Sección 1 Estructura y conceptos de perforación
La estructura de perforación se refiere al cambio en el diámetro de perforación desde la apertura hasta el orificio final. Cuanto mayor sea el número de cambios de diámetro, más compleja será la estructura de perforación y viceversa. La selección de la estructura de perforación debe considerar completamente las propiedades de la roca, las condiciones hidrogeológicas, el diámetro final del pozo, la profundidad de perforación, el método de perforación, el propósito de la perforación y otros factores del área minera.
2. Principios generales para determinar la estructura de perforación
Utilice el diámetro final del pozo como estándar para formular la estructura de perforación y determine el diámetro y el diámetro de cada sección de abajo hacia arriba. basado en el perfil de roca ideal. Bajo la premisa de garantizar la calidad y seguridad de la perforación, utilizar lodo tanto como sea posible para proteger el pozo, lograr menos o ningún revestimiento, menos cambios de diámetro y simplificar al máximo la estructura de perforación.
3. Ejemplos de selección de estructuras de perforación
Al explorar depósitos metálicos, la profundidad del pozo de diseño es de 700 metros y se utiliza perforación diamantina. La sección geológica incluye las siguientes capas: (1) 0 a 100 metros es roca con una perforabilidad de 1-7. Esta sección está completamente perdida y no tiene circulación (3) 100-700 metros es roca estable con una perforabilidad de 9; -10 ; (4) El muestreo geológico requiere un orificio final de 59 mm. Intente determinar la estructura del orificio de perforación. [Análisis] Según las condiciones conocidas, el pozo es apto para perforar desde 160 metros hasta el fondo sin revestimiento; mediante análisis del perfil geológico, la tubería de boca del pozo y una capa de revestimiento son suficientes para sellar la fuga; capa, la carcasa debe bajarse a A una profundidad de 120-130 metros, la zapata de tubería se extiende hasta una capa estable de 10-20 metros, el diámetro de la carcasa es de 73 mm y se debe perforar una sección de pozo de 76 mm. La longitud del tubo de orificio es de 18 a 20 m. El diámetro es de 89 mm, por lo que la abertura es de 91 o 110 mm. En base a esto, se puede hacer un diagrama de estructura de perforación como se muestra arriba.
En el diseño del proceso de perforación en el área minera, vale la pena señalar que la estructura de perforación en el área minera debe dividirse en dos tipos: estructura de perforación simple y estructura de perforación compleja. El diámetro es variable. La profundidad del diámetro, etc. debe tenerse en cuenta al dibujar todos los elementos.
Sección 3 Métodos de perforación En la actualidad, en la perforación con núcleos, la perforación con capas de aleación y diamante se utiliza a menudo en función de las propiedades mecánicas, la estructura y la estructura de los estratos en cada área minera, combinados con equipos de perforación y muros protectores. Método de taponamiento. Generalmente, la aleación se usa para perforar agujeros de 3 a 5 metros de la superficie completa de la roca, y luego el tubo de expansión se usa para aislar estratos inestables como la capa superior suelta y la capa de sobrecarga, y luego se usa diamante para perforar agujeros hasta el hoyo final. Así que aquí solo presentamos estos dos métodos de perforación.
1. El concepto de perforación con carburo cementado 1. El carburo con cierta resistencia y forma se fija en la broca de acuerdo con los requisitos de perforación. Bajo ciertas condiciones técnicas, se utiliza como herramienta para romper roca. método de perforación.
2 Requisitos para el carburo cementado en la perforación. La perforación con aleación se basa en el carburo cementado fijado en el cuerpo de la broca para romper rocas. Todo tipo de rocas tienen cierta resistencia y abrasividad, y la broca también se estresa durante la perforación. . complejo. Por tanto, el carburo cementado utilizado debe tener las siguientes características:
①Alta dureza y fuerte resistencia al desgaste. Es conveniente que la broca corte o presione eficazmente la roca y puede resistir el desgaste de la roca sobre el carburo cementado.
②Alta resistencia a la flexión y buena tenacidad. Es fácil soportar diversas cargas durante el proceso de rotura de rocas y no provocará el colapso ni la rotura de los bordes.
③Buena dureza térmica y alta conductividad térmica. El fondo del orificio de perforación generará alta temperatura, por lo que requiere una alta dureza térmica y liberará fácilmente calor en el líquido de lavado. (4) Tiene buena conformabilidad y es fácil de soldar en el cuerpo de la broca.
La aleación de tungsteno-cobalto es el principal carburo cementado utilizado en la exploración geológica y sus propiedades cumplen los requisitos anteriores.
3 Brocas de carburo Si la estructura de las brocas de carburo cementado utilizadas para la perforación es razonable afecta directamente la eficiencia de la perforación, la vida útil de la broca, la calidad de la perforación y los costos de los materiales. Por lo tanto, se debe prestar atención a la investigación y la selección. de elementos estructurales de brocas de carburo cementado. Generalmente se dividen en dos categorías: brocas perforadoras y brocas multiusos. En general, en la exploración geológica sólo se utilizan brocas sacatestigos.
①Cuerpo de broca: Es el cuerpo base de la herramienta de embutir, fabricado en tubo de acero sin costura D35 o D45. Los bordes interior y exterior de la broca de aleación en forma de aguja deben ser consistentes con la broca de diamante correspondiente. La longitud del cuerpo de la broca no es inferior a 95 mm, de los cuales la longitud de la parte roscada es de 40 mm. El tamaño del cuerpo de acero de la broca es de 7 a 9 mm. Si es demasiado grueso, ocupará una gran superficie de roca y consumirá mucho dinero. Para una potencia alta, ser demasiado delgado afectará la resistencia y facilitará la operación. deformarse. Si bien se garantiza suficiente resistencia y rigidez, el espesor de la pared debe reducirse tanto como sea posible para reducir el área de extracción de muestras y mejorar la eficiencia de la perforación.
