Rotary Well Drilling: Ein Überblick über Bohrtechnik und wesentliche Ausrüstung

Wenn ein Landhaus nicht an die zentrale Wasserversorgung angeschlossen werden kann, müssen Sie ein autonomes System organisieren. Die meisten Eigentümer bevorzugen es, es auf der Grundlage des Brunnens anzuordnen, bei dessen Entwicklung verschiedene Methoden angewendet werden. Wir werden Drehbohrungen in Betracht ziehen - eine sehr vielversprechende, aber bisher wenig bekannte Option.

In unserem Artikel werden die Feinheiten der Rotortechnologie und die verwendeten Werkzeuge ausführlich beschrieben. Die Vor- und Nachteile dieser Technik werden untersucht und Methoden zu ihrer praktischen Umsetzung vorgestellt. Unsere Tipps sind nützlich für umsichtige Eigentümer privater Grundstücke, die die Arbeit von Bohrern überwachen möchten.

Definition des Rotationsbohrens

Lassen Sie uns zunächst analysieren, worum es beim Rotationsbohren von Bohrlöchern geht und welche Alternativen es gibt. Bohrerbohrungen gelten nach wie vor als eine der häufigsten Methoden zur Wasserentnahme.

Allerdings Schraubentechnologie erlaubt nicht, felsiges Grundgestein zu passieren. Der beim Schraubenbohren verwendete Schraubenbohrer kann Kalkstein nicht zerstören. Aber es kommt oft vor, dass Sie es bohren müssen, weil Die darüber liegenden Schichten sind nicht stabil und für die Betriebsdurchflussrate ausreichend.

Die Kern- und Schneckenbohrtechnologie bietet nicht die Möglichkeit, Felsformationen zu durchqueren. Bei der Installation eines Bohrlochs auf Kalkstein ist die Verwendung der Rotationsbohrmethode effizienter und wirtschaftlicher

Daher wurde die Rotationstechnologie, die bisher nur im Bergbau eingesetzt wurde, in den Bau privater Wasseraufnahmeanlagen eingeführt. Sein Arbeitselement befindet sich etwas im Bohrlochteil des Brunnens. Mit einem Meißel werden zusammenhängende und inkohärente Böden zerstört und felsiges Grundgestein zerkleinert.

Die Ausgrabung des zerstörten Gesteins erfolgt mit Hilfe einer Flüssigkeit, die der Fläche über eine Arbeitssäule oder zugeführt wird Ringraum Raum.Dies sind zwei verschiedene Bohrmethoden, von denen jede im Folgenden ausführlich erläutert wird.

Der Durchmesser des Meißels überschreitet den Durchmesser der Arbeitssäule, was Folgendes ermöglicht:

• Reduzierung der Energiekosten für den gesamten Bohrprozess (die Leistung wird hier direkt nur für das Drehen mit der Kraft des Bohrmeißels im Gesicht aufgewendet, und die Reibungsverluste des Arbeitsstrangs gegen die Bohrlochwand werden minimiert);
• Schützen Sie die meisten Elemente der Arbeitsschnur vor Beschädigungen sowie die Wände des Bohrbrunnens vor Zerstörung.
• Erstellen Sie Bohrlöcher mit beeindruckendem Durchmesser (z. B. bis zu 70 cm) in äußerst beeindruckenden Tiefen.

Auf diese Weise können Sie bilden Grundwasserleitermit einer Tiefe von 300 Metern oder mehr, d.h. Wassereinlässe zu bohren, um Sommerhäuser und -dörfer mit Wasser zu versorgen.

Die Definition: Rotationsbohren ist also eine solche Art, ein Bohrloch zu entwickeln, in dem die Kraft auf den Bohrer in der Fläche vom Rotationsbohrgerät übertragen wird Rotator durch die Arbeitssäule. Es besteht aus Stangen - schmalen Stahlrohren, die nacheinander miteinander verbunden werden, indem die Tiefen in den Boden geändert werden.

