علت ماسه دهی چاه عمیق و راه حل آن - تخلیه حفاری و لایروبی چاه

اکثر چاههایی که حفر میشوند عموماً با مشکل ماسه دهی در ابعاد مختلف روبرو بوده که اولاً نیاز به لایروبی چاه در فواصل کم دارند و ثانیاً عمر متوسط چاهها در این مناطق اکثراً کمتر از ۱۵ سال و در بیشتر موارد بین ۸ تا ۱۰ سال میباشد. علاوه بر آن، مسئله بریدن یا جمع شدن لوله، مخصوصاً در بالاترین قسمت اولین مشبک، نیز بصورت غیر مستقیم با ماسه دهی چاهها ارتباط دارد.

ماسه دهی یک چاه بدلایل مختلف بوده که البته فراوانی مواد سیلتی و ماسه­ای بسیار دانه ریز در لایه های آبدار منطقه یکی از اصلی ترین آنها میباشد. معهذا عوامل مختلف زیر بصورت منفرد و یا بصورت ترکیبی از چند عامل میتوانند باعث ماسه دهی چاه شوند:

۱-انتخاب محل نامناسب جهت نصب لوله مشبک و یا نصب پمپ.
۲-سطح مقطع بسیار کم برای ورود آب در لوله های مشبک شده بطرق متداول گاز یا تیغ اره.
۳-پهنای زیاد شیارها اکثراً بین ۲.۵ تا ۳ میلمتر بوده که بین ۵ تا ۱۰ برابر حداکثر قطر ذرات اکثریت لایه های آبدار منطقه میباشد.
۴-استفاده از فیلتر شنی مقابل مشبک ها در اثر پل بستن.
۵-عدم رسیدن «فیلتر شنی » مقابل مشبک ها در اثر پل بستن.
۶-عدم توسعه کافی و یا مناسب چاه
۷-برداشت بیش از حد چاه، مخصوصاً در صورت عدم توسعه کامل چاه.

از بین عوامل فوق، حداکثر تاثیر در ماسه دهی چاهها را سه مورد ۲، ۳، ۴ دارند. معهذا در صورتیکه سطح مقطع ورود آب و پهنای شیارها مناسب باشند، علیرغم عدم استفاده از فیلتر شنی مناسب، میتوان چاه را عملاً بصورت طبیعی توسعه داد و میزان ماسه دهی بشدت کم میشود.

استاندارد بین المللی

تجربه نشان داده که چنانچه سرعت ورود آب بداخل چاه از ۳ سانتیمتر در ثانیه تجاوز نکند، حداقل جابجائی ذرات صورت گرفته و در نتیجه میزان ماسه دهی چاه بشدت کاهش پیدا میکند. این رقم اکنون سالها است که در امریکا، اروپا، استرالیا، ژاپن و غیره بعنوان استاندارد انتخاب شده و اجرا میشود.

سطح مقطع لوله های مشبک شده بطرق متداول گاز یا تیغ اره

در جدول زیر سطح مقطع قسمت مشبک شده توسط گاز یا تیغ اره در ۱ متر لوله ۱۲ اینچی متداول ارائه شده است. علاوه بر آن، حداکثر آبی را که میتوان بازاء هر متر لوله مشبک شده طبق استاندارد بین المللی برای حداقل ماسه دهی گرفت نیز ذکر شده است.

قابل ذکر است که در اکثر نقاط استان بین ۶ تا ۸ ردیف شیار انجام میگیرد.

همانطور که ملاحظه میشود در شرایط متداول ۸ ردیف شیار ۳ میلیمتری، برای آنکه بتوان با برداشت ۳۶ لیتر در ثانیه، سرعت ورودی از ۳ سانتیمتر در ثانیه تجاوز نکند میباید از حدود ۱۰۰ متر لوله مشبک استفاده نمود که عملاً چنین ضخامتی از لایه های آبدار وجود نداشته باشد و یا بسیار نادر است و در نتیجه بعلت کم بودن ضخامت کل لایه های آبدار قابل استفاده یک چاه (حداکثر تا ۳۰ متر و عموماً بین ۱۰ تا ۲۰ متر در نقاط مختلف استان) سرعت ورود آب بشدت افزایش یافته و در نتیجه بسیاری از ذرات حتی دانه درشت نیز بعلت همین سرعت زیاد آب میتوانند بسمت چاه حرکت کنند.

