Jakie czynniki wpływają na wydajność małych obrotowych zestawów wiertniczych

Wydajność wiercenia małego obrotowego zestawu wiertniczego odnosi się do stosunku całkowitej głębokości wywierconego otworu stosu do całkowitego czasu spędzonego podczas normalnej operacji. Czynniki wpływające na wydajność wiercenia platform wiertniczych obrotowych obejmują głębokość otworu, średnicę otworu, warunki geologiczne, wybór narzędzi wiertniczych i rodzaj wiertła.

Wpływ głębokości otworu na wydajność wiercenia obrotowego zestawu wiertniczego

Podczas budowy obrotowego zestawu wiertniczego, za każdym razem, gdy wiertło jest wypełnione glebą, konieczne jest podniesienie i rozładowanie gleby, a następnie obniżyć narzędzie wiertnicze na dno otworu. Oczywiście im mniejsza głębokość otworu, tym wyższa wydajność. Wydajność wiercenia v=h1/(t 1+ t 2+2 h/v1) (m/h), gdzie h jest ilością na stopę wiertniczą, m; t1, czas wymagany do wiercenia pełnego wiadra, h; T2 to czas rozładunku, H; H jest głębokością otworu, m; v, w celu zwiększenia i zmniejszenia prędkości wiercenia, m/h. Z powyższego równania można zauważyć, że gdy inne parametry pozostają stałe, większy H, mniejszy V. Gdy głębokość otworu przekracza 100 m, wydajność wiercenia gwałtownie maleje. Gdy głębokość otworu przekroczy 120 m, wydajność wiercenia będzie niższa niż w przypadku innych metod budowy, a wskaźnik wypadków znacznie wzrośnie. Dlatego zaleca się stosowanie innych metod budowy, takich jak krążenie do przodu i do tyłu jak najwięcej podczas wykonywania budowy ultra głębokich otworów.

2. Wpływ przysłony na wydajność wiercenia koparki obrotowej

Obecnie powszechnie stosowanym obrotowym zestawem wiertniczym jest wiadro wiertnicze obrotowe, które ma puste korpus lufy i dwa drzwi do wiadra wejściowego na dole. Podczas wiercenia resztki wiertnicze jest wycinane przez zęby wiertarskie i wchodzi do lufy przez drzwi wiadra. Pod pchnięciem dolnej części wiertniczej górne zanieczyszczenia stopniowo wznoszą się do lufy, aż się wypełnią. Istnieją dwa główne czynniki, które wpływają na wydajność wiercenia, jeden to prędkość, z jaką gruz wchodzi do drzwi łyżki, a drugi to prędkość, z jaką szczątki unoszą się wewnątrz wiadra. Po pierwsze, prędkość gleby wchodzącej do drzwi wiadra jest związana z obszarem gleby wchodzącym do drzwi wiadra. Im większa średnica wiertnicza, tym większy obszar gleby wchodzący do drzwi wiadra, a tym szybciej gleba wchodzi w prędkość;

Po drugie, rosnąca prędkość gruzu w ciele wiadra jest związana z wieloma czynnikami, w tym:

(1) waga gruzu gleby;

(2) Siła przyczepności między ścianą wiadra a glebą gruzu.

Oczywiście im większa średnica odwiertu, tym cięższa gleba, ale siła przyczepności między ścianą wiadra a glebą spadnie; Gdy średnica wiertła maleje, masa zanieczyszczeń maleje, ale siła przyczepności między ścianą wiadra a zanieczyszczeniami wzrasta.

Oczywiście istnieją również inne czynniki, takie jak kształt wiadra wiertła, współczynnik tarcia powierzchni łyżki wiertniczej oraz zawartość wilgoci w glebie żużli, która może wpływać na rosnącą prędkość gleby żużla w korpusie wiadra. W oparciu o powyższą sytuację wpływ średnicy wiercenia na wydajność wiercenia następuje zgodnie z wzorem pokazanym na rycinie 2. Na rysunku można zauważyć, że wydajność wiercenia zmniejsza się, gdy średnica wiercenia jest mniejsza niż 1 m i większa niż 2M.

Wpływ formacji geologicznych na wydajność wiercenia przejawia się głównie w trudnościach w wierceniu (zdolność do formacji geologicznych) i prędkości rozładunku gleby.

