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ERKUNDUNG

1. Februar 2018

Die Wissenschaft vom Bohren: Holen Sie das Beste aus Ihren Diamantbohrern heraus?

Es gibt viele verschiedene Faktoren, die die Rate beeinflussen, mit der Verbrauchsmaterialien verwendet werden. Aber haben Sie untersucht, wie Bohrungen Ihre Bohrer beeinflussen könnten? Der beste Weg, um Verbrauchsmaterialien wie Bits zu sparen, besteht darin, Ihre Bohrmethoden zu überprüfen. 

Diese einfachen Tipps können Ihre Betriebskosten senken und Ihren Gewinn steigern.

Drehzahl

Die Rotationsgeschwindigkeit hat einen direkten Einfluss auf die Eindringgeschwindigkeit von Bits. Wenn die Geschwindigkeit für eine gegebene Schnitttiefe verdoppelt wird, verdoppelt sich auch die Durchdringungsrate. Aus diesem Grund wird die Rotationsgeschwindigkeit typischerweise auf einen festen Wert basierend auf der Größe der verwendeten Werkzeuge eingestellt. Wenn das Bohrgerät über ein ausreichendes Drehmoment verfügt, kann die Geschwindigkeit erhöht werden, um höhere Eindringraten zu erreichen. Wenn der Kopf im Normalbetrieb nicht mehr reagiert, sollte die Drehzahl reduziert werden, um mehr Drehmoment zu erzeugen und eine gleichmäßige Rotation aufrechtzuerhalten. Die Ausnahme von dieser Regel ist das Bohren in extrem gebrochenem und hartem Boden. Gebrochener Boden kann sich frei bewegen, so dass der Stein anstelle des Schneidens durch Schleifen entfernt wird. Unter diesen Bedingungen (Drei-Körper-Abnutzung) ist der Verschleiß der Diamantspitze extrem schnell und die Drehzahl sollte auf die halbe Drehzahl reduziert werden und das Gewicht auf der Spitze ausreichen, um 1 bis 2 ipm (3 bis 5 cpm) zu erreichen.

Kurzer Tipp

Wenn der Kopf bei normalem Betrieb blockiert, verringern Sie die Geschwindigkeit auf produzieren mehr drehmoment und
Behalten Sie die Rotation bei.

Bei gebrochenem Boden die Drehzahl halbieren und ausreichend mit dem Bohrer aufbringen 1 bis 2 ipm erreichen 
(3 bis 5 cpm)
).

Gewicht (Kraft) auf Bit

Weight on Bit (WOB) ist die Hauptmethode zur Kontrolle der Bitlebensdauer und der Eindringgeschwindigkeit. Wenn zum Schneiden des Gesteins sehr hohe Bohrmeißel erforderlich sind, wählen Sie ein höheres Bohrmeißel, um eine erhöhte Bohrlochabweichung, übermäßige Kernbohrung und Verschleiß der Stange und sogar Ausfälle im Bohrloch zu vermeiden. Das Erhöhen der Bitreihe führt normalerweise zu niedrigeren Bitgewichten, die für die gleichen Durchdringungsraten erforderlich sind. Wenn das Bitgewicht zu niedrig ist, sinkt sowohl die Durchdringungsrate als auch das Drehmoment, was zu einer geringen Lebensdauer und Produktivität führt. Diese Bedingung wird als bezeichnet Polieren und beschreibt das Phänomen, dass Diamanten schneller abgenutzt werden als die Matrix, bis das Gesicht flach ist und keine Diamanten über das Gesicht ragen. Polieren wird durch Reibung und Hitze verursacht, die sich im Diamant ansammeln, wenn er reibt, anstatt das Gestein zu schneiden. Wenn das Gewicht auf der Spitze zu hoch ist, gekennzeichnet durch eine sehr geringe oder keine Erhöhung der Durchdringungsrate für zusätzliches Gewicht, führt dies zu einer konstanten Schärfung und einem schnellen Verschleiß.

