Khi nào nên thay mũi khoan: Bốn dấu hiệu cho thấy nó đã hết hạn sử dụng — và hai con số chứng minh điều đó

Việc biết khi nào cần rút mũi khoan không hề đơn giản như người ta vẫn nghĩ. Mũi khoan thường không hỏng đột ngột mà bị mòn dần, và sự mòn này rất dễ bị bỏ qua. "Nó vẫn đang khoan." "Chỉ vài mét nữa thôi." "Đá ở đây cứng hơn." Và cứ mỗi mét bạn cố gắng khoan một mũi khoan đã mòn vượt quá điểm dừng, bạn lại tốn thêm nhiên liệu, thêm chi phí cho cần khoan và khớp nối trục khoan, và thêm thời gian ngừng hoạt động khi mũi khoan cuối cùng hỏng giữa chừng.

Đây là cách để biết khi nào một công đoạn đã hoàn thành — không phải bằng cảm tính, mà bằng các tín hiệu có thể đo lường và các con số cụ thể.

Tín hiệu thứ nhất: Tỷ lệ thâm nhập giảm mạnh.

Dấu hiệu rõ ràng nhất của mũi khoan bị mòn cũng là dấu hiệu dễ bị bỏ qua nhất. Mũi khoan trước đó có thể đạt tốc độ một mét mỗi phút, giờ lại mất đến chín mươi giây. Rồi hai phút. Sau đó, người vận hành phải dùng lực đẩy mạnh, tốc độ khoan vẫn giảm, và mọi người đổ lỗi cho đá thay vì mũi khoan.

Một quy tắc đơn giản: trong cùng một tầng địa chất, trên cùng một mũi khoan, với cùng các thông số, nếu thời gian hoàn thành một lỗ khoan tăng hơn 30%, thì mũi khoan đã bị mòn. Không phải do đá thay đổi. Không phải do mũi khoan bị mỏi. Mà là do mũi khoan. Hãy tháo nó ra và kiểm tra.

Đây là những gì đang xảy ra ở mặt cắt: khi các mảnh dao cắt cacbua bị mòn, diện tích tiếp xúc của chúng với đá tăng lên — một mảnh dao sắc bén có diện tích tiếp xúc nhỏ, một mảnh dao bị mòn có bề mặt tiếp xúc rộng và phẳng. Diện tích tiếp xúc lớn hơn có nghĩa là áp suất tiếp xúc thấp hơn với cùng một lực cắt, điều đó có nghĩa là mỗi nhát cắt sẽ làm giảm hiệu quả phá vỡ đá. Mũi khoan không còn cắt nữa. Nó chỉ cọ xát. Và sự cọ xát tạo ra nhiệt, làm tăng tốc độ mòn, làm tăng diện tích tiếp xúc, từ đó làm giảm khả năng xuyên thấu hơn nữa. Đó là một vòng xoáy tử thần thể hiện rõ trên đồng hồ đo thời gian.

Tín hiệu thứ hai: Các lỗ không còn tròn nữa.

Hàng vạch chia độ bị mòn trên mũi khoan không chỉ làm giảm đường kính lỗ mà còn làm cho lỗ trở nên không đều. Mũi khoan bắt đầu bị lệch vì các vạch chia độ lẽ ra phải giữ cho mũi khoan nằm chính giữa lỗ đã bị mòn phẳng, và về cơ bản mũi khoan đang trôi dạt bên trong một khoang quá khổ, không tròn đều do chính nó tạo ra.

Bạn sẽ thấy điều đó trong các mảnh vụn khoan: nhiều mảnh vụn thô hơn, ít mảnh vụn mịn hơn, bởi vì mũi khoan đang làm bong tróc đá khỏi thành giếng thay vì cắt sạch sẽ vào bề mặt. Bạn sẽ nghe thấy điều đó trong máy khoan: nhịp đập thô ráp và không đều hơn khi mũi khoan va chạm và nhả ra khỏi thành giếng không bằng phẳng. Và bạn sẽ cảm nhận được điều đó ở cần khoan: độ rung tăng lên và thỉnh thoảng bị kẹt khi cần khoan uốn cong bên trong một lỗ khoan không đều.

Đối với khoan sản xuất, lỗ khoan không đều không chỉ là vấn đề chất lượng. Điều đó có nghĩa là mũi khoan tiếp theo đi vào lỗ đó sẽ phải doa sâu hơn, làm mòn hàng đo của chính nó sớm hơn dự kiến. Một mũi khoan bị mòn hoạt động quá điểm dừng có thể làm hỏng mũi khoan tiếp theo trước khi nó kịp chạm đến bề mặt giếng.

Tín hiệu thứ ba: Âm thanh của cuộc diễn tập nghe có vẻ sai.

Những người thợ khoan giàu kinh nghiệm chẩn đoán mũi khoan bằng âm thanh. Một mũi khoan sắc bén tạo ra tiếng nứt giòn, tần số cao với mỗi nhát đập — âm thanh của năng lượng được truyền hiệu quả vào việc phá vỡ đá. Một mũi khoan mòn tạo ra tiếng thud trầm hơn, tần số thấp hơn — âm thanh của kim loại va đập vào nhau vì các mảnh cacbua không còn xuyên sâu được nữa.

