Как продлить срок службы трехконусной буровой коронки — советы по обслуживанию

Понимание износа шарошечных долот и распространенных причин повреждений

Распространенные причины повреждений долот

Большинство шарошечных буровых долот выходят из строя из-за трёх основных причин. Во-первых, постоянное трение о породу постепенно изнашивает их. Во-вторых, возникают мощные ударные нагрузки при бурении особенно прочных пород. И, конечно, нельзя забывать о перегреве при недостаточном охлаждении. Согласно исследованиям, опубликованным в прошлом году, около двух третей преждевременных поломок происходят просто потому, что операторы выбирают неподходящий тип долота для конкретной породы. Еще четверть поломок происходит из-за недостаточной смазки, циркулирующей в системе. Ситуацию усугубляет накопление грязи между крошечными подшипниками внутри долота. Такое загрязнение может привести к износу компонентов почти в два раза быстрее, чем это произошло бы при чистоте и надлежащем техническом обслуживании в течение всей операции.

Определение признаков износа с помощью регулярных визуальных осмотров

Операторы должны проверять зубья на наличие сколов (2 мм указывают на срочность замены), проверять люфт подшипников (осевое перемещение >1,5 мм указывает на риск выхода из строя) и контролировать целостность уплотнения. Система оценки IADC IADC grading system предоставляет стандартизированную методологию:

• Класс 1-2 : Незначительный износ, корректировка параметров бурения
• Класс 3-4 : Умеренные повреждения, планирование технического обслуживания
• Класс 5+ : Критический выход из строя, немедленная замена

Ошибки эксплуатации, снижающие долговечность

Пять распространенных ошибок приводят к 78% избежимого износа:

1. Чрезмерное осевое усилие, превышающее пределы, установленные производителем (+15% усилия = на 37% быстрее износ подшипников)
2. Неправильная скорость вращения для твердости породы (для мягких пород требуется на 20-30% более низкая скорость вращения)
3. Постоянное бурение через скважины, заполненные обломками
4. Несоблюдение промывки шлама при извлечении долота
5. Использование изношенных стабилизаторов, вызывающих боковые вибрации

A анализ отказов за 2023 год показал, что устранение этих эксплуатационных недостатков увеличило срок службы долота на 60% в гранитных породах, снизив затраты на замену на $18 400 на скважину

Регулярные процедуры осмотра и очистки буровых коронок

Пошаговый процесс очистки для предотвращения накопления мусора и перегрева

После каждой операции бурения выполняйте эту процедуру очистки для поддержания оптимальной производительности:

1. Дайте буровому долоту полностью остыть перед началом работ
2. Используйте сжатый воздух для удаления загрязнений из промывочных отверстий и зон подшипников
3. Прочистите внешние поверхности нейлоновой щеткой для удаления частиц горной породы
4. Проверьте водяные каналы на наличие препятствий с помощью фонарика
5. Нанесите ингибитор коррозии перед хранением в сухих условиях
   Эта процедура предотвращает накопление материалов, вызывающих перегрев, и снижает износ, связанный с трением, на 40% согласно исследованиям бурового оборудования. Заблокированные каналы промывки повышают рабочую температуру на 15–20°С, ускоряя деградацию компонентов.

Правильная очистка для поддержания производительности бурового долота и предотвращения преждевременного выхода из строя

Регулярная очистка сохраняет структурную целостность за счет удаления абразивных загрязнений, которые воздействуют на движущиеся компоненты. Исследования показывают, что износ буровых долот увеличивается на 30%, если остатки загрязнений остаются между зубьями и подшипниками. Сосредоточьте очистку на следующих участках:

• Уплотнения подшипников, где накапливаются мелкие частицы
• Корни зубьев, где застревает горная крошка
• Входные отверстия каналов, где задерживается осадок
  Недостаточная очистка этих участков приводит к микроскопическому абразивному износу, который постепенно снижает эффективность резания и может привести к разрушительным поломкам подшипников. Установите обязательную процедуру очистки после каждой операции, чтобы максимально продлить срок службы между циклами технического обслуживания.

