Perfuração helicoidal de poços: características da tecnologia e casca para perfuração e instalação manual

A perfuração com parafuso de poços para água potável é a maneira mais popular de perfuração atualmente no território de residências particulares. É possível organizar independentemente um aqüífero raso com a ajuda de uma broca manual de terra. Para facilitar o trabalho, use frequentemente plataformas de perfuração de pequeno porte com uma unidade.

Vamos explicar por que esse método é tão popular. Vamos ver como ela difere de outros métodos de perfuração, em quais situações ela é efetivamente usada. O artigo descreve em detalhes a tecnologia dos parafusos e o design dos equipamentos de perfuração, bem como as ferramentas de perfuração usadas na perfuração manual e mecânica.

Os detalhes da perfuração de trado

Um poço é um trabalho de uma forma cilíndrica na crosta terrestre, que em grande parte possui uma pequena seção transversal. Seu começo é chamado de boca, a superfície lateral é chamada de paredes e o fundo da mina é chamado de fundo.

O método ideal de perfuração é escolhido levando em consideração a finalidade funcional do poço, o diâmetro e a profundidade desejados. É importante levar em consideração as propriedades físico-mecânicas das rochas que devem ser passadas no processo de formação da captação de água.

A viabilidade técnica e econômica da perfuração em condições específicas também afeta. Esse é um estágio significativo no projeto de poços, durante o qual são determinadas as soluções tecnológicas básicas - o tipo de equipamento usado e os modos de perfuração.

A viabilidade técnica e econômica do método de perfuração de trado é determinada levando em consideração a qualidade do poço, sua durabilidade, condições de construção e custo

Ao projetar e subsequente perfuração de poços de água, é necessário focar no uso a longo prazo. A capacidade de manter um débito estável e uma permeabilidade constante à água da zona do fundo por um longo período de tempo é importante.

O processo de perfuração de poços inclui várias operações:

1. Destruição da rocha no fundo, ou seja, a separação das partículas da matriz.
2. Transporte de resíduos de solo para a superfície.
3. Preparando o poço para operação, limpando e organizando o poço, bem como lavagem com extração de água.

A eficácia da perfuração depende diretamente das propriedades físicas e mecânicas estabelecidas pela natureza, a saber: densidade de adição, porosidade, permeabilidade de solos incoerentes, consistência de rochas coesivas de argila.

É recomendável usar a perfuração sem-fim para perfurar poços com diâmetro de 60 mm a 200 mm e profundidade não superior a 80 m em solos desconectados e coesos (categoria Ⅰ-Ⅲ para perfuração). Para afundar em rochas de dureza média (categoria Ⅳ-Ⅵ) não é prático usar uma broca de parafuso

Para perfuração de rochas, caracterizada por ligações monolíticas e cristalinas entre partículas, esse método não é adequado. Quanto mais fortes os grãos minerais consolidados na rocha, mais trabalho é gasto em sua destruição.

Vantagens e desvantagens do método

A perfuração de broca helicoidal é usada na indústria, engenharia civil e perfuração manual. Sua característica distintiva é a remoção da rocha destruída, não lavando misturas líquidas ou especiais gás-líquido, mas diretamente pelos detalhes do projétil de parafuso.

Distinga a perfuração do eixo helicoidal vertical e horizontalmente. O primeiro método é usado para a construção de aquíferos, bem como para a formação de furos para estacas. O segundo - é usado ao estabelecer comunicações de engenharia de uma maneira sem trincheiras.

A perfuração rotacional de rochas moles é a mais rápida e barata em comparação com outros métodos.

Este método fornece ao mesmo tempo uma alta taxa de penetração em solos não rochosos a uma profundidade de 50 a 80 metros, o que permite formar imediatamente as paredes de trabalho instalando uma coluna de revestimento.

Outra vantagem é a extração do solo residual para a superfície sem levantar a ferramenta. E mais uma coisa: como nenhum fluido de perfuração é necessário para a perfuração sem-fim, ele é usado com sucesso em regiões anidras e também é usado em períodos com predominância de baixas temperaturas.