Khi các mảnh dao cắt cacbua mòn không đều — điều hầu như luôn xảy ra, vì hàng đo mòn nhanh hơn hàng mặt — mũi khoan bắt đầu hơi lung lay sau mỗi nhát đập. Sự lung lay đó tạo ra tiếng rít kim loại đặc trưng, ​​một kiểu rung động thay đổi theo từng nhát đập, và nhịp điệu va đập trở nên không đều. Mũi khoan không còn tiếp xúc vuông góc với đáy lỗ nữa, và mỗi nhát đập lệch tâm đều tạo ra sóng xung kích truyền sang hai bên vào cần khoan và ngược trở lại vào bộ phận nối chuôi.

Dấu hiệu thứ tư: Máy móc hoạt động vất vả hơn nhưng hiệu quả lại thấp hơn.

Mũi khoan bị mòn khiến toàn bộ chuỗi khoan phải hoạt động vất vả hơn. Áp suất cấp liệu cần thiết để duy trì độ xuyên thấu tăng lên. Mô-men xoắn quay tăng lên khi mũi khoan phải vật lộn để duy trì tốc độ quay trước ma sát tăng. Nhiệt độ dầu thủy lực tăng lên vì hệ thống đang tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt thay vì phá vỡ đá. Mức tiêu thụ nhiên liệu tăng lên.

Tất cả những điều này đều có thể đo lường được. Nếu giàn khoan của bạn có hệ thống ghi dữ liệu, hãy so sánh áp suất cấp liệu, mô-men xoắn quay và tốc độ khoan của mũi khoan hiện tại với một mũi khoan mới trong cùng một tầng địa chất. Các xu hướng sẽ cho bạn biết khi nào mũi khoan chuyển từ trạng thái "mòn nhưng vẫn hoạt động" sang trạng thái "gây tốn kém".

Nếu giàn khoan của bạn không có chức năng ghi dữ liệu, bạn sẽ cảm nhận được điều đó. Máy khoan hoạt động nóng hơn. Các nút điều khiển nặng hơn. Ca làm việc có vẻ dài hơn. Hãy tin điều đó. Máy móc biết mũi khoan đã hoàn thành ngay cả khi người vận hành không muốn tin.

Hai con số quyết định cuộc tranh luận

Trong trường hợp các tín hiệu chủ quan không đủ — hoặc khi ai đó cho rằng dữ liệu đó vẫn còn giá trị — đây là những con số cụ thể:

Đối với mũi khoan chữ thập và mũi khoan đục: đo độ mòn của mảnh hợp kim cacbua. Nếu độ mòn trên bất kỳ mảnh nào vượt quá 3 milimét, mũi khoan đã hỏng. Ba milimét là ngưỡng mà hiệu suất cắt giảm mạnh và sự sinh nhiệt bắt đầu đẩy nhanh quá trình xuống cấp của mảnh. Không phải 3,5. Không gần 3.3.

Đối với mũi khoan dạng nút: đo độ nhô ra còn lại của cacbua. Nếu bất kỳ nút nào bị mòn đến mức thấp hơn hai phần ba chiều cao ban đầu — nghĩa là hơn một phần ba miếng chèn đã bị mất — thì mũi khoan đó đã hỏng. Ngoài ra: nếu bất kỳ nút nào bị nứt, vỡ hoặc mất, mũi khoan cũng hỏng bất kể độ mòn đo được. Một nút bị nứt sẽ vỡ vụn và hỏng nghiêm trọng, và sự tiếp xúc giữa thép và đá có thể phá hủy thân mũi khoan.

Đây là các phép đo thực tế. Dùng thước kẹp hoặc thước đo độ mòn chỉ mất ba mươi giây để kiểm tra. Hãy ghi các số lên thân mũi khoan bằng bút sơn khi còn mới để có số liệu tham khảo so sánh.

Khi thay thế mũi khoan, hãy kiểm tra xem có gì ở phía trên nó.

Mũi khoan bị mòn không chỉ tự nó bị mòn mà còn làm mòn tất cả các bộ phận được kết nối với nó. Khi bạn tháo một mũi khoan bị mòn, hãy kiểm tra khớp nối ren của cần khoan. Một mũi khoan bị lắc lư trong lỗ sẽ truyền tải tải trọng không đều vào ren cần khoan, làm tăng tốc độ mỏi. Kiểm tra bộ chuyển đổi chuôi xem có dấu hiệu va đập lệch tâm hay không — một vòng bóng quanh mặt tiếp xúc rộng hơn ở một bên so với bên kia có nghĩa là mũi khoan đang quay lệch và piston đang va đập lệch trục. Thay thế cần khoan hoặc chuôi nếu chúng bị hư hỏng, vì việc lắp một mũi khoan mới vào dụng cụ đã mòn chỉ làm hỏng mũi khoan mới một cách từ từ.