Зъби с формата на куршум срещу единични ролкови длета: Избор на подходящия инструмент за вашия проект

Съвместимост с твърдостта на формацията: Съгласуване на конструкцията на длето с якостта на скалата

Изборът на подходящото бурово длето — независимо дали зъби-пулева oR еднореден бур — зависи критично от твърдостта на формацията, измерена чрез едноосова компресивна якост (UCS). Несъответстващите инструменти ускоряват износването, намаляват ефективността и увеличават проектните разходи.

Защо зъбите с формата на куршум се отличават при меки до средно твърди формации (UCS < 80 MPa)

Зъбите с формата на куршум действат чрез фокусиране на силата в определени точки, за да разрушават скали, които не са добре свързани помежду си. Тези инструменти имат дълги върхове от волфрамов карбид, които се забиват в по-меки материали като слан или варовик, без да е необходимо значително усукващо усилие. Полевите изпитания показват, че те могат да пробиват тези формации с 18 до 25 % по-бързо в сравнение с по-старите модели. Те особено добре се проявяват при работа в глинести райони или в скали, пълни с микроскопични пори, където другите методи просто размачкват, а не рязат ефективно. Има обаче и един недостатък: при работа в пластове, съдържащи много кварц, върховете има тенденция да се чупят по-рано от очакваното, което означава, че операторите трябва да следят износването в тези конкретни условия.

Където доминират бурените триони с единичен ролер: твърди, абразивни пластове (UCS 100 MPa) и кварцосъдържащи скали

Когато зъбите с формата на куршум се справят трудно, едноролерните бурилни коронки обикновено показват по-добри резултати в тежки бурилни условия. Тези коронки използват въртящи се конуси, които разпределят натоварването върху няколко карбидни вставки, което им позволява да дробят твърди скали, като гранит или базалт, чрез компресия вместо чрез срязващи сили. Този подход намалява образуването на „горещи точки“ около отделни точки и обикновено удвоява срока на експлоатация на коронката при работа в кварцитни формации. Системата от лагери също е уплътнена срещу проникване на прах и чужди частици, така че коронките остават стабилни дори при изключително високи налягания, надвишаващи 100 MPa. Реални изпитания на различни мини са показали, че операторите заменят тези коронки приблизително с 30 % по-рядко в сравнение с други типове при аналогични експлоатационни условия.

Механично действие и предаване на натоварването: точково атакуване срещу въртящо-дробеща динамика

Концентрация на напрежението и начини на повреждане на карбидните върхове при зъби с формата на куршум

Зъбите с формата на куршум действат, като концентрират атаката си в определени точки, за да приложат максимална сила върху скалните повърхности. Тези зъби имат конични върхове от карбид, които насочват натоварването към миниатюрни контактни области с площ по-малка от 1 квадратен милиметър. Това води до изключително високо напрежение, често над 2500 мегапаскала, което е достатъчно, за да се разцепи почти всяка седиментна скална формация. Представете си го като натискане на върха на молив в глина – колкото по-малка е контактната площ, толкова по-дълбоко прониква при едно и също приложено налягане. Но тази интензивна концентрация на напрежението има и своя недостатък. При работа в скали, богати на кварц, нееднородните сили предизвикват образуване на люспи по ръбовете на карбида. Повторните удари също пораждат пукнатини, които се разпространяват навън през основния материал от волфрамов карбид. Положението става особено сериозно, когато температурата на върха надхвърли 650 °C по време на продължителни бурилни операции. При тези температури материала започва да се разгражда по-бързо поради термично напрежение. Процесът на разрушение обикновено протича в три основни фази: първоначално постепенното заобляне на ръбовете при започващото им износване, след това по-сериозни пукнатини по повърхността и най-накрая пълно разрушение, когато увреждането стане твърде обширно, за да бъде понасяно.

Кинематика на ролковите конуси: Как осевата натовареност, контролът на плъзгането и ефективността на въртящия момент определят производителността

Ролковите бура с един конус работят по различен начин от традиционните конструкции, тъй като се основават на ролване и смачкване, а не само на разрушаване на скалата. Конусите се въртят и предават теглото надолу чрез лагери, които преобразуват директното надолишно налягане във въртяща сила. Когато тези конуси са оформени под ъгъл около 20–35°, те създават точно достатъчно плъзгане при всяко завъртане, за да осигурят постоянното докосване на нови зъби до пресни повърхности на скалата. Тази конфигурация спестява енергия и предотвратява подскачането на бурето при пробиване на твърди материали. Наистина важно е колко ефективно тази система предава мощност, като ефективността се подобрява при наличие на определени фактори, включително...

