Sert kaya sondajında DTH darbeli matkap arızasının nedenleri — dört ana arıza kategorisi açıklandı
Sert kayaçlarda kuyu içi (DTH) darbeli matkaplarla yapılan sondajlarda, yüksek formasyon sertliği, ağır sondaj yükleri ve zorlu çalışma ortamları, çeşitli arızaların oluşma olasılığını artırır. Bu arızalar, penetrasyon hızını, kuyu kalitesini ve ekipman ömrünü doğrudan etkiler. Sert kayaç sondajının temel koşullarına bağlı olarak, yaygın arızalar dört gruba ayrılır: darbe performansında bozulma, mekanik aşınma/sıkışma, kesme artıklarının uzaklaştırılması sistemindeki anormallikler ve güç iletim arızaları. Aşağıda her grubun belirtileri ve temel nedenleri analiz edilmektedir.
Darbe performansı düşüşü Belirtisi ve etkisi: kaya kırma verimliliğinde ani bir düşüş. Tipik belirtiler, darbe kuvvetinin azalması ve darbe sıklığının düşmesidir; matkap ucu artık sert kayayı verimli bir şekilde kıramaz ve penetrasyon önemli ölçüde yavaşlar veya durur. Başlıca nedenler şunlardır:
1.1 Güç kaynağı sorunları
Pnömatik (hava tahrikli) darbeli matkaplarda, yetersiz kompresör basıncı (sert kaya delme için tipik olarak gerekli olan 0,6–1,2 MPa aralığının altında), kararsız hava akışı veya besleme hattındaki hava kaçakları/tıkanıklıkları, pistonu hareket ettirmek için mevcut basıncı azaltır.
Hidrolik kırıcılar için, yetersiz pompa basıncı veya hidrolik yağ kirlenmesi ve tıkanmış kanallar, kırıcının tahrik kuvvetini azaltır.
Güç ortamındaki kirleticiler (basınçlı havadaki nem veya toz; hidrolik yağdaki metal parçacıkları) conta aşınmasını hızlandırır ve ortam verimliliğini daha da düşürür.
1.2 İç hava/akış dağıtım arızaları
Valf tipi çekiçlerde yaygın olarak valf plakası aşınması, deformasyonu veya sıkışması görülür; bu da valf değişiminin zamanında gerçekleşmesini engeller ve pistonun yüksek frekanslı ileri geri hareketini önler.
Valfsiz tasarımlar, piston/silindir akış oluklarının aşınması veya tıkanmasından etkilenebilir; talaş birikimi akış yönünün tersine dönmesini geciktirir, darbe döngüsünü bozar ve darbe gücünü büyük ölçüde azaltır.
1.3 Piston-bit arayüzü sorunları
Matkap ucuna gelen yüksek frekanslı darbeler, piston yüzeyinde ve matkap ucu kuyruğunda ciddi aşınmaya neden olur; temas arayüzündeki artan boşluk, aktarım sırasında enerji kaybına yol açar.
Eksantrik uç montajı veya gevşek konumlandırma pimleri, merkezden uzak vuruşlara ("misstrikes") neden olarak darbe verimliliğini düşürebilir ve bölgesel aşınmayı hızlandırabilir.
Mekanik aşınma, sıkışma ve yapısal arıza Belirti ve etki: arıza sürelerinin nedenleri. Yüksek frekanslı darbeler ve dönme torku altında, mekanik parçalar aşırı derecede aşınır, sıkışır veya kırılır. Yaygın belirtiler arasında piston sıkışması, sondaj borusu hasarı ve ön/arka alt parçaların aşınması yer alır ve bunların temel nedenleri şunlardır:
2.1 Piston sıkışması ve aşınması
Ağır yükler, piston ile silindir duvarı arasındaki sürtünmeyi artırır. Yetersiz yağlama (örneğin, pnömatik çekiçlerde düzenli yağlama eksikliği veya eski hidrolik yağda yağlayıcılığın azalması) ve kaya parçacıklarının girmesi, boşlukları azaltabilir ve pistonun sıkışmasına neden olabilir. Uzun süreli yüksek frekanslı çalışma ayrıca piston yüzeyini aşındırır ve çatlaklara neden olabilir; ciddi durumlarda piston kırılabilir.
2.2 Sondaj borusu hasarı
Matkap dizisi torku iletmeli ve darbeli matkap ucunun ağırlığını desteklemelidir. Matkap dizisinin malzeme dayanımı yetersizse, dişler gevşekse veya delik sapması meydana gelirse, dizide bükülme, deformasyon veya diş kırılmasına yol açan ek eğilme momentleri oluşabilir. Dış duvardaki kaya parçacıklarından kaynaklanan aşınma da yıpranmayı hızlandırır ve kullanım ömrünü kısaltır.
2.3 Bağlantı ve conta hasarı
Ön ve arka alt bağlantı elemanları kritik bağlantı parçalarıdır; yoğun titreşim ve tork altında dişleri sıyrılabilir veya deforme olabilir. Contalar (O-ringler, conta halkaları) aşındırıcı toz ortamına ve yüksek sıcaklıklara maruz kalır (matkap ucunda oluşan ısı çekiçe iletilebilir); contalar zamanla eskir ve çatlar, bu da toz ortamı sızıntılarına ve talaşların iç aksamlara girmesine neden olarak aşınmayı hızlandırır.
