Keskeiset poraustyökalut: Kattava opas rullakartioterien ja timanttiterien luokitteluun ja käyttöön

01 Rullakartioterät: Monipuoliset työkalut muodostelmiin sopeutumiseen

Vuonna 1909 käyttöön otetuista rullakartioteristä on tullut yleisimmin käytetty terätyyppi kiertoporauksessa. Niiden ainutlaatuinen monikartiorakenne mahdollistaa niiden sopeutumisen erilaisiin muodostusolosuhteisiin, pehmeistä erittäin koviin.

Rakenteellinen koostumus ja ydinteknologiat

Rullakartioterä koostuu viidestä ydinosasta:

• Terän runko: Kolme yhteen hitsattua kartiomainen jalkaa, joiden yläosassa on liitoskierteet.
• Rullakartiot: Kartiomaiset metallikappaleet, joissa on jyrsityt hampaat tai upotetut hampaat pinnalla.
• Laakerijärjestelmä: Koostuu neljästä laakerisarjasta: suuret, keskikokoiset, pienet ja työntölaakerit.
• Suuttimet: Yleensä 3–4 kpl, halkaisijaltaan 7–14 mm.
• Öljyn varastointi- ja tiivistysjärjestelmä: Kumi- tai metallitiivisterenkaat yhdistettynä paineentasauslaitteisiin.

Näistä laakerin tiivistystekniikka edustaa keskeistä teknologista läpimurtoa rullakartioterissä. Nykyaikaisissa terissä on öljyn varastointi- ja paineenkompensointijärjestelmä, joka ylläpitää dynaamista tasapainoa laakeripesän öljynpaineen ja porausnesteen paineen välillä porausreiän paineensiirtoreikien, paineenkompensointikalvojen ja öljykuppien kaltaisten komponenttien avulla.

Luokittelujärjestelmä ja IADC-koodaus

Kansainvälinen porausurakoitsijoiden yhdistys (IADC) on kehittänyt maailmanlaajuisesti yhtenäisen luokittelustandardin rullakartioterille käyttäen kolminumeroista koodausjärjestelmää:

Ensimmäinen numero: Hampaan tyyppi ja soveltuva muodostuma

1: Jyrsityt hampaat, pehmeät muodostelmat

2: Jyrsityt hampaat, keskikovat tai keskikovat muodostelmat

3: Jyrsityt hampaat, kovat ja hiovat muodostelmat

5: Lisää hampaat, pehmeät ja keskikovat muodostelmat

6: Lisää hampaat, keskikovat muodostelmat

7: Lisää hampaat, kovat ja hiovat muodostelmat

8: Lisää hampaat, erittäin kovat ja erittäin hankaavat muodostelmat

Toinen numero: Muodostumisen kovuuden alajako (luokka 1-4; suuremmat numerot osoittavat kovempia muodostumia)

Kolmas numero: Bitin rakenteelliset ominaisuudet

4: Tiivistetyt rullalaakerit

6: Tiivistetyt liukulaakerit

7: Tiivistetyt liukulaakerit + mittauslaitteen suojaus

8: Suuntaporaukseen tarkoitetut suuntaporausterät

Yksinkertaistettu IADC-luokittelujärjestelmä rullakartioterille

Kivenmurtomekanismi ja liikeominaisuudet

Käytön aikana rullakartioterällä on kolmenlaisia ​​komposiittiliikkeitä:

• Kierros: Kartiot pyörivät myötäpäivään koko terän mukana.
• Pyöriminen: Hampaat pyörivät vastapäivään kartion akselin ympäri.
• Liukuva: Sisältää säteittäisen ja tangentiaalisen liukumisen.

Tämä yhdistetty liike saavuttaa kaksinkertaisen kivenmurtovaikutuksen:

1.Iskunvaimennusvaikutus: Yksittäisten ja kaksoishampaiden vuorotteleva kosketus pohjareikään aiheuttaa pitkittäistä värähtelyä, joka luo iskukuormia.

2.Liukuva leikkausvaikutus: Kallion leikkaus saavutetaan suunnittelemalla ulkonevia, kaksoiskartio- ja offset-rakenteita.

Valintastrategia ja muodostelman yhteensovittaminen 

Kallioominaisuuksiin perustuvat rullakartiokruunujen valinnan perusperiaatteet:

• Pehmeät muodot: Valitse terät, joissa on offset-, uloke- ja kaksoiskartiorakenne, joissa on korkeat, leveät ja harvat jyrsityt tai inserttihampaat.
• Keskikovat muodostelmat: Pienennä offsetin, ulkoneman ja kaksoiskartion arvoja; käytä lyhyitä, kapeita ja tiheitä hampaita.
• Kovat ja kuluttavat muodostelmat: Käytä yksikartioisia teloja, joissa ei ole ylitystä tai siirtymää ja jotka on varustettu kuulahampailla tai kartiomaisilla kuulahampailla.
• Taipuma-alttiit muodostelmat: Valitse lyhythampaiset terät, joissa ei ole siirtymää tai on pieni siirtymä, ja ilman mittaushammastusta.
• Lomitetut pehmeät ja kovat muodostumat: Valitse terätyypit kovemman kiven perusteella ja säädä parametreja dynaamisesti porauksen aikana.

