Гидравликалық және сумен жұмыс істейтін DTH бұрғылау технологиясының жетістіктері.

1. Тау жыныстарының гидравликалық бұрғыларының артықшылықтары

① Жоғары гидравликалық қысым: әдетте 10-нан 25 МПа-ға дейін ауытқиды, жоғары шектерге тенденция. Бұл пневматикалық қысымнан бірнеше ондаған есе жоғары.

② Жоғары шығыс қуаты: әдетте 5 пен 20 кВт арасында. ATLAS шығарған COP4050 және TAMROCK ұсынған HL2000 сияқты кейбір үлгілер 40 кВт, HL4000 70 кВт дейін жетеді.

③ Жылдам бұрғылау жылдамдығы: әдетте 1–3 м/мин бұрғылау жылдамдығына жетеді.

④ Жоғары тиімділік: Гидравликалық тау-кен бұрғыларының тиімділігі 50% жетуі мүмкін, ал гидравликалық сорғылар ауа компрессорларына қарағанда тиімдірек. Демек, жалпы энергияны пайдалану пневматикалық тау-кен бұрғылау жүйелеріне қарағанда айтарлықтай жоғары.

2. Тау жыныстарының гидравликалық бұрғыларының кемшіліктері

① Энергияны жіберу шығыны: тау жынысы бұрғы бұрғылау штангасының жоғарғы жағында орналасқандықтан, энергияны беру шығындары саңылау тереңдігіне қарай артады, нәтижесінде бұрғылау жылдамдығы төмендейді.

② Бұрғылау штангасының жоғары тозуы: Гидравликалық жыныс бұрғыларының қуаты артқан сайын бұрғылау штангасының кернеуі де артады, бұл зақымдану жылдамдығының жоғарылауына әкеледі. Atlas Copco корпусының бұрғылауы сияқты технологиялар кернеуді азайтуға көмектессе де, олар шығындарды арттырады және мәселені толығымен шеше алмайды, осылайша бұрғы шығару қуатын шектейді. Мысалы, COP4050 қуаты 40 кВт деп есептелсе, жабдықтағы кернеуді азайту үшін терең ұңғымаларды бұрғылау үшін тек 30 кВт пайдаланылады.

③Ұңғыманың ауытқуы: бұрғылау шыбықтар соққы күштеріне де, айналу моментіне де төтеп береді, бұл иілу мен деформацияға әкеледі, бұл ұңғыма дәлдігін төмендетеді.

3. АртықшылықтарыТөменгі (DTH)Бұрғылар

① Энергияны жоғалту жоқ: балға тікелей әсер етедібұрғылау ұшы, бұрғылау штангасы арқылы соққы энергиясын беру қажеттілігін жояды, тереңдікке қарамастан бұрғылау жылдамдығының тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

② Тікелей ұңғымалар: бұрғылау штангасының қаттылығы жоғары, соғу күштеріне ұшырамайды және осьтік қысымның ең аз мөлшерімен моментті ғана өткізеді. Бұл иілу мен деформацияны болдырмайды, ұңғымалардың түзу және тегіс болуын қамтамасыз етеді. DTH бұрғылары жарылған қабаттарда, көлбеу қабаттарда немесе құбылмалы тау жыныстарының қаттылығында жақсырақ жұмыс істейді.

③ Қоқыстарды тиімді кетіру: Қуат ортасы ұңғыманы мұқият тазалап, шамадан тыс бұрғылауды болдырмай, шаю ортасы ретінде екі есе жұмыс істейді.

④ Төмен шу: соққы ұңғыма түбінде болатындықтан, шу шуға қарағанда айтарлықтай төменжоғарғы балғалы бұрғылар.

⑤ Кең қолдану мүмкіндігі: Өте жұмсақ қабаттарды қоспағанда, DTH бұрғылары қол жеткізуге болатын ұңғыма диаметрі мен тереңдігі бойынша жоғарғы балғалы жартас бұрғыларынан асып түсетін барлық жыныс түрлерінде оңтайлы жұмыс істейді.

Осы артықшылықтарды ескере отырып, DTH бұрғылау ең жақсы таңдау ретінде кеңінен қарастырылады, британдық карьерлердің 90% бұл әдісті қолданады.

