حفر الآبار
حفر الآبار

المدخل لتقنية حفر الآبار


المدخل لتقنية حفر الآبار مقالات علمية للكاتب: عبد الله علي النمر
توجد عدة طرق مختلفة لحفر الآبار نظرا للتفاوت في الطبيعة الجيولوجية للتربه ما بين الصخور الصلبة مثل الجرانيت والدولوميت إلى الرواسب الغير متماسكة مثل الرمال والزلط والطمي. في كثير من الحالات يكون استخدام طريقه حفر معينه هو السائد في أماكن محددة نظرا لقدرتها على اختراق الخزان الجوفي وبذلك تحقق وفر في التكاليف. وفي حالات أخرى تتغير طريقه الحفر طبقا لعمق وقطر البئر ونوع التربة المخترقة. ولهذا فانه لا توجد طريقه مفضلة لكل الظروف الجيولوجية. والحفر الناجح هو فن ناتج عن الخبرة الطويلة والاستخدام السليم للأداء الهندسي. ولتحقيق ذلك لا بد من الإلمام ببعض المعارف الأولية والتي أهمها:
تكوينات الصخور (:(Rock formations
الصخور كانت ولازالت تتكون باستمرار نتيجة عمليات طبيعية مختلفة أهمها:
• التبريد للصخور المنصهرة في شكل مصهور ساخن (magma) والتي تتسرب من أعماق كبيرة تحت سطح القشرة الارضيه.
• ترسيب المواد الغير عضويه في الماء والبحار من مختلف الكائنات الحية.
• تكثيف مختلف الغازات المحتوية على جسيمات معدنية.
• تفتت صخور أخرى لأسباب مختلفة.
• التراكم المتتالي للتكوينات الناتجة لتكون أنواع جديدة من الصخور وكذلك نتيجة زيادة الضغوط على الصخور المتكونة.
الأنواع الريئسية للصخور:
يمكن تقسيم الصخور على أساس الأصل إلى صخور بركانية (Igneous) وصخور رسوبية (sedimentary) وصخور متحولة (metamorphic). وكل نوع من هذه الأنواع الأصلية من الصخور يحتوي على أنواع فرعية لها مميزاتها من ناحية الشكل العام وطبيعة التكوين, والمظهر, وأشهر هذه الأنواع الفرعية ما يلي:
1- حجر الصوان اوالجرانيت :(Granite) وهو صخر بركاني, ولونه يتمايز من الرمادي فاتح إلى الأحمر الغامق, ويتكون أساسا من 60% من الفيلدسبار (feldspar) و 20-40% من الكوارتز بالاضافة للميكا ((mica والهورنبلند (hornblend) وهو نوع من الصخور القرنية. ويتميز الجرانيت بأنه صخر صلب ومتماسك وينقسم إلى كتل ضخمة ومتلاصقة مسطحة الشكل.
2- الصخور البركانية (Volcanic Rocks): وهي صخور نارية, وهي صلبه وقد تكون محتويه على مواد مفككه لها نفاذيه مثل الرمال والأحجار المسامية المتكونة من فتاتات الصخور البركانية (Tuff) أو من رماد البراكين (ashes).
3- البازلت :(Basalt) وهو من الصخور البركانية ولونه يختلف من الرمادي الغامق إلى الأسود ويتميز بعدم وجود الكوارتز وتوفر البلاجيوكليز (plagioclase) وهو نوع من الفيلدسبار, ووجود كميات كبيرة من البيروكسين (Pyroxene) وهو مركب من سيليكات المغنيسيوم والكالسيوم, و الاوليفين (olivine) وهو الزبرجد الزيتوني. وعموما فان البازلت يتكون من حبيبات رفيعة وأهم مظاهر تكويناته هو التواصل العمودي والذي يتكون غالبا على شكل سداسي (Hexagonal). والبازلت المفكك يكون لونه كالصدأ.
4- الحجر الرملي (sandstone): وهو من الصخور الرسوبية. ويحتوي على حبيبات رفيعة أو خشنة، متماسكة أو متداخلة. وتكونت الصخور الرملية قديما بتراكمها فوق بعضها البعض إما عن طريق الرياح أو عن طريق ترسبها في قاع البحار. ومن أنواع الحجر الرملي المعروفة الجرايواك (Gray wacke) وله لون ما بين الرمادي الغامق والأسود وهو عبارة عن حجر رملي ملتصق بالسيليكا أو الطين أو الصلصال (Clay) وقد يحتوي هذا النوع على شرائح من الطين الصفحي أو الإردواز (Slate).
5- الحجر الجيري :(limestone) وهو من الصخور الرسوبية وله مظهر ما بين الناعم والخشن وقد يكون لونه ابيض أو اصفر أو بني أو رمادي أو كل هذه الألوان مجتمعة. و.يتكون الحجر الجيري أساسا من كربونات الكالسيوم وفي حالة عدم وجود انقسامات أو مجاري للانصهار يكون مانع للنفاذية. أو قد يكون ذو مسام وله مظهر مفكك. ويعتبر الحجر الطباشيري chalk)) والمارل (marl) من أنواع الحجر الجيري.
6- الطين الصفحي :(shale) وهو من الصخور الرسوبية وهي صخور غالبا ما تكون ذات لون غامق. تتكون من حبيبات في حجم حبيبات الطفلة. ويترواح هذا النوع من الصخور في قوته ما بين الليونة والصلابة طبقا لشكل الحبيبات وخصائصها ودرجه إندماجها والتصاقها مع بعضها البعض.
7- الكونجلومرات Conglomerate)): وهو من الصخور الرسوبية. والشكل العام لهذا النوع يختلف ما بين الحبيبات الناعمة والخشنة وما بين المتلاحمة و المفككة. وعادة ما تكون هذه الحبيبات كروية الشكل أو قريبة لذلك وان أكثر من 10% من حبيباتها تكون خشنة.
8- الشست (schist): وهو من الصخور المتحولة. والشست صخر متبلور ينفلق إلى طبقات وان كانت هذه الطبقات (Foliation) لا تكون مرئية بالعين المجردة. وبعض أنواع الشست يتكون كليا من السيليكا مكونا كتلا كبيرة وعادة ما تكون مستويات الفلوق المغمورة تختلف على حسب العمق.
9- الإردواز(slate): من الصخور المتحولة, وهي صخور طبقية ذات ملمس ناعم جدا ولون غامق اسود يسهل حفرها.
سوائل الحفر(Drilling fluids):
وحتى يتم قطع هذه الصخور لحفر الآبار، لا بد من استخدام سوائل الحفر. وكيفية تنظيم استخدام سوائل الحفر أساس لتوفير كفاءة عالية للحفر. لذا يلزم دراسة ومعرفة التجانس بين قطر الحفر, وقطر ماسورة الحفر, ونوع مثقب الحفر, وإمكانيات الضخ المتوفرة, بالإضافة لخصائص سائل الحفر طبقا للظروف الجيولوجية في موقع الحفر.
سوائل الحفر تتكون من الماء النقي ومخلوط من مواد أخرى. واستخدام سوائل الحفر يحقق آلاتي:
1- تثبيت وسند حائط الحفر ومنعه من الانهيار (caving).
2- دهان حائط الحفر لخفض الفقد في السائل.
3- تبريد وتنظيف مثقب الحفر.
4- يوفر الترسيب لنتائج الحفر في حفرة الترسيب.
5- رفع ناتج الحفر من الفتاتات الصخرية من قاع الحفر إلى السطح حيث حفرة الترسيب.
6- تشحيم مثقب الحفر وكراسي التحميل وطلمبة الطفلة وماسورة الحفر.