Galvenie urbšanas instrumenti: visaptverošs ceļvedis par rullīšu konusa uzgaļu un dimanta uzgaļu klasifikāciju un pielietojumu

01 Rullīšu konusa urbji: daudzpusīgi instrumenti pielāgošanai formācijām

Kopš to parādīšanās 1909. gadā, rullīšu konusa urbji ir kļuvuši par visplašāk izmantoto urbju veidu rotācijas urbšanā. To unikālais daudzkonusu konstrukcijas dizains ļauj tiem pielāgoties dažādiem formācijas apstākļiem, sākot no mīkstiem līdz ārkārtīgi cietiem.

Strukturālais sastāvs un galvenās tehnoloģijas

Rullīšu konusa uzgalis sastāv no piecām galvenajām sastāvdaļām:

• Uzgaļa korpuss: Trīs kopā sametinātas konusa kājas ar savienojuma vītni augšpusē.
• Rullīšu konusi: Koniski metāla korpusi ar frēzētiem zobiem vai ieliktņiem uz virsmas.
• Gultņu sistēma: Sastāv no četriem gultņu komplektiem: lieliem, vidējiem, maziem un aksiāliem gultņiem.
• Sprauslas: Parasti 3–4, ar diametru 7–14 mm.
• Eļļas uzglabāšanas un blīvēšanas sistēma: gumijas vai metāla blīvēšanas gredzeni apvienojumā ar spiediena kompensācijas ierīcēm.

Starp tiem gultņu blīvēšanas tehnoloģija ir galvenais tehnoloģiskais sasniegums rullīšu konusa urbju jomā. Mūsdienu urbji izmanto eļļas uzglabāšanas spiediena kompensācijas sistēmu, kas uztur dinamisko līdzsvaru starp eļļas spiedienu gultņa dobumā un urbuma šķidruma kolonnas spiedienu, izmantojot tādus komponentus kā spiediena pārvades caurumus, spiediena kompensācijas diafragmas un eļļas krūzes.

Klasifikācijas sistēma un IADC kodēšana

Starptautiskā Urbšanas darbuzņēmēju asociācija (IADC) ir izstrādājusi globāli vienotu rullīšu konusa urbju klasifikācijas standartu, izmantojot trīsciparu kodēšanas sistēmu:

Pirmais cipars: zoba tips un piemērojamā formācija

1: Frēzēti zobi, mīksti veidojumi

2: Frēzēti zobi, vidēji līdz vidēji cieti veidojumi

3: Frēzēti zobi, cieti un abrazīvi veidojumi

5: Ievietojiet zobus, mīkstus līdz vidējus veidojumus

6: Ievietojiet zobus, vidēji cietus veidojumus

7: Ievietojiet zobus, cietus un abrazīvus veidojumus

8: Ievietojiet zobus, ārkārtīgi cietus un ļoti abrazīvus veidojumus

Otrais cipars: Veidojuma cietības apakšnodaļa (1.–4. pakāpe; lielāki skaitļi norāda cietākus veidojumus)

Trešais cipars: Bitu strukturālās īpašības

4: Noslēgti rullīšu gultņi

6: Noslēgti slīdgultņi

7: Noslēgti slīdgultņi + ieliktņa mērierīces aizsardzība

8: Novirzošie urbji virziena urbšanai

Vienkāršota IADC klasifikācijas sistēma rullīšu konusa bitiem

Akmeņu laušanas mehānisms un kustības raksturojums

Darbības laikā rullīšu konusa urbim ir trīs veidu salikta kustība:

• Revolūcija: Konusi griežas pulksteņrādītāja virzienā kopā ar visu uzgali.
• Rotācija: zobi griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam ap konusa asi.
• Bīdāmība: Ieskaitot radiālo un tangenciālo slīdēšanu.

Šī kombinētā kustība panāk divkāršu klinšu laušanas efektu:

1.Trieciena saspiešanas efekts: atsevišķu un dubultu zobu mainīga saskare ar apakšējo caurumu rada gareniskas vibrācijas, radot trieciena slodzes.

2.Bīdāmās bīdes efekts: Iežu bīde tiek panākta, projektējot pārkares, dubultkonusa un nobīdes konstrukcijas.

Atlases stratēģija un formācijas saskaņošana 

Rullīšu konusa urbju izvēles pamatprincipi, pamatojoties uz iežu īpašībām:

• Mīkstas formācijas: Izvēlieties urbjus ar nobīdītu, pārkarinātu un dubultkonusa struktūru, kas aprīkota ar augstiem, platiem un reti frēzētiem vai ieliktņu zobiem.
• Vidēji cieti veidojumi: samaziniet nobīdes, pārkares un dubultkonusa vērtības; izmantojiet īsus, šaurus un blīvus zobus.
• Cieti un abrazīvi veidojumi: Izmantojiet viena konusa veltņus bez pārkares vai nobīdes, kas aprīkoti ar lodīšu zobiem vai koniskiem lodīšu zobiem.
• Novirzei pakļauti veidojumi: Izvēlieties īszobu urbjus bez nobīdes vai nelielas nobīdes un bez kalibra zobiem.
• Starpslāņu mīkstie un cietie veidojumi: atlasiet urbju veidus, pamatojoties uz cietāko iežu, un urbšanas laikā dinamiski pielāgojiet parametrus.

