حفر الآبار الروتاري: نظرة عامة على تكنولوجيا الحفر والمعدات الأساسية

إذا كان لا يمكن توصيل منزل ريفي بإمدادات المياه المركزية ، فأنت بحاجة إلى تنظيم نظام مستقل. يفضل معظم الملاك ترتيبها على أساس البئر ، والتي يتم من خلالها تطوير طرق مختلفة. سننظر في حفر الآبار الدوارة - وهو خيار واعد للغاية ، ولكنه غير معروف حتى الآن.

في مقالتنا ، يتم وصف تعقيدات تكنولوجيا الدوار والأدوات المستخدمة بالتفصيل. يتم فحص مزايا وعيوب هذه التقنية ، ويتم عرض طرق تنفيذها عمليا. ستكون نصائحنا مفيدة لأصحاب الحكمة من قطع الأراضي الخاصة الذين يرغبون في مراقبة عمل الحفارين.

تعريف الحفر الدوراني

بادئ ذي بدء ، دعنا نحلل ما هو حفر الآبار الدوراني وما هي بدائله؟ لا يزال يُعرف حفر البريمة كواحدة من أكثر الطرق شيوعًا لسحب الماء.

ومع ذلك تكنولوجيا المسمار لا يسمح بمرور حجر الأساس الصخري. إن المثقاب اللولبي المستخدم في الحفر اللولبي غير قادر على تدمير الحجر الجيري. ولكن غالبًا ما يحدث أنك تحتاج إلى الحفر فيه ، لأنه الطبقات المتراكبة ليست مستقرة وكافية لمعدل تدفق العملية.

لا توفر تقنية الحفر الأساسية والمثقبية فرصة المرور عبر التكوينات الصخرية. في حالة تركيب بئر على الحجر الجيري ، يكون استخدام الطريقة الدوارة للحفر أكثر كفاءة واقتصادية

لذلك ، بدأ إدخال التكنولوجيا الدوارة ، التي كانت تستخدم سابقًا فقط في صناعة التعدين ، في نطاق بناء مرافق سحب المياه الخاصة. يقع عنصر العمل الخاص بها قليلاً في الجزء السفلي من البئر. يتم تدمير تربة متماسكة وغير متماسكة باستخدام إزميل ، ويتم سحق الصخور الصخرية.

يتم حفر الصخور المدمرة بمساعدة سائل يتم توفيره للوجه من خلال عمود عمل أو حلقي الفضاء.هذه طريقتان حفر مختلفتان ، سيتم مناقشة كل منهما بالتفصيل أدناه.

يتجاوز قطر البتة قطر عمود العمل ، مما يسمح:

• تقليل تكاليف الطاقة لعملية الحفر بأكملها (يتم إنفاق الطاقة هنا مباشرة فقط على الدوران بقوة البت في الأسفل ، ويتم تقليل خسائر الاحتكاك في سلسلة العمل مقابل جدران البئر) ؛
• حماية معظم عناصر سلسلة العمل من التلف ، وكذلك جدران البئر المحفورة من التدمير ؛
• إنشاء حفر بقطر مثيرة للإعجاب (على سبيل المثال ، حتى 70 سم) في أعماق رائعة للغاية.

بهذه الطريقة يمكنك شكل طبقات المياه الجوفية، بعمق 300 متر أو أكثر ، أي لحفر مآخذ المياه لتزويد البيوت والقرى الصيفية بالمياه.

إذن ، التعريف: الحفر الدوراني هو طريقة لتطوير بئر تنتقل فيها القوة على البت في الوجه من الروتاري الدوار من خلال عمود العمل. يتم تجميعها من قضبان - أنابيب فولاذية ضيقة متصلة ببعضها البعض بالتتابع عن طريق تغيير الأعماق إلى الأرض.

ولكن في تطهير جذع المنجم والذبح من الحمأة ، يتم استخدام المياه المقدمة تحت الضغط. بفضل هذا القرار ، ليس من الضروري تفكيك وتجميع سلسلة الحفر لاستخراج اللب كما هو الحال في الحفر الأساسي.