Bei der Reinigung des Minenstamms und der Schlachtung aus dem Schlamm wird das unter Druck zugeführte Wasser verwendet. Dank dieser Entscheidung ist es nicht erforderlich, den Bohrstrang für die Kernextraktion wie beim Kernbohren zu zerlegen und zu montieren.

Die in die Mine eingespritzte Flüssigkeit löst sofort zwei wichtige Aufgaben: Sie gibt dem Bohrer den Weg frei, um weitere Arbeiten auszuführen und zu produzieren den Brunnen spülennotwendig, um die Wasseraufnahme für den Betrieb vorzubereiten.

Vorteile der Rotationstechnologie

Was sind die Vorteile des Rotationsbohrens gegenüber möglichen Alternativen? Es gibt mehrere von ihnen.

ErstensMit einem Drehmeißel können Brunnen mit großem Durchmesser erstellt werden, die den Wasserbedarf mehrerer Haushalte gleichzeitig vollständig decken können.

Es ist kein Geheimnis, dass das Bohren kein teurer Prozess ist: Es erfordert spezielle Ausrüstung, und erfahrene Bohrer müssen den Prozess steuern und verwalten. Immerhin sind Bohraktivitäten lizenziert. Daher der hohe Preis.

Aufgrund seiner Form und Konstruktion kann ein Drehbohrer Bohrlöcher mit einem viel größeren Durchmesser bilden als Schneckenbohrer und ein Kernrohr

Die gleichzeitige Zusammenlegung mehrerer Haushalte zur Finanzierung eines gemeinsamen Brunnens für benachbarte Standorte ist ein kostengünstiges Unterfangen. Dies erfordert jedoch eine erhebliche Belastung. In den meisten Fällen können Grundwasserleiter von quaternären Sedimenten (Sanden) diese nicht liefern.

Für den kollektiven Betrieb sollte die Wasseraufnahme natürlich auf Kalkstein erfolgen. Das daraus gewonnene Grundwasser zeichnet sich durch eine größere Wassermobilität und Reinheit aus. Das Niederschlagsvolumen hat nicht den geringsten Einfluss auf den Fluss der Brunnen zum Kalkstein. Was kann man nicht über die Brunnen im Sand sagen.

Zweitens, überzeugen relativ geringe Energiekosten. Das Arbeitselement für das Rotationsbohren ist ein Meißel. Aber im Gegensatz zu Schnecke und KernbohrungenDas Bohrwerkzeug interagiert nicht mit den Wänden des Bohrlochs

Das heißt, nur ein Bit, dessen Höhe im Verhältnis zur Höhe des gesamten Bohrstrangs vernachlässigbar ist, steht in direktem Kontakt mit dem Boden. Infolgedessen ist diese Methode zur Bildung von Bohrlöchern die schnellste - bis zu 1000 Laufmeter pro Monat!

DrittensKollektivkunden werden von der Tiefe der Bohrungen angezogen. Nur die Rotationsmethode kann verwendet werden, um einen Brunnen zu bohren, der in einheimischen metamorphen und magmatischen Gesteinen vergraben ist, aus deren Rissen Wasser gepumpt werden kann, dessen Zusammensetzung für Trinkzwecke am besten geeignet ist.

Meist wird nur Brauchwasser aus Einlässen mit einer Tiefe von weniger als 30 m gewonnen.Seine Zusammensetzung wird von nahe gelegenen Gewässern, mit Müll übersäten Flüssen, Niederschlägen und nur technischen Flüssigkeiten beeinflusst, die auf den Boden gelangen. Die Schraube und das Kernrohr helfen dabei, nur einen solchen Einlass zu erhalten.

Die gesamte Bohrausrüstung kann problemlos auf einer einzigen mittelschweren Fahrzeugplattform montiert werden. Dies macht den Rotationsbohrprozess technologisch viel fortschrittlicher und daher billiger.

Darüber hinaus können Sie beim Rotationsbohren die Entwicklung bis zur vollen Tiefe durchlaufen, ohne auf eine andere Bohrmethode umsteigen zu müssen. Wenn beispielsweise ein Bohrloch mit einer Schraube entwickelt wird und ein Felsbrocken gebohrt werden muss, wird auf eine Stoßseiltechnik umgestellt.

