Perforazione di pozzi principali: tecnologia e sfumature di lavoro

Uno dei metodi più produttivi ed economici per formare le lavorazioni minerarie è la carotatura. È utilizzato nell'esplorazione del campo e nella geologia ingegneristica. Inoltre, questo è il modo più semplice e veloce per accedere alle acque sotterranee per l'organizzazione dell'approvvigionamento idrico.

Imparerai tutto sulle specifiche della carotatura, lo strumento richiesto per la sua implementazione e le funzionalità dell'applicazione dal nostro articolo.

Portata della carotatura

La carotatura è un metodo che consente con la massima precisione di determinare la profondità del tetto e del fondo degli strati del suolo, nonché il segno di profondità dello specchio delle acque sotterranee.

La tecnologia di perforazione di base è ampiamente utilizzata nei seguenti settori:

• Approvvigionamento idrico in ambito industriale e privato. La perforazione di pozzi per l'approvvigionamento idrico privato, l'organizzazione dell'assunzione di acqua di interi villaggi o isolati urbani viene effettivamente eseguita mediante carotaggio grazie al fatto che il trapano penetra facilmente a grandi profondità. Un proiettile centrale è in grado di sollevare quasi qualsiasi roccia distrutta ad eccezione dei suoli incoerenti saturi d'acqua e sciolti (sabbia, ghiaia, ciottoli);
• Esplorazione nel settore minerario. Quando la roccia passa, si verifica un punto di impatto sul suolo lungo il raggio di rotazione. In altre parole, un guscio, che assomiglia strutturalmente a un tubo, perfora una solida massa rocciosa senza disturbare la sua struttura e condizione.
• Costruzione. Effettuare ricerche di ingegneria e geologiche per studiare le proprietà fisiche e meccaniche dei suoli, lo stato delle rocce. La tecnologia a colonna offre l'opportunità di determinare con precisione il livello dell'acqua e di prelevare campioni d'acqua per studiarne l'aggressività rispetto al calcestruzzo.

Durante la perforazione del nucleo, viene estratto un nucleo: una colonna di terreno o strati di terreno adiacenti. Il nucleo è caratterizzato da una struttura naturale integrale, che fornisce un'analisi completa della roccia studiata. La perforazione con un tubo centrale consente di determinare la profondità della roccia con la massima precisione ai fini dello studio.

La perforazione del nucleo garantisce l'integrità del nucleo estratto, il che contribuisce allo studio qualitativo della roccia. Allo stesso tempo, viene eseguita la massima pulizia del viso dalla roccia distrutta.

L'uso di carotatrici nelle costruzioni facilita e accelera notevolmente i processi. Una pila viene facilmente martellata nel foro preparato da un trapano a corona o viene montata una struttura in cemento armato pronto all'uso. La carotatura consente di creare fori cilindrici in strutture in mattoni e cemento.

Tecnologia e attrezzature di lavoro

Sono noti due metodi di utilizzo di una carotatrice: lavorare fornendo fluido alla faccia o all'asciutto, cioè senza perforare il fango.

La perforazione senza l'uso di fluido di perforazione viene utilizzata se i terreni incoerenti sono saturi di umidità naturale in una quantità sufficiente per la penetrazione e l'estrazione. L'acqua non viene inoltre fornita all'albero di lavoro quando passa attraverso argilla / argilla fluida-plastica, plastica morbida e plastica rigida, terriccio sabbioso duro e di plastica.

Il liquido viene utilizzato senza fallo durante la perforazione di rocce rocciose e semi-rocciose. In assenza di acqua in questo caso, la rientranza è molto più lenta. Inoltre, la probabilità di rottura prematura della corona aumenta in modo significativo e pertanto la perforazione a secco è considerata più costosa.

