U tvrdom rudarenstvu, visoke temperature predstavljaju jedan od glavnih izazova i najviše utiču na ausiranje bura. Ako dolaze velike talasne topline, takvi burci mogu da se razmakuju zbog topline, što uzrokuje brži aus. Ovo je važno jer kada se burci razmakuju, postaju manje efikasni u reženju tvrdih materijala i buranje postaje manje efikasno. Pored toga, nagli porasti temperature mogu dovesti do termodinamičke umornosti što vodi do oslabljanja buraca. Istraživanja pokazuju da visoke temperature mogu smanjiti životnu dobu burca za 30%, ili čak manje. Ova gubitak života burca ne samo što povećava operativne troškove, već i vodi do gubitaka vremena zbog promene buraca. Stoga, kako bi se održao produktivitet buranja, važno je da se prate i kontroliraju termalne uslove tijekom buranja.
Termalno širenje je još jedan problem koji utiče na učinkovitost i korisni život vrtljive za tvrd kamen. Kada se greju, materijali se šire, stvarajući napetosti koje mogu da rezultiraju mikroprepirinama i oštećenjem elemenata vrtljive. Znanje o koeficijentima teralnog širenja materijala od kojih su vrtljive izrađene je ključno. Ta informacija pomaže inženjerima da dizajnuju vrtljive koje će moći da izdrže termalne napetosti sa kojima se susreću tijekom vrtnje, uz druge zahtjeve. Preporučuje se da se izabere ravnoteža između teralne stabilnosti i mehaničke jačine materijala, prema stručnjacima. Na taj način, dizajneri mogu da osiguraju da vrtljiva ostane jaka u ekstremnim termalnim uslovima dovoljno dugo da obavi svoj posao. Ovi pronaći su od velikog značaja za optimizaciju DTH vrtljiva za vrtnju u visoko temperaturnim tvrdim kamenima, i pokazuju potrebu za inovacijama koje su sposobne istovremeno da rade s teralnim i mehaničkim problemima.
Tungsten karbid ima izuzetno visoku temperaturu taljenja i dobar je izbor za predrivanje u visoko temperaturnim uslovima. Nove formulacije tungsten karbida čak pružaju termičku otpornost, rezultujući materijalom koji zadržava snagu u najtežim uslovima. Izveštajno je, međutim, da se tungsten karbid proizveden u posebnom formi ponaša kao toplinsko otporan do preko 800°C i ima stepen trajnosti znatno viši od standardnog materijala. Ovo razvojno rešenje je ključno za produživanje života alata i efikasnosti predrivanja u tvrdim geološkim formacijama.
Razvoj novih sastava legura postaje sve važniji za postizanje čvršćih i otpornijih na toplinu vrtačkih glava. Primeri iz prakse pokazuju da određene napredne legiranj a mogu povećati životnost vrtačke glave do 50% u ekstremnim uslovima. Ova trajnost je rezultat simbiotskog odnosa između metalurža i proizvođača vrtačkih glava, koji rade na kreiranju materijala sa ravnotežom između termodinamičke stabilnosti i mehaničke jačine. Uključivanje takvih naprednih legura povećava životnost glave, kao i poboljšava efikasnost pronalaza u ekstremnim okoliničkim uslovima.
Pažljivo dizajnirani kanali za oplušivanje su važni za povećanje hlađenja boljim protokom tekućine oko glave vrtalice. Toplina koja se generiše pri vrteženju na visokoj temperaturi može biti dobro kontrolisana optimizovanom formom ovih kanala. Izvršene su računarske simulacije i one potvrđuju da dobro dizajnirana oplušivačka kanala mogu značajno poboljšati efikasnost hlađenja. Takva raspoređivanja pružaju poboljšano raspodeljivanje tekućine, čime se pomaže u sprečavanju generisanja topline unutar vrtačke glave. Ovi rezultati su dalje potvrđeni terenskim testovima koji pokazuju značajan spust temperature i mnogo veću trajnost sa savremenim dizajnom oplušivačkih kanala za vrtačke glave. Ove tehnike pružaju produženi život i performanse vrtačkih glava.
Znanje o uticaju protoka ključno je za kontrolu disipacije toplote tijekom vrtanja u ekstremnim okolinama. Optimalizacija dizajna bura radi stvaranje poboljšanih uzoraka zrakoputa mora biti esencijalni faktor kada je riječ o boljem termičkom olakanju. Ove promjene omogućavaju efikasniju disipaciju toplote – nešto ključno kada je riječ o životnom vijeku burova. Terensko testiranje je pokazalo da uspješni dizajni zrakoputa mogu znatno smanjiti termički napornost na burima i povećati životni vijek bura. Takve optimalizacije održavaju integritet bura i omogućuju efikasne i pouzdane operacije vrtanja u dubini pri visokim temperaturama. Može se zaključiti da je upotreba dinamike zraka ključna za optimalizaciju geometrije bura i za osiguravanje njihove učinkovitosti u teškim uvjetima vrtanja.