②El número y disposición de las soldaduras con incrustaciones de aleación: debe determinarse en función de las propiedades de la roca, el diámetro de la broca, la calidad de la aleación, la resistencia de la herramienta de perforación, la potencia del equipo y otros factores. Cuando el diámetro de la broca es grande, el agujero es profundo, la dureza de la roca es alta y la abrasividad es alta, la cantidad de aleación debe aumentarse adecuadamente.
Las cantidades de ingeniería comúnmente utilizadas en la exploración geológica se muestran en la siguiente tabla.
Especificaciones de la broca (mm)
Cantidad de aleación (unidad)
Propiedades de la roca 36 46 59 76 91 10 10 130 150
3 -43-44-666-88-10 10-14 12-14 Fuerte abrasividad.
Formación débilmente abrasiva 3-43-444-666-88 10
Generalmente, la disposición adopta una disposición uniforme de un solo círculo.
(3)Hoja: Hay tres tipos de filos de corte: inferior, interior y exterior. Entre ellos, el filo inferior desempeña la función de cortar y romper rocas. Un filo más grande favorece la circulación de rocas rotas y líquido de lavado, pero si es demasiado grande, fácilmente hará que la hoja se astille y se rompa. Las palas interior y exterior forman principalmente un espacio anular para garantizar la circulación del fluido. Las hojas internas y externas más grandes aumentarán la resistencia a la rotación de la broca y harán que sea más fácil de romper, pero ayudarán a descargar el polvo y reducirán la posibilidad de que el núcleo se bloquee. Si es demasiado pequeño, fácilmente provocará un bloqueo del núcleo, afectará el efecto de descarga de polvo e incluso provocará fenómenos indeseables como manchas. Por lo tanto, el tamaño del filo debe considerarse de acuerdo con las propiedades de la roca en el trabajo real, puede consultar la siguiente tabla para su selección.
Propiedades de la roca Borde interior (mm) Borde exterior (mm) Borde inferior (mm)
Roca blanda, débil a moderadamente abrasiva 1,5-2,5 2,5-3 2-3
Roca abrasiva de dureza media y fuerte 1-2 1-2 1,5-2,5
④Ángulo de soldadura con incrustaciones: el ángulo entre las partículas de aleación y el labio de la broca es generalmente una soldadura de filete, que Tiene un efecto de automolienda. Es beneficioso para la descarga de polvo, pero la presión axial requerida es mayor que otros métodos.
⑤Boquillas y canales de agua: desempeñan la función de hacer circular el fluido de lavado para enfriar la broca y transportar el polvo de roca. Su forma y tamaño deben considerarse según las diferentes propiedades de la roca, las estructuras de la broca y los tipos de fluido de lavado. Generalmente, la suma de las áreas de la boquilla es mayor que el área anular entre la broca y el núcleo o entre la broca y la pared del agujero para reducir la resistencia a la circulación.
4 Parámetros técnicos de la perforación con aleación
Los parámetros técnicos de la perforación con aleación incluyen principalmente WOB, velocidad de rotación y volumen de fluido de lavado. Están directamente relacionados con la eficiencia de la perforación, la calidad de la perforación, el consumo de abrasivo y la seguridad de la construcción. Durante la operación, es necesario comprender razonablemente las propiedades físicas y mecánicas de la roca, la estructura de la broca, la posibilidad de equipos y herramientas de perforación, los requisitos de calidad de perforación y otras condiciones, y hacer correcciones en la práctica para resumir la mejor perforación. Adecuado para el área minera.
① WOB: Un WOB razonable no sólo debe asegurar la durabilidad de la broca, sino también obtener el máximo índice de penetración mecánica promedio. Cuando otras condiciones permanecen sin cambios, dentro de un cierto rango, a medida que aumenta el WOB, la tasa de perforación aumenta proporcionalmente. La práctica ha demostrado que el aumento de la velocidad de perforación depende principalmente del aumento del peso de la perforación. Sin embargo, una presión excesiva provocará accidentes como el colapso de los bordes, la rotura de la herramienta de perforación, la flexión de la perforación y la perforación de rocas blandas que se queman fácilmente. El WOB se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
La presión total sobre el taladro = la presión que se aplicará a cada herramienta de corte (como una aleación cilíndrica de 70-120 kgf/pieza) x el número de herramientas de corte en el taladro.
En el trabajo real, el tipo de herramienta de aleación y la disposición y cantidad de brocas deben seleccionarse de acuerdo con las propiedades de la formación rocosa que se está perforando, y el mejor WOB debe resumirse continuamente durante la construcción.
②Velocidad de rotación: Hay dos formas de expresar la velocidad de rotación de la herramienta de perforación. Una es el número de revoluciones por minuto (rpm) de la broca y la otra se expresa mediante la velocidad circunferencial v. (m/s) de la broca. V = [π(D + D1)n ]/(2X60)
La práctica de producción muestra que, bajo ciertas condiciones, aumentar la velocidad de la broca puede aumentar la ROP, pero después de exceder el valor óptimo, aumentará Disminuye a medida que aumenta la velocidad. En términos generales, al perforar en rocas blandas a semiduras, se puede utilizar una velocidad de rotación más alta; al perforar en rocas duras y altamente abrasivas o en rocas con grietas desiguales y desarrolladas, se debe reducir la velocidad de rotación en agujeros profundos o en perforaciones de gran diámetro; también debería resultar en una velocidad reducida.
