كيفية استخدام مطارق دي تي اتش ومثقاب الحفر بطريقة علمية لتحقيق عمليات حفر فعالة؟
1. سرعة مطرقة دي تي اتش أثناء الحفر
سرعة مطرقة دي تي اتش، أثناء عملية الحفر، تتمثل الوظيفة الرئيسية لدوران مطرقة دي تي اتش في جعل سبيكة لقمة الحفر تدور بزاوية معينة للتأثير على الصخور في المرة التالية. هناك العديد من الأوصاف لسرعة مطرقة دي تي اتش في بعض المواد المحلية. ولكن وفقًا لتجربتنا، عند التأثير على الصخور الصلبة، من المعقول أن تدور مطرقة دي تي اتش بمقدار 1/3 ~ 1/2 لكل تأثير لمطرقة دي تي اتش. أثبت عدد كبير من الاختبارات أيضًا تأثير سرعة مطرقة دي تي اتش على سرعة حفر الصخور. سيؤثر السرعة الزائدة أو البطيئة جدًا على كفاءة الحفر.
صيغة سرعة الحفر بمطرقة دي تي اتش: n=فد/πD
n------- سرعة مطرقة دي تي اتش (دورة/دقيقة)
f-------- تردد تأثير مطرقة دي تي اتش (مرات/دقيقة)
د-------- قطر سبيكة الأسنان الجانبية لقمة الحفر (مم)
π----- باي (3.14)
د-------- قطر ثقب الحفر (مم)
لا ترتبط سرعة مطرقة دي تي اتش فقط بتردد المطرقة أو قطر ثقب الحفر أو قطر سبيكة الأسنان الجانبية لقمة الحفر، بل لها أيضًا علاقة كبيرة بخصائص الصخور.
اقتراحات تحسين السرعة لأنواع الصخور المختلفة هي كما يلي:
الصخور اللينة (مثل الصخر الزيتي والحجر الطيني وما إلى ذلك): يتميز هذا النوع من الصخور بصلابة منخفضة ويمكن زيادة السرعة بشكل مناسب. يوصى عمومًا بـ 20-40 دورة في الدقيقة. يمكن للسرعة الأعلى تسريع كفاءة التكسير وتجنب البثق المفرط لقمة الحفر في الصخور اللينة، مما يؤدي إلى الحفر اللزج.
الصخور متوسطة الصلابة (مثل الحجر الجيري والحجر الرملي وما إلى ذلك): تكون السرعة التقليدية أكثر ملاءمة عند 10-30 دورة في الدقيقة، مما يضمن أن مثقب الحفر يمكنه التأثير على الصخور وسحقها بشكل فعال، ولن يتسبب في تآكل مبكر لمثقب الحفر بسبب السرعة المفرطة.
الصخور الصلبة (مثل الجرانيت والبازلت وما إلى ذلك): عند التأثير على الصخور الصلبة، يجب ألا تكون السرعة عالية جدًا. يوصى بأن تكون 5-15 دورة في الدقيقة. تسمح السرعة الأبطأ لقمة الحفر بالاستفادة الكاملة من طاقة التأثير وتجنب التآكل المفرط أو حتى تشقق أسنان السبائك بسبب الدوران عالي السرعة.
في عمليات الحفر، فإن عمر وتكلفة مثقب الحفر يشكلان أهمية كبيرة لكل مستخدم، لذلك يجب استكشاف كيفية تحسين عمر خدمة مثقب الحفر. لا يمكن لاختيار السرعة المعقولة زيادة سرعة الحفر فحسب، بل يزيد أيضًا من عمر خدمة أداة الحفر ويقلل من تكلفة الاستخدام. نظرًا لأن سرعة الحفر مرتبطة بالعديد من العوامل، سواء كانت الضغط أو صلابة الصخور أو تردد المطرقة أسفل الحفرة أو شكل وحجم أسنان سبيكة مثقب الحفر، فيجب علينا إجراء تصحيحات وفقًا للظروف الفعلية عند حفر الصخور. بالنسبة لبناء بئر الماء، فإن السرعة العامة من 10 إلى 30 دورة في الدقيقة أكثر معقولية.
2. الضغط المحوري أثناء الحفر
الغرض الرئيسي من الضغط المحوري (ضغط الحفر) لمطرقة الحفر أثناء الحفر هو التغلب على قوة رد الفعل أثناء التأثير وجعل سبيكة مثقاب الحفر على اتصال وثيق بالصخور في قاع الحفرة. ويرتبط بنوع مطرقة الحفرة وصلابة الصخور والضغط الذي يوفره ضاغط الهواء لمطرقة الحفرة. كل مطرقة حفر لها نطاق ضغط محوري خاص بها. مع زيادة قطر الحفرة، يزداد الضغط المحوري؛ ومع زيادة الضغط، يزداد الضغط المحوري؛ ومع زيادة صلابة الصخور، يزداد الضغط المحوري. ولكن بشكل عام، نوصي بتطبيق 6 كجم ~ 14.6 كجم من الضغط المحوري لكل مليمتر من قطر الحفرة.