Vastaus erityisiin työolosuhteisiin

• Pienet porausreiät (<177 mm): Käytä yksirullaisia ​​kartiokruunuja, joissa on suuremmat kartiot, hampaat ja laakerit suuremman lujuuden saavuttamiseksi.
• Suuntaporaus: Valitse erityiset ohjausterät, joiden IADC-koodin kolmas numero on 8. 

02 Timanttiporat: Tehokkaat työkalut kovien muodostelmien työstämiseen 

Luonnon kovin materiaali on timantti, jonka Mohsin asteikko on luokkaa 10, puristuslujuus jopa 8800 MPa ja kulutuskestävyys 9000 kertaa teräksen kestävyys. Tämän ominaisuuden ansiosta timanttiteristä on tullut ylivertainen työkalu kovien muodostumien työstämiseen.

Luokittelujärjestelmä ja teknologinen kehitys

Nykyaikaiset timanttiterät jaetaan pääasiassa kolmeen tyyppiin:

1.Pintaharoitetut timanttiporat

• Timanttihiukkaset paljastuvat matriisin pinnalle.
• Soveltuu keskikovaan ja kovaan muovailuun.
• Timantin hiukkaskokoluokitus:
• Pehmeät muodostelmat: 2 jyvää karaattia kohden (gpc) (hiukkaskoko noin 4 mm)
• Keskikovat muodostelmat: 3-4 gpc (hiukkaskoko noin 3,6 mm)
• Kovat muodostelmat: 10-15 gpc (hiukkaskoko noin 2,0 mm)

2.Kyllästetyt timanttiterät

• Timantit kyllästetään matriisin sisään (60–400 gpc).
• Soveltuu koville ja kuluttaville muodostumille (esim. piikivi, piipitoinen dolomiitti).
• Timantin itseteroittuminen saavutetaan matriisikulumisen avulla.

3.PDC-kärjet (polykiteiset timanttikompaktit kärjet)

• Yhdysvaltalainen General Electric (GE) esitteli sen ensimmäisen kerran vuonna 1973.
• Kompakti rakenne: Timanttikerros + kovametallisubstraatti.
• Soveltuu pehmeille ja keskikoville homogeenisille muodostelmille.

Rakennesuunnittelu ja ydinparametrit

Timanttiterät ovat integroituja, eikä niissä ole liikkuvia osia, ja ne sisältävät pääasiassa:

• Teräsrunko: Valmistettu keskipitkästä hiiliteräksestä, liitoskierteet yläosassa.
• Matriisi: Volframikarbidijauhe + kuparipohjainen sideaine, kovuusluokka HRC 30–45.
• Leikkausosat: Luonnolliset/synteettiset timantit tai PDC-tiivisteet.
• Hydraulinen rakenne: Vesistöt ja virtauskanavat (säteittäiset, spiraalimaiset jne.).

Keskeiset suunnitteluparametrit

• Timanttipitoisuus: Säädetään muodostuman kuluttavuuden perusteella; korkeampi pitoisuus kuluttavammille muodostumille.
• Ulkoneman korkeus:
• Pehmeät muodostelmat: 1/3 hiukkaskoosta
• Kovat muodostelmat: 1/6-1/10 hiukkaskoosta
• Huulten muoto:
• Tasapohjainen: Homogeenisiin muodostelmiin
• Kaareva: Koville muodostelmille
• Hammastettu: Hioma-aineille

Kivenmurtumismekanismi ja muodostumisvaste

Timanttiterien kivenmurtomenetelmä vaihtelee muodostumisominaisuuksien mukaan:

Plastiset muodostumat (esim. savikivi, kipsi): Samanlainen kuin "auraus"; timantit tunkeutuvat muodostumaan aiheuttaen kiven plastisen virtauksen.

Hauraat muodostumat (esim. kvartsihiekkakivi): Muodostuu tilavuudeltaan mitoiltaan murskaavia kuoppia, joiden leikkauskoot ovat 2–4 kertaa timanttien ulkonemat, mikä johtaa korkeaan hyötysuhteeseen.

Kovat kivet (esim. piikivi, piipitoinen kivi): Käytetään kyllästettyjä paloja, ja kiven rikkominen saavutetaan mikroleikkaamalla ja raapimalla, samalla tavalla kuin hiomalaikan hankaus.

PDC-bittien tekniset edut ja rajoitukset

Timanttiteräperheen vallankumouksellisena tuotteena PDC-terillä on ainutlaatuisia etuja:

Rakenteelliset ominaisuudet

Teräsrunkoiset PDC-kruunuporat: Valmistettu kiinteästä keskihiilikuituteräksestä, jossa on pintakarkaisukäsittely.

Matriisirunkoiset PDC-kruunuterät: Ylempi teräsrunko + alempi volframikarbidirunko, mikä tarjoaa paremman suorituskyvyn.