Dazu wird eine Schraubenschale aus dem Lauf entfernt und der Bohrer ins Gesicht geworfen, bis ein Felsbrocken gebrochen ist. Dann schlachten von einem Bailer gelöscht. Es wird verwendet, wenn wassergesättigter Sand an die Oberfläche gebracht werden muss, der im Kernrohr nicht kitschig ist.

Die Praxis zeigt, dass nach der Rotationsmethode gebohrte Brunnen eine längere Lebensdauer haben. Technologisch ist dies darauf zurückzuführen, dass nach dem Einbau des die Bohrlochwände bildenden Mantelstrangs der Ringraum weiter verstärkt wird.

Gut Ausrüstung

Zunächst wird eine vertikale Konsole auf der Oberfläche über dem Bohrloch angebracht, um die vertikalen Glieder der Arbeitsschnur weiter zu befestigen. Das erste Glied dieser Bohrwelle ist mit einem Arbeitselement ausgestattet - einem Bohrmeißel, das je nach Gesteinskategorie für die Bohrbarkeit ein anderes Format haben kann.

Natürlich werden kompaktere Geräte zum Bohren von Grundwasserleitern verwendet, und die Bildung eines ausgewiesenen Turms ist normalerweise nicht erforderlich

Bohrwerkzeugsatz

Wenn Sie das erste Glied vertiefen, wird die Kerze, die nächste, die als Stange bezeichnet wird, darauf montiert und so weiter. Die Länge jedes solchen Rohrblocks kann zwischen 20 und 50 m variieren. Um die Bildung der Arbeitssäule zu vereinfachen, ist jede Stange mit einem konischen Gewinde mit einer Verriegelung ausgestattet.

Als Ergebnis wird ein Bohrer gebildet, der besteht aus:

• Arbeitsbit;
• Bleistange;
• Säulen gewöhnlicher Stangen, die durch Kupplungen miteinander verbunden sind.

Das Halten der Arbeitssäule erfolgt mit Wirbeln, deren Drehung vom Rotor ausgeführt wird. Je nachdem, wie tief gebohrt werden soll und welche physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Boden hat, werden Standard- oder Gewichtsstangen verwendet, um das Leitglied zu bilden.

Die Antriebsstange ist in der Regel ein gewichtetes Rohr, da sie eine wichtige technologische Mission hat. Durch sie gelangt eine Spüllösung in das Gesicht des Meißels, dessen Aufgabe es ist, das zerkleinerte Gestein auszuwaschen. Und dies stellt wiederum Anforderungen an Kupplungsverbindungen, deren Aufgabe es ist, Verbindungen zwischen Gliedern abzudichten.

Vergessen Sie nicht, dass der Flüssigkeitsdruck direkt von der Höhe der geformten Säule abhängt (und nicht vom Rohrquerschnitt). Selbst wenn Wasser als Waschlösung verwendet wird, erhöht sich der Druck alle 10 Meter um 1 Atmosphäre.

Zum Vergleich lohnt sich ein Beispiel. Der Arbeitsdruck im Haushaltsrohrleitungsnetz des Hauses beträgt 10 Atmosphären, und die langlebigsten Rohre sind für einen Druck von 20 Atmosphären ausgelegt.

Nur wenn Haushaltssysteme stationär sind und sich nicht bewegen, entspricht der Druck dem Gewicht des Bohrstrangs auf der Antriebsstange. Aber sie muss immer noch Drehimpuls und Kraft auf das Gebiss übertragen.

Kupplungen sind die wichtigsten Elemente der Stange, da sie das Gewicht des gesamten unteren Teils der benachbarten Stange sowie die Belastung durch dynamische Vibrationen und Drehbewegungen des Motors ausmachen

Die folgenden Anforderungen werden an Kupplungen als Strukturelemente eines Bohrstrangs gestellt:

• muss die Dichtheit der Stangenverbindung sicherstellen und einem Flüssigkeitsdruck von bis zu 100 Atmosphären standhalten (zum Reinigen des Bodens mit einem Druckstrom);
• muss verschleißfest sein, um beim Reiben an den Wänden des Brunnens nicht unbrauchbar zu werden;
• muss in der Lage sein, das Drehmoment von der Oberseite des Arbeitsstrangs nach unten und schließlich zum Bohrmeißel zu übertragen.

