1
ايع نفت و گاز هاي حــــــفاری در صن انواع متهكت نفت و گاز پارسدلزاده، شرحمد رضا عا: ميه و تنظيم ته تولیدکتشاف ومه ا ماهنا دبیرخانه- 114 تاق ا-م طبقه اول مرکزی سو-ودسر خیابان ر- طالقانی و حافظ تقاطع خیابان-تهران آدرس:ekteshaſtolid@yahoo.com ekteshaſtolid@nioc.ir الکترونيکی: پست88943679 و نمـابـر: تلفنی ضد انحرافها مته3ـ3 )Antiwhirl Bits( ي عملیات براهای مناسب مته2ـ3 )Sidetracking( کنارگذرامتقارنهای ن مته1 ـ3 )Eccentrics bits( شد. ايـن ميباهاي حفاري نوع مته در متههترين پيشرفترکت گردابي و انحراف اي رفـع مشکـل حهـا بر مته ارند. بـرد دف نامتعادل کـارز براي اهـدا و ني حفاريحراف بهعلت اينکهي ضد انها حفاري مته سرعـت ارند، ديگر دهاي به متهري نسبت انرژي تلف شده کمت از چرخشحـي شده تاي طـرا . اين مته طـورر است بيشت نمايد.ريرتعاش آن جلوگيس مته، لرزيدن و ا معکوا توربينها درون چاهی يی موتورهایهـا رو اين متههـایای حفاری يا لولهه اطراف لوله ند و سوار میشوهاندون چـاه گيرکرده و در دره شکسته شدره چـاه ک جدا میکنند. حفـاری را راها ، چاه به قطر متهري نسبتها با قطر بيشت اين متهز حفاری، خـاک آن که بعد ا . در شيلها میکنند حفاریز حفاري، خاکی که بعد ایشود يـا طبقات نمک متورم م میگيرند. ارستفاده قر میشود، مورد اتورم تغيير شکل و م متصل شده و باعث حفر زمين رشته حفارينيي پاي نتهاي مته به اير بسزاي تأثيات حفاري عملي چگونگي سرعت وا که دره ميگردد. متهر طراحي ميشوند:س اصول زيسا توجه به عملکرد برارند، با دا سنگ شدن خرد ودگي خراشي باعث کهيهاي متهـ1 ميشوند.)Crushing the rock ( خراشاندازي ودگي بري يجاد ا با کهيهاي متهـ2 گ ميشوند.فوذ در سن موجب ن)Scraping the rock( سنگ شدن ازي و خردعث خراشاندزمان با همي کههايـ مته3 شوند. مي سنگ به کوبيدن و ضربهعمال ا اثر در کهيهاي متهـ4 ل ميکنند. عم)Hammering (pounding) the rock( د،د، از جنس فوستفاده ميشون چرخشي ا که در حفارييهـاي مته چرخشي،نهـاي حفاري . در ماشي ميباشندگستن لماس و کاربيد تن ا طريق به سنگ از اينژي حفاريد و انرها هر دو ميچرخن لوله مته و و فشار روي چرخشي از انرژيبيق ترکي از طـريد و حفاري ارد ميشو و آيد، از نوعق مته به سنگ وارد مي که از طريود. تنشي ميش نجام مته ا به نوع مته،ً عمدتايستم نوع س در اينعت حفارياسي ميباشد. سرم م مته بستگي دارد. نوع و فشار روي چرخشي انرژيوع سنگ، مقدار ن که بايد ، به سازندي نتخاب ميشودري ا عمليات حفا متهاي که برايد، بستگي دارد.ت گير حفاري در آن صورري ازي حفاشد. برانچ ميبا اي36 ينچ تا ا2 7/8 ر مته از قطر ه اندازهيغه ثابت که نوع تع کاج غلتان وستفاده ميگردد. نو نوع مته اصلي ا دون است.ز نوع کاج غلتا سريعتر ا ، گرانتر ولييغه ثابت نوع تشود، از متهاي که قطر آن مي نجامري ارحله که عمليات حفا هر م در شده قبلي است، لوله جـداري نصب کوچكتر از قطرم اينچ حـداقل نيستفاده ميشود. ا برد ويژههاي با کارـ مته3 لماسهي اها مته2ـ2 )Diamond Bits( دياي تیغه فوه مته1 ـ2 ،)Fixed Bit ( يغه ثابته ت و مت)Roller Cone Bit ( ـروطی چرخشی در کنار مته مخد. بعضی از اينيز توليد میکننداف ويژه ن ا برای اهها رگونی از متهع گونا مته، انوادگـان توليدکننرتند از:ها عبا مته عمليات کنارگذر برايهای مناسبـ مته1 امتقارنهای نـ مته2 ی ضد انحرافهاـ مته3 يا کاج غلتانروطي چرخشيهاي مخـ مته1 )Roller Cutter Bits( يا)Roller Cone Bits( د و اين چيده شدهاني کاجها يا مخروطهاي باشند که روي مي)يغه متحرکت( اي اجزاي برندهاي داره ميتواندد مخروطهاي مت ميچـرخند. تعداول محور خـود چرخش بدنه مته، حخروطها هنگام م مخـروطيهـايرين متهن و بيشت ايـجتريمـا ر برسد، ادش عدا حتي به ش ، چهار، پنج ي يك، دو، سه گويند.Tri-Cone Bits آنهـاجه است که بـه يا سه کا سه مخروطيهاي چرخشي، متهفدار،ي سنگهاي شکا چـرخشي براستم حفاريك کاجه، در سي يـا يك مخروطي مته يت شيبداري طبقاسط و نيز براي با سختي متو ، سنگهايت خـراش اندازي با خـاصيي سنگهايقل ميرساند. را به حداف چاه انحرامکاند دارد. اين مته ا بر کار مته نيز درد دارد. اين برر کارت شيبداي طبقات نرم و طبقا يا دو کاجه، در حفار مته دو مخروطي کاجه بودن2 ا به خاطر هاي کج و کج کردن چاهي حفاري هه مؤثر است. براف چـاترل انحـرا کنج دارد، مي توان طولن دو کاه اين است که چو سن اين متُ ر هستند. ح کاجه مناسب ت3 ت به نسبيش يابد.