Mètodes de perforació de pous: principis tecnològics i característiques dels principals mètodes
La construcció d'un pou de captació d'aigua implica l'ús de diferents mètodes de perforació. Els sòls solts i saturats d'aigua s'eliminen amb un esborrador. Per perforar formacions d'argila i roques, s'utilitzen mètodes de perforació de pous basats en el principi de rotació i vibració.
El treball implica mecanismes que permeten el desenvolupament de sòls de diversos tipus i a diferents profunditats. Us explicarem com triar la tecnologia de perforació òptima que us permeti completar de forma ràpida i impecable l'excavació del dispositiu d'admissió d'aigua.
Per presentar visualment la informació que oferim, el text es complementa amb diagrames útils, col·leccions de fotos i tutorials en vídeo.
El contingut de l'article:
Tipus de mètodes de perforació
Anteriorment, es realitzava principalment la perforació de pous d'aigua per a ús personal manualment. Es tractava d'un procés llarg i intensiu de mà d'obra, de manera que no tots els propietaris d'una parcel·la o casa de camp podien presumir de tenir la seva pròpia font de subministrament d'aigua.
A poc a poc, la perforació mecanitzada va substituir els mètodes manuals a causa de la important facilitació i acceleració del procés.
Avui en dia, gairebé tots els pous aqüífers es foren mitjançant un mètode mecanitzat, que es basa en la destrucció del sòl, subministrant-lo a la superfície d'una de dues maneres: en sec, quan s'elimina la terra residual del pou mitjançant mecanismes, i hidràulica, quan es renta amb aigua subministrada a pressió o gravetat.
Hi ha tres mètodes principals de perforació mecànica:
- Rotacional (el sòl es desenvolupa per rotació).
- Xoc (el projectil de perforació destrueix el sòl amb impactes).
- Vibrant (el sòl es desenvolupa per vibracions d'alta freqüència).
El mètode de rotació es considera el més productiu, 3-5 vegades més eficient que el mètode de xoc i 5-10 vegades més eficient que el mètode de vibració. A més, el mètode rotatiu és el més barat i accessible; sovint s'utilitza com a mètode principal de perforació manual.
Al seu torn, el mètode de perforació rotativa, molt utilitzat per a la construcció de pous d'aigua, es divideix en quatre tipus principals de perforació:
- nucli;
- cargol;
- corda de xoc;
- rotatiu.
Cada tipus de perforació rotativa té les seves pròpies característiques i es realitza amb equips especialment dissenyats per a aquesta finalitat. Vegem amb més detall aquests tipus de perforació, determinem quines són les seves diferències i quin mètode s'ha d'utilitzar en cada cas concret.
Especificitats de la perforació de nuclis
La perforació del nucli és un mètode mecànic de rotació en què s'extreu sòls argilosos o sorrencs densos en forma de nucli cilíndric. Una broca de nucli és una canonada metàl·lica de parets gruixudes.
A la part superior de la broca de nucli hi ha un dispositiu per connectar les barres necessàries per estendre la sarda de perforació. A continuació es mostra una corona, el tipus de la qual es selecciona en funció de la categoria de sòl a perforar.
Quan es condueix amb el mètode del nucli, el sòl és destruït per una corona en forma d'anell. La part interna del nucli es conserva sense danys. Per facilitar el procés de perforació en margues dures i semisòlides, argiles i roques, es subministra un fluid de perforació al forat inferior.
De vegades, els fangs de la cara s'eliminen mitjançant el rentat, injectant una gran quantitat d'aigua a l'eix de producció. Molt sovint, el rentat es substitueix per bufat amb aire comprimit subministrat per un compressor dins de la canonada.Aquest tipus de perforació permet perforar pous amb una profunditat de fins a 1000 metres i un diàmetre de 8 a 20 cm.
La perforació mecànica de nucli es realitza mitjançant equips de perforació com ZIF, UGB, UKB, muntats en vehicles com KAMAZ, KrAZ, skidders, etc. En la versió per perforació manual El tub central s'escurça i s'anomena campana o vidre. La canonada central és estructuralment similar a l'últim element domèstic cap per avall.
La perforació de nucli s'utilitza en els casos següents:
- exploració geològica de recursos minerals;
- perforació de pous exploratoris;
- construcció de pous d'aigua de qualsevol profunditat, inclosos els pous sense filtre en roques.
