Perforació de pous rotatius: visió general de la tecnologia de perforació i l'equip necessari
Si una casa de camp no es pot connectar a un subministrament central d'aigua, cal organitzar un sistema autònom.La majoria dels propietaris prefereixen construir-lo sobre la base d'un pou, el desenvolupament del qual utilitza diversos mètodes. Mirarem la perforació de pous rotatius, una opció molt prometedora, però fins ara poc coneguda.
L'article que hem proposat descriu amb detall les complexitats de la tecnologia rotativa i les eines utilitzades. S'analitzen els avantatges i els inconvenients d'aquesta tècnica i es presenten les maneres de la seva implementació a la pràctica. Els nostres consells seran útils per als propietaris prudents de parcel·les privades que vulguin controlar el treball dels perforadors.
El contingut de l'article:
Definició de perforació rotativa
Primer, mirem què és realment la perforació de pous rotatius i quines són les seves alternatives? La perforació amb barrena encara es reconeix com un dels mètodes més comuns per construir una presa d'aigua.
malgrat això tecnologia de cargol no permet el pas de roques rocoses. El trepant de cargol utilitzat en la perforació de barrena no és capaç de destruir la pedra calcària. Però sovint passa que cal perforar-hi, perquè... les capes superposades no tenen un cabal estable i suficient per a l'explotació.
Per tant, la tecnologia rotativa, que abans només s'utilitzava a la indústria minera, va començar a introduir-se en la construcció d'estructures privades de captació d'aigua. El seu element de treball es troba una mica situat a la part de fons del pou. Amb un cisell, els sòls cohesionats i no cohesionats es destrueixen i es tritura la roca base.
L'excavació de la roca destruïda es realitza mitjançant un líquid que s'aporta al fons a través d'una columna de treball o anulars espai. Es tracta de 2 mètodes de perforació diferents, cadascun dels quals es tractarà amb detall a continuació.
El diàmetre de la broca supera el diàmetre de la corda de treball, la qual cosa permet:
- reduir el consum d'energia per a tot el procés de perforació (l'energia es gasta directament només en girar la broca amb força al forat inferior i es minimitzen les pèrdues per fricció de la corda de treball contra les parets del pou);
- protegir la majoria dels elements de la cadena de treball dels danys, així com les parets del pou perforat de la destrucció;
- crear pous de diàmetre impressionant (per exemple, fins a 70 cm) a profunditats extremadament impressionants.
D'aquesta manera pots formen pous d'aigua, una profunditat de 300 metres o més, és a dir. perforar les obres de presa d'aigua per subministrar aigua a les zones de datxa i els pobles.
Així doncs, la definició: la perforació utilitzant el principi rotatiu és un mètode per desenvolupar un pou en el qual la força sobre la broca del forat inferior es transmet des del rotatiu. rotador a través de la columna de treball. Està muntat a partir de barres: tubs d'acer estrets que es connecten seqüencialment entre si al llarg d'un rebaix al terra.
Però per netejar el pou i la cara de la mina de fangs, s'utilitza aigua subministrada a pressió.Gràcies a aquesta solució, no cal desmuntar i tornar a muntar constantment la sarda de perforació per extreure el nucli, com en la perforació del nucli.
El fluid injectat a l'excavació soluciona immediatament dos problemes importants: obre el camí perquè la plataforma de perforació realitzi més treballs i produeix neteja de bénecessari per preparar la presa d'aigua per al funcionament.
Avantatges de la tecnologia rotativa
Quins són els avantatges de la perforació rotativa sobre les possibles alternatives? N'hi ha diversos.
En primer llocAmb una broca rotativa, podeu crear pous de gran diàmetre que poden satisfer completament les necessitats d'aigua de diverses llars alhora.
No és cap secret que la perforació no és un procés barat: requereix equips especialitzats i els perforadors experimentats han de supervisar i gestionar el procés. Després de tot, l'activitat associada a la perforació de pous és amb llicència. D'aquí el seu preu elevat.