Geometrija dugmeta jače utiče na učinkovitost upravljanja toplinom tijekom vrtanja. Sferne formacije dugmeta pokazale su izvrsniju termalnu regulaciju u odnosu na konvencionalne balistisane oblike. Rezultati istraživanja su dokazali da zaokružena dugmeta mogu smanjiti tačkovni opterećenje što rezultira smanjenjem termalnih izvora tijekom vrtanja. Ovo je ključno za visokotemperaturno vrtanje tvrdog kamenja, jer je uklanjanje topline neophodno kako bi se postigla efikasnost i održavanje operacije. Indikatori performanse za različite dizajne prikazuju rastući trend za sferske konfiguracije u trenutnim vrtnim glavama sa ciljem boljeg termalnog upravljanja i povećanja trajnosti.
Položaj dugmića na vrtalice ključno je za smanjenje lokalnog nagomilavanja topline tijekom vrteženja. Sa najbolje raspoređenim dugmićima, poboljšava se performans vrtalice i radna učinkovitost, a takođe se smanjuje mogućnost oštećenja dugmića, što produžava životnu dobu vrtalice. Inženjerska istraživanja su takođe pokazala da dobro postavljeni dugmići mogu donijeti značajan napredak u upravljanju toplinom, smanjujući vjerojatnost termodinamičkih prsaka promoviranjem jednolikog distribucije tlaka preko vrtalice. Ova strategija će smanjiti nagomilavanje topline i pružiti povećanu trajnost i stabilnost vrtežnih alata, što čini ovaj faktor važnim za uzimanje u obzir prilikom dizajniranja i korišćenja DTH vrtalica.
Učinkovitost dizajniranih DTH šiljki demonstrirana je u nekim studijama slučajeva, a ove studije dokazuju da optimizirane DTH šiljke mnogo bolje rade u teškim uslovima vrtanja. Sve ove studije naglašavaju da su modifikovane šiljke pretežne nad one nepromenjene, posebno u ekstremnim uslovima gde su konvencionalne šiljke općenito neispravne. Na primer, testirano je i dokazano da pravilno pripremljene šiljke mogu obezbediti povećanu trajnost i poboljšanu ROP kako bi se osiguralo uspešno vrtanje u projektima gde su drugi bili neuspešni. Industrijski izveštaji takođe podržavaju ove zaključke, dokumentujući kako ovi razvoji promenili način na koji se vrši vrtanje i otvaraju novu formaciju koja je jednom bila smatrana previše tvrda za obradu konvencionalnim alatima. Performanse između ovih dva scenarija mogu se uporediti, a omjer uspeha projekta i efikasnost izgradnje su vidljivo poboljšani zahvaljujući optimizaciji DTH šiljki.
Znanje o faktorima unapređivanja stopa pronikljivosti je važno za procenu isplativosti DTH špiona u uslovima visoke temperature. Neki KPI-ovi, kao što je ROP, znatno su poboljšani (do 20% poboljšanja u nekim specifičnim primenama) kada se koriste optimizovani špioni. Ovo poboljšanje nije pao sa neba – upravljamo time preko vrlo detaljne analize podataka i nastavljajućeg istraživanja alata u naporu da ih još unapredimo. Sve dok pratimo indikatore performansi, prirodnim redom, DTH špioni mogu biti postepeno poboljšavani i od vremena do vremena iz perspektive konstantnog rasta i sve sofisticiranijih dizajna, efikasnost i učinkovitost sposobnosti razbijanja stijena i provaljivanja DTH špiona mogu biti optimizovane. Takva praviljka je u skladu sa konačnom ciljem optimizacije dizajna DTH špiona za vrtlju temperaturu i tvrdi stijen, sa trajnim praktičnim i komercijalnim profitom koji se ostvaruju na dugom roku.
Visoke temperature mogu da razmaku materijale za vrtalice, što dovodi do ubrzanog iznosenja, smanjenja sposobnosti za režanje i kompromisa strukturne čvrstoće. Pored toga, termička umora može dalje da degradiše vrtalice.
Termičko proširenje može uzrokovati proširivanje materijala pri toploti, što rezultira naponom koji vodi do mikroprepirina i konačne štete komponentama vrtalica.
Tungsten karbide i napredne legure su pogodne za visokotemperaturno režanje zahvaljujući svojoj termičkoj stabilnosti, mehaničkoj jačini i otpornosti na iznosenje.
Динамика повећаног зрачњака је од суштинског значаја за управљање накупљањем топлоте, омогућавање бољег уklanjaњa топлоте и produžavanje života бурачких чепова у високо-temperature условима.
EN