ري افزايد و سرعت حفا ا بهتر بشو چاه رخاب کرد تا تهر انت را بلندت جترتند از:ها عبا اين مته اصليجود دارد. اجزايي خارج شدن گل حفاري وي براها، نازلهاي در اين مته ميچرخد و بدنه مته.وط روي آنهاي که مخر مخروطها، پاي مخروطها متصلگستن بهز جنس کاربيد تني اهاي ندانهه يا د تراشيده شدوي مخروطهاها ر ندانه درشان، قيمت بيشتيرايي به علت کا ميباشند ولد گرانتر از فوگستن کاربيد تنهـاي ميشوند. مته شده است. بعضييجادري ا خروج سيال حفا برايي گذرهاي راه . در داخل متهمايند مين ا جبران ر باد. بـه ايـن ميفرستن ا بـه اطـرافع سيال رد که جريان سريي هستن نازلهـاي دارايها از اين مته گويند.Jet Bit ها، نوع متهدي آنها بدنه ماتريس يـا بدنه فو روي لماس بر ، ذرات اها نوع مته در اينرد کـه در عملياتجود داهـا ووع از اين مته ن150 ودگيرند. حد ار مي قره ميشوند.ستفاد ا)Diamond Core Bit ( ريا مغزهگي ي حفاري از جاي آنهـاميباشند، بلکه به نه يا مخروط ن ندا داراي دها اين متهست و به خـاطره شده استفادي برنده اعي و صنعتي به جـا طبي لماسهـاي ا کـه ساختار زمينهـا در حفاريهـاي سخت نوع متهس از ايـن لما سختي اما درده ميشود. استفا و سخـت است، ا سايـاز سنگهـاي ا در آنهـا ارند. برد دي کار مفيد و مؤثرم نيز بهطورهاي نر ساختار نياز لـه وزنه کمتري اد لو ار به تعدهـاي کاجد به متهه نسبت لماسي اها مته مقـاومت يك سومً ك تقريباستي يك سازند پن مقاومت برشي ارند، چو دزم رويك سـوم ني با ي سنگ راجه ميتوان و درنتيراکمي آن است تها بيشتر به ساير متهعت حفاري نسبتن آن بريد. سرد کرد اي خور بر ادکاهش تعد( ه کم استعويض متد بار ت و تعداـر مته زياد است و عم.)Round Trip ه تقسيم دست3 به)Diamond Drill Bits ( لماسهري اهاي حفا مته شوند: ميهاي يا مته)Natural Diamond Bits ( عي لماس طبي اهاي باـ مته1 )Shear Bits ( برشيستالين کريماس پلي فشرده الياPDC اس مصنوعيي المهاـ مته2 ) Polycrystalline Diamond Compact Bits( ارتيي حر يدارستالين با پاکريا پلييTSPاس مصنوعيي المهاـ مته3 ) ermally Stable Polycrystalline Bits( نگستنينزرتي کاربید ت اي ياي دکمهايها مته2 ـ1 TCI(Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits) دهترين خورن و) دهترينشکنن( ترين حفاري در سخت عمليات نجـامن است که براي انگسته کاربيد تر ميباشند، مت اي مخروط دواي که دارهاي از انواع متهدي، ندانه فوهاي د بـه متهت و نسبته کـردن آن اسلة فشردگي و تکدام سنگ سخـت بـهوسي انهها نوع متهگردد. عمل اينه مي زمين توصي طبقاتگستن . کاربيد تن نتخاب شود يد کم اده و سرعت چـرخش آن باار زياد بو مته بسيد. وزن روي يجاد میکني کوچكتـري ا سنگهاي، خـرده هنگام حفارر، شکننده است. بسياجود سختيوي مخروطها، بـا و شده ر کاشته اراي بدنهها، د ندانه . د پرس ميشوند) ديط فومخرو( ه درون کاج شد يجادط نبوده، داخل حفره اد مخرو ، از جنس خوگستن کاربيد تننزرتهاي ايستفاده داخلي افهاي کاج و هم رديد سطح خارجير امتداها هم د ندانهز ميشود. د تي شده و اندکياي آنها گـرد انتهستند که اي شکل هوپر استوانه ت نمايد. ا جبران مي قيمت رفاوتر آنهـا تي عملکرد بهتده ولدي گرانتر بو ندانه فـوهاي د به متهها نسبتد. اين مته ميشوننده ميشود، ميتوانيم ساخت ئه مقاومت زياد، ضخوط جهـت ارا حـاليکـه مخر ، درميباشندد مخروط نه از جنس خو ندان داراي دها نوع مته اين چونهند.