3.1 Wierkliwość warstw

The drillability of geological formations is a complex indicator. Geological drilling experts at home and abroad classify formations according to the difficulty of drilling. China follows the grading method of the former Soviet Union and divides formations into 12 levels, with higher levels indicating poorer drillability. Due to the lack of classification of drillability in the construction of large-diameter cast-in-place pile holes, there is no unified standard and specification for drilling techniques corresponding to different formations. The mechanism of rock fragmentation and powder carrying during pile hole construction with rotary drilling rig is different from geological drilling. Rotary drilling rig mainly divides the drilled layer into large rock fragments by cutting and then installs them into the drill bit body, while geological drilling mainly grinds the formation into small particles by flushing and carries them to the ground through flushing fluid. So the drillability index of the construction stratum by rotary drilling rig is mainly the compressive strength of the stratum. As long as the drilling pressure applied by the drilling rig is greater than the compressive strength of the stratum, the drill teeth can press the stratum and cut it into blocks. The pressure acting on the drill teeth must be greater than the compressive strength of the stratum, that is, F/S>G, gdzie f - ciśnienie; S - Obszar dna otworu styku zęba wiertła; G - Wytrzymałość na ściskanie formacji.

Jeśli powyższe warunki zostaną spełnione i inne czynniki zostaną zoptymalizowane, wydajność wiercenia zostanie znacznie ulepszona, takich jak regulacja prędkości obrotowej i kąt zębów wiercenia. Jak widać z powyższego, im trudniejsze tworzenie się, tym niższa wydajność wiercenia, ponieważ wymagane ciśnienie wiertnicze wzrasta, a czas powstawania pęknięcia wzrasta, gdy ciśnienie jest stałe.

3.2 Wpływ czynników rozładunku gleby na wydajność wiercenia

Ze względu na różnice w składzie, strukturze i zawartości wilgoci wywierconych warstw, lepkość resztek wiertniczych różni się. Gdy resztki wiercenia są ładowane do wiadra i usuwane z podłoża w celu rozładunku, im wyższa lepkość, tym dłuższy czas wymagany do rozładunku.

4. Wpływ selekcji narzędzi wiercenia na wydajność wiercenia

Istnieje wiele rodzajów bitów wiertniczych stosowanych w małych koparkach obrotowych, z różnorodnymi strukturami. Do różnych modeli sprzętu, metod budowy i formacji geologicznych należy wybrać różne bity wiertła. Obecnie istnieje sześć powszechnie używanych rodzajów bitów wiertła dla obrotowych platform wiertniczych: bity wiertła spiralne, wiadra wiertła obrotowe, cylindryczne bity wiertła, rozszerzone bity wiertarki, bity wiertła uderzenia i bity wiertła stożkowego, z których każda ma wiele odmian. Wybór narzędzi wiertniczych ma znaczący wpływ na wydajność wiercenia platform wiertniczych obrotowych i należy wybrać odpowiednie bity wiertarskie zgodnie z wierconą formacją w celu maksymalizacji wydajności wiercenia. Obrotowe platformy wiertnicze mogą być wyposażone w różne bity wiertnicze zgodnie z warunkami geologicznymi, a długie lufy wiertarki można stosować w spójnych warstwach gleby w celu przyspieszenia prędkości wiercenia; Do formacji o wysokiej zawartości piasku i żwiru można stosować krótkie beczki wiertła z ochroną błota w celu kontrolowania prędkości wiercenia; Do formacji zawierających izolowane skały, głazy i twardsze skały do leczenia można zastosować długie i krótkie ćwiczenia. Po rozluźnieniu lufa wiertła można wymienić, aby kontynuować wiercenie. W porównaniu z konwencjonalnymi platformami wiertniczymi, obrotowe platformy wiertnicze mają większy obrotowy moment obrotowy i mogą automatycznie dostosowywać się zgodnie z warunkami geologicznymi.

5. Wpływ wyboru rury wiertniczej na wydajność wiercenia

Powszechnie używane pręty wiertnicze do obrotowych platform wiertniczych są podzielone na dwie kategorie: typ tarcia i typ blokady maszyny. Wiersz typu tarcia polega głównie na sile tarcia między klawiszami pręta wiertła w celu wygenerowania ciśnienia wiertniczego. Charakterystyką tego rodzaju platformy wiertniczej to: rosnące ciśnienie podczas wiercenia, nie trzeba znaleźć punktu ciśnienia, nie trzeba odblokowywać podczas podnoszenia pręta wiertła, łatwą obsługę, dużą prędkość podnoszenia i obniżenie narzędzia wiertniczego, ale niskie ciśnienie i wysoka wydajność wiercenia w miękkich formacjach; Rura wiertła zablokowana maszyna to rodzaj rury wiertniczej, która wykorzystuje punkty ciśnienia między każdą warstwą rury wiertniczej do podłączenia i przeniesienia ciśnienia z głowicy mocy do narzędzia wiertniczego u dołu otworu w celu wytworzenia ciśnienia wiercenia. Charakterystyką tego rodzaju rury wiertniczej jest to, że może ona generować wysokie ciśnienie wiertnicze tylko wtedy, gdy punkty ciśnienia między każdą warstwą są połączone podczas wiercenia. Podczas podnoszenia rury wiertniczej należy ją najpierw odblokować, a prędkość podnoszenia i obniżania jest powolna, która jest odpowiednia do trudniejszych formacji.