ما هي القوى التي يتعرض لها قضيب الحفر أثناء عملية حفر الصخور؟
يُطلق على قضيب التوصيل الملولب أيضًا اسم قضيب الحفر المتصل، وقضيب الحفر الهيدروليكي، وقضيب الحفر الهيدروليكي، وقضيب الحفر الثقيل، وقضيب الحفر المتصل الملولب. إنه جهاز توصيل بين مثقاب الصخور ومحول الساق ومثقب الحفر. ينقل عمل التأثير وعزم الدوران لمثقاب الصخور الهيدروليكي إلى رأس مثقاب التوصيل الملولب لكسر الصخور. بعد ذلك، سنقوم بتحليل القوى المختلفة التي يتعرض لها قضيب الحفر أثناء عملية حفر الصخور بعمق للكشف عن مبدأ عمله وأهميته.
1- إجهاد الضغط المحوري وإجهاد الشد
عند إجراء عمليات حفر الصخور، سيولد مكبس الحفر الهيدروليكي عالي التردد وعالي الطاقة قوة تأثير، والتي تعمل على محول الساق وتنتقل إلى قضيب الحفر من خلال الطرف الملولب لمحول الساق، ثم تنتقل إلى رأس الحفر من خلال قضيب الحفر، وأخيرًا سيعمل رأس الحفر على الصخور. بعد اصطدام الصخور، سيتم توليد قوة رد فعل، وستنتقل قوة رد الفعل هذه مرة أخرى إلى قضيب الحفر من خلال رأس الحفر، مما يتسبب في تعرض قضيب الحفر لإجهاد ضغطي محوري وإجهاد شد أثناء عملية حفر الصخور. يختبر هذا الإجهاد قوة واستقرار قضيب الحفر.
2 إجهاد الانحناء
نظرًا لأن قضيب الحفر قضيب نحيف، فإن عوامل مثل عدم التساوي ووزنه الخاص والدفع المحوري وقوة تأثير مثقاب الصخور قد تتسبب في انحناءه وتشوهه. سيؤدي هذا التشوه المنحني إلى انتقال غير خطي لطاقة التأثير، مما يتسبب في تعرض قضيب الحفر لضغط الانحناء أثناء عملية حفر الصخور.
3 إجهاد الالتواء
أثناء عملية حفر الصخور، يتم تشغيل وتدوير مجموعة أدوات الحفر (بما في ذلك محول الساق، وقضيب الحفر، وكم التوصيل، ورأس الحفر) بواسطة الجزء الدوار من مثقاب الصخور. أثناء عملية الدوران، يجب أن يتغلب قضيب الحفر على مقاومات دورانية مختلفة وبالتالي يتعرض لإجهاد التوائي. وهذا يتطلب أن يتمتع قضيب الحفر بقوة التوائية كافية لضمان استقراره ومتانته أثناء عملية حفر الصخور.
4 احتكاك جدار الحفرة وخَبَث الصخور، وتآكل مياه الخَبَث وتآكلها
أثناء عملية حفر الصخور، يتعرض قضيب الحفر أيضًا للاحتكاك بجدار الحفرة وخَبَث الصخور، فضلاً عن تآكل مياه الخَبَث. ستتسبب هذه العوامل الخارجية في تآكل سطح قضيب الحفر، مما يؤثر على عمره الافتراضي وأدائه.
5 عمليات خاصة لقضبان الحفر أثناء حفر الصخور
أثناء عملية حفر الصخور الفعلية، قد يواجه المشغل أيضًا بعض المواقف الخاصة، مثل استخدام قضيب الحفر لرفع المراسي، والتفجير السطحي الأملس، وتعطل مثقاب الحفر، وسحب المثقاب وسحبه، والحفر الفارغ. ستضع هذه العمليات الخاصة متطلبات أعلى على الأداء الشامل لقضيب الحفر. على سبيل المثال، أثناء عملية رفع المرساة، يحتاج قضيب الحفر إلى تحمل انحناء أكبر وإجهاد التواء؛ أثناء التفجير السطحي الأملس، يحتاج قضيب الحفر إلى تحمل تأثير درجات الحرارة العالية والضغط العالي؛ عندما يتعطل المثقاب أو يتم سحبه، يحتاج قضيب الحفر إلى تحمل إجهاد شد أكبر.
