Perfuracão rotativa a ar

Tipos de perfurações a ar rotativas

Uma máquina de perfuração a ar rotativa utiliza ar comprimido e uma haste de perfuração com fluxo de ar central para remover detritos do furo de perfuração e manter altas taxas de perfuração. Aplicada principalmente na fundação de um prédio, mineração e proteção de poços de água, o dispositivo estruturado permite a perfuração de alta velocidade em rocha sólida. Existe uma categorização adicional das máquinas de perfuração a ar, que depende do tipo de broca utilizada na operação de perfuração e de como o ar é injetado para limpar as cavacos.

• BROCAS AXIAIS A AR

  Este tipo de broca utiliza um martelo de ar ou uma broca de pistão radial como ferramenta de perfuração primária. Um martelo de ar funciona comprimindo o ar em um cilindro que impulsiona um pistão. O pistão atinge a broca, que então atinge a rocha para criar fraturas. Uma broca axial a ar utiliza um compressor de ar para empurrar os cavacos de rocha da rocha perfurada em um fluxo de ar descendente.

• BROCAS ROTATIVAS A AR INTERNAS

  As brocas rotativas a ar internas possuem uma broca de martelo down-the-hole (DTH), que utiliza ar comprimido para realizar operações de perfuração. Funciona deixando cair ar comprimido no furo. O ar jatea a rocha através do furo dominado usando o mesmo caminho para remover as partículas de rocha. Depois disso, o ar comprimido também faz o martelo de perfuração funcionar golpeando para cima. Este método de perfuração é adequado para áreas de perfuração difíceis, como terrenos expansivos, acidentados e os litorais de áreas remotas.

• BROCAS ROTATIVAS A AR EXTERNAS

  As brocas rotativas a ar externas também são conhecidas como brocas down-the-hole (DTH). Possui uma broca localizada diretamente acima do motor de acionamento. O ar comprimido aciona um mecanismo de percussão dentro da broca, que atinge a broca. A broca fratura a rocha e o ar comprimido carrega as lascas de rocha e a poeira através do furo perfurado para cima.

Especificação e manutenção de perfuração a ar rotativa

A dimensão da perfuração a ar rotativa pode ser personalizada de acordo com as condições geológicas. Brocas de tamanhos diferentes estão disponíveis, variando de 4 a 12 polegadas. As mais usadas são brocas de 6, 8 e 10 polegadas. Normalmente, a profundidade pode atingir cerca de 2.500 pés ou 760 metros.

Geralmente, o equipamento de perfuração possui dois a quatro barriletes de testemunho. Os barriletes de perfuração são feitos de aço ligado. O diâmetro interno do barrilete de testemunho é de cerca de 5,6 a 6,9 polegadas. Os barriletes de perfuração possuem segmentos de diamante na superfície externa. Normalmente, 20 a 30 segmentos estão no barrilete. Os barriletes consistem em um ou dois tubos internos para recuperação de testemunhos. As brocas de testemunho são responsáveis pela amostragem inicial da crosta e são substituídas conforme o desgaste.

As hastes de perfuração unem vários componentes juntamente com o equipamento de perfuração. O comprimento da haste de perfuração pode ser de 1,5 a 3 metros ou tamanho personalizado. Normalmente, a haste é fabricada com um tubo de aço ligado de alta qualidade. As hastes de perfuração são fortes, leves e flexíveis. As roscas são usinadas com precisão para fornecer uma conexão limpa e eficiente. Os materiais permitem alta rotação e peso de tração.

O equipamento de perfuração a ar rotativo possui um sistema pneumático de martelo exclusivo. Este sistema de martelo ajuda a quebrar camadas de rocha dura rapidamente. O diâmetro da broca de martelo é de 18 a 85 milímetros. O comprimento do martelo é de cerca de 30 a 600 milímetros.

Diferentes modelos e condições geológicas determinam a necessidade de potência do equipamento de perfuração rotativo. Os equipamentos podem ser operados com uma potência de 6 a 20 HP de compressores de ar. A pressão de ar de seis a vinte bares é suficiente para a perfuração.

Manter máquinas de perfuração a ar rotativa é muito fácil. A limpeza regular é um aspecto fundamental da manutenção do equipamento de perfuração de testemunho. Isso remove a poeira e pequenos detritos que podem se acumular durante a operação, particularmente nas áreas sensíveis. Os componentes hidráulicos devem ser verificados regularmente quanto a vazamentos e limpos conforme necessário no equipamento. A substituição de vedações de óleo e juntas ajudará a resolver problemas de vazamento. Seguir o cronograma de manutenção do fabricante é obrigatório. A manutenção regular pode manter a máquina em boas condições por um longo tempo.

Cenários de aplicação da perfuração a ar rotativa

A versatilidade da perfuração a ar rotativa implica que ela pode ser utilizada em várias áreas de aplicação. Aqui estão algumas áreas de aplicação populares da perfuração a ar.

