سیستم حفاری کابلی  Cable drill

این گونه سیستم ها در گذشته کاربرد زیادی در حفر چاه های نیمه عمیق داشته است اولین چاه نفت که در سال 1859 در شرق ایالت پنسلوانیا آمریکا توسط دریک (Drake ) حفر گردیده و دارای 65 فوت (20 متر ) عمق بوده توسط سیستم حفاری کابلی حفر گردیده بود. در این سیستم حفاری توسط ضربه های پی در پی که از طریق مته های فولادی که به سر سنگ وارد می شود صورت می گیرد. مته های این سیستم معمولا دارای طول زیاد تر از مته های معمولی اند. این ماشین که ابتدا توسط چینی ها مورد استفاده قرار گرفت امروزه در حفر چاه های عمیق و یا نیمه عمیق کاربرد فراوانی ندارد. این امر به دلیل سرعت کم چالزنی آنهاست و به تدریج جای خود را به

-T-H D و حفاری چرخشی می دهند.

مکانیزم اولیه این ماشین از این قرار بوده است که مته فولادی (STEELB IT ) به کابل فولادی متصل بوده و برای وارد کردن ضربه به سنگ یک یا چند کارگر با کشیدن کابل به سمت بالا و رها کردن آن به ته چاه ضربه لازمه را از طریق مته به سنگ وارد می کردند.

یکی از دلایلی که به این سیستم دریل کابلی (CABLE TOOL DRILING ) می گفتند ارتباط  مته با کابل است در حالی که در سایر ماشینهای حفاری مته به میله یا لوله ی فولادی مرتبط است. هرچند در سالهای اخیر به منظور ایجاد بار کافی روی مته و کابل قطعاتی از لوله و میله قرار می دهند اما همچنان اصطلاح دریل کابلی برای این ماشین به کار برده می شود . این نوع سیستم حفاری بعدها تکامل بیشتری یافت به طوری که نیروی مکانیکی جایگزین نیروی انسانی گردیده و مکانیزم نفوذ در سنگ شبیه ماشین های ضربه ای است. به همین دلیل این سیستم را می توان جزء سیستمهای ضربه ای نیز به حساب آورد.

طول مته دریل کابلی در برخی موارد بین 4 تا 8 فوت (2-1تا 4-2 متر ) نیز می رسد . جنس آن معمولا فولاد اما به مقدار قابل توجهی کربن ، و همچنین سیلیس و مولیبرن به آن اضافه می شود. مته در هر دقیقه بین 40 تا50 بار به ارتفاع 0.3 تا 101 متر بالا و سپس به سمت سطح سنگ رها می شود و بدین ترتیب موجب شکستن سنگ می گردد.

طول میله های فولادی که به جهت تامین بار در پشت قرار داده می شود بین 3 تا 6 متر متغییراند و قطر آن به قطر چال و وزن مورد نظر بستگی دارد. هدف از استفاده از این میله ، ایجاد وزن زیادی است که موجب افزایش قدرت نفوذپذیری مته می گردد. ابزار متصل کننده (tooljoint ) بندهای فولادی (j ars ) که به صورت زنجیر وار به هم متصل اند و کار آنها همچون قلاب ماهیگیری   ایجاد حرکت یا ضربه بالا است که از این طریق(حرکات تند و سریع ) مانع چسبندگی میله یا متر به طبقات نرم و چسبنده ته چاه و دیواره ی آن می شوند . کابلهای حفاری (drilling lines ) در واقع جزیی از رشته کابلهای حفاری است که از یک سو به چرخ کروی (walking wheel ) پیچ گردیده است (مانع نخ روی قرقره ) و از سوی دیگر پس از عبور از چرخ قرقره در تاج دکل به ضربه زن (walking beam ) متصل می شوند . باید توجه داشت که انرژی حاصله از ضربه زن توسط همین کابلها به متر منتقل می شود ( در شرایطی که ماشین فاقد میله حفاری است انرژی مستقیما ازطریق کابلها به متر منتقل می شود) ضربه زن با یک تیر فلزی (sampsoh post )نگهداری می شود و انرژی جنبشی را به کابلهای حفاری متصل می کند . ضربه زن توسط میل لنگ (crank) و میله اتصال به چرخی (pitman ) که حرکت چرخشی دارد مرتبط است میل لنگ انرژی برای چرخش خود را از متر بخار یا موتور الکتریکی یا موتور با احتراق داخلی تامین می کند.