ز در خـود جـاي دد را ني زياانهاي بزرگ با مقاومتهـاي ياتاقMT دي ندانه فوهاي د مته1 ـ1 Rock Bits يا)Milled Tooth Bits ( محور نداشت وجود مخروط ديگر وارهايك مخروط و شي يهـاي ندانه بين درييچ گـونه درگيچرخيد هن مي زمي که مته روي ند و زمانيط بود اي دو مخرو اوليه دارهاي مته سنگ فقط جهت خرد کردند و مته برده ميشو بـهکـار)Chert ( ي سنگ چرتهاي حفار طراحي مته جهتن اصلي است که ين هماع مته بود. اق بر شعا منطب هر مخروط شدهاند. يجادج از کا قسمتي اشکاري روي توسط ترادي روي کاجهاهاي فو ندانهها، دشود. در اين متهستفاده مي ا يكهاي ندانهري د . درگي نداس ميگردمول محور مته م کوچكتري حره فرضيد بلکه، بر دايته نميگذر مرکز مت نرم از طبقاهاي مناسباي مته مخروطهزه محور امرويز به آن خـاصيترج از محـور مته نوط در خـاهاي مخر تقاطع محوريك مته گشته و توماتعث تميز شدن اوط مجاور با ندانة مخرن دو رديف دخل شيار بيديف يك مخروط دا ر توجـه کرد که محـلکند. بـايدـن جـدا ميت کنده شده را از زمي انرژي، قسمد کردن وارو رفته و بـا زمين فر که درل ميکندلچهاي عمند بيهـد و مانـن را ميددن زمي کنعکس در ميباشد؛ بر تر مناسبي طبقات نرم جهت حفارر شود، آن متهلث بيشتـرچـه سطح اين مث ه اخل طراحي ميکنند که ، مثلثي را در دهاي مخروطهاخـورد محور بر تر باشند زمين سخترچه طبقات همين ترتيب ه محور مته ميباشد. بهوطها رويهاي مخرخورد محور فته و محـل برلث از بين رگ چـرت، ايـن مثهـاي حفاري سن مته ند.كتـر ميگرد يگر نزديز به يکد ند و فـاصلة مخـروطها نيكتر ميشو يگر نزدي همد و بـه قـويتر شده تاهتر وطها کو ندانة مخرو دراه مخروط هم بهً ستقيما شده يا م يجادي مخروط اـا بـهوسيله ماشيـنکاروي مخـروطههـاي ر نده . د ارند برد دا نيمه سخت کاري سازندهاي نرم تدي برا ندانه فوهاي د متهد و نازکهـاي بلن ندانه دًعمو طراحي ميشوند. مـا با توجه به سازند حفاريهد کـه نـوع تيغها کوتاه ميباشن بلند يهاي تيغهدي داراي ندانه فوهـاي د فـورج ميشـوند. مته سخت طراحي ميشوند.ي سازندهاي قوي برا تاه وهاي کو ندانههـاي نـرم و دي سـازند براوع هستند:د دو نها، خو اين متهي سازندهاي نرم، براDrag Bits به( Fish Tail ياSteel Cutter هـاي متهي سازندهاي برا) ماهيهاي دم تشابه با باله علت سخت. جهـت کـه اي بوده، اوليـن متهDrag Bits ه شده است؛ ولي امـروزه برد ني بهکارري دورا حفاهايوسط متهي حفاري تدمان بايل ران به دل داده است.ها خود را به اين مته جايًجدار، عم کـا ند کهد بودي از جنس فوهاي تيغه دارايها اين مته بردهم بهکار سازندهـاي نر جهت حفاري در بيشترهـا در نـوع متهده از ايـنستفا ميشدند. امـروزه اه است: يل زير کاهش يافت حفاري، بنا به د هستند يکنواختختص سـازندهـاي نـرم و م) الفداني ندارند.ي چنراير سازندهاي سخت کا و دعمالدي روي مته اکـه حفار بـار زيا هنگـامي) بو ميروند و سازند فردي درهاي فوکند، تيغه مي بريده شدنبرده شود، سب ب گشتاور مته با اگـر چاه ميگردد. سقوط آنها درهاي حفاري و لولهر اصليه از مسيغلب چـا اين مته، ا در حفاري با) ج توسـط حفارگـردد و کنترل مسيـر منحـرف مي است. مشکلهایحفاريقهبندیمتــــــــــــه طبي و آستريي جدارها قطر لوله با حفره چاه و مته متناسبنتخاب براي ا قاعده کلي ﺿﺪ اﻧﺤﺮاف ﻣﺘﻪﻫﺎي ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي ﻋﻤﻠﻴﺎت ﻛﻨﺎرﮔﺬر ﻣﺘﻪﻫﺎي ضد انحرافهاي مته عمليات کنارگذر براي مناسبهاي مته لماسهري ا مغزه گيهاي متهPDC اس مصنوعي المهاي متهFish Tail هاي متهPDC اس مصنوعي المهاي متهنگستني کاربيد تنزرتي اي يا دکمهايهاي متهای سه کاجه ه مته مته دو کاجه کاجه مته يک لماس طبيعی اهاي متهFish Tail ﻣﺘﻪﻫﺎي دﻛﻤﻪاي ﻳﺎ اﻳﻨﺰرﺗﻲ ﻛﺎرﺑﻴﺪ ﺗﻨﮕﺴﺘﻨﻲ ﻣﺘﻪﻫﺎي دﻧﺪاﻧﻪ ﻓﻮﻻدي ﻣﺘﻪﻫﺎينگستني کاربيد تنزرتي اي يا دکمهايهاي مته(Fixed Cutter Bits) یغه ثابتهاي با تـ مته2 ه عبارتي،رچهاند. بد که با بدنه مته يكپا ثابتي هستنمل بر قطعات برنده مشتيغه ثابتهـاي ت مته يك ، داراي ميچـرخندستقل از همي که بهطور مز مخروطهايخوردار بودن اا به جاي بره اين متهد. اين ميچرخن له حفاري و رشته حفاريه بـهطور يکپارچه با لو هستند ک بدنه ثابت و سر ثابتستهاند:هـا دو د متهدي تيغه فوهايـ مته1 لماسهي اهاـ مته2 Downloaded from ekteshaf.nioc.ir at 7:04 IRDT on Monday April 20th 2020

