Perfuração de poços: tecnologia e nuances de trabalho

Um dos métodos mais produtivos e econômicos para formar as minas é a perfuração do núcleo. É usado em geologia de exploração e engenharia de campo. Além disso, esta é a maneira mais fácil e rápida de obter acesso às águas subterrâneas para a organização do abastecimento de água.

Você aprenderá tudo sobre as especificidades da perfuração de núcleos, a ferramenta necessária para a sua implementação e recursos de aplicação em nosso artigo.

Âmbito da perfuração do núcleo

A perfuração do núcleo é um método que permite com a maior precisão determinar a profundidade do telhado e da parte inferior das camadas do solo, bem como a marca de profundidade do espelho de águas subterrâneas.

A tecnologia de perfuração de núcleo é amplamente utilizada nas seguintes indústrias:

• Abastecimento de água na esfera industrial e privada. A perfuração de poços para o abastecimento privado de água, a organização da entrada de água de vilas inteiras ou quarteirões da cidade é efetivamente realizada pela perfuração do núcleo, devido ao fato de a broca penetrar facilmente em grandes profundidades. Um projétil nuclear é capaz de elevar quase qualquer rocha destruída, exceto os solos incoerentes e saturados com água (areia, cascalho, seixos);
• Exploração na indústria de mineração. Quando a rocha passa, ocorre um impacto pontual no solo ao longo do raio de rotação. Em outras palavras, uma concha, estruturalmente semelhante a um tubo, perfura uma massa sólida de rocha sem perturbar sua estrutura e condição.
• Construção. Realização de pesquisas de engenharia e geologia para estudar as propriedades físicas e mecânicas dos solos, o estado das rochas. A tecnologia da coluna oferece uma oportunidade para determinar com precisão o nível da água e coletar amostras de água para estudar sua agressividade em relação ao concreto.

Durante a perfuração do núcleo, um núcleo é extraído - uma coluna de solo ou camadas adjacentes. O núcleo é caracterizado por uma estrutura natural integral, que fornece uma análise abrangente da rocha estudada. A perfuração com um tubo de núcleo permite determinar a profundidade da rocha com a mais alta precisão para fins de estudo.

A perfuração do núcleo garante a integridade do núcleo extraído, o que contribui para o estudo qualitativo da rocha. Ao mesmo tempo, é realizada a limpeza da face da rocha destruída da mais alta qualidade.

O uso da broca de núcleo na construção facilita e acelera os processos. Uma pilha é facilmente martelada no orifício preparado por uma broca de núcleo ou é montada uma estrutura de concreto armado pronta. A perfuração do núcleo permite criar furos cilíndricos em estruturas de tijolo e concreto.

Tecnologia e equipamento de trabalho

São conhecidos dois métodos de usar uma broca de núcleo: trabalhe com o fornecimento de fluido para a face ou para o seco, ou seja, sem perfurar a lama.

A perfuração sem o uso de fluido de perfuração é usada se solos incoerentes forem saturados com umidade natural em quantidade suficiente para penetração e extração. A água também não é introduzida no eixo de trabalho ao passar através de barro / argila de plástico fluido, plástico macio e plástico rígido, barro arenoso duro e plástico.

O líquido é usado sem falhas ao perfurar rochas rochosas e semi-rochosas. Na ausência de água, neste caso, o recesso é muito mais lento. Além disso, a probabilidade de falha prematura da coroa aumenta significativamente e, portanto, a perfuração a seco é considerada mais cara.

A tecnologia de perfuração de núcleo com descarga permite não apenas estender o serviço dos equipamentos de trabalho, mas também a maneira mais rápida e demorada de liberar o rosto da rocha destruída

Ao perfurar com fluido de perfuração, a taxa de aprofundamento aumenta significativamente. Na maioria das vezes, esse método é usado ao perfurar poços de profundidade significativa. Isso permite que você execute o trabalho no menor tempo possível, com risco mínimo de danos à coroa.

Água parada sob alta pressão é fornecida ao fundo durante o desenvolvimento do poço em solos soltos e incoerentes, se o descaroçamento não for uma tarefa. Nesse caso, com uma corrente de água, eles simplesmente lavam o rosto, liberando o eixo de trabalho do solo destruído.

O princípio da técnica da coluna

O elemento do núcleo na perfuração do núcleo é uma peça de corte destrutiva montada na parte inferior do tubo do núcleo. Eles a chamam de coroa. Para afundar pedras, são usadas coroas especiais equipadas com ferramentas de diamante.