③ Volumen de fluido de lavado: el volumen de fluido de lavado debe determinarse en función de las propiedades de la roca, el diámetro del pozo y otros factores. En términos generales, cuando se perfora en roca blanda, se selecciona una gran cantidad de fluido de lavado porque se produce una gran cantidad de polvo de roca debido al avance rápido cuando se perfora en formaciones rocosas con una gran proporción de partículas gruesas a partículas gruesas, el fluido de lavado; también debe aumentarse en consecuencia; cuando se perforan orificios de gran diámetro y profundos, si hay muchas fugas en la tubería de perforación y en la pared del orificio, también se debe aumentar la cantidad de fluido de lavado, pero cuando se perfora en formaciones sueltas y rotas; Para evitar la erosión del núcleo y la erosión de la pared del pozo, se debe seleccionar una cantidad menor de líquido de enjuague.
Generalmente, para calcular el fluido de lavado q se utiliza la fórmula empírica: q = kdk-coeficiente empírico (6-15l/cm. min)d-diámetro de la broca (cm).
En los trabajos de perforación reales existe una estrecha relación entre estos parámetros. Para lograr una cooperación razonable, la relación de cooperación es aproximadamente la siguiente:
Volumen de fluido de lavado de velocidad WOB de roca
La roca dura altamente abrasiva puede ser grande o pequeña.
Los estratos fracturados son pequeños y correspondientemente pequeños.
Las rocas pequeñas y blandas son correspondientemente más grandes.
En el diseño se puede realizar la selección en base al rango de datos de la siguiente tabla de parámetros técnicos y a las características litológicas de los estratos de la zona minera, y al mismo tiempo, a los parámetros técnicos óptimos adecuados para la explotación minera. Los estratos del área se pueden explorar en el trabajo real.
Tabla de parámetros técnicos de perforación para diferentes formaciones
Parámetros técnicos de perforación horizontal en roca
Velocidad de presión de la broca
(rpm/min) Bomba capacidad
(L/min)
Broca perforadora
(kg/grano) broca raspadora
(kg/cm)
p>Grado 1 ~ 4 50 ~ 60 100 ~ 120 200 ~ 350 > 80
Parte 5 ~ 6, Grado 7, 80 ~ 120, 120 ~ 150, 150 ~ 250 > 80
Nota: (1) Cada bloque de carburo en forma de aguja puede soportar una presión de 150 ~ 200 kg
(2) La capacidad de bombeo de la plataforma de perforación 100 está determinada por la desplazamiento efectivo máximo de la bomba dada.
(3) Los cm (kg/cm) en la presión de la unidad de broca se refieren al diámetro de la broca.
5 Precauciones para la perforación con aleación
Cuando se utiliza perforación con aleación, además de una selección razonable de la estructura de la broca y los parámetros técnicos de perforación, también se requieren métodos operativos correctos para mejorar la eficiencia de la perforación y Propósito de la vida útil de la broca. Por lo tanto, debemos prestar atención a los siguientes aspectos:
(1) Introducir la nueva broca en el agujero, debe estar a más de 0,5 metros del fondo del agujero y girarla suave y lentamente. hacia el fondo del agujero para evitar que la nueva broca salga extruida. Escanee el orificio lentamente para evitar que la aleación colapse o se obstruya con el núcleo restante en el fondo del orificio.
②Mantenga siempre limpio el fondo del agujero. El polvo de roca y la aleación derrumbada en el pozo deben extraerse a tiempo. Cuando el núcleo restante en el pozo excede los 0,5 metros o hay una caída del núcleo, no se permiten nuevas brocas.
(3) Para mantener constante el diámetro del orificio, la broca debe usarse en línea recta. El principio es utilizar primero el diámetro exterior más grande y el diámetro interior más pequeño, y luego utilizar el diámetro exterior más pequeño y el diámetro interior más grande.
(4) La presión de perforación normal debe ser uniforme y la herramienta de perforación no debe levantarse sin ningún motivo. La presión debe aumentar gradualmente a medida que la aleación se vuelve opaca. Si el núcleo está bloqueado, se debe solucionar a tiempo. Si no es efectivo, se debe levantar inmediatamente para evitar accidentes en el pozo.
⑤ Capte razonablemente el tiempo del metraje. Durante el proceso de perforación de aleación, a medida que el abrasivo se vuelve opaco gradualmente, la reducción del diámetro y la velocidad de perforación mecánica disminuyen gradualmente. Por lo tanto, para evitar el siguiente tiempo de perforación y disparo y mejorar la eficiencia de retorno, se debe determinar un tiempo de metraje de retorno razonable, que es una de las medidas efectivas para aumentar la tasa de penetración mecánica. Se puede determinar in situ mediante métodos de cálculo o mapeo. La estratigrafía de cada zona minera es diferente y aquí no se pueden dar datos específicos.
Tasa de perforación de retorno = (metraje acumulado devuelto cada vez)/(tiempo de perforación acumulado + tiempo de disparo)
Segundo, perforación con diamante
1 Ventajas de la perforación con diamante : En comparación con otros métodos, tiene las siguientes ventajas:
① Alta eficiencia de perforación ② Buena calidad de perforación (la tasa de recuperación puede alcanzar más del 90%, fuerte representatividad del núcleo y núcleo suave y completo, no selectivo). desgaste, pérdida de mineral rico y contaminación, curva de perforación pequeña); ③ pocos accidentes; ④ baja intensidad de mano de obra; ⑥ bajo costo;
2 Brocas de diamante
Aquí necesitamos comprender y dominar la composición, tipo, especificaciones y estructura de las brocas de diamante, de modo que al diseñar o revisar el diseño, ya sea el la broca seleccionada para el área minera es adecuada. Realizar evaluaciones razonables.
