ربما لم تسمع من قبل عن جهاز الحفر تحت السطحي، أليس كذلك؟ إنه نوع من آلات الحفر، يُستخدم عادةً لحفر ثقوب تثبيت الصخور، وثقوب التثبيت، وثقوب التفجير، وثقوب الحقن، وغيرها من أعمال الحفر في مشاريع البناء الحضري، والسكك الحديدية، والطرق السريعة، والأنهار، والطاقة الكهرومائية، وغيرها. في هذه المقالة، سيقدم لكم موقع Xiaodian شرحًا مفصلاً عن بنية أجهزة الحفر تحت السطحي، ومبدأ عملها، وتصنيفها. هيا بنا نتعرف عليها!
تكوين آلية جهاز حفر سطحي كبير في قاع البئر.
1. حامل المثقاب: حامل المثقاب هو سكة التوجيه لانزلاق جهاز الدوران، وتقدم ورفع أداة الحفر.
2. الحجرة: العربة عبارة عن هيكل صندوقي مربع ملحوم بألواح فولاذية، ويستخدم لتوصيل ودعم إطار الحفر.
3. الجهاز الدوار: تتكون هذه الآلية من محرك هيدروليكي، وآلية مغزل، ورأس ضغط، ولوحة انزلاق، وآلية تزويد مركزية بالهواء. تُثبّت سلسلة آلية الدفع على لوحة الانزلاق بواسطة عمود محوري وآلية تخميد زنبركية.
4. آلية الدفع: تتكون آلية الدفع من محرك هيدروليكي للدفع، ومجموعة مسننة، وسلسلة، ونابض ممتص للصدمات.
5. جهاز تفريغ القضيب: يتكون جهاز تفريغ القضيب من جسم القضيب العلوي، وجسم القضيب السفلي، وأسطوانة التثبيت، وأسطوانة إخراج القضيب.
6. جهاز إزالة الغبار: ينقسم جهاز إزالة الغبار إلى عدة طرق مثل إزالة الغبار الجاف، وإزالة الغبار الرطب، وإزالة الغبار المختلط، وإزالة الغبار بالرغوة.
7. آلية المشي: يتكون جهاز المشي من إطار المشي، ومحرك هيدروليكي، ومخفض تروس كوكبي متعدد المراحل، وحزام زاحف، وعجلة قيادة، وعجلة مدفوعة، وجهاز شد.
8. الهيكل: يتم تثبيت وحدة ضاغط الهواء، وجهاز إزالة الغبار، ووحدة مضخة خزان الوقود، ومجموعة الصمامات، والكابينة، وما إلى ذلك على الهيكل.
9. آلية دوران جسم الطائرة: تتكون هذه الآلية من محرك الدوران، والفرامل، وجهاز التباطؤ، والترس، ومحمل الدوران، وما إلى ذلك.
10. آلية الانحراف لمنصة الحفر: تتكون هذه الآلية من أسطوانة الانحراف وعمود المفصلة ومقعد المفصلة، مما يسمح للمنصة بالانحراف يمينًا ويسارًا وضبط زاوية الحفر.
11. نظام الضاغط والمطرقة: يتم تجهيز نظام الضاغط بشكل عام بضاغط هواء لولبي لتوفير الهواء المضغوط لنظام التنظيف النفاث للمطرقة عالية الضغط وجامع الغبار ذي التدفق الصفائحي.
المكونات الأساسية لجهاز حفر متعدد الأغراض في قاع البئر
تتكون أدوات الحفر من أنبوب حفر، وريشة حفر، ومطرقة. عند الحفر، يُستخدم محولان لأنبوب الحفر لحفر الصفيحة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. تتكون آلية تزويد الهواء الدوارة من محرك دوار، ومخفض سرعة دوار، وجهاز دوار لتزويد الهواء. مخفض السرعة الدوار هو جزء مغلق من ترس أسطواني ثلاثي المراحل، يتم تزييته تلقائيًا بواسطة مزيتة حلزونية. يتكون جهاز تزويد الهواء الدوار من جسم توصيل، وحلقة مانعة للتسرب، وعمود مجوف، ووصلة لأنبوب الحفر. مزود بمشابك هوائية لتوصيل وتفريغ أنبوب الحفر. يتم رفع آلية ضبط ضغط الرفع بواسطة محرك الرفع بمساعدة مخفض السرعة، وسلسلة الرفع، وآلية الدوران، وأداة الحفر. في نظام السلسلة المغلقة، يتم تركيب أسطوانة تنظيم الضغط، وبكرة متحركة، ومادة مانعة لتسرب الماء. عند التشغيل العادي، يدفع قضيب مكبس أسطوانة تنظيم الضغط البكرة لتمكين أداة الحفر من إجراء عملية الحفر تحت الضغط.
