حفر الماس الاستكشافي

يُستخدم الحفر الماسي الاستكشافي في صناعة التعدين لاستكشاف محتويات رواسب الخامات المعروفة والمواقع المحتملة. من خلال سحب عينة لبية صغيرة القطر من جسم الخام، يستطيع الجيولوجيون تحليل هذه العينة باستخدام التحليل الكيميائي وإجراء دراسات بترولوجية وبنيوية ومعدنية للصخور . كما يُستخدم هذا الأسلوب بكثرة في مجال الهندسة الجيوتقنية لاختبار الأساسات بالتزامن مع طرق أخذ عينات التربة. سُميت هذه التقنية نسبةً إلى رأس الحفر المُغطى بالماس المستخدم. ^{[ 1 ]}

يُنسب اختراع أول مثقاب حفر ماسي إلى رودولف ليشوت عام 1863. ^{[ 2 ]} وقد فتح الحفر الماسي المبكر آفاقًا جديدة لاستخراج المعادن، وارتبط بطفرة في استكشاف المعادن في المناطق النائية. قبل اختراع مثقاب الماس المحمول، كان التنقيب عن المعادن يقتصر في الغالب على البحث عن نتوءات صخرية على السطح والحفر اليدوي. في أواخر سبعينيات القرن العشرين، كانت شركة جنرال إلكتريك رائدة في تقنية أقراص الماس متعددة البلورات (PDCs) كبديل للماس الطبيعي في رؤوس الحفر. ^{[ 3 ]}

يختلف الحفر الماسي الاستكشافي عن أنواع الحفر الجيولوجي الأخرى (مثل الحفر الدوراني العكسي ^{[ 4 ]} ) في أنه يتم استخراج عينة صلبة من العمق لفحصها على السطح. وتكمن التقنية الأساسية في مثقاب الماس نفسه ^{[ 5 ]} . فهو يتكون من ماس صناعي مثبت في مصفوفة معدنية لينة. وكما هو موضح في الشكل، ينتشر الماس في جميع أنحاء المصفوفة، ويعتمد عمله على تآكل المصفوفة ببطء أثناء عملية الحفر، مما يؤدي إلى كشف المزيد من الماس. يُركب المثقاب على أسطوانة اللب، المتصلة بدورها بسلسلة الحفر ، والتي بدورها متصلة بجهاز حفر دوار. يُضخ طين الحفر في أنبوب الحفر لغسل نواتج الحفر الناتجة عن المثقاب، ولتقليل الحرارة الناتجة عن الاحتكاك، مما يقلل من تآكل المثقاب ^{[ 6 ].} يُعد مثقاب الماس عملية معقدة، وعادةً ما يُصمم لنوع معين من الصخور، ويحتوي على قنوات متعددة للغسل ^{[ 7 ] .}

تستخدم المثقاب رأس حفر مرصع بالألماس (كما هو موضح في الصورة على اليمين) لحفر الصخور. ينتج عن المثقاب عينة لبية تُصوَّر ثم تُقسَّم طوليًا. يُحلَّل نصف العينة ، بينما يُخزَّن النصف الآخر بشكل دائم لاستخدامه لاحقًا وإعادة تحليله عند الحاجة. على الرغم من أن العينة ذات القطر الأكبر هي الأكثر تفضيلًا، إلا أنها الأغلى ثمنًا. أما أقطار أنابيب خطوط الأسلاك الأكثر شيوعًا واستخداماتها فهي NQ (47.6 مم) وHQ (63.5 مم). ^{[ 8 ]}

يؤدي تحريك المثقاب بحركة دورانية (مع الغسل) إلى استخراج عينة لبية داخل الأنبوب كما هو موضح. مع ذلك، على عمق قد يصل إلى 300 متر، لا بد من وجود طريقة لاستعادة العينة اللبية ونقلها إلى السطح. يُعد سحب أنبوب الحفر الثقيل بالكامل باستمرار أمرًا غير عملي، لذا طُوّرت طرق الحفر السلكي لسحب العينة اللبية من داخل الأنبوب. ^{[ 9 ]} لو كانت الصخور دائمًا من الجرانيت الصلب، وكانت العينة اللبية تنكسر دائمًا عند رأس الحفر، لكان من السهل إيقاف الحفر، وإنزال جهاز إمساك بسيط بواسطة سلك، وسحب العينة اللبية. لسوء الحظ، تتطلب العديد من التطبيقات عينة لبية سليمة في صخور متصدعة، مما يستدعي استخدام أجهزة حفر سلكية متطورة.

تُظهر الصورة عملية استخراج عينة لبية باستخدام نظام سلكي ثلاثي الأنابيب، قادر على استخراج العينات اللبية حتى في أسوأ الظروف. ^{[ 10 ]} وهذا أمر بالغ الأهمية عند استكشاف مناطق الصدوع مثل صدع سان أندرياس .

تُستخدم عادةً خمسة أحجام رئيسية لأنابيب الحفر السلكي. تُنتج الأنابيب الأكبر حجماً عينات صخرية ذات قطر أكبر، وتتطلب طاقة حفر أكبر لدفعها. ويُعدّ اختيار حجم الأنبوب بمثابة موازنة بين قطر العينة الصخرية المطلوب والعمق الذي يمكن حفره باستخدام محرك جهاز الحفر المُحدد .

أحجام لقم الثقب القياسية لخط السلك "Q": ^{[ 11 ]}

• أساليب الحفر الاستكشافي