Fərqli dəlik açan uçların dizaynı necə sərt qaya və torpaqda dəlik açma effektivliyini təsir edir

Əsas mexaniki prinsiplər: Ucların həndəsi forması necə enerji ötürülməsini və pozulma rejimini müəyyən edir

Dəlik açan uçların dizaynı enerji effektivliyini birbaşa müəyyən edir, çünki onun həndəsi parametrləri qaya pozulma mexanikasını idarə edir. Optimal uç konfiqurasiyası enerjinin itirilməsini minimuma endirir və pozulmanın effektiv sürüşmə rejimlərinə yönəldilməsini təmin edir — enerji intensiv olan qırılma rejimlərinə deyil.

Uc bucağı, arxa çəkilmə və yan çəkilmə: Onların sürüşməyə əsaslanan və ya qırılmaya əsaslanan qaya pozulmasına birbaşa təsiri

Ucu bucağı çatlamaların başlamasında böyük rol oynayır. 90 dərəcədən kiçik olan daha iti bucaqlar gərginlik nöqtələrini cəmləşdirir və bu da çatlakların dağ süxurları formasiyaları üzərində sürətli yayılmasına kömək edir. Bundan əlavə, arxa yiv bucağı (back rake) kəsici dişin özü formasiyaya nisbətən hansı bucaq altında yerləşdiyini göstərir. Bu, faktiki olaraq, qazma əməliyyatları zamanı hansı növ pozulmanın baş verdiyini müəyyən edir. 15–25 dərəcəlik aşağı bucaqlarda əsasən sıxılma ilə əlaqəli ezilmə təsirləri müşahidə olunur. Lakin bucaq 35–45 dərəcəyə çatdıqda, gərginlik çatlaması vasitəsilə sürüşmə pozulmasının baş verməsi üçün daha yaxşı şərait yaranır. Yan yiv bucağı (side rake) da vacibdir, çünki o, qırıntıların quyudan necə çıxarılmasını təsir edir və yan qüvvələri burun üzərində paylayır. 20 dərəcədən yuxarı olan daha aktiv yan yiv bucaqları yapışqan formasiyalarda topaşma problemlərini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilir. Sahə testləri göstərir ki, bu parametrlərin hamısını birlikdə düzgün təyin etmək, əsas pozulma mexanizmi kimi ezilmənin baş verdiyi hallara nisbətən, sürüşmə dominanlığı şəraitində qazma zamanı xüsusi enerji istehlakını təxminən 18–22 faiz azalda bilər (bu tapıntı «Journal of Petroleum Technology» jurnalının 2023-cü il buraxılışında bildirilib).

FEA sübutu: Qranit üzərində aşağı arxa meyl (15°) dizaynında xüsusi enerji optimal (35°) dizayna nisbətən 27% yüksəkdir

Sonlu elementlər analizi istifadəsi sərt qaya materialları ilə işləyərkən formalın performansa təsirini müəyyən etməyə kömək edir. Məsələn, qranitdə işlədikdə 15 dərəcəlik arxa çıxıntı bucağına malik köhnə dizaynlar enerji sərfini 35 dərəcəlik yeni versiyalara nisbətən təxminən 27 faiz artırmalıdır, çünki onlar sıxılma yükünü daha az effektiv idarə edirlər. Doğru bucağı seçmək faktiki olaraq böyük fərq yaradır. Bu, daha yaxşı sürtünmə (kəsmə) müstəviləri yaradır və işin sürətini aşağı salan bu gərginlik məhdudiyyəti problemlərini azaldır. Gərginlik paylanma nümunələrinə baxdıqda maraqlı bir şey də müşahidə olunur: 35 dərəcəlik dizaynlar kəsici kənar ətrafındakı von Mises gərginliyini təxminən 41 faiz azaldır; bu da istilik yığılmasının azalması və alətin zamanla daha yavaş aşınması deməkdir. Bu, əslində bizə aşağıdakı məlumatı verir: enerji sərfi ən vacib olduğu çətin geoloji formasiyalarda ümumi səmərəliliyə təsir göstərən ən əhəmiyyətli amil yalnız super sərt materiallardan istifadə etmək deyil, həm də kəsici alətlərin faktiki formasıdır.

