Perforació per pou rotatiu: una visió general de la tecnologia de perforació i equipaments essencials

Si no es pot connectar una casa de camp al subministrament d'aigua central, heu d'organitzar un sistema autònom. La majoria dels propietaris prefereixen organitzar-lo en funció del pou, en el desenvolupament dels quals s’utilitzen diversos mètodes. Considerem la perforació per rotacions: una opció molt prometedora, però fins ara poc coneguda.

Al nostre article es descriuen amb detall les complexitats de la tecnologia del rotor i de les eines utilitzades. S’examinen els avantatges i els desavantatges d’aquesta tècnica i es presenten mètodes per a la seva implementació a la pràctica. Els nostres consells seran útils per als propietaris prudents de parcel·les privades que vulguin supervisar el treball de les perforadores.

Definició de perforació rotativa

Per començar, analitzem de què es tracta la perforació rotativa de pous i quines són les seves alternatives? La perforació augmentada encara és reconeguda com una de les maneres més habituals de treure aigua.

Tanmateix tecnologia de cargol no permet passar roca roca. El trepant de cargol utilitzat en la perforació de cargol no és capaç de destruir la pedra calcària. Però sol passar que cal exercir-ne, perquè les capes superiors no són estables i suficients per al cabal de funcionament.

La tecnologia de perforació bàsica i àmplia no proporciona l’oportunitat de passar per formacions rocoses. En el cas d’instal·lar un pou sobre pedra calcària, és més eficient i econòmic utilitzar el mètode rotatiu de perforació

Per tant, la tecnologia rotativa, abans utilitzada només a la indústria minera, va començar a introduir-se en l’àmbit de la construcció d’instal·lacions privades d’aportació d’aigua. El seu element de treball es troba una mica situat a la part inferior del forat. Amb un cisell, es destrueixen sòls cohesionats i incoherents, es derroca el roc roca.

L’excavació de la roca destruïda es realitza amb l’ajut d’un líquid, que es subministra a la cara a través d’una columna de treball o anular l’espai.Es tracta de 2 mètodes de perforació diferents, que es detallaran a continuació amb detall.

El diàmetre del bit supera el diàmetre de la columna de treball, que permet:

• reduir els costos d’energia per a tot el procés de perforació (la potència aquí es gasta directament només en girar amb la força del bit a la cara i es minimitzen les pèrdues de fricció de la corda de treball contra la paret del forat);
• protegir la major part dels elements de la corda de treball dels danys, així com les parets del pou perforat de la destrucció;
• crear forats impressionants de diàmetre (per exemple, fins a 70 cm) a profunditats extremadament impressionants.

D’aquesta manera es pot formen aqüífers, amb una profunditat de 300 metres o més, és a dir. per perforar les entrades d’aigua per subministrar aigua a les cases i pobles d’estiu.

Així doncs, la definició: la perforació rotativa és una manera de desenvolupar un pou en el qual la força del bit a la cara es transmet des del rotatiu rotador a través de la columna de treball. Es munta a partir de canyes - canonades estretes d'acer que es connecten seqüencialment entre si canviant les profunditats al terra.

Però a l’hora de netejar el tronc de la mina i la matança dels fangs, s’utilitza l’aigua subministrada a pressió. Gràcies a aquesta decisió, no és necessari desmuntar i muntar la corda de perforació per a l'extracció de nucli com en la perforació de nucli.

El líquid injectat a la mina soluciona immediatament dues tasques importants: allibera el camí perquè el trepant realitzi altres treballs i produeixi rentant el pounecessaris per preparar la presa d’aigua per al funcionament.

Beneficis de la tecnologia rotativa

Quins avantatges té la perforació rotativa davant de possibles alternatives? N’hi ha diversos.

En primer llocUtilitzant un bit rotatiu, és possible crear pous de gran diàmetre que puguin satisfer totalment els requeriments d’aigua de diverses llars alhora.

No és cap secret que la perforació no sigui un procés car: es necessita equipament especialitzat i els perforadors experimentats han de controlar i gestionar el procés. Al cap i a la fi, les activitats de perforació són amb llicència. D’aquí el seu alt preu.

Per la seva forma i construcció, una broca rotativa pot formar pous de diàmetre molt més gran que els perforadors i una canonada

Combinar diverses llars alhora per a finançar un pou comú per a llocs adjacents és un projecte rendible. Però això requereix un dèbit important. En la majoria dels casos, els aqüífers de sediments quaternaris (sorres) no els poden proporcionar.

Naturalment, per a l'explotació col·lectiva, la ingesta d'aigua s'ha de fer sobre calcària. L’aigua subterrània extreta d’ella es caracteritza per una major mobilitat i puresa de l’aigua. El volum de precipitació no té el menor efecte sobre el flux de pous cap a la pedra calcària. Allò que no es pot dir dels pous de la sorra.