Z³Á d¨¿ Ë ZÀ {Õ Z¨//////uÉ ZÅ Äf» Y¿Y É Z¨u ÉZÅ Äf» É|À] Ĭ^ekteshaf.nioc.ir/article-1-1089-fa.pdf · ektesha olid@yahoo com ektesha olid@nioc ir Ö°Ì¿Á

  • Upload
    others

  • View
    22

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

انواع مته هاي حــــــفاری در صنايع نفت و گاز

تهيه و تنظيم: محمد رضا عادل زاده، شركت نفت و گاز پارسآدرس:تهران- تقاطع خیابان طالقانی و حافظ- خیابان رودسر- مرکزی سوم طبقه اول- اتاق 114 - دبیرخانه ماهنامه اکتشاف و تولید[email protected] [email protected] :تلفن و نمـابـر: 88943679 پست الکترونيکی

3ـ3 مته های ضد انحراف)Antiwhirl Bits(

3ـ2 مته های مناسب براي عملیات )Sidetracking( کنارگذر

3ـ1 مته های نامتقارن)Eccentrics bits(

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري مي باشد. ايـن انحراف و گردابي حرکت مشکـل رفـع براي مته هـا دارند. کـاربـرد نامتعادل اهـداف براي نيز و حفاري اين که به علت انحراف ضد مته هاي حفاري سرعـت انرژي تلف شده کم تري نسبت به مته هاي ديگر دارند، بيش تر است. اين مته طـوري طـراحـي شده تا از چرخش

معکوس مته، لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد.

اين مته هـا روی موتورهای درون چاهی يا توربين ها لوله هـای يا حفاری لوله های اطراف و می شوند سوار جداره چـاه که شکسته شده و در درون چـاه گيرکرده اند

را حفـاری می کنند.

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر مته، چاه ها را حفاری می کنند. در شيل ها که بعد از حفاری، خـاک آن متورم می شود يـا طبقات نمکی که بعد از حفاري، خاک تغيير شکل و متورم می شود، مورد استفاده قرار می گيرند.

مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد. مته ها که در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي

دارند، با توجه به عملکرد براساس اصول زير طراحي مي شوند:سنگ شدن خرد و خراشيدگي باعث که مته هايي 1ـ

)Crushing the rock( مي شوند.خراش اندازي و بريدگي ايجاد با که مته هايي 2ـ

)Scraping the rock( موجب نفوذ در سنگ مي شوند.سنگ خرد شدن و خراش اندازي باعث همزمان که مته هايي 3ـ

مي شوند. سنگ به کوبيدن و ضربه اعمال اثر در که مته هايي 4ـ

)Hammering (pounding) the rock( عمل مي کنند. مته هـايي که در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و کاربيد تنگستن مي باشند. در ماشين هـاي حفاري چرخشي،

مته و لوله ها هر دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق ترکيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شود. تنشي که از طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد. سرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار روي مته بستگي دارد. نوع مته اي که براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي که بايد

حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. اندازه قطر هر مته از 7/8 2 اينچ تا 36 اينچ مي باشد. براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. نوع کاج غلتان و نوع تيغه ثابت که

نوع تيغه ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع کاج غلتان است. در هر مرحله که عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي که قطر آن حـداقل نيم اينچ کوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است،

استفاده مي شود.

3ـ مته هاي با کاربرد ويژه

2ـ2 مته هاي الماسه )Diamond Bits( 2ـ1 مته هاي تیغه فوالدي

،)Fixed Bit( و مته تيغه ثابت )Roller Cone Bit( در کنار مته مخـروطی چرخشی توليدکنندگـان مته، انواع گوناگونی از مته ها را برای اهداف ويژه نيز توليد می کنند. بعضی از اين

مته ها عبارتند از:1ـ مته های مناسب براي عمليات کنارگذر

2ـ مته های نامتقارن 3ـ مته های ضد انحراف

1ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا کاج غلتان )Roller Cutter Bits( يا )Roller Cone Bits(

داراي اجزاي برنده اي )تيغه متحرک( مي باشند که روي کاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور خـود مي چـرخند. تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، امـا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي مخـروطي

چرخشي، مته هاي سه مخروطي يا سه کاجه است که بـه آن هـا Tri-Cone Bits گويند. شکاف دار، سنگ هاي براي چـرخشي حفاري سيستم در کاجه، يك يـا مخروطي يك مته سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار

کاربرد دارد. اين مته امکان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. مته دو مخروطي يا دو کاجه، در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار کاربرد دارد. اين مته نيز در کنترل انحـراف چـاه مؤثر است. براي حفاري هاي کج و کج کردن چاه ها به خاطر 2 کاجه بودن نسبت به 3 کاجه مناسب تر هستند. ُحسن اين مته اين است که چون دو کاج دارد، مي توان طول

جت را بلندتر انتخاب کرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد.در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از:

مخروط ها، پايه اي که مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته. دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس کاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. مته هـاي کاربيد تنگستن گران تر از فوالد مي باشند ولي به علت کارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند که جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند. بـه ايـن

نوع مته ها، Jet Bit گويند.

