Metodi di perforazione di pozzi: principi tecnologici e caratteristiche dei metodi principali

Il dispositivo del pozzo d'acqua è associato all'uso di vari metodi di perforazione. I terreni sciolti e saturi di acqua vengono estratti usando un sassolino. Per la perforazione attraverso argilla e formazioni rocciose, vengono utilizzati metodi di perforazione di pozzi basati sul principio di rotazione e vibrazione.

Il lavoro ha coinvolto meccanismi che consentono lo sviluppo di suoli di vario tipo e a diverse profondità. Ti diremo come scegliere la tecnologia di perforazione ottimale che ti consente di passare rapidamente e senza problemi allo sviluppo di un dispositivo di aspirazione dell'acqua.

Per una presentazione visiva delle informazioni che abbiamo proposto, il testo è integrato da schemi utili, raccolte di foto, guide video.

Tipi di metodi di perforazione

La perforazione precedente delle falde acquifere per uso personale è stata effettuata principalmente modo manuale. È stato un processo lungo e dispendioso in termini di tempo, quindi non tutti i proprietari del sito o del cottage potevano vantarsi di avere il proprio approvvigionamento idrico.

A poco a poco, la perforazione meccanizzata ha sostituito i metodi manuali a causa della significativa facilitazione e accelerazione del processo.

Oggi, quasi tutte le falde acquifere vengono perforate in modo meccanizzato, che si basa sulla distruzione del suolo, alimentandolo in superficie in due modi: asciutto, quando il terreno di scarto viene rimosso dal pozzo mediante meccanismi e idraulica, quando viene lavato via dall'acqua fornita sotto pressione o per gravità.

Esistono tre metodi principali di perforazione meccanica:

• rotante (il suolo è sviluppato dalla rotazione).
• shock (Bursnaryad distrugge il terreno con colpi).
• vibrazionale (il suolo è sviluppato da oscillazioni ad alta frequenza).

Il metodo rotazionale è considerato il più performante, 3-5 volte più elevato di efficienza rispetto all'ammortizzatore e 5-10 vibrazionale. Inoltre, il metodo di rotazione è il più economico e conveniente, viene spesso utilizzato come metodo principale di perforazione manuale.

I metodi meccanici di rotazione della perforazione di pozzi d'acqua hanno sostituito i metodi manuali inefficienti

A sua volta, il metodo di perforazione rotazionale, ampiamente utilizzato per la costruzione di pozzi d'acqua, è diviso in quattro tipi principali di perforazione:

• carotaggio;
• coclea;
• urti-corda;
• Rotary.

Ogni tipo di perforazione rotante ha le sue caratteristiche ed è eseguito da apparecchiature appositamente progettate per questo. Considerare questi tipi di perforazione in modo più dettagliato, determinare quali sono le loro differenze e quale metodo deve essere applicato in ciascun caso.

Le specifiche della carotatura

La carotatura è un metodo di rotazione meccanica in cui viene estratto argilla o denso terreno sabbioso sotto forma di un nucleo cilindrico. La carotatrice è un tubo metallico a pareti spesse.

Nella parte superiore della carotatrice è presente un dispositivo per il fissaggio delle aste necessarie per la costruzione della corda di perforazione. Di seguito è una corona, il cui tipo è selezionato in base alla categoria di terreno da perforare.

Quando si guida attraverso il metodo della colonna, il terreno viene distrutto da una corona anulare. Allo stesso tempo, il nucleo centrale rimane intatto. Per facilitare il processo di perforazione su argille dure e semisolide, argille, rocce, il fluido di lavaggio viene fornito alla faccia.

Durante la carotatura, il terreno non viene distrutto, ma viene "perforato" dalla corona e catturato dal tubo centrale. In superficie, la roccia perforata viene estratta sotto forma di un nucleo: una colonna cilindrica monolitica di roccia

I fanghi dal fondo a volte vengono rimossi lavando - pompando una grande quantità di acqua nella canna. Molto spesso, il lavaggio viene sostituito soffiando con aria compressa fornita dal compressore nel tubo. Questo tipo di perforazione consente di perforare pozzi fino a 1000 metri di profondità e con un diametro da 8 a 20 cm.

La perforazione meccanica del nucleo viene eseguita da piattaforme di perforazione del tipo ZIF, UGB, UKB, montate su auto di tipo KAMAZ, KRAZ, skidder, ecc. Nella forma di realizzazione di perforazione manuale il tubo centrale è accorciato, chiamato campana o vetro. Con l'ultimo oggetto domestico capovolto, il tubo centrale è strutturalmente simile.

