قواعد تشغيل مثقاب الماس: خمسة أخطاء تؤدي إلى تلف المثقاب في أول عشرة أمتار
لا تتآكل رؤوس الحفر الماسية، بل تُتلف تمامًا. يحدث ذلك بسبب قيام المشغلين بإسقاطها على قاع البئر بأقصى سرعة دوران، أو بسبب استمرار الحفارين في الضغط عليها عندما تبدأ بالتآكل، أو بسبب قيام فرق العمل بسحب سلسلة الحفر من بئر عميقة بسرعة كافية لتدمير التكوين الجيولوجي. لكل رأس حفر ماسي عمر افتراضي يُقاس بمئات الأمتار، لكن معظمها لا يصل إلى هذا العمر بسبب أخطاء تُرتكب في الأمتار الخمسة الأولى والأخيرة من كل عملية حفر.
إذا كنت تقوم بالحفر باستخدام رؤوس حفر ماسية - سواء كان ذلك لآبار المياه أو الاستكشاف أو التحقيق الجيوتقني - فإن هذه القواعد هي الفرق بين رأس حفر يدوم ورأس حفر لا يدوم.
القاعدة الأولى: رؤوس الماس تُستخدم للقطع. لا تُستخدم للطرق أو الكشط أو التجريف.
يعمل رأس الحفر الماسي عن طريق الطحن. تقوم جزيئات الماس المكشوفة على سطح التاج - سواء كانت ماسًا طبيعيًا مثبتًا في مصفوفة أو ماسًا صناعيًا في طبقة مشبعة - بكشط الصخر ميكرونًا تلو الآخر. لا يقوم رأس الحفر بالسحق مثل رأس الحفر المخروطي الدوار، ولا بالقص مثل رأس الحفر الماسي متعدد البلورات (PDC). بل يقوم بالطحن، ويحتاج إلى ظروف محددة ليعمل بكفاءة.
القاعدة الأولى في الحفر الماسي هي عدم إجبار المثقاب على القطع عندما لا يكون فعالاً. إذا انخفض معدل الاختراق فجأةً - وليس تدريجياً - فهذا يعني أن شيئاً ما قد تغير في قاع البئر. ربما يكون المثقاب قد اصطدم بجسم صلب لا تستطيع حبيبات الماس إزالته بفعالية. قد يكون هناك لب سائب يسد وجه المثقاب. قد تكون هناك قطعة من الصخور المنفصلة تعيق الفراغ الحلقي.
الرد على أي من هذه الحالات واحد: توقف عن الحفر واسحب الخيط. لا تُضِف وزنًا. لا تُزد سرعة الدوران. لا تُشغّل المضخة بقوة أكبر على أمل إزالة العائق. إنّ مثقاب الماس الذي يدور على سطح لا يستطيع قطعه لا يُلمّع سوى سطحه القاطع. يتجمد الماس، ويسخن جسم المصفوفة، ويصبح المثقاب غير فعال وظيفيًا رغم مظهره الجيد. لا يُمكن استعادة الماس المتجمد في الموقع. لقد انتهى أمر المثقاب.
ينطبق الأمر نفسه على التوسيع والتنظيف. لا تستخدم مثقابًا ماسيًا لتوسيع ثقب ضيق خلفه المثقاب السابق. ولا تستخدمه لإزالة بقايا شظايا اللب من القاع. ولا تستخدمه لمحاولة الحفر عبر أداة أو وصلة فولاذية سقطت في البئر. المثاقب الماسية مخصصة لقطع الصخور البكر. أي استخدام آخر يُعد إساءة استخدام.
القاعدة الثانية: تحتاج القطع الجديدة إلى فترة تشغيل أولية
إن رأس الحفر الماسي الجديد، فور إخراجه من العلبة، غير جاهز للاستخدام الكامل. فسطحه العلوي ذو حواف حادة، وقد يكون توزيع الماس غير متساوٍ، ولم تتم مطابقة رأس الحفر مع نوع الصخر المحدد الذي سيُحفر فيه.
إجراء التهيؤ الأولي - المسمى "dressing" أو "initial grind" - بسيط ولكنه غير قابل للتفاوض:
أنزل المثقاب برفق إلى قاع الحفرة. استخدم وزنًا خفيفًا - حوالي ثلث وزن الحفر المعتاد. أدر ببطء - حوالي 100 دورة في الدقيقة. احفر حوالي 0.2 إلى 0.3 متر، أو ما يقارب قدمًا واحدة، بهذه الظروف المخففة. ثم زد الوزن وسرعة الدوران تدريجيًا على مدى نصف المتر التالي حتى تصل إلى نطاق الحفر المعتاد.
ما يحدث خلال تلك الأجزاء القليلة الأولى من المثقاب: تتعرض جزيئات الماس على سطح رأس المثقاب لمعدلات مختلفة. يتآكل المعدن الحامل للماس قليلاً، مما يسمح للماس بالبروز إلى ارتفاع القطع الأمثل. يتآكل سطح رأس المثقاب ليصبح شكله متطابقًا مع قاع الثقب. وأي عيوب مجهرية في هندسة المثقاب - كعدم استدارة طفيفة عند المقياس، أو خشونة سطحية بسيطة ناتجة عن التصنيع - تُزال تمامًا بالتآكل على سطح الصخر.