Hoje, a perfuração com agregados de brocas é usada:

• Para o dispositivo de poços de água individuais;
• Na construção de fundações a partir de estacas parafusadas;
• Para a instalação de cercas e suportes de concreto armado;
• Ao executar a colocação de valas sem comunicação;
• Para a construção de poços e poços rasos.

No entanto, também existem desvantagens. É impossível perfurar um poço em rochas de alta dureza com parafusos. Ao perfurar em barros duros e semi-sólidos, argilas com intercalares de calcário, podem surgir complicações e, ao perfurar rochas abrasivas, é observado um grande consumo de jateamento.

Além disso, há uma restrição na profundidade da produção. É muito difícil construir um poço com profundidade superior a 80 metros.

Tecnologia de mineração vertical

A broca é um tubo de perfuração de alta resistência com uma espiral enrolada, que serve como transportador de parafuso vertical. Sob a ação da carga axial, a parte de trabalho da broca é introduzida na rocha e a destrói cortando e afrouxando. Ao mesmo tempo, a broca helicoidal alimenta o solo residual até a espiral do helicoidal.

O processo de limpeza do poço é contínuo e paralelo à destruição da rocha. Separado do fundo do solo, cai sobre um parafuso que gira em alta velocidade

Sob a ação de forças centrífugas, o solo solto sobe pelas lâminas da coluna de perfuração. O aumento é devido ao deslizamento em espiral, uma vez que o atrito do solo no parafuso é menor do que nas paredes do poço.

Assim, a rocha destruída é entregue em um estado esmagado do fundo para a superfície e é lançada pela cabeça do poço.Com transporte descomplicado, o solo preenche 30-40% do espaço total entre turnos.

Os parâmetros das colunas do parafuso devem proporcionar um rápido aumento de toda a massa de solo destruída pelo parafuso. No entanto, durante a perfuração, parte do solo solto desmorona de volta para o rosto. Portanto, ao executar a perfuração do eixo helicoidal, é necessária uma limpeza mais aprimorada do barril e, após a conclusão, é necessária uma lavagem obrigatória.

Perfuração de trado direcional horizontal

Ao instalar utilitários de várias finalidades funcionais sob obstáculos (rodovias, ferrovias, florestas), é usada a perfuração com trado direcionada horizontalmente.

Na fase inicial do trabalho, dois poços são escavados - o inicial (trabalhando) e o receptor. Eles devem estar no mesmo nível do poço projetado. Depois disso, o equipamento necessário é baixado no poço de trabalho e montado.

Para perfuração sem-fim na direção horizontal, são utilizadas instalações de grande porte com um rotador de perfuração móvel com torque aumentado

Esse equipamento possui um longo curso de avanço e é equipado com uma cabeça de broca resistente ao desgaste feita de aço de alta liga. Ele também possui uma sonda para rastrear a perfuração. Recebendo sinais para o monitor, o operador controla o processo e pode ajustar a direção do movimento, bem como o ângulo de inclinação da cabeça de perfuração.

Quando a broca entra no poço receptor, ou seja, o ponto final de acordo com o projeto, a broca é removida. Em vez disso, o expansor e o tubo são fixos. Depois disso, a rotação das lâminas na direção oposta é iniciada para apertar o tubo no poço acabado. No final do trabalho de perfuração, uma instalação de parafuso é removida do poço inicial.

O método sem vala permite que os tubos sejam colocados sob comunicações abaixo do nível da água subterrânea de até 80 m de comprimento, além de todo o trabalho complexo ser realizado sem o laborioso desenvolvimento de valas, o que permite minimizar o tempo de execução e reduzir os custos financeiros.

A perfuração com parafuso horizontal é usada ao colocar tubulações de pressão e instalar sistemas de comunicação em áreas onde a colocação por outros métodos é impossível. Principal vantagem colocação sem vala - rentabilidade. Além disso, não há necessidade de usar concreto ou outros polímeros para manter a estabilidade da mina acabada.

