Punta da trapano non carotatrice PDC: perché scegliere la punta più adatta al terreno è più importante del prezzo.
Qualche mese fa, un sovrintendente di miniera nello Shanxi mi ha mostrato un cassetto pieno di punte PDC inutilizzabili: una trentina, tutte recuperate dallo stesso progetto di drenaggio del gas. Le punte non erano solo usurate, erano frantumate. Mancavano pezzi del piano diamantato, i substrati in carburo erano stati scheggiati di netto, alcune erano annerite dal calore per aver funzionato a secco. Il colpevole? Tutte le punte in quel cassetto erano dello stesso modello. Punte PDC standard a tre ali, con superficie piana, ordinate in blocco perché il prezzo era conveniente. Nessuno si era preso la briga di verificare se la formazione corrispondesse effettivamente.
Quel cassetto è una lezione piuttosto costosa su una semplice verità: una punta da trapano PDC non a nucleo è valida solo quanto la formazione con cui viene abbinata. Se l'abbinamento non è corretto, consumerete le punte più velocemente di quanto possiate ordinarne di nuove. Se invece è quello giusto, la stessa punta può durare più a lungo di tre punte diverse, anche se non compatibili.
Formazioni morbide: non complicatevi la vita
Se state perforando argilla, siltite o strati di carbone – quel tipo di terreno in cui un operatore di perforazione può sentire la punta consumarsi rapidamente e i detriti tornare indietro come una pasta umida – non avete bisogno di una geometria di taglio particolare. Una punta PDC a tre ali standard con taglienti a faccia piana farà il lavoro e lo farà velocemente.
Perché tre ali? Per fessure di evacuazione più ampie. In terreni morbidi, si generano molti detriti al secondo e, se le scanalature non riescono a evacuarli abbastanza velocemente, si finisce per dover riaffilare i trucioli invece di fare il foro. Tre ali offrono la massima pulizia. Le frese piatte PDC offrono il tagliente più affilato per il taglio a taglio, e nelle formazioni morbide, il taglio è tutto ciò che serve.
Questa configurazione è ideale per la maggior parte dei fori di rilevamento dell'acqua, per la perforazione di drenaggio del gas nel carbone e per l'esplorazione superficiale, dove la velocità di penetrazione è più importante della durata della punta. Mantenete costante la velocità dell'asta di perforazione e il fluido di lavaggio in flusso, e queste punte penetreranno le formazioni carbonifere per tutto il tempo.
Formazioni di media durezza: è qui che le cose si fanno interessanti.
Arenaria, granito eroso, calcare: formazioni in cui la roccia inizia a opporre resistenza. È in queste zone che molti operatori si trovano in difficoltà perché continuano a utilizzare frese piatte progettate per terreni morbidi. Le frese piatte in diamante tagliano in modo aggressivo, ma nella roccia più dura, un taglio aggressivo si traduce in un carico d'impatto che le frese piatte non riescono a gestire bene. Si iniziano a notare micro-scheggiature lungo il bordo del piano di lavoro in diamante e, una volta che una scheggiatura inizia, si propaga.
La soluzione è semplice: passare a frese PDC sferiche o a cupola. Il profilo curvo distribuisce la forza d'impatto su una superficie di contatto più ampia anziché concentrarla su un singolo bordo. Non è altrettanto veloce in termini di pura velocità di penetrazione, ma si perdono alcuni secondi al metro in cambio di una punta che completa effettivamente il foro.
Per il corpo della punta, è consigliabile optare per un design rinforzato a quattro alette. L'aletta aggiuntiva offre punti di supporto che mantengono la punta stabile durante il passaggio tra strati di diversa durezza. In arenaria e scisto interstratificati, dove la durezza può variare anche all'interno della stessa lunghezza dell'asta, tale stabilità garantisce la linearità del foro e impedisce all'asta di perforazione di oscillare.
Formazioni complesse e fratturate: quando il terreno non collabora
I terreni fratturati con strati intermedi duri rappresentano un tipo di problema particolare. La punta di perforazione incontra una lente dura, devia lateralmente verso un piano di frattura e improvvisamente il foro di perforazione si sposta dalla sua traiettoria. È in queste situazioni che l'asta di perforazione subisce carichi laterali per i quali non è stata progettata, con conseguente usura accelerata dei punti di connessione.