يحل السائل الذي يتم حقنه في المنجم مهمتين مهمتين على الفور: إنه يحرر مسار الحفر للقيام بمزيد من العمل وينتج تنظيف البئرضروري لتحضير كمية المياه للتشغيل.

فوائد تقنية الروتاري

ما هي مزايا الحفر الدوراني على البدائل الممكنة؟ هناك العديد منهم.

اولاباستخدام قطعة دوارة ، من الممكن إنشاء آبار ذات قطر كبير يمكنها تلبية الاحتياجات المائية للعديد من المنازل في وقت واحد.

ليس سراً أن الحفر ليس عملية باهظة الثمن: فهو يتطلب معدات متخصصة ، ويجب على عمال الحفر ذوي الخبرة التحكم في العملية وإدارتها. بعد كل شيء ، أنشطة الحفر مرخص. ومن ثم سعره المرتفع.

نظرًا لشكلها وبنيتها ، يمكن لقمة الحفر الدوارة أن تشكل آبارًا بقطر أكبر بكثير من المثاقيب المثقوبة والأنبوب الأساسي

إن الجمع بين العديد من الأسر في وقت واحد لتمويل بئر واحد مشترك للمواقع المجاورة هو مشروع فعال من حيث التكلفة. لكن هذا يتطلب خصمًا كبيرًا. في معظم الحالات ، لا يمكن أن توفرها طبقات المياه الجوفية للرواسب الرملية.

بطبيعة الحال ، بالنسبة للعمل الجماعي ، يجب وضع كمية الماء على الحجر الجيري. تتميز المياه الجوفية المستخرجة منها بحركة ونقاء أكبر للمياه. حجم الترسيب ليس له أدنى تأثير على تدفق الآبار إلى الحجر الجيري. ما لا يمكن قوله عن الآبار على الرمال.

ثانيًا، تكاليف الطاقة الصغيرة نسبيا تقنع. عنصر العمل للحفر الدوار هو إزميل. ولكن على عكس اوجير و الحفر الأساسي، لا تتفاعل أداة الحفر مع جدران البئر المحفورة

أي أن القليل فقط الذي يكون ارتفاعه ضئيلًا بالنسبة إلى ارتفاع سلسلة الحفر بأكملها هو على اتصال مباشر بالتربة. ونتيجة لذلك ، فإن طريقة تشكيل الآبار هي الأسرع - حتى 1000 متر طولي في الشهر!

ثالثا، ينجذب العملاء الجماعي من عمق الحفر. يمكن استخدام الطريقة الدوارة فقط لحفر بئر مدفونة في الصخور المتحولة والخردة الأصلية ، والتي يمكن ضخ الماء من الشقوق ، والتي يكون تكوينها أكثر ملاءمة لأغراض الشرب.

في معظم الأحيان ، يتم استخراج المياه الصناعية فقط من مآخذ بعمق أقل من 30 م.يتأثر تكوينها بالأجسام المائية القريبة ، والأنهار المليئة بالقمامة ، وهطول الأمطار ، والسوائل التقنية فقط المتسربة على الأرض. سيساعد اللولب والأنبوب الأساسي في الحصول على مثل هذا المبلغ فقط.

يتم تركيب مجموعة كاملة من معدات الحفر بسهولة على منصة سيارات واحدة متوسطة الخدمة. هذا يجعل عملية الحفر الدوارة أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية ، وبالتالي أرخص.

بالإضافة إلى ذلك ، يسمح لك الحفر الدوراني بالانتقال إلى التطوير بعمق كامل دون التبديل إلى طريقة أخرى للحفر. عند تطوير بئر بمسمار ، على سبيل المثال ، إذا كان من الضروري حفر صخرة ، فإنها تتحول إلى تقنية حبل الصدمة.

لهذا ، يتم إزالة غلاف لولبي من البرميل ويتم طرح اللقم على الوجه حتى يتم كسر الصخرة. ثم الذبح تم تصفيتها من قبل المانع. يتم استخدامه إذا كان من الضروري رفع الرمل المشبع بالماء إلى السطح ، وهو ليس مرنًا في الأنبوب الأساسي.

