طريقة حفر الابار بكل أنواعها

تواصل معهم مباشرة بالضغط هنا

تعرف على طريقة حفر الابار 

المياة هي أساس  بقائنا على ظهر الأرض حتى يومنا هذا, وبالطبع يمكننا الحصول عليها من البحار, والأنهار, والمحيطات, ولكن في حالة عدم وجود مصدر ماء جاري يبدأ البحث عن الماء في باطن الأرض, وطريقة حفر الابار بسيطة جدا, ومتعددة يمكنك أن تختار ما يناسبك منها وفقا لإمكانياتك, وقدراتك, وستحصل على المياة النظيفة, ولكل طريقة منهم إيجابياتها وسلبياتها, تعرف عليها معنا.

طريقة حفر الابار الارتوازية

البئر الارتوازي هو عبارة عن بئر تندفع منه المياه باتجاه السطح دون استعمال أدوات ضخ صناعية، بحيث تكون المياه الجوفية موجودة ضمن طبقة منفذه محصورة بين طبقتين مائلتين غير منفذتين للماء، حيث أن المياه الجوفية تشكل ما يقارب 97% من المياه العذبة الموجودة على الأرض.

بالإضافة إلى أنه يتم حفر آبار ارتوازية لمراقبة نوعية المياه ودرجات الحرارة فيها، كذلك لتوفير مياه الشرب بعد القيام بمعالجتها، وتختزن المياه الجوفية في باطن الأرض بشكل طبيعي وقد يزداد منسوبها في منطقة معينه، إلا أنها لا تصل إلى سطح الأرض حيث تقوم بعض طبقات الأرض باحتجازها مما يجعلها تمتد في الباطن بشكل أفقي مشكلة البرك الارتوازية, وبعد معرفة معلومات عن حفر الابار الارتوازية تأتي مراحل حفر بئر أرتوازي:

ربما تفيدك قراءة: أهم 7 خطوات لنجاح مشروع الرخام

الحفر تتم عملية حفر البئر من خلال ثلاث طرق:

طريقة القيسون: هي عبارة عن حفر الابار الارتوازية يدويا، يتم من خلالها حفر التربة الرملية، والطينية.

طريقة البركشن: هي عبارة عن إنزال جسم حاد وصلب، بحيث يصطدم بقوة بالطبقات الصخرية؛ مما يؤدي إلى تكسرها وتحطمها، وعند تكرار عملية الاصطدام عدة مرات ستؤدي حينئذٍ إلى إحداث ثقب في الطبقات الصخرية، يكون هذا الثقب على شكل أسطوانة، وللحصول على هذه النتيجة لا بد من وجود مطرقة ضخمة قادرة على إحداث هذا الثقب عند رميها على الصخور، لها طرف حاد بموسوعه تكسير الصخور يسمى برأس الحفارة، وهو عبارة عن أداة حادة تسبب حفرة في المكان الذي تقع فيه المطرقة, وشرائها أسهل من الحصول على حفار يدوي للبيع.

طريقة الحفر الدوارنظراً لشح المياه في العديد من الدول، ومن المصادر المائية هذه ما هو موجود في أعماق الأرض، وللحصول على هذا المصدر يتم عمل ثقب في الطبقات الصخرية والجيولوجية على أعماق كبيرة تمثل خزانات مياه جوفية، لم تستطع البشرية الوصول إليها واختراق هذه المسافة من قبل باستخدام طريقة حفر الابار قديما, ويكمن مبدأ عمل هذه الطريقة في أن رأس الحفارة عبارة عن أداة تسمى بريمة؛ تدور بشكل رحوي يسبب تفتت الصخور التي تصطدم بها, وهي أكثر طريقة معروفة تحد من اضرار الابار الارتوازية.

