Tricone Bit futtatása: Mit tesz valójában a Bitra nehezedő súly és a Fordulatszám a sziklával?

Egy furat alján lévő tricone fúró három dolog egyikét teszi a formációval. Ezek közül csak az egyik a fúrás.

Alacsony fúrósúlynál – a kőzet nyomószilárdsága alatt – a fogak nem harapnak. A fenéken csúsznak, súrlódás révén aprítják a követ. A behatolás elhanyagolható. A fogak gyorsan kopnak, szinte semmilyen előrehaladás nélkül. Ez felületi zúzás, és ez a legdrágább módja a fúrófej megforgatásának, mert keményfémet és csapágyélettartamot fogyaszt gyakorlatilag nulla méteráru mellett.

Köztes WOB-értéknél – amely megközelíti, de nem haladja meg a kőzet nyomószilárdságát – a fogak még nem hatolnak be teljesen, de valami hasznosat tesznek: mikrorepedések hálózatát hozzák létre a formáció felületén. Minden egyes fogütés egy kicsit tovább tágítja a repedéseket. Végül, elegendő ciklus után, a kőzet kifárad és letöredez. Működik, de lassú. Ez a fáradásos zúzás zóna.

Teljes WOB-értéknél – a kőzet nyomószilárdsága felett – a fogak besüllyednek. Minden egyes fogbehatolás krátert hoz létre a rideg törésen keresztül. Repülnek a forgácsok. A fúró előrehalad. Ez térfogati zúzás, és ez az egyetlen zóna, ahol ténylegesen fúrnak.

A trükk nem az, hogy elég súlyt kell futtatni ahhoz, hogy mennyiségileg zúzós teljesítményt nyújtsunk. Ajobbrasúly ésjobbraa kőzethez illő sebességet. Mivel a WOB, a fordulatszám és a behatolási sebesség közötti kapcsolat drámaian változik attól függően, hogy mi van a fúró alatt.

Mit tesz a szikla a paraméterekkel?

Puha, plasztikus képződmények— agyag, puha pala, nem konszolidált homok. A fogak könnyen behatolnak. A korlátozó tényező nem a kőzetbe való bejutás, hanem a furat elég gyors tisztítása ahhoz, hogy megakadályozza a fúrófej gömbösödését. Mérsékelt WOB-ot használjon — annyit, hogy a fogak a helyén maradjanak, de ne annyira, hogy a fúrófej összenyomódjon. Használja a fordulatszámot olyan magasra, ameddig a zsinór és a szerelék elbír, mert a behatolási sebesség ezekben a képződményekben szinte lineárisan arányos a forgási sebességgel. Duplázza meg a fordulatszámot, nagyjából megduplázza a behatolási sebességet. A fogak nem kopnak sokat a puha kőzetben, így a sebesség szabad.

Közepesen kemény képződmények— kemény mészkő, dolomit, közepes homokkő. Itt megváltozik a játékszabály. A fogaknak össze kell zúzódniuk a behatoláshoz, és az összetörés időt vesz igénybe. Az ütésnek át kell terjednie a kőzeten, repedéseknek kell kialakulniuk, forgácsoknak kell szétválniuk. Ha túl gyorsan forogsz, a fogak elmozdulnak, mielőtt a törés teljes lenne – részleges repedéseket hagysz az alján ahelyett, hogy teljes forgácsokat távolítanál el. Az eredmény: a gyorsabb fordulatszám nem eredményez arányosan gyorsabb behatolást. Csak gyorsabban koptatja a fogakat, mert nagyobb felületi sebességgel csapódnak be a részben repedezett kőzetbe.

Egy valós szám: közepes kőzetben (a Protodyakonov-skálán körülbelül 6-7-es keménységű) a fordulatszám megduplázásával 50-70%-kal, nem pedig 100%-kal nagyobb behatolás érhető el. A hatásfok csökkenése a keménység növekedésével nő.