Unir diverses llars alhora per finançar un pou comú per a parcel·les adjacents és una empresa rendible econòmicament. Però això requereix un dèbit important. En la majoria dels casos, els aqüífers de sediments quaternaris (arenes) no els poden proporcionar.
Naturalment, per al funcionament col·lectiu, és millor instal·lar la presa d'aigua a la pedra calcària. Les aigües subterrànies que se n'extreuen es caracteritzen per una major abundància i puresa d'aigua. El volum de precipitació no té la menor influència en el cabal dels pous de la pedra calcària. No es pot dir el mateix dels pous de sorra.
En segon lloc, convèncer pels costos energètics relativament baixos. L'element de treball en la perforació rotativa és la broca. Però a diferència del cargol i perforació de nucli, l'eina de perforació no interactua amb les parets del forat perforat
És a dir, només la broca està en contacte directe amb el terra, l'alçada de la qual és insignificant en relació amb l'alçada de tota la cadena de perforació. Com a resultat, aquest mètode de formació de pous és el més ràpid: fins a 1000 metres lineals al mes!
Tercer, els clients col·lectius se senten atrets per la profunditat de perforació. Només amb el mètode rotatiu es pot perforar un pou profundament a les roques metamòrfiques i ígnies de la roca base, de les esquerdes de les quals es pot bombejar aigua, la composició de la qual és la més adequada per a beure.
Molt sovint, només s'extreu aigua de procés de les obres de captació d'aigua a menys de 30 m de profunditat. La seva composició està influenciada pels embassaments propers, els rius plens d'escombraries, les precipitacions i, simplement, els fluids tècnics vessats a terra. Una barrena i una canonada central ajudaran a obtenir només aquesta ingesta d'aigua.
A més, la perforació rotativa us permet fer el treball a tota la profunditat sense canviar a un altre mètode de perforació. Quan es desenvolupen un pou amb una barrena, per exemple, si cal perforar un bloc, canvien al mètode de la corda de percussió.
Per fer-ho, traieu la barrena del canó i llenceu el cisell a la cara fins que es trenqui el bloc. Després la matança esborrat amb un cau. També s'utilitza si cal elevar la sorra saturada d'aigua a la superfície, que simplement no es pot retenir a la canonada del nucli.
La pràctica demostra que els pous perforats mitjançant el mètode rotatiu tenen una vida útil més llarga. Tecnològicament, això s'explica pel fet que després d'instal·lar la carcassa que forma les parets del pou, l'anell es reforça encara més.
Equipament per a la construcció de pous
En primer lloc, s'instal·la una consola vertical a la superfície per sobre del pou per a la fixació addicional dels enllaços verticals de la corda de treball. El primer enllaç d'aquest eix de perforació està equipat amb un element de treball: una broca, que pot tenir diferents formats, depenent de la categoria de perforació de la roca.
Conjunt d'eines de perforació
Quan s'aprofundeix el primer enllaç, l'espelma, s'hi posa el següent, anomenat vara, i així successivament. La longitud de cadascun d'aquests blocs de canonades pot variar de 20 a 50 m. Per simplificar la formació de la columna de treball, cada vareta està equipada amb una rosca cònica amb un pany.
Com a resultat, es forma una eina de perforació, que consta de:
- bit de treball;
- vareta motriu;
- columnes de varetes ordinàries connectades entre si mitjançant acoblaments.
La corda de treball es subjecta mitjançant un giratori, que és girat per un rotor. Depenent de la profunditat que es prevegi perforar, així com de les propietats físiques i mecàniques del sòl, s'utilitzen barres estàndard o ponderades per formar l'enllaç principal.
La vareta d'accionament és normalment un tub ponderat perquè té una missió tecnològica important. A través d'ell, una solució de rentat flueix a la cara del bit, la tasca de la qual és rentar la roca triturada. I això, al seu torn, planteja requisits per a les connexions d'acoblament, la tasca de les quals és segellar les connexions entre els enllaços.