تبين الممارسة أن الآبار التي يتم حفرها بالطريقة الدوارة لها عمر أطول. من الناحية التكنولوجية ، يرجع ذلك إلى حقيقة أنه بعد تركيب سلسلة الغلاف التي تشكل جدران البئر ، يتم تعزيز الحلقة بشكل أكبر.

معدات الآبار

أولاً ، يتم تركيب وحدة تحكم رأسية على السطح فوق البئر لمزيد من الربط للروابط العمودية لسلسلة العمل. تم تجهيز الرابط الأول من عمود الحفر هذا بعنصر عمل - قليلاً ، والذي يمكن أن يكون له تنسيق مختلف ، اعتمادًا على فئة الصخور من أجل الحفر.

بالطبع ، يتم استخدام معدات أكثر ضغطًا لحفر طبقات المياه الجوفية ، وعادةً لا يكون تكوين برج معين مطلوبًا

مجموعة أدوات الحفر

عند تعميق الرابط الأول ، يتم تثبيت الشمعة ، والخطوة التالية ، التي تسمى الشريط ، عليها ، وهكذا. يمكن أن يتراوح طول كل كتلة من هذه الأنابيب من 20 إلى 50 مترًا ، لتبسيط تشكيل عمود العمل ، تم تجهيز كل قضيب بخيط مدبب مع قفل.

ونتيجة لذلك ، يتم تشكيل مثقاب يتكون من:

• بت العمل ؛
• شريط الرصاص
• أعمدة من قضبان عادية مترابطة بواسطة أدوات التوصيل.

يتم تنفيذ عمود العمل باستخدام قطب ، يتم تنفيذ دورانه بواسطة الدوار. اعتمادًا على مدى عمق الحفر ، وأيضًا الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للتربة ، تستخدم القضبان القياسية أو المرجحة لتشكيل الوصلة الرائدة.

قضيب الإدارة ، كقاعدة عامة ، عبارة عن أنبوب مرجح ، لأن له مهمة تكنولوجية مهمة. من خلاله ، يدخل حل التنظيف الوجه إلى الجزء ، الذي تتمثل مهمته في غسل الصخور المسحوقة. وهذا بدوره يضع متطلبات اقتران المفاصل ، وتتمثل مهمتها في سد المفاصل بين الروابط.

لا تنس أن ضغط المائع يعتمد بشكل مباشر على ارتفاع العمود المشكل (ولا يعتمد على المقطع العرضي للأنبوب). علاوة على ذلك ، حتى إذا تم استخدام الماء كمحلول غسيل ، فسيزيد الضغط كل 10 أمتار بمقدار 1 جو.

للمقارنة ، يجدر إعطاء مثال. ضغط العمل في شبكة الأنابيب المنزلية في المنزل هو 10 أجواء ، والأنابيب الأكثر متانة مصممة لضغط 20 أجواء.

فقط إذا كانت الأنظمة المنزلية ثابتة ولا تتحرك ، عندها يكون الضغط مساويًا لوزن سلسلة الحفر على قضيب القيادة. ولكن لا يزال يتعين عليها نقل زخم الدوران والقوة إلى البت.

تعتبر أدوات التوصيل أهم عناصر القضيب ، لأنها تمثل وزن الجزء السفلي بأكمله من القضيب المجاور ، بالإضافة إلى الحمل من الاهتزازات الديناميكية والحركة الدورانية التي ينقلها المحرك

يتم فرض المتطلبات التالية على أدوات التوصيل كعناصر هيكلية لسلسلة حفر ، وهي:

• يجب التأكد من ضيق اتصال القضيب وتحمل ضغط السوائل حتى 100 غلاف جوي (لإزالة القاع بتيار ضغط) ؛
• يجب أن يكون مقاومًا للتلف ، حتى لا يصبح غير قابل للاستخدام عند الاحتكاك بجدران البئر ؛
• يجب أن يكون قادرًا على نقل عزم الدوران من أعلى سلسلة العمل إلى الأسفل وأخيرًا إلى البت.

