با بدنه ماتریسی و مته‌ها با بدنه فلزی (استیل) می‌باشند. هریک از این دو محصول داراي تفاوتها، ظرفیت‌ها و توانایی‌هاي ویژه‌اي است. مته‌هاي الماسه با بدنه ماتریسی از یک ماده مرکب، نسبتاً شکننده و سخت تشکیل شده‌اند. دانه‌هاي کاربید تنگستن با استفاده از عملیات متالورژیکی و با استفاده از چسب فلزي به یکدیگر متصل می‌گردند. ماتریسها به دلیل سختی و مقاومت به سایش و خوردگی بصورت گستردهاي در ساخت مته هاي الماسه کاربرد دارند. هرچند مقاومت ماتریسها در برابر بارهاي ضربه اي در مقایسه با فولاد کمتر است اما این مواد میتوانند بارهاي فشاري و سایشی نسبتاً بالا را تحمل کنند. به دلیل پایینتر بودن مقاومت ماتریسها در برابر بارهاي ضربه اي نسبت به فولادها، در طراحی برخی از اجزاي مته‌هاي ماتریسی (مانند ارتفاع تیغه‌ها) محدودیت‌هایی ایجاد می‌شود. اما این مشکل با قرار دادن مغزه فولادي درون مته‌هاي الماسه با بدنه ماتریسی بر طرف شده است. از سوي دیگر مقاومت به سایش و سختی مته‌هاي با بدنه ماتریسی امکان استفاده از این مته را در سازندهاي بسیار سخت به آسانی ممکن می‌سازد. خصوصیات فولاد نظیر مقاومت بالا و چکشخواري، به مته‌هاي با بدنه فولادي مقاومت بالایی در مقابل بارهاي ضربه‌اي می‌دهد. اما در سازندهاي بسیار سخت که سایش اثرگذاري بیشتري دارد، مته‌هاي فولادي عملکرد مناسبی ندارند. دلیل این امر آن است که مته‌هاي با بدنه فولادي نسبت به سایش بسیار ضعیف هستند. همچنین در این نوع سازندها به دلیل سایش زیاد مته‌هاي فولادي از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نیستند، چراکه به سرعت ساییده می‌شوند و هزینه عملیات حفاري را افزایش می‌دهند. به طور معمول مته‌هاي الماسه با بدنه ماتریسی براي محیط‌هاي با سایش بالا، به مته‌هایی با بدنه فولادي ترجیح داده می‌شوند.

معرفی ماژول‌های مختلف محصول

مته الماسه از بخش‌های مختلفی از قبیل بدنه ماتریسی یا فولادی، برنده‌های الماسه، نازل‌ها، پره‌ها، ساقه فولادی، پیچ اتصال تشکیل شده است (شکل 1).

شکل 1 بخش‌های مختلف مته الماسه

برنده‌هاي الماسه اجزا اصلی مته الماسه می‌باشند و دلیل نامگذاري این مته نیز استفاده از این نوع برنده‌ها می‌باشد. این برنده‌ها از دو بخش لایه و زیرلایه تشکیل شده‌اند. لایه اصلی از جنس الماس مصنوعی می‌باشد، که از فشردن کربن در دما و فشار بسیار بالا بدست می‌آید. برش سنگ سازند توسط برنده هاي الماسه صورت می‌پذیرد. انواع برنده‌هاي الماس در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2 بخش‌های مختلف مته الماسه

شرح عملکرد

مته‌های الماسه به انتهای لوله حفاری بسته می‌شود و با استفاده از حرکت دورانی لوله و مته الماسه، برش سطحی برنده‌های مته الماسه از سطح سازند صورت می‌گردد. همزمان با اعمال وزن و گشتاور در سرعت دورانی مشخص به مته، گل حفاری از طریق لوله به مته و از طریق نازل‌های موجود در مته به کف چاه اعمال می‌شود که کنده‎های حاصل از برش مته را به بالا و سطح زمین می‌آورد.

کسب دانش فنی

شرکت دانش بنیان خدمات فنی میادین آسماری ظرف 5 سال گذشته، با اراده برای بومی‌سازی کالای استراتژیک مته الماسه بدنه ماتریسی و فولادی قدم برداشته، در ابتدا، امر مهندسی معکوس مته‌های الماسه پر استفاده و موجود در صنعت نفت را انجام داد. این شرکت پس از سعی و خطاهای فراوان در نهایت توانست ساخت مته الماسه سایز  را انجام دهد و با تست آن توانست تأییدیه های لازم را از کارفرمایان اصلی دریافت نماید.

سپس واحد مته حفاری در بخش تحقیق و توسعه شرکت با هدف ایجاد نرم‌افزار طراحی و بهینه‌یابی مته الماسه در ابعاد و ویژگی‌های گسترده بر اساس دانش مکانیک روز دنیا اقدام به تحقیقات نمود و این مهم را پس از 2 سال به بار نشانید. در کنار نرم‌افزار بومی طراحی و ساخت مته الماسه، مهندسین واحد مته حفاری این شرکت علاوه بر ایجاد نرم‌افزار طراحی مته الماسه، با داشتن تجارب ساخت مته الماسه در ابتدای کار و بکارگیری دانش ساخت و متالوژی روز دنیا، ساخت مته الماسه را با موفقیت انجام داده، و پس از آزمایشات مختلف، صحت‌سنجی جنس و استحکام بدنه مته الماسه ساخته شده مورد  تایید بازرسان مستقل واقع شد.

نرم‌افزار طراحی مته الماسه قادر است با توجه به مشخصات فنی چاه مورد نظر مشتری اقدام به بهینه‌یابی و طراحی مته الماسه برای چاه مورد نظر مشتری نموده بادرخواست مشتری، بهترین مته الماسه را برای چاه مدنظر تولید نماید.

در طراحی مته الماسه پارامترهاي متعددي همچون کیفیت تولید لایه الماس مصنوعی، نحوه اتصال لایه الماس به زیرلایه، هندسه برنده، زوایاي جهتگیري برنده و نحوه اتصال برنده‌ها به بدنه مته الماسه که تأثیر مستقیم بر عملکرد مته خواهد داشت مد نظر قرار گرفته، طراحی آن را پیچیده و چالش برانگیز می‌کند.

جهت طراحی و بهینه‌یابی مته الماسه برای چاه موردنظر مشتری یک سیستم محاسباتی با 80 هسته محاسباتی در نظر گرفته شده است تا بتواند بیش از چندین میلیون حل را برای صدها پارامتر ورودی مسأله در زمان دو روز انجام دهد.

امکانات آزمایشگاهی و کنترل کیفی

جهت صحت‌سنجی و مورد بررسی قرار دادن مشخصه‌های هندسی و کیفی محصول، کادر مجرب کنترل کیفی با سابقه بالا در زمینه‌های مختلف صنعت با استفاده از وسایل اندازه‌گیری دقیق و استاندارد کنترل‌های ابعادی محصول را در تمامی مراحل ساخت مورد بررسی قرار می‌دهند. پس از حصول اطمینان از کیفیت محصول نهایی با بالاترین درجه مته مورد نظر کارفرمایان تحویل می‌گردد.