• Indústria mineira: A perfuração a ar rotativa continua sendo um dos métodos de perfuração de testemunho mais populares utilizados na indústria mineira. O dispositivo é usado principalmente para criar furos de detonação em profundidades variadas. Esses furos facilitam a colocação de materiais explosivos para fraturar a rocha em diferentes paisagens de mineração. Depois que a rocha é detonada, o método de perfuração a ar é usado para extrair minério do local.
• Exploração geológica: A perfuração a ar é amplamente utilizada nas indústrias de mineração e petróleo para fins de exploração geológica. É utilizada para obter amostras de solo e rocha de grandes profundidades para realizar a análise geológica necessária.
• Perfuração de poços de água: O método de perfuração a ar é geralmente utilizado na construção de poços de água. Estima-se que mais de 70% dos poços construídos em todo o mundo são construídos utilizando o método de perfuração a ar. O método é considerado eficiente para alcançar aquíferos profundos e penetrar em formações geológicas duras.
• Projetos de construção: A perfuração a ar é amplamente utilizada na indústria da construção para uma variedade de propósitos, como estacas de fundação grandes, escoramento e escavação. A indústria da construção beneficia-se da perfuração a ar, que permite a construção de sistemas adequados de suporte de fundação para furos verticais profundos, ancoragens e barreiras de proteção.
• Remediação ambiental: De acordo com um relatório apresentado pela Organização Mundial da Saúde, mais de 2,2 milhões de pessoas morrem anualmente devido a doenças relacionadas à poluição da água. Esse número sugere a necessidade urgente de aliviar o problema da água subterrânea contaminada. A perfuração a ar pode ser útil para a perfuração de poços de extração, através dos quais a água subterrânea pode ser bombeada e tratada.

Como escolher a perfuração a ar rotativa

• Requisitos de investigação do terreno:

  Determine o propósito da perfuração, por exemplo, ao procurar exploração econômica, investigação do local, investigação geotécnica ou ambiental ou estudos hidrogeológicos, selecione a perfuração de acordo com a profundidade, qualidade da amostra e expectativas do diâmetro do furo.

• Tipos de solo e rocha:

  Considere a natureza do material a ser perfurado, como sua dureza e heterogeneidade. Certos tipos de solo exigem revestimentos para evitar o colapso, enquanto a rocha dura pode exigir uma perfuração projetada com resistência adicional em corda.

• Profundidade e diâmetro do projeto:

  Considere a profundidade e o diâmetro do projeto. Os requisitos de profundidade e diâmetro podem influenciar significativamente a seleção do RABH. Certifique-se de que o RABH escolhido possa atingir as dimensões desejadas do furo para atender às necessidades de exploração ou geotécnica.

• Restrições de orçamento e cronograma:

  Avalie as restrições de orçamento e os cronogramas do projeto. Embora o custo seja essencial, priorize a seleção de um RABH que atenda às necessidades geotécnicas para evitar desafios e despesas futuras.

Perguntas e Respostas

P1: Quais são algumas maneiras de controlar a poeira ao usar perfuração a ar rotativa?

R1: O controle de poeira durante a perfuração a ar rotativa é fundamental tanto para a segurança quanto para as preocupações ambientais. Alguns métodos eficazes incluem o uso de um coletor de poeira ou filtro de mangas para filtrar o ar reciclado, suprimir a poeira na boca do furo com espuma úmida ou outros supressores e empregar controles de poeira exatos no local para capturar partículas antes que elas se dispersem na atmosfera.

P2: Quais são algumas vantagens da perfuração a ar rotativa?

R2: A perfuração a ar rotativa oferece várias vantagens, como altas taxas de penetração, capacidade de perfurar poços de grande diâmetro economicamente, evaporação eficaz da água em profundidade para manter as taxas de perfuração em formações porosas e a capacidade de perfurar em várias condições geológicas, incluindo rocha dura. Pode utilizar brocas de grande diâmetro e geralmente tem custos de equipamentos e operação mais baixos.

P3: Quais são algumas limitações da perfuração a ar rotativa?

R3: Embora a perfuração a ar rotativa tenha muitas vantagens, também possui algumas limitações. É menos eficaz em formações de rocha muito dura e pode ser barulhenta e produzir poeira, o que exige medidas de mitigação. Os compressores de ar utilizados podem ser uma fonte significativa de poluição sonora para áreas industriais e comunidades.

P4: Quais são alguns outros métodos de perfuração além da perfuração a ar rotativa que podem ser considerados?

R4: Vários outros métodos de perfuração estão disponíveis, cada um com vantagens e desvantagens. A perfuração rotativa a água, por exemplo, é semelhante à perfuração a ar, mas utiliza água como lubrificante e agente de refrigeração. A perfuração rotativa com lama é outra técnica utilizada, especialmente em formações mais moles. A perfuração por percussão é um método de insônia que pode ser usado em condições específicas. Os compradores devem considerar as vantagens e desvantagens de cada método antes de decidir sobre uma técnica de perfuração adequada para seu projeto.