Per a dispositiu pous d'aigua privats en alguns casos, s'utilitza el mètode del nucli abans d'iniciar la perforació de barrena o rotativa, realitzant simultàniament una funció d'exploració i preparació.
En la construcció de pous privats, la perforació de nucli s'utilitza en combinació amb la perforació de corda de percussió. Les capes d'argila es fan passar per una canonada central. Les sorres soltes, la grava i els còdols amb farciment de sorra, que no queden a la canonada central, s'eliminen de l'eix mitjançant la zhelonització.
En termes d'eficiència, el mètode bàsic és una mica inferior al mètode de barrena de perforació de pous d'admissió d'aigua. Una barrena perfora més ràpidament, però no permet que l'eix s'alliberi completament de la roca perforada. Rarament s'utilitzen en parelles. I si passa, els primers metres es cobreixen amb una barrena.
Equips i eines utilitzades
Les eines següents s'utilitzen per a la perforació del nucli:
- broques fetes de diamant o un altre material de carbur (acer, tungstè, pobedit);
- canonada del nucli;
- canonada per a l'eliminació de fangs;
- barres necessàries per estendre la corda de perforació;
- connexions d'acoblament, adaptadors entre tubs, glàndula de rentat.
Quan es perfora en formacions rocoses, la broca es desgasta ràpidament i s'ha de substituir. El material de la corona és car i pot suportar càrregues enormes; les opcions de perforació de diamant són les més esteses.
Totes les eines utilitzades durant el procés de perforació han d'estar alineades, és a dir. estar situat exactament en relació a l'eix de perforació.
Tecnologia de perforació de nucli
La característica principal de la perforació del nucli és el pas de la roca amb la seva completa preservació a la canonada del nucli. Aquells. Quan l'equip de perforació funciona, la corona destrueix el sòl en un anell que, a mesura que s'enfonsa, s'empeny a la canonada central i s'hi manté a causa de la seva pròpia densitat.
En treure la canonada plena del pou de la mina, s'allibera del nucli tocant-la amb un martell.
El procés de perforació del nucli pas a pas és el següent:
- la broca està connectada a la canonada central;
- la canonada central està connectada a varetes, que augmenten a mesura que s'aprofundeixen;
- la vareta superior es fixa a la plataforma de perforació;
- la perforadora fa girar la corda de perforació i gradualment la "cargola" a terra;
- la canonada del nucli s'omple gradualment de nucli - terra encallada a la seva cavitat;
- després de perforar 50 - 70 cm, la corda de perforació s'elimina a la superfície, les barres es desconnecten una per una fins que s'elimina la canonada del nucli;
- la canonada s'allibera de la roca perforada;
- el projectil buit es torna a baixar cap al fons, estenent la corda de perforació amb varetes.
Les accions es duen a terme en l'ordre descrit fins que el pou penetra a l'aqüífer i penetra 50 cm a la roca impermeable subjacent.
Si la fixació de l'aqüífer superior no és l'objectiu de l'excavació, les capes superiors ho poden ser perforar amb rentat. En aquest cas, la bomba ven la solució de rentat a través d'una mànega a les canonades. Aleshores, la solució porta el sòl minat a la superfície.
Forts avantatges i desavantatges
En comparació amb els mètodes rotatius i de la corda de percussió de la perforació mecànica, la perforació del nucli es realitza amb força rapidesa, reduint significativament el temps de treball. El seu principal desavantatge és la incapacitat d'aixecar sòls solts i còdols saturats d'aigua. Es mou lentament a través de la roca, requerint un cisell per penetrar les roques.
Els avantatges de la perforació de nucli inclouen:
- alta productivitat i capacitat de perforar pous amb una profunditat de més de 100 m;
- reducció de les càrregues dels equips de perforació a causa de la destrucció de la roca argilosa, comparable a tallar-la;
- possibilitat d'utilitzar una plataforma de perforació mòbil de dimensions compactes.
La perforació del nucli és un dels mètodes més ràpids per desenvolupar treballs de presa d'aigua. Un pou de sorra es pot perforar utilitzant-lo en un dia laborable. En desenvolupament presa d'aigua manual trigarà molt més temps.
Característiques de la perforació de barrena
Aquest tipus de perforació avui en dia s'utilitza més sovint quan es construeixen pous d'aigua a les llars privades. Una característica especial de la perforació de barrena és que la roca que s'extreu s'elimina completament del lloc del pou sense l'ús d'equips addicionals. El mètode s'assembla a cargolar i us permet perforar fins a la profunditat i eliminar simultàniament el sòl innecessari.