لوله های UPVC مورد استفاده کنونی سطح مقطع بیشتری دارند(۲۳۴ سانتیمتر مربع در هر متر: ۱۹۵ شیار ۱.۵ میلیمتری در هر متر و طول ۸ سانتیمتر در سمت داخل لوله). معهذا بعلت ضخامت زیاد جداره (۱۹ میلیمتر در لوله های ۱۲ اینچی) و ایجاد شیارها توسط تیغ اره، دانه های غیر مدور در صورت چرخش در حین ورود در بین شیارها گیر کرده و در نتیجه پس از مدتی بهره برداری سطح مقطع ورود بتدریج کاهش و سرعت ورود آب افزایش می­یابد و مسائل فوق تکراری میشوند. این نوع لوله ها مناسب مناطقی هستند که آب حالت خورندگی داشته و ضمناً هیچکدام از لایه ها حاوی ذراتی به پهنای تقریبی شیارها نباشند. در هر صورت حداکثر دبی سرعت تا ۳ میلیمتر در ثانیه برای این لوله ها معادل ۰.۷ لیتر در ثانه بازاء هر متر در مراحل اولیه بهره برداری میباشد.

لوله های اسکرین

راه حل ازدیاد سطح مقطع ورود آب همراه با پهنای ورود کم را سالها است که در اروپا و امریکا با استفاده از لوله های اسکرین حل کرده اند. بعنوان مثال قوی ترین لوله اسکرین که کمترین سطح مقطع معادل ۵۹۴ سانتیمتر مربع و با شیار ۰.۵ میلیمتر سطح مقطعی معادل ۱۱۲۲ سانتیمتر مربع بازاء هر متر اسکرین دارد. بنابراین برای مثال فوق الذکر برای گرفتن ۳۶ لیتر در ثانیه با سرعتی معادل ۳ سانتیمتر در ثانیه فقط نیاز به ۲۲ متر لوله اسکرین با شیار ۰.۲۵ میلیمتر و یا فقط ۱۲ متر با شیار ۰.۵ میلیمتر میباشد. (دبی مجاز برای هر متر اسکرین با شیار ۰.۲۵ میلیمتر معادل ۱.۷۸ و شیار ۰.۵ میلیمتر ۳.۳۶ لیتر در ثانیه میباشد.)

مزایای استفاده از لوله های اسکرین بجای لوله های مشبک

۱-تقلیل شدید ماسه دهی و یا حذف آن

۲-کم شدن چشم گیر هزینه بهره برداری بعلت کم شدن افت سطح آب در اثر تقلیل شدید افت شبکه، بازاء هر ۱۵ لیتر در ثانیه آبی که از عمق ۵ متری تخلیه شود، حدود ۱ کیلووات برق (با راندمان خوب ۷۵% سیستم) یا معادل آن گازوئیل در یک ساعت مصرف میشود. بنابراین با کم شدن افت سطح آب در اثر استفاده از لوله های اسکرین، هزینه بهره برداری در طول عمر چاه بطرز چشم گیری کاهش پیدا میکند.

۳-عدم نیاز به لوله رسوبگیر زیاد بعلت ورود رسوبات خیلی کمتر به داخل بداخل چاه. در بسیاری از مناطق ریز دانه استان برای ازدیاد فواصل لایروبی چاههائی که از لوله مشبک استفاده میکنند از ۱۲ تا ۲۴ متر لوله رسوبگیر، که هیچ نقشی جز افزایش هزینه چاه ندارد استفاده میشود. در صورت استفاده از لوله اسکرین طول مورد نیاز لوله رسوبگیر به حداکثر ۲/۱ تا ۳/۱ کاهش پیدا میکند.

۴-جرم بستن لوله های اسکرین خیلی کندتر از لوله های مشبک است زیرا کل حجم آبی که حاوی املاح میباشد در لوله مشبک از یک سطح مقطع کم وارد میشود و در نتیجه تراکم رسوبات در جلو و اطراف شیارها خیلی بیشتر از لوله های اسکرین میباشد که سطح مقطع ورود بین حدود ۵ تا۱۲ برابر لوله های مشبک بوده و در نتیجه سرعت و ضخامت جرم گذاری نیز به همین نسبت کاهش می­یابد.