عملية تغليف البئر:

هي عملية يتم من خلالها تغليف جدار البئر بأنبوب مصنوع من البلاستيك أو المعدن المصمت، والمصمت هو الجامد الذي لا جوف له؛ حيث يقوي هذا الأنبوب جوانب البئر، ويستخدم أيضاً لنقل المياه المضخوخة من البئر، أما بالنسبة لطول الأنبوب فهو لا يغطي كامل العمق وإنما يغطي البئر ويغلفه ضمن مسافات معينة، ليتم بعدها تركيب المصافي، والمصفاة هي أنبوب مصنوع من نوعية الأنبوب المستخدم للتغليف نفسها، كما أن قطرها يساوي قطر أنبوب التغليف، وما يميزها هو وجود ثقوب طولية جانب بعضها البعض، وكلما زادت مساحتها بالنسبة إلى مساحة سطح أنبوب المصفاة زاد تصريف مياه البئر.

الغلاف الحصوي للبئر:

عندما يحفر البئر ويوضع الأنبوب داخله لتغليفه، يراعى بذلك ترك مسافة بينهما بحيث يكون قطر البئر أكبر من قطر الغلاف، حيث يوضع في المساحة الفارغة بينهما حصو، وتمثل غلافاً حصوياً بين الأنبوب وجدار البئر، شريطة ألا تزيد سماكته عن 0.2032 متر ولا تقل عن 0.0762 متر, وتكمن فائدة هذا الغلاف في كونه مرشحاً يحفاظ على البئر من دخول الرمال إليه؛ فالرمال التي تدخل إلى البئر تسبب مشاكل حفر الابار الارتوازية لعملية ضخ المياه، فمن ناحية ستسبب عطلاً لريش مروحة الطلمبة، ومن ناحية أخرى ستكون سبباً رئيساً في تقليل جودة البئر؛ وذلك بسبب تجمعها في قاع البئر.

عملية تطوير البئر وتنميته:

هي عملية يتم فيها إجراء تنظيف للبئر، وتسليك مسام الغلاف الحصوي لزيادة فاعلية عمل البئر، ويكمن مبدأ عمل هذه الطريقة في إغلاق البئر من الأعلى بغطاء يسمح بدخول الهواء إلى البئر من جهاز ضاغط الهواء، وهو جهاز يستخدم لضغط الهواء.

عملية توريد المضخات والطلمبات وتركيبها:

في مرحلة توريد المضخات والطلمبات وتركيبها، يتم تشغيل البئر وضخ المياه الجوفية من خلال توريد المواسير واللوح الكهربائي والطلمبات وغيرها من الأدوات إلى أسفل البئر وتشغيلها؛ للحصول أخيراً على المياه.

طريقة حفر الابار النفطية

النفط  أخف من الماء, ومن أجل هذا فإنه عادة ما يطفوعاليًا ويتسرب من الأرض,  لكن النفط يزحف تحت طبقات سميكة من الصخور في مساحات تسمى بركا, وتخترق الآبار أعماق الأرض لتصل إلى هذه البرك وتأتي بالنفط إلى السطح, يتم البحث عن أماكن النفط بعمل آبار وحفر عشوائية في مناطق ما للبحث عن برك جديدة، بينما تحفر البئر المنتجة في حقل مؤكد, وحفر الابار النفطية علم غاية في التقدم, والإتقان، والعاملون الذين يحفرون آباراً عميقة يجب أن يحصلوا على تدريب وخبرة لسنوات عديدة, فبئر نفط عميقة تكلف الكثير حتى تحفر, وللتعرف أكثر على كل ما يخص  مراحل حفر ابار النفط يجب اتباع مايلي:

منصة الحفر: يتم حفر آبار النفط باستخدام الحفر الرحوي الذي يستخدم منصة الحفر التي تستخدم الحفر الدوراني، وتتكون من مجموعة من الأجزاء الأساسية التي تساعد في عملية الحفر، ومن أهم اسماء معدات حفر البترول:

برج الحفر: هو عبارة عن برج معدني، قائم على منصة عريضة أفقية الشكل، ويستخدم في تثبيت الأعمدة المستخدمة في عملية الحفر بشكل رأسي، وتوصيلها ببعضها البعض، ومن ثم دفعها إلى الأسفل بحركة حلزونية, وهو الحفر المائل لابار النفط.

أعمدة الحفر: عبارة عن أعمدة معدنية، وتنتهي بوصلات لتوصيلها ببعضها البعض، مشكلة عموداً أطول، تتميز الأعمدة بصلابتها الشديدة، وبأنها مجوفة الشكل تسمح بمرور الطين داخلها.

