Boren met roterende putten: een overzicht van boortechnologie en essentiële apparatuur

Als een landhuis niet kan worden aangesloten op de centrale watervoorziening, moet u een autonoom systeem organiseren. De meeste eigenaren geven er de voorkeur aan om het op basis van de put te regelen, bij de ontwikkeling waarvan verschillende methoden worden gebruikt. We zullen het boren van boorputten overwegen - een veelbelovende, maar tot nu toe weinig bekende optie.

In ons artikel worden de fijne kneepjes van de rotortechnologie en de gebruikte gereedschappen in detail beschreven. De voor- en nadelen van deze techniek worden onderzocht en methoden voor de implementatie in de praktijk worden gepresenteerd. Onze tips zullen nuttig zijn voor de voorzichtige eigenaren van privépercelen die het werk van boormachines willen volgen.

Definitie van roterend boren

Laten we om te beginnen analyseren wat roterend boren van putten inhoudt en wat zijn de alternatieven? Boren met vijzel wordt nog steeds erkend als een van de meest gebruikelijke manieren om water te onttrekken.

Maar schroeftechnologie laat geen rotsachtig gesteente passeren. De schroefboor die bij het schroeven wordt gebruikt, kan kalksteen niet vernietigen. Maar het komt vaak voor dat je erin moet boren, omdat de bovenliggende lagen zijn niet stabiel en voldoende voor bedrijfsstroomsnelheid.

Kern- en vijzelboortechnologie biedt niet de mogelijkheid om door rotsformaties te gaan. In het geval van het installeren van een put op kalksteen, is het efficiënter en economischer om de roterende boormethode te gebruiken

Daarom begon rotatietechnologie, die voorheen alleen in de mijnbouw werd gebruikt, te worden geïntroduceerd in het kader van de bouw van particuliere waterinlaatfaciliteiten. Het werkelement bevindt zich een beetje in het bodemgat van de put. Met behulp van een beitel worden samenhangende en onsamenhangende gronden vernietigd, wordt rotsachtig gesteente verpletterd.

De opgraving van het vernietigde gesteente wordt uitgevoerd met behulp van een vloeistof, die via een werkkolom of aan het gezicht wordt toegevoerd annulus ruimte.Dit zijn 2 verschillende boormethoden, die elk hieronder in detail zullen worden besproken.

De diameter van de bit is groter dan de diameter van de werkkolom, waardoor:

• de energiekosten voor het gehele boorproces te verlagen (het vermogen wordt hier alleen direct besteed aan draaien met de kracht van de beitel in het vlak, en de wrijvingsverliezen van de werkstreng tegen de boorgatwand worden geminimaliseerd);
• de meeste elementen van de werkstreng tegen beschadiging beschermen, evenals de wanden van de geboorde put tegen vernietiging;
• creëer boorgaten met een indrukwekkende diameter (bijvoorbeeld tot 70 cm) op extreem indrukwekkende diepten.

Op deze manier kan dat vormen watervoerende lagen, met een diepte van 300 meter of meer, d.w.z. om waterinlaten te boren om water te leveren aan zomerhuisjes en dorpen.

Dus de definitie: roterend boren is zo'n manier om een ​​put te ontwikkelen waarin de kracht op het bit in het gezicht wordt overgedragen van de roterende rotator door de werkkolom. Het is samengesteld uit staven - smalle stalen buizen die opeenvolgend met elkaar zijn verbonden door de diepte in de grond te veranderen.

Maar bij het opruimen van de stam van de mijn en het slachten van het slib wordt het onder druk toegevoerde water gebruikt. Dankzij deze beslissing is het niet nodig om de boorkolom te demonteren en te monteren voor kernextractie zoals bij kernboren.

De vloeistof die in de mijn wordt geïnjecteerd, lost onmiddellijk twee belangrijke taken op: het maakt het pad vrij voor de boor om verder te werken en produceert de put doorspoelennoodzakelijk om de waterinlaat voor te bereiden voor gebruik.

Voordelen van Rotary Technology

Wat zijn de voordelen van roterend boren ten opzichte van mogelijke alternatieven? Er zijn er verschillende.

Ten eersteMet behulp van een roterende bit is het mogelijk putten met een grote diameter te creëren die volledig kunnen voldoen aan de waterbehoeften van meerdere huishoudens tegelijk.