Reakcija uz īpašiem darba apstākļiem

• Mazi urbumi (<177 mm): Izmantojiet viena veltņa konusa urbjus, kuriem ir lielāki konusi, zobi un gultņi lielākai izturībai.
• Virziena urbšana: Izvēlieties īpašus novirzīšanas urbjus, kuru IADC koda trešais cipars ir 8. 

02 Dimanta urbji: jaudīgi instrumenti cieto formējumu veidošanai 

Tā kā dimants ir cietākais materiāls dabā, tā Mosa cietība ir 10. pakāpe, spiedes izturība līdz 8800 MPa un nodilumizturība 9000 reižu lielāka nekā tēraudam. Izmantojot šo īpašību, dimanta urbji ir kļuvuši par galveno instrumentu cietu veidojumu apstrādei.

Klasifikācijas sistēma un tehnoloģiskā evolūcija

Mūsdienu dimanta urbji galvenokārt tiek iedalīti trīs veidos:

1.Virsmas griešanas dimanta urbji

• Dimanta daļiņas ir atsegtas uz matricas virsmas.
• Piemērots vidēji cietiem līdz cietiem veidojumiem.
• Dimanta daļiņu izmēru klasifikācija:
• Mīkstie veidojumi: 2 graudi uz karātu (gpc) (daļiņu izmērs aptuveni 4 mm)
• Vidēji cieti veidojumi: 3–4 gpc (daļiņu izmērs aptuveni 3,6 mm)
• Cietie veidojumi: 10–15 gpc (daļiņu izmērs aptuveni 2,0 mm)

2.Impregnēti dimanta urbji

• Dimanti ir piesūcināti matricas iekšpusē (60–400 gpc).
• Piemērots cietiem un abrazīviem veidojumiem (piemēram, kramam, silīcija dolomītam).
• Dimanta pašuzasināšana tiek panākta ar matricas nodilumu.

3.PDC uzgaļi (polikristāliski dimanta kompaktie uzgaļi)

• Pirmo reizi to ieviesa Amerikas Savienoto Valstu uzņēmums General Electric (GE) 1973. gadā.
• Kompakta struktūra: dimanta slānis + cementēta karbīda substrāts.
• Piemērots mīkstiem līdz vidēji cietiem homogēniem veidojumiem.

Konstrukcijas projektēšana un galvenie parametri

Dimanta urbjiem ir integrēta konstrukcija bez kustīgām daļām, galvenokārt ietverot:

• Tērauda korpuss: Izgatavots no vidēja oglekļa tērauda, ​​ar savienojuma vītni augšpusē.
• Matrica: volframa karbīda pulveris + uz vara bāzes veidots saistmetāls ar cietības pakāpi HRC 30–45.
• Griešanas elementi: dabiskie/sintētiskie dimanti vai PDC kompaktie diski.
• Hidrauliskā struktūra: ūdensteces un plūsmas kanāli (radiālie, spirālveida utt.).

Galvenie projektēšanas parametri

• Dimanta koncentrācija: pielāgota, pamatojoties uz formācijas abrazivitāti; augstāka koncentrācija abrazīvākiem formācijām.
• Izvirzījuma augstums:
• Mīkstie veidojumi: 1/3 no daļiņu izmēra
• Cietie veidojumi: 1/6–1/10 no daļiņu izmēra
• Lūpu forma:
• Plakandibena: Viendabīgiem veidojumiem
• Izliekts: Cietiem veidojumiem
• Robains: abrazīviem veidojumiem

Iežu laušanas mehānisms un veidošanās reakcija

Dimanta urbju iežu laušanas metode atšķiras atkarībā no veidošanās īpašībām:

Plastiski veidojumi (piemēram, dūņakmens, ģipsis): Līdzīgi “aršanas” procesam; dimanti iekļūst veidojumā, izraisot iežu plastisku plūsmu.

Trausli veidojumi (piemēram, kvarca smilšakmens): veidojas tilpuma drupināšanas bedres, kuru griešanas izmēri ir 2–4 reizes lielāki par dimantu izvirzījumiem, kā rezultātā tiek panākta augsta efektivitāte.

Cietie ieži (piemēram, krams, silīcija ieži): tiek izmantoti piesūcināti gabaliņi, un iežu sadalīšana tiek panākta ar mikrogriešanu un skrāpēšanu, līdzīgi kā slīpripas berzēšana.

PDC bitu tehniskās priekšrocības un ierobežojumi

Kā revolucionārs produkts dimanta urbju saimē, PDC bitiem ir unikālas priekšrocības:

Strukturālās iezīmes

Tērauda korpusa PDC uzgaļi: Integrāls vidēja oglekļa tērauds ar virsmas rūdīšanas apstrādi.

Matricas korpusa PDC uzgaļi: Augšējais tērauda korpuss + apakšējā volframa karbīda matrica, kas nodrošina labāku veiktspēju.

