محمل الإبرة عالي الأداء لجهاز أطلس كوبكو RD18U في البرازيل

تُعاني مجمع فالي كاراجاس في ولاية بارا الشمالية من مشكلة في محمل المثقاب لا تظهر على السطح، ولا تصبح واضحة إلا عندما تبدأ حالات فشل المحامل في التركز عند عمق حفر معيّن. ويتكون جسم خام كاراجاس من تشكيلات حديدية متعددة الطبقات (BIF)، حيث يتكوّن الجزء العلوي من الاحتياطي بنسبة 80% منه من الليمونيت الهش والهيماتيت المُركّز — وهي مواد يسهل حفرها وتتطلب عزم دوران منخفضًا، كما أن الأحمال المؤثرة على المحامل تبقى ضمن النطاق التصميمي المسموح به. أما في الأعماق التي تتجاوز ١٥٠–٢٠٠ متر، فإن الليمونيت يتحول تدريجيًّا إلى هيماتيت سيليسـي صلب، حيث يرتفع محتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) من أقل من ١٪ إلى ما بين ٨٪ و١٢٪، وتزداد مقاومة الضغط الوحيدة (UCS) من ٤٠ ميجا باسكال لتصل إلى نحو ١٦٠ ميجا باسكال، بينما تقوم الجسيمات السيليسية المُسببة للتآكل بالاحتكاك مع كل سطح من أسطح المحامل التي تتلامس مع سلسلة المثقاب. وبالفعل، يمكن لمثاقب الـRD18U ذات النوع الانزلاقي أن تعمل بسلاسة لمدة ١٢٠٠ ساعة في المنطقة العلوية اللينة، لكنها قد تستهلك محمل إبرة خلال ٦٠٠ ساعة فقط بمجرد وصول برنامج الحفر إلى المنطقة الانتقالية الأشد صلابة والأكثر احتواءً للسليكا — وذلك باستخدام نفس المعدات، ولكن عند عمق مختلف، ما يؤدي إلى اختلاف عمر المحمل.

تحمل محمل الإبرة في محرك الدوران Atlas Copco RD18U الأحمال الشعاعية الناتجة عن تداخل التروس، بينما ينقل العمود العزم إلى المحرك. وفي المنطقة اللينة في كاراجاس، تكون هذه الأحمال الشعاعية منخفضة ويُعمل المحمل بدرجة حرارة منخفضة. أما في منطقة الهيماتيت السيليسية، فإن متطلبات عزم الدوران تزداد بنسبة ٤٠–٦٠٪ بسبب مقاومة التكوين المسبب للانضغاط لرأس الحفر، مما يؤدي إلى ازدياد الحمل الشعاعي على المحمل بشكل متناسب، وتتسرب جزيئات السيليكا الدقيقة إلى دائرة تشحيم الجذع عبر أغطية الغسل المتهالكة، ثم تنتقل إلى قفص المحمل عبر مسار التصريف في غلاف الدوران.

كيف يؤثر الانتقال مع العمق في تحميل المحمل

مسار التلوث الذي يقلل عمر المحمل

لا تصل جزيئات السيليكا الدقيقة من المنطقة الهيماتيتية السيليسية إلى محمل الإبرة عبر زيت التزييت الهيدروليكي وحده—حيث يتم ترشيح هذا المسار التلوثي. بل تصل هذه الجزيئات عبر دائرة تصريف غلاف الدوران: فالأنبوب المخصص للتصريف، الذي يُستخدم لإزالة زيت التزييت المستعمل من الغلاف الخاص بالجذع، يحمل أيضًا جزيئات كاشطة دقيقة ترسبت على سطح مُوصِّل الجذع وتم نقلها بواسطة فيلم التزييت عائدًا إلى الغلاف. أما في المنطقة العلوية اللينة، فإن سطح الجذع يلتقط كمية ضئيلة جدًّا من المواد الكاشطة، وبالتالي ينقل أنبوب التصريف زيتًا نظيفًا. أما في المنطقة السيليسية، فيتحرك الجذع مقابل تكوين صخري يُنتج رشَّات دقيقة غنية بالكوارتز، ويتسرب جزءٌ منها خلف الحافة الماسحة (Wiper Seal) ويدخل إلى غلاف الجذع مع كل حركة ارتدادية للضرب.

المؤشر العملي هو لون زيت التصريف: أصفر كهرماني نظيف في المنطقة اللينة، ويصبح تدريجيًا أغمق مع جزيئات دقيقة معلقة في المنطقة السيليسية. ويُطيل المشرفون البرازيليون على الحفر الذين يلاحظون هذا التغير في اللون بعد ٢٠٠ ساعة من بدء برنامج الحفر في التكوينات السيليسية، ويخفّضون وفقًا لذلك فترة فحص المحامل، عمر المحامل بنسبة ٣٠–٤٠٪ مقارنةً بأولئك الذين يحتفظون بالفترة القياسية الثابتة البالغة ٥٠٠ ساعة. ويستغرق فحص اللون ٣٠ ثانية.

بروتوكول فحص المحامل للبرامج البرازيلية المتغيرة العمق

في منجم كاراجاس سيرا نورتي ومشروع S11D، حيث تبدأ برامج الحفر الفردية غالبًا في المنطقة اللينة ثم تنحدر تدريجيًّا نحو الطبقة الانتقالية الغنية بالسليكا، فإن النهج الموصى به هو جدول فحص للمحامل يتكيف مع طبيعة التكوينات الجيولوجية، بدلًا من اعتماد فترات زمنية ثابتة مُقاسة بالساعات. وعندما يُظهر سجل الحفر دخول الثاقب إلى الهيماتيت السيليسي—والمُعرَّف بانخفاض معدل الاختراق وارتفاع ضغط الدوران في الوقت نفسه دون أي تغيير في إعدادات الضربات—فينبغي تخفيض فترة فحص المحامل إلى النصف، من ٥٠٠ ساعة إلى ٢٥٠ ساعة. وهذه التعديل الوحيد، عند تطبيقه باستمرار، يجعل توقيت الصيانة متناغمًا مع التعرض الفعلي للمحامل بدلًا من الافتراضات الزمنية القائمة على التقويم والتي وُضعت خصيصًا للمنطقة اللينة.

يكلّف استبدال محمل الإبرة بعد ٢٥٠ ساعة في المنطقة السيليسية نفس التكلفة المُنفقة عند الاستبدال بعد ٥٠٠ ساعة؛ والفرق هو أن المحمل المستبدل بعد ٢٥٠ ساعة يخرج مع الحفاظ على هندسة القفص سليمة وصالحة للاستخدام. أما المحمل الذي يُترك ليكمل تشغيله حتى ٥٠٠ ساعة في المنطقة السيليسية، فإنه غالبًا ما يُنتج تلوثًا بقطع متناثرة من القفص تصل إلى محور التعشيق (السْبلاين) الخاص بالمشغِّل وبأسطوانة المكبس التوجيهي خلال نفس دورة الصيانة — ما يحوّل استبدال المحمل المخطط له إلى استبدال غير مخطط له لمكوّنات متعددة. وتزود شركة HOVOO محامل إبرة ثقيلة الوزن من الطراز RD18U، مُصنَّعة وفقًا للمواصفات الأصلية للمصنِّع (OEM) للسوق البرازيلي، وهي متوفرة بفترات تسليم قصيرة من مركز التوزيع في ساو باولو. ويمكن الاطلاع على جميع المرجعيات الكاملة على الموقع الإلكتروني: hovooseal.com.