So verwenden Sie Tricone-Bohrmeißel richtig: Wählen Sie den Bohrmeißel passend zur Gesteinsformation.
Ein Dreikegelbohrer kann sich je nach geologischer Formation sehr unterschiedlich verhalten.
Derselbe Bohrmeißel, der in weichem Ton schnell bohrt, kann in quarzreichem Sandstein rasch verschleißen. Ein Meißel, der in Kalkstein gute Ergebnisse liefert, kann in geklüftetem Gestein durch Stöße beschädigt werden. Wenn sich die Bohrleistung ändert, liegt die Ursache nicht immer am Meißel selbst. Gesteinsart, Bohrdruck, Drehzahl, Spülung und Bohrlochbedingungen beeinflussen das Ergebnis maßgeblich.
Die richtige Verwendung eines Dreikegelbohrers beginnt mit dem Verständnis des Bodens.
Die Formationsbedingungen steuern das Versagen der Bohrmeißel
Unterschiedliche geologische Formationen führen zu unterschiedlichen Bohrproblemen.
Ton, Schlammstein und SchieferDas Bohrgut kann freies Wasser aus der Bohrflüssigkeit aufnehmen und aufquellen. Dadurch kann sich das Bohrloch verengen, was das Einbringen des Bohrgestänges erschwert und das Risiko des Festklemmens erhöht. Bei längerer Einwirkung von Bohrgut können sich Teile der Gesteinsformation lösen, das Bohrloch vergrößern und zu Instabilität führen.
Kohlenstoffhaltiger Schiefer weist oft eine schwache Bindung auf und kann leicht einstürzen. Weicher Tonstein lässt sich zwar schnell bohren, kann aber auch zu Bohrkleinklumpen führen, wenn Bohrklein am Bohrmeißel haften bleibt.
Bei diesen Formationen ist das Spülungsprogramm von großer Bedeutung. Wasser oder eine Spülung mit niedriger Dichte und niedriger Viskosität können unter bestimmten Bedingungen geeignet sein, die endgültige Auswahl muss jedoch dem Bohrplan und den lokalen technischen Anforderungen entsprechen.
Sandsteinvariiert stark in Abhängigkeit von Korngröße, Mineralgehalt und Zementierung.
Feinkörniger Sandstein mit hohem Quarzanteil und Siliziumdioxid- oder Eisenzement ist im Allgemeinen härter und abrasiver. Quarzsandstein kann daher den Verschleiß an den Zähnen und Lagern des Bohrers beschleunigen.
Ein höherer Anteil an Ton, Glimmer oder Feldspat führt oft zu weicheren und leichter zu bohrenden Gesteinsformationen. Grobkörniger, schwach verfestigter Sandstein kann durchlässiger sein, was zu erhöhtem Flüssigkeitsverlust und der Bildung eines dicken Filterkuchens an der Bohrlochwand führt. Dies kann zu Festklemmen des Bohrers und zu abnormalem Bohrverhalten beitragen.
KonglomeratDies kann zu Sprüngen, Drehmomentschwankungen und Bohrlocheinstürzen führen. Ist die Pumpenfördermenge zu gering oder die Viskosität der Spülflüssigkeit ungeeignet, wird das Bohrgut möglicherweise nicht effektiv an die Oberfläche befördert. Wiederholter Kontakt mit dem Bohrmeißelkörper und den Zähnen kann dann schwere Schäden verursachen.
KalksteinDas Gestein ist oft hart und führt zu einer relativ geringen Bohrgeschwindigkeit. Risse und Hohlräume bergen zusätzliche Risiken, darunter plötzlicher Spülungsverlust, Bohren in einen Hohlraum, instabiles Drehmoment und Bohrlochaufweitung. Bei abwechselnden weichen und harten Schichten kann es außerdem zu Abweichungen kommen.