• Точност на осевата натовареност : Сили, надвишаващи 30 kN, осигуряват последователно вграждане на зъбите
• Умерено плъзгане : Плъзгане от 15–25 % оптимизира рязането, без да предизвиква преждевременно износване
• Цялостност на лагерите : Висококачествени уплътнени ролки запазват смазката при температури в скважината над 120 °C

Ролерните бура постигат 30–50% по-висока ефективност по отношение на въртящия момент в сравнение с директноударните системи при пробиване на гранит (UCS 180 MPa) поради намалено разсейване на енергия чрез вибрации. Разпределеният им профил на натоварване също предотвратява локално нагряване, което поврежда зъбите на бурето.

Реална производителност: скорост на пробиване, устойчивост към износване и стабилност при пробиване

Сравнение на скоростта на пробиване в различни литологии: полеви данни от 12 проекта за пилотни фундаменти

Анализът на полевите данни от 12 различни проекта за пилотни фундаменти показва значителна разлика в скоростта, с която различните бурови коронки проникват в почвата. При работа в мек известняк, където UCS е под 40 MPa, коронките с куршумовидни зъби действително се отличават, постигайки около 35 % по-висока скорост на проникване в сравнение с едноролерните коронки. Средните скорости бяха приблизително 12,4 метра в час за коронките с куршумовидни зъби срещу само 9,2 метра в час за ролерните коронки. Нещата стават интересни, когато преминем към средно твърди вулканични формации от вулканичен известняк с UCS между 60 и 80 MPa. И двете типа коронки започват да проявяват подобна производителност, като скоростите им варират между 7,5 и 8,3 метра в час. Но следва най-трудната част – абразивен кварцит с UCS над 100 MPa. Това е областта, в която едноролерните коронки поемат предимството, като запазват скорост от около 6,1 м/ч, докато коронките с куршумовидни зъби силно изостават, намалявайки скоростта си до само 4,3 м/ч поради бързото износване на върховете им. Полевите екипи са установили, че адаптирането на параметрите на буренето – като теглото върху коронката и оборотите в минута – в реално време по време на тези преходи може всъщност да увеличи скоростта на проникване с 18–22 %, в зависимост от типа скала, с който се работи в дадения момент.

Различия в продължителността на експлоатацията: счупване на зъбите срещу умора на лагерите — еталони за срок на служба

Анализът на продължителността на експлоатация на тези системи разкрива напълно различни начини на повреда. Зъбите с формата на куршум обикновено трябва да се заменят след около 850 часа бурене, главно поради пукане на карбидните им върхове при работа в скални формации с устойчивост на натиск (UCS) над 80 MPa. Ролер-буровите коронки обаче представят друга картина: те остават в експлоатация повече от 1200 часа при подобни условия, но започват да проявяват признаци на проблеми с лагерите си след около 1000 часа, особено в райони с високо съдържание на кремний. Защо това е важно? При повреда на лагерите цялата коронка трябва да се замени, което струва три пъти повече от простата замяна на отделни зъби. От икономическа гледна точка зъбите с формата на куршум всъщност водят до спестявания в по-меки и средно твърди формации — с около 19 % по-ниска цена за избурен метър, въпреки че техният срок на служба е по-кратък. При преминаване към изключително трудни и абразивни проекти обаче ролер-коронките стават по-изгодният избор, като осигуряват приблизително 27 % икономия. Операторите, които внимателно следят моделите на вибрации, могат да забележат тези проблеми достатъчно рано, за да предотвратят сериозни повреди по време на критични операции.

Проектно-специфична рамка за избор: Кога да изберете Зъби-пулева срещу Единичен ролер Битовете

