钻井动力学

当涉及生产钻孔和立杆时，电力公司和公用事业承包商通常必须在现场决定最适合该工作的设备和工具。无聊的报告提供了对地面地质构成的一些见解，但现实情况是，相距几英尺的地点之间的情况可能会有很大差异。

因此，公用事业人员经常依赖两种重要的设备：挖掘机井架和螺旋钻机，也称为压力挖掘机。虽然这些设备执行类似的任务，但由于用途不同，最好将它们组合使用。

螺旋钻机提供的扭矩是挖掘机井架的两倍以上，使其能够在螺旋工具上获得更大的下压力。一般来说，螺旋钻机的扭矩为 30,000 至 80,000 英尺磅，欧洲钻机的扭矩为 200,000 英尺磅，而挖掘机井架的扭矩为 12,000 至 14,000 英尺磅。这使得螺旋钻机更适合钻穿较硬的材料以及钻出更大更深的孔，直径可达 6 英尺，深 95 英尺。虽然挖掘机井架用于钻孔，但它们可能仅限于较软的地面条件以及较小直径和较小深度的孔。通常，挖掘机井架可钻探 10 英尺深，直径可达 42 英寸。挖掘机井架具有杆处理功能，非常适合跟随螺旋钻机，将杆设置在螺旋钻机准备的孔中。

例如，由于所需的深度，需要 20 英尺深、直径 36 英寸的孔的作业更适合使用螺旋钻进行。如果相同尺寸的孔只需 10 英尺深，那么挖掘机井架可能适合执行这项工作。

选择正确的工具

与为作业选择合适的机器同样重要的是选择合适的螺旋钻工具。带有六角耦合器附件的工具用于挖掘机井架，而带有方盒耦合器的工具用于螺旋钻机。工具并非特定于 OEM，但这并不意味着所有工具都是平等的。特雷克斯是唯一一家生产挖掘机井架和螺旋钻机同时还生产工具的制造商，提供专为实现最大生产率和效率而设计的螺旋工具。在为作业选择合适的工具时，选择因素包括螺旋钻式工具或筒式工具、各种类型的齿、导向钻头和多种工具尺寸。

您可以使用岩石螺旋钻或桶式工具钻取泥土，但无法使用泥土螺旋钻有效地切割岩石。虽然这条格言过于简化了选择过程，但它是一个很好的经验法则。螺旋钻具有用于提升因牙齿而松动的废料的螺旋钻头，以及用于稳定直孔钻孔过程的导向钻头。取芯筒切割单个轨道，对每个齿施加更大的压力，通过将岩石材料作为单独的塞子提起来去除岩石材料。在大多数地面条件下，最好首先使用螺旋钻工具，直到达到效率低下或由于地层太硬而无法前进的程度。到那时，可能有必要改用取芯筒工具以实现更好的生产。如果您必须在挖掘机井架上使用取芯筒工具，则在开始钻孔时可能需要使用导向钻头将工具保持笔直。

确保工具与地面条件相匹配。最多工具规格将包括螺旋钻工具或筒设计的应用类型的描述。例如，特雷克斯 TXD 系列挖掘机井架螺旋钻专为压实土壤、坚硬粘土和软页岩条件而设计，而特雷克斯 TXCS 系列挖掘机井架硬质合金岩石螺旋钻可处理中等石灰石、砂岩和冷冻材料。对于较硬的材料，请选择子弹齿螺旋钻 (BTA) 系列工具。当使用传统的螺纹岩石螺旋钻工具无法有效钻探材料时，包括碎裂和非碎裂岩石以及非钢筋和钢筋混凝土等情况，则使用取芯筒。

工具定心钻头上的齿类型与其设计用途直接相关。定心钻头和螺纹齿应兼容，具有相同的强度和切削特性。选择工具时重要的其他规格包括螺旋钻长度、螺纹长度、螺纹厚度和螺纹螺距。有多种螺旋钻长度可供选择，操作员可以将工具安装到特定螺旋钻设备或挖掘机井架配置上的可用工具间隙。

螺纹长度是螺旋钻的总螺旋长度。飞行长度越长，您可以从地面提起的材料就越多。较长的飞行长度适合松散或沙质土壤。螺纹厚度影响工具的强度。工具刮板越厚，就越重，因此最好只选择您需要的工具，以最大限度地提高卡车的有效负载和动臂的物料提升能力。特雷克斯建议在重型应用中螺旋钻底部采用较厚的螺纹。

螺距是螺线每个螺旋之间的距离。螺距太陡且土壤松散，会使材料滑回孔中。在这种情况下，更平坦的音调会更有效。但当材料密度更大时，更陡的螺距可以更快地完成工作。特雷克斯建议在潮湿、泥泞或粘性粘土条件下使用大螺距螺旋钻工具，因为一旦从孔中取出，就更容易从螺旋钻中取出材料。

切换至核心筒

任何时候，当螺旋钻工具遇到拒绝时，都是改用岩心筒式的好时机。根据设计，取芯筒的单轨道比螺纹工具产生的多轨道更好地切割硬表面。在坚硬的岩石（例如花岗岩或玄武岩）上钻孔时，缓慢而轻松的方法是最好的方法。你必须要有耐心，让工具来完成工作。

在最极端的条件下，请在螺旋钻机上使用岩心筒。然而，在某些坚硬的岩石条件下，如果所需的孔直径较小，则使用合适的工具的挖掘机井架也可以完成工作。特雷克斯最近推出了用于挖掘机井架的独立核心筒，它直接连接和存放到动臂上，并直接安装到螺旋钻驱动方钻杆上，无需任何额外的附件。当螺旋钻不再完成这项工作时，新型独立取芯筒可以提高钻探硬岩（例如石灰石材料）时的生产率。对于需要从地面开始钻孔的应用，可以使用可拆卸的导向钻头来稳定独立取芯筒，以便开始钻孔。一旦实现初始穿透，就可以移除导向钻头。可选的导向钻头对于实现笔直的启动轨道非常重要，因为它可以防止岩心筒漂移和偏离直线。

一些条件诸如地下水等，需要专门的工具，例如钻桶，通常称为泥浆桶。当材料不粘附在螺旋钻螺纹上时，这些工具从钻杆中去除流体/半流体材料。特雷克斯提供多种款式，包括旋转底部和翻斗底部。两者都是去除湿土的有效方法，并且选择一种方法通常取决于用户的偏好。另一个经常被忽视的情况是冻土和永久冻土，它们非常磨损。在这种情况下，子弹齿螺旋钻能够有效地工作。

安全、高效的钻孔技巧

一旦您选择了适合作业的机器和工具，但在开始之前，请始终了解挖掘位置下方和上方的情况。在美国，拨打 811 进行“挖掘之前先打电话”可以帮助保护您和其他人避免无意中接触现有的地下公用设施。加拿大也有类似的概念，但电话号码可能因省而异。另外，请经常检查工作区域是否有架空线路，以防止接触电线和触电。

工地检查还应包括检查您计划使用的挖掘机井架、螺旋钻机和工具。请遵循制造商说明进行日常班前设备和工具检查。检查牙齿以确保它们状况良好非常重要。例如，如果岩石齿不能自由转动，它们可能会在一侧磨损，从而降低寿命和效率。还要检查齿袋中的磨损情况。此外，如果子弹齿上的碳化物已经磨损，就该更换子弹了。不更换磨损的牙齿会严重损坏齿袋，修复起来成本高昂。还要检查螺旋钻螺纹和筒形工具的硬面边缘是否磨损，否则孔的直径可能会受到影响。对边缘进行重新硬化可以防止孔径减小，并且通常可以在现场完成。

对于任何螺旋钻工具的维修，请务必遵循制造商的说明。使用正确的工具遵循正确的牙齿安装和拆卸程序。许多工具的设计目的都是为了使牙齿更换变得容易，但如果操作不当，这可能是一项危险的任务。例如，切勿用锤子敲击硬质合金表面。每当您撞击硬化表面时，都有金属碎裂的风险，从而导致人身伤害。最后，记得在安装时给牙齿涂油脂。这对于在操作过程中保持自由运动非常重要，并且可以在更换牙齿时更轻松地移除牙齿。

挖掘机井架和螺旋钻机使用多种类型的稳定器——A 形稳定器、外下式稳定器和直下式稳定器。无论稳定器或支腿的类型如何，请始终在稳定器基础下方使用支腿垫。这可以防止机器的一侧沉入地下。当机器不水平时，可能会导致孔不垂直。对于螺旋钻机，依靠液位指示器来保持正确的钻头角度。对于挖掘机井架，操作员必须持续监控动臂位置，以确保螺旋钻根据需要延伸或缩回和旋转保持垂直。

最后，尾板安全会议应包括提醒人员站在距离钻井作业至少 15 英尺的地方，注意移动部件和裸露孔，并佩戴适当的个人防护装备，包括手套、护目镜、安全帽、听力保护装置和反光服装。如果在露天孔周围继续工作，请盖住孔或佩戴防坠落装置并绑在经批准的永久性结构上。

结束语

公用事业人员在进行钻井作业时，必须针对地面条件做出许多决定。了解地面状况、设备状况、挖掘机井架、螺旋钻机的功能、许多可用的工具附件并遵循制造商的说明，可以使工作更加高效，并有助于防止事故发生。