سه عددی که هر سوراخ دی تی اچ را کنترل میکنند: چرخش، تغذیه و گشتاور
هر عملیات حفاری دی تی اچ به سه پارامتر بستگی دارد. سرعت چرخش، فشار تغذیه و گشتاور چرخش. اگر هر سه پارامتر را درست انجام دهید، سوراخ خودش سوراخ میشود. اگر هر کدام را اشتباه انجام دهید، یا عمر مته را هدر میدهید، یا رشته را خم میکنید، یا پیشروی را متوقف میکنید.
مشکل این است که این سه عدد به هم وابسته هستند و دائماً در حال تغییرند - با عمق، با سختی سنگ، با سایش مته. در اینجا نحوه فکر کردن در مورد هر یک از آنها، با فرمولهای میدانی و قوانین سرانگشتی که حفاران باتجربه در واقع استفاده میکنند، آورده شده است.
سرعت چرخش: شاخصبندی را با ضربه مطابقت دهید
وظیفه چرخش، حرکت دادن مته به سمت سنگ تازه بین ضربات پیستون است. مته نباید دو بار به یک نقطه برخورد کند، اما همچنین نباید آنقدر بچرخد که بین دهانههای برخورد، شیارهای سالم باقی بگذارد.
نقطه مطلوب، بر اساس آزمایش میدانی در سنگ سخت: هر ضربه باید قطر خارجی گیجها را به اندازه یک سوم تا نصف قطر خود گیج فشار دهد. کمتر از این مقدار باعث میشود دوباره به همان سنگ ضربه بزنید. بیشتر از این مقدار باعث ایجاد برآمدگی میشود.
برای این کار فرمولی وجود دارد: سرعت چرخش برابر است با فرکانس ضربه ضربدر قطر اینسرت، تقسیم بر عدد پی ضربدر قطر سوراخ.
n = f × d / (π × D)
که در آن n سرعت چرخش بر حسب دور در دقیقه، f فرکانس ضربه بر حسب ضربه در دقیقه، d قطر گیج و D قطر سوراخ است.
منطق ساده است: اینسرت باید در هر ضربه به اندازه یک قطر اینسرت حرکت کند و محیط سوراخ تعیین میکند که چند قطر اینسرت در یک چرخش جای میگیرد. فرمول این هندسه را به دور در دقیقه تبدیل میکند.
در عمل، برای حفاری چاه آب، محدوده کاری معمولاً 10 تا 30 دور در دقیقه است. در سنگ سخت که هر ضربه برای شکستن به زمان تماس کامل نیاز دارد، کندتر و در سنگ نرم که نفوذ عمیق است و مته میتواند بین ضربات، بیشتر حرکت کند، سریعتر است.
فشار تغذیه: محدوده وسیعتر از آن چیزی است که فکر میکنید
وظیفه فشار تغذیه این است که مته را در تماس با سنگ نگه دارد تا انرژی پیستون به جای بازگشت به حالت اولیه، صرف شکستن آن شود. مقدار مناسب به نوع چکش، سختی سنگ و فشار هوا بستگی دارد.
محدوده کاری ۶ تا ۱۴.۶ کیلوگرم بر میلیمتر قطر مته است. در پایینترین حد، برای سنگ نرم و فشار هوای کم و در بالاترین حد، برای سنگ سخت و فشار هوای زیاد.
یک مثال ملموس: یک مته ۱۵۲ میلیمتری که با فشار هوای کمتر از ۱.۷ مگاپاسکال کار میکند، به حدود ۶ × ۱۵۲ = ۹۱۲ کیلوگرم نیروی پیشبرنده نیاز دارد. در سنگهای سختتر، به سمت انتهای بالایی محدوده - ۱۰، ۱۲، حتی ۱۴ کیلوگرم بر میلیمتر - فشار وارد کنید و در حین کار، رفتار مته را زیر نظر داشته باشید.
