Precauții pentru utilizarea sculelor de foraj pentru roci
Oțelurile de foraj utilizate în operațiunile de foraj și explozie sunt constrânse de diametrul găurii, astfel încât aria lor transversală este relativ mică. Aceste componente subțiri trebuie să reziste la uzură severă, medii corozive și sarcini ciclice de înaltă frecvență - tensiune, compresie, încovoiere și torsiune - transmise de forajele de rocă cu impact puternic. În funcție de condițiile de încărcare și de proprietățile rocii, durata de viață poate varia de la doar câteva zeci de ore la puțin peste o sută de ore. Uneltele de foraj de rocă se numără printre cele mai solicitate unelte inginerești consumabile din industrie: au durată scurtă de viață, sunt solicitante din punct de vedere tehnic și indispensabile în cantități mari.
Fiecare utilizator de scule își dorește un randament maxim la un cost minim, ceea ce înseamnă reducerea consumului de scule. Din acest motiv, producătorii și utilizatorii de scule ar trebui să colaboreze îndeaproape pentru a îmbunătăți durata de viață prin optimizare tehnică comună.
1. Din perspectiva utilizatorului: La ce să fii atent atunci când alegi scule de foraj
(1) Calitate înaltă a produsului
Adaptoarele de coadă de înaltă calitate sunt așteptate să dureze mai mult, reducând timpul de nefuncționare pentru dezasamblare și înlocuire. Tijele și burghiele de foraj sunt la fel de importante: dacă o tijă se rupe, atât tija, cât și burghiul se pot pierde, iar gaura se poate uza.
Pe instalațiile de foraj hidraulice moderne, forajul normal este extrem de automatizat și mai puțin solicitant din punct de vedere fizic, însă înlocuirea adaptoarelor de tijă, pescuitul la prăjini rupte sau reascuțirea burghielor irosesc ore de muncă și cresc intensitatea muncii și costurile de operare. Prin urmare, utilizatorii nu sunt interesați doar de preț, ci și mai mult de calitatea produsului.
(2) Cea mai bună rată de penetrare posibilă
În operațiunile de foraj jumbo, pe lângă costul manoperei și al achiziționării sculelor, multe alte costuri legate de timp sunt practic fixe. Deoarece costul sculelor reprezintă o mare parte din costul forajului, o penetrare mai rapidă reduce direct costul total de construcție. Acesta este motivul pentru care utilizatorii acordă o prioritate ridicată vitezei de foraj.
(3) Abaterea minimă a găurii de explozie
În cazul sablării găurilor medii și adânci, deviația găurii reduce încărcătura explozivă și eficiența spațierii găurilor, ceea ce scade producția. Prin urmare, utilizatorii solicită o rectilinie ridicată a găurilor, de obicei cu toleranțe foarte strânse.
Principalele cauze ale abaterilor includ:
eroare de fixare a colierei la începutul găurii,
eroare de marcare/aliniere a găurilor,
eroare de liniaritate generată în timpul găuririi de comportamentul sculei.
Cu instalații de foraj complet hidraulice sau controlate de computer, primele două erori pot fi reduse considerabil, ceea ce face ca abaterea indusă de structura sculelor să fie principalul factor rămas. Abaterea crește de obicei odată cu adâncimea și poate produce în cele din urmă găuri uzate. O modalitate extrem de eficientă de a reduce sau elimina abaterea este utilizarea sculelor de foraj ghidate.
2. Analiza cauzelor uzurii și defecțiunii sculelor de perforare
(1) Nealiniere a garniturii de foraj
Dacă adaptorul de tijă, manșonul de cuplare și tija de foraj nu sunt concentrice, apare o deformare prin încovoiere, generând tensiuni și o potrivire deficitară la conexiuni, ceea ce duce la slăbire.
(2) Presiunea de alimentare
Prea scăzută: eficiența de penetrare scade; ansamblul se slăbește; pierderile prin transfer de energie cresc; micro-separarea/impactul repetat la fețele de contact creează solicitări mari. Semne tipice: supraîncălzire și clicuri/vibrații la îmbinări. Supraîncălzirea accelerează uzura filetului și poate provoca gropi erozive.
Prea mare: viteza de rotație a burghiului scade, riscul de blocare crește și tensiunea de îndoire a tijei crește.
(3) Presiunea de impact
Setarea necorespunzătoare a presiunii de impact afectează direct comportamentul de rotație, eficiența de penetrare și durata de viață a sculei.
(4) Viteza de rotație
Viteza de rotație trebuie să corespundă diametrului burghiului și frecvenței de impact a burghiului. Burghiele mai mari necesită turații mai mici. Turația excesivă deteriorează structura periferică a așchierii.