Una punta PDC a quattro ali ad alta resistenza con geometria di taglio mista (denti sferici PDC per la zona di taglio primaria e frese piatte più piccole per la protezione del calibro) offre le migliori possibilità di mantenere la traiettoria attraverso sezioni fratturate. La chiave non è solo la forma della fresa, ma il numero totale di punti di contatto che mantengono la punta centrata nel foro mentre taglia terreni imprevedibili.
Parametri di perforazione: gli elementi che distruggono silenziosamente le punte di perforazione.
Puoi scegliere il punto perfetto per la formazione e comunque distruggerla in mezzo turno se i tuoi parametri non sono corretti. Ecco cosa conta:
Peso sul morso. Per la maggior parte delle punte PDC non a nucleo nella gamma 75-130 mm, mantenere il WOB (Wave-On-Bridge, pressione sul piano di appoggio) tra 5 e 15 kN. Al di sotto di 5 kN, le lame slittano invece di impegnarsi, lucidando la superficie diamantata senza effettivamente tagliare la roccia. Al di sopra di 15 kN, soprattutto in terreni più duri, si rischia una rottura catastrofica delle lame. Ho visto operatori aumentare la pressione perché la velocità di penetrazione era diminuita, senza rendersi conto che la punta era già smussata. Un peso maggiore su una punta smussata provoca la rottura delle lame.
Velocità di rotazione. Da 150 a 400 giri/minuto è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni. La velocità più elevata di questo intervallo è adatta a terreni morbidi e omogenei, dove l'accumulo di calore non rappresenta un problema. In formazioni più dure, è consigliabile mantenere una velocità inferiore. Un numero di giri elevato unito a un'elevata velocità di taglio (WOB) provoca un'instabilità termica sulla superficie di taglio: il diamante PDC inizia a degradarsi al di sopra dei 350 °C e, senza un adeguato raffreddamento, si raggiunge tale soglia in pochi secondi.
Non rimanere mai a secco. Questo può sembrare ovvio, ma accade più spesso di quanto si voglia ammettere. Una momentanea interruzione del flusso di lavaggio durante la sostituzione dell'asta, e la punta continua a girare contro la roccia asciutta. Le frese PDC senza raffreddamento si guastano rapidamente. Niente acqua, niente aria, niente punta. Assicuratevi che il fluido di lavaggio scorra prima di applicare peso alla punta, ogni singola volta.
Mantenere le punte in vita tra i fori
Una punta PDC, se sottoposta a una corretta manutenzione, può essere riaffilata più volte prima di essere considerata definitivamente usurata. Dopo averla estratta, è fondamentale pulirla accuratamente: fango secco e polvere di roccia rimasti nei condotti di perforazione corroderanno il corpo in acciaio e bloccheranno il flusso del liquido di raffreddamento durante la successiva perforazione. Le filettature tra la punta e l'asta di perforazione necessitano di un leggero strato di grasso antigrippaggio o antiruggine; un raccordo bloccato sul fondo di un foro profondo è un intervento di recupero che nessuno vorrebbe mai eseguire.
Ispezionate le superfici di taglio sotto una buona illuminazione. Se notate un'usura non uniforme, ad esempio le superfici di taglio esterne sono usurate mentre quelle centrali appaiono nuove, ciò vi fornisce indicazioni sulle impostazioni dei parametri o sulle transizioni di formazione. Regolate di conseguenza. Piccole scheggiature su singole superfici di taglio non significano che la punta sia da buttare; queste superfici possono essere sostituite singolarmente e la punta può essere rimessa in servizio a una frazione del costo di una nuova.
In conclusione: le punte non a nucleo PDC non sono usa e getta. Sono strumenti che premiano l'attenzione e puniscono la negligenza. Scegli la punta giusta per il terreno, usala entro i limiti del suo ingombro e puliscila dopo ogni foro. Facendo così, smetterai di riempire cassetti di punte inutilizzabili.