En segon lloc, els costos energètics relativament petits convencen. L’element de treball per a la perforació rotativa és un cisell. Però a diferència d’agost i perforació de nucli, l’eina de perforació no interactua amb les parets del pou forat

És a dir, només un tros l’altura del qual és insignificant en relació amb l’alçada de tota la corda de perforació està en contacte directe amb el sòl. Com a resultat, aquest mètode per formar pous és el més ràpid, fins a 1000 metres lineals al mes.

En tercer llocEls clients col·lectius se senten atrets per la profunditat de la perforació. Només es pot utilitzar el mètode rotatiu per perforar un pou enterrat en roques metamòrfiques i ígnies indígenes, a partir de les esquerdes de les quals es pot bombar aigua, la composició dels quals és més adequada per a beure.

Molt sovint, només s’extreu l’aigua industrial de les entrades amb una profunditat inferior a 30 m.La seva composició està influenciada per masses d'aigua properes, rius abocats a brossa, precipitacions i només líquids tècnics vessats a terra. El cargol i la canonada del nucli ajudaran a obtenir només aquesta entrada.

Tot el conjunt d'equips de perforació es pot muntar fàcilment en una sola plataforma d'automòbils de mitja durada. Això fa que el procés de perforació rotativa sigui molt més avançat tecnològicament i, per tant, més barat.

A més, la perforació rotativa permet anar fins al desenvolupament a tota profunditat sense canviar a un altre mètode de perforació. Quan es desenvolupa un pou amb cargol, per exemple, si cal foradar un boulder, passen a una tècnica de corda de xoc.

Per a això, es treu una closca de cargol de la bóta i es tira la broca a la cara fins que es trenqui un boulder. Després la matança netejat per un procurador. S’utilitza si cal elevar la sorra saturada d’aigua a la superfície, que no sigui cornosa a la canonada del nucli.

La pràctica demostra que els pous forats pel mètode rotatiu tenen una vida més llarga. Tecnològicament, això es deu al fet que després de la instal·lació de la corda de carcassa que forma les parets del forat, l'anulus es reforça encara més.

Bé Equipament

Primer, es munta una consola vertical a la superfície per sobre del pou per a fixar més els enllaços verticals de la cadena de treball. El primer enllaç d'aquest eix de perforació està equipat amb un element de treball: una mica, que pot tenir un format diferent, depenent de la categoria de roca per a la perforació.

Per descomptat, s'utilitza equipament més compacte per perforar aqüífers, i no solen ser necessaris la formació d'una torre designada

Conjunt d'eines de trepant

En aprofundir el primer enllaç, s’hi munta l’espelma, la següent, anomenada barra, i així successivament. La longitud de cada bloc de canonades pot variar entre 20 i 50 m. Per simplificar la formació de la columna de treball, cada vareta està equipada amb un fil cònic amb pany.

Com a resultat, es forma un simulacre que consta de:

• bit de treball;
• barra de plom;
• columnes de varetes ordinàries interconnectades per acoblaments.

La subjecció de la columna de treball es realitza mitjançant giratoris, la rotació dels quals és a càrrec del rotor. Segons quina profunditat se suposa foradar i també quines propietats físiques i mecàniques del sòl, s’utilitzen varetes estàndard o ponderades per formar l’enllaç principal.

La biela motriu, per regla general, és una canonada ponderada, ja que té una missió tecnològica important. A través d'ella, una solució de colada entra a la cara a la broca, la tasca de la qual és eliminar el pedregat. I això, al seu torn, planteja requisits per a les juntes d'acoblament, la tasca de les quals és segellar les juntes entre els enllaços.

No oblideu que la pressió del fluid depèn directament de l’alçada de la columna formada (i no depèn de la secció 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 comparació, val la pena donar un exemple. La pressió de treball a la xarxa de canonades domèstiques de la casa és de 10 atmosferes i les canonades més duradores estan dissenyades per a una pressió de 20 atmosferes.

Només si els sistemes domèstics són estacionaris i no es mouen, la pressió és igual al pes de la corda de perforació de la varilla motriu. Però encara ha de transmetre el ritme i la força al pit.

Els acoblaments són els elements més importants de la varilla, ja que són els que tenen en compte el pes de tota la part inferior de la vareta contigua, així com la càrrega de vibracions dinàmiques i moviment de rotació impartits pel motor.

Als acoblaments s'imposen els següents requisits com a elements estructurals d'una cadena de perforació:

• ha d’assegurar l’estanquitat de la connexió de les varetes i suportar la pressió del fluid fins a 100 atmosferes (per netejar el fons del corrent de pressió);
• ha de ser resistent al desgast per no ser inutilitzable quan es frega contra les parets del pou;
• ha de ser capaç de transmetre el parell des de la part superior de la cadena de treball fins a la part inferior i, finalment, al bit.

