Taladro percutor DTH
Los taladros percutores DTH deben estar equipados con compresores de aire, martillos DTH neumáticos y brocas de percusión DTH con gran volumen de aire y alta presión de aire.
Para conocer el tipo, la estructura y el principio de funcionamiento del martillo DTH, consulte la Sección 1 de la Parte 6 de este capítulo.
①Brocas para taladro percutor DTH
Hay muchos tipos de brocas para taladro percutor DTH, pero se pueden dividir en dos tipos según la forma del carburo, uno tiene forma de hoja una broca y la otra es una broca de diente recto, como se muestra en la Figura 4-35. El primero se utiliza en formaciones blandas en general y el segundo se utiliza en formaciones duras.
Figura 4-35 Broca de martillo perforador DTH
En comparación con las brocas de cono de rodillo convencionales, la fuerza en el fondo del pozo de las brocas de cono de rodillo DTH es más compleja, por lo que su estructura también es más compleja. . La disposición de los bordes de las brocas de borde tiene generalmente forma de cruz, de X o de borde de ataque. La aleación de las brocas cilíndricas casi siempre se asegura mediante prensado en frío por interferencia. El diámetro del martillo DTH que se utiliza actualmente en China es de 220 mm. El diámetro de los martillos súper DTH extranjeros de gran diámetro puede alcanzar los 762 mm, y el martillo DTH de gran diámetro tipo racimo puede perforar orificios con un diámetro de 1016 mm
(2) Parámetros del procedimiento de perforación con martillo DTH
1. Presión del viento
La frecuencia de impacto y la energía de impacto del martillo DTH están relacionadas con la presión del viento. Cuando la presión del viento aumenta de 0,6 MPa a 1,03 MPa, la eficiencia de perforación se puede duplicar.
En la actualidad, los martillos DTH domésticos se dividen en dos tipos según las diferentes presiones del viento. La presión del viento requerida para los martillos DTH de baja presión es de 0,5 ~ 0,7 MPa, y la presión del viento requerida para los martillos DTH de alta presión es de 1,2 ~ 2,2 MPa.
Al perforar con un martillo DTH, además de la presión del viento requerida para el funcionamiento normal del martillo DTH, la presión del viento también aumenta a medida que aumenta la profundidad de perforación y supera la presión de la columna de agua debajo del nivel del agua. . En producción, el método del sobrealimentador en serie se utiliza comúnmente para aumentar la presión del viento.
2. Volumen de aire
Los taladros percutores DTH funcionan a gran velocidad y las virutas de perforación producidas por unidad de tiempo son grandes y pesadas. Se requiere un gran volumen de aire para mantener el fondo. el agujero limpio. El propio martillo DTH también tiene un cierto volumen de aire nominal para funcionar correctamente. Por ejemplo, el volumen de aire nominal del martillo DTH W-200 es de 10 ~ 20 m3/min.
Desde la situación de perforación de prueba, el martillo DTH solo puede desempeñar un buen papel cuando la velocidad del viento ascendente en el pozo es superior a 15 m/s, por lo que se requiere el volumen de aire para garantizar que la velocidad del viento ascendente en el pozo es superior a 15m3/s
La mayoría de las unidades de producción nacionales cuentan con compresores de aire de 9m3/min. Cuando se utiliza este tipo de compresor para perforar un pozo, el volumen de aire es insuficiente. A menudo se utilizan dos o más compresores de aire en paralelo para resolver el problema del volumen de aire insuficiente.
3. Frecuencia de impacto
Cuando el volumen de aire y la presión del aire alcanzan los valores nominales requeridos por el martillo DTH, la frecuencia de impacto del martillo DTH es generalmente de 600 ~ 1000 veces. /min.
4. Las olas derriban el agua
Durante la perforación con percusión DTH, es necesario evitar que la broca se salga del fondo del pozo, por lo que se debe aplicar una cierta presión en el fondo. Sin embargo, si la presión de perforación es demasiado alta, en lugar de aumentar la velocidad de perforación, acelerará el desgaste de la broca. Si se utiliza un martillo DTH con un diámetro de φ 100 ~ 300 mm, la eficiencia de perforación es óptima cuando el WOB es de 10 ~ 18 kn.