As coroas estão cortando elementos intercambiáveis ​​que são parafusados ​​na borda inferior do tubo do núcleo. No processo de perfuração, eles precisam ser trocados várias vezes

É a coroa de diamante que garante a passagem quase desimpedida da broca a uma grande profundidade durante a passagem dos trabalhos de entrada de água para o calcário. Ou seja, ao desenvolver poços enterrados no leito rochoso, cujas fraturas como resultado da condensação secular, foram formadas as reservas da mais pura água subterrânea.

As brocas são trocadas da maneira mais simples - elas removem a peça desgastada e aparafusam uma nova coroa no tubo do núcleo

A rocha é cortada com uma coroa girando em alta velocidade. A velocidade de rotação da broca pode ser ajustada dependendo da densidade do solo desenvolvido. A coroa "corta" o solo somente ao longo da borda de um cilindro peculiar, cuja parte central é pressionada no tubo central.

Para extrair o núcleo, a broca é elevada à superfície. O solo capturado por ele é literalmente expelido da broca com uma corrente de ar fornecida à parte superior do tubo. O processo de sopro é acelerado tocando na concha com uma marreta.

Durante a perfuração do núcleo, um segmento de rocha em forma de cone perfurado é empurrado para dentro do tubo do núcleo. Para extraí-lo, o casquilho é retirado do barril desmontando a coluna de perfuração. O núcleo é soprado e triturado para fora do tubo

Os exercícios de coluna durante a passagem de rochas fortes têm maior produtividade que os bits de matriz e cone. Isso ocorre devido à alta velocidade de rotação da broca, o que reduz o grau de esforço aplicado no desenvolvimento.

Além disso, os cinzéis destroem completamente a rocha que precisará ser "escavada" pelo fiador ou bombear água com uma cabeça para lavar o rosto. De fato, você terá que passar pelo mesmo segmento duas ou até três vezes: primeiro destrua e depois limpe. A tecnologia de colunas permite passar e limpar o rosto de uma só vez.

Máquinas-ferramentas e equipamentos de perfuração

A escolha de uma máquina ou plataforma de perfuração é determinada pelo objetivo do poço e seu diâmetro. A popularidade do método de perfuração de núcleo determina a produção de plataformas de perfuração e máquinas-ferramentas em todo o mundo. Tratores pesados, caminhões e veículos todo-o-terreno são adequados para instalações projetadas para perfuração exploratória.

O uso de tratores de esteiras pesadas permite a perfuração do núcleo em áreas com intransitabilidade, alagamento da superfície e terreno instável.

Na maioria das vezes, o equipamento de perfuração é montado em automóveis clássicos MAZ, KAMAZ e Ural. No entanto, existem opções de montagem para equipamentos mais leves, usados ​​para perfurar poços de água em construções particulares.

At perfuração rotativa manual o tubo principal é substituído por seu antecessor histórico - o vidro. Esta concha é uma versão abreviada do tubo central com uma borda pontiaguda na sola. Um copo é manualmente ou usando uma furadeira, torcido no chão e tudo o que é empilhado nele é removido para a superfície.

Para a mecanização da perfuração manual de poços rasos e a formação de furos para a instalação de cercas e torres de transmissão de energia, são utilizados motores a gasolina e elétricos. Eles relatam movimentos rotacionais para o eixo helicoidal ou tubo central

Equipamento para afundar e arranjar poços

Na implementação da perfuração do núcleo, é necessário equipamento que permita trabalhar em profundidade, desenvolver e extrair uma grande variedade de tipos de rochas. Durante o trabalho, uma elevação periódica à superfície do material destruído pelo projétil deve ser fornecida.

Conjunto de ferramentas de broca padrão

Para um desempenho de trabalho de alta qualidade, é necessário:

• Conchas da coluna. Eles são usados ​​para perfuração horizontal e para perfuração de trabalhos verticais. Usando tubos de núcleo padrão, a perfuração é possível em um ângulo de até 45 graus. Os casquilhos de núcleo com paredes finas só podem ser utilizados para perfurações horizontais sem vala ao estabelecer comunicações.
• Coroas. É uma ferramenta de destruição de rochas que um tubo de núcleo está equipado para facilitar o corte de rochas. Para a perfuração de solos coesivos e incoerentes sedimentares, são utilizadas coroas de latão. Para afundar rochas, formar buracos no concreto, asfalto, uma parede de tijolos, são produzidas coroas de metal duro com fresas de diamantes.
• Carcaça de aço. Eles são necessários para revestir a produção - a formação do furo de poço, produzida simultaneamente com seu aprofundamento. Seu diâmetro é igual ao diâmetro do poço. A carcaça para a entrada de água é selecionada com antecedência, com foco no diâmetro do tubo do núcleo e da bomba, que está planejado para ser operado no poço.
• Rods. Estes são tubos estreitos torcidos juntos. Usado para construir a coluna de perfuração. Simplificando, eles são parafusados ​​alternadamente na parte superior do tubo central, para que ele possa transmitir movimento rotacional a uma profundidade superior à altura do projétil.Altura do tubo do núcleo + coluna da haste de perfuração = profundidade
• Sub Necessário para garantir a união de juntas roscadas de diâmetros variados, presentes nas hastes de perfuração, rotadoresvedações de óleo de lavagem e outros acessórios.
• Bujões e vedações de lavagem. Com a ajuda deles, é fornecida a ascensão à superfície do solo destruído, se não for necessário selecionar um núcleo inteiro. Nesse caso, a água é fornecida ao rosto, lavando o solo destruído sob pressão na superfície do dia.
• Formões. Eles são usados ​​para aprofundar o poço nos locais mais difíceis para a passagem da broca de perfuração. Ao usar um pouco, às vezes eles alternam da perfuração rotativa para a perfuração por corda de choque.

A ferramenta apresentada é um conjunto padrão para perfuração usando a tecnologia principal. Em alguns casos, dependendo da complexidade do desenvolvimento, podem ser necessárias ferramentas e equipamentos adicionais.

Ao aprofundar a escavação, uma série de hastes de perfuração é parafusada sequencialmente na parte superior do tubo do núcleo. Para extrair o projétil do núcleo para a superfície, a haste após a haste é destorcida

Projeto do núcleo

Recurso construtivo concha durante a perfuração do núcleo, isso ocorre devido à preservação máxima da integridade do núcleo e consiste em um arranjo anular ao redor da passagem livre. Uma das características mais importantes é o coeficiente amostragem nuclear. É definida como a razão entre o diâmetro do núcleo e o diâmetro externo da ferramenta.

A ferramenta de perfuração de núcleo é padronizada, diferindo principalmente apenas em diâmetro. De acordo com as características do projeto, os tubos do núcleo são classificados em simples e duplos. As cascas simples projetadas para trabalhar em condições geológicas normais são ótimas para o desenvolvimento de poços de água.

Uma ferramenta dupla com um tubo interno não rotativo é usada apenas na exploração geológica. É necessário extrair amostras de rochas que são facilmente destruídas sob a influência de vários fatores. Ele permite que você colete uma amostra em composição natural, com uma porcentagem natural de minerais e resíduos de rochas.

Na amostragem para engenharia e pesquisa geológica, na exploração geológica e na perfuração de furos para a instalação de suportes de linhas de transmissão de energia, é usado um tubo de núcleo único

Todos os tubos do núcleo são projetados para o uso de purga, fornecendo lama de perfuração para o fundo e lavando o poço. Seu topo é equipado com um orifício tecnológico através do qual a água ou uma corrente de ar é injetada.

Especificidade da parte cortante da casca

Qualquer coroa é apresentada na forma de um anel com uma rosca localizada na parte superior, necessária para parafusar o tubo central e os cortadores localizados na extremidade inferior. Os cortadores são fundidos ou soldados nesta peça de metal de corte.

Ao remover o núcleo, use as seguintes coroas:

• Carboneto - pequenos incisivoscom nervuras.
• Diamante - Impregnado e pequeno diamante.

Os elementos de corte de metal duro são projetados para perfurar solos “macios”. Com sua ajuda, são perfurados todos os tipos de rochas de argila de qualquer consistência, semi-rochas, areias úmidas e com baixa umidade e composição densa e densidade média. Para percorrer arenitos e maris, são usadas coroas com incisivos de tungstênio-cobalto.

Pequenos incisivos as coroas destinam-se à perfuração de dureza média de pequenas rochas abrasividade. Eles são equipados com cortadores octogonais ou quadrados. Quando os incisivos estão localizados em diferentes alturas, também é alcançado o abate gradual, cujas vantagens foram descritas acima.

