Tässä on yksityiskohtainen erittely miksi ja miten:
1. Ydinmekanismi: Energiankulutus
Poraus on prosessi, jossa kiven murskataan ja leikataan pois. Kovemmat kivet:
Vaatii enemmän voimaa (iskuenergiaa) halkeamien synnyttämiseksi ja levittämiseksi.
Aiheuttaa nopeampaa poranterien (nappien, leikkureiden) kulumista ja vähentää niiden tehokkuutta. Tylsä terä poraa paljon hitaammin.
Estää tunkeutumisen, mikä tarkoittaa, että jokainen isku- tai kiertosykli tuottaa vähemmän leikkaussyvyyttä.
2. Vaikutusten kvantifiointi
Porausnopeusyhtälö: Iskuporauksessa tunkeutumisnopeus on usein likimääräinen kääntäen verrannollinen kiven puristuslujuuteen. Kaksi kertaa kovempi kivi voi johtaa alle puoleen porausnopeudesta, kun kaikki muu on yhtä suuri.
Ominaisenergia: Tämä on energia, joka tarvitaan kiven yksikkötilavuuden poistamiseen. Kovemmilla kivillä on paljon suurempi ominaisenergia, mikä tarkoittaa suoraan hitaampaa edistymistä tietyllä tehosyötöllä.
3. Muut kiven ominaisuudet, jotka toimivat yhdessä kovuuden kanssa
Vaikka "kovuus" (mitataan usein yksiakselisena puristusvoimana - UCS) on ensisijainen, se on vuorovaikutuksessa muiden ominaisuuksien kanssa:
Hankauskyky: Kuluttaa työkaluja nopeammin, mikä lisää kovuuden aiheuttamaa nopeushäviötä.
Hauraus vs. sitkeys: Hauraat kivet (kuten jotkut graniitit) murtuvat puhtaammin kuin sitkeät, mikä voi joskus osittain kompensoida korkean kovuuden vaikutusta.
Murtuminen ja rakenne: Erittäin kova, mutta voimakkaasti murtunut kivi saattaa porautua nopeammin kuin massiivinen, kohtalaisen kova kivi, koska murtumat muodostavat heikkoustasoja.
4. Seuraukset poraustoimille
Läpäisynopeus (ROP): Tämä on suora nopeuden mitta (metriä tunnissa). ROP-kartat näyttävät aina jyrkkää laskua kiven lujuuden kasvaessa.
Hinta per metri: Hitaampi nopeus + suurempi terän kuluminen=lisäsi merkittävästi porauskustannuksia kovassa kivessä.
Koneen valinta: Äärimmäisen kovat kalliomuodostelmat vaativat korkean-voiman, suuren-iskuenergian (esim. tehokkaan hydraulisen ylävasaran tai DTH-laitteiston) saavuttaakseen kannattavia nopeuksia. Vakiovarusteet voivat olla tehottomia.
5. Kuinka poraajat vähentävät kovuuden vaikutusta
Optimoidut poranterät: Käyttämällä huippulaatuisia kovametalliteriä, optimaalista painikkeiden kokoa/väliä ja erikoismuotoja kovalle, hankaavalle kivelle.
Parametrien säätäminen: Lisää iskupainetta/energiaa ja pyörimisvoimaa (vääntömomenttia) samalla, kun potentiaalisesti pienentää pyörimisnopeutta terän liiallisen kulumisen estämiseksi.
Kehittyneet tekniikat: korkeataajuisten{0}}hydraulisten kallioporien, tehokkaiden iskuaaltojen siirtojärjestelmien ja automaattisen ohjauksen käyttö optimaalisen energiansiirron varmistamiseksi.