És imprescindible que els acoblaments siguin de qualitat adequada. Si almenys un d'ells no pot suportar la càrrega i la cadena de treball es trenca, serà molt difícil unir la seva part inferior amb el bit. En termes de despeses de capital, de vegades és més fàcil perforar un nou pou proper que obtenir una barra de plom separat.

Ús d’aigua durant la perforació

El líquid que se subministra a la cara sol ser aigua normal. De vegades, per tal d’estabilitzar el tronc que passa per roques soltes incoherents (sorra, grava, grava i dipòsits de còdols), s’obre una solució amb additius perforant al pou. Això és necessari, perquè la carcassa no es col·loca en els primers estadis de penetració.

L'aigua entra a la sortida a la pressió dins de la varilla motriu (i, a continuació, surt a la sortida anular o per gravetat a través de l'espai) anular L'equip i la retirada ja s'està fent a través de la columna de treball amb una bomba de succió.

Es tracta de dues tecnologies de perforació rotativa diferents, les característiques de les quals es parlaran a continuació.

La perforació rotativa es caracteritza per la taxa de desenvolupament més elevada d'un pou d'aigua. Al mateix temps que la perforació, el barril es buida i el desenvolupament està preparat per a la propera operació

Tot i això, independentment de quin mètode s’utilitzi, el líquid que s’utilitza a la perforació a tot arreu s’ha de netejar (per a més ús).

Per fer-ho, utilitzeu l'equip següent:

• Graner d'emmagatzematge de fluids de perforació. (Si teniu previst perforar un pou poc profund - en poques desenes es poden disposar directament a terra i s'utilitza aigua ordinària com a líquid que flueix). El graner actua com a bateria per al rentat de líquids.
• Vibrosieve. La solució de rentat, aixecada del pou, porta partícules de roca triturada que s’han d’eliminar. La forma més eficaç és una de mecànica mitjançant pantalles vibradores.
• Dipòsit de sedimentació. Després de l'eliminació de grans partícules de la roca, el líquid entra al dipòsit per desfer-se de les partícules en suspensió que precipiten. Quan s'utilitza aigua com a líquid de rentat, de vegades també es construeix un sòcol directament a terra. A més, per a la separació de substàncies líquides i la separació de sediments s’utilitza hidrocicló.
• Bomba de fang. És ell qui proporciona la circulació de la solució de rentat.
• Sistema de canalons. Es necessiten per al moviment de l'aigua des del punt de formació de la mina fins al lloc de la seva purificació.

En total, els mecanismes i els equips següents es necessiten per desenvolupar un pou amb tecnologia rotativa:

1. Torre o consola per muntar la corda de perforació de les varetes i desmuntar-la al final de la perforació, així com un sistema d’abordatge.
2. Motorproporcionant la rotació d’un rotor.
3. Equips de fluids. Mecanismes i dispositius per fer circular el líquid de rentat i netejar-lo (bomba; pantalla vibradora; dipòsits i / o hidrocicló; un graner per emmagatzemar el líquid de colada; sistema de canonades i canalons).

Per a la perforació rotativa de pous poc profunds, tot el conjunt de l’equip enumerat és molt compacte (per exemple, el boom de la consola és plegable). D’aquesta manera és fàcil col·locar equips de perforació en qualsevol lloc convenient per a la perforació i el seu posterior funcionament.

Dues opcions de perforació rotativa

Segons el mètode de subministrament de líquid de rentat a la cara, hi ha 2 tipus de tecnologia de perforació rotativa:

1. alimentació directa;
2. amb alimentació inversa

Cal assenyalar que el líquid subministrat a la cara no només es destaca a l’abocament i l’eliminació de la roca triturada. També refreda la mica, que fa molta calor per fricció. En el cas d’alimentació directa de fluids, la bomba crea la seva sobrepressió.

L’aigua entra a la cara pels forats tecnològics del bitxo, “recull” la roca triturada i després per la gravetat a través del pou (és a dir, a través de anular l'espai en relació amb la vareta principal entra a la superfície, on entra al complex de neteja (pantalla vibradora, hidrocicló).

El rentat pot ser directe o invers, del qual dependran les característiques qualitatives dels equips utilitzats, però el diagrama del circuit és vàlid per als dos tipus de tecnologia

La tecnologia d’alimentació inversa implica que el líquid que flueix flueix cap al fons per gravetat, descendint pel pou, però la solució amb material triturat torna a la superfície a través de la canonada de la barra de plom. En aquest cas, la bomba de fang crea pressió negativa.

Malgrat l’aparent simplicitat d’ambdues tecnologies, hi ha molts més matisos del que a primera vista podria semblar. Per tant, sembla convenient aprofundir en cada una d’aquestes tecnologies de perforació amb més detall.

