להלן פירוט מפורט של מדוע וכיצד:
1. מנגנון ליבה: צריכת אנרגיה
קידוח הוא תהליך של שבירת סלע והסרת ייחורים. סלעים קשים יותר:
צריך יותר כוח (אנרגיית השפעה) כדי ליזום ולהפיץ סדקים.
גורם לבלאי מהיר יותר של מקדחים (לחצנים, חותכים), ומפחית את יעילותם. חתיכה משעממת מקדחת הרבה יותר לאט.
התנגדות לחדירה, כלומר כל מכה הקשה או מחזור סיבוב מייצרים פחות עומק חיתוך.
2. כימות ההשפעה
משוואת קצב הקידוח: בקידוח הקשה, קצב החדירה מוערך לרוב כיחס הפוך לחוזק הלחיצה של הסלע. סלע קשה פי שניים יכול לגרום לפחות ממחצית ממהירות הקידוח, כל השאר שווה.
אנרגיה ספציפית: זוהי האנרגיה הנדרשת כדי להסיר יחידת נפח של סלע. לסלעים קשים יותר יש אנרגיה ספציפית גבוהה בהרבה, המתורגמת ישירות להתקדמות איטית יותר עבור קלט כוח נתון.
3. מאפייני סלע אחרים שעובדים יחד עם קשיות
בעוד ש"קשיות" (נמדדת לעתים קרובות כחוזק דחיסה חד-צירי - UCS) היא ראשונית, היא מקיימת אינטראקציה עם מאפיינים אחרים:
כושר שחיקה: שוחק כלים מהר יותר, מה שגורם לאובדן המהירות כתוצאה מהקשיחות.
שבירות לעומת גמישות: סלעים שבירים (כמו חלק מהגרניטים) נשברים בצורה נקייה יותר מאשר גמישות, מה שיכול לפעמים לקזז חלקית את ההשפעה של קשיות גבוהה.
שבירה ומרקם: סלע קשה מאוד אך שבור בכבדות עשוי לקדוח מהר יותר מסלע מסיבי, קשה בינוני, מכיוון שהשברים מספקים מישורי חולשה.
4. השלכות על פעולות הקידוח
קצב החדירה (ROP): זהו המדד הישיר למהירות (מטרים לשעה). תרשימי ROP עבור אסדות תמיד מראים ירידה חדה ככל שעוצמת הסלע עולה.
עלות למטר: מהירות נמוכה יותר + בלאי סיביות גבוה יותר=הגדילו משמעותית את עלויות הקידוח בסלע קשה.
בחירת מכונה: תצורות סלע קשות במיוחד דורשות אסדות אנרגטיות- גבוהות -בהשפעה גבוהה (למשל, פטיש עליון הידראולי חזק או אסדות DTH) כדי להשיג מהירויות קיימא. אסדות סטנדרטיות עשויות להיות לא יעילות.
5. כיצד מקדחים מקלים את השפעת הקשיות
מקדחים אופטימליים: שימוש בסיביות עם דרגות קרביד מעולות, גודל/מרווח כפתורים אופטימלי וצורות מיוחדות לסלע קשיח ושוחק.
התאמת פרמטרים: הגדלת לחץ/אנרגיה וכוח הסיבוב (מומנט) תוך הפחתת מהירות הסיבוב כדי למנוע בלאי מוגזם של הסיביות.
טכנולוגיות מתקדמות: שימוש במקדחי סלע הידראוליים בתדירות גבוהה-, מערכות העברת גלי הלם יעילות ובקרה אוטומטית כדי להבטיח העברת אנרגיה מיטבית.