اصلاحیه مربوط به عمق چاه از مقاله قبلی در اینجا نیز صدق میکند: نیروی واقعی تغذیه درون چاهی برابر است با مقدار نظری منهای وزن رشته حفاری، چکش و مته. با عمیقتر شدن سوراخ، وزن آویزان را از عدد گیج کم کنید تا نیروی واقعی مته ثابت بماند.
و همان هشدار: تغذیه بیشتر به معنای نفوذ بیشتر نیست. پیستون عمل شکستن را انجام میدهد. تغذیه فقط یک تعمیر و نگهداری تماسی است. تغذیه بیش از حد باعث میشود که اینسرتها ساییده شوند، اسپلاینها بارگذاری شوند و زه خم شود و بهره صفر شود.
گشتاور: عددی که هیچکس محاسبه نمیکند
گشتاور کمترین توجه را به خود جلب میکند، زیرا معمولاً هر گشتاوری است که موتور چرخشی ارائه میدهد. اما مهم است، به خصوص در حفرههای عمیق و سنگهای سخت.
مقدار مورد نیاز تئوری حدود ۱.۰۶ نیوتن متر بر میلیمتر قطر مته است. در محل، برای در نظر گرفتن اصطکاک در سوراخ، برادههای موجود در حلقه و افزایش مقاومت یک رشته بلند، مقدار بیشتری - حدود ۲.۷ نیوتن متر بر میلیمتر - در نظر بگیرید.
یک مته ۱۵۲ میلیمتری تقریباً به ۲.۷ × ۱۵۲ = ۴۱۰ نیوتن متر گشتاور چرخشی نیاز دارد. این رقم، رقم عملی است، نه حداقل نظری. در سوراخهای عمیق، گشتاور بیشتری اضافه کنید. در سنگهای سخت و ساینده، گشتاور بیشتری اضافه کنید. با بلندتر شدن رشته و سختتر شدن سنگ، گشتاور مورد نیاز افزایش مییابد.
اگر موتور چرخشی به سختی کار میکند - جهش میکند، از کار میافتد یا داغ میکند - گشتاور مورد نیاز از گشتاور تامین شده بیشتر شده است. این نشانهی بررسی سوراخ است: پر شدن قلمهها، ریزش دیواره یا گیر کردن مته. فقط با فشار گاز این کار را انجام ندهید.
سه پارامتر در کنار هم
چارچوبی که هر سه را به هم پیوند میدهد، به شرح زیر است:
سرعت چرخشکنترل میکند که مته بین ضربات چقدر پیشروی کند. ضربه خیلی آهسته، انرژی را روی سنگهای از قبل شکسته هدر میدهد. ضربه خیلی سریع، برآمدگیها را به جا میگذارد و باعث ساییدگی قطعات میشود.
فشار خوراککنترل میکند که آیا مته در جای خود ثابت میماند یا خیر. مقدار کم آن باعث جهش چکش و سوختن پیستون میشود. مقدار زیاد آن باعث ساییدگی اینسرتها و بارگذاری روی اسپلاینها میشود.
گشتاورکنترل میکند که آیا مته اصلاً میتواند بچرخد یا خیر. گشتاور ناکافی، رشته را در سوراخ متوقف میکند. نیاز به گشتاور بیش از حد، نشاندهنده مشکل سوراخ است.
آنها با هم تعامل دارند. فشار تغذیه بالا، نیاز به گشتاور را افزایش میدهد. سرعت چرخش بالا، سایش اینسرتها را افزایش میدهد. گشتاور بالا در سنگ نرم به این معنی است که مته در حال جمع شدن است. این سه عدد یک سیستم هستند، نه یک چک لیست.
دریلی که این سیستم را درک میکند، به دفترچه راهنما نیاز ندارد. آنها سوراخ را میخوانند - میزان نفوذ، هوای برگشتی، صدای موتور چرخشی، لرزش را از طریق کنترلها - و هر سه پارامتر را با هم، به طور مداوم و با افزایشهای کوچک تنظیم میکنند. این تفاوت بین سوراخکاری با دفترچه و سوراخکاری با سوراخ است.
