Perforazione di pozzi rotanti: una panoramica della tecnologia di perforazione e delle attrezzature essenziali

Se una casa di campagna non può essere collegata alla rete idrica centrale, è necessario organizzare un sistema autonomo. La maggior parte dei proprietari preferisce organizzarlo sulla base del pozzo, nello sviluppo del quale vengono utilizzati vari metodi. Prenderemo in considerazione la perforazione di pozzi rotanti: un'opzione molto promettente, ma finora poco nota.

Nel nostro articolo, le complessità della tecnologia del rotore e gli strumenti utilizzati sono descritti in dettaglio. Vengono esaminati i vantaggi e gli svantaggi di questa tecnica e vengono presentati i metodi per la sua attuazione pratica. I nostri consigli saranno utili ai proprietari prudenti di terreni privati ​​che vogliono monitorare il lavoro dei trapani.

Definizione di perforazione rotante

Per cominciare, analizziamo in cosa consiste la perforazione rotativa dei pozzi e quali sono le sue alternative? La trivellazione della coclea è ancora riconosciuta come uno dei modi più comuni per attingere acqua.

tuttavia tecnologia a vite non consente il passaggio di rocce rocciose. Il trapano a vite utilizzato nella perforazione a vite non è in grado di distruggere il calcare. Ma succede spesso che devi perforarlo, perché gli strati sovrastanti non sono stabili e sufficienti per la portata di funzionamento.

La tecnologia di perforazione del nucleo e della coclea non offre l'opportunità di passare attraverso formazioni rocciose. Nel caso di installazione di un pozzo su calcare, è più efficiente ed economico utilizzare il metodo rotativo di perforazione

Pertanto, la tecnologia rotativa, precedentemente utilizzata solo nel settore minerario, ha iniziato ad essere introdotta nell'ambito della costruzione di impianti privati ​​di aspirazione dell'acqua. Il suo elemento di lavoro si trova un po 'nella parte inferiore del pozzo. Usando uno scalpello, i terreni coesivi e incoerenti vengono distrutti, la roccia rocciosa viene schiacciata.

Lo scavo della roccia distrutta viene effettuato con l'aiuto di un liquido, che viene fornito alla faccia attraverso una colonna di lavoro o annulus spazio.Questi sono 2 diversi metodi di perforazione, ognuno dei quali verrà discusso in dettaglio di seguito.

Il diametro della punta supera il diametro della colonna di lavoro, che consente:

• ridurre i costi energetici per l'intero processo di perforazione (la potenza qui viene spesa direttamente solo nella rotazione con la forza della punta nella faccia e le perdite di attrito della corda di lavoro contro la parete del pozzo sono minimizzate);
• proteggere la maggior parte degli elementi della corda di lavoro dai danni, così come le pareti del pozzo perforato dalla distruzione;
• creare fori di diametro impressionante (ad esempio, fino a 70 cm) a profondità estremamente impressionanti.

In questo modo puoi forma acquiferi, 300 metri o più di profondità, ad es. per perforare le prese d'acqua per fornire acqua ai cottage e ai villaggi estivi.

Quindi, la definizione: la perforazione rotativa è un tale modo di sviluppare un pozzo in cui la forza sulla punta nella faccia viene trasmessa dalla rotativa rotatori attraverso la colonna di lavoro. È assemblato da barre - tubi d'acciaio stretti che sono collegati in sequenza tra loro cambiando le profondità nel terreno.

Ma nel rimuovere il tronco della miniera e il massacro dai fanghi, viene utilizzata l'acqua fornita sotto pressione. Grazie a questa decisione, non è necessario smontare e montare la stringa di perforazione per l'estrazione del nucleo come nella perforazione del nucleo.

Il fluido iniettato nella miniera risolve immediatamente due compiti importanti: libera il percorso per il trapano per svolgere ulteriori lavori e produce arrossendo il pozzonecessario per preparare la presa d'acqua per il funzionamento.

Vantaggi della tecnologia rotativa

Quali sono i vantaggi della perforazione rotativa rispetto alle possibili alternative? Ce ne sono molti.

in primo luogoUtilizzando una punta rotante, è possibile creare pozzi di grande diametro in grado di soddisfare completamente il fabbisogno idrico di più famiglie contemporaneamente.

