Mètodes de perforació de pous: principis tecnològics i característiques dels principals mètodes

El dispositiu del pou d’aigua s’associa a l’ús de diversos mètodes de perforació. S’extreuen sòls fluixos i saturats d’aigua mitjançant una bailer. Per a la perforació mitjançant formacions de fang i roca, s'utilitzen mètodes de perforació basats en el principi de rotació i vibració.

El treball va comportar mecanismes que permeten el desenvolupament de sòls de diversos tipus i a diferents profunditats. Us expliquem com triar la tecnologia òptima de perforació que us permeti passar ràpidament i perfectament pel desenvolupament d’un dispositiu d’entrada d’aigua.

Per a una presentació visual de la informació que hem proposat, el text es complementa amb esquemes útils, col·leccions de fotos, guies de vídeo.

Tipus de Mètodes de Perforació

Perforat anteriorment aqüífers per a ús personal es va realitzar principalment manera manual. Va ser un procés llarg i llarg, de manera que no tots els propietaris del lloc o caseta podien presumir de tenir la seva pròpia font d’abastament d’aigua.

Gradualment, la perforació mecanitzada va desplaçar mètodes manuals a causa de la facilitació i l'acceleració importants del procés.

Avui en dia, gairebé tots els aqüífers són forats de manera mecanitzada, que es basa en la destrucció del sòl, alimentant-lo a la superfície d’una de dues maneres: seca, quan el sòl desaprofitat s’elimina del pou mitjançant mecanismes i hidràulics, quan es renta per l’aigua subministrada a pressió o per gravetat.

Hi ha tres mètodes principals de perforació mecànica:

• Rotacional (el sòl es desenvolupa per rotació).
• Xoc (bursnaryad destrueix el sòl amb cops).
• Vibrant (el sòl es desenvolupa per oscil·lacions d’alta freqüència).

El mètode de rotació es considera el més alt rendiment, 3-5 vegades més gran d'eficiència que el xoc i 5-10 vibracional. A més, el mètode de rotació és el més barat i assequible, sovint s’utilitza com a principal mètode de perforació manual.

Els mètodes rotatius mecànics de perforació del pou d’aigua van substituir els mètodes manuals ineficients

Al seu torn, el mètode de perforació rotacional, àmpliament utilitzat per a construir pous d'aigua, es divideix en quatre tipus principals de perforació:

• nucli;
• auger;
• corda de xoc;
• rotatiu.

Cada tipus de perforació rotativa té les seves pròpies característiques i es realitza mitjançant equips especialment dissenyats per a això. Considereu amb més detall aquests tipus de perforació, determineu quines són les seves diferències i quin mètode s’ha d’aplicar en cada cas.

Les particularitats de la perforació de nuclis

El forat de nucli és un mètode de rotació mecànic en el qual s’extreu argila o sòl arenós dens en forma de nucli cilíndric. El trepant de nucli és una canonada metàl·lica de parets gruixudes.

A la part superior del nucli de la perforació es troba un dispositiu per unir les varetes necessàries per a la construcció de la corda de perforació. A continuació hi ha una corona, el tipus de la qual es selecciona en funció de la categoria de sòl a foradar.

Quan es condueix a través del mètode de columna, el sòl és destruït per una corona anular. Al mateix temps, el nucli principal continua intacte. Per facilitar el procés de perforació en sòls durs i semi-sòlids, es subministren argiles, roques, líquid que flueix.

Durant la perforació amb nucli, el sòl no es destrueix, sinó que és corregut per la corona i capturat per la canonada. A la superfície, la roca foradada s'extreu en forma de nucli - una columna monolítica cilíndrica de roca

Els fangs del fons es treuen de vegades rentant-se bombejant una gran quantitat d'aigua a la bóta. Molt sovint, el rentat es substitueix per bufar amb l’aire comprimit subministrat pel compressor a la canonada. Aquest tipus de perforació permet perforar pous fins a 1000 metres de fondària i amb un diàmetre de 8 a 20 cm.