La carotatura viene utilizzata nei seguenti casi:

• esplorazione mineraria;
• perforazione esplorativa di pozzi;
• disposizione di acquiferi di qualsiasi profondità, compresi pozzi senza filtro in formazioni rocciose.

Per dispositivo pozzi d'acqua privati in alcuni casi, il metodo principale viene utilizzato prima di avviare la trivella o la perforazione rotativa, svolgendo ruoli di ricognizione e di preparazione.

Nella costruzione di pozzi privati, la perforazione del nucleo viene utilizzata in combinazione con la perforazione a fune. Gli strati di argilla passano attraverso un tubo centrale.Sabbie sciolte, ghiaia e ghiaia con aggregato di sabbia che non indugiano nel tubo centrale vengono rimosse dalla canna mediante zheloning.

In termini di efficienza, il metodo principale è leggermente inferiore al metodo a vite per la perforazione di pozzi d'acqua. Forano la trivella più velocemente, ma non consentono di liberare completamente il tronco dalla roccia forata. Sono usati raramente in coppia. E se viene dato, i primi metri passano con una vite.

Le corone non distruggono il terreno, ma lo tagliano con cura attorno al perimetro, formando "colonne" - nuclei, studiando quale è possibile creare una sezione idrologica del sito

Attrezzature e strumenti usati

I seguenti strumenti vengono utilizzati per la carotatura:

• punte da trapano in diamante o altro materiale in metallo duro (acciaio, tungsteno, win);
• tubo centrale;
• tubo per la rimozione dei fanghi;
• aste necessarie per costruire la corda del trapano;
• giunti di accoppiamento, adattatori tra tubi, guarnizione di lavaggio.

Quando si perfora nelle rocce, la punta si consuma rapidamente e deve essere sostituita. Il materiale della corona è costoso, nonostante carichi enormi, le opzioni di perforazione del diamante più utilizzate.

Tutti gli strumenti utilizzati nel processo di perforazione devono essere allineati, ad es. situato esattamente rispetto all'asse di perforazione.

Tecnologia di perforazione di base

La caratteristica principale della carotatura è il passaggio della roccia con la sua piena conservazione nel tubo centrale. ie durante l'operazione di perforazione, la corona distrugge annualmente il terreno, che, man mano che si approfondisce, viene spinto nel tubo centrale e trattenuto dalla sua stessa densità.

Quando si rimuove il tubo riempito dall'albero di lavoro, viene liberato dall'anima toccando con una mazza.

Il processo di perforazione del nucleo graduale è il seguente:

• la punta del trapano è collegata al tubo centrale;
• il tubo centrale è collegato alle aste, che crescono mentre si approfondiscono;
• la barra superiore è fissata nell'impianto di perforazione;
• il trapano ruota la corda del trapano e la “avvita” gradualmente nel terreno;
• il tubo centrale viene gradualmente riempito di terra inceppata nella cavità;
• dopo aver guidato 50 - 70 cm, la corda del trapano viene rimossa in superficie, le aste vengono scollegate a turno fino a quando il tubo centrale viene rimosso;
• il tubo viene liberato dalle talee;
• il guscio vuoto viene nuovamente abbassato sul viso, aumentando la corda di perforazione con aste.

Le azioni vengono eseguite nell'ordine descritto fino a quando il pozzo non rivela la falda acquifera e si tuffa 50 cm nella roccia impermeabile sottostante.

Se fissare la falda acquifera superiore non è l'obiettivo di affondare, allora possono farlo gli strati superiori perforazione con vampate di calore. In questo caso, la pompa vende la soluzione di lavaggio attraverso il tubo nei tubi. Quindi la soluzione porta il terreno sviluppato in superficie.

Se lo scopo della disposizione del pozzo non è una falda acquifera nella sabbia, la perforazione può essere svuotata prima di raggiungere la roccia

Buoni punti di forza e di debolezza

Rispetto ai metodi di perforazione meccanica a fune e rotante, la carotatura viene eseguita abbastanza rapidamente, riducendo significativamente i tempi di lavoro. Il suo principale svantaggio è l'impossibilità di sollevare terreni sciolti e ciottoli saturi di acqua. Muovendosi lentamente lungo le rocce, è necessario un po 'per guidare i massi.

I vantaggi della carotatura includono:

• elevata produttività e capacità di perforare pozzi con una profondità di oltre 100 m;
• riduzione dei carichi sulle attrezzature di perforazione a causa della distruzione dell'argilla, paragonabile al suo taglio;
• la possibilità di utilizzare una perforatrice mobile di dimensioni compatte.