مبدأ عمل جهاز الحفر في قاع البئر
يعتمد مبدأ عمل جهاز الحفر تحت السطحي على نفس مبدأ عمل جهاز الحفر الهوائي الدوار التقليدي. يجمع جهاز الحفر الهوائي بين آلية الدوران بالصدمة، وينقل الصدمة إلى رأس الحفر عبر أنبوب الحفر؛ بينما يفصل جهاز الحفر تحت السطحي آلية الصدم (المطرقة) ويغوص في قاع البئر. بغض النظر عن عمق الحفر، يتم تركيب رأس الحفر مباشرة على المطرقة، ولا تنتقل طاقة الصدم عبر أنبوب الحفر، مما يقلل من فقد طاقة الصدم.
مع ازدياد عمق الحفر في منصات الحفر تحت السطحية وآلات حفر الصخور، يزداد فقدان قدرة الحفر في الصخور لقضبان ووصلات الحفر تحت السطحية (في الحفر المتوسط والعميق)، مما يؤدي إلى انخفاض سرعة الحفر بشكل ملحوظ، وبالتالي انخفاض التكلفة. ولتقليل خسائر الإنتاج وتحسين كفاءة الحفر، تم تصميم منصة حفر تحت السطحية في المشاريع الهندسية. تعمل هذه المنصة بالهواء المضغوط، ويعتمد مبدأ عملها على تركيب مطرقة هوائية في الطرف الأمامي لأنبوب الحفر مع رأس الحفر. أثناء الحفر، تحافظ آلية الدفع على حركة أداة الحفر للأمام، وتضغط ضغطًا محوريًا على قاع البئر، مما يجعل رأس الحفر يلامس الصخور في قاع البئر. ونتيجة لذلك، يتحرك المكبس ذهابًا وإيابًا ويصطدم برأس الحفر لإتمام عملية الحفر. يدخل الهواء المضغوط من آلية تزويد الهواء الدوارة ويصل إلى قاع البئر عبر القضيب المجوف، ويُطرد مسحوق الصخور المتكسر من الفراغ الحلقي بين أنبوب الحفر وجدار البئر إلى خارجه. يتضح أن جوهر حفر الصخور في قاع البئر هو الجمع بين طريقتين لتكسير الصخور: الصدم والدوران. تحت تأثير الضغط المحوري، يكون الصدم متقطعًا، بينما يكون الدوران مستمرًا. ونتيجةً لذلك، تتكسر الصخور وتُقص باستمرار. في حفر الصخور في قاع البئر، تلعب طاقة الصدم دورًا رئيسيًا.
تصنيف منصات الحفر في قاع البئر
ينقسم هيكل جهاز الحفر في قاع البئر إلى نوعين: النوع المتكامل والنوع المنفصل. وبحسب طريقة العادم، ينقسم إلى نوعين: العادم الجانبي والعادم المركزي. كما ينقسم أيضاً بحسب شكل كربيد التنجستن المدمج على سطح عمل جهاز الحفر، حيث توجد مثاقب DTH ذات الشفرات، ومثاقب DTH ذات الأسنان العمودية، ومثاقب DTH الهجينة ذات الشفرات المتعددة.
جهاز الحفر المتكامل في قاع البئر هو جهاز حفر متكامل يتكون من رأس وذيل. يتميز بسهولة تصنيعه وسهولة استخدامه، مما يقلل من فقد الطاقة أثناء النقل. أما عيبه، فهو أنه في حال تلف سطح العمل، يُتلف الجهاز بالكامل. في المقابل، يُفصل جهاز الحفر النموذجي عن ذيله (ذيل الحفر)، ويرتبطان بوصلات لولبية خاصة. عند تلف رأس جهاز الحفر، يمكن الاحتفاظ بذيل الحفر لتوفير الفولاذ. مع ذلك، فإن هذا التصميم أكثر تعقيدًا، وكفاءة نقل الطاقة فيه أقل.
تاريخ النشر: 25 أبريل 2023
