L’eficiència de perforació d’una petita plataforma de perforació rotativa fa referència a la relació de la profunditat total del forat de pila forat al temps total dedicat durant el funcionament normal. Els factors que afecten l’eficiència de la perforació de les plataformes de perforació rotatives inclouen la profunditat del forat, el diàmetre del forat, les condicions geològiques, la selecció d’eines de perforació i el tipus de trinada.
La influència de la profunditat del forat en l'eficiència de la perforació de la plataforma de perforació rotativa
Durant la construcció de la plataforma de perforació rotativa, cada vegada que el bit de perforació s’omple de sòl, cal aixecar i descarregar el sòl i, a continuació, baixar l’eina de perforació fins a la part inferior del forat. Evidentment, com més petita sigui la profunditat del forat, més gran és l’eficiència. Eficiència de perforació V=h1/(t 1+ t 2+2 h/v1) (m/h), on h és la quantitat per peu de perforació, m; t1, el temps necessari per perforar una galleda completa, h; T2 és el temps de descàrrega, h; H és la profunditat del forat, m; v, per augmentar i disminuir la velocitat de perforació, m/h. A partir de l’equació anterior, es pot veure que quan altres paràmetres es mantenen constants, com més gran H, més petita V. Quan la profunditat del forat supera els 100 m, l’eficiència de la perforació disminueix bruscament. Quan la profunditat del forat supera els 120 m, l'eficiència de la perforació serà inferior a la d'altres mètodes de construcció i la taxa d'accident augmentarà significativament. Per tant, es recomana utilitzar altres mètodes de construcció com la circulació endavant i inversa tant com sigui possible quan es realitzi una construcció de forat ultra profund.
2. La influència de l’obertura en l’eficiència de la perforació dels excavadors rotatius
Actualment, la plataforma de perforació rotativa més utilitzada és la galleda de perforació rotativa, que té un cos de barril buit i dues portes de cubell d’entrada a la part inferior. Durant la perforació, les restes de perforació es tallen per les dents de la perforació i entra al barril a través de la porta de la galleda. Sota l’empenta de les deixalles de perforació inferior, les deixalles superiors s’aixequen gradualment al barril fins que s’ompli. Hi ha dos factors principals que afecten l’eficiència de la perforació, un és la velocitat a la qual les deixalles entra a la porta de la galleda, i l’altra és la velocitat a la qual s’aixequen les deixalles dins de la galleda. En primer lloc, la velocitat del sòl que entra a la porta de la galleda està relacionada amb la zona del sòl que entra a la porta de la galleda. Com més gran sigui el diàmetre de la perforació, més gran és la superfície del sòl que entra a la porta de la galleda i més ràpidament el sòl entri a la velocitat;
En segon lloc, la velocitat creixent de les deixalles del cos de la galleda està relacionada amb molts factors, els més importants dels quals són:
(1) el pes de les deixalles del sòl;
(2) La força d’adhesió entre la paret de la galleda i el sòl de les deixalles.
Evidentment, com més gran sigui el diàmetre del forat, més pesat és el sòl, però la força d’adhesió entre la paret de la galleda i el sòl disminuirà; Quan el diàmetre del bit de perforació disminueix, el pes de les deixalles disminueix, però la força d’adhesió entre la paret de la galleda i les deixalles augmenta.
Per descomptat, també hi ha altres factors com la forma de la galleda de la perforació, el coeficient de fricció de la superfície del cubell de la perforació i el contingut d’humitat del sòl d’escòria, que pot afectar la velocitat creixent del sòl d’escòria al cos de la galleda. A partir de la situació anterior, l’impacte del diàmetre de la perforació en l’eficiència de la perforació segueix el patró que es mostra a la figura 2. Es pot veure a la figura que l’eficiència de la perforació disminueix quan el diàmetre de la perforació és inferior a 1m i superior a 2m.
La influència dels estrats geològics en l'eficiència de la perforació
L’impacte de les formacions geològiques en l’eficiència de la perforació es manifesta principalment en la dificultat de la perforació (perforació de formacions geològiques) i la velocitat de descàrrega del sòl.