Kurzer Tipp

WOB ist zu niedrig, wenn das Bit poliert und das Drehmoment abfällt. Ergebnisse in niedriger Lebensdauer und Durchdringungsrate.

WOB ist zu hoch, wenn das zusätzliche Gewicht die Durchdringungsrate nicht erhöht. Führt zu konstantem Schärfen und schnellem Verschleiß.

Das Schärfen des Meißels resultiert aus dem Einbetten des Diamanten in der Formation und dem Herstellen eines Kontakts zwischen der Matrix und der Formation. Die Reibung auf der Matrix entfernt sie und legt neue Diamanten frei. Das Schärfen ist vorteilhaft, wenn das Eindringen der Bohrspitze aufgrund der Abnutzung der Diamanten abgenommen hat. Wird sie jedoch in einem Schärfungsmodus belassen, wird der Bohrer sehr schnell verbraucht. Wenn Stangen hinzugefügt werden, ändert sich die Kraft, um ein konstantes Gewicht am Bohrer aufrechtzuerhalten. Das Bohrgewicht muss überwacht werden, um eine gleichbleibende Bohrleistung in allen Tiefen sicherzustellen. Das Gewicht der Stangen und die von den Hydraulikzylindern entwickelte Abwärtskraft liefern die auf den Diamantbohrer ausgeübte Kraft. Leider zeigt die Bohrgerätsteuerung kein Gewicht auf dem Bohrmeißel, sondern den Vorschubzylinderdruck.

Das Gewicht auf dem Bit oder der Kraft kann leicht durch die folgende "off bottom" -Methode ermittelt werden:

  1. Hängen Sie die Stangen ein, während sich das Hydrauliksystem in der Absenkposition befindet.

  2. Beachten Sie bei laufendem Bohrmotor eine Bohrerumdrehung, und notieren Sie den Wert auf dem Manometer für den Zylindervorschub. Dies ist ungefähr gleich dem Hydraulikpumpendruck plus dem Gewicht der Stangen in Bezug auf den Hydraulikdruck. Dies wird als "Off-Bottom" -Druck bezeichnet.

  3. Drehen Sie die Stangen und führen Sie sie durch Öffnen des Drosselventils nach unten. Wenn der Meißel den Boden berührt, wird ein Teil des Gewichts der Stangen auf dem Meißel getragen. Diese Aktion wird durch eine Abnahme des Messwerts angezeigt. Der Unterschied in den Messwerten ist der auf den Meißel ausgeübte Druck.

  4. Der auf den Meißel ausgeübte Druck, multipliziert mit der Fläche der Hydraulikzylinder, gibt die Kraft oder das Gewicht des Meißels an.

  5. Das Meißeldrehmoment kann auf ähnliche Weise gemessen werden, indem der Hydraulikdruck "off bottom" der Rotationseinheit während des Bohrens mit dem Hydraulikdruck verglichen wird.

Drehmoment

Das durch den Meißel erzeugte Drehmoment ist eine Funktion der Schärfe des Meißels und des Meißelgewichts und resultiert daraus, dass die Diamanten die Formation schneiden. Als solches sollte das Drehmoment als vorteilhaft angesehen werden und ein Hinweis auf die Wirksamkeit des Bohrens sein. Das minimale Drehmoment tritt unmittelbar nach dem Bitschärfen auf und das Bitgewicht wird reduziert. Das maximale Bit-Drehmoment tritt während des Bit-Schleifens auf, da die Bit-Matrix mit dem Gestein in Kontakt kommt. Eine gleichzeitige Verringerung des Drehmoments und der Durchdringungsrate zeigt an, dass der Meißel poliert und geschärft werden muss. Ein Drehmomentanstieg aufgrund des Schärfens sollte nur ein Problem sein, wenn die Zirkulation verloren geht oder wenn das Schärfen Wasser einschränkt. Bits mit großen Diamanten können beim Schärfen die Drehzahl herabsetzen oder blockieren. Wenn die Drehzahl während des Schärfens fällt, sollte ein niedrigerer Gang oder eine niedrigere Geschwindigkeit verwendet werden, um das verfügbare Drehmoment zu erhöhen.

