Hvernig á að velja rétta diamantkernuboraborði fyrir mismunandi bergmyndanir

Skilningur á eiginleikum bergmyndana: harðleiki, slípandi eiginleikar og uppbygging

Harðleiki bergs (Mohs- og Shore-mælikvarði) og áhrif hans á Tolva Dregin á

Hversu harður steinn er spilar mikilvæg hlutverk í því hversu hratt diamantar slítna við kjarnaboringar. Granítmyndanir með einkunn á Mohs-skalanu umkring 6–7 skapa mikla álag á diamantklippunum vegna þess að þær mynda mjög sterka álagspunkta á klippusvæðinu. Rannsóknir úr tilraunum í rannsóknarstofu gefa til kynna að við boringu í granít getur slíting diamanta hækkað allt að 40% meira en við boringu í mjúkri efni eins og kalksteini, sem hefur einkunn umkring 3 á Mohs-skalanu. Þetta þýðir að borðrekendur þurfa að nota sterkari festiefni til að halda þessum dýrleikadiamöntum festum á verkfærinu þegar þau eru álagð með miklum þyngd. Það er einnig til prófun sem kallast Shore-scleroscope-prófunin, sem mælir hversu „hoppandi“ efnið er, og hjálpar til við að spá fyrir um hvort diamantsegmentin munu sprunga undir endurtekrum álagi við slagboringu. Þegar velja réttar kjarnaborð fyrir verkið skoða sérfræðingar bæði einkunnir á Mohs-skalanu og Shore-tölur í samræmi við tegund steinsins sem þeir eru að vinna með, og reyna að forðast aðstæður þar sem diamantar sprunga áður en tíminn kemur.

Slípandi vísitala (t.d. Cerchar) og hætta við slípun á matriks í myndunum ríkum á kvarts

Slípandi eiginleiki lýsa getu bergsins til að slípa matriksið sem festir diamantdepli. Kvartsrík sandsteindar – sérstaklega þeir með Cerchar slípanda vísitölu yfir 3,5 – valda hröðri slípun á matriksinu, sem birtir diamantdeplin of snemma og styttr notkunartíma borhylkisins. Reiknigögn staðfestir þessa tengsl:

Kvartsþéttleiki	Aukning á slípunarmáti matriksins	Minnkun notkunartíma kornborhylkis
15–30%	2%	25–30%
>30%	3.5%	50–60%

Í slíkum myndunum eru mýk matriks með viðbótarefnum sem hindra slípun (t.d. volframkarbíð eða krómaboríð) nauðsynleg til að halda áfram stjórnuðri útsetningu á diamantdeplum án of mikillar slípunar.

Styrkleiki byggingar: brotinn gegn samfellt berg og áhrif þess á kornorku og stöðugleika borhylkis

Samfellt berg gerir kleift jafna innþrýsting og háa kornorku (>95%), en brotinn myndun kemur með þrjá tengda áskorana:

• Kornorkustopp : Brotnar skífur festast á milli veggja kornorkuhylkisins og hægja framleiðslu
• Óstöðugleiki í borhylki : Ójafnaður álag veldur titringi og hröðar tap á dimantum
• Munsturskewing á prufu : Samdráttur í byggingarbyggingu veikir geologíska túlkun

Stöðug gerð á borvökvi og yfirborin dimantkernuborhylki hjálpa við að styrkja sprungusvæði á meðan kernen er dregin upp – það bætir heildarmarki kernen og minnkar óframkvæmda tíma.

Tegundir dimantkernuborhylkja og bestu notkun þeirra í bergmyndunum

Ímpraegneruð dimantkernuborhylki fyrir harðar, slípandi bergmyndanir eins og gránít og basalt