Изборът между бурените с куршумовидни зъби и едноролерните бурения всъщност се свежда до три основни неща: твърдостта на скалата, изискванията на работата и ограниченията на строителната площадка. При работа в по-меки материали като глина или чакълени пластове (всичко под 80 MPa UCS) бурените с куршумовидни зъби пробиват много по-бързо от ролерните, понякога спестявайки до 35 % от времето за бурене. Ако обаче почвата съдържа много кварц или други твърди скали с UCS над 100 MPa, по-добре работят едноролерните бурения, тъй като техният ролерен раздробяващ механизъм осигурява по-голяма стабилност и намалява риска от отклонение от вертикалата при дълбоки фундаментни работи. Има и други съображения. В урбани проекти, където пространството е ограничено, често се използват бурения с куршумовидни зъби, защото те се сменят бързо. Отдалечените бурови операции в твърди скали обикновено използват едноролерни бурения, въпреки че първоначалната им цена е по-висока. В някои райони действат строги норми относно вибрациите, затова там се изискват ролерни бурения, независимо от другите фактори. При работи, които преминават през множество различни скални пластове, много бурови специалисти прилагат комбиниран подход — използват бурения с куршумовидни зъби по периферията и централно ролерно бурение. Тази комбинация помага да се поддържа добър напредък, без да се компрометира праволинейността на кладенеца. В крайна сметка изберете онзи тип бурение, който най-добре отговаря на най-големите рискове, пред които стои проектът. Използвайте бурения с куршумовидни зъби, когато скоростта е най-важна при мека почва, но не жертвахте качествената ролерна технология там, където лошото износване може да спре цялата дейност за дни.

Обща стойност на собствеността: Балансиране на първоначалните инвестиции спрямо експлоатационната ефективност

Анализ на общата стойност на собствеността: Стоимост на метър за 800 м от страти с различна твърдост

Решението между бурените коронки с куршумни зъби и едноролерни бурените коронки става по-сложно, когато се оценява общата стойност на собствеността, а не само цената, посочена на етикета. Куршумните зъби обикновено струват с около 15–20 % по-малко в началото, но те се износват по-бързо в изключително трудни формации, което води до по-чести подмянки и загуба на време по време на експлоатация. От друга страна, едноролерните бурените коронки определено имат по-висока начална цена, но при тези трудни скални формации, където неподкрепената компресивна якост надхвърля 100 MPa, те служат с около 30–40 % по-дълго. Това удължено време на експлоатация всъщност води до икономии на дългосрочен план, като намалява разходите за бурене с почти 18 долара на метър при бурене през кварцови пластове. Числените данни разказват различна история в сравнение с просто сравняването на цените на етикетите.

Сравнителен анализ на общата стойност на притежание (TCO) при бурене на 800 метра в скали с различна твърдост показва:

• Зъби-пулева изcellират в меки до средно твърди формации (UCS < 80 MPa) с по-ниски първоначални разходи, но изискват 2,3 пъти повече замяна на резачи в абразивни зони
• Еднореден бур постигат 22 % по-висока скорост на проникване (ROP) в твърди скали, компенсирайки по-високата им покупна цена чрез намалено време на бурилната инсталация и по-малко трудови разходи

Разликите в оперативната ефективност се увеличават при сложна геология — единичните ролкови дробилки запазват стабилност на въртящия момент по време на преход между формации, докато куршумните зъби страдат от ускорено разрушаване на карбидните си върхове в пластове с промеждутъчно напластяване. При проекти с 40 % твърди страти моделите за общата стойност на притежание потвърждават, че единичните ролкови дробилки намаляват разходите с 14–19 % въпреки по-високите им първоначални цени.

ЧЗВ

Какви са основните предимства на куршумните зъби при бурене?

Куршумовидните зъби са особено ефективни при меки до средно твърди формации поради способността им да фокусират силата в определени точки. Те осигуряват по-висока скорост на бурене в тези условия в сравнение с традиционните методи, като полевите изпитания показват подобрение в скоростта на бурене с 18–25 %.

Кога трябва да се използват единични ролкови дрилови коронки по време на бурови проекти?

Единичните ролкови дрилови коронки са най-подходящи за твърди, абразивни страти и кварцови формации. Те издържат по-високо налягане и температура и обикновено имат по-дълъг срок на служба в по-тежки условия. Те са по-добър избор при високи стойности на UCS и при кварцитни формации.

Каква е разликата в общата стойност на притежание (TCO) между куршумовидните зъби и единичните ролкови дрилови коронки?

Куршумовидните зъби имат по-ниска първоначална цена и са ефективни при меки до средно твърди формации. Въпреки това те изискват по-чести подмянки. Единичните ролкови дрилови коронки са по-скъпи при първоначалната покупка, но предлагат по-добри икономически показатели при твърди скални формации благодарение на по-дългия си срок на служба, което в крайна сметка води до икономии с течение на времето.

Какви фактори трябва да се вземат предвид при избора на инструменти, специфични за проекта?

Сред факторите, които трябва да се вземат предвид, са твърдостта на скалата, изискванията към проекта, ограниченията на строителната площадка и всякакви регулаторни ограничения върху свределните операции, особено онези, свързани с нивата на вибрации. Тези фактори ще помогнат за определяне на пригодността на куршумни зъби спрямо единични ролкови длета в зависимост от условията на формацията.