Kurzer Tipp

Abnehmendes Drehmoment und Durchdringungsrate zeigen an etwas polieren.

Maximales Bit-Drehmoment tritt während des Bits auf Schärfung. Nur mit Drehmomentanstieg befassen bei der Einschränkung des Wassers oder im Kreislaufverlust.

Drehmomentschwankungen, insbesondere während Das Schärfen wird durch instabiles Gestein verursacht Fragmentierung und / oder unzureichendes Gestein Penetration. Gewicht auf Bit muss sein aufrechterhalten werden, um sekundäre Frakturierung und etablieren stabiler Schnitt.

Wenn der Kopf stallt uDann ist kein normaler Betrieb möglich Drehzahl reduzieren, um mehr Drehmoment zu erzeugen und Behalten Sie die Rotation bei.

Bits mit großen Diamanten können die RPM-Drehzahl fallen lassen oder abbrechen Schärfung. Wenn die Drehzahl während des Schärfens abfällt, dann sollte ein niedrigerer Gang oder eine niedrigere Geschwindigkeit verwendet werden verfügbares Drehmoment erhöhen.

Durchdringungsrate

Die Schnittgeschwindigkeit variiert als Ergebnis des Bohrmeißels, der Schärfe, der Meißelformel und der Bodenbeschaffenheit. Typische Penetrationsraten variieren je nach Bitformel und Formation zwischen 2 ipm und 12 ipm. Wenn die Formationen härter werden, sollte die Durchdringungsrate reduziert werden, um eine gute Lebensdauer zu erreichen. Bohren Sie bei extrem zerbrochenem, hartem Boden mit halber Drehzahl und mit einem Bohrer auf 1 bis 2 ipm (3 bis 5 cpm).

Kurzer Tipp

Die Durchdringungsraten variieren überall 2 ipm (5 cpm) bis 12 ipm (30 cpm) basiert auf Bit
und bildung.

Bei extrem kaputtem, hartem Boden laufen Sie mit halber Drehzahl und Gewicht auf Bit ausreichend
erreichen Sie 1 bis 2 ipm
.

Die Durchdringungsrate zum Verhindern des Poliermodus kann bei großen Diamantbohrkronen höher sein.

Wasserfluss

Die Strömung der Bohrflüssigkeit in dem Bohrloch dient vielen Zwecken, einschließlich der wesentlichen Abkühlung der Diamanten, dem Entfernen von Stecklingen und dem Erreichen einer guten Bohrerlebensdauer. Hohe Durchdringungsraten erfordern einen zusätzlichen Fluss, um Stecklinge von der Meißelfläche fernzuhalten, ebenso wie höhere Rotationsraten. Es gibt keine maximale Wasserdurchflussmenge. Bei hohen Durchflussraten kann der Bohrmeißel von der Felswand abgehoben werden, wodurch er poliert wird. Freischneidende Bohrer erhalten mit viel Wasser maximale Lebensdauer und Durchdringung.

Kurzer Tipp

Hohe Durchdringungs- und / oder Rotationsraten erfordern zusätzlichen Fluss.

Es gibt keinen maximalen Wasserdurchfluss. Bei hohen Drücken kann der Bohrer von der Felswand abgehoben werden, wodurch er poliert wird.

Freischneidende Bohrer erhalten mit viel Wasser maximale Lebensdauer und Durchdringung.

