建設現場必需品：岩盤掘削におけるドリルビットのバウンドの根本原因を特定 — パラメータを安定させる方法
地質探査および掘削作業において、ドリルビットのバウンス（掘削中にビットが不規則に跳ねたり、衝撃を受けたりすることで発生することが多い）は、掘削速度の低下、工具の損傷、そして掘削孔の品質低下を引き起こす一般的な異常状態です。ビットバウンスを効果的に制御するには、まずその原因を特定し、適切な是正措置を講じる必要があります。
ドリルビットのバウンドの主な原因 ビットバウンドの原因は1つだけということはほとんどなく、通常は地質条件、掘削パラメータ、機器の状態の相互作用によって発生します。
地質学的要因
地層特性が主な要因です。非常に硬い地層（例えば、礫岩、花崗岩、その他の結晶質岩石）はビットに強い抵抗を与え、スムーズな切削を妨げ、ビットの跳ね返りを引き起こします。軟質層と硬質層が交互に重なり合うことで抵抗が急激に変化し、ビットにかかる負荷が低負荷状態と高負荷状態を頻繁に切り替えることで、跳ね返りが直接的に発生します。不適切な掘削パラメータ
人間が設定したパラメータはバウンスの一般的な原因です。
• ビットへの過度の重量 (ウォブ): ウォブ は切削力を提供しますが、ビットまたはドリル ストリングの機械的限界を超えると、弾性変形が発生し、跳ね返りとして現れる「反発 - 衝撃」サイクルが繰り返されます。
• 回転速度 (回転数): 硬い地層では、回転速度が速いと接触頻度が増加し、衝撃荷重が増幅されるため、ビットが安定して切削できず、跳ね返りが促進されます。機器およびシステムの問題
掘削装置の機械的状態と安定性は、切削の滑らかさに影響します。
• リグの安定性が低い: リグがしっかりと設置されていない、またはベースが平らでない場合、掘削中にリグが振動する可能性があります。その振動はドリルストリングを介してビットに伝わり、跳ね返りを引き起こします。
• ドリルストリング欠陥: ドリルロッドが曲がったり変形したり、ねじ接続が緩んだりすると、ストリングが不規則に横方向に動いたりねじれたりするほか、ビットにかかる負荷が不均衡になり、バウンスが発生します。
ドリルビットのバウンドに対する現場対策：現場での最も直接的かつ効果的な対応策は、ビットが安定した切削状態に戻るように掘削パラメータを調整することです。以下の対策を具体的に実施してください。
WOBを適切に削減する
地層の硬さとビットの種類に応じて、段階的にWOBを下げていきます（例えば、ダイヤモンドビットや含浸ビットは、一部の超硬ビットや従来型ビットよりも低いWOBで作動します）。「ビットが地層に安定して食い込み、目立った跳ね返りがない」という基準を用いて安全な作業範囲を見つけ、過負荷によるリバウンドを回避してください。フォーメーションに合わせてRPMを調整する
岩相に合わせて回転速度を調整します。軟らかい地層では、回転速度を適度に上げることで貫入性が向上しますが、硬い地層や不均質な地層では回転速度を下げて衝撃頻度を下げます。「回転速度を低く抑え、安定した送り速度でビットを掘削する」というアプローチは、ビットの負荷を安定させ、バウンドを低減する効果があります。
実践的なアプローチ：診断と行動
現場での観察（ドリルストリングの振動振幅、掘削音の変化、トルク、WOBフィードバック）に基づいて原因を特定し、それに応じてパラメータ調整や機器点検を実施します。ビットバウンスを解決する鍵は、的を絞った調整です。原因を特定し、パラメータを最適化すれば、掘削はスムーズに戻ります。