Es ist unbedingt erforderlich, dass die Kupplungen von der richtigen Qualität sind. Wenn mindestens einer von ihnen der Last nicht standhalten kann und die Arbeitsschnur gebrochen ist, ist es äußerst schwierig, den unteren Teil mit dem Bohrer zusammenzubringen. In Bezug auf die Investitionsausgaben ist es manchmal einfacher, einen neuen Brunnen in der Nähe zu bohren, als eine abgenommene Führungsstange zu erhalten.

Wasserverbrauch beim Bohren

Die Flüssigkeit, die dem Gesicht zugeführt wird, ist normalerweise gewöhnliches Wasser. Manchmal wird eine Lösung mit Bohrzusätzen in das Bohrloch eingespeist, um den Stamm zu stabilisieren, der durch lose inkohärente Gesteine ​​(Sand-, Kies-, Kies- und Kieselablagerungen) verläuft. Dies ist notwendig, da sich das Gehäuse nicht in den ersten Stufen des Eindringens befindet.

Wasser tritt entweder unter Druck in der Antriebsstange in den Auslass ein (und pumpt dann durch Ringraum Raum) oder durch Schwerkraft durch Ringraum Platz, und die Entfernung erfolgt bereits durch die Arbeitssäule mit einer Saugpumpe.

Hierbei handelt es sich um zwei verschiedene Rotationsbohrtechnologien, deren Merkmale nachstehend erläutert werden.

Rotationsbohrungen zeichnen sich durch die höchste Entwicklungsrate eines Wasserbrunnens aus. Gleichzeitig mit dem Bohren wird der Lauf gespült und die Entwicklung für den bevorstehenden Betrieb vorbereitet

Unabhängig davon, welche Methode verwendet wird, muss die beim Bohren überall verwendete Flüssigkeit gereinigt werden (zur weiteren Verwendung).

Verwenden Sie dazu die folgenden Geräte:

• Lagerstall für Bohrflüssigkeit. (Wenn Sie vorhaben, einen flachen Brunnen zu bohren, können innerhalb weniger Zehner direkt im Boden angeordnet werden, und gewöhnliches Wasser wird als Spülflüssigkeit verwendet.) Die Scheune dient als Batterie zum Spülen von Flüssigkeit.
• Vibrosieve. Die aus dem Bohrloch gehobene Spüllösung enthält Schotterpartikel, die entfernt werden müssen. Der effektivste Weg ist ein mechanischer mit vibrierenden Bildschirmen.
• Sedimentationstank. Nach dem Entfernen großer Partikel des Gesteins tritt die Flüssigkeit in den Sumpf ein, um ausfallende Schwebeteilchen zu entfernen. Bei Verwendung von Wasser als Waschflüssigkeit wird manchmal auch ein Sumpf direkt in den Boden eingebaut. Zusätzlich wird zur Abtrennung flüssiger Substanzen und zur Abscheidung von Sedimenten verwendet Hydrozyklon.
• Schlammpumpe. Er sorgt für die Zirkulation der Waschlösung.
• Dachrinnen-System. Sie werden für die Bewegung von Wasser vom Entstehungsort der Mine zum Ort ihrer Reinigung benötigt.

Insgesamt sind die folgenden Mechanismen und Geräte erforderlich, um ein Bohrloch mit Rotationstechnologie zu entwickeln:

1. Turm oder Konsole zum Zusammenbauen des Bohrstrangs aus den Stangen und zum Zerlegen am Ende des Bohrens sowie eines Tackle-Systems.
2. MotorBereitstellung einer Rotation eines Rotors.
3. Flüssigkeitsausrüstung. Mechanismen und Vorrichtungen zum Zirkulieren und Reinigen von Waschflüssigkeit (Pumpe; Vibrationssieb; Auffangwannen und / oder Hydrozyklon;; eine Scheune zur Lagerung von Spülflüssigkeit; System von Rohren und Dachrinnen).