على سبيل المثال، عند استخدام مطرقة إس بي إم 360 ذات رأس ثقب إس بي إم 360-152 لحفر حفرة بقطر 152 مم عند ضغط أقل من 1.7 ميجا باسكال، يكون الضغط المحوري المطلوب 6 كجم × 152 = 912 كجم. ولكن عندما تكون الصخور أكثر صلابة، نحتاج إلى زيادة الضغط المحوري بشكل مناسب، ويمكن تحديد ذلك من خلال مراقبة الاستخدام في الموقع لأداة الحفر.
اقتراحات لتحسين الضغط المحوري تحت أنواع مختلفة من الصخور:
الصخور اللينة: لا ينبغي أن يكون الضغط المحوري كبيرًا جدًا. يوصى بتطبيق ضغط محوري يتراوح من 4 إلى 8 كجم لكل مليمتر من قطر الحفر. يمكن أن يؤدي الضغط المحوري المفرط بسهولة إلى غرق لقمة الحفر في الصخور اللينة والتسبب في انحشار الحفر.
صخرة متوسطة الصلابة: وفقًا للتوصيات التقليدية، يتم تطبيق ضغط محوري يتراوح من 6 إلى 12 كجم لكل مليمتر من قطر الحفر لسحق الصخور بشكل فعال.
الصخور الصلبة: يجب زيادة الضغط المحوري بشكل مناسب. يتم تطبيق ضغط محوري يتراوح من 8 إلى 14.6 كجم لكل مليمتر من قطر الحفر لضمان قدرة مثقب الحفر على التأثير بشكل فعال على الصخور الصلبة.
ولكن عندما نقوم بإنشاء حفرة عميقة، يجب أن نأخذ في الاعتبار وزن أداة الحفر، لذلك يجب أن يكون الضغط المحوري الفعلي الذي نحصل عليه:
الضغط المحوري الفعلي = الضغط المحوري النظري - الوزن الميت لقضيب الحفر - الوزن الميت للمطرقة أسفل الحفرة - الوزن الميت لقمة الحفر
أظهرت التجارب أن الضغط المحوري المعقول يمكن أن يحسن كفاءة الحفر. إن زيادة الضغط المحوري بشكل أعمى لن تفشل في تحسين كفاءة التأثير فحسب، بل ستؤدي أيضًا إلى تفاقم تآكل مِثقاب الحفر. لذلك، يجب أن يأخذ الاختيار المعقول للضغط المحوري في الاعتبار العوامل التالية: نوع مطرقة دي تي اتش وقطر الحفرة؛ الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للصخر، وخاصة صلابة الصخر؛ الضغط وحجم الغاز الذي يوفره ضاغط الهواء لمطرقة دي تي اتش.
3. عزم الدوران أثناء الحفر
يتم توفير عزم الدوران المطلوب لمطرقة دي تي اتش لحفر الثقوب بشكل أساسي من خلال جهاز الحفر، والذي يهدف بشكل أساسي إلى تمكين مطرقة دي تي اتش من تحقيق الدوران المطلوب أثناء البناء. بشكل عام، فإن عزم الدوران المطلوب لكل مليمتر من قطر الحفرة هو 1.06 نيوتن متر، وهو أكثر منطقية، ولكن بالنظر إلى العوامل الأخرى في الحفرة، نوصي بأن يكون عزم الدوران لكل مليمتر (مم) من قطر الحفرة حوالي 2.7 نيوتن متر. في الوقت نفسه، مع زيادة عمق الحفرة، يلزم أيضًا زيادة عزم الدوران؛ تصبح صلابة الصخور أكثر صلابة، ويجب أيضًا زيادة عزم الدوران. لذلك، عند الحفر، يجب أن نأخذ في الاعتبار: قطر الحفرة؛ عمق الحفرة؛ تكوين الصخور.
▷ اقتراحات لتحسين عزم الدوران لأنواع الصخور المختلفة:
الصخور اللينة: إن متطلبات عزم الدوران صغيرة نسبيًا، حوالي 1.5-2.2 نيوتن متر لكل مليمتر من قطر الحفرة. يمكن لعزم الدوران الأصغر تلبية احتياجات الحفر للصخور اللينة وتجنب انهيار الحفرة بسبب عزم الدوران المفرط.
الصخور متوسطة الصلابة: عزم الدوران الموصى به لكل مليمتر من قطر الحفر هو 2 - 2.5 نيوتن متر لضمان دوران المطرقة بثبات في الصخور متوسطة الصلابة.
الصخور الصلبة: يمكن زيادة عزم الدوران لكل مليمتر من قطر الحفر إلى 2.5 - 3 نيوتن متر لتعزيز قدرة سحق الصخور الصلبة.
وقد توصل التحليل أعلاه إلى استنتاج مفاده أن العناصر الثلاثة للمطرقة ومثقب الحفر أثناء الحفر هي السرعة والضغط المحوري وعزم الدوران. ويمكن أن يؤدي الاختيار المعقول للعناصر الثلاثة للحفر أثناء الحفر إلى تحسين كفاءة الحفر بشكل فعال وتقليل تكاليف الاستخدام.
