Účinnost vrtání malé rotační vrtné soupravy odkazuje na poměr celkové hloubky vrtané otvoru pro hromadu k celkové době strávené během normálního provozu. Mezi faktory, které ovlivňují účinnost vrtání rotačních vrtných souprav, patří hloubka díry, průměr otvoru, geologické podmínky, výběr nástrojů vrtání a typ vrtné tyče.
Vliv hloubky díry na účinnost vrtání rotační vrtné soupravy
Během konstrukce rotační vrtné soupravy je pokaždé, když je vrták naplněn půdou, nutné zvednout a vykládat půdu a poté snižovat vrtný nástroj na dno díry. Je zřejmé, že čím menší je hloubka díry, tím vyšší je účinnost. Efektivita vrtání v=h1/(t 1+ t 2+2 h/v1) (m/h), kde H je množství na vrtání nohou, m; t1, čas potřebný k vyvrtání plného kbelíku, h; T2 je doba vykládky, h; H je hloubka otvoru, m; V, zvýšení a snížení rychlosti vrtání, m/h. Z výše uvedené rovnice je vidět, že když jiné parametry zůstanou konstantní, větší H, menší V. Když hloubka díry přesahuje 100 m, účinnost vrtání se prudce snižuje. Když hloubka díry přesahuje 120 m, účinnost vrtání bude nižší než u jiných konstrukčních metod a míra nehody se výrazně zvýší. Proto se doporučuje používat co nejvíce další konstrukční metody, jako je vpřed a zpětný oběh při provádění ultra hluboké konstrukce otvorů.
2. vliv clony na účinnost vrtání rotačních rypadel
V současné době je nejčastěji používanou rotační vrtací soupravou rotační vrtací kbelík, který má na dně tělo duté hlavně a dvě vstupní dveře kbelíku. Během vrtání jsou vrtné zbytky proříznuty zuby vrtáků a vstupují do hlavně dveřmi kbelíku. Pod tahem dolních vrtných zbytků se horní zbytky postupně stoupají do hlavně, dokud nejsou naplněny. Existují dva hlavní faktory, které ovlivňují účinnost vrtání, jedna je rychlost, za kterou trosky vstupují do dveří kbelíku, a druhou je rychlost, při které zbytky stoupají uvnitř kbelíku. Za prvé, rychlost půdy vstupující do dveří kbelíku souvisí s oblastí půdy vstupující do dveří kbelíku. Čím větší je průměr vrtání, tím větší je plocha půdy vstupující do dveří kbelíku a čím rychlejší je půda vstupující do rychlosti;
Za druhé, stoupající rychlost trosek v těle kbelíku souvisí s mnoha faktory, z nichž nejdůležitější jsou:
(1) hmotnost půdních zbytků;
(2) Adhezní síla mezi kbelíkovou stěnou a půdou zbytků.
Je zřejmé, že čím větší je průměr vrtu, tím těžší je půda, ale adhezní síla mezi kbelíkem a půdou se sníží; Když se průměr vrtacího bitů snižuje, hmotnost trosek se snižuje, ale zvyšuje se adhezní síla mezi kbelíkem a troskami.
Samozřejmě existují také i další faktory, jako je tvar kbelíku vrtáku, koeficient tření povrchu vrtáku a obsah vlhkosti ve struskové půdě, což může ovlivnit stoupající rychlost půdy struskové v těle kbelíku. Na základě výše uvedené situace dopad průměru vrtání na účinnost vrtání následuje vzorec znázorněný na obrázku 2. Z obrázku je vidět, že účinnost vrtání klesá, když je průměr vrtání menší než 1 m a větší než 2 m.
Dopad geologických útvarů na účinnost vrtání
Dopad geologických útvarů na účinnost vrtání se projevuje hlavně v obtížnosti vrtání (vrtatelnost geologických útvarů) a rychlosti vykládky půdy.