O uso de coroas com nervuras melhora a circulação do fluido de lavagem, expandindo o diâmetro do poço

Com nervuras bits de núcleo projetados para perfuração de rocha dura média abrasividade. Os cortadores dessas coroas consistem em aço cilíndrico ou prismático pessoal com pastilha de metal duro. Nesse caso, mesmo no caso de desgaste da coroa, não diminui a eficiência de seu trabalho.

As coroas com ferramentas diamantadas são projetadas para perfurar rochas e semi-rochas de alta abrasividade.

Para aumentar a resistência e aumentar as propriedades abrasivas, os diamantes industriais são pressionados em sua massa fundida durante o processo de produção. Recentemente, cristais naturais são freqüentemente substituídos por cultivados artificialmente

O número de nervuras é determinado pelo design da coroa e seu diâmetro - eles podem variar de três a seis. A aceleração do processo de destruição de rochas pode ser alcançada movendo-se as nervuras em relação à face final da coroa. Assim, é assegurado um fundo escalonado e a passagem do fluido de lavagem é facilitada.

Tubos de revestimento de poço

Os tubos de aço do núcleo e do revestimento são produzidos de acordo com GOST 51682-2000. Na geologia de exploração e engenharia, eles são usados ​​para evitar o colapso do solo no fundo, o que não nos permite entender a que profundidade uma camada geológica é substituída por outra.

Em disposição das aberturas de entrada de água tubos de revestimento formam as paredes do poço. No invólucro montado a partir deles, outra coluna operacional do tubo é imersa. Agora é mais frequentemente montado em plástico. A caixa de produção é equipada com um filtro para reter grãos de areia e cascalho fino durante o bombeamento.

Os mais comuns são tubos de revestimento com juntas de mamilo. Ao mesmo tempo, os tubos têm uma rosca interna em um lado e uma rosca externa no lado oposto. O tronco rosqueado é montado de maneira extremamente simples e rápida.

Os tubos do núcleo e da caixa são rosqueados, de uma extremidade para a parte externa, da outra para a parte interna. Isso permite a montagem rápida e fácil da caixa. As dimensões das roscas são unificadas - qualquer invólucro pode servir como um tubo de núcleo, basta parafusar a coroa e a parte superior

Existem tubos de revestimento projetados para juntas soldadas. Eles não são usados ​​no setor privado devido ao laborioso processo de montagem da coluna.

Os tubos da carcaça e do núcleo são fabricados em aço classe 45 com o grupo de resistência "K". Para aumentar a resistência ao desgaste da superfície, as extremidades dos tubos são endurecidas. Dependendo do equipamento de perfuração utilizado e do diâmetro bomba submersa no dispositivo de aberturas de entrada de água privadas, são usados ​​tubos com um diâmetro de 100 a 200 mm.

Etapas de perfuração do núcleo

Antes de iniciar o trabalho, você precisa estudar o plano cadastral e preparar a superfície de trabalho. É necessário garantir um acesso sem obstáculos ao local de perfuração, tanto da própria plataforma de perfuração quanto da máquina com fluido de lavagem.

O próximo passo será cavar um poço com um volume de pelo menos 2 metros cúbicos - isso evitará a necessidade de usar um tanque adicional. O poço foi projetado para drenar as águas subterrâneas e o fluido de lavagem usado. Para instalar a parte principal do tronco, é necessário perfurar o solo.

Em seguida, a coroa selecionada é conectada ao tubo de perfuração principal e a seleção tubo de revestimentoque se aprofundará à medida que se aprofundarem. A instalação deve ser firmemente fixada, após o qual a plataforma de perfuração é lançada.

Tecnologia de colunas com lavagem do fundo da água com a maneira mais simples e rápida de liberar o eixo de trabalho da rocha destruída

À medida que a broca é aprofundada e preenchida, é periodicamente levantada para a superfície do dia e limpa do solo capturado pela ferramenta durante a perfuração. Em seguida, o núcleo liberado do núcleo pode novamente ser imerso no orifício do poço para continuar perfurando.

Subir a coluna de perfuração, consistindo de um projétil e hastes, desmontados. Ou seja, a barra após a barra é sequencialmente separada até o tubo do núcleo ser removido do barril.

A melhor opção para o desenvolvimento de um poço para comerciantes privados é a perfuração do núcleo, seguida pela descarga. Nenhuma amostra deve ser colhida neste caso. O principal é formar rapidamente o barril e limpá-lo do lodo. trabalho de desenvolvimento para a próxima operação.