يجب أن تكون أول تجربة للريشة الجديدة قصيرة - اسحبها بعد متر أو مترين وافحص سطح التاج. ابحث عن تآكل متساوٍ على السطح، وظهور متناسق للماس، وشكل تاج مطابق للثقب. إذا كان نمط التآكل غير متساوٍ، فعدّل معاييرك للتجربة التالية. إذا كانت الريشة تبدو جيدة، يمكنك زيادة طول التجربة في المرات اللاحقة.
القاعدة الثالثة: ابدأ الدوران قبل أن تلامس القطعة القاع
هذا الخطأ يتسبب في تلف عدد أكبر من رؤوس الحفر مقارنةً بأي خطأ آخر. يتم إنزال رأس الحفر إلى قاع البئر مع إيقاف الدوران، ثم يقوم الحفار بتشغيل المحرك، ويُطلب من رأس الحفر - وهو ثابت في القاع تحت وزن سلسلة الحفر بالكامل - أن يبدأ بالدوران عكس اتجاه الصخر من وضع السكون التام.
قد يكون عزم الدوران اللازم للتغلب على الاحتكاك الساكن بين رأس الحفر الماسي والصخر أضعاف عزم الدوران الطبيعي أثناء التشغيل. ويمكن أن تؤدي هذه الزيادة المفاجئة في عزم الدوران إلى انتزاع الماس من الصخر، أو تشقق رأس الحفر، أو زيادة الحمل على وصلة رأس الحفر بجسمه.
التسلسل الصحيح: أنزل المثقاب حتى مسافة بضعة سنتيمترات من قاع البئر. شغّل المضخة لضمان تدفق سائل الحفر. ابدأ الدوران بسرعة منخفضة. عندها فقط أنزل المثقاب السنتيمترات القليلة الأخيرة حتى يلامس الصخر. يدخل المثقاب الحفرة وهو يدور بالفعل، مع تدفق سائل الحفر، وسلسلة الحفر مشدودة وليست مضغوطة. كل شيء ديناميكي ومتوازن منذ لحظة التلامس الأولى.
القاعدة الرابعة: لا تُضِف قضبان الصيد أثناء التشغيل دون إزالة الجزء السفلي.
في عالم مثالي، يتم اختيار قطر أنبوب الحفر بحيث يمكن إكمال عملية الحفر الأساسية بالكامل دون إضافة قضبان. أما في الواقع، فقد يلزم أحيانًا إضافة قضيب أثناء الحفر لأن البئر أعمق من المتوقع.
إذا احتجتَ إلى إضافة قضيب، فاسحب المثقاب من القاع أولاً. لا تترك المثقاب في قاع الحفرة أثناء فصل الوصلة عند جهاز الحفر وإضافة قضيب جديد. إن بقاء المثقاب ثابتًا في القاع أثناء إضافة القضبان قد يؤدي إلى انغراسه في طبقة المخلفات، وتراكمه حول رأس الحفرة، مما قد يتسبب في عدم إعادة تشغيله أو إعادة تشغيله تحت ضغط زائد.
اسحب المثقاب مسافة متر أو نحو ذلك من القاع، ثم أضف القضيب، ثم أنزله مرة أخرى وابدأ من جديد وفقًا للقاعدة الثالثة.
القاعدة الخامسة: اسحب ببطء واستمر في الضخ
إن عملية إخراج أنبوب الحفر من حفرة عميقة ليست مجرد عكس عملية إدخاله. فمع سحب أنبوب الحفر للأعلى، يعمل كالمكبس داخل البئر، حيث تُحدث هذه الحركة الصاعدة تأثير شفط أسفل رأس الحفر، مما يقلل الضغط داخل البئر وقد يسحب سوائل التكوين أو الصخور المتفتتة أو المواد غير المتماسكة إلى داخل البئر. ويكون هذا التأثير أقوى ما يكون في الجزء السفلي من البئر حيث تكون الخلوصات الحلقية أضيق ما يمكن، وحيث يُشكل رأس الحفر وأنبوب اللب أكبر قدر من التقييد.
في التكوينات المتصدعة أو غير المتماسكة أو المتورمة، قد يؤدي التنظيف بالمسح إلى سحب جدار البئر للداخل، مما يتسبب في انهيار البئر خلف سلسلة الحفر. تخرج سلسلة الحفر سليمة، وما يتبقى هو بئر منهار يجب إعادة حفره.
الحل: اسحب ببطء - أبطأ مما تعتقد أنه ضروري - واستمر في تشغيل مضخة التنظيف طوال الرحلة. يملأ تدفق التنظيف المستمر الفراغ الذي يتركه أنبوب الحفر الصاعد، مما يمنع انخفاض الضغط الذي يسبب الاحتكاك. في التكوينات الحساسة بشكل خاص، اسحب بنصف السرعة ولا تتوقف عن الضخ حتى يصل رأس الحفر إلى حافة الأنبوب.