من الضروري أن تكون أدوات التوصيل ذات جودة مناسبة. إذا لم يتمكن واحد منهم على الأقل من تحمل الحمل وتم كسر سلسلة العمل ، فسيكون من الصعب للغاية الحصول على الجزء السفلي مع البت. من حيث النفقات الرأسمالية ، يكون من الأسهل في بعض الأحيان حفر بئر جديد قريب من الحصول على قضيب رصاص منفصل.

استخدام المياه أثناء الحفر

عادة ما يكون السائل الذي يتم توفيره للوجه هو الماء العادي. في بعض الأحيان ، من أجل استقرار الجذع المار عبر الصخور غير المترابطة (الرمل والحصى والحصى والحصى) ، يتم إدخال محلول مع إضافات الحفر في البئر. هذا ضروري ، لأن الغلاف لا يتم وضعه في المراحل الأولى من الاختراق.

يدخل الماء إلى المخرج إما تحت الضغط داخل قضيب القيادة (ثم يضخ من خلاله حلقي الفضاء) ، أو عن طريق الجاذبية من خلال حلقي الفضاء ، والإزالة تجري بالفعل من خلال عمود العمل بمضخة شفط.

هذان نوعان من تقنيات الحفر الدوارة المختلفة ، وسيتم مناقشة ميزاتها أدناه.

يتميز الحفر الدوار بأعلى معدل تطوير لبئر الماء. في نفس الوقت الذي يتم فيه الحفر ، يتم مسح البرميل ويتم إعداد التطوير للعمل القادم

ومع ذلك ، بغض النظر عن الطريقة المستخدمة ، يجب تنظيف السوائل المستخدمة في الحفر في كل مكان (لمزيد من الاستخدام).

للقيام بذلك ، استخدم المعدات التالية:

• حظيرة تخزين مائع الحفر. (إذا كنت تخطط لحفر بئر ضحل - يمكن ترتيب بضع عشرات مباشرة في الأرض ، ويتم استخدام المياه العادية كسائل متدفق). تعمل الحظيرة كبطارية لتنظيف السوائل.
• Vibrosieve. محلول التنظيف ، الذي تم رفعه من البئر ، يحمل جزيئات من الصخور المسحوقة التي يجب إزالتها. الطريقة الأكثر فاعلية هي طريقة ميكانيكية باستخدام شاشات اهتزازية.
• خزان الترسيب. بعد إزالة جزيئات كبيرة من الصخور ، يدخل السائل إلى الحوض للتخلص من الجسيمات العالقة التي تترسب. عند استخدام الماء كسائل غسيل ، يتم أيضًا بناء حوض في بعض الأحيان مباشرة في الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام فصل المواد السائلة وفصل الرواسب هيدروسيكلون.
• مضخة الطين. هو الذي يوفر تداول محلول الغسيل.
• نظام مزراب. وهي ضرورية لحركة الماء من نقطة تكوين المنجم إلى مكان تطهيره.

في المجموع ، هناك حاجة إلى الآليات والمعدات التالية لتطوير بئر باستخدام التكنولوجيا الدوارة:

1. برج أو وحدة تحكم لتجميع سلسلة الحفر من القضبان وتفكيكها في نهاية الحفر ، وكذلك نظام معالجة.
2. المحركتوفير دوران الدوار.
3. معدات السوائل. آليات وأجهزة تدوير سائل الغسيل وتنظيفه (المضخة ، الغربال الاهتزازي ، الأحواض و / أو هيدروسيكلون؛ حظيرة لتخزين سائل التنظيف ؛ نظام الأنابيب والمزاريب).

بالنسبة للحفر الدوراني للآبار الضحلة ، فإن مجموعة المعدات المدرجة بالكامل مضغوطة جدًا (على سبيل المثال ، ذراع التطويل قابل للطي). هذا يجعل من السهل وضع معدات الحفر في أي مكان مناسب للحفر والتشغيل اللاحق.