Het is geen geheim dat boren geen duur proces is: het vereist gespecialiseerde apparatuur en ervaren boormachines moeten het proces controleren en beheren. Booractiviteiten zijn immers gelicentieerd. Vandaar de hoge prijs.

Door zijn vorm en constructie kan een roterende boorput putten vormen met een veel grotere diameter dan boorboren en een kernpijp

Het combineren van meerdere huishoudens tegelijk om één gemeenschappelijke put voor aangrenzende sites te financieren, is een kosteneffectieve onderneming. Maar dit vereist een aanzienlijke afschrijving. In de meeste gevallen kunnen watervoerende lagen van quartaire sedimenten (zand) deze niet leveren.

Uiteraard moet voor collectieve werking de watertoevoer op kalksteen worden geplaatst. Het gewonnen grondwater kenmerkt zich door een grotere watermobiliteit en zuiverheid. Het neerslagvolume heeft niet het minste effect op de stroom van putten naar kalksteen. Wat kan niet gezegd worden over de putten op het zand.

Ten tweede, relatief kleine energiekosten overtuigen. Het bewerkingselement voor roterend boren is een beitel. Maar in tegenstelling tot vijzel en kernborenheeft het boorgereedschap geen interactie met de wanden van de geboorde put

Dat wil zeggen, slechts een beetje waarvan de hoogte verwaarloosbaar is ten opzichte van de hoogte van de gehele boorkolom, staat in direct contact met de grond. Hierdoor is deze methode voor het vormen van putten de snelste - tot 1000 strekkende meter per maand!

Ten derdeworden collectieve klanten aangetrokken door de diepte van het boren. Alleen de rotatiemethode kan worden gebruikt om een ​​put te graven die begraven is in inheemse metamorfe en stollingsgesteenten, uit de scheuren waarvan water kan worden gepompt, waarvan de samenstelling het meest geschikt is voor drinkdoeleinden.

Meestal wordt alleen industrieel water gewonnen uit inlaten met een diepte van minder dan 30 m.De samenstelling wordt beïnvloed door nabijgelegen waterlichamen, rivieren bezaaid met afval, neerslag en alleen technische vloeistoffen die op de grond zijn gemorst. De schroef en kernpijp zullen helpen om alleen zo'n opname te krijgen.

De complete set boorapparatuur is eenvoudig te monteren op één middelzwaar automotive platform. Dit maakt het roterende boorproces veel technologischer geavanceerd en dus goedkoper.

Bovendien kunt u met roterend boren de ontwikkeling tot volledige diepte doorlopen zonder over te schakelen naar een andere boormethode. Bij het ontwikkelen van een put met een schroef, bijvoorbeeld als het nodig is om een ​​rotsblok te boren, schakelen ze over op een schoktouwtechniek.

Hiervoor wordt een schroefschaal van de loop verwijderd en wordt het bit naar het gezicht gegooid totdat een rotsblok is gebroken. Vervolgens slachten ontruimd door een bewaarder. Het wordt gebruikt als het nodig is om waterverzadigd zand naar het oppervlak te brengen, dat niet oubollig is in de kernpijp.

De praktijk leert dat putten die met de rotatiemethode zijn geboord een langere levensduur hebben. Technologisch is dit te wijten aan het feit dat na de installatie van de bekledingskolom die de boorgatwanden vormt, de ring verder wordt versterkt.

Goed uitrusting

Ten eerste wordt een verticale console op het oppervlak boven de put gemonteerd voor verdere bevestiging van de verticale schakels van de werkstreng. De eerste schakel van deze booras is uitgerust met een werkelement - een bit, dat een ander formaat kan hebben, afhankelijk van de categorie rots voor boorbaarheid.

Natuurlijk wordt voor het boren van watervoerende lagen compactere apparatuur gebruikt en is de vorming van een aangewezen toren meestal niet vereist

Boorgereedschapset

Bij het verdiepen van de eerste schakel wordt de kaars, de volgende, de staaf genoemd, erop gemonteerd, enzovoort. De lengte van elk dergelijk buizenblok kan variëren van 20 tot 50 m. Om de vorming van de werkkolom te vereenvoudigen, is elke stang voorzien van een conische schroefdraad met een slot.