La perforació de nuclis mecànics es realitza mitjançant equips de perforació del tipus ZIF, UGB, tipus UKB, muntats en cotxes KAMAZ, KRAZ, patinadors, etc. A la realització de perforació manual el tub del nucli s’escurça, anomenat campana o vidre. Amb l’últim element de la llar capgirat cap avall, el tub central és similar estructuralment.

La perforació fonamental s'utilitza en els casos següents:

• exploració de minerals;
• perforació de pou exploratori;
• disposició d’aqüífers de qualsevol profunditat, inclosos pous sense filtres en formacions rocoses.

Per dispositiu pous d’aigua privats en alguns casos, s'utilitza el mètode central abans de començar la perforació per a augments o rotatives, realitzant funcions tant de reconeixement com de preparació.

En la construcció de pous privats, la perforació amb nucli s'utilitza en combinació amb la perforació per cordes. Les capes d’argila passen per una canonada del nucli.Les arenes soltes, la grava i els còdols amb agregat de sorra que no es queden al tub central s’eliminen del barril per aplicació.

En termes d'eficiència, el mètode principal és una mica inferior al mètode de rosca de perforar pous d'aigua. Perforen l’augment més ràpid, però no permet alliberar completament el tronc de la roca foradada. Rarament s’utilitzen per parelles. I si es dóna, els primers metres passen amb un cargol.

Les corones no destrueixen el sòl, sinó que el tallen amb cura al voltant del perímetre, formant “columnes” - nuclis, estudiant quines podeu fer una secció hidrològica del lloc

Equips i eines usades

Per a la perforació amb nucli s'utilitzen les següents eines:

• broques fabricades amb diamant o un altre material de carbur (acer, tungstè, guanya);
• canonada de nucli;
• canonada per a l'eliminació de fangs;
• barres necessàries per construir la corda de perforació;
• juntes d'acoblament, adaptadors entre canonades, tancament de rentat.

En perforar en roques, la broca es desgasta ràpidament i cal substituir-la. El material de la corona és car, a pesar d’enormes càrregues, les opcions de perforació de diamants més utilitzades.

Cal alinear totes les eines utilitzades en el procés de perforació, és a dir. situat exactament en relació amb l’eix de perforació.

Tecnologia de perforació bàsica

La principal característica de la perforació de nucli és el pas de la roca amb la seva preservació completa a la canonada. I.e. durant l’operació d’equips de perforació, la corona de l’anell destrueix el sòl que, a mesura que s’aprofundeix més, s’empeny a la canonada del nucli i s’hi subjecta a causa de la seva pròpia densitat.

En treure el tub ple de l’eix de treball, s’allibera del nucli tocant un pal de trineu.

El procés de perforació de nuclis per fase és el següent:

• la broca està connectada a la canonada del nucli;
• la canonada del nucli està connectada a les varetes, que creixen a mesura que aprofundeixen;
• la barra superior es fixa a la plataforma de perforació;
• la broca fa girar la corda de la perforació i la va "cargolant" gradualment a terra;
• la canonada del nucli es va omplint gradualment amb terra emboscada a la seva cavitat;
• després de conduir 50 - 70 cm, la corda de la perforació es treu a la superfície, les varetes es desconnecten al seu torn fins que es treu el tub del nucli;
• la canonada està alliberada de talls;
• la closca buida torna a baixar a la cara, augmentant la corda de perforació amb varetes.

Les accions es duen a terme en l’ordre descrit fins que el pou revela l’aqüífer i s’enfonsi 50 cm a la roca impermeable subjacent.

Si la fixació de l’aqüífer superior no és l’objectiu d’enfonsar-se, les capes superiors poden rubor. En aquest cas, la bomba ven la solució de rentat a través de la mànega a les canonades. A continuació, la solució porta el sòl desenvolupat a la superfície.

Si l’objectiu de l’ordenació del pou no és un aqüífer a la sorra, la perforació es pot rentar abans d’arribar a la roca

Bones fortaleses i debilitats

En comparació amb els mètodes de corda de xoc i rotatius de perforació mecànica, la perforació de nucli es realitza bastant ràpidament, reduint significativament el temps de treball. El seu principal inconvenient és la impossibilitat d'aixecar sòls solts i còdols saturats d'aigua. Es mou lentament per les roques, es necessita una mica per conduir els blocs.