L'eina utilitzada per perforar s'anomena barrena. És una vareta metàl·lica amb fulles. Enroscar-se a terra, la barrena destrueix la roca que es queda a les seves aspes. A causa del disseny específic de la barrena, és impossible alliberar completament la cara de l'abocador. Per tant, s'utilitza principalment per a la penetració de les capes superiors.
La perforació amb barrena no requereix molt esforç i costos financers, per la qual cosa l'àmbit d'aplicació d'aquest mètode és bastant ampli: pous d'exploració geològica, col·locació de comunicacions, construcció de pous perforats i parcialment. perforació d'aigua.
Ara s'utilitza activament per construir pous abissinis, per no introduir completament l'agulla en un sòl dens, sinó per facilitar lleugerament el procés d'immersió del pou a la roca prèviament destruïda.
El mètode és adequat per desenvolupar pous aquàtics de fins a 30 m de profunditat en sòls tous i solts i fins a 20 m en sòls de densitat mitjana. Després de perforar amb una barrena i instal·lar la carcassa, el pou s'ha de netejar de la roca sense extreure amb un esborrany.
La barrena no és absolutament adequada per treballar en zones rocoses! S'utilitza per a la perforació parcial de pous de fins a 120 m, mentre que aquest mètode es combina amb altres: rotatiu, corda de xoc, nucli.
Equips i eines implicades
La perforació de la barrena es realitza mitjançant una plataforma de perforació, l'element principal de la qual és una eina de perforació de tipus cargol feta de metall d'alta resistència. La corda de perforació s'amplia amb barrens de la mateixa mida a mesura que s'enfonsa.
El conjunt inclou de vegades broques de fulla, que són necessàries per passar per roques soltes, així com bits amb caps rodons o en forma de con, utilitzats per al desenvolupament de roques dures.
La majoria de les plataformes de perforació modernes estan equipades amb eines buides equipades amb panys reversibles que impedeixen que l'eina es mogui en sentit contrari.
Durant el procés de perforació, les parts de tall de la barrena es refreden pel sòl desenvolupat i la roca desenvolupada s'eleva en espiral. Això permet que la perforació es pugui dur a terme sense aturar-se, reduint significativament el temps i els costos energètics de la creació d'un pou d'aigua.
Tecnologia de perforació de barrena
Un cop finalitzada la penetració, la profunditat de la qual és d'1,5 a 2,0 m, es retira la barrena i el carcassa. El diàmetre del pou d'entrada d'aigua perforat amb una barrena és de 50 - 200 mm i depèn de la mida de l'eina utilitzada.
L'enfonsament de les parets del pou s'evita mitjançant tubs de revestiment. Això és especialment important per a sòls solts i no cohesionats, de manera que els perforadors tenen una regla: en perforar margues sorrenques i margues, utilitzeu barrens amb fulles col·locades en un angle de 30 a 60º, i quan trepan sorra densa, eines amb fulles en angle. de 90º.
Amb una inclinació menor de les voltes de l'espiral de la barrena, més de la fulla desconnectada és portada a la superfície per la barrena.
Pros i contres d'utilitzar una barrena
El mètode de perforació de la barrena permet construir un pou tan ràpidament com sigui possible, sempre que la mida de la barrena i l'angle d'inclinació de la broca s'hagin seleccionat correctament.
Els avantatges de la perforació de barrena inclouen:
- el sòl puja a la superfície immediatament durant el procés de perforació;
- alta velocitat d'aprofundiment en el sòl sense parades tecnològiques;
- no cal rentar el pou;
- es pot utilitzar una unitat de barrena compacta o una barrena manual per foradar a l'interior de la casa (al soterrani);
- no cal aixecar el primer enllaç a la superfície i desmuntar/muntar la corda de perforació com amb el mètode del nucli.
El principal desavantatge de la perforació amb barrena es pot considerar la incapacitat de treballar en sòls solts i molt durs, però al mateix temps, una barrena és una eina ideal per perforar en sòls argilosos, mixtos (argilosos i sorrencs) i argilosos tous.
Un altre inconvenient que limita l'ús d'una barrena per a la construcció de pous d'aigua és la necessitat d'utilitzar el mètode de la corda de xoc per netejar l'eix de la roca abocada.