Эффективная смазка и защита от коррозии для долгосрочной эксплуатации

Как предотвратить появление ржавчины и коррозии на шарошечных долотах

Чтобы бороться с ржавчиной, необходимо создать барьер против влаги, используя специальные покрытия и масла, предотвращающие коррозию, которые следует регулярно наносить после каждой операции. Принцип действия этих обработок довольно прост — они заполняют крошечные поры на металлических поверхностях, останавливая проникновение кислорода и воды туда, где начинается процесс ржавления. При работе в очень тяжелых условиях существуют так называемые ингибиторы коррозии с паровой фазой, или сокращенно VCIs. Они образуют своего рода невидимый защитный слой на молекулярном уровне по всей металлической поверхности. Исследования различных отраслей показывают, что если рабочие тщательно очищают оборудование после использования, а затем наносят какой-либо спрей для предотвращения ржавчины, это может сократить проблемы коррозии примерно на 70% в горнодобывающей технике. И не забывайте также про буровой раствор. Избавьтесь от него сразу же после окончания операций, потому что химические вещества, содержащиеся в нем, ускорят окисление, если оставить их на металле на ночь. Эта гадость просто обожает разъедать поверхности, если ей дать время.

Эффективные методы смазки, повышающие долговечность долот

Точная смазка продлевает срок службы подшипников, уменьшая теплоотвод от трения на 40 °C согласно исследованиям производительности подшипников. Следуйте следующему протоколу:

• Используйте высоконагруженные (EP) смазки, специально разработанные для тяжелых условий бурения
• Наносите смазку через герметичные соединения перед каждой сменой с использованием калиброванных инструментов
• Ежемесячно проверяйте вязкость смазки, поскольку деградировавшие смазочные материалы теряют 80 % защитных свойств
• Установите автоматические системы смазки для равномерного покрытия в сложных узлах подшипников
  Недостаточная смазка вызывает контакт металл-металл, а избыточная смазка привлекает абразивные частицы — оба случая ускоряют износ. Ведите журнал технического обслуживания для отслеживания графиков смазки в соответствии с показателями производительности долот.

Защита буровых коронок от влаги и загрязнений во время эксплуатации и хранения

Применяйте многоуровневую защиту от воздействия окружающей среды:

1. Во время операций: Установите резиновые сильфонные уплотнения на подшипниковые камеры для предотвращения проникновения суспензии
2. После операции: Тройное ополаскивание сжатым воздухом, ваннами с растворителем и спреями для удаления влаги
3. Хранение: Используйте пакетики с силикагелем в герметичных контейнерах, поддерживая влажность <30%
   Хранение в контролируемой среде предотвращает циклы конденсации, вызывающие вспышку ржавчины, а хранение на поддонах исключает капиллярное проникновение влаги с пола. Для длительной консервации вакуумная упаковка с влагопоглотителями обеспечивает защиту от коррозии в течение 18–24 месяцев в соответствии с промышленными стандартами консервации.

Правильная обработка, хранение и защита окружающей среды

Рекомендации по обращению для предотвращения физических повреждений

При перемещении шарошечных долот лучше всего держать их обеими руками за самые прочные места для обеспечения устойчивости. Для тяжелых моделей особенно полезно использовать механические подъемники, поскольку падение таких долот может привести к повреждению дорогостоящих вставок из твердого сплава или нарушению выравнивания подшипников. Убедитесь, что защитные крышки установлены на режущих частях, когда долота не используются, и никогда не складывайте их непосредственно на бетонные полы или стальные столы. Мы уже сталкивались со многими случаями, когда рабочие случайно повреждали долота гаечными ключами или ударами молотка при транспортировке между станциями. Эти небольшие вмятины могут показаться незначительными на первый взгляд, но со временем они ослабляют всю конструкцию, что в конечном итоге приводит к преждевременному выходу из строя.

Правильные методы хранения для краткосрочной и долгосрочной сохранности

Для обоих сроков хранения используйте амортизирующие стеллажи, которые подвешивают инструменты над бетонными полами для предотвращения впитывания влаги. Поворачивайте запасы ежеквартально, используя систему FIFO (Первым пришел — первым ушел), чтобы обеспечить равномерное распределение использования по вашему инвентарю сверл.