La tecnologia di carotaggio con risciacquo consente non solo di estendere il servizio delle attrezzature di lavoro, ma anche il modo più veloce e meno dispendioso in termini di tempo per liberare la faccia dalla roccia distrutta

Quando si perfora con fluido di perforazione, il tasso di approfondimento aumenta in modo significativo. Molto spesso, questo metodo viene utilizzato durante la perforazione di pozzi di profondità significativa. Ciò consente di eseguire lavori nel minor tempo possibile con il minimo rischio di danni alla corona.

L'acqua ferma ad alta pressione viene fornita al fondo durante lo sviluppo del pozzo in terreni sciolti e incoerenti, se il carotaggio non è un compito. In questo caso, con un flusso di acqua lavano semplicemente la faccia, liberando l'albero di lavoro dal terreno distrutto.

Il principio della tecnica della colonna

L'elemento centrale nella perforazione del nucleo è una parte di taglio distruttiva montata sul fondo del tubo del nucleo. La chiamano una corona. Per l'affondamento della roccia vengono utilizzate corone speciali dotate di utensili diamantati.

Le corone stanno tagliando elementi intercambiabili che sono avvitati sul bordo inferiore del tubo centrale. Nel processo di perforazione devono essere cambiati più volte

È la corona diamantata che assicura il passaggio quasi senza impedimenti del trapano a una grande profondità durante il passaggio delle operazioni di presa dell'acqua al calcare. Cioè, durante lo sviluppo di pozzi sepolti nella roccia fresca, nelle cui fratture a causa della condensa secolare, si sono formate le riserve di acqua sotterranea più pura.

Le punte del trapano vengono sostituite nel modo più semplice: rimuovono la parte usurata e avvitano una nuova corona sul tubo centrale

La roccia viene tagliata con una corona che ruota ad alta velocità. La velocità di rotazione del trapano può essere regolata in base alla densità del terreno sviluppato. La corona "ritaglia" il terreno solo lungo il bordo di un particolare cilindro, la cui parte centrale viene premuta nel tubo centrale.

Per estrarre il nucleo, il trapano viene sollevato in superficie. Il terreno catturato da lui viene letteralmente spazzato via dalla carotatrice con un flusso d'aria fornito alla parte superiore del tubo. Il processo di soffiaggio è accelerato toccando il guscio con una mazza.

Durante la perforazione del nucleo, un segmento di roccia a forma di cono forato viene spinto nel tubo del nucleo. Per estrarlo, il guscio del nucleo viene estratto dalla canna smontando la corda del trapano. Il nucleo viene soffiato e martellato dal tubo

I trapani a colonna durante il passaggio di rocce forti hanno una maggiore produttività rispetto alle matrici e ai coni conici. Ciò è dovuto all'elevata velocità di rotazione del trapano, che riduce il grado di sforzo applicato allo sviluppo.

Inoltre, gli scalpelli distruggono completamente la roccia che dovrà essere "scavata" dall'estensore o pompare acqua con una testa per sciacquare la faccia. In effetti, dovrai attraversare lo stesso segmento due o anche tre volte: prima distruggi, poi cancella. La tecnologia a colonna ti consente di attraversare e cancellare la faccia in una volta sola.

Macchine utensili e impianti di perforazione

La scelta di una macchina o di una piattaforma di produzione è determinata dallo scopo del pozzo e dal suo diametro. La popolarità del metodo di perforazione principale determina la produzione di impianti di perforazione e macchine utensili in tutto il mondo. Trattori pesanti, camion e veicoli fuoristrada sono adatti per installazioni progettate per perforazioni esplorative.

L'uso di trattori cingolati pesanti consente la perforazione del nucleo in aree con impassabilità, intasamento superficiale e terreno instabile.

Molto spesso, le attrezzature di perforazione sono montate su automobili MAZ, KAMAZ e Ural classiche. Tuttavia, ci sono opzioni di montaggio per attrezzature più leggere, che vengono utilizzate per perforare pozzi d'acqua in edilizia privata.

a perforazione rotativa manuale il tubo centrale viene sostituito dal suo predecessore storico: il vetro. Questo guscio è una versione accorciata del tubo centrale con un bordo appuntito sulla suola. Un vetro viene manualmente o mediante un trapano a motore, attorcigliato nel terreno e tutto ciò che viene ammucchiato viene rimosso in superficie.