Non è un segreto che la perforazione non sia un processo costoso: richiede attrezzature specializzate e trapani esperti devono controllare e gestire il processo. Dopo tutto, le attività di perforazione sono autorizzato. Da qui il suo prezzo elevato.

Grazie alla sua forma e costruzione, una punta elicoidale può formare pozzi di diametro molto maggiore rispetto alle trivelle a trivella e un tubo centrale

Combinare più famiglie contemporaneamente per finanziare un pozzo comune per i siti adiacenti è un'impresa conveniente. Ma questo richiede un debito significativo. Nella maggior parte dei casi, le falde acquifere dei sedimenti quaternari (sabbie) non possono fornirli.

Naturalmente, per operazioni collettive, l'assunzione di acqua dovrebbe essere messa su calcare. Le acque sotterranee da esso estratte sono caratterizzate da maggiore mobilità e purezza dell'acqua. Il volume delle precipitazioni non ha il minimo effetto sul flusso di pozzi verso il calcare. Cosa non si può dire dei pozzi sulla sabbia.

in secondo luogo, i costi energetici relativamente piccoli convincono. L'elemento di lavoro per la perforazione rotante è uno scalpello. Ma a differenza della coclea e carotaggio, lo strumento di perforazione non interagisce con le pareti del pozzo perforato

Cioè, solo un po 'la cui altezza è trascurabile rispetto all'altezza dell'intera corda di perforazione è a diretto contatto con il terreno. Di conseguenza, questo metodo di formazione di pozzi è il più veloce - fino a 1000 metri lineari al mese!

terzo, i clienti collettivi sono attratti dalla profondità della perforazione. Solo il metodo rotativo può essere utilizzato per perforare un pozzo sepolto in rocce indigene metamorfiche ed ignee, dalle fessure delle quali può essere pompata acqua, la cui composizione è più adatta a scopi potabili.

Molto spesso, solo l'acqua industriale viene estratta dalle prese con una profondità inferiore a 30 m.La sua composizione è influenzata da corpi idrici vicini, fiumi disseminati di immondizia, precipitazioni e solo liquidi tecnici versati sul terreno. La vite e il tubo centrale contribuiranno a ottenere solo un'aspirazione del genere.

L'intero set di attrezzature per la perforazione può essere facilmente montato su un'unica piattaforma automobilistica di medio impiego. Ciò rende il processo di perforazione rotativo molto più tecnologicamente avanzato e quindi più economico.

Inoltre, la perforazione rotativa consente di eseguire lo sviluppo a tutta profondità senza passare a un altro metodo di perforazione. Quando si sviluppa un pozzo con una vite, ad esempio, se è necessario perforare un masso, si passa a una tecnica a corda d'urto.

Per questo, un guscio di vite viene rimosso dalla canna e la punta viene lanciata in faccia fino a quando un masso viene rotto. Quindi macellazione autorizzato da un ufficiale giudiziario. Viene utilizzato se è necessario sollevare sabbia saturata con acqua in superficie, che non è sdolcinata nel tubo centrale.

La pratica mostra che i pozzi perforati con il metodo rotativo hanno una durata maggiore. Tecnologicamente, ciò è dovuto al fatto che dopo l'installazione della stringa di rivestimento che forma le pareti del foro, l'anello viene ulteriormente rafforzato.

Bene attrezzatura

Innanzitutto, una console verticale è montata sulla superficie sopra il pozzo per un ulteriore fissaggio dei collegamenti verticali della corda di lavoro. Il primo anello di questo trapano è dotato di un elemento di lavoro, un po ', che può avere un formato diverso, a seconda della categoria di roccia per la perforabilità.

Naturalmente, per la perforazione delle falde acquifere vengono utilizzate attrezzature più compatte e di solito non è richiesta la formazione di una torre designata

Set di strumenti per trapano

Quando si approfondisce il primo anello, viene montata la candela, quella successiva, chiamata barra, e così via. La lunghezza di ciascuno di questi blocchi di tubi può variare da 20 a 50 m. Per semplificare la formazione della colonna di lavoro, ogni asta è dotata di una filettatura conica con una serratura.

Di conseguenza, si forma un trapano, che consiste di:

• pezzo di lavoro;
• barra di piombo;
• colonne di aste ordinarie interconnesse da giunti.

