مقدمه
حفاری به معنی نفوذ در سنگ است. نفوذ در سنگها گاهی به منظور خرد کردن آنها انجام می گیرد. برای خرد کردن سنگها باید چالهای انفجاری حفر کرد و در داخل آنها مواد منفجره قرار داد. با منفجرکردن چالها، سنگها خرد می شوند، و با خرد شدن سنگها، استخراج و برداشت آسانتر است و با هزینه کمتری انجام می گیرد. در استخراج کلیه معادن به استثنای موارد نادر، مانند استخراج سنگهای ساختمانی یا برداشت بعضی از سنگهای سست، حفاری جزء عملیات اجتناب ناپذیر محسوب می شود. این نوع حفاری را حفاری استخراجی می گویند. حفاری در معادن تنها به منظور استخراج نیست؛ بلکه قبل از استخراج یا به هنگام استخراج، برای اکتشاف نیز انجام می پذیرد.
حفاری اکتشافی ممکن است به منظور کشف و پی بردن به وجود کانی یا ماده معدنی، ویا به منظور پی بردن به شرایط کیفی سنگها صورت گیرد. با توجه به بالا بودن هزینه حفاری اکتشافی و بعضی مشکلات فنی توصیه می شود که هر دو گروه متخصصانی که به دنبال کشف کانی یا در جستجوی کشف شرایط کیفی سنگها هستند، مطالعات خود را همزمان شروع کنند، علاوه بر حفاری استخراجی و حفاری اکتشافی، حفاری به منظور کارهای تکنیکی مانند حفاری به جهت تزریق سیمان در داخل درزه ها، حفاری جهت خارج کردن گازها از لایه ذغال یا حفاری به منظور منجمدکردن آب در داخل طبقات نیز انجام می گیرد. لذا عملیات حفاری در زمینه های مختلف مهندسی و علوم کاربرد وسیعی دارد. امروزه بیش از۹۵ درصد حفاریها به روش مکانیکی و با ماشینهای ضربه ای، چرخشی و ماشینهای ضربه ای- چرخشی انجام می گیرد. در روش مکانیکی نفوذ در سنگ با انرژی مکانیکی و از طریق اعمال ضربه های پی در پی، یا در اثر تماس انجام می گیرد. قطر چالهایی که با روش مکانیکی حفر می شوند بین۲/۱ اینچ تا۲۴ اینچ و عمق آنها از چند تا سانتیمتر تا چند هزار متر متغیر است. عمق غالب چالهای انفجاری کمتر از۲۰ متر و قطر آنها در معادن زیرزمینی کم است. اما امروزه در معادن روباز، برای پایین نگهداشتن هزینه های حفاری و انفجار و نهایتا کاهش هزینه استخراج قطر چالهای انفجاری را زیاد می گیرند؛ از این رو بین ماشینهایی که چالهای انفجاری در معادن روبار حفر می کنند و ماشینهای حفاری اکتشافی و ماشینهایی که به منظور استخراج نفت، گاز و آب به کار می روند، مشابهت زیادی وجود دارد. به طور مصطلح در حفاریهایی که به منظور دسترسی و استخراج سیالاتی مانند نفت ، گاز و آب انجام می گیرد، و همچنین در حفاری اکتشافی به جاری واژه چال از واژه چاه استفاده می شود. در به کارگیری واژه چال یا چاه صرفنظر از نقش سیال، ژنومتری، بویژه، عمق چال یا چاه نیز موثر است. چالها معمولا عمق کمی دارند؛ درحالی که عمق چاه بیشتر است. درهر صورت، شکل چالها یا چاهها سیلندری است و قطر آنها از عمق کمتر است. غیر از روش حفاری مکانیکی، روشهای دیگر نیز وجود دارد که در دست تحقیق و توسعه اند؛ مانند روشهای حفاری حرارتی، و حفاری لیزری که نفوذ در سنگها تنها به کمک انرژی مکانیکی انجام نمی گیرد؛ بلکه ابتدا از طریق حرارت یا فعل و انفعالات شیمیایی، سنگ را سست می کنند؛ سپس به کمک ماشینهای حفاری عمدتا چرخشی، در سنگ سست نفوذ می کنند تا چال یا چاه ایجاد شود. در این روشها که به انها روشهای پیشرفته حفاری نیز می گویند، هرچند سرعت حفاری۲۰۰ تا۴۰۰ درصد افزایش می یابد،مشکلات فنی متعددی وجود دارد که تا رفع این عیوب به زودی قابل استفاده نخواهد بود.