① Composición de la broca: Consta de tres partes: diamante, matriz y cuerpo de la broca.
Diamante: Diamante que tiene una base, lados y lados. Cuando la cuchilla inferior se utiliza para extraer rocas, se deben seleccionar diamantes con mejores formas cristalinas; la cuchilla se utiliza principalmente para extraer piedras y mantener los diámetros interior y exterior. Así que elija el diamante de mejor calidad; los lados solo se usan para mantener los diámetros interior y exterior, puede elegir diamantes de calidad inferior.
Sustrato: Es un círculo de aleación falsa, con diamantes incrustados en la parte inferior de la broca.
Utilice métodos de pulvimetalurgia o galvanoplastia para crear las diversas formas necesarias para incrustar partículas de diamante y soldarlas firmemente al cuerpo de la broca. La parte de la carcasa está provista de boquillas de agua para la circulación del líquido de lavado. La dureza de la matriz de la broca de diamante generalmente está entre HRC 20-50. La dureza de la matriz de la broca de diamante debe seleccionarse razonablemente en función de la abrasividad, el grado de trituración y otros factores de la litología del área minera.
Cuerpo de la broca: La parte del cuerpo de acero de la broca está fabricada en acero de medio carbono, con roscas en la parte superior para la conexión con el escariador.
3. Selección razonable de brocas de diamante y abrasivos.
La práctica de producción ha demostrado que no todos los tipos de rocas pueden perforarse con éxito con brocas de diamante en algunas formaciones rocosas (como. "Formación" deslizante"), la velocidad de perforación es muy baja o incluso no hay penetración. Por lo tanto, se debe hacer una selección razonable en función de la dureza, resistencia, abrasividad e integridad de la roca, y las brocas deben seleccionarse en capas para aprovechar al máximo las ventajas de la perforación con diamante. Si se selecciona incorrectamente, no sólo no será efectivo, sino que también aumentará el consumo de diamantes, aumentará los costos de perforación, los accidentes, la baja eficiencia y la mala calidad. Por tanto, debemos prestar atención a este trabajo tanto en el diseño como en el trabajo real.
3.1 Principios de selección para la perforación en capas
① En formaciones rocosas de dureza media a dura, formaciones rocosas abrasivas de intensidad media y formaciones rocosas rotas, se deben utilizar brocas impregnadas para perforar.
3.2 Principios básicos para la selección de brocas de diamante
3.2.1 Principios para la selección del tipo de broca
La selección debe basarse en la rectificabilidad, integridad y perforabilidad de la roca. La invención es adecuada para perforar formaciones completas blandas y semiduras; la broca impregnada es adecuada para perforar formaciones rocosas duras, duras, quebradas, irregularmente blandas y duras y quebradas.
3.2.2 Principios para seleccionar la matriz de la broca: Al perforar en formaciones rocosas altamente abrasivas, extremadamente quebradas, blandas y de grano grueso, la dureza de la matriz debe ser mayor, por otro lado, la matriz utilizada para; molienda La dureza de la matriz de los estratos con dureza débil, completamente uniforme, alta y tamaño de grano fino debe ser más suave, pero en formaciones rocosas con fuerte abrasividad y dureza extremadamente dura, no se debe usar una matriz blanda, pero se debe usar una matriz extremadamente dura; De lo contrario, la formación rocosa pronto desgastará la matriz y la broca perderá su capacidad de trabajo.
3.3.3 Condiciones de selección específicas: De acuerdo con los principios anteriores, para el diseño y uso específicos de la concentración de diamante, el tamaño de las partículas y la dureza de la matriz de las brocas de diamante impregnadas artificialmente de uso común, las brocas producidas por diferentes Los fabricantes se pueden seleccionar de acuerdo con la siguiente tabla. Elija una broca adecuada para la formación minera.
Duro como una roca, medio duro y blando.
Tamaño de partícula de diamante fino
100 malla 80-46 malla de espesor
46 pedidos
Baja concentración de diamante
50% superior 50-75%
100%
La dureza de la carcasa es blanda.
Hrc30 hrc40 es relativamente duro.
HRC 40-50
4 Uso adecuado de brocas y escariadores de diamante
El objetivo es conseguir la mayor velocidad de perforación mecánica y la mayor velocidad de perforación con la menor cantidad de diamante de vida útil de la broca, reduciendo así los costos. El principio es: utilice primero el que tenga el diámetro exterior más grande y luego utilice el que tenga el diámetro exterior más pequeño. También considere usar primero un diámetro interior pequeño y luego un diámetro interior grande. Los beneficios de esto son:
4.1 Hacer que el diámetro exterior de la broca coincida con el diámetro del fondo del agujero tanto como sea posible para evitar barrer el agujero.
4.2 Hacer el diámetro interior; de la broca coincida lo más posible con el diámetro interior y el diámetro residual del circlip. Haga coincidir el diámetro exterior del núcleo para evitar que el barrido del núcleo obstruya o dañe el núcleo.
4.3 evita que la broca y el escariador se atasque, provocando accidentes;
4.4 evita que una sola broca se atasque varias veces seguidas. El orificio se perfora para formar un orificio "abocardado", lo que resulta en un barrido de larga distancia <; /p>
Las brocas y escariadores de 4,5 se pueden desgastar de manera uniforme, lo que prolonga la vida útil y reduce los costos.
5 brocas, con escariador y muelle de sujeción.