Il mantenimento della colonna di lavoro viene effettuato mediante girelle, la cui rotazione viene eseguita dal rotore. A seconda della profondità della perforazione e delle proprietà fisiche e meccaniche del terreno, vengono utilizzate barre standard o ponderate per formare l'anello principale.

L'asta di trasmissione, di regola, è un tubo ponderato, perché ha un'importante missione tecnologica. Attraverso di essa, una soluzione di lavaggio entra nella faccia della punta, il cui compito è di lavare la roccia frantumata. E questo, a sua volta, pone requisiti per i giunti di accoppiamento, il cui compito è quello di sigillare i giunti tra i collegamenti.

Non dimenticare che la pressione del fluido dipende direttamente dall'altezza della colonna formata (e non dipende dalla sezione trasversale del tubo). Inoltre, anche se l'acqua viene utilizzata come soluzione di lavaggio, ogni 10 metri la pressione aumenterà di 1 atmosfera.

Per fare un confronto, vale la pena fare un esempio. La pressione di lavoro nella rete di tubazioni domestiche in casa è di 10 atmosfere e le tubazioni più resistenti sono progettate per una pressione di 20 atmosfere.

Solo se i sistemi domestici sono fissi e non si muovono, la pressione è uguale al peso della corda del trapano sull'asta di comando. Ma deve ancora trasmettere il momento di rotazione e la forza alla punta.

Gli accoppiamenti sono gli elementi più importanti dell'asta, perché sono loro che spiegano il peso dell'intera parte inferiore dell'asta adiacente, nonché il carico da vibrazioni dinamiche e movimento di rotazione impartito dal motore

I seguenti requisiti sono imposti agli accoppiamenti come elementi strutturali di una corda di perforazione, sono:

• deve garantire la tenuta del collegamento delle aste e resistere alla pressione del fluido fino a 100 atmosfere (per eliminare il fondo del flusso di pressione);
• deve essere resistente all'usura, in modo da non diventare inutilizzabile quando si sfrega contro le pareti del pozzo;
• deve essere in grado di trasmettere la coppia dalla parte superiore della stringa di lavoro alla parte inferiore e, infine, alla punta.

È indispensabile che i giunti siano di qualità adeguata. Se almeno uno di loro non è in grado di sopportare il carico e la stringa di lavoro è rotta, sarà estremamente difficile ottenere la sua parte inferiore insieme alla punta. In termini di spese in conto capitale, a volte è più facile perforare un nuovo pozzo nelle vicinanze piuttosto che ottenere un'asta di piombo staccata.

Uso dell'acqua durante la perforazione

Il liquido che viene fornito al viso è di solito acqua ordinaria. A volte, al fine di stabilizzare il tronco che passa attraverso rocce sconnesse incoerenti (sabbia, ghiaia, ghiaia e depositi di ghiaia), una soluzione con additivi per perforazione viene introdotta nel pozzo. Ciò è necessario, poiché l'involucro non è posizionato nelle prime fasi di penetrazione.

L'acqua entra nell'uscita sotto pressione all'interno dell'asta di trasmissione (e quindi viene espulsa attraverso annulus spazio) o per gravità verso il basso annulus spazio e la rimozione sta già avvenendo attraverso la colonna di lavoro con una pompa di aspirazione.

Queste sono 2 diverse tecnologie di perforazione rotativa, le cui caratteristiche saranno discusse di seguito.

La perforazione rotativa è caratterizzata dal più alto tasso di sviluppo di un pozzo d'acqua. Contemporaneamente alla perforazione, la canna viene lavata e lo sviluppo è pronto per le operazioni imminenti

Tuttavia, indipendentemente dal metodo utilizzato, il fluido utilizzato nella perforazione ovunque deve essere pulito (per un ulteriore utilizzo).