Ímpregniruðum diamantkjarnaburðum er unnið með því að innbyggja smá díamantdeili í gegnum metallmatríx sem hefur verið sinterað saman. Þegar ytri lagið byrjar að slita sig á meðan borðað er, verða nýir díamantar sýnilegir, sem heldur áfram að tryggja jafna afköst burðsins jafnvel þegar borðað er í harðum efnum eins og gránít með hámarksstig á Mohs-skalanu um 6–7 eða þéttum basaltstein. Þessi sérstaka hönnun er sérstaklega áberandi í svæðum með hátt kvartsinnihald (mælt yfir 0,8 á Cerchar-skalanu), þar sem venjulegir yfirborðs-burðir missa díamantana fljótt vegna rufandi eiginleika þessa steina. Reiknaðar reynslur sýna að ímpregniruðir burðir haldast um 35 prósent lengur en venjulegir aðrir burðir þegar unnið er í myndunum með hátt silíkainnihald, og samt er hægt að endurvinna yfir 90 prósent af kjarnaprófnum. Að stilla þrýstinginn fyrir skolunina rétt er líka mjög mikilvægt, því ef hann er ekki rétt stilltur getur matríxin byrjað að glasa yfir tíma og hitasafnun verður vandamál á langum borðunartíma.

Díamantkjarnaburðar fyrir yfirborðssetningu fyrir mjúkar til miðlungs, brotlegar bergtegundir eins og skeljusamband og veðraður sandsteinn

Díamantkernbitar með yfirborðssettum hönnun hafa stærri díamantar festa einstaklega á efri hluta bitans. Þessir bitar eru best notuð við skurð í mjúkari efni eða myndunum sem eru ekki mjög staðgar. Form þessara bita gerir þeim kleift að skera í berg sem ekki standa vel undir þrýstingi, svo sem skeljusandsteinn eða gamall sandsteinn sem hefur verið slíðraður með tímanum (með styrk á bilinu 20–80 MPa). Vandræði koma upp hér vegna þess að kornhylkin getur farið í gegn og dýpnumýsingarnar geta verið skemmdar við útþáttun. Þegar þessir bitar eru notaðir saman við borð sem minnka titringu geta rekstrarar búist við um 92% kornendurhald jafnvel í mjög óstöðugum berglögum. En það er einnig vandamál sem á að nefna. Vegna þess að díamantarnir standa svo fram úr bitanum hafa þeir á tendency til að falla af auðveldlega þegar borð er í svæði rík á kvarts eða á mjög ójöfnu yfirborð. Það þýðir að þessir bitar eru ekki góð valmöguleikar fyrir svæði þar sem friðjudragi mun vera vandamál.

PDC- og elektroplateraðir bitar: Níska notkun í mjög mjúkum eða mjög breytilegum myndunum

Í ákveðnum tegundum bergmynda sem ekki eru fastar eða hafa blönduð geologíska lag, spila PDC-burðarhurðir (sem stendur fyrir Polycrystalline Diamond Compact) og elektroplátuðar burðarhurðir hvort tveggja sérstaka hlutverk. PDC-burðarhurðirnar hafa í raun gervidíamantklippur á sér sem geta klippst í efni eins og leir, silt og mjúkan kolefni miklu hraðar en venjulegar díamantburðarhurðir, um þrjú til fimm sinnum hraðar eftir aðstæðum. Þegar einhver þarf að borða prufugöng í breytilegar jarðskorður, svo sem í alluvíalaögum eða svæðum með mismunandi tegundum kollaglaga, er skynsamlegt að nota elektroplátuðar burðarhurðir. Þessar burðarhurðir fá mjög þunnan yfirborðslag af díamantefni við framleiðslu. Þær munu ekki standa langt ef notaðar eru gegn harðum efnum eins og gránít eða við borðun á mjög rýnandi efni í lengri tíma, því díamantarnir slítna hratt vegna þess að ekki er mikið af yfirborðsflatarmáli birt. En fyrir styttri verkefni þar sem er heimilt að víxla burðarhurðum oft, virka þessar elektroplátuðu möguleikarnir nokkuð vel bæði út frá kostnaðarsjónar og rekstrarstöðu.