Die Verdrängerpumpen, die normalerweise bei Bohrgeräten eingesetzt werden, pumpen Wasser im Verhältnis zu der Drehzahl, in der sie sich drehen. Je schneller sie drehen, desto mehr pumpen sie. Die Menge des gepumpten Wassers ist in einem sehr großen Druckbereich nahezu gleich und aus diesem Grund sagt der Wasserdruck dem Bohrer nichts darüber aus, wie viel Wasser fließt. Damit ein Bohrer den Wasserdurchfluss berechnen kann, sollte er die Drehzahl der Wasserpumpenwelle mit einem Tachometer messen und dann die gemessene Wellendrehzahl mit der auf dem Typenschild angegebenen Höchstgeschwindigkeit vergleichen. Wenn die Drehzahl der Welle die Hälfte der Höchstgeschwindigkeit beträgt, ist das gepumpte Wasser bei maximaler Drehzahl die Hälfte des angegebenen Durchflusses. Die andere Methode besteht darin, den Auslassschlauch abzutrennen und ihn in einen 5-Liter- oder 20-Liter-Eimer zu leiten, und wie lange es dauert, um gefüllt zu werden. Die Flussrate ist die Zeit in Sekunden geteilt durch 60, multipliziert mit entweder 5 Gallonen oder 20 Litern.

FMC LO918 Typenschild, Höchstgeschwindigkeit: 625 U / min Ausgangsstrom: 20,2 GPM Gemessene Drehzahl von 240 U / min. Der Ausgabefluss entspricht 240 U / min. / 625 U / min. X 20,2 GPM = 7,5 GPM.

Schärfung

Schärfung, auch bekannt als Strippenist der Vorgang des Konditionierens des Bits, um die Durchdringungsrate wiederzuerlangen oder zu verbessern. Das Schärfen des Meißels tritt auf, wenn ein ausreichendes Gewicht aufgebracht wird, um einen Kontakt zwischen der Stützmatrix und dem Fels herzustellen. Die Reibung auf der Matrix entfernt sie und legt neue Diamanten frei. Ein Schärfen ist erforderlich, wenn ein neues Bit gestartet wird, wenn für den Rock-Typ ein zu niedriges Bit ausgewählt wurde oder wenn ein imprägniertes Bit sich verlangsamen und polieren lässt. Aktives Schärfen sollte so wenig wie nötig durchgeführt werden, da dadurch die Lebensdauer des Bits verringert wird.

Kurzer Tipp

Fügen Sie WOB hinzu, bis das Drehmoment ansteigt, sobald die Durchdringungsrate ansteigt, reduzieren Sie die WOB, um die gewünschte Durchdringungsrate beizubehalten.

Drehzahl um 1/2 reduzieren, warten, bis Drehmoment und Durchdringungsrate ansteigen. Geschwindigkeit wieder in den Normalbetrieb bringen.

Wenn 1 und 2 unzureichend sind (Aufwärtsbohrungen, zu wenig kraftvolle Bohrgeräte oder zu wenig Reihenbit), verringern Sie die Anzahl
RPM um 1/2 und reduzieren den Wasserdurchfluss. Warten Sie, bis das Drehmoment und die Durchdringungsrate ansteigen. Rückkehr
Geschwindigkeit und Wasserdurchfluss zum Normalbetrieb.

Große Diamantbohrkronen haben beim anfänglichen Schärfen einen größeren Drehmomentanstieg. WOB muss gehalten werden, bis die Durchdringungsrate steigt. Reduzieren Sie WOB, um die gewünschte Eindringrate zu erhalten, sobald Sie scharf sind.

Wenn häufiges Schärfen erforderlich ist, sollte eine höhere Serienbitformel ausgewählt werden. Unter keinen Umständen darf Säure zum Schärfen eines mit Boart Longyear ™ imprägnierten Bohrmeißels verwendet werden. Das Abschalten des Wasserflusses während des Bohrens und das Warten darauf, dass der Bohrer "beißt", wird von Boart Longyear nicht als Methode zum Schärfen empfohlen, da die Gefahr besteht, dass der Bohrer verbrennt.

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Chris Lambert

TREFFEN SIE DEN AUTOR Chris Lambert Chris Lambert hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau und ist seit 2008 bei Boart Longyear. Seit 2012 ist er globaler Produktmanager für Kernbohrwerkzeuge, darunter Stangen, In-Hole-Werkzeuge und Diamantbohrer. Zuvor war er dort tätig der Engineering Manager für Diamantprodukte. Seine 20-jährige Karriere als Ingenieur und Produktentwickler umfasst Materialien, Hydraulik, Pumpen und Dieselmotoren.

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