Per fare ciò, utilizzare le seguenti attrezzature:

• Fienile di stoccaggio del fluido di perforazione. (Se si prevede di perforare un pozzo poco profondo - entro poche decine possono essere disposti direttamente nel terreno e l'acqua normale viene utilizzata come fluido di lavaggio). Il fienile funge da batteria per il lavaggio del fluido.
• Vaglio vibrante. La soluzione di lavaggio, sollevata dal pozzo, trasporta particelle di roccia frantumata che devono essere rimosse. Il modo più efficace è quello meccanico utilizzando schermi vibranti.
• Serbatoio di sedimentazione. Dopo la rimozione di grandi particelle di roccia, il liquido entra nella coppa per liberarsi delle particelle sospese che precipitano. Quando si utilizza l'acqua come liquido di lavaggio, a volte viene anche costruito un pozzetto direttamente nel terreno. Inoltre, per la separazione di sostanze liquide e la separazione dei sedimenti viene utilizzato idrociclone.
• Pompa di fango. È lui che fornisce la circolazione della soluzione di lavaggio.
• Sistema di grondaie. Sono necessari per il movimento dell'acqua dal punto di formazione della miniera al luogo della sua purificazione.

In totale, per sviluppare un pozzo utilizzando la tecnologia rotativa sono necessari i seguenti meccanismi e attrezzature:

1. Torre o console per assemblare la corda di perforazione dalle aste e smontarla alla fine della perforazione, nonché un sistema di attrezzatura.
2. motorefornire la rotazione di un rotore.
3. Attrezzatura fluida. Meccanismi e dispositivi per far circolare il liquido di lavaggio e pulirlo (pompa; schermo vibrante; pozzetti e / o idrociclone; un fienile per lo stoccaggio del fluido di lavaggio; sistema di tubi e grondaie).

Per la perforazione rotativa di pozzi poco profondi, l'intero set di apparecchiature elencato è molto compatto (ad esempio, il braccio della console è pieghevole). Ciò semplifica il posizionamento dell'attrezzatura di perforazione in qualsiasi luogo conveniente per la perforazione e le successive operazioni.

Due opzioni di perforazione rotante

A seconda del metodo di fornitura del fluido di lavaggio alla faccia, esistono 2 tipi di tecnologia di perforazione rotante:

1. alimentazione diretta;
2. con alimentazione inversa.

Va notato che il liquido fornito alla faccia non è destinato solo al lavaggio e alla rimozione della roccia frantumata. Raffredda anche la punta, che è molto calda per attrito. Nel caso di alimentazione diretta del fluido, la pompa crea la sua sovrapressione.

L'acqua entra nella faccia attraverso i fori tecnologici nella punta, "raccoglie" la roccia frantumata e poi per gravità attraverso il pozzo (cioè attraverso annulus spazio rispetto all'asta principale) entra nella superficie, dove entra nel complesso di pulizia (schermo vibrante, idrociclone).

Il lavaggio può essere diretto o inverso, da cui dipenderanno le caratteristiche qualitative dell'attrezzatura utilizzata, ma lo schema elettrico è valido per entrambi i tipi di tecnologia

La tecnologia di alimentazione inversa implica che il fluido di lavaggio scorre verso il basso per gravità, scendendo attraverso il pozzo, ma la soluzione con materiale frantumato ritorna in superficie già attraverso il tubo dell'asta di piombo. La pompa di fango in questo caso crea una pressione negativa al suo interno.

Nonostante l'apparente semplicità di entrambe le tecnologie, ci sono molte più sfumature di quanto possa sembrare a prima vista. Pertanto, sembra opportuno soffermarsi su ciascuna di queste tecnologie di perforazione in modo più dettagliato.

Foratura a filo diretto

Questa tecnologia viene talvolta chiamata "corso d'acqua diretto". Si consiglia di utilizzarlo in terreni sabbiosi, ghiaiosi, ghiaiosi. Viene anche usato se la profondità della falda acquifera non supera i 30 m. È qui che vengono aggiunti al fluido additivi che ne aumentano la densità e la stabilità del tronco.

La perforazione rotativa è caratterizzata da una graduale riduzione del diametro del pozzo trivellato. In altre parole, prima viene perforato il pozzo di diametro maggiore, quindi pianta intorno tubo e lo spazio anulare tra la superficie esterna del tubo e la parete del pozzo attraverso fori tecnologici sono riempiti con malta cementizia.

L'ulteriore perforazione continua con uno scalpello più piccolo. Quindi di nuovo involucro e la nuova sezione ha un diametro ancora più piccolo, ecc. Meno spesso è necessario essere "distratti" cementando il pozzo, maggiore è la produttività della perforazione, che alla fine si traduce nel costo totale del processo e nel bene nel suo complesso.

