Досягнення в технології гідравлічного та водяного буріння DTH.
1. Переваги гідравлічних перфораторів
① Високий гідравлічний тиск: зазвичай коливається від 10 до 25 МПа з тенденцією до вищих меж. Це в кілька десятків разів перевищує пневматичний тиск.
② Висока вихідна потужність: зазвичай від 5 до 20 кВт. Деякі моделі, такі як COP4050 від ATLAS і HL2000 від TAMROCK, досягають 40 кВт, тоді як HL4000 досягає до 70 кВт.
③ Висока швидкість свердління: зазвичай досягається швидкість свердління 1–3 м/хв.
④ Висока ефективність: ефективність самих гідравлічних бурів може досягати 50%, а гідравлічні насоси ефективніші, ніж повітряні компресори. Отже, загальне використання енергії значно вище, ніж у пневматичних бурових систем.
2. Недоліки гідравлічних бурів
① Втрати при передачі енергії: Оскільки свердло розташоване у верхній частині бурової штанги, втрати при передачі енергії зростають із збільшенням глибини отвору, що призводить до зниження швидкості буріння.
② Високий знос бурильної штанги: зі збільшенням потужності гідравлічних бурів зростає навантаження на бурильну штангу, що призводить до вищого рівня пошкоджень. Хоча такі технології, як буріння обсадних колон Atlas Copco, допомагають зменшити навантаження, вони збільшують витрати та не можуть повністю вирішити проблему, тим самим обмежуючи вихідну потужність бура. Наприклад, хоча потужність COP4050 становить 40 кВт, для глибокого свердління використовується лише 30 кВт, щоб мінімізувати навантаження на обладнання.
③Відхилення свердловини: Бурові штанги витримують ударну силу та крутний момент, що призводить до згинання та деформації, що знижує точність свердловини.
3. ПеревагиСвердловина (DTH)Свердла
① Відсутність втрат при передачі енергії: молоток безпосередньо впливає насвердло, усуваючи потребу в передачі енергії удару через бурильну штангу, забезпечуючи постійну швидкість буріння незалежно від глибини.
② Прямі свердловини: бурова штанга має високу жорсткість, не піддається ударним зусиллям і передає лише крутний момент із мінімальним осьовим тиском. Це запобігає вигину та деформації, забезпечуючи прямі та гладкі свердловини. Бури DTH краще працюють у пластах з тріщинами, похилих шарах або змінній твердості порід.
③ Ефективне видалення сміття: живильний засіб виконує функцію промивного середовища, ретельно очищаючи свердловину та уникаючи надмірного буріння.
④ Низький рівень шуму: оскільки удар відбувається на дні свердловини, шум значно нижчий, ніжперфоратори.
⑤ Широке застосування: за винятком дуже м’яких пластів, бури DTH оптимально працюють у всіх типах породи, перевершуючи бурильні машини з верхнім молотком за досяжним діаметром і глибиною свердловини.
Враховуючи ці переваги, буріння DTH широко вважається найкращим вибором, оскільки 90% британських кар’єрів використовують цей метод.
4. Недоліки пневматичних дрилів DTH
① Низький тиск і потужність: основним недоліком пневматичних дрилів DTH є їхній низький тиск повітря та вихідна потужність, що призводить до меншої швидкості свердління. Хоча досягнення підвищили тиск повітря до 2,5 МПа, це все ще набагато нижче гідравлічного тиску перфораторів. Крім того, повітряні компресори високого тиску дорогі, вимагають потужних приводів, створюють більше шуму та значно втрачають ефективність у високогірних районах.
② Низька ефективність використання енергії: пневматичні бури DTH споживають у три рази більше енергії на метр буріння, ніж гідравлічні бури.
5. Застосування гідравлікиМолотки DTH
Щоб об’єднати переваги гідравлічних бурів (високий тиск і ефективність) і бурів DTH (прямі свердловини), на початку 1990-х років німецька компанія Hausherr розробила «Швидкий гідравлічний бур дриль DTH». Механізми обертання та удару мають гідравлічний привід. Молоток має дві маслопроводи для подачі та повернення. Свердла Rapid доступні в трьох діаметрах: 90 мм, 115 мм і 150 мм, підходять для свердловин діаметром 100-125 мм, 127-156 мм і 168-230 мм відповідно.
Порівняльний тест між буром Rapid і пневматичним DTH-буром HBM80S від Hausherr показав, що при однакових діаметрах свердловин (125 мм) і глибинах (36 м) Rapid продемонстрував значні економічні переваги з нижчою потужністю двигуна, споживанням палива та коефіцієнтом споживання мастила 0,46, 0,46 і 0,47 відповідно.
6. Застосування гідравлічних гідромолотів
Наприкінці 1980-х років шведська LKAB та її дочірня компанія G-Drill розробили «Wassara Water-Powered DTH Hammer». Використовуючи в якості середовища фільтровану шахтну воду, він працює під тиском 18-20 МПа і витратою 200-300 л/хв. Завдяки середній швидкості свердління 850 мм/хв він перевершує пневматичні молотки (зазвичай 320 мм/хв).
Молот Wassara продемонстрував виняткову ефективність, наприклад, зменшення відхилення стовбура свердловини вдвічі та підвищення продуктивності на 86% у шахтах LKAB. Застосування включають цементування метро в Нью-Йорку та геотермальне буріння в Швейцарії, де було завершено свердловину довжиною 599,8 м за 5 днів, у порівнянні з 3 тижнями традиційних роторних бурів.
7. Порівняння: гідравлічні молотки з приводом від води та гідравлічні молотки з рідинним приводом
Молотки з водяним приводом: використовують статичний тиск води, досягаючи вищої ефективності та швидкості буріння, що підходить для гірничих робіт.
Молотки з рідинним приводом: використовують динамічний тиск води і, як правило, обмежуються геологічним бурінням із нижчими тисками (0,5–4 МПа) і ефективністю (
8. Висновок
Гідравлічний і водянийDTH молоткипоєднують переваги гідравлічних дрилів з верхнім ударом і пневматичних молотків DTH, пропонуючи низьке споживання енергії, високу швидкість буріння та прямі свердління. Уніфіковане середовище для живлення та промивання робить гідромолотки більш перспективними для майбутнього розвитку.