Избегайте рисков температуры и влажности в помещениях хранения

Поддержание в помещениях для хранения постоянного температурного диапазона около 50–80 градусов по Фаренгейту (примерно 10–27 градусов Цельсия) с одновременным контролем уровня влажности на отметке ниже 50 процентов относительной влажности помогает предотвратить образование конденсата на хранящихся предметах. Многие склады считают полезным устанавливать адсорбционные осушительные системы внутри герметичных контейнеров и регулярно проверять уровень влажности с помощью цифровых гигрометров для получения точных показаний. Также разумно не хранить чувствительные материалы слишком близко к внешним дверям, оконным проемам или вентиляционным каналам отопления/охлаждения, поскольку в этих местах часто происходят резкие перепады температуры, иногда превышающие пять градусов в час. Предприятия, расположенные на побережьях или в других районах с естественной высокой влажностью, должны серьезно рассмотреть возможность инвестирования в решения для хранения с контролируемым климатом, оснащенные резервными системами осушения. Эти дополнительные меры становятся особенно важными при обращении с оборудованием, которое уязвимо к повреждениям от насыщенного солью воздуха, вызывающего со временем коррозию.

Оптимизация параметров бурения для увеличения срока службы буровых коронок

Соответствие числа оборотов, веса и скорости подачи типам пород

Правильный баланс между скоростью вращения (RPM), нагрузкой на долото (WOB) и скоростью подачи в соответствии с подземными условиями играет решающую роль в продлении срока службы трёхшарошечных буровых коронок. При бурении через твёрдые породы, такие как гранит, операторам необходимо снизить скорость до 50–80 оборотов в минуту, но увеличить давление на коронку до 8–12 тонн. Это позволяет уменьшить нагрузку на подшипники и предотвратить быстрое изнашивание зубьев. Напротив, при работе с более мягкими осадочными породами коронку следует вращать гораздо быстрее — примерно 120–150 оборотов в минуту, при этом нагрузка должна быть легче — около 4–6 тонн. Такой режим обеспечивает эффективное разрушение породы без перегрева всей системы.

Согласно последним отраслевым исследованиям, неправильный выбор параметров является причиной 37% преждевременных выходов из строя долот (Отчет об эффективности бурения, 2023). Операторы могут использовать это руководство для оптимизации настроек:

Кейс: Повышение производительности за счет калибровки параметров при бурении в твердой породе

В ходе реального испытания на кварцитовом карьере в 2023 году было выявлено, что изменение некоторых ключевых параметров бурения значительно увеличивает срок службы буровых коронок. Когда скорость вращения снизили с примерно 100 до всего 65 об/мин, а нагрузку на долото увеличили с примерно 7 тонн до 10 тонн, произошел интересный эффект. Коронки оставались работоспособными почти на 29% дольше, увеличив время бурения с примерно 48 часов до 62 часов перед заменой. Весьма впечатляюще, особенно учитывая, что им удалось сохранить прежнюю скорость проходки — 1,6 метра в час. Что еще лучше? Вся система работала холоднее, температура снизилась примерно на 18%. Не стоит забывать и о сэкономленных средствах. Каждый раз, когда им приходилось заменять коронку, они тратили на $2400 меньше, потому что эти настройки просто замедляли износ оборудования.

Часто задаваемые вопросы

Каковы основные причины повреждения шарошечных долот?

Шарошечные долота в основном повреждаются из-за постоянного трения о породу, сильных ударов во время бурения и перегрева из-за недостаточного охлаждения. Другими причинами являются неправильный выбор типа долота для породы и недостаточная смазка.

Как определить признаки износа долот?

Регулярные визуальные осмотры помогают выявить износ. Оператор должен проверять сколы зубьев, люфт подшипников и целостность уплотнений, используя систему классификации IADC. Контроль этих факторов позволяет вовремя определить необходимость обслуживания или замены долота.

Какие ошибки в работе могут снизить долговечность долот?

Пять распространенных ошибок включают избыточную нагрузку на долото, неправильные обороты, бурение через забитые шламом скважины, игнорирование промывки шлама и использование изношенных стабилизаторов. Исправление этих недостатков значительно продлевает срок службы долот.

Почему важна очистка долот?

Очистка сверл предотвращает накопление мусора и перегрев, сохраняя целостность конструкции и эффективность резания. Постоянные усилия по очистке направлены на удаление абразивных загрязнений и предотвращение микротрения, приводящего к преждевременному выходу из строя.

Как можно предотвратить ржавчину и коррозию сверл?

Для предотвращения ржавчины и коррозии регулярно наносите специальные покрытия и масла, предотвращающие коррозию, после операций. Используйте ингибиторы коррозии в виде пара для более тяжелых условий и тщательно очищайте оборудование после окончания работ для удаления остатков бурового раствора.