Profila dizains

Parabolisks: mīkstiem veidojumiem, kas nodrošina lielu jaudu un urbšanas ātrumu.

Apaļa: Urbšanai ar rotācijas galdu, atvieglojot iekļūšanu cietos starpslāņos.

Konisks: Ātrgaitas urbšanai ar labu iespiešanās spēju.

Lietojumprogrammas ierobežojumi

Nav piemērots grants veidojumiem un starpslāņu mīkstiem-cietiem veidojumiem.

Temperatūras izturības robeža (nodilums pastiprinās virs 350 ℃; stiprības zudums notiek 700 ℃ temperatūrā).

Zema triecienizturība; jaunu uzgaļu malām ir tendence nolupt.

Dimanta urbju piemērojamo formējumu salīdzināšanas tabula

03 Zinātniskās atlases ceļvedis: formāciju un operacionālo prasību saskaņošana

Zelta noteikumi rullīšu konusa uzgaļu izvēlei

Veidošanās cietības saskaņošana

Mīkstas formācijas: Izvēlieties urbjus ar lielu nobīdi, pārkari un dubultkonusa struktūru, kas aprīkota ar ķīļveida vai karotes formas zobiem.

Cietie veidojumi: Pieņemt viena konusa, nekompensētas struktūras, kas aprīkotas ar lodīšu zobiem vai koniskiem lodīšu zobiem.

Reakcija uz abrazīvitāti

Abrazīvu veidojumu veidošanai izmantojiet ieliktņus ar kalibra zobiem.

Ja ārējās rindas zobi ir noapaļoti, bet vidējie zobi ir maz nodiluši, nākamais uzgalis jāprojektē ar uzlabotu kalibra aizsardzību.

Pretpasākumi īpašiem darba apstākļiem

Novirzei pakļauti veidojumi: Izvēlieties īszobu urbjus bez nobīdes vai ar nelielu nobīdi; veidojuma pielāgojamībai jābūt nedaudz mīkstākai nekā faktiskajam veidojumam.

Starpslāņu mīksti-cieti veidojumi: atlasiet urbjus, pamatojoties uz cietāko iežu, un urbšanas laikā dinamiski pielāgojiet parametrus.

Dziļš urbumu sekciju urbšana: izmantojiet urbjus ar lielu kopējo jaudu, lai kompensētu izslēgšanās laika zudumus.

Dimanta urbju atlases stratēģija

PDC bitiem piemērojamie nosacījumi

Optimāli scenāriji: gari, homogēni, mīksti līdz vidēji cieti veidojumi (piemēram, slāneklis, dūņakmens, ģipsis).

Aizliegtie scenāriji: Grants veidojumi, krama starpslāņi, mīksti-cieti starpslāņi.

Parametru iestatījumi: zems WOB (30–60 kN), augsts apgriezienu skaits minūtē (100–300 apgr./min), liels plūsmas ātrums.

Piemērojamie nosacījumi dabīgā/sintētiskā dimanta urbjiem

Cieti līdz ārkārtīgi cieti veidojumi (piemēram, granīts, kvarca smilšakmens).

Ļoti abrazīvi veidojumi (piemēram, krams, silīcija dolomīts).

Turbīnu urbšana, dziļas/ultradziļas akas un serdes ieguve.

Īpašas prasības serdeņu urbjiem

Rullīšu konusa serdeņu urbji: četru ruļļu konusa (konisks/cilindrisks) vai sešu ruļļu konusa (pilnībā cilindrisks) dizains.

Dimanta kroņurbji: Nepieciešamas simetriski izvietotas griešanas malas ar vienmērīgu nodilumizturību.

Galvenais rādītājs: koncentriskums starp iekšējo caurumu un ārējo apli, lai novērstu serdes ovalizēšanos.

Dziļūdens anomāliju novērtējums un apstrāde

Rullīšu konusa uzgaļa darba stāvokļa identifikācija

Gultņa bojājumi: periodiska rotējošā galda kratīšanās, kas pastiprinās augsta WOB gadījumā, samazināts urbšanas ātrums, bet normāls sūkņa spiediens.

Konusa zudums: spēcīga urbšanas iesprūšana, svara indikatora strauja svārstība, iestrēgšanas dziļuma izmaiņas, pavelkot urbšanas auklu.

Zobu nodilums: Samazināta rotējošā galda slodze, nav grūdienu, ievērojams urbšanas ātruma samazinājums.

Dimanta urbju lietošanas tabu

Pirms urbja ievietošanas urbumā apakšējais caurums ir jāiztīra, lai pārliecinātos, ka tajā nav palikuši metāla atkritumi.

Sāciet urbšanu ar mazu WOB un zemu apgriezienu skaitu minūtē "ieslaušanai" (0,5 m apakšējā urbuma kondicionēšana).

Izvairieties no urbšanas operācijām; ja nepieciešams, izmantojiet zemu WOB un zemus apgriezienus minūtē, lai nodrošinātu vienmērīgu darbību.

Kontaktinformācija:Džesija Džou
Mobilais tālrunis/WhatsApp:+0086-18109206861
Tīmeklis:www.landrilltools.com