Matrix Bond Engineering: Að laga diamantútsetningu, sjálfvirknilega skerfæringu og hitastöðugleika við kröfur í mynduninni

Hrað- vs. mjúkbindumyndir: Stjórn á diamantútsetningu og slífunarferli

Díamantverkfæri byggja mikið á festunarmatríx sínu til að stjórna hversu mikil hluti díamantanna eru út í skurðaðgerðum. Þegar talað er um mjúk festun þá slítur hún hröður og því koma nýir díamantar reglulega í ljós. Þetta virkar vel við harðar efni eins og gránít þar sem verkfærið „sker sjálft sig“ á meðan það er í notkun. Á hinn bóginn, eru harðari festanir ekki jafn auðveldlega slitin þegar unnið er með mjúkari bergtegundir eins og sandsteinsríka kvartsberg. Þó svo að þetta haldir fleiri díamöntum festum við verkfærið lengur, þá er það vandamál: ef festunin er of harð fyrir það sem er að skera, getur yfirborðið orðið glæst í staðinn fyrir að skera rétt. Að fá góða niðurstöðu kemur í raun niður á að velja rétt tegund matríx fyrir viðkomandi verkefni. Fyrir harð berg án ræsandi eiginleika ætti að nota mjúkari matríx. Fyrir þá flóknu ræsandi myndanir? Þá er röklegt að nota harðari matríx. Verkfæraframleiðendur leggja mikla tíma í að stilla þessi eiginleika með því að breyta blöndunni af málmum sem notaðir eru í framleiðslunni. Litlir munir í innihaldi kopars, tinns og nikels geta haft allan muninn á milli verkfæris sem hefur góða afköst og þess sem slitur of hratt.

Kóbalt-, brons- og járnbyggðir legeringar: Jafnvægi á milli þermískrar leiðileika, mótsögu gegn rósu og kostnaðar

Val á legeri hefur mikil áhrif á það hversu vel búnaður meðhöndlar hita, er mótvært slítri og áhrifar heildarkostnað verkefnisins. Kóbaltbyggð efni standa frammi vegna þess að þau leiða hita betur en brons eða járn um 15–20 prósent. Þetta gerir þau mjög árangursríka í að losa ofbúinn hita við háhraða virkni eða þegar dýptar kornar eru borðar. Betri hitaleiðingin hjálpar til við að koma í veg fyrir að dimantarnir umbreytistígrafít þegar unnið er með harðum bergsögum eins og basalt eða þéttum granítmyndunum. Bronslegerar myndanir gefa góða jafnvægi milli slitr mótværis og hitaþol og koma einnig á lægri kostnað. Þessar eru nægilega árangursríkar fyrir bergsögur með miðlungs háða harðleika, eins og sandsteinn eða skeljusamband, án þess að kosta of mikið. Járnbyggð valkostir veita sterkustu eiginleika í vélfræðilegu tilliti og spara um 30–40 prósent samanborið við kóbaltvalkosti. Þessi þurfa hins vegar mikla magn af kælivökva sem rennur í gegnum þá og virka best við lægri hraða í lengri borðunartíma til að halda hitastigi undir stjórn.

Tegund legeringar	Varmaleiðni	Mótstöðu gegn slíðrun	Kostnaðareinkunn	Ídæjuhuglæg myndun
Kóbolt	Urmikið	Hægt	Lág	Basalt, djúp gránít
Bronzu	Miðlungs	Miðlungs	Miðlungs	Sandsteinn, skífusteinn
Járn	Lág	Mjög hátt	Hægt	Óslíðrandi skífusteinn

Oftakrar spurningar

Hvað er Mohs-skalan notuð fyrir við borðun í bergi?

Mohs-skalan er notuð til að mæla harðleika bergmyndana og hjálpar borðunarstarfsmönnum við að ákvarða hentugustu diamantkjarnuborður og festiefni sem þarf fyrir árangursríka borðun.

Hvernig áhrifar slíðrunarstig bergs á borðunarstarfsemi?

Slíðrunarstig bergs, sem oft er mælt með Cerchar-vísitölu, áhrifar slíðrunar á efni sem heldur diamantdeilum á stað, sem leidir til óþarfa útsetningar og slíðrunar á diamantborðunum.

Af hverju eru mismunandi diamantkjarnuborður forgjörð fyrir mismunandi bergtegundir?

Ólíkum diamantkjarnaburðum, svo sem innblönduðum eða yfirborðssettum, er valið eftir steinhardleika og -byggingu, því það áhrifar slífrunarhraða og gæði kjarnunnar.

Hvaða hlutverk leika legeringar í afköstum diamantburða?

Legeringar eins og kóbalt, brons og járn áhrifa hitastigsskýringu og mótsögn gegn slífrun í diamantburðum og jafna afköst og kostnaðarávinning fyrir mismunandi borðunarstöður.