رأس الحفر: أو المثقاب الة حفر الابار تقليدية عبارة عن كتلة معدنية، ويكون بأشكال هندسية مختلفة، حوافه حادة على شكل مسننات، بحيث تعمل على تفتيت الصخور، كما أنها تحتوي على فتحات في الأسفل تسمح باندفاع الطين خلال تجويف الحفرة.

طينة الحفر: هي عبارة عن مواد كيمائية مطحونة، يتم خلطها بالماء، حتى تشكل سائلاً كثيفاً، بحيث يتم ضخ هذا السائل داخل أنابيب الحفر ليصل إلى رأس الحفرة من خلال مضخات ضخمة في داخل التجويف، ثم يخرج هذا الطين من خلال الفتحات، ليندفع من قاع البئر إلى الأعلى حاملاً معه الفتات الصخري الناتج عن عملية الحفر، حيث إنه يمر على السطح بشكل مفصول عن الفتات الصخري، ومن ثم يدفع الطين إلى تجويف الأنابيب مرة أخرى ليشكل ما يعرف باسم دورة طين الحفر.

تبطين البئر: تبدأ هذه الخطوة عند وصول البئر إلى عمق معين، حيث يتم تبطين البئر بأنبوب فولاذي يسمى أنبوب البطانة، إذ يتم إنزال هذا الأنبوب من قمة البئر إلى قاعه، ويتم تثبيته بضخ نوعية من الإسمنت بين جدار البئر والأنبوب، ثم يوصل برأس البئر الذي يتكون من الوصلات والصمامات وجهاز لمنع الانفجار في أعلاه، وتتمثل وظيفة أنبوب التبطين بمنع البئر من الانهيار، ومنع ضياع الطين أثناء ارتفاعه إلى السطح، بالإضافة إلى منع تسرب المياه الجوفية إلى البئر.

تثقيب أنبوب الحفر:  بعد الوصول إلى الطبقات الحاملة للنفط، يتم إنزال حمولة من المتفجرات، تعمل على إحداث تفجير محدود، بحيث يسمح بثقب أنبوب حفر ابار النفط pdf ، وتوسيع الشقوق في الصخور، وإذا لم يكن تدفق النفظ مناسباً، يتم إنزال كمية من حمض الهيدروكلوريك لزيادة نفاذية الصخور، وقد يتم تصديع الطبقة الصخرية باستخدام ضغط عالٍ، مما يسمح بنفاذ النفط إلى قاع أنبوب الحفر، وقد تتم عملية التثقيب في عمقين مختلفين وبذلك يكون البئر مزدوج الإنتاج، وفي هذه الحالة يتمّ إدخال إنزال أنبوب قطره حوالي ثلاث بوصات، ويتم إدخال حشوة بين الأنبوب الإنتاج وأنبوب التبطين، فيتدفق النفط من هذه الطبقة خلال الأنبوب، أما أنتاج الطبقة العليا، فيتدفق من الفراغ بين أنبوب الإنتاج والتبطين.

شجرة عيد الميلاد: أثناء عملية الحفر يكون البئر مملوءً بالطين الكثيف، مما يسمح برفع مانع الانفجار بعد إنتهاء عملية الحفر دون التعرض للخطر وهو من مشاكل حفر الابار النفطية، ثم يتم تركيب رأس البئر ووصله بأنبوب الإنتاج وأنبوب التبطين عند قمة البرج، ويسمى رأس البئر في هذه الحالة بشجرة عيد الميلاد، ويزاح الماء بعد ذلك من من أنبوب التبطين عن طريق ضخ الماء، وبذلك يصبح ضغط الماء أقل من ضغط النفط، وعندئذ يدفع خليط النفط أمامه عن طريق الماء، وتبدأ البئر بالإنتاج.

