مته حفاری وسیله ای است که در ابتدای رشته حفاری بسته می شود. وظیفه اصلی حفاری سازند به وسیله مته از طریق خراشیدن، شکستن، سائیدن و .. صورت می گیرد . سیال حفاری از درون رشته حفاری عبور نموده و از مته خارج می شود و بعد با حمل خرده های حفاری (cutting) از فضای آنالوس به سطح باعث تمیز شدن مداوم چاه میگردد . خروج سیال از نازلهای مته با فشار بالا صورت می گیرد که این امر خود در شکسته شدن سنگ کمک می نماید.
پارامترهای مختلفی در طراحی و انتخاب مته برای حفاری هر سازند وجود دارد که مهمترین آن قابلیت حفاری سازند (Drillability) است که به ساختی و نرمی سازند بستگی دارد.
موسسه بین المللی شرکتهای حفاری (LADC) سازندهای مختلفی را از نظر نرمی و سخت بودن جهت عملیات حفاری به طبقات مختلفی تقسیم بندی نموده و برای هر طبق مته های مناسب را پیشنهاد داده است.
سیستم طبقه بندی مته ها براساس LADC
بسیاری از شرکتها انواع مختلفی از مته های تولیدی خود را ارائه داده اند که طراحی هر یک از آنها بستگی به شرایط خاص حفاری، در مناطق ویژه ای صورت گرفته است تا بیشترین نرخ حفاری بدست آید . هر شرکت طبقه بندی خاص خود را برای مته های تولیدی خود ارائه نموده است . برای اجتناب از تداخل این طبقه بندی ها LADC طبقه بندی زیر را پیشنهاد داده است:
۱ – Drag Bits
۲ – مته های کاج دار (roller cone bits)
۳ – fixed cutter bits
Drag Bits
اولین مته ای است که در حفاری دورانی مورد استفاده قرار گرفت . این نوع مته دارای تیغه های فولادی محکمی به شکل دم ماهی است که سازند را به صورت ورقه ای می کند . راندمان آن در سازندهای نرم بیشتر است . نازلهای مته به نحوی تعبیه شده اند ک ه خروج گل با فشار باعث تمیز سازی مداوم تیغه ها می گردد . مته به صورت یکپارچه است و روی تیغه های آن اندودی از تنگستن کاربید به کار گرفته شده است.
از آنجایی که مکانیزم کندن سازند به صورت ورقه ای و خراشیدن سازند می باشد نیاز به rpm بالا و وزن روی مته کم برای بالا بردن راندمان حفاری توسط این نوع مته می باشد . امروزه استفاده از این نوع مته به دلایل ذیل منسوخ شده وعملا این نوع مته ها جای خود را به مته های roller cone داده اند:
– حفاری سازندهای نرم با مته های roller cone با راندمان بالاتری همراه است.
– اعمال وزن روی مته زیاد باعث فرو رفتن تیغه ها درون سازند، بالا رفتن گشتاور مته (bit torque) و احتمالا بریدن لوله های حفاری می شود.
– حفاری با drag bit ممکن است باعث انحراف چاه از مسیر اصلی گردد برای جلوگیری از این مشکل باید ابزاری را در BHA به کار برد.
– در سازندهای سخت و خورنده نمی توان از Drag bit استفاده نود واز آن در حفاری سازندهای نرم و همگن استفاده می شود.
مته های کاج دار (roller cone bits)
این نوع مته ها هم اکنون در دنیا بیشترین استفاده را در حفاری دورانی دارند . عمل کندن توسط دندانه های روی کاج ها (cone) صورت می گیرد این دندانه ها یا قسمتی از خود cone و از جنس آن (فولاد)می باشند که توسط تراشکاری شکل گرفته اند (milled tooth bit) یا دندانه های دکمه ای و از جنس تنگستن کاربید می باشند که روی cone مته کاشته شده اند (insert bit)
کاج های مته در ته چاه با فشار گل شروع به چرخش می کنند و تماس دندانه های مته با سازند باعث ساییده شدن و خرد شدن سنگ کف چاه می گردد.
نخستین طراحی مته ها ی کاج دار به صور دو کاجی cones-2 بود . این مته ها سریع balled up (گلی شدن دندانه ها و کاج های مته و عدم تمیز شدن آنها که باعث کاهش نرخ حفاری می شود این پدیده بیشتر در سازندهای مرالی و چسبنده اتفاق می افتد)می شدند بریا رفع این عیب در سال ۱۹۳۰ مته های سه کاجی وارد بازار شد . علاوه بر این امکان استفاده از WOB در محدوده های وسیعتر، داشتن خرده های حفاری با سایز یکنواخت جهت تمیز شدن چاه از دیگر مزایای مته های سه کاجی نسبت
پروژه و تحقیق-مته های حفاری- در 30 صفحه-docx