Технический разбор технологии бурения с пневмоударником. Поймите, как пневмоударник, буровая коронка и воздушный поток обеспечивают превосходную передачу энергии и скорость проникновения в твердых породах.

Кратко: Основные технологии бурения DTH

  • Как это работает:Пневматический ударник наносит удары по буровой коронке непосредственно *внизу скважины*, минимизируя потери энергии и максимизируя воздействие на породу.
  • Почему это лучше для твердых пород: Пневмоударное бурение (DTH) обеспечивает высокочастотную, мощную энергию удара для более быстрого проникновения и значительно меньшего отклонения скважины по сравнению с другими методами.
  • Ключевые компоненты:Эффективность системы зависит от синергии между пневмоударником, специализированной буровой коронкой и мощным компрессором.
  • Дальнейшие шаги:Изучите строение пяти ключевых компонентов, чтобы понять механику их мощности.
Есть технические вопросы по интеграции технологии DTH? Наши инженеры готовы помочь.

DTH潜孔钻.webpЧто такое бурение с пневмоударником (DTH)?

В основе бурения с пневмоударником лежит ударно-вращательный метод. В отличие от буровых установок с верхним ударным механизмом, где ударный механизм находится вне скважины, система DTH размещает ударник — основной рабочий элемент — непосредственно на дне скважины. Сжатый воздух — основа этого процесса, он выполняет две функции: приводит в движение поршень внутри ударника для удара по буровой коронке, а затем отработанный воздух выносит разрушенную породу наверх. Такая конструкция обеспечивает высокую эффективность передачи энергии, так как энергия удара не теряется при прохождении по длинной колонне бурильных труб.

Архитектура системы: как компоненты работают вместе

Система бурения DTH — это последовательность соединённых компонентов, разработанных для одной цели: эффективного разрушения породы. Последовательность процесса проста:
  • Компрессор установки генерирует воздух высокого давления.
  • Воздух проходит через механизм вращения и по полым бурильным трубам вниз.
  • Он поступает в пневмоударник, где приводит в движение поршень, который с высокой частотой наносит удары по буровой коронке .
  • Буровая коронка дробит породу, а механизм вращения медленно поворачивает бурильную колонну, чтобы обработать всю поверхность дна скважины.
  • Отработанный воздух из ударника мощно выносит обломки породы по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенкой скважины.

4@1.5x.webp

Устройство системы DTH: 5 ключевых компонентов

Производительность установки DTH определяется качеством и согласованной работой её основных компонентов.
Компонент
Функция и механизм
Типовые параметры и примечания
Пневмоударник (DTH Hammer)
Сердце системы. Преобразует энергию сжатого воздуха во внутреннюю кинетическую энергию удара с помощью возвратно-поступательного поршня.
Модели различаются по размеру (например, 3", 4", 5" класс). Выбор зависит от диаметра скважины и требуемой энергии удара.
 Буровая коронка
Расходный инструмент, который контактирует с породой. Оснащён твёрдосплавными вставками для дробления и разрушения материала.
Существуют плоские, вогнутые и выпуклые формы с шарообразными или баллистическими вставками. Кнопочная коронка для гранита разработана для износостойкости в абразивных породах.
Бурильные трубы
Полые толстостенные трубы, которые передают вращение и осевое усилие на ударник, а также служат каналом для подачи сжатого воздуха.
Правильное соединение и обслуживание резьбы бурильных труб критически важно для предотвращения потерь энергии и отказов компонентов.
Механизм вращения
Гидравлический или пневматический двигатель на установке, обеспечивающий медленное вращение с высоким крутящим моментом бурильной колонны.
Скорость вращения обычно низкая (например, 15–75 об/мин). Механизм не режет породу, а индексирует коронку для удара по новой поверхности.
 Компрессор
Источник энергии. Должен обеспечивать достаточный объём воздуха (CFM) и высокое давление (PSI/бар) для работы ударника и продувки скважины.
Это критически важный элемент системы. Недостаточная производительность компрессора — самая частая причина низкой эффективности бурения.

Почему DTH эффективнее верхнего ударного бурения в твёрдых породах

Хотя оба метода ударные, решающее значение имеет расположение ударника. Согласно отраслевым источникам, таким как NIOSH Mining Program, изучающим эффективность бурения, потери энергии в бурильной колонне — важный фактор. В системах с верхним ударником энергия удара проходит по всей длине колонны, теряясь на каждом соединении. В DTH эти потери практически отсутствуют.

Преимущества бурения DTH

Ударник расположен внизу, обеспечивая прямое воздействие. Это приводит к значительно более высокой скорости бурения, особенно при бурении скважин глубже нескольких метров. Также снижается уровень шума и вибраций на установке.

Ограничения верхнего ударного бурения

Ударник находится наверху. С каждой добавленной бурильной трубой энергия теряется. Это значительно снижает скорость бурения на больших глубинах и увеличивает риск отклонения скважины из-за меньшей жёсткости колонны.
 