Per la meccanizzazione della perforazione manuale di pozzi poco profondi e la formazione di fori per l'installazione di recinzioni e torri di trasmissione di potenza, vengono utilizzati benzina e motori elettrici. Riferiscono i movimenti di rotazione alla coclea o al tubo centrale

Attrezzature per affondamento e sistemazione di pozzi

Nell'implementazione della carotatura, sono necessarie attrezzature che ti consentano di lavorare in profondità, di sviluppare ed estrarre un'ampia varietà di tipi di rocce. Durante il lavoro, dovrebbe essere fornito un periodico aumento della superficie del materiale distrutto dal proiettile.

Set di utensili per trapano standard

Per prestazioni di alta qualità del lavoro richiede:

• Conchiglie di colonna. Sono utilizzati sia per perforazioni orizzontali che per perforazioni verticali. Utilizzando tubi conduttori standard, è possibile perforare con un angolo fino a 45 gradi. I gusci delle pareti sottili possono essere utilizzati solo per perforazioni orizzontali senza trincea durante la posa di comunicazioni.
• Corone. È uno strumento che distrugge la roccia che è dotato di un tubo centrale per facilitare il taglio del nucleo nella roccia. Per la perforazione di terreni coesivi sedimentari e incoerenti, vengono utilizzate corone in ottone. Per l'affondamento di rocce, si formano fori nel calcestruzzo, asfalto, un muro di mattoni, vengono prodotte corone in metallo duro con frese a diamante.
• Cassa in acciaio Sono necessari per racchiudere la produzione: la formazione del pozzo, prodotta contemporaneamente al suo approfondimento. Il loro diametro è uguale al diametro del pozzo. L'involucro per l'aspirazione dell'acqua viene selezionato in anticipo, concentrandosi sul diametro del tubo centrale e della pompa, che è previsto per funzionare nel pozzo.
• Rod. Questi sono tubi stretti intrecciati insieme. Utilizzato per costruire la stringa di perforazione. In poche parole, vengono alternativamente avvitati alla sommità del tubo centrale in modo che possa trasmettere un movimento rotatorio a una profondità superiore all'altezza del proiettile.L'altezza del tubo centrale + l'altezza della stringa di aste di perforazione = profondità di produzione.
• Subs. Necessario per garantire l'unione di giunti filettati di diverso diametro presenti sulle aste di perforazione, chiaveparaolio di lavaggio e altri accessori.
• Tappi e guarnizioni di lavaggio. Con il loro aiuto, viene fornita l'ascesa alla superficie del suolo distrutto, se non è necessario selezionare un intero nucleo. In questo caso, l'acqua viene fornita al viso, lavando il terreno distrutto sotto pressione sulla superficie del giorno.
• Bit. Sono utilizzati per approfondire il pozzo nei punti più difficili per il passaggio della carotatrice. Quando si usa un po ', a volte passano dalla perforazione rotante alla perforazione con fune d'urto.

Lo strumento presentato è un set standard per la perforazione che utilizza la tecnologia di base. In alcuni casi, a seconda della complessità dello sviluppo, potrebbero essere necessari strumenti e attrezzature aggiuntivi.

Quando si approfondisce lo scavo, una serie di aste di perforazione viene avvitata in sequenza sulla parte superiore del tubo centrale. Per estrarre il nucleo del proiettile sulla superficie, l'asta dopo l'asta non è attorcigliata

Design di base

Caratteristica costruttiva conchiglia durante la perforazione del nucleo, è dovuto alla massima conservazione dell'integrità del nucleo e consiste in una disposizione anulare attorno al passaggio libero. Una delle caratteristiche più importanti è il coefficiente campionamento di base. È definito come il rapporto tra diametro del nucleo e diametro esterno dell'utensile.

