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2024

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關於鑿岩刀具的螺距


中國古代有愚公移山的寓言,說明了艱苦奮鬥、百折不撓的精神。


人類進入18世紀,第一次工業革命不僅帶來了技術變革,也帶來了深刻的社會變革,迎來了機器開始取代體力勞動的時代。從那時起,鑿岩和開挖產業迅速朝著更快、更耐用、更有效率的方向發展。在此過程中,開發了用於鑽桿連接的各種螺紋形式,包括API標準螺紋和波形梯形螺紋。


這些執行緒的運作原理不同,導致需求不同。一位鑽井行業的資深技術專家曾公開討論過牙輪鑽桿和頂錘鑽桿的螺紋。所提供的見解非常有價值,據說值得十多年的研究。


石油牙輪鑽頭透過旋轉和破碎岩石來運作,鑽桿採用 API 標準螺紋。這些螺紋僅承受軸向推力、扭力和一些衝擊力,而不將衝擊能量傳遞到桿體。 API 標準螺紋主要用於連接、緊固和密封,從而實現最低的能耗和可忽略的過熱。


相較之下,頂錘鑽桿通常使用 R 形或 T 形螺紋。液壓鑿岩機的能量透過鑽桿傳輸至鑽頭,導致螺紋連接處的熱量以熱量形式大量損失,溫度可能超過 400°C。若頂錘桿採用API標準螺紋,不僅能量傳輸效率低,容易受到侵蝕,造成鑽桿拆卸困難,嚴重影響施工效率,增加成本。


在1970年代和1980年代,國外專家對頂錘鑽桿用螺紋進行了廣泛的研究,考慮了波形、複合、反向鋸齒、FL和梯形螺紋。結論是,波形螺紋適用於直徑在38毫米以下的桿,而梯形螺紋更適合直徑在38毫米至51毫米之間的桿。


進入21世紀,隨著頂鎚鑽頭直徑的不斷增大以及對螺紋根部強度的考慮,各鑽具公司透過不斷研發推出了SR、ST、GT等新螺紋類型。


綜上所述,在鑿岩過程中,頂錘鑽桿螺紋連接是能耗的主要部位之一,也是造成鑽桿早期失效的主要因素。


佛教講:「緣起本性空,不宜執著一法」。隨著科學技術的不斷進步,目前使用的螺紋形式是否是液壓鑽井行業連接的最佳和最終解決方案,值得思考。


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