6@1.5x.webp

Типичные отказы и способы их предотвращения

Даже самая надёжная система требует правильной эксплуатации и обслуживания. Проактивное устранение этих типичных проблем — ключ к предотвращению простоев.
Проблема / Симптом
Основная причина
Решение и меры предотвращения
Снижение скорости бурения
Недостаточное давление/объём воздуха; изношенная буровая коронка; неправильная смазка ударника.
Проверьте, соответствует ли производительность компрессора характеристикам ударника. Осмотрите и замените изношенные коронки. Соблюдайте график смазки ударника для твёрдых пород.
Сильное отклонение скважины
Неправильная техника начала бурения; некорректное осевое усилие; неустойчивый грунт.
Начинайте бурение на пониженной мощности. Регулируйте осевое усилие в зависимости от условий породы. Убедитесь, что установка стоит на ровной и устойчивой площадке.
Застревание бурильной колонны
Плохая продувка скважины; обрушение стенок в трещиноватых породах; внезапная потеря воздуха.
Обеспечьте достаточный объём воздуха для продувки. По возможности избегайте бурения в сильно трещиноватых зонах. Регулярно проверяйте воздушные линии на утечки.
Преждевременный выход из строя ударника
Недостаточная смазка; попадание воды/грязи; работа ударника без нагрузки.
Строго соблюдайте процедуры обслуживания пневмоударника, особенно смазку. Следите за чистотой фильтров. Избегайте "сухой" работы.

Совместимость системы: интеграция с вашим оборудованием

Современные установки DTH могут быть не только автономными машинами. Для карьеров, ориентированных на автоматизацию и сбор данных, важна совместимость систем. Многие современные установки поддерживают интеграцию с ПЛК (программируемый логический контроллер). Это позволяет буровой машине взаимодействовать с центральной системой управления предприятия. Для обмена данными могут использоваться такие протоколы, как OPC UA или Profinet, что обеспечивает мониторинг параметров бурения в реальном времени, автоматическую отчётность и удалённую диагностику. При выборе установки учитывайте вашу долгосрочную стратегию автоматизации.

9@1.5x.webp

Часто задаваемые вопросы о технологии DTH

В чём основная причина высокой эффективности передачи энергии у DTH?

Главная причина — расположение ударника: он наносит удары по коронке прямо на дне скважины, исключая потери энергии в бурильной колонне.
  • Контекст:В системах с верхним ударником энергия теряется на каждом соединении труб, что ослабляет силу удара, особенно в глубоких скважинах.
  • Преимущества:Такое прямое воздействие позволяет значительно большей части мощности установки превращаться в работу по разрушению породы, увеличивая скорость бурения.
  • Дальнейшие шаги:При сравнении установок сопоставляйте заявленную энергию удара ударника, а не только мощность двигателя.

Чем отличается ударник для твёрдых пород от ударника для мягких пород?

Ударники для твёрдых пород обычно работают при более высоком давлении воздуха и обеспечивают большую энергию удара при каждом срабатывании.
  • Контекст:Твёрдая, прочная порода, такая как базальт, требует огромных усилий для разрушения, тогда как мягкие породы можно разрушить меньшей энергией.
  • Преимущества:Правильно подобранный ударник предотвращает недостаточную производительность (слишком слабый) или чрезмерный износ и повреждение инструмента (слишком мощный для породы).
  • Дальнейшие шаги:Указывайте основной тип породы (например, бурение твёрдого базальта) при консультации с нашими инженерами для правильного выбора ударника.

Почему так важно обслуживать соединения бурильных труб?

Муфты (резьбы) критически важны для передачи вращения и обеспечения герметичности подачи воздуха к ударнику.
  • Контекст:Повреждённые или плохо смазанные резьбы могут пропускать воздух, заклинить или даже сломаться, что приведёт к потере бурильной колонны в скважине.
  • Преимущества:Правильное обслуживание гарантирует, что всё давление воздуха поступает к ударнику и предотвращает простои из-за "рыбалки" застрявшей колонны.
  • Дальнейшие шаги:Внедрите ежедневную процедуру очистки и смазки резьбовых соединений бурильных труб в ваш контрольный список перед началом работ.

Можно ли использовать любой компрессор высокого давления?

Нет, необходимо использовать компрессор, который соответствует или превышает конкретные требования по расходу воздуха (CFM) и давлению (PSI/бар) для вашего пневмоударника.
  • Контекст:Недостаточный компрессор — самая частая причина низкой эффективности бурения, так как ударник не получает нужной мощности.
  • Преимущества:Правильно подобранный компрессор обеспечивает работу ударника на проектной частоте и энергии удара, максимизируя скорость бурения.
  • Дальнейшие шаги:Всегда сверяйтесь с техническим паспортом ударника по расходу воздуха перед подбором компрессора.

Какова роль механизма вращения, если основную работу выполняет ударник?

Задача механизма вращения — медленно поворачивать коронку, чтобы каждый удар приходился по новой части породы.
  • Контекст:Без вращения коронка будет дробить одно и то же место. Этот процесс, называемый индексированием, необходим для продвижения скважины.
  • Преимущества:Правильная скорость вращения обеспечивает равномерный износ коронки и эффективное разрушение всей поверхности дна скважины.
  • Дальнейшие шаги:Регулируйте скорость вращения в зависимости от условий породы — медленнее для твёрдых пород, чуть быстрее для мягких.