Els avantatges de la perforació fonamental inclouen:

• alta productivitat i capacitat de perforar pous amb una profunditat de més de 100 m;
• reducció de càrregues en equips de perforació per destrucció d'argila, comparable al seu tall;
• la possibilitat d’utilitzar una plataforma de perforació mòbil de dimensions compactes.

La perforació fonamental és un dels mètodes més ràpids per desenvolupar les aportacions d'aigua.Un pou a la sorra amb la seva aplicació es pot completar en un dia laborable. En desenvolupament ingesta manual d'aigua prendrà molt més temps.

Característiques de la perforació per augment

Aquest tipus de perforació s’utilitza més sovint en la construcció d’aqüífers en explotacions privades. Una característica de la perforació per augment és que la roca desenvolupada s'elimina completament del forat sense implicar equips addicionals. El mètode s’assembla al cargol, permet perforar fins a una profunditat i, alhora, eliminar terra innecessària.

L'eina que s'utilitza per a la perforació s'anomena auger. És una vareta metàl·lica amb fulles. Cargolant a terra, el cargol destrueix la roca, que queda a les seves fulles. A causa del disseny específic del cargol, és impossible alliberar completament la cara de la fulla. Per tant, s'utilitza principalment per conduir les capes superiors.

La perforació Auger és un mètode ràpid i barat que no necessita un dipòsit de líquids que flueix

La perforació amb cargol no requereix de grans esforços i costos financers, de manera que l’abast d’aquest mètode és prou ampli: pous d’exploració, posada de comunicacions, construcció de pous avorrits i parcialment perforació d’aigua.

Ara s’utilitza activament per a la construcció de pous abissinians, per no tapar completament l’orifici de l’agulla al sòl dens, sinó per facilitar lleugerament el procés d’immersió del tronc en una roca anteriorment destruïda.

El mètode és adequat per al desenvolupament d'aqüífers amb una profunditat de fins a 30 m en sòls tous i fluixos i fins a 20 m en densos mitjans. Després de la penetració i la instal·lació d'una caixa, s'ha de netejar el pou de roca no excitada per la bailer.

L'agost no és categòricament adequat per treballar en roques. S’utilitza per a una penetració parcial de pous de fins a 120 m, mentre que aquest mètode es combina amb d’altres: rotatiu, corda de xoc, nucli.

Equips i eines implicades

La perforació per augment es realitza mitjançant una plataforma de perforació, l’element principal de la qual és una eina de perforació tipus cargol fabricada amb metall d’alta resistència. Perforant la corda com a cargols per aprofundir de igual mida.

En el kit, de vegades s'utilitzen bits de fulla necessaris per al pas de roques soltes, així com bits amb caps rodons o cònics, utilitzats per al desenvolupament de roques dures.

Una perforació basada en un cotxe equipat amb un motor potent és la millor opció per perforar en llocs remots i inaccessibles

La majoria de les modernes plataformes de perforació estan equipades amb petxines buides equipades amb panys reversibles que impedeixen que l’eina es mogui en sentit contrari.

Les peces de tall de l’auger durant la perforació es refreden a causa del sòl desenvolupat i la roca desenvolupada s’eleva en espirals. Això permet perforar sense parar, reduint significativament els costos de temps i energia per crear un aqüífer.

Tecnologia de perforació Auger

Un cop finalitzada la penetració, la profunditat de 1,5 a 2,0 m, s'elimina l'auger i s'instal·la al pou tubs de caixa. El diàmetre d’un pou d’aigua foradat amb cargol és de 50-200 mm i depèn de la mida de l’eina utilitzada.

L’esfondrament de les parets del forat evita la carcassa. Això és especialment important per a sòls solts i incoherents, per la qual cosa els foradadors tenen una regla: per conduir un llom i una sorra de sorra, utilitzeu esveltes amb fulles a un angle de 30 a 60º i, quan foradeu sorres de densitat addicional, una eina amb fulles en un angle de 90º.

Amb un pendent més reduït dels girs de la espiral auger, una fulla més gran augmenta la superfície.

