Когда фактически завершается обработка бита ДТХ? Цифры, которые ставят точку в споре.
Из отверстия выходит сверло ДТХ. Вставки калибровочного ряда изношены. На ударной поверхности есть углубление. Диаметр корпуса уменьшился на пару миллиметров. Оператор говорит, что оно вышло из строя. Поставщик говорит, что оно еще пригодно к использованию. И вот вам разговор, которого не должно было бы быть, потому что для этого есть цифры.
Проблема не в том, что биты ДТХ выходят из строя непредсказуемо. Проблема в том, что "failed" означает разные вещи для разных людей. Оператор, стремящийся к увеличению доли рынка, объявляет бит неисправным раньше, чем менеджер по закупкам, который оценивает стоимость единицы продукции. Без согласованного стандарта каждый изношенный бит становится поводом для переговоров.
Вот цифры. Это не мнения. Это пороговые значения, при которых дальнейшее использование перестаёт быть экономически выгодным и начинает приносить вред.
Правило Жесткий Камень: 60% от диаметра калибровочной вставки.
При бурении пород выше F10 по шкале Протодьяконова — твердого гранита, кварцита, плотного базальта — ограничивающим фактором почти всегда являются вставки калибровочного ряда. Это вставки на внешней кромке бурового долота. Они уменьшают диаметр отверстия и подвергаются наибольшему сочетанию ударной нагрузки и абразивного износа.
Порог вывода из эксплуатации: когда площадь износа на измерительной вставке достигает 60% от ее первоначального диаметра, долото считается непригодным для использования.
Конкретный пример: буровое долото с калибровочными вставками диаметром 14 мм. При 60% износа площадь контакта с поверхностью составляет 8,4 мм. В этот момент площадь контакта между вставкой и породой становится настолько большой, что энергия удара рассеивается, а не концентрируется. Проникновение резко падает. Но что еще важнее, изношенная геометрия вставки создает более высокие изгибающие напряжения в твердосплаве, и риск разрушения вставки быстро возрастает.
Продолжайте вращать со скоростью более 60%, и вы рискуете. Вставки могут разбиться. Разбитая калибровочная вставка уносит с собой и корпус долота, поскольку именно калибровочный ряд удерживает долото по центру отверстия. Как только калибровочная вставка выходит из строя, корпус долота непосредственно соприкасается со стенкой отверстия, и корпус разрушается за считанные минуты.
Правило "мягкого и среднего рока": дело не всегда в вставках.
В породах с твердостью F10 и ниже — известняке, доломите, среднезернистом песчанике — корпус бурового долота часто достигает предела усталости раньше, чем изнашиваются вставки. Это застает людей врасплох, потому что вставки выглядят еще пригодными к использованию. Но сталь прошла миллионы циклов удара, и она изношена.
Действуют два пороговых значения, и то, какое из них наступит раньше, означает выход на пенсию:
Выраженное углубление на лице ≥ 0,6 мм.На верхней части хвостовика долота, где ударяет поршень, со временем образуется неглубокое углубление. Это результат холодной обработки стали под воздействием многократных высокоэнергетических ударов. На глубине 0,6 мм геометрия ударной поверхности изменяется настолько, что удар поршня не передается равномерно — энергия рассеивается, долото не садится должным образом в патрон, а измененная схема контакта ускоряет износ как хвостовика долота, так и поверхности поршня. Продолжение работы сопряжено с риском разрушения хвостовика долота, что может повредить патрон и поршень.
Износ шлицов ≥ 0,6 мм.Шлицы, входящие в зацепление с патроном, передают вращательный момент. По мере их износа зазор между долотом и патроном увеличивается. Долото начинает вращаться с дребезжанием. Это дребезжание преобразует плавную передачу крутящего момента в ударную нагрузку на поверхности шлицов, еще больше ускоряя износ. При износе на 0,6 мм ресурс шлицов практически исчерпан. Продолжение эксплуатации чревато повреждением шлицов — поломкой, которая может повредить патрон и привести к свободному вращению долота на дне скважины.
Важно отметить, что оба этих пороговых значения могут быть достигнуты, пока твердосплавные пластины еще имеют значительный остаточный ресурс. Корпус выходит из строя раньше, чем режущие элементы. Сверло, вышедшее из строя при износе ударной поверхности или шлицевого соединения на 0,6 мм, считается структурно непригодным, а не непригодным для режущей кромки. Игнорирование состояния корпуса в погоне за последними остатками ресурса твердосплавных пластин – это то, как вы превращаете предсказуемую замену сверла в аварийный ремонт.
Износ диаметра корпуса ≥ 3 мм или эрозия поверхности ≥ 1 мм.Внешний диаметр корпуса бурового долота изнашивается из-за контакта со стенкой отверстия и из-за абразивных частиц, проходящих мимо. При уменьшении диаметра на 3 мм долото становится меньше требуемого размера — оно бурит отверстие меньшего диаметра, чем указано в спецификации, и если его заменить новым долотом стандартного диаметра в середине скважины, новое долото заклинит. (См. Правило 9 из статьи № 42.)
Эрозия рабочей поверхности — износ стали между пластинами — приводит к обнажению большей части твердосплавной пластины. Пластины выступают наружу, не поддерживаемые стальным корпусом долота, расположенным позади них. Изгибающие нагрузки на пластины возрастают. При эрозии рабочей поверхности на 1 мм риск поломки пластины из-за изгибающей перегрузки резко возрастает.
Почему цифры важны
Эти пороговые значения существуют не просто так: это точки, при которых дальнейшая эксплуатация предсказуемо приводит к катастрофическому отказу, а не к постепенному износу. Работа бурового долота, превышающая 60% износа в твердых породах или 0,6 мм углубления забойной поверхности в породах средней плотности, не означает извлечения дополнительной пользы из инструмента. Это превращает предсказуемую, бюджетную замену долота в случайный, дорогостоящий отказ, который может привести к поломке других компонентов.
Лучшие буровые компании отслеживают эти показатели. Они измеряют долота, когда те выходят из скважины. Долота выводятся из эксплуатации по достижении порогового значения, а не после отказа. И они не спорят с поставщиками о том, должно ли долото прослужить дольше, потому что обе стороны договорились о критериях вывода из эксплуатации еще до бурения первой скважины.
Выход долота из строя в срок обходится в стоимость самого долота. Неисправность долота, доведенного до поломки, также обходится в стоимость долота, плюс все дополнительные расходы, связанные с этим. Разница заключается в цифрах.