Profiilisuunnittelu

Parabolinen: Pehmeille muodostelmille, mahdollistaa suuren porausmäärän ja porausnopeuden.

Pyöreä: Pyöröpöytäporaukseen, helpottaa kovien välikerrosten tunkeutumista.

Kartiomainen: Nopeaan poraukseen, hyvä tunkeutumiskyky.

Sovelluksen rajoitukset

Ei sovellu soramuodostelmiin eikä pehmeiden ja kovien kerrosten väliin jääneisiin muodostumiin.

Lämpötilankeston raja (kuluminen voimistuu yli 350 ℃:ssa; lujuusmurtuma tapahtuu 700 ℃:ssa).

Huono iskunkestävyys; uusien terien reunojen lohkeilu on altis.

Timanttiterien sovellettavien muodostelmien vertailutaulukko

03 Tieteellinen valintaopas: Muodostelmien ja toiminnallisten vaatimusten yhteensovittaminen

Kultaiset säännöt rullakartioterän valintaan

Muodostumisen kovuuden sovitus

Pehmeät muodot: Valitse terät, joissa on suuri offset, uloke ja kaksoiskartiorakenne sekä kiila- tai lusikkamaiset hampaat.

Kovat muodostelmat: Käytä yksikartioisia, ei-offset-rakenteita, joissa on kuulahampaat tai kartiomaiset kuulahampaat.

Reaktio hankauskykyyn

Hiomapinnoille käytä teriä, joissa on mittahampaat.

Jos ulomman rivin hampaat ovat pyöristyneet ja keskimmäisten hampaiden kuluminen on vähäistä, seuraava terä tulisi suunnitella siten, että siinä on parannettu suojaus mittaa vastaan.

Vastatoimenpiteet erityisiä työolosuhteita varten

Taipuma-alttiit muodostelmat: Valitse lyhythampaiset terät, joissa ei ole siirtymää tai on pieni siirtymä; muodostuman sopeutumiskyvyn tulisi olla hieman pehmeämpi kuin varsinainen muodostus.

Lomitetut pehmeä-kovat muodostumat: Valitse terät kovemman kiven perusteella ja säädä parametreja dynaamisesti porauksen aikana.

Syvän kaivon poraus: Käytä terää, jolla on suuri kokonaispinta-ala, kompensoidaksesi laukaisuaikahäviötä.

Timanttiterien valintastrategia

PDC-bittien sovellettavat ehdot

Optimaaliset skenaariot: Pitkät, homogeeniset, pehmeät tai keskikovat muodostumat (esim. liuskekivi, lietekivi, kipsi).

Kielletyt skenaariot: Soramuodostumat, piikivikerrostumat, pehmeä-kovat muodostumat.

Parametriasetus: Alhainen WOB (30-60 kN), korkea kierrosluku (100-300 rpm), suuri virtausnopeus.

Luonnollisille/synteettisille timanttiterille soveltuvat ehdot

Kovista erittäin koviin muodostumiin (esim. graniitti, kvartsihiekkakivi).

Erittäin kuluttavat muodostumat (esim. piikivi, piipitoinen dolomiitti).

Turbiiniporaus, syvät/ultrasyvät kaivot ja ytimenotto.

Ydinjyrsintä koskevat erityisvaatimukset

Rullakartioporat: Neljärullainen kartio (kartiomainen/lieriömäinen) tai kuusirullainen kartio (täysin sylinterimäinen).

Timanttiporakruunut: Vaativat symmetrisesti jakautuneita leikkuuteriä, joilla on tasainen kulumiskestävyys.

Keskeinen indikaattori: Sisäreiän ja ulkokehän samankeskisyys ytimen soikean muodostumisen välttämiseksi.

Porakaivon poikkeavuuksien arviointi ja käsittely

Rullakartioterän käyttöolosuhteiden tunnistaminen

Laakerivauriot: Pyöröpöydän ajoittainen tärinä, joka pahenee korkealla WOB-arvolla, hidastunut porausnopeus, mutta normaali pumpun paine.

Kartiohäviö: Voimakas porausjumittuminen, painoindikaattorin voimakas vaihtelu, muutos poraussyvyydessä porakaari vedettäessä.

Hampaiden kuluminen: Pyöröpöydän kuormitus pienenee, ei tärinää, porausnopeuden merkittävä lasku.

Timanttiterien käyttökieltoja

Pohjareikä on puhdistettava ennen terän työntämistä alas, jotta varmistetaan, ettei siihen jää metallijäämiä.

Aloita poraus pienellä woobilla ja alhaisella kierrosluvulla "sisäänajoa" varten (0,5 m pohjareiän kunnostus).

Vältä avarrusoperaatioita; käytä tarvittaessa alhaista akselin nopeutta ja alhaista kierroslukua tasaisen toiminnan saavuttamiseksi.

Yhteystiedot:Jessie Zhou
Mobiili/WhatsApp:+0086-18109206861
Verkko:www.landrilltools.com