5.1 Coincidencia del diámetro exterior del escariador y el diámetro exterior de la broca
El diámetro exterior del escariador es demasiado grande, lo que da como resultado una perforación "escalonada" y la El escariador es propenso a astillarse o sobrepasarse. El desgaste prematuro dará lugar a una baja eficiencia de perforación, pero si el diámetro exterior del escariador es demasiado pequeño, no podrá expandir el orificio, provocando un desgaste prematuro de la broca. Por lo tanto, el tamaño razonable de coincidencia del diámetro exterior del escariador y el diámetro exterior de la broca es: el diámetro exterior del escariador es 0,3-0,5 mm mayor que el diámetro exterior de la broca y no debe ser mayor que 0,3 mm en formaciones de roca dura.
5.2 Coordinación razonable entre el diámetro interior de la broca y el diámetro interior libre del circlip
El diámetro interior del circlip es la primera "puerta" para la entrada del núcleo el tubo interior. Si el diámetro interior del anillo de seguridad es demasiado grande, el núcleo no se puede sacar ni sujetar, lo que provoca que el núcleo se caiga o que el fondo del orificio restante sea demasiado largo.
Sin embargo, si el diámetro interior del resorte de sujeción es demasiado pequeño, el núcleo se obstruirá o el resorte de sujeción se verá obligado a levantar la broca. Por lo tanto, el tamaño coincidente entre ellos es: el diámetro interior libre del circlip es 0,3-0,4 mm más pequeño que el diámetro interior de la broca. Cuando se utiliza una máquina de campo, debe haber dos o tres tipos de anillos de seguridad para elegir. Cuando lo utilice, utilice primero el diámetro interior pequeño y luego el diámetro interior grande. Vale la pena señalar que la boquilla y el asiento del circlip son un ajuste de transición y debe haber un espacio de 4 a 5 mm entre el extremo inferior del asiento del circlip y el escalón interior de la broca (para evitar el bloqueo del núcleo).
6 Medidas preventivas para accidentes comunes en la perforación con diamante
6.1 Cómo prevenir la obstrucción del núcleo
En la perforación real, cuando hay desarrollo de juntas, trituración de rocas y Los procedimientos del proceso, la operación irrazonable e inadecuada, la mala coordinación de las herramientas de perforación y otros factores pueden causar fácilmente el bloqueo del núcleo. Evite el uso de herramientas de perforación de doble tubo de acción simple o herramientas de extracción de muestras especiales. El tubo interior del tubo doble de simple efecto tiene la función de centrar el núcleo, reducir el aflojamiento de la herramienta de perforación y contener el núcleo. Al mismo tiempo, debe haber un espacio de 3 ~ 4 mm entre el asiento del circlip y el. paso interior de la broca para garantizar que el tubo interior pueda centrar libremente el núcleo y evitar obstrucciones. Sin embargo, en capas de mineral de roca con juntas desarrolladas y grandes inclinaciones de trituración, se deben diseñar herramientas de extracción de muestras especiales, como tubos de contención o pistones. Además, las principales medidas para garantizar que el núcleo entre suavemente en el tubo interior incluyen: el tubo interior es liso y recto; hay un mecanismo de amortiguación o tubo semicerrado dentro del tubo doble; buena cooperación entre el diámetro interior libre del tubo; anillo de seguridad y el diámetro interior de la broca; operación cuidadosa y parámetros técnicos Estable, sin elevación irrazonable de herramientas de perforación, etc.
6.2 Cómo prevenir accidentes por quema de brocas
El enfriamiento insuficiente de la broca del fondo del pozo provocará quemaduras. En casos severos, irá acompañado de un fuerte atascamiento de la broca y rotura de la tubería de perforación. Se deben tomar medidas preventivas.
Las principales causas de los accidentes por quema de brocas son: la tubería de perforación se pierde a mitad de camino y el fluido de lavado que llega al fondo del pozo es insuficiente; la bomba de agua no funciona correctamente si el núcleo está obstruido; no se puede aliviar a tiempo; la capa de roca en el fondo del pozo tiene fugas; la velocidad de perforación es demasiado rápida y no se elimina el polvo de roca a tiempo, lo que puede causar accidentes por quemaduras.
Signos de accidente: La presión de la bomba aumenta repentinamente y el agua de retorno se hace menor; la resistencia al giro aumenta y el metraje se ralentiza o la maquinaria funciona de manera anormal; ruidos anormales del motor diesel o aumento de la velocidad; El valor del amperímetro del motor son signos de quemadura.
Medidas preventivas: ① Evite que el líquido de lavado se escape de la tubería de perforación. Al levantar la perforadora, verifique cuidadosamente el desgaste de la tubería de perforación y reemplácela a tiempo si no está calificada; al perforar, envuelva hilo de algodón en la rosca de la junta de la tubería de perforación y otras medidas.
(2) Evitar una capacidad insuficiente de la bomba. Esto se puede lograr revisando frecuentemente la bomba de agua, utilizando una bomba variable con buena resistencia sísmica y un manómetro antisísmico, y verificando si los pozos de agua y los cursos de agua están lisos en cualquier momento;
(3 ) Controle la velocidad de perforación mecánica en estratos blandos y no la controle ciegamente. A medida que la formación cambia de dura a blanda, la presión disminuye en consecuencia.
(4) Repare periódicamente la boquilla de molienda y el tanque de agua. Se requiere que la altura de la abertura de la tubería no sea inferior a 3 mm y la profundidad del tanque de agua no sea inferior a 1,5 mm.
⑤ Opere con cuidado. El operador debe observar el manómetro de la bomba, el manómetro del fondo del pozo, el amperímetro (cuando se usa el motor), el retorno de agua en el pozo, la velocidad del metraje y los cambios en la carga de potencia de la máquina en cualquier momento. Si se encuentra alguna anomalía, se debe levantar la perforadora. inmediatamente.
