Come utilizzare correttamente le punte da trapano tricono: abbinare la punta alla formazione
Una punta da trapano triconica può comportarsi in modo molto diverso a seconda della formazione rocciosa.
La stessa punta che perfora rapidamente l'argilla soffice può usurarsi altrettanto rapidamente nell'arenaria ricca di quarzo. Una punta che funziona bene nel calcare può subire danni da impatto in una roccia fratturata. Quando le prestazioni di perforazione cambiano, la causa non è sempre la punta stessa. Il tipo di formazione, la pressione di perforazione, la velocità di rotazione, il lavaggio e le condizioni del foro influenzano tutti il risultato.
L'uso corretto del morso tricono inizia con la comprensione del terreno.
Le condizioni di formazione controllano il guasto della punta
Le diverse formazioni geologiche creano diversi problemi di perforazione.
Argilla, arenaria e scistoPuò assorbire acqua libera dal fluido di perforazione e gonfiarsi. Il foro potrebbe restringersi, rendendo difficili le operazioni di estrazione e estrazione e aumentando il rischio di incastro. Con un'esposizione più prolungata, parti della formazione potrebbero staccarsi, allargando il foro e creando instabilità.
Gli scisti carboniosi spesso presentano una scarsa coesione e possono sgretolarsi facilmente. Le argilliti tenere consentono una perforazione rapida, ma possono anche causare l'intasamento della punta quando i detriti aderiscono ad essa.
In queste formazioni, il programma di fluidi di perforazione è importante. L'acqua o un fluido a bassa densità e bassa viscosità possono essere adatti in alcune condizioni, ma la scelta finale deve essere conforme al piano di perforazione e ai requisiti ingegneristici locali.
Arenariavaria notevolmente a seconda della granulometria, del contenuto minerale e della cementazione.
Granuli fini, abbondante quarzo e cemento di silice o ferro creano generalmente arenaria più dura e abrasiva. L'arenaria quarzifera può quindi accelerare l'usura dei denti della punta e dei cuscinetti.
Una maggiore quantità di cemento argilloso, mica o feldspato spesso produce una formazione più morbida e più facile da perforare. L'arenaria a grana grossa e debolmente cementata può essere più permeabile, aumentando la perdita di fluidi e creando uno spesso strato di roccia compatta. Ciò può contribuire all'inceppamento differenziale e al funzionamento anomalo della punta di perforazione.
ConglomeratoPuò causare salti, fluttuazioni di coppia e collasso del foro. Se la portata della pompa è troppo bassa o la viscosità del fluido di perforazione non è adeguata, la ghiaia potrebbe non risalire efficacemente in superficie. Il contatto ripetuto con il corpo e i denti della punta può quindi causare gravi danni.
CalcareSpesso è duro e produce una velocità di penetrazione relativamente bassa. Fratture e cavità creano rischi aggiuntivi, tra cui l'improvvisa perdita di circolazione, la perforazione in un vuoto, la coppia instabile e l'allargamento del foro. Dove si alternano strati morbidi e duri, aumenta anche la probabilità di deviazioni.
Le formazioni solubili come il gesso o il salgemma possono alterare le proprietà del fluido di perforazione e interferire con le normali prestazioni della punta di perforazione.
I parametri di perforazione devono essere adatti alla punta e alla roccia
I principali parametri di perforazione controllabili sono:
Peso sul bit
velocità di rotazione
Portata del fluido di perforazione
Questi valori devono essere selezionati in base alla formazione rocciosa, al tipo di punta, alla capacità dell'impianto di perforazione, al diametro del foro e all'esperienza dell'operatore. Un parametro che migliora le prestazioni in un tipo di roccia potrebbe ridurre la durata della punta in un altro.
Non esiste una pressione di perforazione o una velocità di rotazione "massima" universale che funzioni ovunque.
Peso sulla punta: sufficiente a far funzionare le lame
È necessario esercitare pressione sul morso affinché i denti penetrino e rompano la formazione.
All'aumentare del peso, la velocità di penetrazione può inizialmente aumentare. Tuttavia, un peso eccessivo accelera anche l'usura dei cuscinetti, il danneggiamento dei denti, le vibrazioni e il carico strutturale.
La relazione tra peso e rottura della roccia può essere compresa in tre fasi.
Fase di frattura superficiale:Quando il peso applicato è inferiore alla resistenza all'indentazione della formazione, i denti non riescono a penetrare efficacemente. Si limitano principalmente a raschiare e sfregare la superficie. La perforazione rimane lenta, mentre l'usura dei denti può essere sorprendentemente elevata.
Fase di frattura da fatica:Quando il peso si avvicina al livello richiesto, il contatto ripetuto dei denti crea delle crepe nella roccia. La formazione inizia a rompersi a causa del carico ripetuto, ma il processo è ancora meno efficiente della penetrazione completa.