خياران للحفر الدوراني

اعتمادًا على طريقة تزويد سائل التنظيف للوجه ، هناك نوعان من تقنيات الحفر الدوارة:

1. تغذية مباشرة
2. مع تغذية عكسية.

وتجدر الإشارة إلى أن السائل المجهز للوجه ليس فقط لغسل وإزالة الصخور المسحوقة. كما أنه يبرد القطعة ، وهي ساخنة جدًا من الاحتكاك. في حالة إمدادات السوائل المباشرة ، تخلق المضخة ضغطًا زائدًا.

يدخل الماء الوجه من خلال الثقوب التكنولوجية في الجزء ، "يلتقط" الصخور المسحوقة ومن ثم عن طريق الجاذبية من خلال البئر (أي من خلال حلقي المساحة المتعلقة بالقضيب الرئيسي) تدخل السطح ، حيث تدخل مجمع التنظيف (الغربال الاهتزازي ، هيدروسيكلون).

يمكن أن يكون التدفق مباشرًا أو عكسيًا ، والذي تعتمد عليه الخصائص النوعية للمعدات المستخدمة ، ولكن مخطط الدائرة صالح لكلا النوعين من التكنولوجيا

تشير تقنية التغذية العكسية إلى أن مائع التدفق يتدفق إلى القاع بالجاذبية ، وينزل عبر البئر ، ولكن الحل مع المواد المسحوقة يعود إلى السطح من خلال أنبوب قضيب الرصاص. تضخ مضخة الطين في هذه الحالة ضغطًا سلبيًا فيها.

على الرغم من بساطة كلتا التقنيتين ، إلا أن هناك فروق دقيقة أكثر بكثير مما قد يبدو للوهلة الأولى. لذلك ، يبدو من المناسب الخوض في كل من تقنيات الحفر هذه بمزيد من التفصيل.

الحفر المباشر

تسمى هذه التقنية أحيانًا "المجرى المائي المباشر". من المستحسن استخدامه في التربة الرملية والحصوية والحصوية. يتم استخدامه أيضًا إذا لم يتجاوز عمق طبقة المياه الجوفية 30 مترًا ، وهنا تضاف الإضافات إلى السوائل التي تزيد من كثافتها واستقرار الجذع.

يتميز الحفر الدوار بانخفاض تدريجي في قطر البئر الذي يتم حفره. وبعبارة أخرى ، يتم أولاً حفر أكبر بئر قطر ، ثم يتم حفره الفضلات يتم ملء الأنبوب ، والحيز الحلقي بين السطح الخارجي للأنبوب وجدار البئر من خلال الثقوب التكنولوجية بملاط الأسمنت.

مزيد من الحفر يستمر مع إزميل أصغر. ثم مرة أخرى غلاف ، والقسم الجديد له قطر أصغر ، إلخ. كلما قل الحاجة إلى "تشتيت انتباهك" عن طريق تدعيم الآبار بشكل جيد ، زادت إنتاجية الحفر ، والتي تترجم في النهاية إلى التكلفة الإجمالية للعملية وكذلك ككل.

بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي الغلاف المتكرر للغاية إلى حقيقة أن القطر الفعال للبئر (القطر الذي يفتح طبقة المياه الجوفية) ينخفض ​​بشكل كبير. لذلك يتميز "المجرى المائي المباشر" بحقيقة أن البئر بهذه الطريقة في تكوينه لا يمكن أن تصل إلى 100 متر.

يتم إنشاء الضغط الرئيسي لمائع التنظيف بواسطة المضخة داخل قضيب المحرك ، و حلقي يملأ السائل بعناصر من الصخور المسحوقة الفضاء بالجاذبية ، دون تدمير جدار البئر بالضغط الزائد.

