चट्टान की कठोरता के अनुसार डाउन-द-होल ड्रिल बिट के प्रभाव की आवृत्ति और दबाव को कैसे समायोजित करें?
岩石硬度分类及特点:
软岩(如页岩、泥岩):软岩硬度较低,抗压强度一般在10~50MPa之间,较易破碎,颗粒间结合力较弱。
中硬岩石(如石灰岩、砂岩):中硬岩石硬度适中,抗压强度大致在50~150MPa范围内,结构比较致密,颗粒间结合力强,需要一定的冲击力才能有效破碎。
硬质岩(如花岗岩、石英岩):硬质岩硬度较高,抗压强度一般在150MPa以上,晶体结构紧密,硬度较高,较难破碎。
冲击频率调节
软岩:在软岩中,由于岩石容易破碎,因此冲击潜孔钻头的冲击频率可以相对较低。一般来说,冲击频率可以设定为每分钟30至50次。这样的频率足以使钻头破碎岩石,同时又避免了由于冲击过大而导致钻头和孔壁不必要的磨损。例如,在页岩地层中,较低的冲击频率可以使钻头逐渐破碎页岩,并且可以有效控制钻进速度,防止过度钻进造成孔壁不稳定。
中硬岩:对于中硬岩,需要适当提高冲击频率。冲击频率通常可以调整到每分钟50-80次。较高的频率可以产生足够的冲击力,使钻头能够快速破坏岩石中矿物颗粒之间的结合力,从而有效地进行钻进。以石灰岩为例,适当提高冲击频率可以使钻头更好地应对中等硬度和相对致密结构的石灰岩。
硬岩:在硬岩环境中,为了能够破碎坚硬的岩石,冲击频率应更高。一般冲击频率可设定在每分钟80-120次左右。例如在花岗岩地层中,高频冲击可以集中力量破碎花岗岩坚硬的晶体结构,使钻头逐渐深入岩石。但过高的冲击频率可能导致钻头过热和过度磨损,需要综合考虑其他因素进行平衡。
压力调节
软岩:软岩抗压强度较低,钻进压力要求较低,一般钻进压力可控制在1000—3000N之间,较小的压力可使钻头在软岩中稳定冲击破碎,同时减少钻头的磨损,如在泥岩中,较低的压力可使钻头顺利切入岩石,保持良好的钻进状态。
中硬岩石:中硬岩石需要较大的压力才能保证有效的冲击破碎。压力范围可调至3000—8000N。足够的压力可以将钻头的冲击能量充分传递给岩石,克服岩石的抗压强度,实现钻进。在砂岩地层中,适当的压力可以帮助钻头破碎砂岩中的石英颗粒等坚硬成分。
硬岩:对于硬岩,需要施加较大的压力。压力通常为8000 - 15000N或更高。由于硬岩硬度高,抗压强度高,只有足够的压力才能使钻头产生足够的冲击力来破碎岩石。以石英岩为例,较高的压力可以使钻头的冲击更有效,但要注意压力不要超过钻头和钻机的承载能力,以免损坏设备。
实际施工中,冲击频率与压力的调整还需要考虑钻头规格、钻机性能、孔深、孔径等因素,并需要根据钻孔过程中的实际情况(如排渣情况、钻头磨损等)进行动态调整,以达到最佳钻孔效果。