Dans les domaines du pétrole, du gaz naturel et de l'exploitation minière, l'efficacité de coupe d'un trépan dépend non seulement de la dureté de ses dents, mais aussi de la conception de son système de jet hydraulique. En tant qu'accessoire clé du trépan, les buses en carbure de tungstène sont responsables de projeter de la boue sous haute pression pour nettoyer le fond du trou, refroidir le trépan et transporter les déblais. Différents types de trépans (tels que les trépans PDC, les trépans à trois cônes, les trépans à entraînement, etc.) ont des structures de buses et des méthodes d'installation différentes. Cet article se concentre sur la présentation des types courants de buses en carbure de tungstène dans les industries du forage et de l'exploitation minière, l'analyse de leurs caractéristiques structurelles et de leurs conditions d'application, et la fourniture de suggestions de référence professionnelles pour votre sélection et votre approvisionnement en accessoires.
Pendant le forage, la boue (fluide de forage) est souvent remplie de particules solides à haute concentration, et la pression de projection est extrêmement élevée. Cet environnement d'érosion à haute pression provoquera une usure physique sévère de l'orifice de la buse. Par conséquent, l'élément essentiel pour sélectionner une buse est de vérifier sa résistance à l'érosion :
Différents trépans ont des environnements de travail et des exigences hydrauliques différents, et les types de buses correspondants sont également différents. La description de la classification est triée pour une compréhension facile :
| Type de buse | Caractéristiques structurelles | Principaux avantages | Scénarios d'application | |
|---|---|---|---|---|
| La plupart des trépans PDC (Compacts diamantés polycristallins) utilisent des buses à raccord fileté, qui sont pratiques à remplacer à tout moment en fonction des exigences hydrauliques, offrant une grande flexibilité. | Buses filetées standard | Structure compacte avec filetages externes ou rainures hexagonales internes | Grande polyvalence, installation et retrait faciles | Trépans PDC conventionnels, forage dans des formations ordinaires |
| Buses allongées | La tête de la buse s'étend vers l'extérieur, rapprochant la buse du fond du trou | Plus efficace pour nettoyer les déblais et réduire le phénomène de « boulochage » | Formations collantes sujettes au boulochage, forage en trou profond | |
| Buses à flux croisé/latéral | Angle de buse spécial pour optimiser la distribution du champ d'écoulement | Réduire les zones mortes de fluide sur la surface du trépan et améliorer l'uniformité du refroidissement | Trépans PDC à grande vitesse, forage dans des formations complexes |
| Type de buse | Caractéristiques structurelles | Principaux avantages | Scénarios d'application | |
|---|---|---|---|---|
| La pression fluctue considérablement pendant le fonctionnement des trépans à trois cônes, ce qui impose des exigences plus élevées en matière d'étanchéité et de fixation des buses. L'accent est mis sur la résistance aux vibrations et à la fatigue. | Buses standard | Structure conventionnelle, adaptée aux trous de montage standard des trépans à trois cônes | Grande polyvalence et coût contrôlable | Forage rotatif ordinaire, formations mi-dures |
| Buses à rainure blindée/guidée | Avec un blindage ou une rainure guidée à l'extérieur, ayant à la fois des fonctions de projection et de protection | Protéger le corps du trépan de l'usure en renvoyant la boue | Formations à forte teneur en sable, forage à haute pression | |
| Micro/Mini buses | Petite taille, adaptée à la conception multi-buses | Peut réaliser une projection multidirectionnelle et une large plage de nettoyage | Petits trépans à trois cônes, conceptions spéciales de trépans multi-buses |
| Type de buse | Caractéristiques structurelles | Principaux avantages | Scénarios d'application | |
|---|---|---|---|---|
| Ce type de trépan est principalement utilisé dans des formations relativement tendres ou dans l'exploitation minière à ciel ouvert. La conception de la buse met davantage l'accent sur une installation facile et une résistance à l'usure de base. | Buses à ajustement serré | Sans filetage, fixées par ajustement serré ou circlip | Installation et retrait rapides, adaptés à la structure du trépan à entraînement | Trépans à entraînement, forage dans des formations tendres |
| Buses à trou central | Grand orifice, situé au centre du trépan | Efficacité d'enlèvement des copeaux élevée, difficile à obstruer | Grands trépans d'exploitation minière, exploitation minière à ciel ouvert |
Les principaux paramètres des buses correspondant aux différents trépans sont triés dans un tableau, qui peut être directement consulté lors de l'approvisionnement sans vérifier un par un :
| Type de trépan | Formes de buses courantes | Méthode d'installation | Qualités de matériaux courantes | Exigences de performance clés |
|---|---|---|---|---|
| Trépan PDC | Fileté standard/allongé | Raccord fileté (avec joint torique) | YG6 / YG8 / YN6 | Dureté élevée, précision de filetage précise, bonnes performances d'étanchéité |
| Trépan à trois cônes | À bride/blindé | Fileté ou circlip fixe | YG11 / YG15 | Résistance aux vibrations et aux chocs, résistance à la fatigue, étanchéité fiable |
| Trépan à entraînement | Cylindrique/Simple | Ajustement serré ou verrouillage mécanique | YG11 | Résistance à l'usure de base, installation facile |
| Trépan d'exploitation minière | Manchon de forme spéciale/Trou droit | Type incrusté | YG13 / YG15 | Extrêmement haute ténacité, résistance au gommage des grosses particules |
Dans de nombreux cas, la défaillance prématurée des buses n'est pas due à une mauvaise qualité des matériaux, mais à l'ignorance de ces détails. Trois facteurs d'influence essentiels résumés à partir d'années d'expérience doivent être notés :
Pour éviter d'acheter ou d'installer les mauvaises buses, assurez-vous de confirmer ces 4 points lors de l'achat ou du remplacement des buses :
Bien que la buse du trépan soit petite, il s'agit d'un composant « gorge » qui détermine l'efficacité du forage et la durée de vie du trépan. Choisir le bon type est crucial : choisissez des buses filetées de haute précision pour les trépans PDC, des buses résistantes aux chocs pour les trépans à trois cônes et des buses à haute ténacité pour les trépans d'exploitation minière. L'adaptation à des qualités de carbure de tungstène adaptées à l'environnement de la boue peut réduire efficacement la fréquence de remplacement des trépans en fond de trou et économiser des coûts.
De plus, de nombreux fabricants utilisent désormais la dynamique des fluides computationnelle (CFD) pour optimiser la disposition des buses et améliorer l'efficacité du forage. Souhaitez-vous en savoir plus sur les schémas d'optimisation spécifiques à cet égard ?
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