⑥Al perforar, no se puede llegar al fondo del pozo de una sola vez. El bombeo debe iniciarse a una distancia de más de 0,5 m del fondo del pozo. Después de que la circulación sea suave, gire lentamente y baje la herramienta de perforación hasta el fondo del pozo.
⑦ Cuando el núcleo esté bloqueado o la bomba esté atascada, levántela inmediatamente. No agregues estrés ni velocidad para afrontarlo.
⑧Mantenga el pozo limpio. El polvo de roca restante en el fondo del pozo no debe exceder los 0,3 m. Al mismo tiempo, las impurezas, materias extrañas y sedimentos en el sistema de purificación del líquido de lavado también deben eliminarse periódicamente. .
8 Parámetros Técnicos de la Perforación con Diamante
Con la correcta selección de brocas de diamante, la eficiencia de la perforación con diamante depende del ajuste razonable de los parámetros de ajuste de perforación, es decir, el eje de la broca. carga, velocidad de la broca y volumen de líquido de lavado. Muchas variables tienen un impacto directo en los parámetros de especificación, como las propiedades físicas y mecánicas de la roca, el tipo de broca, el diámetro y la profundidad del pozo, los equipos y herramientas de perforación utilizados, etc. La perforación con diamante adopta reglas de perforación basadas en una alta velocidad de rotación, y los cambios en los parámetros de velocidad de rotación tienen un impacto significativo en el efecto de perforación. La evaluación de la racionalidad de los procedimientos de perforación seleccionados se basa principalmente en la velocidad de perforación, el metraje de la broca y el consumo de diamantes por unidad de metraje (quilates/metro), entre los cuales el consumo de diamantes por unidad de metraje y el metraje de broca son particularmente importantes. En el trabajo real, la gama de parámetros técnicos para la construcción en el área minera debe seleccionarse de manera integral en función de las características litológicas del área minera y el equipo seleccionado, la apertura, la profundidad y otros factores, en lugar de aplicar ciegamente los parámetros estándar en el diseño. .
8.1 WOB
se refiere a la presión axial que actúa directamente sobre la broca durante el proceso de perforación.
Un WOB adecuado puede garantizar que la broca de diamante pueda romper rocas de manera efectiva, con alta eficiencia, más metraje y menos consumo de diamante. Cuando el WOB es inferior a la resistencia a la compresión de la roca, el diamante no puede arrastrar la roca, sino que se desliza sobre la roca y se pule rápidamente. Un WOB excesivo hará que los recortes de perforación se acumulen en el fondo del pozo, lo que provocará un desgaste excesivo de la matriz de la broca y un alto consumo de diamante, lo que provocará una baja velocidad de perforación mecánica e incluso brocas atascadas y quemadas.
Al seleccionar la presión, es necesario considerar la capacidad de perforación, rectificación, integridad, tipo de broca, calidad, cantidad y tamaño de partícula del diamante, y el área anular de la roca ocupada por la broca. Generalmente, no es exhaustivo recomendar WOB según el diámetro de la broca. En términos generales, desde la perspectiva de las propiedades de la roca, el WOB pequeño se utiliza para formaciones rocosas blandas o débilmente abrasivas; en formaciones rocosas intactas, de dureza media a dura o medio abrasiva, el WOB se aumenta adecuadamente en formaciones rocosas fracturadas y heterogéneas; El WOB debe reducirse adecuadamente (25-50%) según el grado de fractura. A juzgar por el tipo de broca, cuando el diámetro es mayor, el espesor de la pared es más grueso y la matriz es más dura, se usa un WOB más grande y un WOB más pequeño. Vale la pena señalar que el WOB utilizado cuando se utiliza una broca facetada es mayor que el de una broca impregnada, lo que puede presionar el diamante contra la roca que se está perforando, provocando una rotura volumétrica. Desde la perspectiva de la composición de la broca, cuando todas las brocas de diamante son de alta calidad, buena calidad, gran cantidad y gran tamaño de partículas, el WOB debe ser mayor; de lo contrario, debe ser menor. Al mismo tiempo, en el trabajo real, al determinar el peso de perforación, también se debe considerar el estado de la broca para estimar la pérdida de la broca en el fondo del pozo. En la etapa de rectificado inicial, después de aplicar un peso pequeño a la broca (200-300 kgf) y otros filos de corte normales, la nueva broca puede usar un peso normal sobre la broca. La pérdida de fondo del pozo se ve afectada principalmente por la profundidad del pozo y la presión de la bomba. A medida que aumenta la profundidad del pozo, la fricción entre la sarta de perforación y la pared del pozo y el aumento en la presión de la bomba compensan parte del WOB, por lo que el WOB debe aumentarse en consecuencia para garantizar que la broca pueda romper la roca de manera efectiva.