Perforació directa de buidatge

A vegades, aquesta tecnologia s'anomena "curs directe". És aconsellable utilitzar-lo en sòls arenosos, de grava, de grava. També s’utilitza si la profunditat de l’aqüífer no supera els 30 m. És aquí on s’afegeixen additius al fluid que augmenten la seva densitat i estabilitat del tronc.

La perforació rotativa es caracteritza per una disminució gradual del diàmetre del pou. És a dir, primer es perfora el pou de diàmetre més gran, i després craps canonada i l’espai anular entre la superfície exterior de la canonada i la paret del pou mitjançant forats tecnològics s’omplen amb morter de ciment.

Continua la perforació amb un cisell més petit. A continuació, novament la caixa i la nova secció té un diàmetre encara més petit, etc. Com menys sovint necessiteu "distreure" mitjançant el cementiment del bé, més és la productivitat de la perforació, que es tradueix finalment en el cost total del procés i del conjunt.

A més, la carcassa massa freqüent comporta que es redueix molt el diàmetre efectiu del pou (el diàmetre que obre l’aqüífer). Així doncs, el "curs directe" es caracteritza pel fet que el pou amb aquest mètode de formació no es pot embolicar fins a 100 metres.

La pressió principal del fluid de rentat és creada per la bomba dins de la varilla motriu, i anular el líquid amb elements de roca triturada omple l'espai per gravetat, sense destruir la massa forat amb un excés de pressió.

Patró de fluix de perforació de perforació directa. La seva submissió a la cara es realitza a través de la canonada de la vareta principal, i surt a la superfície per gravetat

Tot i això, aquest mètode de perforació té els seus desavantatges. En particular, massa temps obert El lloc condueix a que partícules d'argila finament disperses entren als aqüífers, cosa que pot reduir i retardar significativament el flux d'aigua cap a la sortida de l'aqüífer.

Aquestes partícules tenen aquí el paper de peculiar taps de porus microcanals a la roca per on es filtra l’aigua. Per tant, el procediment de carcassa realitzat durant el procés de perforació és necessari per mantenir la productivitat futura del pou en general.

Perforació inversa encesa

Amb aquest mètode de control del flux de líquid, el canó i la part inferior es netegen millor. La bomba aquí no esprémer el líquid a la part inferior, sinó, al contrari, l’aspira i això comporta que la velocitat de formació del pou amb un cisell augmenti per ordre de magnitud i diverses vegades més en comparació amb el rentat directe.

El pou en si no està contaminat amb inclusions d’argila amb un cabal de líquid de rentat que flueix. Al cap i a la fi, la bomba absorbeix tot el que hi pot haver. Per cert, ja no hi ha cap sentit pràctic en additius addicionals, per tant s'utilitza aigua pura que el mateix líquid de rentat.

Esquema de rentat posterior per a perforació rotativa. El cabal és per gravetat a través de l'anul·lus, i la bomba atrau els llots que atrauen la canonada de la varilla motriu

Per tant, per resumir els avantatges de la perforació amb un flux invers:

• la velocitat de perforació augmenta (en comparació amb el curs directe d’aigua) fins a 15 vegades;
• l’aqüífer no està obstruït amb partícules d’argila i grans de terra limoses de cor obert nivells de pous;
• a causa de l’obertura de gran qualitat de l’aqüífer, no cal que es prepari addicionalment el pou per al funcionament, podeu instal·lar immediatament la carcassa interna amb un filtre i començar a bombejar amb una bomba;
• s'utilitza aigua senzilla (i, per tant, barata) com a fluid de treball.

Tot i això, aquest mètode té un inconvenient important. Cal que impliqui equips cars, cosa que comporta, finalment, un augment significatiu del cost de tot el procés de perforació en conjunt.

Per tant, la perforació amb un "curs fluvial invers" només es fa en aquells casos en què el pou ha estat dissenyat per funcionar a diverses llars alhora. Però en cas que el pou estigui dissenyat per a funcionament individual, és molt més raonable utilitzar la tecnologia de perforació rotativa amb un curs directe.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Vídeo # 1. Demostració visual del procés de perforació rotativa en passos:

Vídeo # 2. Anàlisi de la tecnologia rotativa i principis d'ordenació de pous:

Vídeo # 3. Circulació de l'aigua durant la perforació rotativa:

La situació amb la presència i la profunditat dels aqüífers pot ser molt diferent d’un lloc a un altre (però en algun lloc 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, s’han d’utilitzar mapes existents d’aqüífers provats. Això estalviarà temps i diners importants.

Explica'ns la teva experiència en el desenvolupament d'un pou amb tecnologia rotativa. Compartiu matisos tecnològics útils per als visitants del lloc. Deixeu comentaris al formulari següent, publiqueu una foto i feu preguntes sobre el tema de l'article.