Sondaj atıklarının uzaklaştırılması sistemindeki anormallikler Belirti ve etki: sürekli sondajda kesintiler. Sert kayaçlardan çıkan atıklar genellikle sert ve iri tanelidir; atık uzaklaştırma sistemi yetersiz çalıştığında, kuyu tıkanması ve atıkların yetersiz tahliyesi gibi sorunlar ortaya çıkar. Belirtiler arasında kuyuda atık birikmesi, matkap ucunun gömülmesi, sondaj direncinde ani artış ve ciddi durumlarda borunun sıkışması yer alır. Başlıca nedenler:
3.1 Yetersiz kesim-taşıma ortamı
Pnömatik çekiçlerde yeterli yıkama havası hacmi olmayabilir; hidrolik çekiçlerde ise yıkama sıvısı akışı yetersiz olabilir; her iki durum da kuyu dibindeki talaşların zamanında uzaklaştırılmasını engeller. Aşındırıcı talaşların uzun süreli taşınmasından kaynaklanan taşıma kanallarının (örneğin, matkap ucu merkez deliği, piston merkez deliği) aşınması veya deformasyonu kanalları daraltabilir ve tahliye verimliliğini daha da azaltabilir.
3.2 Sondaj parametreleri ile talaş uzaklaştırma arasındaki uyumsuzluk
Eğer delme hızı çok yüksekse, oluşan talaşlar kaldırma sisteminin kapasitesini aşar. Yanlış dönüş hızı veya uç itme ayarları, akış kanallarından geçemeyen ve birikmeye ve tıkanmaya neden olan aşırı iri talaşlar üretebilir.
3.3 Delik sapması ve talaş birikimi
Sondaj sırasında kuyu deliğindeki sapma, kuyu duvarında kesintilerin biriktiği ve yıkama ortamı tarafından etkili bir şekilde taşınamadığı alçak noktalar oluşturur. Zamanla bu birikintiler, çekiç ilerlemesini ve matkap ucunun hareketini engelleyen sıkışmış bir kesinti yatağı oluşturur.
Güç iletim arızaları Belirtisi ve etkisi: Tork iletiminin bozulması veya darbe enerjisinin uca iletilmemesi nedeniyle sondajda kesintiler. Bu arızalar genellikle matkap dizisi/darbeli matkap ucu ve darbeli matkap ucu/uç arayüzlerinde meydana gelir. Başlıca nedenler:
4.1 Gevşek veya hasarlı bağlantılar
Matkap dizisi ile darbeli matkapın arka alt parçası arasındaki gevşemiş veya aşınmış dişler veya konumlandırma pimlerinin/yivlerinin aşınması, güvenilir tork aktarımını engeller ve darbeli matkabın diziyle birlikte dönmesini durdurur.
Çekiç ön alt/uç bağlantı bileşenlerinin (kilit somunları, segmanlar vb.) aşınması veya deformasyonu, uç bağlantısının gevşemesine neden olarak, darbe enerjisinin kayaya iletilmediği ve senkronize dönüşün kaybolduğu, dolayısıyla uç dişlerinde düzensiz aşınmaya yol açan kuru vuruşlara neden olabilir.
4.2 Bit hasarı iletim arızasına neden oluyor
Sert kaya sondajında kullanılan matkap uçları (tungsten karbür düğmeler, polikristalin elmas kesiciler) aşınmaya, kırılmaya veya kopmaya eğilimlidir. Hasar görmüş bir matkap ucu, formasyona etkili bir şekilde temas edemez, bu nedenle darbe enerjisi kesicilerden kayaya aktarılamaz ve bunun yerine çekiçin iç yapısına geri iletilir, iç şok yüklerini artırır ve ikincil arızalara neden olur.
Özet ve temel etkileyen faktörler Genel olarak, sert kaya sondajında DTH çekiçlerinin yaygın arızaları, çalışma koşullarının baskın özelliklerinden kaynaklanmaktadır: yüksek yükler ve zorlu ortamlar. Başlıca etkileyen faktörler üç kategoriye ayrılabilir:
Yetersiz ekipman uyumluluğu: çekiç modeli, uç tipi veya bileşen malzemeleri sert kaya koşullarına uygun değil.
Yanlış kullanım ve bakım: Gerçekçi olmayan sondaj parametre ayarları, düzenli temizlik ve yağlama yapılmaması ve aşınmış parçaların değiştirilmesinin geciktirilmesi.
Yardımcı sistemlerin koordinasyonunun zayıf olması: kararsız güç kaynağı ve sondaj döngüsü ile talaş kaldırma kapasitesi arasındaki uyumsuzluk.
Bu tür arızaların temel nedenlerinin belirlenmesi, sürekli ve verimli sert kaya sondajını sağlamak için sorun giderme ve önleyici tedbirler için bir temel oluşturur.