La perforació per augment no requereix l'ús de líquid que flueix

Pros i contres d’utilitzar un cargol

El mètode de perforació perforat permet que el pou es construeixi el més ràpidament possible, sempre que es seleccionin correctament la mida de l’accelerador i l’angle d’inclinació del bit.

Els avantatges de la perforació per augment són:

• el sòl surt a la superfície immediatament durant la perforació;
• gran velocitat d’aprofundiment al terra sense parades tecnològiques;
• no cal fluir el pou;
• a la casa (al soterrani) es pot foradar un aparell compacte de barres o una esvellera manual;
• no cal elevar el primer enllaç a la superfície i desmuntar / muntar la corda de perforació com en el mètode principal.

El principal desavantatge de la perforació en auger és la impossibilitat de treballar en sòls solts i molt durs, però, al mateix temps, l’agullador és una eina ideal per a perforar sòls argilosos, mixtes (d’argila i sorra) i d’argila suau.

Un altre inconvenient que restringeix l’ús d’un cargol per a la construcció d’aqüífers és la necessitat d’utilitzar un mètode de corda de xoc per netejar el tronc de roca bolcada.

Semblança auger - bobina àmpliament utilitzat en la perforació manual. També destrueix la roca i l'agafa amb fulles per extreure'ls.

Funció de perforació rotativa

La perforació rotativa és un mètode de perforació per vibració rotacional, en què la destrucció del sòl es realitza mitjançant una mica impulsat al fons del pou des del rotor de la plataforma de perforació. El rotor gira d’un motor de cotxe o d’un motor elèctric instal·lat per separat a través d’un eix d’accionament.

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 bombes.

La majoria dels pous artesanals es perforen mitjançant el mètode de perforació rotativa: mitjançant una broca rotativa, seguida de rentat del pou i fixació de la carcassa

La perforació rotativa s'utilitza per desenvolupar sòls rocosos i semi-rocosos amb la instal·lació de pous profunds de fins a 150 m. Una plataforma de perforació rotativa amb un forat correctament seleccionat i canonades de perforació ponderades que copien formacions rocoses.

Els foradadors recomanen utilitzar aquest mètode de perforació en les següents condicions:

1. S’ha estudiat força bé la secció hidrogeològica del jaciment. Se sap que s’ha de perforar roca. Es coneix el nivell d’aparició de l’aqüífer a l’abric.
2. Les aigües subterrànies tenen una pressió característica per als pous artesanals
3. Hi ha la possibilitat d’entregar de forma ininterrompuda l’aigua de procés per al rentat del pou.

A les regions del sud, la perforació rotativa es pot dur a terme durant tot l'any, i en el clima nord l’aplicació d’aquest mètode és limitada a causa de la possibilitat de congelar el líquid.

Equips i eines aplicades

La perforació rotativa dels aqüífers es realitza mitjançant un bastidor o una torre enreixada, sobre la qual es troben els equips d'elevació i altres elements de la plataforma de perforació. La torre permet elevar i baixar cordes de perforació al pou.

La plataforma de perforació de tipus rotatiu inclou:

• bastidor o torre enreixada;
• motor amb accionament;
• corda de rotor i de perforació;
• equips de bombeig i sistema de tractament de fluids de lavabo;
• equips d’elevació, línia de pressió, giratòria, juntes d’oli, etc.

A les unitats autopropulsades s’utilitza el motor del vehicle com a motor, sobre la base del qual es troba el complex de perforació. En aquest cas, la velocitat del motor està regulada per la velocitat de l’eina de perforació.

Un generador elèctric estacionari o mòbil, un motor de combustió interna d’un cotxe, els generadors poden actuar com a font d’energia per a una plataforma de perforació rotativa

El rotor amb l'ajuda d'un engranatge transmet la rotació al tub de plom, que al seu torn ho comunica a l'eina de perforació principal: el cisell. El bit pot tenir una forma diferent i està fabricat amb materials d’alta resistència: composites, acer recobert de diamants, etc.

Per a cada tipus de sòl, es selecciona una mida i una forma especial del bit, de manera que es garanteix una alta eficiència i una velocitat de penetració.