Lösliche Gesteine wie Gips oder Steinsalz können die Eigenschaften der Bohrflüssigkeit verändern und die normale Funktion des Bohrers beeinträchtigen.
Die Bohrparameter müssen zum Bohrmeißel und zum Gestein passen.
Die wichtigsten steuerbaren Bohrparameter sind:
Gewicht auf dem Biss
Drehzahl
Durchflussrate der Bohrflüssigkeit
Diese Werte sollten entsprechend der Gesteinsformation, der Bohrmeißelkonstruktion, der Bohrkapazität, dem Bohrlochdurchmesser und der Erfahrung des Bedieners ausgewählt werden. Ein Parameter, der die Leistung in einem Gesteinstyp verbessert, kann die Standzeit des Bohrmeißels in einem anderen verkürzen.
Es gibt keinen universellen „maximalen“ Bohrdruck oder keine Drehzahl, die überall funktioniert.
Gewicht auf dem Bohrer: ausreichend, damit die Schneidwerkzeuge funktionieren
Für das Eindringen und Aufbrechen der Gebissmasse ist Druck auf das Gebiss erforderlich.
Mit zunehmendem Gewicht kann die Eindringrate anfänglich steigen. Übermäßiges Gewicht beschleunigt jedoch auch den Lagerverschleiß, Zahnschäden, Vibrationen und die strukturelle Belastung.
Der Zusammenhang zwischen Gewicht und Gesteinsbruch lässt sich in drei Schritten verstehen.
Oberflächenbruchphase:Wenn das aufgebrachte Gewicht unterhalb des Eindringwiderstands des Gesteins liegt, können die Zähne nicht effektiv eindringen. Sie schaben und reiben hauptsächlich an der Oberfläche. Der Bohrvorgang verläuft langsam, während der Zahnverschleiß überraschend hoch sein kann.
Ermüdungsbruchstadium:Sobald das Gewicht den erforderlichen Wert erreicht, entstehen durch den wiederholten Zahnkontakt Risse im Gestein. Die Gesteinsformation beginnt durch die wiederholte Belastung aufzubrechen, doch dieser Prozess ist weniger effizient als ein vollständiges Durchdringen.
Volumenfrakturierungsphase:Sobald die Zähne ausreichend tief eindringen, brechen größere Späne ab und der Bohrer gelangt in einen produktiveren Bohrzustand.
Ziel ist es, ein effektives Eindringen zu erreichen, ohne den Bohrer zu überlasten.
Weiche, klebrige Gesteinsformationen erfordern möglicherweise ein geringeres Gewicht, um Verklumpungen und Verstopfungen zu vermeiden. Abrasives Gestein benötigt unter Umständen genügend Gewicht, um ein Aneinanderreiben der Zähne ohne Beschädigung zu verhindern. Zerklüftete Gesteinsformationen erfordern oft ein geringeres Gewicht, um ein Springen zu reduzieren und Zahnbruch vorzubeugen.
Die beste Einstellung ist diejenige, die es der Schneidstruktur ermöglicht, zu funktionieren und gleichzeitig unnötigen Verschleiß zu minimieren.
Drehzahl: Schneller ist nicht immer besser
Die Drehzahl bestimmt, wie schnell sich der Bohrer gegen das Gestein dreht.
In weichen, plastischen Gesteinen mit geringer Abriebfestigkeit kann eine höhere Drehzahl die mechanische Bohrgeschwindigkeit oft erhöhen, sofern das Gewicht angemessen bleibt. Die Schneidzähne dringen relativ leicht ein, und der Verschleiß bleibt gering.
Harte und abrasive Gesteinsformationen verhalten sich unterschiedlich. Mit zunehmendem Zahnverschleiß und der damit einhergehenden Vergrößerung der Kontaktfläche benötigen Gesteinsverformung und Rissbildung mehr Zeit. Rotiert der Meißel zu schnell, können die Zähne die Kontaktzone verlassen, bevor das Gestein vollständig gebrochen ist.