ربما تفيدك قراءة: أفضل 4 خطوات لمشروع رخام وجرانيت مربح

طريقة حفر الابار الجوفية

المياة الجوفية هي عبارة عن مياه موجودة في مسام الصخور الرسوبية تكونت عبر أزمنة مختلفة تكون حديثة أو قديمة جدا لملايين السنين. مصدر هذه المياه غالبا المطر أو الأنهار الدائمة أو الموسمية أو الجليد الذائب وتتسرب المياه من سطح الأرض إلى داخلها فيما يعرف بالتغذية. عملية التسرب تعتمد على نوع التربة الموجودة على سطح الأرض التي تلامس المياه السطحية (مصدر التغذية) فكلما كانت التربة مفككة وذات فراغات كبيرة ومسامية عالية ساعدت على التسرب الأفضل للمياه وبالتالي الحصول على ابار مياه تعتمد على مخزون مياه جوفية جيد بمرور الزمن. وتتم الاستفادة من المياه الجوفية بعدة طرق منها حفر الآبار الجوفية أو عبر الينابيع أو تغذية الأنهار.

وانواع الابار الجوفية تتحدد طبقا لطبيعة نتيجة التعامل مع صخور ذات صلابة متفاوتة فقد تم تطوير العديد من طرق حفر آبار المياه الجوفية لتتناسب مع نوع الطبقات التي يتم حفرها وصلابتها وعمق البئر.

فمثلاً نجد أن الطرق المستخدمة في حفر الصخور الصلبه جداً مثل الجرانيت والدلومايت كثيف البنية تختلف عن الطرق المستخدمة في حفر الصخور الهشة المفككة من رواسب مجاري الأنهار الرملية والحصوية التي تحتاج فقط لحفار صخور يدوي. لذالك فقد أصبح اختيار طريقة حفر الآبار يرتبط ارتباطاً وثيقا بمنطقة إنشاء البئر وطبيعة صخورها وأصبحت بعض طرق حفر الآبار أكثر شيوعاً ونجاحاً في بعض المناطق عنها في مناطق أخرى. فطريقة حفر الابار في الدول الفقيره تختلف عن الدول الغنية, وعلى الرغم من ذلك فمن الضروري أحيانا تحوير عملية الحفر لتتناسب مع عمق البئر وقطره وطبيعة الخزان الجوفي وأخيراً مع الغرض الرئيسي من إنشاء البئر.

طريقة حفر الآبار الجوفية تتم خلال مراحل التنفيذية, وتتكون هذه المرحلة بدورها من خمس عمليات مختلفة هي:

• مرحلة الات حفر الابار الجوفية.
• مرحلة وضع أنابيب التغليف.
• مرحلة تركيب المصافي مع وضع حشوة الحصى إذا تطلب إنشاء البئر ذلك.
• مرحلة تثبيت أنابيب التغليف بواسطة الإسمنت وعزل الأجزاء غير المرغوب في استغلاله.
• مرحلة تنمية البئر وتجهيزة للاستخدام النهائي.

ويقوم الخزان الجوفي بوظيفتين ضروريتين تخزينية وتوصيلية، حيث تعمل الفتحات الموجودة في الطبقة الحاملة للمياه كفراغات لتخزين المياه وفي نفس الوقت تعمل كشبكة من الأنابيب لإمرار هذه المياه ويعتمد قيام الخزان الجوفي بهاتين الوظيفتين على عدد من الخواص الهامة وهي:

التخزين

ترتبط الوظيفة التخزينية للخزان الجوفي بخاصيتين مهمتين وهما المسامية  والإنتاج النوعي.

التوصيل المائي

تسمي خاصية الخزان الجوفي المتعلقة بوظيفته التوصيلية بالتوصل المائي أو الهيدروليكي ويرمز لها بالرمز (K) وتعرف بأنها قدرة المادة المسامية على إمرار الماء وقديماً كانت تسمي هذه الخاصية بالنفاذية,  ويفضل استخدام مصطلح التوصيل المائي والذي يعتمد على حجم وشكل ودرجة اتصال الفراغات البينية في المادة الصخرية وكذلك على الخواص الطبيعية للمياه مثل الكثافة واللزوجة ونظراً لأن هذه الخواص تختلف باختلاف حرارة الماء فإنه ينبغي تحديد التوصيل المائي عند درجة حرارة معينة.