3.1 Vrtátelnost vrstev
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 - tlak ve vzorci G; S - oblast spodního kontaktního otvoru pro vrták; G - pevnost v tlaku tvorby.
Pokud jsou výše uvedené podmínky splněny a jsou optimalizovány další faktory, bude účinnost vrtání výrazně zlepšena, jako je nastavení rychlosti otáčení a úhel zubu. Jak je vidět z výše uvedeného, čím těžší je tvorba, tím nižší je účinnost vrtání, protože se zvyšuje požadovaný vrtný tlak a čas, kdy se tvorba zlomeniny zvyšuje, když je tlak konstantní.
3.2 Dopad faktorů vykládky půdy na účinnost vrtání
Vzhledem k rozdílům ve složení, struktuře a obsahu vlhkosti ve vrtaných vrstvách se liší viskozita vrtných zbytků. Když jsou vrtné zbytky naloženy do kbelíku a odstraněny ze země pro vykládku, čím vyšší je jeho viskozita, tím delší je čas potřebný pro vyložení.
4. vliv výběru nástrojů pro vrtání na účinnost vrtání
V malých rotačních rypadloch se používá mnoho typů vrtáků s různými strukturami. Pro různé modely zařízení, metody výstavby a geologické formace by měly být vybrány různé vrtné bity. V současné době existuje šest běžně používaných typů vrtných bitů pro rotační vrtné soupravy: spirálové vrtací kousky, rotační vrtací kbelíky, bity s válcovými vrtacími vrtáky, rozšířené bity dně vrtáků, nárazové vrtací bity a dopadní vrtací kousky, z nichž každá má mnoho odrůd. Výběr nástrojů pro vrtání má významný dopad na účinnost vrtání rotačních vrtných souprav a nejvhodnější vrták by měl být vybrán na základě vyvrtávání tvorby, aby se maximalizovala účinnost vrtání. Rotační vrtné soupravy mohou být vybaveny různými vrtačkami podle geologických podmínek a v soudržných vrstvách půdy lze použít k zrychlení rychlosti vrtání; Pro formace s vysokým obsahem písku a štěrku lze s ochranou bahna použít krátké vrtačky k kontrole rychlosti vrtání; Pro formace obsahující izolované horniny, balvany a tvrdší horniny lze pro léčbu použít dlouhé a krátké spirálové vrtací kousky. Po uvolnění může být hlaveň vrtáku nahrazena, aby pokračovala v vrtání. Ve srovnání s konvenčními vrtnými soupravami mají rotační vrtné soupravy větší rotační točivý moment a mohou se automaticky přizpůsobit podle geologických podmínek.
5. Vliv výběru vrtáků na účinnost vrtání
Běžně používané vrtné tyče pro rotační vrtné soupravy jsou rozděleny do dvou kategorií: typ tření a typ stroje. Vrtací tyče typu tření se opírá hlavně na třecí sílu mezi klíči vrtačky, aby se vytvořila vrtný tlak. Charakteristiky tohoto typu vrtné soupravy jsou: zvyšující se tlak při vrtání, není třeba najít tlakový bod, není třeba odemknout při zvedání vrtné tyče, snadný provoz, vysokou rychlost zvedání a snižování vrtného nástroje, ale nízký tlak a vysokou účinnost při vrtání v měkčích formacích; Trubka zamčená stroje je typ potrubí vrtačky, která přenáší tlak napájecí hlavy k nástroji vrtání ve spodní části otvoru přes tlakové body mezi každou vrstvou vrtací trubky. Charakteristiky tohoto typu vrtací potrubí spočívají v tom, že maximální vrtný tlak lze generovat až poté, co jsou během vrtání zakotveny pouze poté, co jsou tlakové body mezi každou vrstvou zakotveny. Při zvedání potrubí vrtání musí být zámek nejprve uvolněn a rychlost zvedání a snižování je pomalá, což je vhodné pro tvrdší formace.