(5) Presiunea/setarea cuplului de rotație
Presiunea de rotație adecvată este esențială. Aceasta ajută la prevenirea blocării și este necesară pentru o rotație stabilă. Presiunea de rotație incrementală este, de asemenea, esențială pentru menținerea etanșeității firului. Strângerea insuficientă provoacă adesea îmbinări fierbinți, exfolierea filetului, uzura prematură a filetului și chiar fracturarea acestuia.
(6) Practici operaționale necorespunzătoare
Amestecarea componentelor sculelor uzate intens cu unele noi poate scurta durata de viață totală. Alte practici dăunătoare includ alinierea deficitară la refacerea tijelor, murdăria/nisipul în filete și refacerea filetelor fără lubrifiant.
„Lovitura cu sabia” (perforarea fără contact eficient cu sapa și piatra) este deosebit de distructivă și trebuie evitată.
3. Relația dintre parametrii de foraj și performanța de foraj
Presiunea de impact
O presiune de impact mai mare crește viteza pistonului și energia de impact. Atunci când sapa este în contact bun cu roca dură intactă, energia undei de șoc este utilizată cel mai eficient. Dacă contactul sapa-rocă este slab, energia este reflectată înapoi în garnitura de foraj sub formă de unde de tracțiune, în loc să pătrundă în rocă.
Energia maximă de impact per lovitură poate fi utilizată pe deplin doar în roci suficient de dure. În roci mai moi, presiunea/energia de impact trebuie redusă pentru a limita reflexia dăunătoare.
Pentru orice setare de impact dată, o presiune mai mare înseamnă o solicitare mai mare în secțiunea transversală a oțelului burghiului. Pentru a maximiza durata de viață a tijelor și adaptoarelor de coadă, presiunea de operare trebuie să corespundă întotdeauna cu capacitatea garniturii de scule.
Presiunea de alimentare
Forța de avans menține sapa în contact ferm cu roca, permițând în același timp rotația. Forța de avans trebuie să fie adaptată corespunzător la presiunea de impact.
Forța de avans corectă oferă cea mai economică găurire.
O forță de avans prea mică reduce viteza de penetrare și slăbește îmbinările filetate. Cuplajele supraîncălzite și zgomotul de zdrăngănit indică o setare de avans prea mică. Dacă găurirea continuă cu îmbinări slăbite, pierderea de energie și creșterea temperaturii cresc, ducând la arderea și fracturarea filetului.
Forța de avans prea mare reduce turația și penetrarea, crește riscul de blocare și poate crește deviația găurii din cauza tendinței de îndoire a firului de cusătură.
Viteza de rotație
Rotația indexează burghiul într-o nouă poziție pentru următorul impact. În cazul burghielor tip buton, indexarea periferică dintre lovituri este de obicei în jur de 10 mm. Prin urmare, rotațiile pe minut (RPM) trebuie ajustate în funcție de frecvența impactului și de diametrul burghiului. Diametrele mai mari necesită rotații pe minut mai mici. Turația excesivă provoacă uzura accelerată a butonilor/structurii muchiei ecartamentului.
4. Precauții practice de operare
Înainte de a adăuga tije, setați presiunea de impact, presiunea de alimentare, viteza de rotație și presiunea de amortizare/tampon corespunzătoare în funcție de geologia reală. Asigurați-vă că parametrii corespund durității rocii și tipului de formațiune.
În timpul găuririi, mențineți ansamblul sculei concentric pentru a evita îndoirea și deformarea adaptorului de coadă, a tijei și a burghiului.
Preveniți tragerea cu cartușul gol. Dacă se întâmplă acest lucru, opriți imediat găurirea pentru a evita deteriorarea gravă a uneltei.
După retragerea fiecărei tije, aplicați lubrifiant de răcire pe capătul filetat al tijei și pe interfața cuplajului rapid.
După forarea găurilor de explozie, îmbinările filetate sunt fierbinți și pot conține resturi de rocă și apă de mină. Lubrifiantul de răcire asigură lubrifiere, reducerea temperaturii, protecție la coroziune și rezistență îmbunătățită la uzură a filetului.În timpul îndepărtării prăjinilor, evitați vibrațiile/scuturarea repetată a acestora, care reprezintă una dintre cele mai dăunătoare acțiuni pentru prăjinile de foraj.
Dacă o îmbinare filetată este dificil de slăbit, injectați mai întâi lubrifiant în zona filetului, apoi continuați cu deblocarea sau vibrația controlată. Acest lucru reduce la minimum deteriorarea directă a filetului.
În timpul vibrației prăjinii, foreză poate transmite o presiune de impact de aproape 200 bar. Impacturile susținute de înaltă frecvență cauzează concentrarea stresului; vibrațiile repetate plus căldura pot crea uzură adezivă/pete de arsură la sudură la rece și gropi erozive la capetele filetate și, în cazuri grave, gropi de topire locale. Aceste defecte devin origini ale oboselii și pot provoca defectarea prematură a prăjinii.