La peculiaritat de la tecnologia rotativa

La perforació rotativa dels pous per a aigua es realitza en tres etapes:

1. Roca trencant amb un cisell.
2. L'eliminació de la roca destruïda a la superfície pel flux d'aigua injectada.
3. Enfortiment de les parets del forat amb canonades de caixa.

L’eliminació del sòl destruït es realitza mitjançant rentat directe o directe. L'elecció del mètode de lavat depèn de condicions específiques: pou de profunditat, tipus de sòl, disponibilitat del volum necessari d'aigua de rentat.

Típicament, les explotacions privades utilitzen la tecnologia de perforació directa amb rentat, que inclou els passos següents:

• aprofundiment de trossos de gran diàmetre al terra;
• rotació de bits sota la influència d'un rotor;
• instal·lació de canonades de perforació i instal·lació de canonades ponderades entre elles i la broca;
• eliminació del sòl residual per pressió de fluids mitjançant una bomba;
• instal·lació de carcassa per evitar que els sòls ruixin dins del pou;
• perforar amb un bit de diàmetre menor i repetir tot el cicle.

En el rentat posterior, el sòl s’elimina del pou a través de la canonada del trepant i s’aboca el líquid de rentat entre les parets del pou i les canonades.

L’aigua flueix per gravetat a un dipòsit prèviament preparat, on es neteja de terra i fangs, i torna a la corda de perforació per obtenir una nova part de la roca residual.

En alguns casos, quan es realitza una perforació rotativa, no s'utilitza un rentat directe o invers, sinó que es bufa aire a pressió creat amb un compressor

Avantatges i desavantatges de la perforació rotativa

El principal avantatge del mètode rotatiu és la capacitat de perforar pous profunds amb aportació d’aigua en calcàries fracturades.

A més, aquest mètode de perforació té els avantatges següents:

• obertura d’alta qualitat d’un portador d’aigua en el llit;
• la possibilitat de disposar pous de gran diàmetre de fins a 200 cm;
• alta velocitat de perforació, baixos costos energètics.

Un desavantatge significatiu de la perforació rotativa es pot anomenar la necessitat de colada del pou.

Quin mètode de perforació triar?

Tots els mètodes considerats de perforació mecànica s’utilitzen àmpliament per a la construcció d’aqüífers.

En resum, podem dir que:

1. Per a l’enfonsament en sòls de fang plàstic, és recomanable utilitzar la perforació. El mètode de la columna és adequat per al dispositiu de major quantitat de treballs d’aportació d’aigua; si és necessari, s’utilitza conjuntament amb una corda de xoc.
2. La perforació per augment en aplicació és similar al mètode principal. Es diferencia d’ella per la neteja de la bóta de mala qualitat, requereix l’ús obligatori d’una cava o un rentat a llarg termini del pou abans de l’operació.
3. La perforació rotativa és la millor opció per perforar forats en sòls rocosos.

El cost de desenvolupar un pou amb un o un altre mètode de perforació depèn en gran mesura de quin equip s’utilitzi, així com de les categories de roques que passen per trepabilitat.

Un mètode de perforació ben escollit no només ajudarà a reduir el temps dedicat a la perforació, sinó que també permetrà operar la font d’aigua en un futur sense problemes.

Podeu llegir sobre com fer una plataforma de perforació amb les vostres pròpies mans en una altra article popular el nostre lloc

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Vídeo # 1. Demostració del principi de perforació clàssica de nucli amb extracció de nucli per pressió d'aigua:

Vídeo # 2. Característiques de la perforació de pou auger:

Vídeo # 3. Perforació de nucli d’un pou amb rentat del fons i instal·lació d’una doble caixa, la part exterior de la qual és de canonades d’acer, el polímer interior:

Perforar un aqüífer és un procés que consumeix temps. No només la velocitat del dispositiu d’una font d’aigua autònoma, sinó que també els costos financers depenen de la correcció del mètode de perforació escollit.

El primer que cal prestar 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 foradar un pou ràpidament i de manera econòmica.

Voleu compartir l’historial de perforar un pou a la vostra zona o informació útil sobre el tema de l’article? Deixeu comentaris al bloc següent. Aquí podeu fer una pregunta o assenyalar punts polèmics del text.