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها قرار مي گيرند. حدود 150 نوع از اين مته هـا وجود دارد کـه در عمليات

حفاري يا مغزه گيري )Diamond Core Bit( استفاده مي شوند. اين مته ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلکه به جاي آن هـا از الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت کـه ساختار زمين در آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود. اما در

ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري کاربرد دارند.مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي کاج دار به تعداد لولـه وزنه کم تري نياز دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مقـاومت تراکمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي خورد کردن آن بريد. سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته کم است )کاهش تعداد

.)Round Tripمته هاي حفاري الماسه )Diamond Drill Bits( به 3 دسته تقسيم

مي شوند:1ـ مته هاي با الماس طبيعي )Natural Diamond Bits( يا مته هاي

)Shear Bits( برشي2ـ مته هاي الماس مصنوعي PDCيا فشرده الماس پلي کريستالين

)Polycrystalline Diamond Compact Bits( 3ـ مته هاي الماس مصنوعي TSPيا پلي کريستالين با پايداري حرارتي

)Thermally Stable Polycrystalline Bits(

1ـ 2 مته هاي دکمه اي يا اينزرتي کاربید تنگستني TCI(Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits)

از انواع مته هايي که داراي مخروط دوار مي باشند، مته کاربيد تنگستن است که براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين )شکننده ترين( و خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گردد. عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ سخـت بـه وسيلة فشردگي و تکه کـردن آن است و نسبت بـه مته هاي دندانه فوالدي، هنگام حفاري، خـرده سنگ هاي کوچك تـري ايجاد می کند. وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد کم انتخاب شود. کاربيد تنگستن

کاشته شده روي مخروط ها، بـا وجود سختي بسيار، شکننده است. اينزرت هاي کاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره ايجاد شده درون کاج )مخروط فوالدي( پرس مي شوند. دندانه ها، داراي بدنه توپر استوانه اي شکل هستند که انتهاي آن ها گـرد شده و اندکي تيز مي شود. دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي کاج و هم رديف هاي داخلي استفاده

مي شوند. اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده ولي عملکرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد.چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي کـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود، مي توانند

ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي دهند.

MT 1ـ1 مته هاي دندانه فوالدي Rock Bits يا )Milled Tooth Bits(

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني که مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بود. اين همان اصلي است که جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت )Chert( بـه کـار برده مي شود و مته فقط جهت خرد کردن سنگ

استفاده مي شود. در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي روي کاج ها توسط تراشکاري روي قسمتي از کاج ايجاد شده اند.امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مرکز مته نمي گذرد بلکه، بر دايره فرضي کوچك تري حول محور مته مماس مي گردند. درگيري دندانه هاي يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز به آن خـاصيت کندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي کند که در زمين فرو رفته و بـا وارد کردن انرژي، قسمت کنده شده را از زميـن جـدا مي کند. بـايد توجـه کرد که محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در داخل طراحي مي کنند که هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعکس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته مي باشد. به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند

دندانة مخروط ها کوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز به يکديگر نزديك تـر مي گردند.مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت کاربرد دارند. دنده هـاي روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن کاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مخروط فـورج مي شـوند. مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا کوتاه مي باشند کـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوند. معمواًل دندانه هـاي بلند و نازک

براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هاي کوتاه و قوي براي سازندهاي سخت طراحي مي شوند.

اين مته ها، خود دو نوع هستند:Drag Bits براي سازندهاي نرم،

)به Fish Tail يا Steel Cutter مته هـاي علت تشابه با باله هاي دم ماهي( براي سازندهاي

سخت. Drag Bits، اوليـن مته اي بوده کـه جهـت حفاري دوراني به کار برده شده است؛ ولي امـروزه مته هاي توسط حفاري باالي راندمان دليل به کـاج دار، عماًل جاي خود را به اين مته ها داده است. اين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند که بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به کار برده مي شدند. امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در

حفاري، بنا به داليل زير کاهش يافته است:الف( مختص سـازندهـاي نـرم و يکنواخت هستند

و در سازندهاي سخت کارايي چنداني ندارند.ب( هنگـامي کـه حفار بـار زيادي روي مته اعمال مي کند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن

لوله هاي حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردد.ج( در حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي منحـرف مي گـردد و کنترل مسيـر توسـط حفار

مشکل است.