۵-یکی از مشکلات چاههای مشبک شده، بریدن یا جمع شدن لوله مخصوصاً در بالاترین قسمت اولین مشبک است. بطور کلی در لوله های مشبک یا اسکرین متداول، با تراکم شیارهای یکسان در تمام طول مشبک یا اسکرین، سرعت ورود آب در قسمت بالای مشبک یا اسکرین حداکثر بوده و در پائین به صفر میرسد. در لوله های مشبک بعلت آنکه سرعت ورود خیلی زیاد است و آب حالت تلاطم (Turbulent floe)دارد، نسبت پویسان (poisson ratio) لایه های زمین از حالت طبیعی (حدود ۰.۲۵ برای ماسه ها و ۰.۵ برای گل رس) افزایش یافته و در نتیجه نسبت بیشتری از وزن خاک بالای لایه بصورت افقی به لوله اعمال میشود و وقتی این نیرو از مقاومت لوله تجاوز کند باعث خم شدن و یا پارگی لوله بسمت داخل میشود. این مسئله مخصوصاً در قسمت فوقانی بالاترین لوله مشبک و یا لوله مشبکی که در مقابل تراواترین لایه ها قرار داشته صورت میگیرد. علاوه بر علت فوق الذکر که بصورت تدریجی عمل مینماید، در چاههای با ماسه دهی شدید، بعلت تخلیه سریع ماسه، حفراتی مخصوصاً در پشت لوله و در قسمت فوقانی لایه ها تولید میشود که ریزش ناگهانی آنها نیز میتواند منجر به ایجاد فشار جانبی زیاد و نهایتاً بریدگی لوله شود. این مسئله مخصوصاً در چاههای حفاری شده بطریقه روتاری که دارای فیلتر شنی هستند رایج است.

معهذا در لوله های اسکرین بعلت حالت لامینار جریان آب (laminar flow) (و نه حالت تلاطم)، تغییری در عدد پویسان طبیعی لایه داده نشده و یا مقدار افزایش آن ناچیز میباشد و در نتیجه این خطر یا وجود نداشته یا مقدار آن بشدت کاهش می­یابد و ضمناً مسئله ایجاد حفرات در پشت لوله نیز بعلت سرعت ورودی کم منتفی است.

۶-از آنجائیکه دو مورد ۴ و۵ فوق در حقیقت از عوامل مهم تعیین کننده طول عمر مفید یک چاه هستند، طول عمر مفید چاههائی که از لوله اسکرین استفاده میکنند خیلی بیشتر از چاههای با لوله مشبک میباشند.
نکات ضروری در نصب لوله های اسکرین

۱-در صورتیکه لوله اسکرین به لوله ساده بالای خود در روی زمین جوش نشده باشد، بلند کردن آن برای نصب و جوش به لوله تحتانی در روی دستگاه باید با الواتور صورت بگیرد. برای این منظور دو میله گرد کوچک در سمت بالای هر شاخه اسکرین از قبل جوش شده اند.

۲-در بالا و پائین هر قسمت اسکرین (بر روی لوله ساده پائین و بالا) یک سنترالیرز (شبیه متمرکزکننده هائیکه معمولاً در نصب لوله های UPVC استفاده میشوند) جوش شوند.

۳-توصیه میشود که پس از نصب هر شاخه اسکرین، سه میلگرد بفواصل یکسان از لوله ساده بالا به لوله ساده پائین جوش شوند. در قسمتهائی که طول اسکرین بیش از ۲ متر است و باید چند شاخه به یکدیگر جوش شوند، میله گرد ها از لبه بالای اسکرین زیرین به لبه پائینی اسکرین بالائی جوش شوند.

۴-در قسمتهائی که طول اسکرین عددی فرد است (۳، ۵، ۷، ….متر) بالاترین شاخه اسکرین باید ۱ متری باشد.

۵-عملیات پیستون زنی با پیستونی که خیلی جذب نباشد انجام بگیرد.

اختلاف هزینه لوله اسکرین و مشبک

لوله های ساده حدود ۱۱۰ تا ۱۲۰ هزار تومان با قیمت های فعلی هزینه داشته وبرای مشبک نمودن بین ۶۰ تا ۷۰ هزار تومان باید پرداخت. بنابراین هر متر لوله مشبک بین ۱۷۰ تا ۱۹۰ هزارتومان هزینه دارد. هزینه لوله های اسکرین حدود ۲ تا ۲.۵ برابر لوله مشبک است (بسته به فواصل شیارها و بعضی مشخصه فنی دیگر)، ولی با توجه به آنکه اولاً طول مورد نیاز اسکرین عموما بیش از ۱۰ تا ۲۰ متر نبوده و ثانیا مقدار لوله رسوبگیر مورد نیاز کمتر شده و ثالثا، و از همه مهمتر در رابطه با هزینه ها، تقلیل چشم گیر هزینه بهره برداری و نگهداری چاه همراه با طول عمر بیشتر چاه، همگی براحتی نشانگر این واقعیت هستند که کل هزینه چاههای اسکرین دار خیلی کمتر از چاههای مشبک دار میباشند. بهمین دلیل است که اکنون استفاده از لوله مشبک در بیشتر نقاط دنیا و مخصوصاً در کشورهای سرمایه داری مثل امریکا سالها است که منسوخ شده است.

شرکت خدمات فنی و تاسیسات ساختمانی پارسا با سالها تجربه آماده حفاری انواع چاه فاضلاب و آب و همچنین لایروبی و تعمیر چاه قدیمی می باشد