Als resultaat wordt een boor gevormd die bestaat uit:

• werkend beetje;
• lead bar;
• kolommen van gewone staven onderling verbonden door koppelingen.

Het vasthouden van de werkkolom wordt uitgevoerd met wartels, waarvan de rotatie wordt uitgevoerd door de rotor. Afhankelijk van hoe diep het moet boren, en ook welke fysische en mechanische eigenschappen van de grond, worden standaard of verzwaarde staven gebruikt om de leidende schakel te vormen.

De drijfstang is in de regel een verzwaarde buis, omdat deze een belangrijke technologische missie heeft. Hierdoor komt een spoeloplossing in het gezicht van het bit, wiens taak het is om de gebroken steen uit te spoelen. En dit stelt op zijn beurt eisen aan koppelingsverbindingen, die tot taak hebben verbindingen tussen schakels af te dichten.

Vergeet niet dat de vloeistofdruk direct afhangt van de hoogte van de gevormde kolom (en niet van de doorsnede van de buis). Bovendien, zelfs als water als wasoplossing wordt gebruikt, zal de druk om de 10 meter met 1 atmosfeer toenemen.

Ter vergelijking is het de moeite waard om een ​​voorbeeld te geven. De werkdruk in het huishoudelijke leidingnetwerk in huis is 10 atmosfeer en de meest duurzame buizen zijn ontworpen voor een druk van 20 atmosfeer.

Alleen als huishoudelijke systemen stationair zijn en niet bewegen, dan is de druk gelijk aan het gewicht van de boorkolom op de aandrijfstang. Maar ze moet nog steeds het rotatiemoment en de kracht op het bit overbrengen.

Koppelingen zijn de belangrijkste elementen van de stang, omdat zij het gewicht van het gehele onderste deel van de aangrenzende stang voor hun rekening nemen, evenals de belasting van dynamische trillingen en roterende bewegingen die door de motor worden veroorzaakt

De volgende eisen worden gesteld aan koppelingen als structurele elementen van een boorkolom, ze zijn:

• moet de dichtheid van de stangverbinding waarborgen en bestand zijn tegen vloeistofdruk tot 100 atmosfeer (voor het reinigen van de bodem met een drukstroom);
• moet bestand zijn tegen slijtage om niet onbruikbaar te worden bij het wrijven tegen de wanden van de put;
• moet koppel kunnen overbrengen van de bovenkant van de werkstreng naar de onderkant en ten slotte naar het bit.

Het is absoluut noodzakelijk dat de koppelingen van de juiste kwaliteit zijn. Als ten minste een van hen de belasting niet kan weerstaan ​​en de werkstreng is verbroken, zal het uiterst moeilijk zijn om het onderste deel samen met het bit te krijgen. In termen van kapitaaluitgaven is het soms gemakkelijker om een ​​nieuwe put in de buurt te boren dan om een ​​losgemaakte loden staaf te krijgen.

Watergebruik tijdens boren

De vloeistof die naar het gezicht wordt gevoerd, is meestal gewoon water. Soms wordt, om de stam te stabiliseren die door losse onsamenhangende rotsen gaat (zand, grind, grind en kiezelafzettingen), een oplossing met booradditieven in de put gevoerd. Dit is nodig omdat de behuizing niet in de eerste penetratiefasen wordt geplaatst.

Water komt de uitlaat binnen ofwel onder druk in de aandrijfstang (en pompt er vervolgens doorheen annulus ruimte), of door de zwaartekracht naar beneden annulus ruimte en verwijdering vindt al plaats via de werkkolom met een zuigpomp.

Dit zijn 2 verschillende roterende boortechnologieën, waarvan de kenmerken hieronder zullen worden besproken.

Roterend boren wordt gekenmerkt door de hoogste ontwikkelingssnelheid van een waterput. Tegelijk met het boren wordt de loop gespoeld en wordt de ontwikkeling voorbereid op de komende operatie

Welke methode ook wordt gebruikt, de vloeistof die overal wordt geboord, moet worden gereinigd (voor verder gebruik).