Qazma başlığı dişləri Sert qayalarda (qranit, kvartsit, bazalt) dizayn və quyuların qazılması səmərəliliyi

Volfram karbid daxil edilmiş (VKD) kəsici başlıqlar: yüksək məhdudlaşdırıcı təzyiqdə aşınmaya davamlılıq və qırılgan çatlamaya meyllilik arasında tarazlıq

TCI qələmləri sərt daşların qazılmasında çox yaxşı aşınmaya davamlılıqları səbəbindən əsas seçimdir. Lakin biz çox dərin quyulara endikdə, təzyiq çox yüksək olur və karbid dişlərdə gərginlik çatları başlayır. Sonlu elementlər analizimizə (FEA) əsasən, aşağı arxa kəsmə bucağına malik dizaynlar (təxminən 15 dərəcə) qranitdə işləyərkən ideal 35 dərəcəlik konfiqurasiyaya nisbətən təxminən 27 faiz daha çox enerji tələb edir. Bu əlavə gərginlik həmçinin daxil edilən hissələrin daha sürətli aşınmasına səbəb olur. Yeraltı 1500 metr dərinliyindən sonra vəziyyət daha da çətinləşir, çünki ətrafdakı daş təzyiqi 50 MPa-dan artıq olur. Tədqiqatlara görə, kvartsit formasiyalarında təzyiqin hər 10 MPa artması daxil edilən hissələrdə çatların təxminən 18 faiz artırmasına səbəb olur. Doğru karbid dərəcəsinin seçilməsi burada çox vacibdir. Qabaqda olan dənəli variantlar qəflətən təsirlərə daha yaxşı müqavimət göstərir, lakin zamanla daha sürətli aşınır; bu da operatorların işin xüsusiyyətlərinə görə möhkəmlik və ömürlülüklərini balanslaşdırmasını tələb edir.

Freze ilə işlənmiş dişli uçların üstünlüyü: 80 MPa kvartsitdə dövri-udma performansı və makro-həndəsi davamlılığın rolu

80 MPa-dan yuxarı sıxılma möhkəmliyinə malik çox sərt kvartsit daşlarını delmək məsələsi qarşısında, ümumiyyətlə, frezələnmiş dişli təmir başlıqları ənənəvi TCI-lərdən üstün olur. Bu başlıqların forması onlara belə tələbkar işlər üçün lazım olan struktural möhkəmlik verir. Polad dişlər, qırılgan karbid daxilolmalarına nisbətən təkrarlanan yüklərə daha yaxşı davam gətirir, çünki onlar bir anda parçalanmaq əvəzinə nəzarət olunan şəkildə kiçik çatlar əmələ gətirir. Sahə testləri bu yanaşmanın ümumi başlıq arızalarını təxminən 40% azaltdığını göstərib. Başqa bir böyük üstünlük — kəsilmələrin qırılmış bazalt formasiyalarında sıxışmasını maneə törədən daha geniş qarnı (gullet) dizaynıdır. Bu, eyni şəraitdə standart TCI başlıqlarından istifadə edildiyində 78%-ə qarşı təxminən 92% səmərəlilik ilə işin səladən davam etməsini təmin edir. Seysmik tədqiqatlar aparılan və ya müxtəlif sərt daş mühitlərində tunellər inşa edilən şirkətlər üçün frezələnmiş dişli başlıqlara keçid tez-tez seçim deyil, zərurət halına gəlir.

Qazma başlığı dişləri Yumuşaqdan Orta Sərtlikdə Olan Formasiyalarda (Gil, Şist, Parçalanmış Qumdaşı) Dizayn və Quruluş Effektivliyi

Toplanmanı (Balling) Qarşısının Alınması və Dağıntıların (Cuttings) Çıxarılmasının Yaxşılaşdırılması: Aktiv Yan Çəpər və Oluk Həndəsəsinin Müqəddəratlı Rolu

Gilli və şeyl formasiyaları ilə işləmək, qazmaçılar üçün real baş ağrısı yaradır, çünki qırıntılar düzgün çıxarılmadıqda «bit balling» (buruq ucunda materialın toplanması) problemləri yaranır. Bu, bütün bu qırıntıların buruq uclarına yapışdığı zaman baş verir və nəticədə buruqlar daha çox fırlanmağa məcbur olur, həmçinin dərləşmə sürəti azalır. Təxminən 35–45 dərəcəlik kəskin yan kəsmə bucaqlarından istifadə etmək, qırıntıları buruq ucuna yığılmasına icazə vermək əvəzinə onları yan kanallara tərəf itələyir. Bu, daha geniş bölmələrə və daha dik divarlara malik yaxşı hazırlanmış kanallarla birləşdirildikdə, material daha sürətli və yapışmadan keçir. Parçalanmış qumdaşında aparılan testlər göstərdi ki, adi avadanlıq konfiqurasiyasına nisbətən «balling» problemləri təxminən %40 azalır. Yaxşı axın yolları bizim köhnə qırıntılar üzərindən təkrar-təkrar qazmaq məcburiyyətindən xilas olmağımıza imkan verir; bu da əməliyyatların səsmooth keçməsini təmin edir və bu çətin formasiyalarda istilikdən qaynaqlanan aşınmanın azalmasına kömək edir.