طبقه بندی متــــــــــــه های حفاري

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

قاعده کلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات کنارگذر مته هاي مغزه گيري الماسه

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

PDC مته هاي الماس مصنوعيمته هاي دکمه اي يا اينزرتي کاربيد تنگستني

مته های سه کاجه مته دو کاجهمته يک کاجه

مته هاي الماس طبيعی

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

انواع مته هاي حفاری در صنايع نفت و گاز

لخته گير يا مخزن جداكننده مايعات و فيلترهاي گازي

مته های سه کاجه

مته يك کاجه مته دو کاجه

قاعده كلي براي انتخاب مته متناسب با حفره چاه و قطر لوله هاي جداري و آستري

PDC مته هاي الماس مصنوعي

Fish Tail مته هاي

مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني مته هاي دندانه فوالدي

مته هاي ضد انحراف مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر

مته هاي مغزه گيري الماسه PDC مته الماس مصنوعي مته هاي با الماس طبيعي محمد رضا عادل زاده، مديريت امور فنی، شرآت نفت و گاز پارس تهيه و تنظيم:

مته هاي اوليه داراي دو مخروط بودند و زماني كه مته روي زمين مي چرخيد هيچ گـونه درگيري بين دندانه هـاي يك مخروط و شيارهاي مخروط ديگر وجود

اين همان اصلي است كه . نداشت و محور هر مخروط منطبق بر شعاع مته بودبـه كـار برده مي شود و مته ) Chert(جهت طراحي مته هاي حفاري سنگ چرت

در اين مته ها، دندانه هاي فوالدي . فقط جهت خرد كردن سنگ استفاده مي شود.روي كاج ها توسط تراشكاري روي قسمتي از كاج ايجاد شده اند

امروزه محور مخروط هاي مته هاي مناسب طبقات نرم از مركز مته نمي گذرد بلكه، درگيري دندانه هاي . بر دايره فرضي كوچك تري حول محور مته مماس مي گردند

يك رديف يك مخروط داخل شيار بين دو رديف دندانة مخروط مجاور باعث تميز شدن اتوماتيك مته گشته و تقاطع محورهاي مخروط در خـارج از محـور مته نيز

به آن خـاصيت كندن زميـن را مي دهـد و مانند بيلچه اي عمل مي كند كه در زمين فرو رفته و بـا وارد كردن انرژي، قسمت كنده شده را از زميـن جـدا

بـايد توجـه كرد كه محـل برخـورد محورهاي مخروط ها، مثلثي را در . مي كندداخل طراحي مي كنند كه هـرچـه سطح اين مثلث بيش تر شود، آن مته جهت

حفاري طبقات نرم تر مناسب مي باشد؛ برعكس در مته هـاي حفاري سنگ چـرت، ايـن مثلث از بين رفته و محـل برخورد محورهاي مخروط ها روي محور مته

به همين ترتيب هرچه طبقات زمين سخت تر باشند دندانة مخروط ها . مي باشدكوتاه تر و قـوي تر شده و بـه همديگر نزديك تر مي شوند و فـاصلة مخـروط ها نيز

.به يكديگر نزديك تـر مي گردنددنده هـاي . مته هاي دندانه فوالدي براي سازندهاي نرم تا نيمه سخت كاربرد دارند

روي مخـروط هـا بـه وسيله ماشيـن كاري مخروط ايجاد شده يا مستقيماً به همراه مته هـاي دندانه فوالدي داراي تيغه هاي بلند يا كوتاه . مخروط فـورج مي شـوند

معموالً . مي باشند كـه نـوع تيغه هـا با توجه به سازند حفاري طراحي مي شوندبراي دندانه هاي كوتاه و قوي براي سـازندهـاي نـرم و دندانه هـاي بلند و نازك

. سازندهاي سخت طراحي مي شوند

هاي حفاري بندي مته طبقه

 Roller(ـ مته هاي مخروطي چرخشي يا كاج غلتان 1

Cone Bits ( يا)Roller Cutter Bits( 2مته هاي با تيغه ثابت ـ)Fixed Cutter Bits(

به عبارتي، اين . مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند كه با بدنه مته به صورت يك پارچه هستند مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي كه به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت

:اين مته هـا دو دسته اند. هستند كه بـه طور يكپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخندـ مته هاي تيغه فوالدي1ـ مته هاي الماسه2

ان مته، انواع گوناگوني از )Fixed Bit(و مته تيغه ثابت ) Roller Cone Bit(در كنار مته مخـروطي چرخشي ، توليدكنندـگ:بعضي از اين مته ها عبارتند از. مته ها را براي اهداف ويژه نيز توليد مي كنند

ـ مته هاي مناسب براي عمليات كنارگذر 1ـ مته هاي نامتقارن 2ـ مته هاي ضد انحراف 3

مي باشند كه روي كاج ها يا مخروط هايي چيده شده اند و اين مخروط ها هنگام چرخش بدنه مته، حول محور ) تيغه متحرك(داراي اجزاي برنده اي ا رايـج ترين و بيش ترين مته هـاي . خـود مي چـرخند تعداد مخروط هاي مته مي تواند يك، دو، سه، چهار، پنج يا حتي به شش عدد برسد، اـم

. گويند Tri‐Cone Bitsاست كه بـه آن هـا مته هاي سه مخروطي يا سه كاجه مخـروطي چرخشي،

در سيستم حفاري چـرخشي براي سنگ هاي شكاف دار، سنگ هايي با خـاصيت خـراش اندازي، سنگ هايي با مته يك مخروطي يـا يك كاجه، .اين مته امكان انحراف چاه را به حداقل مي رساند. سختي متوسط و نيز براي طبقات شيب دار كاربرد دارد

براي حفاري . اين مته نيز در كنترل انحـراف چـاه مؤثر است. در حفاري طبقات نرم و طبقات شيب دار كاربرد داردمته دو مخروطي يا دو كاجه،