Inoltre, un involucro troppo frequente porta al fatto che il diametro effettivo del pozzo (il diametro che apre la falda acquifera) è notevolmente ridotto. Quindi il "corso d'acqua diretto" è caratterizzato dal fatto che il pozzo con questo metodo di formazione non può essere incassato fino a 100 metri.

La pressione principale del fluido di lavaggio viene creata dalla pompa all'interno dell'asta di comando e annulus il liquido con elementi di roccia frantumata riempie lo spazio per gravità, senza distruggere la parete del pozzo con una pressione eccessiva.

Schema di flusso del fluido di perforazione a perforazione diretta. La sua sottomissione alla faccia viene effettuata attraverso il tubo dell'asta principale e sale in superficie per gravità

Tuttavia, questo metodo di perforazione ha i suoi svantaggi. In particolare, troppo a lungo foro scoperto Il sito porta al fatto che particelle di argilla finemente disperse entrano nelle falde acquifere, il che può ridurre significativamente e rallentare il flusso di acqua nell'uscita dalla falda acquifera.

Queste particelle qui svolgono il ruolo di peculiari tappi di pori e microcanali nella roccia attraverso cui filtra l'acqua. Pertanto, la procedura di carcassa eseguita durante il processo di perforazione è necessaria per mantenere la produttività futura del pozzo nel suo complesso.

Perforazione inversa a filo

Con questo metodo di controllo del flusso del fluido, la canna e il fondo vengono eliminati meglio. La pompa qui non schiaccia il liquido sul fondo, ma al contrario lo risucchia indietro e questo porta al fatto che la velocità di formazione del pozzo con uno scalpello aumenta di un ordine di grandezza e molte volte in più rispetto al risciacquo diretto.

Il pozzo stesso non è contaminato da inclusioni di argilla con un flusso di fluido di lavaggio che scorre. Dopotutto, la pompa aspira tutto ciò che può essere contenuto in essa. A proposito, non c'è più alcun senso pratico in additivi aggiuntivi, quindi l'acqua pura viene utilizzata come lo stesso liquido di lavaggio.

Schema di controlavaggio per perforazione rotante. Il flusso avviene per gravità attraverso l'anello, e indietro i fanghi vengono aspirati dalla pompa attraverso il tubo dell'asta motrice

Quindi, per riassumere i vantaggi della perforazione con un flusso inverso:

• la velocità di perforazione aumenta (rispetto al corso d'acqua diretto) fino a 15 volte;
• la falda acquifera non è ostruita da particelle di argilla e granelli di sabbia limosi dal basso uncased ben livelli;
• a causa dell'apertura di alta qualità della falda acquifera, il pozzo non deve essere ulteriormente preparato per il funzionamento, è possibile installare immediatamente l'involucro interno con un filtro e iniziare a pompare con una pompa;
• come fluido di lavoro viene utilizzata acqua semplice (e quindi economica).

Tuttavia, questo metodo ha un inconveniente significativo. Richiede il coinvolgimento di attrezzature costose, che alla fine porta ad un aumento significativo del costo dell'intero processo di perforazione nel suo complesso.

Pertanto, la perforazione con un "corso d'acqua inverso" viene eseguita solo in quei casi in cui il pozzo è progettato per essere utilizzato da più famiglie contemporaneamente. Ma nel caso in cui il pozzo sia progettato per il funzionamento individuale, è molto più ragionevole utilizzare la tecnologia di perforazione rotativa con un corso d'acqua diretto.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video n. 1. Dimostrazione visiva del processo di perforazione rotante in fasi:

Video n. 2. Analisi della tecnologia rotativa e principi di disposizione dei pozzi:

Video n. 3. Circolazione dell'acqua durante la perforazione rotativa:

La situazione con la presenza e la profondità delle falde acquifere può essere molto diversa da un posto all'altro (ma da qualche parte non ce ne sono affatto, come sull'isola di Madeira).

Quando si progetta un pozzo e si sceglie il metodo ottimale di perforazione rotativa, è necessario utilizzare mappe esistenti di acquiferi comprovati. Questo ti farà risparmiare tempo e denaro.

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