Comment résoudre le blocage de bits causé par un mauvais enlèvement des copeaux dans le forage de trous profonds avec des marteaux DTH ?
2025.03.06Shandike eason
Voici une solution détaillée abordant le problème de l'encrassement par les déblais en raison d'une élimination inefficace des coupures dans les opérations de forage profond, couvrant la conception des équipements, les paramètres opérationnels, l'adaptabilité géologique et les pratiques de maintenance :
I. Optimisation de la conception du système d'élimination des déblais
- Assurez une pression et un volume d'air adéquats.
- Correspondance des Compresseurs d'AirSélectionnez des compresseurs avec un volume d'air suffisant (≥12–25 m³/min) et une pression (1,0–2,5 MPa) en fonction du diamètre et de la profondeur du trou. Utilisez plusieurs compresseurs en parallèle pour les trous profonds.
- Scellement de pipelineInspecter les joints des tiges de forage et les pipelines pour détecter des fuites. Améliorer le scellement avec des joints toriques ou des mastic.
- Distribution de l'airUtilisez des tiges de forage à double paroi (spécifiques aux marteaux DTH), où le tuyau intérieur délivre de l'air à haute pression et l'espace annulaire entre les tuyaux évacue les déblais, améliorant l'efficacité du transport des débris.
- Améliorer la conception du canal de coupe des mords
- Agrandir les canaux de découpeSélectionnez des forets avec des cannelures larges et profondes (par exemple, des conceptions paraboliques ou spirales) pour éviter l'accumulation de débris.
- Disposition optimisée des boutons en carbureAdoptez des arrangements de boutons en décalé ou en escalier pour minimiser la poussière fine provenant du broyage répétitif des roches.
- Conception de Jet CentralInstallez des buses à air haute pression au centre du trépan pour souffler directement les débris au fond du trou, empêchant ainsi les blocages.
II. Ajustement des paramètres opérationnels
- Contrôle de la vitesse de rotation et de la pression de poussée
- Stratégie à faible régimeRéduisez la vitesse de rotation (par exemple, 20–40 RPM) dans les roches dures pour éviter la cohésion de la fine poudre ; augmentez modérément la vitesse dans les formations molles.
- Correspondance de la pression de pousséeAjuster dynamiquement la poussée via des systèmes hydrauliques pour éviter le surchargement et le blocage des canaux de découpe.
- Levage intermittent de tiges pour le déblaiement des déblais
- Soulevez la tige de forage de 10 à 20 cm tous les 0,5 à 1 m de pénétration pour permettre à l'air à haute pression de bien rincer le fond du trou, évitant ainsi une accumulation excessive de débris.
III. Mesures d'adaptabilité géologique
- Gestion des formations complexes
- Couches Aquifères/ArgileusesInjecter des agents moussants ou des polymères pour réduire la viscosité des déblais et améliorer l'efficacité du transport de l'air.
- Zones fracturéesUtilisez une basse pression d'air (pour prévenir l'effondrement) avec un levage fréquent de tige à course courte (par exemple, tous les 0,3 m).
- Gestion de l'ouverture de trou
- Installez des collecteurs de poussière ou des séparateurs à cyclone à l'entrée du trou pour éliminer rapidement les débris déchargés et prévenir les obstructions de réinsertion.
IV. Technologies auxiliaires
- Injection d'eau en mousse/brume
- Injecter de l'eau pulvérisée ou des agents en mousse (concentration de 1 % à 3 %) à travers les tiges de forage pour humidifier les déblais, réduisant ainsi la poussière et augmentant le poids des débris pour un enlèvement plus facile.
- Élimination des Coupes Assistée par Vibration
- Installez des vibrateurs à haute fréquence (50–100 Hz) au sommet des tiges de forage pour détacher les débris adhérés sur les parois du trou et favoriser l'évacuation.
V. Entretien et Suivi
- Gestion de l'usure des forets
- Inspectez régulièrement l'usure des boutons en carbure (remplacez si usés au-delà d'1/3 de la hauteur) et réparez ou remplacez les forets avec des canaux de coupe déformés.
- Systèmes de surveillance en temps réel
- Équipé de capteurs de pression d'air et de compteurs de profondeur. Déclenche des alarmes et des alertes de levage automatique lorsque la pression augmente (>10 % au-dessus de la valeur définie) ou lorsque les taux de pénétration chutent brusquement.
- Maintenance préventive
- Nettoyez l'intérieur des tiges de forage après chaque quart de travail, et testez l'efficacité du compresseur mensuellement pour garantir un flux d'air dégagé.
VI. Protocoles d'intervention d'urgence
- Brouillage initial: Arrêtez immédiatement le forage, inversez la rotation, relevez lentement la tige et augmentez le flux d'air pour le rinçage.
- Brouillage sévèreInjecter un coulis lubrifiant (par exemple, un mélange de diesel et de bentonite), imprégner pendant 1 à 2 heures, puis tenter une extraction assistée par vibration.
Résumé
En optimisant la conception des équipements, en affinant les paramètres opérationnels, en s'adaptant aux conditions géologiques et en renforçant la surveillance de la maintenance, des solutions systémiques peuvent répondre aux inefficacités dans l'élimination des déblais. Les applications pratiques nécessitent des ajustements flexibles en fonction de la profondeur du trou (>20 m exige une pression plus élevée), du type de roche (granite, schiste, etc.) et de l'approche technique combinée pour minimiser les risques de blocage et améliorer l'efficacité du forage de plus de 30 %.