Für das Rotationsbohren von flachen Bohrlöchern ist der gesamte aufgelistete Ausrüstungssatz sehr kompakt (zum Beispiel klappt der Konsolenausleger). Dies macht es einfach, Bohrgeräte an jedem geeigneten Ort zum Bohren und anschließenden Betrieb zu platzieren.

Zwei Rotationsbohroptionen

Abhängig von der Art der Zufuhr von Spülflüssigkeit zum Gesicht gibt es zwei Arten von Rotationsbohrtechnologien:

1. Direktfutter;
2. mit Rückwärtsvorschub.

Es ist zu beachten, dass die dem Gesicht zugeführte Flüssigkeit nicht nur zum Spülen und Entfernen von Schotter bestimmt ist. Es kühlt auch das Bit, das durch Reibung sehr heiß ist. Bei direkter Flüssigkeitszufuhr erzeugt die Pumpe ihren Überdruck.

Wasser tritt durch die technologischen Löcher im Bohrmeißel in das Gesicht ein, "nimmt" das zerkleinerte Gestein auf und dann durch die Schwerkraft durch den Brunnen (dh durch) Ringraum Raum in Bezug auf die Führungsstange) tritt in die Oberfläche ein, wo er in den Reinigungskomplex eintritt (Vibrationssieb, Hydrozyklon).

Das Spülen kann direkt oder umgekehrt erfolgen, wobei die qualitativen Eigenschaften der verwendeten Geräte abhängen. Der Schaltplan gilt jedoch für beide Technologietypen

Die Rückspeisetechnologie impliziert, dass die Spülflüssigkeit durch die Schwerkraft nach unten fließt und durch das Bohrloch abfällt, aber die Lösung mit zerkleinertem Material durch das Bleistangenrohr an die Oberfläche zurückkehrt. Die Schlammpumpe erzeugt in diesem Fall einen Unterdruck.

Trotz der scheinbaren Einfachheit beider Technologien gibt es viel mehr Nuancen, als es auf den ersten Blick erscheinen mag. Daher erscheint es angebracht, auf jede dieser Bohrtechnologien näher einzugehen.

Direktspülbohrungen

Diese Technologie wird manchmal als "direkter Wasserlauf" bezeichnet. Es ist ratsam, es in sandigen, kiesigen, kiesigen Böden zu verwenden. Es wird auch verwendet, wenn die Tiefe des Grundwasserleiters 30 m nicht überschreitet. Hier werden der Flüssigkeit Zusatzstoffe zugesetzt, die ihre Dichte und Stammstabilität erhöhen.

Das Rotationsbohren ist durch eine allmähliche Verringerung des Durchmessers des zu bohrenden Bohrlochs gekennzeichnet. Mit anderen Worten, zuerst wird das Bohrloch mit dem größten Durchmesser gebohrt, dann es Mist Das Rohr und der Ringraum zwischen der Außenfläche des Rohrs und der Wand des Bohrlochs durch technologische Löcher sind mit Zementmörtel gefüllt.

Das weitere Bohren wird mit einem kleineren Meißel fortgesetzt. Dann wieder Gehäuse, und der neue Abschnitt hat einen noch kleineren Durchmesser usw. Je seltener Sie durch Zementieren des Bohrlochs "abgelenkt" werden müssen, desto höher ist die Bohrproduktivität, was sich letztendlich in den Gesamtkosten des Prozesses und des gesamten Bohrlochs niederschlägt.

Darüber hinaus führt eine zu häufige Ummantelung dazu, dass der effektive Durchmesser des Bohrlochs (der Durchmesser, der den Grundwasserleiter öffnet) stark verringert wird. Der „direkte Wasserlauf“ zeichnet sich also dadurch aus, dass der Brunnen mit dieser Methode seiner Bildung nicht bis zu 100 Meter ummantelt werden kann.

Der Hauptdruck der Spülflüssigkeit wird von der Pumpe in der Antriebsstange erzeugt. Ringraum Die Flüssigkeit mit Elementen aus Schotter füllt den Raum durch Schwerkraft, ohne die Bohrlochwand mit Überdruck zu zerstören.