Fase di fratturazione volumetrica:Una volta che i denti penetrano a sufficienza, i trucioli più grandi si staccano e la punta entra in una condizione di perforazione più produttiva.
L'obiettivo è raggiungere una penetrazione efficace senza sovraccaricare la punta.
Le formazioni morbide e appiccicose possono richiedere un peso inferiore per ridurre l'intasamento e il blocco. La roccia abrasiva può richiedere un peso sufficiente a impedire che i denti sfreghino senza tagliare. Le formazioni fratturate spesso richiedono un peso inferiore per ridurre i salti e prevenire la rottura dei denti.
L'impostazione migliore è quella che consente alla struttura di taglio di lavorare limitando al contempo l'usura non necessaria.
Velocità di rotazione: più veloce non è sempre meglio
La velocità di rotazione determina la rapidità con cui la punta ruota contro la roccia.
In formazioni tenere, plastiche e a bassa abrasione, una maggiore velocità di rotazione può spesso incrementare la velocità di perforazione meccanica, a condizione che il peso rimanga adeguato. I denti di taglio penetrano con relativa facilità e l'usura può rimanere limitata.
Le formazioni dure e abrasive si comportano in modo diverso. Con l'usura dei denti e l'aumento dell'area di contatto, la deformazione della roccia e la formazione di fessure richiedono più tempo. Se la punta ruota troppo velocemente, i denti potrebbero uscire dalla zona di contatto prima che la roccia si sia completamente fratturata.
Ciò può ridurre la profondità di taglio effettiva, aumentare il calore e l'usura e, in definitiva, diminuire la velocità di penetrazione.
Le prove sul campo hanno dimostrato che gli incrementi di velocità non sono uniformi in tutte le formazioni rocciose. In un confronto, il raddoppio della velocità di rotazione ha aumentato la velocità di perforazione di circa il 93% in un marmo più tenero, ma solo del 28% circa in un granito porfirico molto duro.
La lezione è semplice: una velocità maggiore può essere d'aiuto per le formazioni rocciose più tenere, mentre la roccia dura e abrasiva spesso trae maggior beneficio da una velocità controllata e da un peso adeguato.
Il lavaggio protegge la punta
Il flusso del fluido di perforazione non serve solo al raffreddamento. Serve anche a rimuovere i detriti, a stabilizzare il foro e a mantenere pulita la superficie della punta.
Un lavaggio insufficiente può causare:
Frantumazione ripetuta di vecchie talee
Bits balling
Aumento dell'usura dei denti
Coppia maggiore
Bloccarsi o incepparsi
Deviazione del foro
Danni ai cuscinetti e al corpo della punta
La portata deve essere adeguata al diametro del foro, alla permeabilità della formazione, alla capacità della pompa e al volume dei detriti di perforazione. Un valore copiato da un altro impianto non è automaticamente corretto.
Ispezionare l'intero sistema di perforazione
Una punta triconica deve essere valutata insieme alla batteria di perforazione e all'impianto di perforazione.
Prima di forare, verificare:
Tipo di morso e struttura del dente
Durezza e abrasività della formazione
Peso previsto e velocità di rotazione
Capacità della pompa e qualità del lavaggio
Resistenza e lunghezza dell'asta di perforazione
Coppia di serraggio e capacità di avanzamento
rischio di deviazione del foro
Modalità di guasto prevista
Una punta di perforazione può essere fabbricata correttamente e comunque rompersi prematuramente se il sistema di perforazione non è adatto.
Allo stesso modo, un calo improvviso della velocità di penetrazione non significa necessariamente che la punta debba essere sostituita immediatamente. Potrebbe indicare un lavaggio insufficiente, un cambiamento della formazione rocciosa, una velocità eccessiva, un peso inadeguato, instabilità del foro o problemi alla batteria di perforazione.
Scegli le prestazioni, non solo il prezzo.
Nella scelta della punta triconica, è necessario considerare il costo al metro, non solo il prezzo di acquisto.
Una punta di perforazione economica che perfora lentamente, richiede sostituzioni frequenti o causa tempi di inattività potrebbe costare di più nel corso della vita utile del progetto. Un confronto più accurato dovrebbe considerare la velocità di penetrazione, la lunghezza di perforazione, la durata dei cuscinetti, l'usura dei denti, il fabbisogno di fluido di perforazione e le conseguenze di un eventuale guasto.
Gaea Rock fornisce punte da trapano tricone, punte DTH, punte a bottone, aste di perforazione, adattatori per gambo e utensili correlati per la perforazione della roccia. Abbinare il design della punta e i parametri di perforazione alla formazione rocciosa è il modo più affidabile per aumentare la portata, proteggere la batteria di perforazione e controllare i costi totali di perforazione.