Gebruik hiervoor de volgende apparatuur:

• Opslagschuur boorvloeistof. (Als u van plan bent om een ​​ondiepe put te boren - binnen enkele tientallen kan direct in de grond worden aangebracht, en gewoon water wordt gebruikt als spoelvloeistof). De schuur fungeert als accu voor spoelvloeistof.
• Vibrosieve. De spoeloplossing, opgetild uit de put, bevat deeltjes van gemalen gesteente die moeten worden verwijderd. De meest effectieve manier is een mechanische manier met behulp van trillende schermen.
• Sedimentatietank. Na het verwijderen van grote rotsdeeltjes komt de vloeistof in de put om de neergeslagen zwevende deeltjes te verwijderen. Bij gebruik van water als wasvloeistof wordt soms ook een opvangbak direct in de grond ingebouwd. Daarnaast wordt voor het scheiden van vloeibare stoffen en het scheiden van sediment gebruikt hydrocycloon.
• Modderpomp. Hij zorgt voor de circulatie van de wasoplossing.
• Gootsysteem. Ze zijn nodig voor het verplaatsen van water van het punt van vorming van de mijn naar de plaats van zuivering.

In totaal zijn de volgende mechanismen en apparatuur nodig om een ​​put te ontwikkelen met rotatietechnologie:

1. Toren of console voor het monteren van de boorkolom van de staven en het demonteren aan het einde van het boren, evenals een takelsysteem.
2. Motorzorgen voor rotatie van een rotor.
3. Vloeibare apparatuur. Mechanismen en apparaten om wasvloeistof te laten circuleren en te reinigen (pomp; trilzeef; opvangbakken en / of hydrocycloon; een schuur voor het opslaan van spoelvloeistof; systeem van pijpen en dakgoten).

Voor het roterend boren van ondiepe putten is de volledige vermelde set van apparatuur zeer compact (de consoleboom is bijvoorbeeld inklapbaar). Dit maakt het gemakkelijk om boorapparatuur op een willekeurige plaats te plaatsen voor boren en de daaropvolgende bediening.

Twee opties voor roterend boren

Afhankelijk van de methode voor het toevoeren van spoelvloeistof aan het gezicht, zijn er 2 soorten roterende boortechnologie:

1. directe voeding;
2. met omgekeerde invoer.

Opgemerkt moet worden dat de aan het gezicht toegevoerde vloeistof niet alleen bedoeld is voor het spoelen en verwijderen van steenslag. Het koelt ook het bit af, dat erg heet is door wrijving. Bij directe vloeistoftoevoer creëert de pomp zijn overdruk.

Water komt het gezicht binnen via de technologische gaten in het bit, "pikt" de gebroken steen op en vervolgens door de zwaartekracht door de put (dat wil zeggen door annulus ruimte ten opzichte van de voorste staaf) komt het oppervlak binnen, waar het het reinigingscomplex binnengaat (trilscherm, hydrocycloon).

Spoelen kan direct of omgekeerd zijn, waarvan de kwalitatieve kenmerken van de gebruikte apparatuur afhangen, maar het schakelschema is geldig voor beide soorten technologie

De omgekeerde toevoertechnologie houdt in dat de spoelvloeistof door zwaartekracht naar de bodem stroomt en door de put afdaalt, maar de oplossing met gebroken materiaal keert via de loden staafpijp terug naar het oppervlak. De modderpomp creëert in dit geval onderdruk.

Ondanks de schijnbare eenvoud van beide technologieën, zijn er veel meer nuances dan het op het eerste gezicht lijkt. Daarom lijkt het gepast om in meer detail op elk van deze boortechnologieën stil te staan.

Direct spoelen boren

Deze technologie wordt soms "directe waterloop" genoemd. Het is raadzaam om het te gebruiken op zand-, grind-, grindgrond. Het wordt ook gebruikt als de diepte van de watervoerende laag niet groter is dan 30 m. Hier worden additieven aan de vloeistof toegevoegd die de dichtheid en stamstabiliteit verhogen.

Roterend boren wordt gekenmerkt door een geleidelijke afname van de diameter van de boorput. Met andere woorden, eerst wordt de put met de grootste diameter geboord, daarna craps buis, en de ringvormige ruimte tussen het buitenoppervlak van de buis en de wand van de put door technologische gaten zijn gevuld met cementmortel.

Verder boren gaat verder met een kleinere beitel. Dan weer omkasting, en de nieuwe sectie heeft een nog kleinere diameter, etc. Hoe minder vaak u moet worden "afgeleid" door goed cementeren, hoe groter de boorproductiviteit, wat zich uiteindelijk vertaalt in de totale kosten van het proces en de put als geheel.