La carotatura è uno dei metodi più veloci per lo sviluppo di lavorazioni di aspirazione dell'acqua.Un pozzo sulla sabbia con la sua applicazione può essere completato in un giorno lavorativo. In fase di sviluppo presa d'acqua manuale ci vorrà molto più tempo.

Caratteristiche della perforazione della coclea

Questo tipo di perforazione viene spesso utilizzato oggi nella costruzione di acquiferi in fattorie private. Una caratteristica della perforazione della coclea è che la roccia sviluppata viene completamente rimossa dal pozzo senza coinvolgere attrezzature aggiuntive. Il metodo ricorda l'avvitamento, consente di perforare a fondo e allo stesso tempo rimuovere il terreno non necessario.

Lo strumento utilizzato per la perforazione si chiama coclea. È un'asta di metallo con lame. Avvitando nel terreno, la vite distrugge la roccia, che indugia sulle sue lame. A causa del design specifico della vite, è impossibile liberare completamente la faccia dalla lama. Pertanto, viene utilizzato principalmente per guidare gli strati superiori.

La perforazione della coclea è un metodo rapido ed economico che non richiede un serbatoio del fluido di lavaggio

La perforazione con una vite non richiede molto sforzo e costi finanziari, quindi l'ambito di questo metodo è abbastanza ampio: pozzi di esplorazione, posa di comunicazioni, costruzione di pozzi annoiati e parzialmente perforazione dell'acqua.

Ora è attivamente utilizzato per la costruzione di pozzi abissini, in modo da non tappare completamente il foro dell'ago in terreno denso, ma per facilitare leggermente il processo di immersione del tronco in una roccia precedentemente distrutta.

Il metodo è adatto per lo sviluppo di falde acquifere con una profondità fino a 30 m su suoli morbidi e sciolti e fino a 20 m su medio-denso. Dopo la penetrazione della coclea e l'installazione di un involucro, il cacciatore deve pulire la roccia non eccitata dall'inseguitore.

La coclea non è categoricamente adatta per lavori su rocce! Viene utilizzato per la penetrazione parziale di pozzi fino a 120 m, mentre questo metodo è combinato con altri: rotativo, fune d'urto, nucleo.

Attrezzature e strumenti coinvolti

La perforazione della coclea è eseguita da una piattaforma di perforazione, il cui elemento principale è uno strumento di perforazione a vite realizzato in metallo ad alta resistenza. Perforare la corda mentre si approfondiscono viti di uguale dimensione.

Nel kit, a volte venivano utilizzate punte di lame necessarie per il passaggio di rocce sciolte, nonché punte con teste rotonde o coniche, utilizzate per lo sviluppo di rocce dure.

Una piattaforma di perforazione basata su un'auto dotata di un potente motore è l'opzione migliore per la perforazione in luoghi remoti e inaccessibili

La maggior parte delle moderne piattaforme di perforazione sono dotate di gusci cavi dotati di blocchi reversibili che impediscono allo strumento di muoversi nella direzione opposta.

Le parti taglienti della coclea durante la perforazione vengono raffreddate a causa del terreno sviluppato e la roccia sviluppata si alza a spirale. Ciò consente di perforare senza sosta, riducendo significativamente i tempi e i costi energetici della creazione di una falda acquifera.

Tecnologia di perforazione della coclea

Dopo il completamento della penetrazione, la cui profondità è 1,5 - 2,0 m, la coclea viene rimossa e installata nel pozzo tubi di rivestimento. Il diametro di un pozzo d'acqua perforato con una vite è di 50-200 mm e dipende dalle dimensioni dell'utensile utilizzato.

Il collasso delle pareti del pozzo impedisce l'involucro. Ciò è particolarmente importante per i terreni sciolti e incoerenti, quindi i trapani hanno una regola: quando si guidano terriccio sabbioso e terriccio, utilizzare coclee con lame ad un angolo di 30 - 60º e quando si perforano sabbie di addizione densa, uno strumento con lame ad un angolo di 90º.

Con una pendenza più piccola dei giri della spirale della coclea, una lama della coclea più grande porta la coclea in superficie.

La perforazione della coclea non richiede l'uso di liquido di lavaggio, la roccia sviluppata con l'aiuto di uno scalpello viene portata in superficie sulle lame dell'utensile

Pro e contro dell'utilizzo di una vite

Il metodo di perforazione della coclea consente di costruire il pozzo il più rapidamente possibile, a condizione che la dimensione della coclea e l'angolo di inclinazione della punta siano stati selezionati correttamente.