Lo strumento di carotaggio è standardizzato, differisce principalmente solo per il diametro. In base alle caratteristiche del design, i tubi del nucleo sono classificati in singolo e doppio. I gusci singoli progettati per funzionare in condizioni geologiche normali sono ottimi per lo sviluppo di pozzi d'acqua.

Un doppio strumento con un tubo interno non rotante viene utilizzato solo nell'esplorazione geologica. È necessario estrarre campioni di roccia che possono essere facilmente distrutti sotto l'influenza di una varietà di fattori. Ti consente di prelevare un campione in composizione naturale, con una percentuale naturale di minerali e rocce di scarto.

Nel campionamento per la ricerca ingegneristica e geologica, nell'esplorazione geologica e nella perforazione di fori per l'installazione di supporti per linee di trasmissione di potenza, viene utilizzato un singolo tubo centrale

Tutti i tubi del nucleo sono progettati per l'uso di spurgo, fornitura di fango di perforazione sul fondo e lavaggio del pozzo. La loro parte superiore è dotata di un foro tecnologico attraverso il quale viene iniettata acqua o un flusso d'aria.

Specificità della parte tagliente del proiettile

Ogni corona è presentata sotto forma di un anello con una filettatura situata nella parte superiore, necessaria per l'avvitamento al tubo centrale e le frese situate all'estremità inferiore. Le frese sono fuse o saldate su questa parte metallica di taglio.

Quando si esegue il carotaggio, utilizzare le seguenti corone:

• Carburo - piccoli incisiviA coste.
• Diamante - impregnato e piccolo diamante.

Gli elementi di taglio in metallo duro sono progettati per la perforazione di terreni "morbidi". Con il loro aiuto, vengono perforati tutti i tipi di rocce argillose di qualsiasi consistenza, semi-roccia, bassa umidità e sabbia umida di composizione densa e media densità. Per guidare attraverso arenarie e marne, vengono utilizzate corone con incisivi di tungsteno-cobalto.

Piccoli incisivi le corone sono destinate alla perforazione di durezza media di piccole rocce abrasività. Sono dotate di tronchesi ottagonali o quadrati. Quando gli incisivi si trovano ad altezze diverse, si ottiene anche la macellazione graduale, i cui vantaggi sono stati descritti sopra.

L'uso di corone a coste migliora la circolazione del fluido di lavaggio espandendo il diametro del foro

costine punte elicoidali progettate per perforazioni di roccia dura media abrasività. Le frese di tali corone sono costituite da acciaio cilindrico o prismatico aste con inserto in metallo duro. In questo caso, anche in caso di usura della corona non diminuisce l'efficienza del suo lavoro.

Le corone con utensili diamantati sono progettate per la perforazione di roccia e semi-roccia di alto livello abrasività.

Per aumentare la resistenza e aumentare le proprietà abrasive, i diamanti industriali vengono premuti nella sua massa fusa durante il processo di produzione. Recentemente, i cristalli naturali sono spesso sostituiti da coltivati ​​artificialmente

Il numero di costole è determinato dal design della corona e dal suo diametro: possono essere da tre a sei. L'accelerazione del processo di distruzione della roccia può essere ottenuta spostando verso l'alto le costole rispetto alla faccia terminale della corona. Pertanto, viene garantito un fondo a gradini e viene facilitato il passaggio del fluido di lavaggio.

Tubi di rivestimento Wellbore

I tubi in acciaio sia del nucleo che dell'involucro sono prodotti in conformità con GOST 51682-2000. Nell'esplorazione e ingegneria geologica, sono usati per prevenire il collasso del suolo sul fondo, il che non ci permetterebbe di capire a quale profondità uno strato geologico è sostituito da un altro.

il disposizione delle aperture di aspirazione dell'acqua i tubi dell'involucro formano le pareti del pozzo. Nell'involucro assemblato da loro, viene immersa un'altra stringa di tubo operativa. Ora è spesso assemblato in plastica. L'involucro di produzione è dotato di un filtro per trattenere granelli di sabbia e ghiaia fine durante il pompaggio.