3.1 Extractabilitat dels estrats
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 - Pressió a la fórmula G; S - L’àrea de la part inferior del forat de contacte de les dents de perforació; G - Força compressiva de la formació.
Si es compleixen les condicions anteriors i s’optimitzen altres factors, es millorarà molt l’eficiència de la perforació, com ara l’ajustament de la velocitat de rotació i l’angle de la dental de perforació. Com es pot veure des de les anteriors, com més dura sigui la formació, com més baixa sigui l’eficiència de la perforació, perquè la pressió de perforació requerida augmenta i el temps perquè la formació es produeixi augmenta quan la pressió és constant.
3.2 Impacte dels factors de descàrrega del sòl en l'eficiència de la perforació
A causa de les diferències en la composició, l'estructura i el contingut d'humitat dels estrats foradats, la viscositat de les restes de perforació varia. Quan les deixalles de perforació es carreguen a la galleda i s’eliminen del terra per descarregar -les, més gran sigui la seva viscositat, més temps es requereix per a la descàrrega.
5. La influència de la selecció d’eines de perforació en l’eficiència de la perforació
Hi ha molts tipus de bits de perforació que s’utilitzen en petites excavadores rotatives, amb estructures diverses. S’han de seleccionar diferents bits de perforació per a diferents models d’equips, mètodes de construcció i formacions geològiques. Actualment, hi ha sis tipus de bits de perforació habitualment utilitzats per a les plataformes de perforació rotativa: bits de perforació en espiral, cubetes de perforació rotativa, bits de perforació cilíndrica, bits de perforació inferior ampliats, bits de perforació d’impacte i trossos de perforació d’impacte, cadascun dels quals té moltes varietats. La selecció d’eines de perforació té un impacte significatiu en l’eficiència de la perforació de les plataformes de perforació rotativa i s’ha de seleccionar el bit de perforació més adequat a partir de la formació que s’està perforant per maximitzar l’eficiència de la perforació. Les plataformes de perforació rotatives poden estar equipades amb diferents bits de perforació segons les condicions geològiques, i es poden utilitzar bótes de perforació llargues en capes de sòl cohesionat per accelerar la velocitat de perforació; Per a formacions amb un alt contingut de sorra i grava, es poden utilitzar barrils de perforació curts amb protecció de fang per controlar la velocitat de perforació; Per a formacions que contenen roques aïllades, roques i roques més dures, es poden utilitzar bits de perforació en espiral llarg i curt per al tractament. Després de deixar anar, es pot substituir el canó de la perforació per continuar perforant. En comparació amb les plataformes de perforació convencionals, les plataformes de perforació rotativa tenen un parell de rotació més gran i es poden ajustar automàticament segons les condicions geològiques.
5. La influència de la selecció de canonades en l'eficiència de la perforació
Les barres de perforació habitualment utilitzades per a les plataformes de perforació rotativa es divideixen en dues categories: tipus de fricció i tipus de bloqueig de la màquina. La barra de perforació de tipus de fricció es basa principalment en la força de fricció entre les tecles de la barra de perforació per generar pressió de perforació. Les característiques d’aquest tipus de plataformes de perforació són: augmentant la pressió durant la perforació, no cal trobar un punt de pressió, sense necessitat de desbloquejar -se en aixecar la barra de perforació, fàcil funcionament, alta velocitat d’elevació i baixar l’eina de perforació, sinó baixa pressió i alta eficiència en la perforació en formacions més suaus; La canonada de perforació bloquejada per màquina és un tipus de canonada de perforació que transmet la pressió del capçal de potència a l’eina de perforació a la part inferior del forat a través dels punts de pressió entre cada capa de la canonada de la perforació. Les característiques d’aquest tipus de canonades de perforació són que la pressió màxima de perforació només es pot generar després que els punts de pressió entre cada capa estiguin atracades durant la perforació. En aixecar el tub de perforació, primer cal alliberar el bloqueig i la velocitat d’elevació i baixada és lenta, que és adequada per a formacions més dures.
