اتصالات میله حفاری سنگ: مخروطی، رزوهدار و DTH - چه چیزی کجا و چرا کار میکند
هر میله حفاری در جهان دو انتها دارد و نوع اتصال در آن دو انتها، محل زندگی یا مرگ میله است. اگر اتصال اشتباهی را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کنید، مجبور خواهید بود شیفتهای خود را صرف مبارزه با میلههای گیر کرده، رزوههای فرسوده و خرابیهای زودرس کنید. اگر اتصال درست را انتخاب کنید، اتصالات به ستون فقرات نامرئی یک برنامه حفاری تبدیل میشوند - شما به آنها فکر نمیکنید زیرا آنها به درستی کار میکنند.
حفاری سنگ از سه خانواده اتصال گسترده استفاده میکند: اتصالات مخروطی برای حفاری پنوماتیک دستی، اتصالات شانهای رزوهدار برای متههای جامبو هیدرولیک و متههای سطحی، و اتصالات DTH برای سیستمهای چکشی درون چاهی. هر کدام فیزیک، حالتهای شکست و قوانین خاص خود را برای انجام صحیح کار دارند.
اتصالات مخروطی: هندسه ساده، تناسب مورد نیاز
رایجترین اتصال در حفاری دستی با قطر کوچک - متههای دکمهای ۲۲ تا ۴۲ میلیمتری که روی دریلهای پنوماتیکی جکلگ کار میکنند - اتصال مخروطی است. مته دارای یک کاسه مخروطی است، میله دارای یک ساقه مخروطی متناسب با آن است و آنها فقط با اصطکاک به هم متصل میشوند. بدون رزوه، بدون نگهدارنده، هیچ چیز جز تداخل بین دو سطح مخروطی دقیقاً سنگزنی شده.
زاویه مخروطی کم است - معمولاً ۷ درجه شامل زاویه یا ۱۲ درجه، بسته به استاندارد - که به این معنی است که اتصال خود قفل شونده است. نیروی محوری مته، مخروطی را محکمتر میکند. مته به این دلیل روی سطح باقی میماند که نیروی اصطکاک بین دو سطح، ضرب در اثر گوهای زاویه کم، از هر نیرویی که سعی در جدا کردن آن دارد، بیشتر میشود.
درخشش اتصال مخروطی در سادگی آن است. هیچ رزوه ای برای آسیب رساندن، هیچ نگهدارنده ای برای از کار افتادن و هیچ ماشینکاری پیچیده ای لازم نیست. نکته منفی این است که همه چیز به دقت نصب بستگی دارد. مخروطی که حتی کمی کج باشد - ساقه میله ای که به دلیل سایش کوچک باشد، سر مته ای که از حالت گرد خارج شده باشد - دوام نخواهد داشت. مته هنگام سوراخکاری از جای خود خارج می شود و بیرون آوردن مته شل از ته سوراخ، ایده هیچ کس برای تعمیر سریع نیست.
قبل از هر اتصال، مته مخروطی باید تمیز شود. گرد و غبار سنگ، گل یا زنگ زدگی روی هر دو سطح از تماس کامل جلوگیری میکند و تماس جزئی به این معنی است که مته شل کار خواهد کرد. پاک کردن سریع با یک پارچه کافی است، اما نادیده گرفتن آن شایعترین علت گم شدن مته در حفاری مخروطی است.
وقتی مخروط ساییده میشود - و ساییده میشود، زیرا هر ضربه چکش یک لغزش بسیار ریز بین دو سطح است - مته شروع به نشستن عمیقتر روی میله میکند. در نهایت، مته قبل از اینکه مخروط کاملاً درگیر شود، در کاسه به ته میرسد. این سیگنال بازنشستگی است. ادامه استفاده از یک مخروط ساییده شده، کاسه مته را بیضی شکل میکند و وقتی کاسه از حالت گرد خارج شود، میله جدید نیز به درستی در کاسه قرار نمیگیرد.
اتصالات رزوه R و T: شانه کار را انجام میدهد
برای دریفترهای هیدرولیکی و پنوماتیکی با قطر بزرگتر - نوعی که در تونلسازی، حفاری و حفاریهای تولیدی استفاده میشود - اتصالات شانه رزوهدار استاندارد هستند. دو پروفیل رایج، رزوه R (رزوه طنابی) و رزوه T هستند که هر دو از یک اصل طراحی استفاده میکنند که ارزش درک دارد: رزوهها قرار گرفته و سفت میشوند، اما سطوح شانه بار را تحمل میکنند.
در یک اتصال شانهای که به درستی طراحی شده باشد، کنارههای رزوه، پین و جعبه را به سمت هم میکشند تا زمانی که سطوح حلقوی مسطح - شانه پین و سطح جعبه - کاملاً با هم تماس پیدا کنند. به محض اینکه این سطوح با هم تماس پیدا کنند، سفت شدن بیشتر، سطوح شانه را به یکدیگر فشرده میکند و آن تماس فلز به فلز به مسیر اصلی بار برای نیروهای فشاری و ضربهای تبدیل میشود. رزوهها عمدتاً تنش و گشتاور را تحمل میکنند.