حسن اين مته اين است كه چون دو كاج دارد، مي توان طول . تر هستند كاجه مناسب 3كاجه بودن نسبت به 2ها به خاطر هاي كج و كج كردن چاه.جت را بلندتر انتخاب كرد تا ته چاه را بهتر بشويد و سرعت حفاري افزايش يابد

:اجزاي اصلي اين مته ها عبارتند از. در اين مته ها، نازل هايي براي خارج شدن گل حفاري وجود دارد. مخروط ها، پايه اي كه مخروط روي آن مي چرخد و بدنه مته

مته هـاي كاربيد تنگستن گران تر از . دندانه ها روي مخروط ها تراشيده شده يا دندانه هايي از جنس كاربيد تنگستن به مخروط ها متصل مي شوند. در داخل مته راه گذرهايي براي خروج سيال حفاري ايجاد شده است. فوالد مي باشند ولي به علت كارايي بيش ترشان، قيمت باال را جبران مي نمايند

. گويند Jet Bitبـه ايـن نوع مته ها، . بعضي از اين مته ها داراي نازل هـايي هستند كه جريان سريع سيال را بـه اطـراف مي فرستند

در اين نوع مته ها، ذرات الماس بر روي بدنه ماتريس يـا بدنه فوالدي آن ها نوع از اين مته هـا وجود دارد كـه در عمليات 150حدود . قرار مي گيرند

. استفاده مي شوند) Diamond Core Bit(مغزه گيري حفاري يا ها داراي دندانه يا مخروط نمي باشند، بلكه به جاي آن هـا از اين مته

الماس هـاي طبيعي و صنعتي به جـاي برنده استفاده شده است و به خـاطر سختي الماس از ايـن نوع مته هـا در حفاري هـاي سخت كـه ساختار زمين در

اما در . آن هـا از سنگ هـاي سايـا و سخـت است، استفاده مي شود.ساختارهاي نرم نيز به طور مفيد و مؤثري كاربرد دارند

ه وزنه كم تري نياز مته هاي الماسه نسبت به مته هـاي كاج دار به تعداد لوـلاومت دارند، چون مقاومت برشي يك سازند پالستيك تقريباً يك سوم مـقتراكمي آن است و درنتيجه مي توان سنگ را با يك سـوم نيروي الزم براي

سرعت حفاري نسبت به ساير مته ها بيش تر است و . خورد كردن آن بريد).Round Tripكاهش تعداد (عمـر مته زياد و تعداد بار تعويض مته كم است

:دسته تقسيم مي شوند 3به ) Diamond Drill Bits(مته هاي حفاري الماسه يا مته هاي برشي ) Natural Diamond Bits(ـ مته هاي با الماس طبيعي 1)Shear Bits(يا فشرده الماس پلي كريستالين PDCـ مته هاي الماس مصنوعي 2

)Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC

يا پلي كريستالين با پايداري حرارتي TSPالماس مصنوعي ـ مته هاي3)Thermally Stable Polycrystalline Bits (TSP

:اين مته ها، خود دو نوع هستندDrag Bits ،براي سازندهاي نرم

به علت ( Fish Tailيا Steel Cutterمته هـاي .براي سازندهاي سخت) تشابه با باله هاي دم ماهي

Drag Bits اوليـن مته اي بوده كـه جهـت حفاري ،

دوراني به كار برده شده است؛ ولي امـروزه به دليل راندمان باالي حفاري توسط مته هاي كـاج دار، عمالً

. جاي خود را به اين مته ها داده استاين مته ها داراي تيغه هايي از جنس فوالد بودند كه بيش تر جهت حفاري در سازندهـاي نرم به كار برده

امـروزه استفاده از ايـن نـوع مته هـا در . مي شدند:حفاري، بنا به داليل زير كاهش يافته است

مختص سـازندهـاي نـرم و يكنواخت هستند و در ) الف.سازندهاي سخت كارايي چنداني ندارند

ار زيادي روي مته اعمال ) ب هنگـامي كـه حفار ـبمي كند، تيغه هاي فوالدي در سازند فرو مي روند و اگـر گشتاور مته باال برده شود، سبب بريده شدن لوله هاي

.حفاري و سقوط آن ها در چاه مي گردددر حفاري با اين مته، اغلب چـاه از مسير اصلي ) ج

منحـرف مي گـردد و كنترل مسيـر توسـط حفار .مشكل است

اين مته هـا روي موتورهاي درون چاهي يا توربين ها سوار مي شوند و اطراف لوله هاي حفاري يا لوله هـاي

جداره چـاه كه شكسته شده و در درون . چـاه گيركرده اند را حفـاري مي كنند

پيشرفته ترين نوع مته در مته هاي حفاري ع مشكـل . مي باشد ايـن مته هـا براي رـف

حركت گردابي و انحراف حفاري و نيز براي سرعـت . اهـداف نامتعادل كـاربـرد دارند

حفاري مته هاي ضد انحراف به علت اين كه انرژي تلف شده كم تري نسبت به مته هاي

اين مته طـوري . ديگر دارند، بيش تر استطـراحـي شده تا از چرخش معكوس مته،

.لرزيدن و ارتعاش آن جلوگيري نمايد

مته هاي ضد انحراف ) 3ـ3 )Antiwhirl Bits(

TCI مته هاي دكمه اي يا اينزرتي كاربيد تنگستني 2ـ 1

)Tungsten Carbide Insert Tooth = Button Bits() Diamond Bits(مته هاي الماسه 2ـ2

MTفوالدي مته هاي دندانه 1ـ1

)Milled Tooth Bits ( ياRock Bits 

از انواع مته هايي كه داراي مخروط دوار مي باشند، مته كاربيد تنگستن است و ) شكننده ترين(كه براي انجـام عمليات حفاري در سخت ترين