طريقة حفر الابار المائية

بئر الماء هو حفرة كبيرة على شكل أنبوبي يجمع داخلها الماء، ويصل إلى أعماق الأرض في أمكان تواجد المياه الجوفية، وتوزع عند مدخله مجموعة من الحجارة لمنع تسرب المياه من داخله في حال ارتفاع منسوبها، ويستخدم دلو خشبي يربط بحبل قوي، ويثبت على رافعة في أعلى البئر، لسهولة سحب المياه منه، ومع الوقت تم تطوير انواع الابار وطرق حفرها وأصبح يتم إستخدام مضخات خاصة بجلب مياه الآباربكل سهولة, وفي وقت أسرع، فساعدت في الحصول على كميات كبيرة من الماء، ونقدم لكم ثلاثة طرق لحفر آبار المياة, وإيجابات وسلبيات كل طريقة:

طريقة حفر الابار يدويا:

هي الطريقة التقليدية المستخدمة في العديد من الدول النامية للحصول على الماء؛ حيث يتم الحفر باستخدام المجرفة والمعول؛ لحين الوصول إلى مستوى الماء بالات الحفر اليدوية، وهي طريقة ملائمة للأراضي ذات التربة الرملية والطينية، ومن الصعب استخدامها للأرض الصخرية؛ وذلك لصعوبة الحفر اليدوي في الصخور، و تكلفة حفر بئر يدوي منخفضة, ويتراوح عمق الحفر ما بين 5-30م، أما قطر البئر فقد يصل إلى 1.5م تقريباً، ويبطن البئر بالإسمنت المسلح، وألواح الخشب، أو باستخدام حلقاتٍ من الفولاذ؛ لمنع انهيار جدرانه.

الإيجابيات:

• عدم الحاجة إلى عمالٍ مهرةٍ للقيام بعمليات الحفر.
• بساطة الأدوات المستخدمة, فيمكنك حفر بئر في المنزل بكل سهولة, وقلة تكلفتها.

السلبيات:

• الحاجة إلى وقتٍ طويلٍ لإتمام العمل بواسطة بريمة حفر يدوى.
• الافتقار إلى السلامة العامة أثناء القيام بالعمل.
• إمكانية تراكم الملوثات، والجراثيم داخل البئر.
• مشاكل حفر ابار المياه ترجع لمحدودية عمق البئر المحفور.

طريقة الدفع:

تستخدم طريقة الدفع عندما يكون مستوى الماء قريباً من سطح الأرض، وخطوات حفر بئر ماء بالدفع تتم عن طريق دفع أنبوب ذي قطر صغير إلى داخل الأرض، ويحوي الأنبوب مصفاةً في نهايته؛ وذلك لتصفية الماء الّذي يمر فيه، ويعتمد العمق الذي يصل إليه الحفر في هذه الطريقة على: قوة الاحتكاك بين الأنبوب والحبيبات الصخرية، والقوة الدافعة المتاحة، وقد يصل أعلى عمقٍ محفورٍ بهذه الطريقة إلى 25-30م، وتصلح طريقة الدفع في حال كانت الأرض مكونةً من تربة رملية أو حصوية.

الإيجابيات:

• سرعة الإنشاء مقارنة بوقت استخدام حفار ابار يدوي؛ إذ يبنى البئر في عدة ساعاتٍ فقط.
• عدم الحاجة إلى عمال مهرة لإنجاز العمل.
• تكلفة أقل مقارنة بالطرق الأخرى.

 السلبيات:

• محدودية استخدام هذه الطريقة للأراضي ذات التربة الرملية، والحصوية فقط.
• محدودية العمق الذي قد يصل إليه الأنبوب.
• إمكانية تآكل الأنابيب، وتلفها.
• إمكانية تسرب الرمال إلى رأس الأنبوب عند بداية الحفر.
• إمكانية تلوث المياه في حال تآكل الأنبوب.
• صعوبة تنظيف البئر.
• محدودية عمر البئر بالمقارنة مع الأنواع الأخرى.