Direktbohrung Bohrflüssigkeitsströmungsmuster. Seine Unterwerfung unter das Gesicht erfolgt durch das Rohr der Führungsstange und steigt durch die Schwerkraft an die Oberfläche

Diese Bohrmethode hat jedoch ihre Nachteile. Insbesondere zu lang offen Der Standort führt dazu, dass fein dispergierte Tonpartikel in die Grundwasserleiter gelangen, was den Wasserfluss in den Grundwasserleiter erheblich verringern und verlangsamen kann.

Diese Partikel spielen hier die Rolle eigenartiger Porenstopfen und Mikrokanäle in dem Felsen, durch den Wasser sickert. Daher ist das während des Bohrvorgangs durchgeführte Mantelverfahren erforderlich, um die zukünftige Produktivität des gesamten Bohrlochs aufrechtzuerhalten.

Spülen des Rückwärtsbohrens

Bei dieser Methode zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses werden Zylinder und Boden am besten gereinigt. Die Pumpe drückt hier die Flüssigkeit nicht in den Boden, sondern saugt sie im Gegenteil zurück, und dies führt dazu, dass die Geschwindigkeit der Bildung des Bohrlochs mit einem Meißel im Vergleich zum direkten Spülen um eine Größenordnung und um ein Vielfaches zunimmt.

Der Brunnen selbst ist nicht mit Toneinschlüssen mit einem Fluss fließender Waschflüssigkeit kontaminiert. Immerhin saugt die Pumpe alles auf, was darin enthalten sein kann. Zusätzliche Zusatzstoffe haben übrigens keinen praktischen Sinn mehr, daher wird reines Wasser als gleiche Waschflüssigkeit verwendet.

Rückspülschema für Rotationsbohrungen. Die Strömung erfolgt durch Schwerkraft durch den Ringraum, und der Schlamm wird von der Pumpe durch das Rohr der Antriebsstange zurückgezogen

Um die Vorteile des Bohrens mit einem umgekehrten Strom zusammenzufassen:

• Die Bohrgeschwindigkeit erhöht sich (im Vergleich zum direkten Wasserlauf) um das 15-fache.
• Der Grundwasserleiter ist nicht mit Tonpartikeln und schlammigen Sandkörnern von unten verstopft aufgeschlossen Brunnenpegel;
• Aufgrund der hochwertigen Öffnung des Grundwasserleiters muss der Brunnen nicht zusätzlich für den Betrieb vorbereitet werden. Sie können das Innengehäuse sofort mit einem Filter installieren und mit einer Pumpe abpumpen.
• Als Arbeitsmedium wird einfaches (und daher billiges) Wasser verwendet.

Dieses Verfahren hat jedoch einen erheblichen Nachteil. Es erfordert die Einbeziehung teurer Geräte, was letztendlich zu einer erheblichen Erhöhung der Kosten des gesamten Bohrprozesses insgesamt führt.

Daher werden Bohrungen mit einem „umgekehrten Wasserlauf“ nur in den Fällen durchgeführt, in denen der Brunnen für den Betrieb durch mehrere Haushalte gleichzeitig ausgelegt ist. Wenn der Brunnen jedoch für den individuellen Betrieb ausgelegt ist, ist es viel sinnvoller, die Rotationsbohrtechnologie mit direktem Wasserlauf zu verwenden.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Video # 1. Visuelle Demonstration des Rotationsbohrprozesses in Schritten:

Video # 2. Analyse der Rotationstechnologie und Prinzipien der Bohrlochanordnung:

Video # 3. Wasserzirkulation beim Rotationsbohren:

Die Situation mit der Anwesenheit und Tiefe von Grundwasserleitern kann von Ort zu Ort sehr unterschiedlich sein (aber irgendwo gibt es überhaupt keine, wie auf der Insel Madeira).

Bei der Planung eines Bohrlochs und der Auswahl der optimalen Rotationsbohrmethode sollten vorhandene Karten bewährter Grundwasserleiter verwendet werden. Dies spart Ihnen viel Zeit und Geld.

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