عمل اين نوع مته ها انهدام سنگ . خورنده ترين طبقات زمين توصيه مي گرددسخـت بـه وسيلة فشردگي و تكه كـردن آن است و نسبت بـه مته هاي

دندانه فوالدي، هنگام حفاري خـرده سنگ هاي كوچك تـري ايجاد وزن روي مته بسيار زياد بوده و سرعت چـرخش آن بايد كم . مي نمايند

ا وجود سختي . انتخاب شود كاربيد تنگستن كاشته شده روي مخروط ها، ـب. بسيار، شكننده است

اينزرت هاي كاربيد تنگستن، از جنس خود مخروط نبوده، داخل حفره دندانه ها، داراي بدنه . پرس مي شوند) مخروط فوالدي(ايجاد شده درون كاج

توپر استوانه اي شكل هستند كه انتهاي آن ها گـرد شده و اندكي تيز دندانه ها هم در امتداد سطح خارجي كاج و هم رديف هاي داخلي . مي شود

اين مته ها نسبت به مته هاي دندانه فـوالدي گران تر بوده . استفاده مي شوند.ولي عملكرد بهتر آن هـا تفاوت قيمت را جبران مي نمايد

چون اين نوع مته ها داراي دندانه از جنس خود مخروط نمي باشند، در حـالي كـه مخروط جهـت ارائه مقاومت زياد، ضخيم ساخته مي شود،

مي توانند ياتاقان هاي بزرگ با مقاومت هـاي زياد را نيز در خـود جـاي . دهند

اين مته ها با قطر بيش تري نسبت به قطر در . مته، چاه ها را حفاري مي كنند

شيل ها كه بعد از حفاري، خـاك آن متورم مي شود يـا طبقات نمكي كه بعد

از حفاري، خاك تغيير شكل و متورم .مي شود، مورد استفاده قرار مي گيرند

مته هاي نامتقارن ) 1ـ3 )Eccentrics bits(

ـ مته هاي با كاربرد ويژه3

مته ها كه در سرعت و چگونگي عمليات حفاري تأثير بسزايي دارند، با توجه به . مته به انتهاي پاييني رشته حفاري متصل شده و باعث حفر زمين مي گردد :عملكرد براساس اصول زير طراحي مي شوند

.مي شوند) Crushing the rock(ـ مته هايي كه باعث خراشيدگي و خرد شدن سنگ 1.موجب نفوذ در سنگ مي شوند) Scraping the rock(ـ مته هايي كه با ايجاد بريدگي و خراش اندازي 2. ـ مته هايي كه همزمان باعث خراش اندازي و خرد شدن سنگ مي شوند3Hammering (pounding)(ـ مته هايي كه در اثر اعمال ضربه و كوبيدن به سنگ 4 the rock (عمل مي كنند . در ماشين هـاي حفاري چرخشي، مته و لوله ها هر . مته هـايي كه در حفاري چرخشي استفاده مي شوند، از جنس فوالد، الماس و كاربيد تنگستن مي باشند

تنشي كه از . دو مي چرخند و انرژي حفاري از اين طريق به سنگ وارد مي شود و حفاري از طـريق تركيبي از انرژي چرخشي و فشار روي مته انجام مي شودسرعت حفاري در اين نوع سيستم عمدتاً به نوع مته، نوع سنگ، مقدار انرژي چرخشي و فشار . طريق مته به سنگ وارد مي آيد، از نوع مماسي مي باشد

.نوع مته اي كه براي عمليات حفاري انتخاب مي شود، به سازندي كه بايد حفاري در آن صورت گيرد، بستگي دارد. روي مته بستگي داردنوع كاج غلتان و نوع تيغه ثابت كه نوع تيغه . براي حفاري از دو نوع مته اصلي استفاده مي گردد. اينچ مي باشد 36اينچ تا 2 7/8اندازه قطر هر مته از

.ثابت، گران تر ولي سريع تر از نوع كاج غلتان است

ده تفادر هر مرحله كه عمليات حفاري انجام مي شود، از مته اي كه قطر آن حـداقل نيم اينچ كوچك تر از قطر لوله جـداري نصب شده قبلي است، اس.مي شود

مته هاي تيغه فوالدي 1ـ2

مته هاي مناسب براي ) 2ـ3 عمليات كنارگذر

)Sidetracking (

مته هاي دکمه اي يا اينزرتي کاربيد تنگستني

(Fixed Cutter Bits) 2ـ مته هاي با تیغه ثابت مته هـاي تيغه ثابت مشتمل بر قطعات برنده ثابتي هستند که با بدنه مته يك پارچه اند. به عبارتي، اين مته ها به جاي برخوردار بودن از مخروط هايي که به طور مستقل از هم مي چـرخند، داراي يك بدنه ثابت و سر ثابت هستند که بـه طور يکپارچه با لوله حفاري و رشته حفاري مي چرخند. اين

مته هـا دو دسته اند:1ـ مته هاي تيغه فوالدي

2ـ مته هاي الماسه

Dow

nloa

ded

from

ekt

esha

f.nio

c.ir

at 7

:04

IRD

T o

n M

onda

y A

pril

20th

202

0