I vantaggi della perforazione della coclea includono:

• il terreno sale immediatamente in superficie durante la perforazione;
• alta velocità di approfondimento nel terreno senza arresti tecnologici;
• non è necessario lavare il foro di trivellazione;
• una trivella compatta o una trivella manuale possono essere forate all'interno della casa (nel seminterrato);
• non è necessario sollevare il primo anello sulla superficie e disassemblare / assemblare la corda di perforazione come nel metodo del nucleo.

Lo svantaggio principale della perforazione della coclea è l'impossibilità di lavorare su terreni sciolti e molto duri, ma allo stesso tempo, la coclea è uno strumento ideale per la perforazione in terreni argillosi, misti (argilla e sabbia) e argilla morbida.

Un altro svantaggio che limita l'uso di una vite per la costruzione di falde acquifere è la necessità di utilizzare un metodo a corda d'urto per pulire il tronco di roccia scaricata.

somiglianza coclea - bobina ampiamente usato nella perforazione manuale. Distrugge anche la roccia e la afferra con le lame per l'estrazione.

Funzione di perforazione rotativa

La perforazione rotativa è un metodo di perforazione a vibrazione rotazionale, in cui la distruzione del terreno viene eseguita utilizzando una punta condotta sul fondo del pozzo dal rotore della piattaforma di perforazione. Il rotore ruota da un motore di un'auto o da un motore elettrico installato separatamente attraverso un albero di trasmissione.

Il terreno sviluppato viene rimosso dall'albero del pozzo mediante lavaggio diretto o inverso. La soluzione di lavaggio può essere fornita per gravità o da una stazione di pompaggio.

La maggior parte dei pozzi artesiani viene perforata con il metodo della perforazione rotativa: utilizzando una punta rotante, seguita da lavaggio del pozzo e fissaggio dell'involucro

La perforazione rotativa viene utilizzata per sviluppare terreni rocciosi e semi-rocciosi con l'installazione di pozzi profondi fino a 150 m. Una piattaforma di perforazione rotativa con una punta correttamente selezionata e tubi di perforazione ponderati gestisce le formazioni rocciose.

I trapani raccomandano di usare questo metodo di perforazione nelle seguenti condizioni:

1. La sezione idrogeologica del sito è stata studiata abbastanza bene. È noto che la roccia deve essere perforata. È noto il livello di presenza dell'acquifero nella roccia fresca.
2. Le acque sotterranee hanno una pressione caratteristica per i pozzi artesiani
3. Esiste la possibilità di erogazione ininterrotta di acqua di processo per lo scarico del pozzo.

Nelle regioni meridionali, la perforazione rotativa può essere effettuata tutto l'anno e nel clima settentrionale l'applicazione di questo metodo è limitata a causa della possibilità di congelamento del fluido di lavaggio.

Attrezzature e strumenti applicati

La perforazione rotativa delle falde acquifere viene effettuata utilizzando un telaio o una torre a traliccio, su cui si trovano le attrezzature di sollevamento e altri elementi della piattaforma di perforazione. La torre consente di sollevare e abbassare le stringhe di perforazione nel pozzo.

La perforatrice di tipo rotativo comprende:

• torre a telaio oa traliccio;
• motore con azionamento;
• rotore e stringa di perforazione;
• apparecchiature di pompaggio e sistema di trattamento del fluido di lavaggio;
• attrezzatura di sollevamento, linea di pressione, snodo, paraolio, ecc.

Nelle unità semoventi, il motore del veicolo viene utilizzato come motore, sulla base del quale si trova il complesso di perforazione. In questo caso, la velocità del motore è regolata dalla velocità dell'utensile di perforazione.

Un motore elettrico fisso o mobile, un motore a combustione interna di un'auto, i generatori possono fungere da fonte di energia per un impianto di perforazione rotante

Il rotore con l'aiuto di un dispositivo ad ingranaggi trasmette la rotazione al tubo di piombo, che a sua volta lo comunica allo strumento di perforazione principale: lo scalpello. La punta può avere una forma diversa ed è realizzata con materiali ad alta resistenza: compositi, acciaio diamantato, ecc.

Per ogni tipo di terreno, viene selezionata una dimensione e una forma speciali della punta, garantendo così alta efficienza e velocità di penetrazione.