5. Número de rotaciones
Debido a la gran masa de roca rota por el martillo DTH, no es necesario que la velocidad de rotación sea demasiado alta. En términos generales, el desgaste de un taladro con dientes de bolas es directamente proporcional al número de revoluciones. Cuanto más dura es la roca, más abrasiva es y menores son las rpm.
El número de revoluciones está relacionado con el ángulo de rotación óptimo y la frecuencia de impacto del martillo DTH, y la relación entre ellos es la siguiente
Trabajadores de exploración y perforación geológica: trabajadores junior, trabajadores intermedios y trabajadores senior.
Donde: A es el ángulo de rotación óptimo (grados); n es el número de revoluciones de la herramienta de perforación (rev/min); f es la frecuencia de impacto (veces/min).
Si el ángulo de rotación óptimo es 11 y la frecuencia de impacto es 600 veces/min, la velocidad de rotación de la herramienta de perforación se puede obtener como 18 r/min. El número de revoluciones también se puede obtener de la relación empírica de 10 mm de metraje por revolución de la broca. Es decir
Revoluciones de la herramienta de perforación/velocidad de perforación = 1,6 (4-6)
Por ejemplo, cuando la eficiencia horaria es de 12,2 m/h, las revoluciones de la herramienta de perforación n = 12,2 m /h×1,6 = 19,5≈20r/min.
(3) Método de perforación con martillo de fondo y revestimiento
La perforación con martillo de fondo se ha utilizado en la perforación de pozos de agua en lechos de roca y ha logrado buenos resultados. Sin embargo, los métodos convencionales de perforación con percusión DTH no se pueden utilizar para capas de arenas movedizas, capas de guijarros, capas de suelo de relleno y capas de sobrecarga cuaternaria extremadamente sueltas. Por lo tanto, surgió el método de perforación con percusión DTH.
1. El principio de funcionamiento del martillo DTH sigue sincrónicamente la herramienta de perforación de carcasa.
La broca de esta herramienta de perforación puede perforar un orificio más grande que el diámetro exterior de la carcasa en el parte inferior de la carcasa, haciendo que la tubería pueda seguir suavemente al perforar, la broca escariadora se puede retraer fácilmente para levantar toda la herramienta de perforación fuera de la carcasa; La Figura 4-36 muestra el diagrama de montaje de las herramientas de perforación de revestimiento. Consta de un martillo de fondo, un centralizador, una broca escariadora excéntrica, una broca central, una vaina excéntrica, una broca cónica para capa de arena y una zapata de revestimiento. Según las necesidades, se pueden agregar centralizadores, tuberías de polvo y campanas de descarga de polvo, o se pueden usar tuberías de perforación de doble pared con empacadores para la perforación de muestreo central.
Al perforar formaciones intercaladas blandas y duras, el conjunto de la herramienta de perforación es el siguiente:
1) Capa exterior. Campana extractora de polvo - carcasa - zapatas de carcasa.
2) Capa interior. Tubería de perforación y centralizador-martillo DTH-centralizador-broca escariadora excéntrica-broca central. Para evitar que las virutas de perforación se atasquen debido a un volumen de aire insuficiente, se instala un tubo de extracción de polvo encima del martillo DTH.
Figura 4-36 Diagrama de montaje de la herramienta de perforación de carcasa
1—tubo de perforación; 2—cubierta de descarga de polvo; 3—centralizador; 4—tubo de extracción de polvo; DTH·Martillo; 7—dispositivo de enderezamiento; 8—zapata de revestimiento; 9—broca escariadora excéntrica; 10—barra de perforación de doble pared; máquina; conector positivo y negativo de 15
Al perforar con tubería de perforación de doble pared para muestreo central, se agregan juntas positivas y negativas con empacadores y se elimina la descarga de polvo. Cubierta y tubo de polvo. Al perforar, el aire o la espuma ingresan al martillo DTH desde la tubería de perforación para hacer funcionar el impactador. El pistón del impactador impacta la guía. El eje excéntrico de la guía está cubierto con una broca escariadora excéntrica y el extremo frontal está conectado al centro. broca a través de roscas. Cuando la herramienta de perforación gira hacia adelante, la broca escariadora excéntrica se abre debido a la fuerza de inercia y la fricción de la pared. Después de abrirse a la posición máxima, queda restringida por el tope del enderezador. La fuerza del impacto se transmite desde la guía a la broca central y a la broca escariadora excéntrica, provocando que la roca en el fondo del pozo se rompa. La broca escariadora excéntrica amplía un canal que es más grande que el diámetro exterior del revestimiento, lo que permite que el revestimiento pase sin ser obstruido por la roca del fondo del pozo. Cuando la resistencia a la fricción de la pared exterior de la carcasa es demasiado grande y la carcasa deja de seguirla, la herramienta de perforación interior continúa rompiendo la roca hacia adelante hasta que el hombro del enderezador hace contacto con el hombro de la zapata de la carcasa. En este momento, el centralizador aplica parte de la fuerza de impacto del martillo DTH a la zapata de revestimiento, y el WOB fuerza a la zapata de revestimiento a impulsar toda la sarta de revestimiento y a la herramienta de perforación para realizar un seguimiento simultáneamente, protegiendo así la pared del pozo del sección perforada.