A la hora de diseñar se puede calcular según la siguiente fórmula:
La presión de la broca instalada en el suelo: p = (0,66-0,76) g·m·p
Donde p se refiere a la presión total de la broca de superficie (kgf);
g se refiere al número de quilates de diamantes en la broca;
m-Tamaño de partícula de diamante (granos/quilate);
p-Presión unitaria experiencial (1,5-2,5 kgf/grano);
0,66-0,76 es el coeficiente, lo que significa que la cantidad real de diamantes extraídos de la roca representa entre el 66 y el 76% del total de quilates de la broca. Cálculo del peso de inyección en la broca: P = F p donde: P - peso total en la broca (KGF) - área del anillo de la broca (cm2), f = π/4 (D2–D2);
Diámetro exterior de la broca D (cm) Diámetro interior de la broca D (cm)
8.2 Velocidad
La velocidad de rotación es uno de los principales parámetros técnicos . Cuando el diamante perfora roca quebrada, la profundidad de corte es pequeña (1% a 1/1000 mm) y se requiere una velocidad de rotación más alta para obtener una tasa de penetración mecánica más alta. Las pruebas de producción muestran que dentro de un cierto rango, cuanto mayor es la velocidad de rotación, mayor es la velocidad de perforación mecánica. Por lo tanto, en el trabajo real, cuando la formación rocosa está relativamente completa, la tubería tiene suficiente resistencia y estabilidad, está equipada con lubricante y la capacidad del equipo lo permite, se debe seleccionar una velocidad más alta. Vale la pena señalar que cuando la velocidad de rotación excede un cierto límite, la velocidad de perforación mecánica disminuirá y la vida útil de la broca se verá seriamente afectada. Las brocas domésticas de larga duración se obtienen generalmente a 800 rpm. En términos generales, el filo de las brocas impregnadas es muy pequeño y la profundidad de corte en la roca es menor. Para obtener una mayor velocidad de perforación, se requiere que la velocidad lineal alcance 1,5-3,0 m/s; el filo de la broca enchapada es más grande que el filo de la broca impregnada. Una velocidad de rotación excesiva puede causar vibraciones fácilmente. y daña el diamante, por lo que se requiere la broca enchapada. La velocidad lineal es de 1,0 a 2,0 m/s.
La selección de la velocidad de rotación debe considerarse de manera integral desde la profundidad de perforación, la capacidad del equipo, la estructura de perforación, las propiedades de la roca, etc. Al perforar agujeros profundos, el peso de la herramienta de perforación es grande, la situación de tensión es compleja y la energía consumida por la rotación de la herramienta de perforación también es grande. Debido a las limitaciones en la potencia y la fuerza de la herramienta de perforación, cuando la presión y el volumen de la bomba son insuficientes, se debe reducir la velocidad de rotación. Se puede seleccionar una velocidad de rotación más alta al perforar agujeros poco profundos cuando la estructura de perforación es simple y las herramientas de perforación están razonablemente graduadas, por otro lado, se debe usar apropiadamente una velocidad de rotación alta, cuando la estructura de perforación es compleja y el espacio entre ellas; la tubería de perforación y la pared del orificio son grandes, la estabilidad de las herramientas de perforación es deficiente y no es adecuado conducir a alta velocidad. Se debe utilizar una velocidad de rotación alta en formaciones rocosas intactas; cuando la formación rocosa se rompe, se desarrollan grietas y la dureza es desigual, la herramienta de perforación vibrará mucho y dañará fácilmente el diamante, por lo que se debe reducir la velocidad de rotación. La velocidad se divide en tres marchas: alta, media y baja.
La velocidad máxima suele estar por encima de 700-800 rpm, o incluso 1000 rpm. La velocidad media es generalmente de 400 a 600 rpm; la velocidad baja es generalmente de 200 a 300 rpm y la velocidad más baja es de aproximadamente 100 rpm. Luego, en el diseño y el trabajo real, de acuerdo con los principios de selección anteriores, primero determine qué velocidad lineal usar y luego convierta la velocidad de rotación n a V = πDn/60, donde V es la velocidad lineal (m/s), d es el diámetro promedio de la broca (m), n es la velocidad de rotación de la broca (rpm/min). Al mismo tiempo, se determina una velocidad de rotación razonable en función de la profundidad de perforación, las capacidades del equipo y las propiedades de la roca.
8.3 Volumen de fluido de lavado
En términos generales, la perforación diamantina requiere un volumen de bomba pequeño y una presión de bomba alta, pero también requiere un volumen de bomba uniforme y continuo y un caudal alto. La razón es que el espacio entre el fondo del pozo y la pared del pozo es pequeño y las partículas de polvo de roca son finas, lo que requiere un mayor caudal ascendente y una mayor presión del fluido de lavado para superar la resistencia al flujo. Por lo tanto, es necesario utilizar una bomba variable como dispositivo de suministro de fluido de lavado durante las operaciones de perforación. Los principales factores a considerar al determinar la capacidad de bombeo son las propiedades de la roca, el espacio anular entre la tubería de perforación y el pozo, el tipo de broca, el tamaño de las partículas de diamante, las propiedades de la matriz, etc. El principio para determinar la capacidad de la bomba es el siguiente:
Desde la perspectiva de las propiedades de la roca: al perforar en formaciones duras de grano fino, debido a la baja velocidad de perforación mecánica y a la menor cantidad de polvo de roca de grano fino, un se puede utilizar una pequeña cantidad de líquido de lavado; formaciones rocosas de grano grueso, blandas y semiduras. Debido a que la velocidad de perforación es alta, el fluido de lavado se usa antes cuando se perfora en formaciones rocosas rotas con pérdidas leves, se debe usar una gran cantidad de fluido de lavado para compensar algunas pérdidas cuando se perfora en formaciones rocosas altamente abrasivas, la fricción genera una gran cantidad; cantidad de calor y es necesario utilizar mucho líquido de enjuague. Sin embargo, cabe señalar que si es demasiado grande, erosionará la matriz de la broca bajo la acción de un fuerte flujo de líquido, lo que provocará que las partículas de diamante queden expuestas prematuramente y los bordes se caigan.
A juzgar por el tipo de broca, las brocas impregnadas utilizan una gran cantidad de líquido de lavado al perforar. Debido a la alta velocidad, la matriz debe enfriarse a tiempo para evitar daños al diamante y prevenir la matriz. de desgastarse demasiado rápido. El filo de la broca montada en superficie es más grande que el de la broca impregnada, las condiciones de descarga de polvo y enfriamiento son mejores que las de la broca impregnada y el volumen de líquido de lavado es menor que el de la broca impregnada. .