I più comuni sono i tubi dell'involucro con giunti a nipplo. Allo stesso tempo, i tubi hanno una filettatura interna su un lato e una filettatura esterna sul lato opposto. Il tronco filettato è assemblato in modo estremamente semplice e rapido.

I tubi del nucleo e dell'involucro sono filettati, da un'estremità verso l'esterno, dall'altra verso l'interno. Ciò consente di assemblare rapidamente e facilmente l'involucro. Le dimensioni dei filetti sono unificate: qualsiasi involucro può fungere da tubo centrale, basta avvitare la corona e la parte superiore

Esistono tubi di alloggiamento progettati per giunti saldati. Non vengono utilizzati nel settore privato a causa del laborioso processo di assemblaggio delle colonne.

Sia i tubi del corpo che quelli dell'involucro sono realizzati in acciaio di grado 45 con gruppo di resistenza "K". Per aumentare la resistenza all'usura superficiale, le estremità dei tubi sono indurite. A seconda dell'attrezzatura di perforazione utilizzata e del diametro pompa sommersa nel dispositivo di aperture di aspirazione dell'acqua private, vengono utilizzati tubi con un diametro da 100 a 200 mm.

Fasi di perforazione principali

Prima di iniziare il lavoro, è necessario studiare il piano catastale e preparare la superficie di lavoro. È necessario garantire un accesso senza ostacoli al sito di perforazione della piattaforma di perforazione stessa e della macchina con fluido di lavaggio.

Il prossimo passo sarà scavare una fossa con un volume di almeno 2 metri cubi - questo eviterà la necessità di utilizzare un serbatoio aggiuntivo. La fossa è progettata per drenare le acque sotterranee e il liquido di lavaggio esaurito. Per installare la parte principale del tronco, è necessario perforare il terreno.

Successivamente, la corona selezionata viene collegata al tubo di carotaggio e alla selezione tubo di rivestimentoche approfondiranno man mano che si approfondiranno. L'installazione deve essere fissata saldamente, dopo di che viene avviata la piattaforma di perforazione.

Tecnologia a colonna con lavaggio del fondo dell'acqua con il modo più semplice e veloce per liberare l'albero di lavoro dalla roccia distrutta

Man mano che la carotatrice viene approfondita e riempita, viene periodicamente sollevata sulla superficie del giorno e pulita dal terreno catturato dallo strumento durante la perforazione. Quindi il nucleo liberato dal nucleo può essere nuovamente immerso nel foro del pozzo per continuare la perforazione.

Per salire sulla corda di perforazione, composta da un proiettile centrale e aste, smantellata. Cioè, la barra dopo la barra viene separata in sequenza fino a quando il tubo centrale viene rimosso dalla canna.

L'opzione migliore per lo sviluppo di un pozzo per i commercianti privati ​​è il carotaggio, seguito dal flushing. In questo caso non è necessario prelevare campioni. L'importante è formare rapidamente la canna e pulirla dai fanghi lavoro di sviluppo per l'operazione imminente.

Per il lavaggio, puoi usare qualsiasi acqua, è abbastanza adatto da uno stagno o un fiume nelle vicinanze. La perforazione può anche essere eseguita a secco se si sta sviluppando un pozzo di sabbia. Di solito in questo caso, una coppia di secchi d'acqua come fluido di perforazione è sufficiente solo per raffreddare il guscio sul fondo.

Secondo la tecnologia di base, i fori sono praticati in cemento e strutture in cemento armato, fondazioni e muri di mattoni.

Quando si lavora con sabbia sciolta e a bassa umidità, per rafforzare le pareti del foro nella soluzione di lavoro, si consiglia di aggiungere vetro liquido o massa argillosa. In ogni caso, quando il trapano attraversa l'orizzonte con una struttura instabile, è giustificato rafforzare le pareti del pozzo con tubi di rivestimento.