الحفر بالدق:

تصنف طريقة الحفر بالدق إلى نوعين:

 الحفر بالآلة السلكية:

يتم إنزال عمود الحفر في هذه الطريقة؛ وذلك لتحطيم الصخور والتراب والحصى المتماسك، ويؤدي تكرار هذه العملية إلى عمل ثقب أسطواني الشكل داخل العمود، ويتكون عمود الحفر من خمسة أجزاءٍ، وهي:

• رأس الحفارة هو الجزء الذي يحطم الصخور عند ارتطامه بها.
• عمود الحفارة: هو عبارة عن الأنبوب الذي يحافظ على استقامة البئر بشكلٍ عمودي، كما يعطي ثقلاً لرأس الحفارة؛ لمنحها القوة لتحطيم الصخور.
• رجاجات الحفارة: تزيل رجاجات الحفارة المصنوعة من الحديد الصلب العوالق الصخرية والرملية المتراكمة على عمود الحفارة ورأسها.
• حبل الحفارة: يحمل أداة الحفر ويديرها.
• تجويف الحبل: هو الذي يربط رأس الحفارة، وعمودها، والرجاجات بحبل الحفارة، ويعطي وزن هذا التجويف الرجاجات قوة إضافية؛ لمساعدتها على القيام بعملها.

الإيجابيات:

• إمكانية الحفر لعمق قد يصل إلى 91.5-1520م. سهولة تنظيف الآلة.
• انخفاض الطاقة اللازمة لتشغيل الآلة.
• انخفاض احتمالية تلوث البئر.
• الحاجة إلى شخص واحد فقط لتشغيل الآلة.
• إمكانية استخدام الآلة في الأراضي الوعرة.
• إمكانية استخدام الآلة عند أي درجة حرارةٍ.

 السلبيات:

• انخفاض معدلات التهوية داخل البئر.
• ارتفاع تكاليف تبطين البئر؛ نظراً لكبر العمق والقطر.
• الحاجة إلى وقت زمني أطول للحفر، خاصةً في المناطق الوعرة.

 الحفر الدوار:

تم ابتكار هذه الطريقة للوصول إلى أعماق أطول بسرعة أكبر؛ حيث تتم بدوران رأس الحفارة لتحطيم الصخور، ومن ثم إزالة الحطام عن طريق تدوير سائلٍ، وتتكون هذه الآلة من أربعة أجزاء، وهي:

• رأس الحفارة: هو الجزء الذي يدور، وذلك لتحطيم الصخور.
• طوق الحفارة: هو الجزء الذي يتصل برأس الحفارة، ويحافظ على استقامة البئر بشكل عمودي، كما يعطي ثقلاً لرأس الحفارة؛ لمنحها القوة لتحطيم الصخور.
• أنبوب الحفر: هو عبارة عن مجموعة من الأنابيب التي يبلغ طولها 6.1م، ومن الممكن أن توجد بأطوالٍ أخرى، وظيفتها الأساسية تمرير السائل من السطح إلى رأس الحفارة.
• القلم: هو عبارة عن أنبوب يوجد أعلى آلة الحفر، يضمن دوران السائل من وإلى رأس الحفارة، كما يبقي الحركة الدورانية لرأس الحفارة.

الإيجابيات:

• ارتفاع مقدار التهوية، مقارنة بالطرق الأخرى.
• الحاجة إلى أقل نوع من التبطين، مقارنة بالأنواع الأخرى.
• إمكانية إضافة مصاف؛ لتصفية المياه بسهولة أكبر.

 السلبيات:

• التكلفة العالية لمعدات الحفر والصيانة.
• محدودية حركة الآلة، واعتمادها على ميل الأرض واتجاه الحركة.
• الحاجة إلى طاقم للعمل لا يقل عن عاملين اثنين.
• عدم إمكانية العمل عند انخفاض درجات الحرارة.

تعتبر المياه الجوفية نقية وخالية من التلوث والبكتيريا الضارة ولكنها قد تتعرض للتلوث نتيجة بعض العوامل الخارجية, وتتعرض الطبقات السطحية الحاملة للمياه للتلوث بدرجة كبيرة وكلما كان مستوى الماء في تلك الطبقات قريب من سطح الأرض كلما ازدادت قابليتها للتلوث, ولحماية آبار المياه فإنه ينبغي أن تحدد مواقعها بعيداً عن مصادر التلوث ويراعي عند تصميمها وإنشائها الحماية الصحية اللازمة.

https://www.youtube.com/watch?v=9XvC5py3BxA

المصدر: المستشار لتطوير الأعمال