Desde la perspectiva del anillo, la velocidad de hundimiento del polvo de roca en el anillo del pozo es generalmente de 0,1 m/s. Sólo cuando el caudal ascendente del fluido de lavado excede la velocidad de hundimiento, el polvo de roca puede. ser arrastrado hacia el orificio. Por lo tanto, cuando se perforan diamantes, se requiere que la velocidad del flujo ascendente del fluido de lavado sea de 0,3 a 0,5 m/s. Cuando la velocidad de retorno del fluido de lavado supera los 0,5 m/s, arrastrará las rocas y las rocas inestables en la superficie. pared del agujero, que es propensa a accidentes.
Desde la perspectiva de la profundidad de perforación: a medida que aumenta la profundidad del pozo, también aumenta la pérdida en la junta de la tubería de perforación y el volumen de la bomba debe aumentarse adecuadamente.
Para calcular la capacidad de la bomba se puede utilizar la fórmula empírica: Q = K D.
En la fórmula: q——Desplazamiento de la bomba (litros/min); D——Diámetro de la broca (cm);
Con base en lo anterior, en el diseño o en el trabajo real, el volumen del fluido de lavado se puede calcular preliminarmente a partir del diámetro y luego de las propiedades de la roca de perforación, la profundidad de perforación, el tipo de broca, la clasificación de la herramienta de perforación y otros factores. se consideran exhaustivamente para determinar el volumen razonable de líquido de lavado.
Acerca de la presión de la bomba: la perforación con diamante tiene un espacio anular pequeño, una boquilla de perforación estrecha y una sección transversal de agua pequeña, por lo que la resistencia al flujo es grande y la presión de la bomba es alta. La pérdida de presión de la bomba incluye tuberías de superficie, diámetro interior de la tubería de perforación, tuberías dobles, brocas y anillos, entre los cuales se pierde la pérdida de presión de las tuberías de superficie (incluidas mangueras de alta presión, grifos, tuberías de perforación móviles, etc.). ), la tubería doble y la barrena son de unas 8 atmósferas; la tubería de perforación pierde unas 2 atmósferas cada 100 metros; Estos factores deben considerarse al seleccionar el equipo durante el diseño. Al mismo tiempo, en el trabajo real, la situación en el pozo se puede juzgar en función de los cambios en la presión de la bomba y se pueden tomar las contramedidas correspondientes. Normalmente, un pequeño aumento o disminución en la presión de la bomba durante la perforación es una señal de cambios en el fondo del pozo. En este momento, preste atención al metraje y al ruido de la herramienta de perforación, y ajuste los parámetros de perforación (incluidos tres parámetros) si es necesario para evitar la obstrucción del núcleo. Si la presión de la bomba aumenta significativamente, es un reflejo de una obstrucción grave y la perforación; la herramienta debe elevarse hasta el fondo del pozo lo antes posible para evitar que se queme. Si la presión de la bomba cae significativamente, es principalmente porque la tubería de perforación está rota o el taladro se ha disparado, detenga la máquina inmediatamente para su inspección. Por lo tanto, durante el proceso de perforación, se deben observar con frecuencia los cambios en la presión de la bomba para evitar que se corten las fugas de agua a mitad de camino. Al mismo tiempo, se debe equipar un manómetro de bomba con buen rendimiento para ayudar a juzgar rápidamente la situación en el pozo.
8.4 Coordinación razonable de los parámetros técnicos
Existe una relación de coordinación mutua y de restricción mutua entre WOB, velocidad y desplazamiento de la bomba. Bajo ciertas condiciones, existe una relación de coincidencia óptima, que se denomina programa de perforación óptimo. Sólo taladre siguiendo procedimientos óptimos.
Sólo así se puede obtener la mayor velocidad de perforación y una larga vida útil de la broca con un mínimo consumo de diamante, logrando los objetivos de alta calidad, alta eficiencia, bajo costo y seguridad.
En términos generales, al perforar en formaciones blandas, utilice alta velocidad, gran capacidad de bombeo y presión adecuada; al perforar en formaciones rocosas duras y abrasivas, utilice un WOB más grande y una velocidad y capacidad de bombeo adecuadas. formaciones rocosas y formaciones rocosas altamente abrasivas, use WOB mínimo, velocidad media-baja y volumen de bomba apropiado cuando perfora en "capas deslizantes", use WOB grande, velocidad media-baja y capacidad de bombeo adecuada.
En resumen, con base en la situación real, debemos explorar y resumir la cooperación razonable de varios parámetros, acumular experiencia y enriquecer y mejorar gradualmente los reglamentos técnicos de perforación del área minera.
Los parámetros de los procedimientos de perforación con sonda con cable son mayores que los de la perforación con diamante normal. Esto se debe principalmente a las diferentes superficies de los labios de las brocas. El WOB es más grande que los ordinarios en el exterior y la velocidad de rotación es mayor cuando las condiciones de energía lo permiten. El volumen de agua es menor que el del tubo doble ordinario debido al pequeño espacio anular (generalmente 35-35 litros/minuto), que será mayor. No se discutirá aquí.
9 Selección de herramientas de perforación
En la actualidad, además de utilizar herramientas de perforación de un solo tubo en nuestra área, generalmente perforamos con herramientas de perforación de doble tubo después de reducir el diámetro. Las herramientas de perforación de doble tubo se dividen en herramientas de perforación de doble tubo de simple efecto y herramientas de perforación de doble tubo de doble acción. Cada área minera se puede seleccionar de manera flexible de acuerdo con las características litológicas de la formación que se está perforando y la dificultad de la extracción de muestras.
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