دیواره ی چاهی که توسط دریل کابلی حفر می شوند و ناپایدار اند با لوله های محافظ (casing  )محافظت می شوند.

فرآیند قرار دهی لوله های محافظ با کابالهای مخصوص (calf lines ) امکان پذیر می شود . قطر این کابلها بین 4/3 تا 1 اینچ و از 6 رشته سیم 25 لایی تشکیل شده اند. دکل حفاری (derrick ) در واقع تکیه گاه ماشین محسوب می شود . ارتباط کابلهای حفاری با یکدیگر با ضربه زن توسط یک سرس پیچها (temper screw ) صورت می گیرد . راین نوع سیستم ضربه ای انتقال ذرات حفاری (cattings ) به طور پیوسته و فرمان توسط هوا یا آب مثل سایر ماشین های حفاری صورت نمی گیرد بلکه به صورت تناوبی از ته چاه به بیرون منتقل می شوند . این عمل به کمک گل کش (bailer ) هر چند وقت یکبار انجام می گیرد ، بدین منظر لوله ای خاص ، مجهز به گل کش یا ذره جمع کن هستند که در ته این گل کش دریچه ی مخصوص نصب شده که باز و بسته شدن آن به ضربه هایی بستگی دارد که لوله هر بار به ته چاه در مواقع بالا و پایین آمدن گل کش وارد می نماید. به طور معمول گل کش بین 0.5 تا 0.7 بالا آورده می شود و سپس رها می شود معمولا پس از 10 تا 15 بار بالا و رها کردن گل کش دریچه گل کش باز می شود به هنگام باز شدن دریچه گل کش ذرات حفاری به داخل آن هدایت شده و سپس از بسته شدن دریچه به سطح زمین منتقل می شود. انتقال ذرات حفاری در این نوع سیستم همچنین ممکن است به کمک پمپهای مکنده (sand-pump ) نیز انجام گیرد . باز دهی گل کش ها با افزودن آب ته چاه برای انتقال ذره های حفاری افزون می گردد و علت به کار گیری اصطلاح گل کش به دلیل آمیخته شدن آب با ذرات حفاری ته چاه برای ارتفاع باز دهی تمیز کردن ته چاه است.

مزایای استفاده از دریل کابلی عبارتند از :

 

1-   قیمت اولیه ی ماشین کم و لذا هزینه ی استهکاک ماشین نیز پایین است .

2-   هزینه ی سوخت تعمیر و مصرف آب ماشین کم و به اپراتور کمتری نیاز دارد و در نتیجه هزینه عملیات ماشین پایین است .

3-             هزینه حمل و جابه جایی ماشین پایین است.

4-   هزینه ی مونتاژ کردن ماشین کم و به طور کلی هزینه عملیات ماشین در مناطق کم عمق و در سنگ های سخت  قابل مقایسه با ماشین های چرخشی است.

 

معایب این روش عبارتند از :

 

1-   سرعت نفوذ پذیری ماشین در مقیاس با ماشین چرخشی (دورانی ) بسیار پایین است بسته به نوع سنگ بین 1.5 تا 45 متر در متغیر است در حالی که در مورد بعضی از ماشینها چرخشی سرعت نفوذ پذیری به 600 متر در روز می رسد .

2-   فاقد سیال حفاری است لذا با این ماشین نمی توان فشار طبقات را کنترل کرد و به طور کلی تمام مزایایی که سیال حفاری برای ماشینهای حفاری ایجاد می کنند در این نوع ماشین وجود ندارد.

3-   حفاری از میان طبقات مانند شیل یا ماسه وامثال هم بسیار دشوار خواهد بود.

 

روش دریل کابلی درحالات زیر کاربرد دارد:

 

1-حفر چاههای آب در مناطق نیمه عمیق ( کمتر از 500 متر )

2-در مناطقی که نسبت به گل حفاری (mude drilling ) حساسیت وجود دارد .

3- به عنوان دریل کمکی .