L'efficienza di perforazione di una piccola piattaforma di perforazione rotante si riferisce al rapporto tra la profondità totale del foro di pila perforato e il tempo totale trascorso durante il normale funzionamento. I fattori che influenzano l'efficienza di perforazione delle piattaforme di perforazione rotante includono la profondità del foro, il diametro del foro, le condizioni geologiche, la selezione degli strumenti di perforazione e il tipo di asta di perforazione.
L'influenza della profondità del foro sull'efficienza di perforazione della piattaforma di perforazione rotante
Durante la costruzione della piattaforma di perforazione rotante, ogni volta che la punta del trapano viene riempita di terreno, è necessario sollevare e scaricare il terreno, quindi abbassare lo strumento di perforazione sul fondo del foro. Ovviamente, minore è la profondità del foro, maggiore è l'efficienza. Efficienza di perforazione V=H1/(T 1+ T 2+2 H/V1) (m/h), dove h è la quantità per piede di perforazione, m; t1, il tempo necessario per praticare un secchio completo, h; T2 è il tempo di scarico, h; H è la profondità del foro, m; v, per aumentare e ridurre la velocità di perforazione, m/h. Dall'equazione di cui sopra, si può vedere che quando altri parametri rimangono costanti, la H più grande, la V. più piccola quando la profondità del foro supera i 100 m, l'efficienza di perforazione diminuisce bruscamente. Quando la profondità del foro supera i 120 m, l'efficienza di perforazione sarà inferiore a quella di altri metodi di costruzione e il tasso di incidenti aumenterà in modo significativo. Pertanto, si raccomanda di utilizzare altri metodi di costruzione come la circolazione in avanti e inversa il più possibile quando si eseguono una costruzione di buche ultra profonde.
2. L'influenza dell'apertura sull'efficienza di perforazione degli escavatori rotanti
Al momento, la piattaforma di perforazione rotante più comunemente usata è il secchio di perforazione rotante, che ha un corpo a canna cavo e due porte del secchio d'ingresso nella parte inferiore. Durante la perforazione, i detriti di perforazione vengono tagliati dai denti per trapano ed entra nella canna attraverso la porta del secchio. Sotto la spinta dei detriti di perforazione inferiore, i detriti superiori si alzano gradualmente nella canna fino a quando non viene riempito. Esistono due fattori principali che influenzano l'efficienza di perforazione, uno è la velocità con cui i detriti entrano nella porta del secchio e l'altro è la velocità con cui i detriti si alzano all'interno del secchio. In primo luogo, la velocità del terreno che entra nella porta del secchio è correlata all'area del terreno che entra nella porta del secchio. Maggiore è il diametro di perforazione, maggiore è l'area del terreno che entra nella porta del secchio e più velocemente il terreno entra nella velocità;
In secondo luogo, la velocità di aumento dei detriti nel corpo del secchio è correlata a molti fattori, i più importanti dei quali sono:
(1) il peso dei detriti del suolo;
(2) La forza di adesione tra la parete del secchio e il terreno dei detriti.
Ovviamente, maggiore è il diametro del pozzo, più pesante è il terreno, ma la forza di adesione tra la parete del secchio e il terreno diminuirà; Quando il diametro della punta del trapano diminuisce, il peso dei detriti diminuisce, ma aumenta la forza di adesione tra la parete del secchio e i detriti.
Naturalmente, ci sono anche altri fattori come la forma del secchio per trapano, il coefficiente di attrito della superficie del secchio per trapano e il contenuto di umidità del terreno delle scorie, che può influire sulla velocità di aumento del terreno della scorie nel corpo del secchio. Sulla base della situazione di cui sopra, l'impatto del diametro di perforazione sull'efficienza di perforazione segue il modello mostrato nella Figura 2. Si può vedere dalla figura che l'efficienza di perforazione diminuisce quando il diametro di perforazione è inferiore a 1 m e maggiore di 2m.
L'impatto delle formazioni geologiche sull'efficienza di perforazione
L'impatto delle formazioni geologiche sull'efficienza di perforazione si manifesta principalmente nella difficoltà di perforazione (perforabilità delle formazioni geologiche) e nella velocità di scarico del suolo.
