نظام الحفر ( Drilling system )-(الجزء السادس)

 3- مرحلة الحت نتيجة التعب (Failure Dislocation):

& وهي المرحلة الانتقالية ما بين الحت السطحي والحت  الفعلي ، وهي تمثل القسم (AB)، وبهذه المنطقة ما يزال الحمل أقل من قساوة الصخر ، ولكن أصبح قريبا منه وبالتالي يكون سطح القشط أكبر : لأن السن يدخل بعمق أكبر من المرحلة الأولى . فالسن هنا لن يدخل من المرة الأولى ، ولكنه يدخل بعمق أكبر من عمق المرحلة الأولى ، ومن ثم سيقشط الصخر ، ولهذا يكون سطح القشط أكبر مما  هو عليه في المرحلة الأولى، وهنا السرعة ليست ثابتة ، وأحيانا تنقص و أحيانا تزيد ، و ذلك لأن السن غير قادر على القشط من المرة الأولى ، وبالتالي فهذه المرحلة ليست قشط فعلي (لأن القشط غير مستمر) وليست حفر فعلي (لأن الحمل ما زال أقل من قساوة الصخر)، وبالتالي هي مرحلة انتقالية ما بين الحت السطحي والحت الفعلي، ونلاحظ أن حت الصخور مزيج من الحت السطحي والحجمي و الناتج عن تعب الصخر لهذا يسمى هذا المجال، بالحت نتيجة التعب (Failer Dislocation) &

ولكن ماذا يحدث بعد النقطة (C)؟

& إن معدل تزايد السرعة الميكانيكية مع ارتفاع قيمة الحمل يصبح محدودا فيما بعد النقطة (C)، وهي تقابل وضعية عدم التنظيف التام لقاع البئر، ويسمى الحمل المقابل للنقطة (C) بالحمل الحدي (Critical Load)، ونلاحظ أيضا من الشكل أن قيمة هذا الحمل الحدي تتغير مع تغير غزارة سائل الحفر، حيث يمكن زيادة الحمل الحدي باستخدام غزارة أكبر.

إن تكتل نواتج الحفر على قاع البئر سيقلل من الطول الفعال للأسنان (أي عمق انغراسها في الصخر) تستمر السرعة الميكانيكية بالتزايد مع ارتفاع قيمة الحمل على الرأس ، وذلك حتى الانغراس الكامل للأسنان في الصخر ، وشريطة عدم تجاوز قيمة الحمل للحمل الأعظمي الذي يتحمله الرأس وبالتالي نستنتج ما يلي:

تتزايد السرعة الميكانيكية للحفر باستمرار مع ارتفاع قيمة الحمل بشرط تأمين التنظيف التام لقعر البئر من نواتج الحت (يفهم من التنظيف التام أي الإبعاد الفوري للفنانات المحنة من قعر البئر ) مع احتمال مصادفة الحمل الحدي في الصخور الطرية و عند استخدام رؤوس حفر ألماسية.

وبالتالي فمن أجل الاستعمال الأمثل لكلا من رأس الحفر والقدرة المولدة على البئر الحفر بكلفة صغرى) يجب استخدام رأس الحفر ضمن المجال (BC) أي مجال الحت الحجمي حيث أن العلاقة ما بين السرعة الميكانيكية للحفر والحمل المتروك على رأس الحفر في هذا المجال تعطى بالعلاقة التالية:

حيث أن :

α : معامل بقيمة متغيرة

Po: ذروة الانضغاط وهي تقاطع ال (BC) مع محور الحمل، وتعرف ذروة الانضغاط على أنها المقاومة التي يبديها الصخر للحت عند وجوده تحت تأثير الحمل المطبق على رأس الحفر.

K: معامل قوة متغيرة وهو يتبع نوعية الصخر.

كما ذكرنا سابقا أن قيمة ذروة الانضغاط ترتفع مع زيادة المقاومة الميكانيكية للصخور كما في الشكل السفلي حيث (1) للرمل ، (2) للكلس ، (3) للدولومیت و (4) البازلت وكذلك مع درجة تأكل الأسنان بسبب ارتفاع سطح تلامسها مع الصخر ، لذلك يجب استخدام أوزان أكبر في الصخور القاسية ،كما يزداد الوزن أيضا مع زيادة درجة تأكل الأسنان للمحافظة على سرعة تقدم ثابتة وبالتالي نأخذ قيمة (K) مرتفعة في الصخور القاسية ، وهي أكبر من الواحد دوما بشكل عام ، وهذا سبب إضافي لاستخدام أوزان أكبر في الصخور القاسية ، أما في الصخور الطرية ، وكذلك عند عدم التنظيف التام لقاع البئر فإن قيمة K تكون أقل من الواحد وبحدود 0.6 وهذا يفسر الارتفاع القليل للسرعة الميكانيكية للحفر مع زيادة الوزن المطبق على الرأس في مثل هذه الشروط .&

 الشكل يبين العلاقة بين ذروة الانضغاط و المقاومة الميكانيكية للصخور 

** تأثير الحمل على زمن عمل رأس الحفر على قاع البئر**:

 & أي العلاقة ما بين ( W , ta )، إن زمن عمل رأس الحفر على القاع هو عبارة عن عمر رأس الحفر وهو فعال ، وهو الزمن الفاصل ما بين لحظة وصول رأس الحفر على القاع ولحظة استهلاكه.

ولكن كيف يتأثر زمن عمل رأس الحفر بالحمل؟ ولماذا يتهلك رأس الحفر؟

إن رأس الحفر يتآكل عند( تأكل الأسنان ومراكز الاستناد المضاجع). ، عمل رأس الحفر في مناطق الميل (رأس الحفر ليس شاقولي على القاع)، وعندها فإن السطح الخارجي سيحتك مع الجدران ويتعرض للتآكل وعندها سينقص قطر البئر ، وبالتالي فعند نزول رأس حفر جديد لن يصل إلى القاع (لأن قطر رأس الحفر أكبر من قطر البئر ) وعندها يكفي أن يدور رأس الحفر بشكل قليل حيث أن قطر البئر أقل بمليمترات من قطر الدقاق الجديد.

وبالتالي يمكن القول أن ما يتعرض للتأكل هو: الأسنان، مراكز الاستناد ، الجسم الخارجي لرأس الحفر.

ولكن تأكل الجسم الخارجي ليس له أهمية حيث أنه لا يحدد عمر رأس الحفر مهما كانت درجة تأكله ، فتأكل الجسم الخارجي له نتيجة واحدة، وهي تناقض قطر البئر، والعوامل التي تؤدي إلى تأكل الجسم الخارجي فقط هي زاوية الميل ، وبالتالي حتى نتلافي ذلك لابد من تلافي ميل البئر. &

 & تتعرض رؤوس الحفر ذات التروس المخروطية للتأكل أثناء عملها في الصخر ، وبشكل خاص الأقسام التالية: