Aplicação da tecnologia de broca PDC com resfriamento a ar e descarga de cavacos
Atualmente, na perfuração de poços para drenagem de gás em minas de carvão, o resfriamento da broca é normalmente feito por injeção de água ou ar, dependendo das condições geológicas e das exigências do processo. O objetivo é evitar o acúmulo excessivo de calor causado pelo atrito rotacional em alta velocidade, prevenindo assim o desgaste, lascamento ou perda das lâminas de corte PDC.
Durante a perfuração com injeção de água, as flutuações no volume de injeção e as diferenças na dureza da formação frequentemente levam ao bloqueio do poço, à medida que a rocha sensível à água se expande. Além disso, a perfuração com água geralmente apresenta baixo retorno de cascalho em poços verticais e com ângulo negativo, o que pode facilmente causar acidentes de aprisionamento. Se a perfuração for interrompida, o cascalho misturado com água pode se consolidar e travar a coluna de perfuração. Por esses motivos, a perfuração com injeção de água não é adequada para operações com brocas PDC em muitos cenários.
Na perfuração a ar convencional, o ar comprimido é transmitido através do furo da haste de perfuração até a broca PDC. No entanto, devido às limitações de vedação e à longa distância de transmissão, frequentemente ocorrem perdas de ar, reduzindo o desempenho de resfriamento a níveis abaixo do esperado. Além disso, grandes passagens de ventilação podem causar distribuição irregular do fluxo de ar, dificultando o transporte eficiente dos detritos.
Com base em uma longa colaboração em campo com usuários de minas de carvão, nossa empresa desenvolveu uma broca PDC para remoção de detritos por acionamento pneumático. Sua principal característica é uma saída de ar posicionada abaixo da broca, com diâmetro máximo de 2 mm e uma relação angular específica entre a saída e a broca. Durante a operação, o ar de alta pressão forma um jato de alta velocidade através do bocal de 2 mm e é direcionado para o ângulo de corte da broca, permitindo um resfriamento rápido.
Esta broca PDC com refrigeração a ar e descarga de detritos consiste principalmente em um corpo com estrutura em forma de coroa, um conjunto de bocal de jato de ar e cortadores PDC. A parte superior da coroa utiliza um design de asa segmentada com múltiplas lâminas, com os cortadores dispostos em posições otimizadas. O ar de alta pressão sai por baixo dos cortadores para fornecer refrigeração direta, prevenindo eficazmente a queima da broca e o desgaste excessivo causado por fluxo ou velocidade de ar insuficientes. Além disso, a refrigeração a ar de alta pressão pode reduzir significativamente os problemas de aderência durante a perfuração em zonas de falha, e sua eficiência operacional é tipicamente de 4 a 5 vezes maior que a dos métodos de refrigeração a água.
Em resumo, esta broca PDC com refrigeração a ar e descarga de detritos resolve eficazmente o problema dos danos térmicos na ferramenta de corte durante a perfuração. Ao combinar alta pressão de ar com melhor remoção de detritos, ela também aumenta a eficiência da perfuração, ao mesmo tempo que contribui para a economia de energia e a redução do consumo.