Similitud barrena - bobina Àmpliament utilitzat en la perforació manual. Destrueix la roca de la mateixa manera i l'agafa amb les fulles per extreure-la cap amunt.
Característiques de la perforació rotativa
La perforació rotativa és un mètode de perforació rotativa-vibratòria, en què la destrucció del sòl es realitza mitjançant una broca accionada al fons del pou pel rotor de la plataforma de perforació. El rotor gira des d'un motor d'automòbil o un motor elèctric instal·lat per separat mitjançant un eix motriu.
El sòl desenvolupat es renta de l'eix del pou mitjançant un rentat directe o invers. La solució de rentat es pot subministrar per gravetat o per una estació de bombeig.
La perforació rotativa s'utilitza per desenvolupar sòls rocosos i semi-rocosos quan es construeixen pous profunds de fins a 150 m. Una plataforma de perforació rotativa amb una broca adequadament seleccionada i tubs de perforació ponderats s'adapta bé a les formacions rocoses.
Els experts en perforació recomanen utilitzar aquest mètode de perforació subjecte a les condicions següents:
- El tram hidrogeològic del jaciment s'ha estudiat força bé. Se sap que s'hauran de perforar roques. Es coneix el nivell d'aparició de la zona aqüífera a la roca base.
- Les aigües subterrànies tenen una pressió característica dels pous artesians
- Hi ha la possibilitat de lliurament ininterromput d'aigua tècnica per al rentat del pou.
A les regions del sud, la perforació rotativa es pot dur a terme durant tot l'any, però al clima del nord, l'ús d'aquest mètode és limitat a causa de la possibilitat de congelació del fluid de perforació.
Equips i eines utilitzades
La perforació rotativa de pous d'aigua es realitza mitjançant un marc o una torre de gelosia on es troben els equips d'elevació i altres elements de la plataforma de perforació. La torre de torre permet pujar i baixar les cordes de perforació al pou.
La plataforma de perforació de tipus rotatiu inclou:
- bastidor o torre de gelosia;
- motor d'accionament;
- rotor i corda de perforació;
- equip de bombeig i sistema de purificació de líquids de rentat;
- equips d'elevació, línia de pressió, gir, segells, etc.
Les plataformes autopropulsades utilitzen el motor de combustió interna d'un vehicle com a motor, sobre la base del qual es troba el complex de perforació. En aquest cas, la potència del motor regula la velocitat de l'eina de perforació.
El rotor, utilitzant un dispositiu d'engranatge, transmet la rotació a la canonada d'accionament, que al seu torn la transmet a l'eina de perforació principal: la broca.El cisell pot tenir diferents formes i està fet de materials d'alta resistència: composites, acer diamantat, etc.
Per a cada tipus de sòl, es selecciona una mida i una forma especials de la broca, garantint així una alta eficiència i velocitat de penetració.
La singularitat de la tecnologia del rotor
La perforació rotativa de pous d'aigua es realitza en tres etapes:
- Destrucció de roca amb un cisell.
- Eliminació de la roca destruïda a la superfície mitjançant un corrent d'aigua injectada.
- Reforç de les parets del pou amb tubs de revestiment.
L'eliminació de la terra destruïda es realitza mitjançant un rentat invers o directe. L'elecció del mètode de rentat depèn de condicions específiques: profunditat del pou, tipus de sòl, disponibilitat del volum necessari d'aigua de rentat.
Per regla general, les granges privades utilitzen tecnologia de perforació de circulació directa, que inclou els passos següents:
- introduir una broca de gran diàmetre a terra;
- rotació de la broca sota la influència del rotor;
- instal·lació de tubs de perforació i instal·lació de tubs ponderats entre ells i la broca;
- eliminació del sòl residual per pressió de líquid mitjançant una bomba;
- instal·lació d'una canonada per evitar que caigui terra dins del pou;
- perforant amb una mica de diàmetre més petit i repetint tot el cicle.
Durant el retroflux, el sòl s'elimina del pou a través de les canonades de la cadena de perforació i el fluid de rentat s'aboca entre les parets del pou i les canonades.
L'aigua flueix per gravetat cap a un embassament preparat, on es neteja de terra i fangs, i torna a la sarta de perforació per a una nova porció de roca residual.
Avantatges i desavantatges de la perforació rotativa
El principal avantatge del mètode rotatiu és la capacitat de perforar pous profunds amb presa d'aigua en pedra calcària fracturada.