Caratteristiche tecnologiche del processo

Nel processo di approfondimento, è possibile regolare la velocità del trapano. Va notato che gli strati di rocce sedimentarie perforano facilmente a basse velocità. Ma quando si superano le formazioni rocciose indigene, è necessario un aumento della frequenza di rotazione. Con il metodo di carotaggio, è possibile passare formazioni di varie composizioni e di qualsiasi durezza.

È necessario tenere conto del fatto che la piattaforma di perforazione deve essere posizionata su una piattaforma orizzontale preparata e livellata. L'angolo di penetrazione può essere regolato se il diametro del foro in fase di sviluppo non supera 1 metro. Quindi la verticalità della produzione è supportata dall'involucro.

I tubi dell'involucro possono essere riutilizzati se, subito dopo l'affondamento, vengono rimossi dalla miniera. Un tubo centrale è un guscio riutilizzabile, che non si può dire per le corone. La perforazione nell'orizzonte sedimentario richiede almeno due o anche di più. Quando si costruisce un pozzo su pietra calcarea, è impossibile prevedere con precisione il numero di corone cancellate.

Per prolungare la durata del nucleo del diamante dopo che è stato installato o sostituito, il fondo del pozzo deve essere trattato con uno scalpello. Questa misura aumenterà significativamente il tasso di penetrazione.

L'impianto di perforazione può essere montato su veicoli con elevata capacità di carico o su un bruco attrezzatura speciale in caso di lavori su terreni difficili. Attrezzature mobili più leggere possono essere utilizzate per il carotaggio di pozzi d'acqua.

Vantaggi e svantaggi del metodo della colonna

Grazie all'azione puntuale della corona, il taglio e la rimozione accurati di un singolo nucleo sulla superficie sono assicurati lungo il suo raggio. La tecnologia è applicabile per perforare fino a XII categorie, puoi lavorare sia perpendicolarmente che ad angolo.

Uno degli indicatori più importanti del metodo principale è considerato alta produttività e velocità di perforazione.

Inoltre, si possono distinguere i seguenti vantaggi:

• Il volume della perforazione in caso di utilizzo di fluido di lavaggio o acqua di processo è dell'85%;
• L'introduzione di emulsioni attive nella soluzione di lavoro consente di mantenere le pareti del pozzo nel suo stato originale;
• A causa della riduzione dei carichi assiali dovuta al fatto che la roccia non viene distrutta in modo continuo, si ottiene una riduzione dei costi energetici.
• Il metodo ti consente di lavorare con qualsiasi roccia, inclusi basalto e granito.
• Quando si utilizza la macchina mobile prefabbricata, è possibile eseguire lavori in luoghi difficili da raggiungere.

Oltre ai vantaggi, la carotatura presenta anche i suoi svantaggi:

• Quando si lavora su rocce fratturate, si verificano spesso inceppamenti del nucleo, il che comporta la necessità di rimuovere il tubo per eliminarlo.
• Durante il passaggio di rocce dure a causa del surriscaldamento e afferrando la corona si opacizza rapidamente. Per evitare ciò, è necessario utilizzare refrigerante e ridurre la velocità di avanzamento. Di conseguenza, la velocità di perforazione è ridotta.
• Una sezione ridotta (fino a 200 mm) di perforazione non consente l'uso di potenti sommergibile pompe.

Quando si sviluppano pozzi per l'acqua nel caso di utilizzo di una soluzione di argilla durante l'apertura del serbatoio, esiste un'alta probabilità di siltazione della falda acquifera.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video 1. La fase iniziale della perforazione di pozzi con il metodo principale:

Video 2. Carotaggio nella roccia di granito:

L'inizio delle operazioni di carotaggio dovrebbe essere preceduto da un calcolo economico. La conformità agli standard di sicurezza e alle norme operative delle attrezzature riduce al minimo il rischio di guasti, garantendo in tal modo alta efficienza, velocità di perforazione e riduzione dei costi economici.

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