Как выбрать буровые штанги: типы, принципы работы и советы по техническому обслуживанию
Как выбрать буровые штанги: типы, принципы работы и советы по техническому обслуживанию
При бурении с верхним ударным механизмом бурильная штанга является важнейшим звеном между буровой установкой и буровым долотом. Независимо от того, идет ли речь о подземной разработке, бурении в карьерах или взрывных работах на поверхности, штанга должна эффективно передавать энергию удара, вращение и промывочную среду.
Неправильно подобранная буровая штанга может снизить скорость проходки, увеличить износ резьбы, привести к поломкам, вызванным перенапряжением, и вызвать ненужные простои. Понимание типов штанг, резьбовых систем, качества материалов и методов технического обслуживания помогает буровым бригадам повысить производительность и продлить срок службы инструмента.
Что такое буровая штанга?
Буровая штанга — это высокопрочный компонент из легированной стали, соединяющий буровую штангу с буровым долотом. Она выполняет три важные функции:
Передача энергии удара необходима для разрушения горных пород.
Передает вращающий момент для обеспечения непрерывной резки сверлом.
Через промывочное отверстие подается воздух или вода для удаления каменной крошки.
Проще говоря, буровая штанга — это мост для передачи энергии в буровой системе. Если нарушено её соединение, соосность или качество материала, весь процесс бурения может пострадать.
Основные типы буровых штанг
Цельные бурильные штанги
Цельнолитые бурильные штанги изготавливаются из цельного стального прутка, при этом штанга и буровое долото соединены как единое целое. Благодаря отсутствию резьбового соединения, они обеспечивают эффективную передачу энергии и простую, стабильную конструкцию.
Они обычно используются с ручными буровыми установками для бурения неглубоких скважин, небольших взрывных скважин, карьерных работ и бурения твердых пород малого диаметра.
Конические бурильные штанги
В конических штангах используется коническое соединение между штангой и сменным коническим буровым долотом. Распространенные углы конусности включают 7°, 11° и 12°.
Такая конструкция с плотной посадкой не использует резьбу и, как правило, подходит для неглубокого бурения, часто на глубину менее четырех метров. Конические буровые штанги часто используются в карьерах, при вторичных взрывных работах и легких строительных работах.
Резьбовые буровые штанги
Резьбовые буровые штанги могут соединяться с помощью соединительных муфт, что позволяет соединять несколько штанг для бурения более глубоких отверстий. Они широко используются в горнодобывающей промышленности, при прокладке туннелей, бурении уступов и эксплуатационном бурении.
К распространенным системам резьбы относятся:
Серия R: R25, R28, R32 и R38, часто используются для подземной добычи полезных ископаемых и прокладки туннелей.
Серия Т: Т38, Т45 и Т51, обычно используются для поверхностного бурения и бурения длинных отверстий.
Удлинительные стержни MF: наружная и внутренняя резьба наносятся непосредственно на противоположных концах одного и того же стержня, что позволяет соединять стержни без отдельной соединительной втулки.
Как работают буровые штанги
В процессе бурения штанга одновременно передает три силы. Поршень передает высокочастотную ударную энергию через штангу к долоту. Вращательная сила непрерывно вращает долото, способствуя разрушению породы. Промывочная среда выводит буровой шлам из скважины.
Эти действия должны работать согласованно. Несоответствие между ударом, вращением и промывкой может снизить эффективность бурения и сократить срок службы как штанги, так и долота.
Как выбрать подходящую буровую штангу
Начнем с материала и термообработки. Высококачественная цементированная легированная сталь, такая как 23CrNi3Mo, обеспечивает прочную сердцевину, твердую поверхность и высокую усталостную прочность.
Не менее важен подбор резьбы. Переходник хвостовика, муфта, буровой штанга и долото должны иметь совместимые характеристики резьбы. Смешивание различных типов резьбы может привести к потерям энергии, повреждению резьбы и угрозе безопасности.
Условия бурения также имеют значение. Для твердых пород требуется высокопрочная легированная сталь, а для абразивных пластов — повышенная износостойкость. Конструкция промывочного отверстия должна обеспечивать надежное удаление шлама; плохое промывание может привести к перегреву долота и снижению скорости проходки.
Необходимое техническое обслуживание бурильных штанг
Регулярное техническое обслуживание может значительно продлить срок службы бурильных штанг.
Перед соединением шатунов всегда наносите подходящую смазку для резьбы, чтобы предотвратить заедание резьбы, также известное как холодная сварка. Проверяйте прямолинейность шатунов и выводите из эксплуатации изогнутые, так как их дальнейшее использование может привести к поломке шатунов или повреждению сверлильного станка.
Проверьте резьбу на износ, сколы зубьев и трещины. Наконец, подберите ударное давление и скорость вращения в соответствии с условиями работы штока и породы. Неправильные рабочие параметры увеличивают износ резьбы и повышают риск поломки.