A més, aquest mètode de perforació té els següents avantatges:
- alta qualitat d'obertura de l'aqüífer a la roca;
- la possibilitat de construir un pou de gran diàmetre de fins a 200 cm;
- alta velocitat de perforació, baix consum d'energia.
Un desavantatge important de la perforació rotativa és la necessitat d'organitzar el rentat del pou.
Quin mètode de perforació he de triar?
Tots els mètodes considerats de perforació mecànica s'utilitzen àmpliament per a la construcció de pous d'aigua.
Per resumir, podem dir que:
- S'aconsella utilitzar la perforació de nucli per a la penetració en sòls argilosos plàstics.El mètode bàsic és adequat per a la construcció de la majoria de treballs d'admissió d'aigua; si cal, s'utilitza juntament amb el mètode de corda de xoc.
- La perforació de barrena té un abast similar al mètode del nucli. Es diferencia d'ell per la mala qualitat de la neteja del forat i requereix l'ús obligatori d'un escàndol o un rentat a llarg termini del pou abans de l'operació.
- La perforació rotativa és la millor opció per perforar pous en sòls rocosos.
El cost de desenvolupar un pou mitjançant un mètode de perforació particular depèn en gran mesura de quin equip s'utilitza, així com de les categories de perforació de les roques perforades.
Podeu llegir sobre com fer una plataforma de perforació amb les vostres pròpies mans en un altre article popular el nostre lloc.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Vídeo #1. Demostració del principi de perforació de nucli clàssic amb extracció de nucli mitjançant pressió d'aigua:
Vídeo #2. Característiques de la perforació d'un pou amb una barrena:
Vídeo #3. Perforació del nucli d'un pou amb rentat del fons i instal·lació de doble carcassa, la part exterior de la qual està feta de tubs d'acer, la part interior és de polímer:
Perforar un pou d'aigua és un procés intensiu de mà d'obra. No només la velocitat de configuració d'una font d'aigua autònoma, sinó també els costos financers depenen de la correcció del mètode de perforació escollit.
El primer que cal parar atenció a l'hora d'escollir un mètode de perforació és el tipus de sòl i la profunditat de l'aqüífer. A partir d'aquests paràmetres, podeu triar la millor opció que us permetrà perforar un pou de manera ràpida i econòmica.
Voleu compartir la història de la perforació d'un pou al vostre lloc o informació útil sobre el tema de l'article? Si us plau, deixeu els comentaris al bloc següent. Aquí podeu fer una pregunta o assenyalar punts polèmics del text.
Quan vam decidir perforar un pou nosaltres mateixos i ens vam penedir molt, només vam perdre el temps. La conclusió ha madurat que és millor recórrer als perforadors, especialistes que han estat involucrats en aquest negoci durant molts anys. A més d'experiència, disposen d'equips i eines per excavar per diferents tipus de sòl. Però, com diuen, ja m'he familiaritzat amb el procés de perforació amb els meus propis ulls i fins i tot he adquirit coneixement gràcies a aquest lloc. Va sorgir la idea de tornar a perforar un pou a la propietat de la meva mare)))
Perforar un pou és bastant difícil si ho fas tot amb prudència, el recorrem de manera competent i ho organitzes després. Al principi, també vaig pensar en assumir aquest tema pel meu compte, ja que amb les mans puc fer moltes coses, però no em vaig atrevir a aventurar-me aquí. Com a resultat, vaig contractar perforadors, ho van fer tot ells mateixos, encara que vaig estar a prop gairebé tot el temps i vaig preguntar què i com per al futur) Els nois eren bons, ho van explicar tot clarament.
Ho vaig fer tot bé. Perforar un pou tu mateix és un procés molt intensiu de mà d'obra, a més, amb un gran nombre de subtileses, sense saber quines pots fer malbé. Fa uns anys, vaig ajudar a un simulacre familiar, així que hi vam anar gairebé tots els caps de setmana durant gairebé tot l'estiu com si fos feina. Vaig decidir per mi mateix: en lloc de perdre temps i nervis, és millor pagar professionals, el més important és trobar-ne de normals.
Els avantatges del rotatiu inclouen: és possible perforar amb un diàmetre de fins a 200 cm, és a dir.2 metres))) molt probablement fins a 200 mm) al gran, perforan en la direcció dels horitzons de petroli i gas (els anomenats primers metres del pou amb un fons final de 3-4-5 mil metres). ) hi ha una caixa de perforació de 2 per 2 metres))