Как отрегулировать частоту ударов и давление ударного погружного бурового долота в зависимости от твердости породы?
Классификация и характеристики твёрдости горных пород:
Мягкая порода (например, сланец, аргиллит): Мягкая порода имеет низкую твердость и прочность на сжатие, как правило, от 10 до 50 МПа. Этот тип породы легче ломается, а сила связи между ее частицами слабая.
Средне-твердая порода (например, известняк, песчаник): Средне-твердая порода имеет умеренную твердость и прочность на сжатие примерно в диапазоне от 50 до 150 МПа. Ее структура относительно плотная, сила связи между частицами сильная, и для ее эффективного разрушения требуется определенная ударная сила.
Твердая порода (например, гранит, кварцит): Твердая порода имеет высокую твердость и прочность на сжатие, обычно превышающую 150 МПа. Они имеют плотную кристаллическую структуру и высокую твердость, и их сложнее сломать.
Регулировка частоты удара
Мягкая порода: В мягкой породе, поскольку порода легко разрушается, частота ударов ударного погружного бурового долота может быть относительно низкой. Вообще говоря, частота ударов может быть установлена на уровне 30-50 раз в минуту. Такая частота достаточна для того, чтобы буровое долото разбивало породу, избегая при этом ненужного износа бурового долота и стенки скважины из-за чрезмерного удара. Например, в сланцевых пластах более низкая частота ударов может позволить буровому долоту постепенно разрушать сланец и может эффективно контролировать скорость бурения, чтобы предотвратить чрезмерное бурение, вызывающее нестабильность стенки скважины.
Среднетвердая порода: Для среднетвердой породы частота ударов должна быть соответствующим образом увеличена. Частота ударов обычно может быть отрегулирована до 50-80 раз в минуту. Более высокая частота может генерировать достаточно силы удара, чтобы позволить сверлу быстро разорвать связь между минеральными частицами в породе, тем самым эффективно сверля. Взяв в качестве примера известняк, соответствующее увеличение частоты ударов может позволить сверлу лучше справляться со средней твердостью и относительно плотной структурой известняка.
Твердая порода: В среде твердой породы, чтобы иметь возможность разрушать твердые породы, частота ударов должна быть выше. Обычно частота ударов может быть установлена на уровне около 80-120 раз в минуту. Например, в гранитных образованиях высокочастотные удары могут концентрировать силу для разрушения твердой кристаллической структуры гранита, позволяя сверлу постепенно проникать в породу. Однако слишком высокая частота ударов может вызвать перегрев и чрезмерный износ сверла, и другие факторы должны быть всесторонне рассмотрены для балансировки.
Регулировка давления
Мягкая порода: Мягкая порода требует меньшего давления бурения из-за ее низкой прочности на сжатие. Как правило, давление бурения можно контролировать в диапазоне от 1000 до 3000 Н. Меньшее давление может заставить буровую коронку устойчиво ударять и дробить мягкую породу, одновременно уменьшая износ буровой коронки. Например, в глинистом камне меньшее давление может заставить буровую коронку плавно врезаться в породу и поддерживать хорошее состояние бурения.
Среднетвердая порода: Среднетвердая порода требует большего давления для обеспечения эффективного ударного дробления. Диапазон давления может быть отрегулирован до 3000 - 8000 Н. Достаточное давление может полностью передать энергию удара буровой коронки на породу, преодолеть прочность породы на сжатие и добиться бурения. В песчаниковых образованиях соответствующее давление может помочь буровой коронке раздробить твердые компоненты, такие как частицы кварца в песчанике.
Твердая порода: Для твердой породы необходимо применять большее давление. Давление обычно составляет 8000 - 15000 Н или выше. Из-за высокой твердости и высокой прочности на сжатие твердой породы только достаточное давление может заставить буровую коронку генерировать достаточно силы удара, чтобы раздробить породу. Если взять кварц в качестве примера, более высокое давление может сделать удар буровой коронки более эффективным, но следует отметить, что давление не должно превышать несущую способность буровой коронки и буровой установки, чтобы избежать повреждения оборудования.
В реальных условиях строительства регулировка частоты ударов и давления также должна учитывать такие факторы, как характеристики буровой коронки, производительность буровой установки, глубину и диаметр отверстия, и должна динамически регулироваться в соответствии с фактической ситуацией в процессе бурения (например, выброс шлака, износ буровой коронки и т. д.) для достижения наилучшего эффекта бурения.