No oblideu que la pressió del líquid depèn directament de l'alçada de la columna que es forma (i no depèn de la secció transversal de la canonada). A més, fins i tot si s'utilitza aigua com a solució de rentat, cada 10 metres la pressió augmentarà 1 atmosfera.
Per comparar, val la pena posar un exemple. La pressió de treball a la xarxa de canonades domèstiques a la casa és de 10 atmosferes, i les canonades més fortes estan dissenyades per a una pressió de 20 atmosferes.
Només si els sistemes domèstics estan estacionaris i no es mouen, s'aplica una pressió igual al pes de la corda de perforació a la barra d'accionament. Però encara ha de transmetre l'impuls de rotació i la força al bit.
Els requisits següents s'imposen als acoblaments com a elements estructurals d'una sarta de perforació:
- ha d'assegurar l'estanquitat de la connexió de la barra i suportar una pressió de fluid de fins a 100 atmosferes (per netejar el fons amb un raig de pressió);
- ha de ser resistent al desgast per no quedar inutilitzable per fricció contra les parets del pou;
- ha de ser capaç de transmetre el parell des de la part superior de la corda de treball fins a la part inferior i, finalment, al bit.
És molt important que els acoblaments siguin de la qualitat adequada. Si almenys un d'ells no suporta la càrrega i la corda de treball està esquinçada, serà molt difícil ajuntar la seva part inferior amb la broca. Pel que fa als costos de capital, de vegades és més fàcil perforar un pou nou a prop que treure una vareta d'accionament separada.
Ús d'aigua durant la perforació
El líquid que es subministra a la cara és més sovint aigua normal. De vegades, per tal d'estabilitzar un pou que passa per roques soltes i incoherents (sorra, pedra picada, grava i còdols), s'introdueix al pou una solució amb additius de perforació. Això és necessari, perquè la carcassa no s'instal·la en les primeres etapes de l'excavació.
L'aigua entra a l'excavació sota pressió dins de la barra d'accionament (i després es produeix el bombeig anulars espai), o per gravetat a través anulars espai, i l'eliminació ja es produeix a través de la columna de treball amb una bomba d'extracció.
Es tracta de 2 tecnologies de perforació rotativa diferents, les característiques de les quals es comentaran a continuació.
Tanmateix, independentment del mètode que s'utilitzi, el fluid utilitzat en la perforació a tot arreu s'ha de purificar (per a un ús posterior).
Per a això, s'utilitza el següent conjunt d'equips:
- Graner d'emmagatzematge de fang de perforació. (Si teniu previst perforar un pou poc profund, en unes poques dotzenes podeu construir-lo directament a terra, i l'aigua normal s'utilitza com a fluid de rentat). El graner actua com a bateria per al fluid de rentat.
- Tamís vibrant. La solució de rentat que s'aixeca del pou transporta partícules de roca triturada que cal eliminar. El mètode més eficaç és el mecànic, utilitzant un tamís vibrant.
- Sump. Després d'eliminar les partícules de roca grans, el líquid entra a un dipòsit de decantació per eliminar les partícules en suspensió que precipiten. Quan s'utilitza aigua com a líquid de rentat, de vegades també es construeix un dipòsit de dipòsit directament a terra. A més, s'utilitza per separar substàncies líquides i separar sediments. hidrocicló.
- Bomba de fang. És això el que assegura la circulació de la solució de rentat.
- Sistema de canalons. Són necessaris per al moviment de l'aigua des del punt de formació de l'excavació fins al lloc de la seva depuració.
En total, per desenvolupar un pou amb tecnologia rotativa, es necessiten els següents mecanismes i equipaments:
- Torre o consola per muntar una corda de perforació a partir de varetes i desmuntar-la un cop finalitzada la perforació, així com un sistema de desplaçament.
- Motor, assegurant la rotació del rotor.