Material və Struktur Üzrə Kompromislar: Davamlı Qurma Səmərəliliyi üçün TCI qarşısında Frezələnmiş Diş

Karbid Bağının Bütövlüyü, Termal Yorulma və Dövri Yük altında Polad Dişin Mikroçatlaması

Qazma ucunun dişlərinin dizaynı və onların iş qabiliyyəti əsasən iş prosesində maddənin parçalanmasının idarə edilməsindən asılıdır. TCI uçlar üçün istilik yorulması böyük problem yaradır, çünki təkrarlanan isidilmə və soyudulma karbid və altlıq arasındakı birləşməni zəiflədir və bu da uzun qazma sessiyalarından sonra qoyulmuş elementlərin sökülməsinə səbəb ola bilər. Frezələnmiş polad dişlərin də öz problemləri var: təsirlər nəticəsində zamanla kiçik çatlar əmələ gəlir; xüsusilə təzyiq 750 MPa-dan yuxarı olan qranit formasiyalarında bu çatlar daha aydın görünür. Sonlu elementlər analizi göstərir ki, TCİ-lər sərt daş şəraitində pozulmaya qədər təxminən 1,8 dəfə uzun müddət işləyir; lakin həndəsi forma çox agressiv olarsa, istilik problemləri əslində daha sürətli baş verir. Polad dişlər isə fərqli bir hekayə danışır. Aşınmaya davamlı daşda davamlı təsir nəticəsində bu mikroçatlar hər 100 saat ərzində 0,3–0,5 mm aralığında genişlənir; beləliklə, onlar başlanğıcda daha ucuz olsa da, daha tez dəyişdirilməlidir. Ümumi səmərəliliyə nail olmaq üçün doğru aləti düzgün işə uyğunlaşdırmaq lazımdır. TCI-lər temperatur dəyişiklikləri çox kəskin olmadıqda və aşınma əsas nəzərdə tutulan faktor olduqda ən yaxşı performans göstərir. Polad dişlər isə qırılmaya davamlılıq və anidən təsirlərə tab gətirmə qabiliyyəti ən vacib olduqda daha məqsədəuyğundur.

SSS

Qazma ucunun diş həndəsisi enerji səmərəliliyinə necə təsir edir?

Qazma ucunun dişlərinin həndəsisi dağın qırılma mexanikasını müəyyən edərək enerji səmərəliliyinə birbaşa təsir göstərir. Optimal konfiqurasiyalar enerji itirməni minimuma endirir və effektiv sürüşmə rejimlərini təşviq edərək enerji çoxlu xərcləyən sıxılma rejimindən qaçınır.

Uc bucağı, arxa yiv bucağı və yan yiv bucağı qazma zamanı dağın parçalanmasına necə təsir edir?

Uc bucağı çatların başlanğıcını təyin edir; daha iti bucaqlar gərginlik konsentrasiyasını və çatların yayılmasını təşviq edir. Arxa yiv bucaqları parçalanma növünü müəyyən edir; daha dik bucaqlar gərginlik altında sürüşmə ilə bağlı parçalanmanı üstün tutur. Yan yiv bucaqları isə qırıntıların çıxarılmasını və yan istiqamətdəki qüvvənin paylanmasını təsir edir; daha kəskin bucaqlar topalaşma problemlərini azaldır.

Sonlu elementlər analizi (FEA) qazma ucunun performansını anlamağa necə töhfə verir?

FEA, gərginlik paylanmasını və enerji istehlakını təhlil edərək performansı qiymətləndirməyə kömək edir. O, səmərəlilik, aşınma və gərginlik nümunələri üzərində təsir göstərən dizayn dəyişikliklərinin – məsələn, arxa çıxıntı bucağının – təsirini qeyd edir və alətin formasının və enerji istifadəsinin optimallaşdırılmasına kömək edir.

Sert daşların delinməsində frezələnmiş dişli qəliblərin ənənəvi TCİ-lərə nisbətən üstünlükləri nələrdir?

Frezələnmiş dişli qəliblər struktur bərkliyinə malikdirlər və nəzarət olunan çatlar yaradaraq qəliblərin sıradan çıxmasını azaldırlar. Onlar sert daşların delinməsində üstün performans göstərir, səmərəliliyi qoruyur və paketlənmə problemlərini azaldır; bu halda ənənəvi TCİ-lərdəki britl karbid qoyuntuları kimi qırıqlara meylli deyillər.

Yüksək təzyiqli delmə mühitlərində doğru karbid dərəcəsinin seçilməsi niyə çox vacibdir?

Yüksək təzyiqli mühitlərdə karbid dərəcələri aşınma və qırılma müqavimətini təsir edir. Qaba qranullu karbidlər təsadüfi zərbələrə daha yaxşı davam gətirir, lakin daha sürətli aşınır. Doğru dərəcənin seçilməsi zərbəyə davamlılıq və ömürlülüyü balanslaşdıraraq optimal performans təmin edir.