Bovendien leidt een te frequente omhulling ertoe dat de effectieve diameter van de put (de diameter die de watervoerende laag opent) sterk wordt verkleind. Dus "directe waterloop" wordt gekenmerkt door het feit dat de put met deze methode van zijn vorming niet tot 100 meter kan worden bekist.

De hoofddruk van de spoelvloeistof wordt gecreëerd door de pomp in de aandrijfstang, en annulus de vloeistof met elementen van steenslag vult de ruimte door zwaartekracht, zonder de boorgatwand met overmatige druk te vernietigen.

Direct boren boorvloeistof stroompatroon. De onderwerping aan het gezicht wordt uitgevoerd door de buis van de voorste staaf en stijgt door zwaartekracht naar de oppervlakte

Deze manier van boren heeft echter nadelen. Met name te lang open De locatie leidt ertoe dat fijn gedispergeerde kleideeltjes de watervoerende lagen binnendringen, wat de waterstroom naar de afvoer van de watervoerende laag aanzienlijk kan verminderen en vertragen.

Deze deeltjes spelen hier de rol van bijzondere poriënproppen en microkanalen in de rots waardoor water sijpelt. Daarom is de casingprocedure die tijdens het boorproces wordt uitgevoerd, noodzakelijk om de toekomstige productiviteit van de put als geheel te behouden.

Omgekeerd boren

Met deze methode om de vloeistofstroom te regelen, worden de loop en de bodem het beste schoongemaakt. De pomp duwt hier de vloeistof niet in de bodem, maar zuigt het integendeel terug, en dit leidt ertoe dat de vormingssnelheid van de put met een beitel met een orde van grootte toeneemt en meerdere malen meer in vergelijking met direct spoelen.

De put zelf is niet verontreinigd met insluitingen van klei met een stroom stromende wasvloeistof. De pomp zuigt immers alles op wat erin kan zitten. Overigens is er geen zin meer in aanvullende toevoegingen, daarom wordt zuiver water als dezelfde wasvloeistof gebruikt.

Terugspoelschema voor roterend boren. De stroom loopt door de zwaartekracht door de ring en het slib wordt door de pomp teruggetrokken door de buis van de aandrijfstang

Dus, om de voordelen van boren met een omgekeerde stroom samen te vatten:

• de boorsnelheid neemt tot 15 keer toe (vergeleken met directe waterloop);
• de watervoerende laag is niet verstopt met kleideeltjes en siltige zandkorrels van de lagere openhartig goed niveaus;
• vanwege de hoogwaardige opening van de watervoerende laag hoeft de put niet extra voorbereid te zijn voor gebruik, u kunt de interne behuizing onmiddellijk installeren met een filter en beginnen met wegpompen met een pomp;
• eenvoudig (en dus goedkoop) water wordt gebruikt als werkvloeistof.

Deze methode heeft echter een aanzienlijk nadeel. Het vereist de inzet van dure apparatuur, wat uiteindelijk leidt tot een aanzienlijke verhoging van de kosten van het gehele boorproces als geheel.

Daarom wordt er alleen geboord met een "omgekeerde waterloop" in die gevallen waarin de put is ontworpen voor gebruik door meerdere huishoudens tegelijk. Maar in het geval dat de put is ontworpen voor individuele bediening, is het veel redelijker om roterende boortechnologie te gebruiken met een directe waterloop.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video # 1. Visuele demonstratie van het roterende boorproces in stappen:

Video # 2. Analyse van rotatietechnologie en principes van boorschikking:

Video # 3. Watercirculatie tijdens roterend boren:

De situatie met de aanwezigheid en diepte van watervoerende lagen kan van plaats tot plaats heel verschillend zijn (maar ergens zijn er helemaal geen, zoals op het eiland Madeira).

Bij het ontwerpen van een put en het kiezen van de optimale methode van roterend boren, moeten bestaande kaarten met bewezen watervoerende lagen worden gebruikt. Dit bespaart u veel tijd en geld.

Vertel ons over uw ervaringen met het ontwikkelen van een put met rotatietechnologie. Deel technologische nuances die nuttig zijn voor sitebezoekers. Laat opmerkingen achter in het onderstaande blokformulier, plaats een foto en stel vragen over het onderwerp van het artikel.