در معدن¬کاری روباز سرمته¬ سه¬مخروطی دورانی که از جنس مواد کارباید سیمانی¬شده (cc) است و حاوی دندانه¬های تنگستن کارباید (wc) می¬باشد محبوبترین ابزار برای حفاری چال¬های عمیق با قطر زیاد می¬باشند. نرخ نفوذ و نرخ سایش این سرمته¬ها دو پارامتر بسیار تعیین¬کننده در راندمان حفاری می¬باشند که تحقیق و مطالعه جهت بهبود نرخ نفوذ و ارزیابی سایش سرمته¬ها برای تعیین بهترین زمان تعویض آنها با کمترین وقفه در عملیات حفاری الزامی می¬باشند. ساختار کلی این رساله شامل سه موضوع اصلی می¬باشد: (الف) ارائه یک شاخص طبقه¬بندی قابلیت حفاری توده¬سنگ با در نظر گرفتن پارامترهای توده¬سنگ و دستگاه حفاری، (ب) مدل¬سازی احتمالاتی معادله نرخ نفوذ حفاری به روش مونت¬کارلو، (ج) ارزیابی سایش سرمته سه¬مخروطی دورانی به روش پردازش تصاویر. در این تحقیق در ابتدا از روش سیستم¬های مهندسی سنگ برای در نظر گرفتن اندرکنش بین عوامل موثّر حفاری و کل سیستم استفاده شده است و پارامترهایی که در مدل مشارکت دارند از صفر تا چهار امتیاز دهی شدند. ماتریس اندرکنش پارامترها تنظیم شد و از آنجا که اعداد این ماتریس متغیّر بوده و یک عدد یکتا و منحصر به فرد نیستند پس شدت اندرکنش هر ماتریس محاسبه و با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی وزن پارامترهای مورد نیاز تعیین شد. در نهایت شاخص قابلیت حفاری توده¬سنگ بدست آمد که از صفر (سنگ خیلی سخت از دیدگاه حفاری) تا صد (خیلی آسان) متغیّر است. در ادامه یک معادله جدید نرخ نفوذ سرمته¬های سه¬مخروطی بر اساس مهمترین پارامترهای موثّر در حفاری شامل پارامترهای دستگاه حفاری و خواص سنگ بکر و توده¬سنگ بدست آمد. این پارامترها براساس مطالعات آزمایشگاهی و صحرائی روی نمونه¬های جمع¬آوری شده از دو معدن بزرگ روباز مس سرچشمه و گل¬گهر سیرجان تعیین شدند. با توجه به اینکه پارامترهای بسیاری در نرخ نفوذ سرمته¬های حفاری موثّر می¬باشند در این رساله از تکنیک کاهش ابعاد، آنالیز مولفه¬های اصلی (pca) برای انتخاب مهمترین پارامترهای تأثیرگذار براساس نسبت واریانس آنها استفاده شد. پس از استخراج پارامترهای مهم، معادله نرخ نفوذ به عنوان تابعی از این پارامترها و با استفاده از رگرسیون چندمتغیّره غیر خطی ارائه شد. بیشتر این پارامترها بخصوص پارامترهای توده¬سنگ غیرقطعی بوده و دارای سطحی از عدم اطمینان می¬باشند بنابراین بایستی به صورت احتمالاتی مطالعه شوند. توابع توزیع متغیّرهای ورودی و خروجی معادله بر اساس داده¬های آزمایشگاهی و صحرائی تعیین شدند و در نهایت تحلیل تصادفی روی معادله حفاری با استفاده از تکنیک شبیه¬سازی مونت¬کارلو صورت گرفت. نتایج نشان دادند که pca و روش مونت¬کارلو تکنیک¬های مناسبی برای مدل¬سازی و ارزیابی تغییرات پارامترهای نفوذ توده¬سنگ و عملیاتی دستگاه حفاری می¬باشند. به منظور ارزیابی سایش سرمته¬ها از سه تکنیک در پردازش تصویر در نرم¬افزار matlab، یعنی بافت سطح ، ماتریس رخداد همزمان سطوح خاکستری و طبقه¬بندی¬های مبتنی بر حداقّل فاصله استفاده شدند. برای اعتبارسنجی نتایج این تکنیک¬ها از دو روش استفاده شد. ابتدا سرمته¬ها قبل و بعد از عملیات حفاری به منظور تعیین افت وزن آنها توسط باسکولی با دقت 1/0 گرم توزین شدند. به منظور تعیین افت ابعاد سرمته¬ها از میکرومتری با دقت 02/0میلیمتر استفاده شد. نتایج نشان داد در میان شاخص¬های سطح: مساحت سرمته و محور طولی بزرگ؛ در میان شاخص¬های ماتریس رخداد همزمان سطوح خاکستری: کنتراست، انتروپی و همبستگی؛ و در میان شاخص¬های مبتنی بر حداقّل فاصله: طول اقلیدوسی، فاصله شهری، چبیشف و ضریب همبستگی سطوح خاکستری روابط منطقی با میزان سایش اندازه¬گیری شده داشتند.

