بررسي و ارزيابي تأثير سيال خنك كننده/ روان‌كار بر عملكرد سرمته‌هاي حفاري با در نظر گرفتن مشخصات سنگ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

دكتري

در اكثر فرايندهاي حفاري سنگ دليل عمده كاهش ميزان نرخ نفوذ حفاري و افزايش مصرف انرژي، حضور نامطلوب نيروهاي فرايند ناشي از اعمال نيروهاي مماسي و عمودي بر سرمته، وجود تراشه هاي حاصل از عمليات حفاري و تنشهاي حرارتي ناشي از اصطكاك ميان سرمته و سنگ ميباشد، كه با افزايش سختي، سايندگي و پارامترهاي مقاومتي سنگ اين موضوع تشديد ميشود. بنابراين از ديدگاه فني و اقتصادي هرگونه بهبود در فرايند حفاري به صورت افزايش نرخ نفوذ و كاهش انرژي مصرفي از اهميت فوق العاده اي دارد يكي از مهم ترين راه كارها براي دست يابي به اين هدف استفاده از يك سيال خنك كننده و روان كار مناسب در محيط حفاري ميباشد. در اين رساله به بررسي تاثير همزمان پارامترهاي مكانيكي سنگ(مقاومت فشاري تك محوري، سختي موهس، فاكتور سايندگي شيميازك و مدول الاستيسيته)، مشخصات فيزيكي سيال خنك كننده و روانكار(سختيpH، ويسكوزيته و هدايت الكتريكي) و همچنين مشخصات عملياتي دستگاه بر عملكرد حفاري ( ميزان نرخ نفوذ و ميزان انرژي ويژه ) پرداخته شد. مطالعات حفاري با استفاده از يك دستگاه حفاري در مقياس آزمايشگاهي با يك نمونه سرمته در شرايط مختلف عملياتي بر روي 7 نمونه سنگ سخت و نرم و در شرايط استفاده از 6 سيال(سيال آب و 5 نمونه سيال خنك كننده و روانكار)انجام شد. نتايج حاصل از بررسي مطالعات آماري تك متغيره خطي نشان داد ميزان نرخ نفوذ در شرايط استفاده از سيال سينكول با غلظت 1به 100 و سيال آب صابون با غلظت 1به 120 در مقايسه با سيال آب به ترتيب در شرايط يكسان، به طور ميانگين تقريبا %40 و 51% افزايش پيدا كرده است و ميزان انرژي ويژه در شرايط مشابه به طور ميانگين تقريبا 39% و 47% كاهش پيدا كرده است اين تغييرات در افزايش ميزان نرخ نفوذ و كاهش ميزان انرژي ويژه نشان مي دهد كه استفاده از سيال خنك كننده و روانكار مناسب باعث افزايش راندمان و عملكرد حفاري مي شود. در اين تحقيق براي شناخت بهتر پارامتر هاي موثر بر نرخ نفوذ و انرژي ويژه حفاري و بهينه سازي آنها از مطالعات آماري تحليل چند متغيره خطي و غير خطي براي ارائه مدل هايي براي پيش بيني ميزان نرخ نفوذ و انرژي ويژه حفاري با استفاده از نرم افزار SPSS استفاده شد. پس از بررسي نتايج چند مدل به عنوان مدلهاي نهايي براي پيش بيني ميزان نرخ نفوذ و انرژي ويژه در شرايط استفاده از سيالات خنك كننده و روانكار انتخاب شدند و در نهايت مدل هاي انتخابي با توجه به ميانگين خطاي تخمين، توانستند با درصد خطاي كمتر، ميزان نرخ نفوذ و انرژي ويژه حفاري را پيش بيني كنند. نتايج آزمايش هاي آماري براي مدلهاي انتخابي با سطح اطمينان و ضريب همبستگي بالاي 90 درصد نشان دادند كه ميتوان با دقت خوبي ميزان نرخ نفوذ و انرژي ويژه در محيطهاي حفاري را با كمك مشخصات فيزيكي و مكانيكي سنگ، مشخصات سيال و مشخصات عملياتي دستگاه مورد ارزيابي قرار داد.

217793

استخراج

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان

رضا ميكائيل، راحب باقرپور

كوروش شهريار، حميد زيلويي، عليرضا باغبانان