- Equips líquids. Mecanismes i dispositius per assegurar la circulació del líquid de rentat i la seva neteja (bomba; garbell vibratori; dipòsits de decantació i/o hidrocicló; graner d'emmagatzematge per al líquid de rentat; sistema de canonades i canalons).
Per a la perforació rotativa de pous poc profunds, tot el conjunt d'equips llistat és molt compacte (per exemple, la barra de la consola és plegable). Això garanteix la facilitat de col·locació de l'equip de perforació en qualsevol lloc convenient per a les operacions de perforació i l'operació posterior.
Dues opcions de perforació rotativa
Depenent del mètode de subministrament del fluid de perforació al fons, hi ha 2 tipus de tecnologia de perforació rotativa:
- amb alimentació directa;
- amb alimentació inversa.
Cal tenir en compte que el líquid subministrat a la cara no només està destinat a rentar i eliminar roca triturada. També refreda la broca, que s'escalfa molt per la fricció. En el cas de subministrament directe de líquid, la bomba crea el seu excés de pressió.
L'aigua entra al forat inferior pels forats tecnològics de la broca, "agafa" la roca triturada i després flueix per gravetat pel pou (és a dir, a través anulars espai en relació amb la vareta principal) entra a la superfície, on entra al complex de neteja (tamís vibrant, hidrocicló).
La tecnologia d'alimentació inversa implica que el fluid de rentat flueix cap al fons per gravetat, descendint pel pou, però la solució amb material triturat torna a la superfície a través del tub de la barra d'accionament. En aquest cas, la bomba de fang hi crea pressió negativa.
Malgrat l'aparent simplicitat d'ambdues tecnologies, aquí hi ha molts més matisos del que podria semblar a primera vista. Per tant, sembla oportú aprofundir en cadascuna d'aquestes tecnologies de perforació amb més detall.
Perforació amb subministrament directe de fluid de rentat
Aquesta tecnologia també s'anomena de vegades "flux d'aigua directe". S'aconsella utilitzar-lo en sòls sorrencs, de grava i de pedra triturada. També s'utilitza si la profunditat de l'aqüífer no supera els 30 m. És aquí on s'afegeixen additius al líquid, que augmenten la seva densitat i l'estabilitat del tronc.
La perforació rotativa es caracteritza per una reducció gradual del diàmetre del pou que s'està perforant. En altres paraules, primer es perfora el pou de diàmetre més gran i després ell s'assenta tub, i l'espai anular entre la superfície exterior de la canonada i la paret del pou s'omple amb morter de ciment a través de forats tecnològics.
A continuació, la perforació continua amb una broca més petita. A continuació, torneu a la carcassa, i la nova secció té un diàmetre encara més petit, etc. Com menys sovint t'has de "distreure" cimentant un pou, més gran serà la productivitat de la perforació, que en última instància es tradueix en el cost total del procés i del pou en conjunt.
A més, el casing massa freqüent fa que, finalment, es redueixi molt el diàmetre efectiu del pou (el diàmetre que obre l'aqüífer). Per tant, el "flux d'aigua directe" es caracteritza pel fet que el pou amb aquest mètode de formació no es pot plantar fins a 100 metres.
La pressió principal del fluid de rentat la crea la bomba a l'interior de la barra d'accionament i anulars El líquid amb elements de roca triturada omple l'espai per gravetat, sense destruir la paret del pou amb excés de pressió.
Tanmateix, aquest mètode de perforació també té desavantatges. En particular, massa llarg sense carcassa Aquesta àrea condueix a la introducció de partícules fines d'argila als aqüífers, que poden reduir i alentir significativament el flux d'aigua a l'obra des de l'aqüífer.
Aquestes partícules juguen aquí el paper de taps peculiars de porus i microcanals a la roca per on es filtra l'aigua.Per tant, el procediment de revestiment realitzat durant el procés de perforació és necessari per mantenir la productivitat addicional del pou en conjunt.