چکیده ندارد.

امروزه دراکثر فعالیتهای حفاری ژئوتکنیکی ، از سرمته های الماسه جهت نمونه گیری از سنگ استفاده می شود. سرمته های الماسه در مقایسه با سایر سرمته های مغزه گیر دارای برتریهای خاصی چون سرعت بالای حفاری ، عمر بیشتر و کیفیت بهتر مغزه های حاصله است. عمر سرمته ها تحت تاثیر پارامترهای متعددی از جمله سختی و سایندگی سنگهاست. تاکنون کوششهای متعددی جهت پیش بینی سرعت حفاری و طول عمر سرمته های حفاری براساس معیارهایی بیانگر میزان سایش سرمته ها و خاصیت سایندگی سنگها باشد صورت گرفته است. در بررسی حاضر ، به منظور پیش بینی سرعت حفاری و طول عمر سرمته های الماسه از شاخص سایش سورشار استفاده شده است.

نفت یکی از منابع اصلی انرژی در زندگی روزمره جوامع انسانی است. محدود بودن منابع سوخت فسیلی و غیرقابل تجدید بودن آن موجب شده است که استفاده از این منابع با دقت بیشتری انجام شده و تمهیداتی جهت بازیافت هر چه بیشتر نفت از مخازن نفت در نظر گرفته شود از جمله مشکلات بازیافت نفت از مخازن می توان به کاهش جریان نفت از مخزن به درون چاه در اثر پایین بودن نفوذپذیری سازند و یا کاهش نفوذپذیری سازند بدلیل رسوبات آسفالتین و یا دیگر موارد اشاره کرد. جهت رفع این مشکل و افزایش تولید از چاه، معمولا از روشهای تحریک استفاده می شود. روش تحریک متداول در مخازن با سنگهای کربناته، اسیدکاری است بطوریکه در این روش اسید با سنگ مخزن واکنش داده و آن را حل می نماید و باعث افزایش تراوآیی و مرتفع شدن انسداد مجاری عبور سیالات خواهد شد. اما در مخازن ماسه سنگی بدلیل عدم واکنش اسید با ماسه سنگ، جهت تحریک از روش شکست هیدرولیکی استفاده می شود. اگر چه روش شکست هیدرولیکی جهت تحریک در مخازن کربناته نیز استفاده شده و تحت شرایط مناسب عملکرد خوبی ارائه نموده است. از آنجا که سنگ مخزن معمول در مخازن نفتی کشور از نوع کربناته می باشد و در گذشته از روش اسید کاری در ایران استفاده شده و در مواردی نتایج مطلوب را بدست نیاورده است لذا با توجه به وسعت کاربرد روش شکست هیدرولیکی پیش بینی شرایط موثر بر روی موفقیت این روش در مخازن ایران (مورد مطالعاتی مخزن نفتی نبگستان) در این مطالعه مدنظر می باشد. در روش شکست هیدرولیکی سیال مناسب به همراه مواد افزودنی لازم (پروپانت) به داخل چاه پمپ می شود. با افزایش فشار تا حد بالاتر از مجموع تنش های برجا و مقاومت کششی سنگ، محیط اطراف چاه شکسته و ترکهایی ایجاد می شود. پس از شکسته شدن سنگ و ایجاد ترک به جهت جلوگیری از بسته شدن مجدد آن از موادی به نام پروپانت استفاده می کنند که با ورود به داخل ترک مابین دیواره های ترک قرار گرفته و ضمن حفظ تراوآیی، عبور سیالات را ممکن می سازد. در این مطالعه ضمن بررسی روشهای عملی، تئوریهای مربوطه و مدلهای ارائه شده جهت پیش بینی رفتار سیستم (فشار و حجم سیال مصرفی)، نتایج حاصل از انجام این روش در دو چاه از مخزن ماسه سنگی تحلیل و سپس با نتایج پیش بینی شده توسط نرم افزار و مدلهای موجود جهت دو چاه از مخزن کربناته (مخزن نبگستان) مقایسه می شود، هدف این مطالعه پیش بینی شرایط بر روی موفقیت روش شکست هیدرولیکی در مخازن کربناته است. با توجه به نتایج این مطالعه که از بررسی و مدلسازی گسترش ترک در مخازن ماسه سنگی و کربناته بدست آمده به نظر می رسد روش شکست هیدرولیکی در مخزن کربناته تحت شرایطی که توسط مدلهای موجود پیش بینی شده است، امکان پذیر باشد. مخزن کربناته به فشارهای عملیاتی بالاتری نسبت به مخزن ماسه سنگی نیاز دارد که علت آن نوع رفتار سنگ کربناته و اختلاف آن با رفتار ماسه سنگ است. علاوه بر این پس از بسته شدن ترک نیز فشارهای وارده به پروپانت نسبت به مخزن ماسه سنگی بیشتر بوده لذا پروپانت مصرفی باید توانایی تحمل این فشارهای بالا را داشته باشد. سیال مورد استفاده نیز باید ویسکوزیته کافی جهت انتقال پروپانت به داخل ترک را داشته باشد. در مخزن کربناته به منظور جلوگیری از کاهش هدایت سیال پس از بسته شدن ترک در اثر نفوذ پروپانت به داخل سنگ مخزن باید تمهیدات خاصی در نظر گرفت.