فهرست
فصل اول: کلیاتی در مورد حفاری
۱-۱ مقدمه ۱
۱-۲ تاریخچه حفاری ۳
۱-۳ واژه های اصلی مورد استفاده در حفاری ۸
فصل دوم: گل حفاری
۲-۱ تاریخچه مختصری از گل حفاری ۱۷
۲-۲ گل حفاری ۲۳
۲-۳کاربرد و وظایف گل حفاری ۲۹
۲-۴ خواص گل حفاری و نحوه اندازه گیری آنها ۴۳
۲-۵ ترکیب گل حفاری ۵۳
۲-۶ روابط بین حجم و وزن مخصوص گل حفاری ۶۳
۲-۷ تعداد بشکه گل حفاری حاصله از تعلیق رس درآب ۶۵
فصل سوم: شناسایی موادشیمیایی و موارد استفاده آنها درگل حفاری
۳-۱ مواد وزن افزای گل حفاری ۶۸
۳-۲ مواد گرانروی زا ۷۴
۳-۳ مواد کنترل کننده صافاب گل ۷۶
۳-۴ مواد کنترل کنندهPH 77
3-5 موادیکه جلوگیری از خورندگی می کنند ۸۳
۳-۶ سایر مواد مصرفی گل حفاری ۸۴
فصل چهارم: محاسبات مهندسی گل حفاری
۴-۱ محاسبه بالا آمدن گل از مته(ته چاه) تا سطح ۹۰
۴-۲محاسبه زمان کامل گردش گل ۹۱
۴-۳ محاسبه تهیه گل های اولیه
۴-۴ محاسبه کشتن چاه در هنگام وقوع جریان
۴-۵ اندازه گیریPH یا غلظت یون هیدروژن گل ۹۲
۴-۶ اندازگیری قلیائیت ۱۰۱
فصل پنجم: سیمان حفاری
۵-۱ آزمایش هایی که بر روی سیمان حفاری انجام می شود ۱۰۵
۵-۲ سیمانه کردن چاهها ۱۰۹
۵-۳ ترکیب سیمان چاههای حفاری ۱۱۰
۵-۴ تاثیرات حرارت وفشار بر روی خواص سیمانها ۱۱۳
۵-۵ انواع سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری ۱۱۵
۵-۶ اضافات سیمان ۱۱۸
۵-۷ مواد تقدم دهنده بندش سیمان ۱۱۸
۵-۸ مواد حجم افزا ۱۲۳
۵-۹ آب آزاد ۱۲۶
۵-۱۰ مصرف بنتونایت آبدیده در دوغاب سیمان ۱۳۰
۵-۱۱ مواد وزن افزا ۱۳۱
۵-۱۲ زمان نیم بند شدن سیمان ۱۳۴
۵-۱۳ قوانین سرانگشتی ۱۳۷
۵-۱۴ مهارآب روی ۱۳۸
۵-۱۵ گرانروی ۱۳۹
۵-۱۶ تولیدات شرکت هالیبورتون ۱۴۰
۵-۱۷ مواد تاخردهنده شرکت هالیبورتون ۱۴۳
۵-۱۸ مواد ضدکف ۱۴۷
۵-۱۹ محاسبه مواد افزودنی به دوغاب سیمان ۱۴۹
۵-۲۰ روشهای متداول برای سبک کردن وزن دوغاب سیمانهای حفاری ۱۵۳
۵-۲۱ بنتونیت و روش افزودن آن به سیمان ۱۵۳
۵-۲۲ مشخصات فیزیکی گیلسونیت و اثر آن بر روی خواص سیمان های کلاسA,D 155
5-23 اثر بنتونیت بر روی خواص سیمان های کلاسD,A 156
5-24 نتیجه گیری ۱۵۷
فصل ششم:بنتونیت
۶-۱ مقدمه ۱۶۱
۶-۲ ژئوشیمی ۱۶۳
۶-۳ کانی های مهم بنتونیت ۱۶۴
۶-۴ انواع بنتونیت ها از دیدگاه صنعتی ۱۶۴
۶-۵ ژنزبنتونیت ۱۶۴
۶-۶ روشهای فرآوری ۱۶۵
۶-۷ موارد استفاده ۱۶۶
۶-۸ وضعیت تولید و فرآوری بنتونیت در ایران ۱۷۸
۶-۹ معادن عمده بنتونیت ۱۸۱
فصل هفتم: باریت
۷-۱ مقدمه ۱۸۳
۷-۲ تاریخچه باریت ۱۸۴
۷-۳ مشخصات عمومی باریت ۱۸۷
۷-۴ معادن عمده باریت ۱۸۸
۷-۵ موارد استفاده ۱۸۹
۷-۶ بازیافت باریت ۲۰۵
۷-۷ جایگزین ها ۲۰۵
۷-۸ ذخایر باریت ۲۰۶
منابع و ماخذ ۲۱۰
بررسی کمی و کیفی باریت و بنتونیت در صنعت حفاری گل حفاری