این تفکیک وظایف - رزوهها برای کشش، شانه برای فشردهسازی - دلیل دوام این اتصالات در حفاری ضربهای است. اگر رزوهها مجبور بودند بار ضربه را مستقیماً تحمل کنند، تمرکز تنش در ریشههای رزوه باعث ترک خوردگی ناشی از خستگی در چند صد ضربه اول میشد. با انتقال ضربه از طریق سطوح شانه، رزوهها تا حد زیادی از بدترین بارگذاری ضربهای محافظت میشوند.
نکتهی مهم در نگهداری: سطوح شانه باید تمیز، صاف و بدون آسیب باشند. وجود هرگونه شکستگی یا فرورفتگی روی شانه مانع از تماس کامل میشود، به این معنی که بخشی از بار ضربهای که باید از شانه عبور کند، به جای آن از رزوهها عبور میکند. این سریعترین مسیر برای خرابی ناشی از خستگی رزوه است. هر بار که میلهای را وصل میکنید، شانهها را بررسی کنید.
گام رزوه نیز اهمیت دارد. رزوههای درشتتر - رزوههای کمتر در هر اینچ - سریعتر تشکیل میشوند و در هنگام تعویضهای عجولانه میله، کمتر مستعد رزوه شدن متقاطع هستند، اما مزیت مکانیکی کمتری برای سفت کردن دارند. رزوههای ظریفتر، آرایش دقیقتر و نیروی گیره بیشتری را برای گشتاور یکسان ارائه میدهند، اما آسیب دیدن آنها آسانتر و اتصال آنها کندتر است. انتخاب بین گام درشت و ریز، یک بدهبستان بین سرعت و دقت است که به کاربرد خاص حفاری بستگی دارد.
اتصالات DTH: جایی که چکش زندگی میکند
سیستمهای چکش درون چاهی از فلسفه اتصال کاملاً متفاوتی استفاده میکنند. میله حفاری فقط چرخش و تغذیه را منتقل نمیکند - بلکه هوای پرفشار را از مرکز خود عبور میدهد تا پیستون چکش را به حرکت درآورد. و اتصال بین میله و چکش باید تمام این موارد به علاوه نیروی واکنش ضربهای ناشی از ضربه چکش را نیز تحمل کند.
اتصالات میله به چکش DTH معمولاً از یک طراحی شانهدار و مسطح با یک بخش رزوهدار کوتاه استفاده میکنند. رزوهها درشت و مقاوم هستند و برای آرایش و جدایش سریع در میدان طراحی شدهاند تا نیازهای آببندی گشتاور بالای لوله حفاری نفت. سطح شانه بار فشاری ناشی از فشار تغذیه را تحمل میکند، در حالی که رزوهها هنگام خروج از سیستم، تنش و هنگام چرخش گشتاور را تحمل میکنند.
انتهای پین - انتهای رزوهدار خارجی - معمولاً روی میله و جعبه در قسمت پشتی چکش قرار دارد. این چیدمان به این معنی است که رزوه خارجی آسیبپذیرتر روی قطعه ارزانتر و راحتتر تعویض میشود. اگر رزوهها آسیب ببینند، شما یک بخش میله را تعویض میکنید، نه یک چکش را.
یک خطر خاص DTH: هوای پرفشاری که از طریق اتصال جریان مییابد میتواند ذرات ریز سنگ را حمل کند که به مرور زمان سطوح آببندی را فرسایش میدهند. اتصالی که در زمان نو بودن کاملاً آببندی میشود، میتواند پس از مدت زمان طولانی، مسیرهای نشتی ایجاد کند و نشت هوا از طریق اتصال به معنای رسیدن هوای کمتر به چکش است - که به معنای انرژی ضربه کمتر و نفوذ کندتر است. نشت هوا را در اتصال میله به چکش به صورت دورهای با لمس هوای خروجی در حالی که کمپرسور در حال کار است اما چکش در حال چرخش نیست، بررسی کنید.
چه چیزی را باید مطابقت داد و چرا
نوع اتصال باید با مته، اندازه سوراخ و زمین مطابقت داشته باشد. اتصال مخروطی برای کارهای دستی با قطر کوچک عالی است زیرا سریع، ساده و مقاوم در برابر شرایط میدانی است. اتصال شانهای رزوهدار برای حفاریهای تولیدی با قطر بزرگتر که بارها بیشتر هستند و عواقب شل شدن مته گرانتر است، ضروری است. اتصال DTH هر زمان که چکش در ته سوراخ وجود دارد مورد نیاز است زیرا اتصال باید هوا و همچنین نیروی مکانیکی را عبور دهد.
ترکیب انواع اتصالات در یک محل مته کاری تا زمانی که همه بدانند چه چیزی با چه چیزی جور در میآید، مشکلی ایجاد نمیکند. مشکل از جایی شروع میشود که کسی یک مته مخروطی را برمیدارد و سعی میکند آن را روی یک میله رزوهدار اجرا کند، چون یه جورایی جا میافتد. اما نمیافتد. اتصال، رابط بین برق و سنگ است و اگر آن رابط درست نباشد، هیچ چیز در پاییندست آن به درستی کار نمیکند.