طراحی بهینه و پیش بینی سرعت حفاری ‏‎tbm‎‏ ها مستلزم تخمین دقیق نیروهای وارد بر دیسک حفاری می باشد. توانایی پیش بینی صحیح عملکرد و سرعت حفاری ‏‎tbm‎‏ یکی از نیازهای اساسی تخمین دقیق زمان و هزینه پروژه است . بنابراین پیش بینی نیروهای وارد بر دیسک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. نیروهای برش بوسیله بار توزیع شده در داخل ناحیه تماس دیسک و سنگ ایجاد و کنترل می شود. هدف از این تحقیق مدل سازی عددی فرایند برش سنگ دیسک حفاری و بررسی توزیع تنش در محل تماس دیسک و سنگ و کنترل نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی انجام شده توسط رستمی 1997 بوسیله مدلسازی عددی می باشد. در این تحقیق ابتدا دو نرم افزار ‏‎udec, ansys‎‏ برای مدلسازی مد نظر بودند که مدلسازی با نرم افزار ‏‎udec‎‏ بدلیل محدودیت های آن به نتیجه مطلوب نرسید و بنابراین از نرم افزار ‏‎anysis‎‏ استفاده شد. نرم افزار اخیر بر پایه روش عددی المان محدود نوشته شده است. به منظور بررسی نتایج مطالعات انجام شده توسط رستمی خصوصیات سنگهای مدل شده توسط این نرم افزار مطابق خصوصیات سنگها مورد آزمایش در نظر گرفته شده است و در مدلهای ساخته شده عمق نفوذ ، مدول الاستیسیته و ضریب پواسون متفاوت در نظر گرفته شد.مقایسه نتایج بدست آمده از این تحقیق با نتایج مطالعات قبلی بیانگر مطابقت نسبتا مطلوبی است.

بیش از چهار دهه است که اهمیت بهینه سازی عمیات حفاری به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است . به همین منظور ارائه مدلی که بتواند سرعت حفاری را با توجه با پارامترهای موثر بر آن تخمین بزند حائز اهمیت است . کاربرد این مدل در پیش بینی هزینه های عملیات حفاری و تعیین بار و دور بهینه مته می باشد. به همین دلیل در این مطالعه ضمن بررسی پارامترهای مربوط به حفاری چاه نفت ، برای نخسیتین بار مدلی جهت برآورد سرعت حفاری در میادین نفتی ایران ارائه گردید. با توجه به کافی نبودن اطلاعات راجع به خصوصیات فیزیکی یا مکانیکی سنگ به ناچار از مدل بر اساس نوع سازند های موجود در منطقه ارائه گردیده و تغییرات در نوع سنگها به این ترتیب تفکیک و محدود شده است. با توجه به تعداد زیاد عوامل موثر بر سرعت حفاری جهت انجام مدلسازی از روش بررسی آماری یا رگرسیون چند متغیره استفاده نمودیم . عوامل موثری که در مدلها استفاده شده عبارت است از : عمق ، بار روی مته، دور مته، وزن مخصوص گل ، گرانروی گل و وضعیت دندانه های مته. برای مدلسازی از اطلاعات جداول مته 50 حلقه چاه که به صورت تصادفی از سراسر میدان نفتی اهواز انتخاب شدند استفاده گردید که با توجه به تعداد و نوع اطلاعات مدلهایی برای پیش بینی سرعت حفاری در سازندهای آغاجاری ، گچساران7 ، آسماری و سروک ارائه شد. در بین مدلهای ارائه شده مدل آغاجاری با ضریب تبیین تصحیح شده 7/85 درصد بهترین تطبیق بین سرعت حفاری پیش بینی شده و واقعی را نشان می دهد. مدل گچساران 7 ، آسماری و سروک نیز به ترتیب با ضرایب تبیین 2/77 ، 3/73 ، 2/67 درصد از قابلیت کمتری نسب به مدل آغاجاری برخوردارند. دراین پایان نامه منابع کسب داده ها پارامترهای موثر در حفاری روشهای استفاده شده در گزینش داده ها و حذف داده ها ی نامناسب روشهای تحلیلی و بررسیهای آماری نرم افزار استفاده شده و نتیجه بررسیهای آماری و مدلهای حاصله ارائه گردیده است.