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          潛孔沖擊器鉆進技術參數問題

          2019-06-21 14:20:58 米數多 148

          1、風量、風速和風壓

                 一般認為所有壓縮空氣的壓力高,則潛孔沖擊器鉆進的效率也高,而且鉆頭的使用壽命也長。供風量不僅是保證沖擊器工作的基本條件,也是保證鉆孔是否正常排粉的重要因素,因為在干空氣的鉆進情況下,排粉效果的好壞,主要是和上返風速有關,而風速就和供風量發生直接關系。

                 風量根據所用沖擊器的性能以及要滿足洗井所需要的上返風速而確定。因為巖屑在氣流介質中由于本身的粘度、密度和形狀的不同而具有不同的懸浮速度,因此要使用巖屑有效的排出孔外,達到孔底干凈,就必須采用大于巖屑懸浮速度的上返風速。對于反循環潛孔沖擊器近來有不存在此類問題的探討。對于一般正循環鉆進,壓縮空氣在鉆桿與孔壁環間間隙的上返流速,一般推薦在15-30m/s。有的工作環境復雜施工小組就推薦排巖所需風量往往還超過潛孔沖擊器工作風量。在鉆桿直徑與鉆頭直徑相差較大時,潛孔沖擊器在低風壓選運轉,因氣量不足,不能產生足夠的氣流速度,巖屑不能及時排出孔外而堆積在孔底,這樣容易出現埋鉆,導致孔內事故發生。

          因此,在進行大孔徑潛孔沖擊時。鉆孔直徑和所用鉆桿直徑級差比大時,就出現了潛孔沖擊器供風量不能滿足排渣所需風量的問題,所以攜帶孔底巖屑鉆桿直徑與井壁之間的環狀間隙就顯得尤為重要。供風量的選擇與確定,主要是要保證一定的環空上返風速,依下列公式推算(正循環大于15m/s):

          image.png

          式中:V-上返風速m/s;Q-供風量m3/min;D-鉆孔直徑mm;d-鉆桿mm。

          選擇好風量、風速和風壓的技術關鍵在于如何掌握好2個關系:空氣能量和循環阻力的關系;上返速度和清空效果的關系;介質密度和鉆井條件的關系。在解決好上述關系的同時,還要采取相應的技術措施,如:增加供風量和供風壓力;減小環流斷面;有條件時選擇反循環沖擊器鉆進;合理選用沖擊器器型號;調整介質密度,采用氣液兩相介質循環,如采用泡沫劑、霧化以及其他充氣介質等。通常規律是其相同條件下風壓愈高鉆速愈快。隨孔深的增加所需壓力也增大如鉆Φ120mm的鉆孔,深150m時需要消耗風壓1.4Mpa,深200m是需要消耗風壓1.7Mpa。另外用空氣泡沫鉆進消耗風壓約比純凈空氣增大0.18Mpa,同樣條件下,如孔深200m時用空氣泡沫其沖孔風壓為2.21Mpa,而純凈空氣鉆進風壓僅為1.7Mpa,不同沖孔方法對配備空壓機能力的要求也不同。此外,在有水的情況下鉆進,背壓對潛孔沖擊器沒10m增加0.1Mpa。

             為減少巖屑堆積,還可在潛孔沖擊器上部安裝沉淀管的辦法,能取得效果,并使風量消耗減輕。

          2、軸向壓力

             從沖擊碎巖原理來看,巖石主要是靠沖擊動載作用下破碎的,因此潛孔沖器器鉆進效率的高低,主要是取決于沖擊功的大小和沖擊頻率的多少,而軸壓是保證沖擊功充分發揮作用的輔助力,過大過小都會影響鉆進正常進行,大則會引起鉆具的振動、鉆頭過早磨損、硬質合金齒掉落、回轉困難;過小將會影響沖擊功的有效傳遞。

             表1列出幾種規格潛孔鉆進時推薦選用的軸向壓力范圍,如果鉆孔內鉆柱自身重力超出其范圍時應采取減壓鉆進。

          表1 風動潛孔沖擊器鉆進推薦的軸向壓力

          潛孔沖擊器直徑/mm

          最低鉆壓/kN

          最大鉆壓/kN

          76

          1.5

          3.0

          102

          2.5

          5.0

          127

          4.0

          9.0

          152

          5.0

          15.0

          203

          8.0

          20.0

          305

          16.0

          35.0

           

           

           

          潛孔沖擊器鉆進主要靠活塞來沖擊鉆頭,而不是靠鉆桿柱加壓提高鉆速。這不同圖牙輪鉆頭回轉鉆進。因此,為防止鉆桿劇烈震動,盡可能選用下限值,鉆壓過高會損壞沖擊器和鉆頭,使鉆速下降。

          3、轉速

          潛孔沖擊器鉆進是屬于慢回轉的一種鉆進方法,合理的轉速選擇,對鉆頭壽命乃至鉆進成本至關重要。它主要與沖擊器所產生的沖擊功的大小、沖擊器頻率的高低、鉆頭的形式以及鉆巖的無力機械性質有關。潛孔鉆進以沖擊碎巖為主,所以無需過快的線速度。轉速太快,對鉆頭的壽命不利,特別在研磨性強的巖層,轉速硅塊將使鉆頭外圍的刃齒很快磨損和碎裂。

             如果轉速太慢,則將使柱齒沖擊時與已有沖擊破碎點(凹坑)重復,導致鉆速下降。常規是巖石愈硬貨鉆頭直徑愈大,愈要求用較低之轉速。

             在某些嚴重裂隙性巖層中鉆進,有時為防止卡鉆而采用增加轉速的辦法。但也要注意有時卡鉆是因為鉆頭已過度磨損,而增加轉速會使問題復雜化。

             對潛孔沖擊器鉆進,最有鉆頭回轉速度,應以獲得有效的鉆速、平衡的操作和經濟的鉆頭壽命作為一般要求。

          巖層分類

          合理轉速r/min

          覆蓋層

          40-60

          軟巖層

          30-50

          中硬巖層

          20-40

          硬巖層

          10-30

           


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