أساسيات البناء: تحديد السبب الجذري لارتداد لقمة الحفر في حفر الصخور - كيفية تثبيت المعايير
في عمليات الاستكشاف الجيولوجي والحفر، يُعدّ ارتداد رأس الحفر (الذي يُلاحظ غالبًا على شكل قفزات غير منتظمة أو ارتطام رأس الحفر أثناء الاختراق) حالةً غير طبيعية شائعة تُقلّل من سرعة الحفر، وتُلحق الضرر بالأدوات، وتُؤثّر سلبًا على جودة البئر. وللتحكّم بفعالية في ارتداد رأس الحفر، يجب أولًا تحديد أسبابه، ثم تطبيق إجراءات تصحيحية مُحدّدة.
الأسباب الرئيسية لارتداد لقمة الحفر: نادراً ما يكون لارتداد لقمة الحفر سبب واحد؛ فهو ينشأ عادةً من التفاعلات بين الظروف الجيولوجية ومعايير الحفر وحالة المعدات:
العوامل الجيولوجية
تُعدّ خصائص التكوين عاملاً رئيسياً. فالتكوينات شديدة الصلابة (مثل الكونغلوميرات والجرانيت والصخور البلورية الأخرى) تُفرض مقاومة كبيرة على المثقاب، مما يمنع القطع السلس ويؤدي إلى ارتداده. كما أن الطبقات المتداخلة اللينة والصلبة تُحدث تغيرات سريعة في المقاومة؛ ويؤدي التبديل المتكرر بين حالات الحمل المنخفض والعالي على المثقاب مباشرةً إلى ارتداده.معايير حفر غير مناسبة
تُعدّ المعايير التي يحددها المستخدمون سببًا شائعًا للارتداد:
• الوزن الزائد على المثقاب (WOB): في حين أن الوزن الزائد على المثقاب يوفر قوة القطع، فإن تجاوز الحدود الميكانيكية للمثقاب أو سلسلة الحفر يتسبب في تشوه مرن ودورات "الارتداد والصدمة" المتكررة التي تظهر على شكل ارتداد.
• سرعة الدوران المفرطة (عدد دورات المحرك في الدقيقة): في التكوينات الصلبة، تؤدي سرعة الدوران العالية إلى زيادة تردد التلامس وتضخيم أحمال الصدمات، مما يمنع المثقاب من القطع بثبات ويعزز الارتداد.مشاكل المعدات والأنظمة
تؤثر الحالة الميكانيكية واستقرار معدات الحفر على سلاسة القطع:
• ضعف استقرار جهاز الحفر: إذا لم يتم تثبيت جهاز الحفر بإحكام أو كانت القاعدة غير مستوية، فقد يهتز جهاز الحفر أثناء الحفر؛ وتنتقل هذه الاهتزازات عبر سلسلة الحفر إلى رأس الحفر وتتسبب في ارتداده.
• عيوب سلسلة الحفر: تؤدي قضبان الحفر المنحنية أو المشوهة، أو الوصلات الملولبة غير المحكمة، إلى حركة جانبية أو التوائية غير منتظمة للسلسلة وتحميل غير متوازن على المثقاب، مما يتسبب في ارتداده.
التدابير الميدانية لمواجهة ارتداد لقمة الحفر: إنّ الاستجابة المباشرة والأكثر فعالية في الموقع هي تعديل معايير الحفر لضمان عودة اللقمة إلى القطع الثابت. اتبع هذه التدابير المحددة:
قلل وزن الجسم بشكل مناسب
يُخفَّض وزن المثقاب تدريجيًا بناءً على صلابة التكوين ونوع المثقاب (على سبيل المثال، تعمل المثاقب الماسية/المُشبعة عمومًا بوزن مثقاب أقل من بعض المثاقب الكربيدية/التقليدية). استخدم معيار "قطع المثقاب للتكوين بثبات دون ارتداد ملحوظ" لتحديد نطاق العمل الآمن وتجنب الارتداد الناتج عن الحمل الزائد.اضبط سرعة الدوران لتتناسب مع التكوين
يُراعى ضبط سرعة الدوران وفقًا لنوع الصخور: ففي التكوينات الرخوة، يمكن لزيادة معتدلة في سرعة الدوران تحسين الاختراق، بينما في التكوينات الصلبة أو غير المتجانسة، يُنصح بتقليل سرعة الدوران لخفض معدل الارتطام. غالبًا ما يُسهم اتباع نهج "سرعة دوران منخفضة مع تغذية ثابتة" في استقرار تحميل المثقاب وتقليل الارتداد.
النهج العملي: التشخيص والتصرف
استخدم المراقبة الميدانية (سعة اهتزاز سلسلة الحفر، والتغيرات في صوت الحفر، وعزم الدوران، ووزن المثقاب) لتحديد السبب المحتمل، ثم قم بإجراء تعديلات على المعايير أو فحوصات للمعدات وفقًا لذلك. يكمن مفتاح حل مشكلة ارتداد المثقاب في التعديل الموجه - حدد السبب، وحسّن المعايير، وسيعود الحفر إلى نعومته.