Para lavar, você pode usar qualquer água, é bastante adequada a partir de um lago ou rio próximo. A perfuração também pode ser feita a seco se um poço de areia estiver sendo desenvolvido. Normalmente, neste caso, um par de baldes de água como fluido de perfuração é suficiente apenas para resfriar a concha no fundo.

De acordo com a tecnologia principal, os furos são perfurados em estruturas de concreto e concreto armado, fundações e paredes de tijolos.

Ao trabalhar em areia solta e com baixa umidade, para fortalecer as paredes do buraco na solução de trabalho, recomenda-se adicionar massa líquida de vidro ou argila. De qualquer forma, quando a broca passa pelo horizonte com uma estrutura instável, justifica-se fortalecer as paredes do poço com tubos de revestimento.

Características tecnológicas do processo

No processo de aprofundamento, é possível ajustar a velocidade da broca. Note-se que as camadas de rochas sedimentares perfuram facilmente em baixas velocidades. Porém, ao passar pelas formações rochosas indígenas, é necessário um aumento na frequência de rotação. Com o método de perfuração do núcleo, é possível passar formações de várias composições e de qualquer dureza.

É necessário levar em consideração o fato de que o equipamento de perfuração deve estar localizado em uma plataforma horizontal nivelada e preparada. O ângulo de penetração pode ser ajustado se o diâmetro do furo que está sendo desenvolvido não exceder 1 metro. Então a verticalidade da produção é suportada pelo revestimento.

Os tubos da carcaça podem ser reutilizados se, logo após o afundamento, forem removidos da mina. Um tubo de núcleo é um invólucro reutilizável, que não pode ser dito para coroas. A perfuração no horizonte sedimentar requer pelo menos dois ou mais. Ao construir um poço em calcário, é impossível prever com precisão o número de coroas apagadas.

Para prolongar a vida útil do núcleo de diamante após a instalação ou substituição, o fundo do poço deve ser tratado com um cinzel. Esta medida aumentará significativamente a taxa de penetração.

A sonda de perfuração pode ser montada em veículos com alta capacidade de carga ou em uma lagarta equipamento especial em caso de trabalho em terreno difícil. Equipamentos móveis mais leves podem ser usados ​​para perfuração de poços de água.

Vantagens e desvantagens do método de coluna

Devido à ação pontual da coroa, o corte e a remoção precisos de um único núcleo na superfície são garantidos ao longo de seu raio. A tecnologia é aplicável para perfurar até XII categorias, você pode trabalhar perpendicularmente e em ângulo.

Um dos indicadores mais importantes do método principal é considerado alta produtividade e velocidade de perfuração.

Além disso, as seguintes vantagens podem ser distinguidas:

• O volume de perfuração no caso de uso de fluido de lavagem ou água de processo é de 85%;
• A introdução de emulsões ativas na solução de trabalho torna possível reter as paredes do poço em seu estado original;
• Devido à redução de cargas axiais devido ao fato de que a rocha não é destruída de forma contínua, é alcançada uma redução nos custos de energia.
• O método permite trabalhar com qualquer pedra, incluindo basalto e granito.
• Ao usar a máquina móvel pré-fabricada, é possível realizar trabalhos em locais de difícil acesso.

Juntamente com as vantagens, a perfuração de núcleo também tem suas desvantagens:

• Ao trabalhar em rochas fraturadas, o bloqueio do núcleo geralmente ocorre, o que leva à necessidade de remover o tubo para derrubá-lo.
• Durante a passagem de rochas duras devido ao superaquecimento e agarrar a coroa rapidamente diminui. Para evitar isso, é necessário usar refrigerante e reduzir a taxa de alimentação. Como resultado, a velocidade de perfuração é reduzida.
• Pequenas seções transversais (até 200 mm) de perfuração não permitem o uso de submerso bombas.

Ao desenvolver poços de água no caso de usar uma solução de argila durante a abertura do reservatório, existe uma alta probabilidade de assoreamento do aqüífero.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo 1. O estágio inicial da perfuração de poços pelo método principal:

Vídeo 2. Perfuração de núcleo em rocha de granito:

O início das operações de perfuração do núcleo deve ser precedido por um cálculo econômico. A conformidade com os padrões de segurança e as regras operacionais dos equipamentos minimiza o risco de falha, garantindo alta eficiência, velocidade de perfuração e redução de custos econômicos.

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