3.1 Drillabilità degli strati
The drillability of geological formations is a complex indicator. Geological drilling experts at home and abroad classify formations according to the difficulty of drilling. China follows the grading method of the former Soviet Union and divides formations into 12 levels, with higher levels indicating poorer drillability. Due to the lack of classification of drillability in the construction of large-diameter cast-in-place pile holes, there is no unified standard and specification for drilling techniques corresponding to different formations. The mechanism of rock fragmentation and powder carrying during pile hole construction with rotary drilling rig is different from geological drilling. Rotary drilling rig mainly divides the drilled layer into large rock fragments by cutting and then installs them into the drill bit body, while geological drilling mainly grinds the formation into small particles by flushing and carries them to the ground through flushing fluid. Therefore, the drillability index of the formation during the construction of the rotary drilling rig is mainly the compressive strength of the formation. As long as the drilling pressure applied by the drilling rig is greater than the compressive strength of the formation, the drill teeth can press the formation and cut it into blocks. The pressure acting on the drill teeth must be greater than the compressive strength of the formation, that is, F/S>F - pressione nella formula G; S - L'area del fondo del foro di contatto del dente per trapano; G - resistenza a compressione della formazione.
Se le condizioni di cui sopra sono soddisfatte e altri fattori sono ottimizzati, l'efficienza di perforazione sarà notevolmente migliorata, come regolare la velocità di rotazione e l'angolo di perforazione dei denti. Come si può vedere da quanto sopra, più dura è la formazione, minore è l'efficienza di perforazione, poiché la pressione di perforazione richiesta aumenta e il tempo per la formazione di frattura aumenta quando la pressione è costante.
3.2 Impatto dei fattori di scarico del suolo sull'efficienza di perforazione
A causa delle differenze nella composizione, nella struttura e nel contenuto di umidità degli strati perforati, la viscosità dei detriti di perforazione varia. Quando i detriti di perforazione vengono caricati nel secchio e rimossi da terra per lo scarico, maggiore è la sua viscosità, maggiore è il tempo necessario per lo scarico.
4. L'influenza della selezione degli strumenti di perforazione sull'efficienza di perforazione
Esistono molti tipi di bit di perforazione utilizzati in piccoli escavatori rotanti, con strutture diverse. Diversi bit di perforazione dovrebbero essere selezionati per diversi modelli di attrezzature, metodi di costruzione e formazioni geologiche. Allo stato attuale, ci sono sei tipi comunemente usati di bit di perforazione per le piattaforme di perforazione rotante: pezzi di perforazione a spirale, secchi di perforazione rotante, pezzi di perforazione a spegnimento cilindrico, pezzi di perforazione inferiore ampliati, pezzi di perforazione a impatto e pezzi di perforazione del cono di impatto, ciascuno dei quali ha molte varietà. La selezione di strumenti di perforazione ha un impatto significativo sull'efficienza di perforazione delle piattaforme di perforazione rotante e il bit di perforazione più adatto dovrebbe essere selezionato in base alla formazione da perforare per massimizzare l'efficienza di perforazione. Le piattaforme di perforazione rotante possono essere dotate di diversi bit di perforazione in base alle condizioni geologiche e le lunghe botti di perforazione possono essere utilizzate negli strati di terreno coesivi per accelerare la velocità di perforazione; Per formazioni con un alto contenuto di sabbia e ghiaia, possono essere utilizzati barili per trapano corti con protezione del fango per controllare la velocità di perforazione; Per formazioni contenenti rocce isolate, massi e rocce più dure, possono essere utilizzati pezzi di perforazione a spirale lunghi e corti per il trattamento. Dopo l'allentamento, la canna del trapano può essere sostituita per continuare la perforazione. Rispetto alle piattaforme di perforazione convenzionali, le piattaforme di perforazione rotante hanno una coppia di rotazione maggiore e possono adattarsi automaticamente in base alle condizioni geologiche.
5. L'influenza della selezione dei tubi di perforazione sull'efficienza di perforazione
Le aste di perforazione comunemente usate per le piattaforme di perforazione rotante sono divise in due categorie: tipo di attrito e tipo di blocco della macchina. L'asta di perforazione del tipo di attrito si basa principalmente sulla forza di attrito tra le chiavi dell'asta di trapano per generare pressione di perforazione. Le caratteristiche di questo tipo di impianto di perforazione sono: aumento della pressione durante la perforazione, non è necessario trovare un punto di pressione, non è necessario sbloccare quando si solleva l'asta di perforazione, un facile funzionamento, un'alta velocità di sollevamento e abbassamento dello strumento di perforazione, ma bassa pressione e alta efficienza nella perforazione in formazioni più morbide; Il tubo di perforazione bloccato della macchina è un tipo di tubo di perforazione che trasmette la pressione della testa di alimentazione allo strumento di perforazione nella parte inferiore del foro attraverso i punti di pressione tra ciascuno strato del tubo di perforazione. Le caratteristiche di questo tipo di tubo di perforazione sono che la pressione massima di perforazione può essere generata solo dopo che i punti di pressione tra ciascun strato sono ancorati durante la perforazione. Quando si solleva il tubo di perforazione, il blocco deve essere rilasciato per primo e la velocità di sollevamento e abbassamento è lenta, il che è adatto a formazioni più difficili.