La particolarità della tecnologia rotativa

La perforazione rotativa dei pozzi per l'acqua viene eseguita in tre fasi:

1. Rottura di roccia con uno scalpello.
2. La rimozione della roccia distrutta in superficie dal flusso di acqua iniettata.
3. Rafforzare le pareti del pozzo con tubi di rivestimento.

La rimozione del suolo distrutto viene effettuata mediante lavaggio inverso o diretto. La scelta del metodo di lavaggio dipende da condizioni specifiche: profondità del pozzo, tipo di terreno, disponibilità del volume richiesto di acqua di lavaggio.

In genere, le aziende agricole private utilizzano la tecnologia di perforazione con lavaggio diretto, che include i seguenti passaggi:

• approfondimento di punte di grande diametro nel terreno;
• rotazione delle punte sotto l'influenza di un rotore;
• installazione di tubi di perforazione e installazione di tubi ponderati tra loro e la punta;
• rimozione dei rifiuti mediante pressione del fluido mediante una pompa;
• installazione dell'involucro per impedire la spruzzatura del terreno all'interno del pozzo;
• foratura con punta di diametro inferiore e ripetizione dell'intero ciclo.

Durante il controlavaggio, il terreno viene rimosso dal pozzo attraverso il tubo di trivellazione e il fluido di lavaggio viene versato tra le pareti del pozzo e i tubi.

L'acqua scorre per gravità in un serbatoio precedentemente preparato, dove viene pulita dal terreno e dai fanghi, e ritorna alla corda del trapano per una nuova porzione della roccia di scarto.

In alcuni casi, quando si esegue la perforazione rotativa, non viene utilizzato il lavaggio diretto o inverso, ma l'aria che soffia sotto pressione creata utilizzando un compressore

Vantaggi e svantaggi della perforazione rotativa

Il vantaggio principale del metodo rotativo è la capacità di perforare pozzi profondi con l'assunzione di acqua nel calcare fratturato.

Inoltre, questo metodo di perforazione presenta i seguenti vantaggi:

• apertura di alta qualità di un portatore d'acqua nella roccia fresca;
• la possibilità di organizzare pozzi di grande diametro fino a 200 cm;
• alta velocità di perforazione, bassi costi energetici.

Uno svantaggio significativo della perforazione rotativa può essere chiamato la necessità di lavare il pozzo.

Quale metodo di perforazione scegliere?

Tutti i metodi considerati di perforazione meccanica sono ampiamente utilizzati per la costruzione di acquiferi.

Riassumendo, possiamo dire che:

1. È consigliabile utilizzare la carotatura per l'affondamento in terreni argillosi plastici. Il metodo a colonna è adatto per il dispositivo della maggior parte delle lavorazioni di aspirazione dell'acqua; se necessario, viene utilizzato in combinazione con una fune anti-shock.
2. La perforazione della coclea nell'applicazione è simile al metodo principale. Si differenzia da una pulizia della canna di scarsa qualità, richiede l'uso obbligatorio di un sassolino o il lavaggio a lungo termine del pozzo prima dell'operazione.
3. La perforazione rotativa è l'opzione migliore per la perforazione di pozzi nei terreni rocciosi.

Il costo per lo sviluppo di un pozzo mediante l'uno o l'altro metodo di perforazione dipende in gran parte dall'attrezzatura utilizzata, nonché dalle categorie di rocce passate dalla perforabilità.

Un metodo ben scelto per la perforazione di un pozzo non solo contribuirà a ridurre il tempo impiegato per la perforazione, ma consentirà anche di far funzionare la fonte d'acqua in futuro senza problemi

Puoi leggere come realizzare una perforatrice con le tue mani in un'altra articolo popolare il nostro sito.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video n. 1. Dimostrazione del principio della carotatura classica con estrazione del nucleo mediante pressione dell'acqua:

Video n. 2. Caratteristiche della perforazione del pozzo della coclea:

Video n. 3. Carotaggio di un pozzo con lavaggio del fondo e installazione di un doppio involucro, la cui parte esterna è costituita da tubi d'acciaio, il polimero interno:

La perforazione di una falda acquifera è un processo che richiede tempo. Non solo la velocità del dispositivo di una fonte d'acqua autonoma, ma anche i costi finanziari dipendono dalla correttezza del metodo di perforazione scelto.

La prima cosa a cui dovresti prestare attenzione quando scegli un metodo di perforazione è il tipo di terreno e la profondità della falda acquifera. Sulla base di questi parametri, puoi scegliere l'opzione migliore che ti permetterà di perforare un pozzo in modo rapido ed economico.

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