Kemény, koptató képződmények— gránit, kvarcit, tűzkő. Most két problémánk van: a kőzetnek időbe telik a törése, és a kőzet koptatja a fogakat, miközben azok működnek. Az ideális pont feletti fordulatszám aktívan kontraproduktív. A fogak nem tudják befejezni a törési ciklust nagyobb sebességnél, így a penetráció stagnál, vagy akár csökken is. Eközben a keményfém nagyobb lineáris sebességgel őrlődik a kemény, abrazív kőzetnek, így a kopás felgyorsul. Minden formációnak van egy gyakorlati fordulatszám-plafonja, amelyen túl a fúró élettartamát csak zajjá alakítjuk.

A kísérleti adatok ezt alátámasztják. Egy, a kőzetmintákon végzett kontrollált tesztben a fordulatszám megduplázása 93%-kal nagyobb behatolási sebességet eredményezett a 4-es fokozatú márványban, míg csak 28%-kal a 9-es fokozatú porfíros gránitban. 4-től 9-ig a fordulatszám-növekedés csökkenő görbét követ. A legkeményebb, legkoptatóbb kőzetekben a nagyobb fordulatszám szinte semmit sem ér – csak lerövidíti a fúró élettartamát.

A WOB édes pontja, rock rockról rockra

Ragadós, műanyag képződmények(agyag, iszapkő, puha pala): könnyű WOB. Ezek a képződmények könnyen vághatók. A túl nagy súly a fogrésekbe és a fúrógolyókba tömöríti a képződményt. Az alacsony viszkozitású, kis sűrűségű fúrófolyadék segít megelőzni a duzzanatot és az összeragadást. A széntartalmú pala különösen hajlamos az összeomlásra – tartsa mozgásban a hidraulikát és könnyűnek a WOB-ot.

Csiszoló képződmények(kvarc homokkő, konglomerátum): magasabb WOB. Ha nem nyomjuk elég erősen ahhoz, hogy a fogak teljesen térfogati zúzódásba kerüljenek, túl sok időt töltenek a kifáradási zónában, a formációhoz dörzsölődnek és ellaposodnak. A nagyobb súly kevesebb csiszolást és több zúzódást jelent, ami paradox módon csökkenti a fogkopást. A konglomerátum növeli a fúróhúr ugrásának és az ütés okozta károsodásának kockázatát – tartsuk a húrt stabilan, és ne pörgessük túl.

Töredezett, barlangos képződmények(karsztos mészkő, törési zónák): csökkentett WOB. Amikor a fúró üregbe vagy törési zónába ütközik, a súly hirtelen tehermentesül, majd visszacsapódik. Ilyen körülmények között a magas WOB eltöri a fogakat és károsítja a csapágyakat. Könnyítsen, forogjon egyenletesen, és hagyja, hogy a fúró ellenállás nélkül áthaladjon a törött zónán.

Beágyazódott képződmények(váltakozó kemény és puha rétegek): ezt a legnehezebb beállítani. A fúró folyamatosan változó kőzetszilárdságot látja. A kemény húrhoz megfelelő WOB túl sok a puha réteghez. A kompromisszum: a keményebb rétegekhez hangoljuk be, és a puhákban kissé szuboptimális teljesítményt fogadunk el. Az a fúró, amelyik túléli a kemény csíkokat, összességében gyorsabban fúr, mint amelyik a puhára optimalizál, és a keményben tönkremegy.

A szabály, ami összeköti

A WOB (fogtörés) a sziklába juttat. Az RPM (fordulatszám) határozza meg, hogy percenként hányszor harapsz. De a szikla szabja meg a sebességkorlátot, hogy milyen gyorsan fejeződhet be a harapás, mielőtt a fog továbbmozdul.

Ha semmi másra nem emlékszel: a puha kőzet imádja a fordulatszámot, a kemény kőzetnek időre van szüksége. Ha túl nagy sebességet nyomsz a kemény kőzetbe, nem fúrsz gyorsabban – csak a fúrófejeket koptatod. Ha túl nagy súlyt nyomsz a puha kőzetbe, nem fúrsz mélyebbre – csak betömöd a fúrófejet. Ha jó az egyensúly, ugyanaz a fúrófej, ami az utolsó lyukon még lddhhhslow" volt, az lesz, amiért a csapat harcol.