La superficie del deflector está provista de orificios de aire para perforar y soplar virutas, y también hay orificios de aire en el punto de contacto con la parte inferior de la carcasa del martillo DTH, de modo que una gran cantidad de aire puede Se puede soplar desde el interior de la carcasa al hacer agujeros. Al retrofluir, se puede eliminar la arcilla atrapada en esta parte. La salida de aire en el eje excéntrico puede enfriar la broca escariadora excéntrica y evitar que las virutas obstruyan la broca escariadora. La mayor parte del aire comprimido pasa a través del conducto de aire del taladro central y elimina directamente los recortes rotos en el fondo del orificio; desde el agujero central. Los recortes de perforación ingresan al revestimiento a través de las ranuras de aire en la superficie del deflector y son sacados del pozo por el flujo de aire ascendente de alta velocidad o la espuma.
Cuando la herramienta de perforación está funcionando, los orificios pasantes en las superficies enderezadora y de hombro se cierran mediante la superficie interna de la zapata de revestimiento y la parte inferior del martillo DTH, respectivamente. Una gran cantidad de aire ingresa al taladro. área de trabajo de la broca para enfriar y limpiar el fondo del orificio cuando se levanta la broca para perforar, se abre el orificio pasante en el hombro; Debido a la gran resistencia del aire en el fondo del orificio, la mayor parte del aire expulsará los recortes del revestimiento desde el orificio pasante en el hombro. Cuando se vuelve a levantar la herramienta de perforación, los poros de la superficie del enderezador también se abren y los recortes de la carcasa son arrastrados por el flujo de aire. La tubería de revestimiento se descarga a través de la campana de descarga de polvo o se perfora a través del tubo central de la tubería de perforación de doble pared a través de las juntas de avance y retroceso.
Cuando sea necesario levantar la broca después de perforar, se debe invertir ligeramente la herramienta de perforación para que la broca escariadora pueda retraerse por fricción con el fondo del agujero. Por lo tanto, el diámetro exterior de toda la herramienta de perforación es menor que el diámetro interior del revestimiento, y la herramienta de perforación puede sacarse del pozo o combinarse con la tubería de perforación y el revestimiento.
Al perforar capas de arcilla y arena, se puede utilizar la broca escariadora excéntrica en lugar de la broca central, y se utiliza el fenómeno de "licuefacción" de la capa de suelo bajo vibración de alta frecuencia para cortar el estrato. y sigue la tubería.
2. Tecnología de perforación de revestimiento y martillo de fondo
1) Cuando se utiliza un martillo DTH para perforar revestimiento, es mejor utilizar un cabezal motorizado para perforar un revestimiento más largo. una vez.
2) Para garantizar que el pozo sea recto, la primera tubería de revestimiento no debe estar inclinada y la verticalidad de la tubería de revestimiento debe controlarse dentro de 2‰ (la desviación permitida es de 3 mm/m). La carcasa debe conectarse con rosca izquierda o soldarse para evitar que se caiga.
3) Lo mejor es utilizar espuma de perforación y aprovechar sus propiedades lubricantes para que la carcasa se ajuste sin problemas.
4) La velocidad de rotación durante la perforación debe ser de 18 ~ 25 r/min y no se permite una velocidad de rotación alta; el WOB debe determinarse de acuerdo con la formación. Lo mejor es mantener constante la velocidad de perforación.