Perforació amb flux invers de fluid de rentat
Amb aquest mètode de control de fluids, el canó i el fons es netegen millor. La bomba aquí no pressiona el líquid al fons, sinó que, al contrari, el succiona, i això fa que la velocitat de formació d'un pou amb una mica augmenta en un ordre de magnitud i fins i tot diverses vegades més. en comparació amb el rentat directe.
El pou en si no està subjecte a contaminació per inclusions d'argila amb el flux del fluid de rentat subministrat. Després de tot, la bomba aspira tot el que hi pot contenir. Per cert, aquí no hi ha cap sentit pràctic en els additius addicionals, de manera que s'utilitza aigua neta com el mateix líquid de rentat.
Per tant, resumim els avantatges de la perforació de flux invers:
- la velocitat de perforació augmenta (en comparació amb un curs d'aigua directe) fins a 15 vegades;
- l'aqüífer no està obstruït amb partícules d'argila i grans de sorra llimós de la part inferior, però de final obert nivells de pou;
- gràcies a l'obertura d'alta qualitat de l'aqüífer, el pou no necessita estar preparat addicionalment per al funcionament, podeu instal·lar immediatament la carcassa interna amb un filtre i començar a bombejar;
- L'aigua senzilla (i, per tant, barata) s'utilitza com a fluid de treball.
Tanmateix, aquest mètode també té un inconvenient important.Requereix l'ús d'equips cars, que en última instància comporta un augment significatiu del cost de tot el procés de perforació en conjunt.
Per tant, la perforació de "flux d'aigua invers" només es porta a terme en els casos en què el pou està dissenyat per al funcionament de diverses llars alhora. Però si el pou està dissenyat per a un ús individual, és molt més raonable utilitzar la tecnologia de perforació rotativa amb flux d'aigua directe.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Vídeo #1. Una demostració visual del procés de perforació rotativa pas a pas:
Vídeo #2. Anàlisi de la tecnologia rotativa i principis de construcció de pous:
Vídeo #3. Circulació d'aigua durant la perforació rotativa:
La situació amb la presència i la profunditat dels aqüífers pot variar molt d'un lloc a un altre (i en alguns llocs no n'hi ha cap, com a l'illa de Madeira).
A l'hora de dissenyar un pou i triar el mètode òptim de perforació rotativa, hauríeu d'utilitzar els mapes existents dels aqüífers explorats. Això us ajudarà a estalviar molt temps i diners.
Expliqueu-nos la vostra experiència en el desenvolupament de pous amb tecnologia rotativa. Comparteix matisos tecnològics que seran útils per als visitants del lloc. Si us plau, deixeu comentaris al formulari de bloc següent, publiqueu fotos i feu preguntes sobre el tema de l'article.
Escriu correctament que el mètode rotatiu de perforar un pou és bastant car. Això planteja la pregunta: és possible passar per capes suaus amb alguna cosa més barata, per exemple, una barrena, i utilitzar el rotor només començant amb pedra calcària? Tenen sentit aquestes manipulacions o no serà possible estalviar diners?
Si busqueu un mètode barat, us aconsello que tingueu en compte l'hidroperforació de pous d'aigua. Un mètode provat, gairebé tots els propietaris podran obtenir l'equip necessari. Això és el que necessitareu per a això:
- marc metàl·lic plegable;
— bomba d'aigua (proporciona pressió al sistema);
- mànegues per al subministrament d'aigua;
— broca (exploració o solapa);
— motor per transmetre la força al trepant;
- cabrestant;
— eines de perforació relacionades;
— barres de perforació que formen columnes;
- Bloc de control;
- giratori per a la fixació de peces lliscants.
D'aquesta manera es poden perforar pous de fins a 30 metres sense molta experiència. Per a profunditats per sota d'aquesta marca, ja es requereix un coneixement pràctic adequat.
La perforació a la pedra calcària es fa millor mitjançant el mètode de corda de percussió.