Das kann die effektive Schnitttiefe verringern, die Wärmeentwicklung und den Verschleiß erhöhen und letztendlich die Eindringgeschwindigkeit verringern.
Feldversuche haben gezeigt, dass die Geschwindigkeitssteigerungen je nach Gesteinsformation unterschiedlich ausfallen. In einem Vergleich erhöhte eine Verdopplung der Drehzahl die Bohrgeschwindigkeit in weicherem Marmor um etwa 93 %, in sehr hartem porphyrischem Granit jedoch nur um etwa 28 %.
Die Lehre daraus ist einfach: Höhere Geschwindigkeit kann bei weicheren Gesteinsformationen hilfreich sein, während hartes, abrasives Gestein oft eher von kontrollierter Geschwindigkeit und ausreichendem Gewicht profitiert.
Das Spülen schützt das Gebiss
Die Spülflüssigkeit dient nicht nur der Kühlung. Sie transportiert auch Bohrklein ab, stabilisiert das Bohrloch und hält die Bohrkopffläche frei.
Unzureichende Spülung kann Folgendes verursachen:
Wiederholtes Zerdrücken alter Stecklinge
Bit balling
Zunehmender Zahnabrieb
Höheres Drehmoment
Klemmen oder Blockieren
Lochabweichung
Beschädigung der Lager und des Bohrkörpers
Die Fördermenge muss auf den Bohrlochdurchmesser, die Formationsdurchlässigkeit, die Pumpenleistung und das Bohrkleinvolumen abgestimmt sein. Ein von einer anderen Bohranlage übernommener Wert ist nicht automatisch korrekt.
Überprüfen Sie das gesamte Bohrsystem
Ein Dreikegelmeißel sollte zusammen mit dem Bohrgestänge und dem Bohrgerät beurteilt werden.
Vor dem Bohren Folgendes prüfen:
Gebissart und Zahnstruktur
Formationshärte und Abrasivität
Geplantes Gewicht und Drehzahl
Pumpenleistung und Spülqualität
Festigkeit und Länge der Bohrstange
Drehmoment- und Vorschubfähigkeit der Bohranlage
Risiko der Bohrlochabweichung
Erwarteter Ausfallmodus
Ein Bohrer kann korrekt gefertigt sein und trotzdem frühzeitig versagen, wenn das Bohrsystem schlecht darauf abgestimmt ist.
Ebenso bedeutet ein plötzlicher Abfall der Bohrgeschwindigkeit nicht zwangsläufig, dass der Bohrmeißel sofort ausgetauscht werden muss. Er kann auf unzureichende Spülung, Formationsveränderungen, zu hohe Geschwindigkeit, zu geringes Gewicht, Bohrlochinstabilität oder Probleme mit dem Bohrgestänge hinweisen.
Setzen Sie auf Leistung, nicht nur auf den Preis.
Bei der Auswahl eines Dreikegelbohrers sollten nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die Kosten pro Meter berücksichtigt werden.
Ein kostengünstiger Bohrer, der langsam bohrt, häufig ausgetauscht werden muss oder Ausfallzeiten verursacht, kann über die gesamte Projektlaufzeit höhere Kosten verursachen. Ein aussagekräftigerer Vergleich berücksichtigt Bohrgeschwindigkeit, Bohrtiefe, Lagerstandzeit, Zahnverschleiß, Spülungsbedarf und Ausfallfolgen.
Gaea Rock liefert Dreikegelbohrkronen, DTH-Bohrkronen, Knopfbohrkronen, Bohrgestänge, Schaftadapter und zugehörige Gesteinsbohrwerkzeuge. Die Abstimmung von Bohrkronendesign und Bohrparametern auf die Gesteinsformation ist der zuverlässigste Weg, die Bohrleistung zu optimieren, das Bohrgestänge zu schonen und die Gesamtbohrkosten zu kontrollieren.
