مطالعه آزمايشگاهي عمليات حفاري از طريق بررسي پارامترهاي اثرگذار بر انرژي ويژه حفاري

وزن روي مته، سرعت چرخش آن و دبي سيال حفاري سه پارامتر تاثيرگذار عملياتي در مطالعه انرژي ويژه حفاري و اندازه كنده‌هاي حفاري مي‌باشند. در اين مطالعه تلاش شده تا با استفاده از يك شبيه ساز عمليات حفاري، ميزان انرژي الكتريكي مصرفي براي حفاري قالب‌هاي استوانه‌اي سيماني با فرمولاسيون، طول و قطر مشخص در شرايط مختلف عملياتي، اندازه گيري شود و در نهايت رابطه‌ اي براي انرژي ويژه، نرخ نفوذ و گشتاور اعمالي ارائه شود. مقدار d50 براي هر نمونه مشخص شد. با افزايش سايز خرده هاي حفاري مقدار انرژي ويژه كاهش يافته اما رفته رفته با بيشتر شدن سايز آنها از مقدار بهينه، ميزان تابع هدف افزايش يافته است و ميتوان روند ارتباط بين اين دو پارامتر را با معادله درجه دومي نشان داد كه اكسترمم آن، شرايط بهينه حفاري است. دبي سيال بيشترين اثر را بر سايز ذرات، نرخ نفوذ، گشتاور اعمالي و انرژي ويژه از خود نشان ميدهد. افزايش بار روي مته و دبي سيال سبب افزايش سايز خرده هاي حفاري شده اما با افزايش دور مته عمدتاً سايز ذرات كاهش مي يابد. در نمودار انرژي ويژه، نقطه اكسترممي در هر نمودار وجود دارد كه پس از نقطه مذكور در اثر زياد شدن دبي سيال و سرعت چرخش مته، انرژي ويژه حفاري از حالت بهينه خارج شده و رو به فزوني مي‌گذارد. نمودار انرژي ويژه و گشتاور اعمالي نيز داراي يك نقطه كمينه است و پس از نقطه كمينه در اثر افزايش گشتاور اعمالي انرژي ويژه حفاري افزايش مي‌يابد. تاثير نرخ نفوذ بر انرژي ويژه نيز به گونه‌ايي است كه پس از يك نقطه كمينه تاثير مثبت افزايش نرخ نفوذ بر كاهش انرژي ويژه از بين رفته و مصرف انرژي حدوداً ثابت خواهد شد.