4. Пневматикалық DTH бұрғыларының кемшіліктері

① Төмен қысым және қуат: пневматикалық DTH бұрғыларының негізгі кемшілігі олардың төмен ауа қысымы мен шығыс қуаты болып табылады, бұл бұрғылау жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Жетістіктер ауа қысымын 2,5 МПа-ға дейін көтергенімен, бұл әлі де тау жыныстарының бұрғыларының гидравликалық қысымынан әлдеқайда төмен. Сонымен қатар, жоғары қысымды ауа компрессорлары қымбат, жоғары қуатты жетектерді қажет етеді, көбірек шу шығарады және биік аймақтарда тиімділігін айтарлықтай жоғалтады.

② Төмен энергияны пайдалану тиімділігі: пневматикалық DTH бұрғылары гидравликалық тау бұрғыларына қарағанда бұрғыланған метрге үш есе көп энергияны тұтынады.

5. Гидравликалық қолдануDTH балғалары

Гидравликалық жыныс бұрғыларының (жоғары қысым және тиімділік) және DTH бұрғыларының (тікелей ұңғымалардың) артықшылықтарын біріктіру үшін Германияның Хаушерр 1990 жылдардың басында «Жылдам гидравликалық DTH бұрғысын» әзірледі. Оның айналу да, соғу механизмдері де гидравликалық жетекті. Балға жеткізу және қайтару үшін екі мұнай құбырын қамтиды. Жылдам бұрғылар үш диаметрде шығарылады: 90 мм, 115 мм және 150 мм, сәйкесінше диаметрі 100–125 мм, 127–156 мм және 168–230 мм ұңғымаларға жарамды.

Rapid және Hausherr HBM80S пневматикалық DTH бұрғыларының салыстырмалы сынағы бірдей ұңғымалардың диаметрлері (125 мм) және тереңдіктер (36 м) үшін Rapid қозғалтқыш қуаты, отын шығыны және майлау майын тұтыну коэффициенттері сәйкес 0,46 және 0,46, төменірек айтарлықтай экономикалық артықшылықтарға ие екенін көрсетті.

6. Гидравликалық сумен жұмыс істейтін балғаларды қолдану

Швецияның LKAB және оның еншілес кәсіпорны G-Drill 1980 жылдардың соңында «Wassara сумен жұмыс істейтін DTH балғасын» әзірледі. Фильтрленген шахта суын орта ретінде пайдаланып, ол 18–20 МПа қысымда және 200–300 л/мин шығында жұмыс істейді. Орташа бұрғылау жылдамдығы 850 мм/мин, ол пневматикалық балғалардан (әдетте 320 мм/мин) асып түседі.

Вассара балғасы LKAB шахталарында ұңғымалардың ауытқуын екі есе азайту және өнімділікті 86%-ға арттыру сияқты ерекше өнімділікті көрсетті. Қолданбаларға Нью-Йорктегі метрополитенді төсеу және Швейцариядағы геотермиялық бұрғылау кіреді, мұнда дәстүрлі айналмалы бұрғылармен 3 аптамен салыстырғанда 5 күнде 599,8 м ұңғыманы аяқтады.

7. Салыстыру: Гидравликалық сумен жұмыс істейтін және гидравликалық сұйықтықпен басқарылатын балғалар

Сумен жұмыс істейтін балғалар: тау-кен жұмыстарына жарамды жоғары тиімділік пен бұрғылау жылдамдығына қол жеткізу үшін статикалық су қысымын пайдаланыңыз.

Сұйықтықпен басқарылатын балғалар: динамикалық су қысымын пайдаланыңыз және әдетте қысымы төмен (0,5–4 МПа) және тиімділігі (

8. Қорытынды

Гидравликалық және сумен жұмыс істейдіDTH балғаларытөмен қуат тұтынуды, жылдам бұрғылау жылдамдығын және түзу ұңғымаларды ұсынатын жоғарғы балғалы гидравликалық бұрғылар мен пневматикалық DTH балғаларының артықшылықтарын біріктіреді. Қуат пен жууға арналған біртұтас орта сумен жұмыс істейтін балғаларды болашақ даму үшін перспективалы етеді.