الحفر المباشر نمط تدفق سائل الحفر. يتم تغذيته في الوجه من خلال أنبوب القضيب الرائد ، ويرتفع إلى السطح بالجاذبية

ومع ذلك ، فإن طريقة الحفر هذه لها عيوبها. على وجه الخصوص ، طويل جدا مفتوح يؤدي الموقع إلى حقيقة أن جزيئات الطين المتناثرة بدقة تدخل طبقات المياه الجوفية ، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير ويبطئ تدفق المياه إلى الإخراج من الخزان الجوفي.

تلعب هذه الجسيمات هنا دور المقابس الغريبة من المسام القنوات الصغرى في الصخر الذي يتسرب من خلاله الماء. لذلك ، يعد إجراء التغليف الذي يتم إجراؤه أثناء عملية الحفر ضروريًا للحفاظ على الإنتاجية المستقبلية للبئر ككل.

التنظيف العكسي للحفر

باستخدام هذه الطريقة للتحكم في تدفق السوائل ، يتم تنظيف البرميل والقاع بشكل أفضل. لا تضخ المضخة هنا السائل في القاع ، بل على العكس ، تمتصه مرة أخرى ، وهذا يؤدي إلى حقيقة أن سرعة تكوين البئر مع إزميل تزداد بأمر من الحجم ومرات عديدة مقارنة بالغسيل المباشر.

البئر نفسها غير ملوثة بالشوائب الطينية مع تدفق سائل الغسيل المتدفق. بعد كل شيء ، تمتص المضخة كل ما يمكن احتوائها فيه. بالمناسبة ، لم يعد هناك أي معنى عملي في الإضافات الإضافية ، لذلك يتم استخدام الماء النقي كسائل الغسيل نفسه.

نظام الغسيل العكسي للحفر الدوراني. يتم التدفق عن طريق الجاذبية من خلال الحلقة ، ويتم سحب الحمأة من خلال المضخة من خلال أنبوب قضيب القيادة

لذا ، لتلخيص مزايا الحفر بتدفق عكسي:

• زيادة سرعة الحفر (مقارنة بالمجرى المباشر) حتى 15 مرة ؛
• الخزان الجوفي غير مسدود بجزيئات الطين والحبيبات الرملية من الأسفل منفتح مستويات جيدة
• بسبب الفتحة عالية الجودة لطبقة المياه الجوفية ، لا يحتاج البئر إلى تحضير إضافي للتشغيل ؛ يمكنك على الفور تركيب الغلاف الداخلي بفلتر وبدء الضخ ؛
• يتم استخدام الماء البسيط (وبالتالي الرخيص) كسائل عامل.

ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها عيب كبير. إنه يتطلب مشاركة معدات باهظة الثمن ، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة كبيرة في تكلفة عملية الحفر بأكملها ككل.

لذلك ، يتم الحفر باستخدام "مجرى مائي عكسي" فقط في الحالات التي يتم فيها تصميم البئر للتشغيل من قبل العديد من المنازل في وقت واحد. ولكن في حالة تصميم البئر للعمل الفردي ، فمن المعقول استخدام تكنولوجيا الحفر الدوارة مع مجرى مائي مباشر.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

الفيديو رقم 1. عرض مرئي لعملية الحفر الدوارة في خطوات:

فيديو رقم 2. تحليل التكنولوجيا الدوارة ومبادئ ترتيب البئر:

فيديو رقم 3. دورة المياه أثناء الحفر الدوار:

يمكن أن يختلف الوضع مع وجود طبقات المياه الجوفية وعمقها اختلافًا كبيرًا من مكان إلى آخر (ولكن في مكان ما لا يوجد شيء على الإطلاق ، كما هو الحال في جزيرة ماديرا).

عند تصميم بئر واختيار الطريقة المثلى للحفر الدوراني ، يجب استخدام الخرائط الحالية لطبقات المياه الجوفية المثبتة. هذا سيوفر لك الكثير من الوقت والمال.

أخبرنا عن تجربتك في تطوير بئر باستخدام تقنية دوارة. مشاركة الفروق الدقيقة التكنولوجية المفيدة لزوار الموقع. يرجى ترك التعليقات في نموذج الحظر أدناه ، ونشر صورة وطرح أسئلة حول موضوع المقال.