Características de perfuração em diferentes rochas

Os parâmetros tecnológicos básicos da perfuração de poços são a carga axial e a velocidade de rotação do parafuso do transportador de parafuso. Quando a carga aumenta, a taxa de penetração certamente aumentará, o que pode levar a várias situações de emergência.

Portanto, é imperativo garantir que o volume de rocha separado por unidade de tempo não exceda a capacidade do transportador. Caso contrário, os engarrafamentos se formarão nas curvas.

A velocidade da perfuração do eixo helicoidal depende diretamente das propriedades do solo, da profundidade e do diâmetro do poço, do número de rotações da coluna, da carga axial no fundo, do design da ferramenta usada para destruir a rocha

Como regra, rochas argilosas argilosas, areias soltas e de média densidade são perfuradas sem impulso forçado. A ferramenta de parafuso é introduzida no solo com seu próprio peso, bem como devido à força reativa decorrente do fornecimento da rocha gasta à boca da mina cilíndrica.

Cargas axiais de até 5 kN são normalmente criadas durante a perfuração inicial de um poço, ao perfurar em barro sólido, barro, argila, arenito e siltito. A frequência de rotação da coluna não deve exceder 1,7-3,3 s^-1.

Em frequências mais altas, vibrações ocorrem no interior, devido às quais os elos da coluna de perfuração podem perder a conexão. Como resultado, a broca permanecerá no fundo, é quase impossível obtê-la, o que significa que terá que perfurar uma nova mina. E em baixas frequências, o transporte de resíduos de solo para o topo é muito difícil.

Com o aumento da dureza das rochas, as cargas axiais aumentam. A perfuração em solos com cascalho e madeira com cascalho, barros congelados, areias saturadas com água, siltitos com inclusão de quartzo é realizada com uma carga axial de 8 a 10 kN por bit e velocidade de rotação da coluna de 1,3 a 2,2 s^-1.

Seixos e rochas com a inclusão de rochas pelo método de broca não são perfurados. Esses fragmentos de rocha arredondados são destruídos com um cinzel e elevados à superfície por um fiador.

A perfuração em areias de várias densidades e graus de saturação com água, cascalho e depósitos de cascalho é realizada em alta velocidade e ao mesmo tempo fortalece as paredes do revestimento com o revestimento.

A passagem do parafuso através de argilas de plástico macio e plástico fluido é frequentemente complicada pela formação de bujões. Quando partículas de argila grudam na ferramenta de parafuso, o aprofundamento do poço para, o transporte da rocha gasta é muito difícil

Para evitar isso, reduza a velocidade de perfuração ao mínimo possível, ande com a corda e adicione água ao poço. Além disso, em uma situação semelhante, o levantamento periódico da ferramenta de perfuração para a superfície e a limpeza do barro aderente ajuda.

Ferramentas de perfuração

As ferramentas para perfuração de brocas de broca por tipo de construção são diferenciadas pelo número de voltas e pela geometria da peça de corte. Para a perfuração de barro e barro arenoso sólido e semi-sólido, são frequentemente utilizadas cascas de broca, cuja borda é equipada com incisivos adicionais.

Na maioria das vezes, apenas um eixo helicoidal inicial sem acréscimos é usado para impulsionar a ingestão de água privada para comerciantes particulares, como a perfuração terá rochas sedimentares coesivas e incoerentes. Ao aprofundar, a ferramenta é simplesmente estendida com hastes de perfuração.

Nesse caso, o projétil é removido do poço a cada 0,5 - 0,7 m para limpar a própria broca e o fundo da rocha destruída. Essa é uma opção mais econômica, mas também mais trabalhosa, para perfuração.

Para perfurar pedregulhos e pedras que podem ser encontrados em solos sedimentares, eles mudam para o método da corda de choque. Como regra, é utilizado um cinzel de aço para ferramentas. Essa broca, apontada de baixo, é "jogada" na face com força até destruir a "barreira sólida".

Após a destruição da pedra ou pedregulho, os fragmentos são removidos para a superfície com um copo (tubo central) ou fiador. Em seguida, eles mudam novamente para o método do parafuso. Na maioria das vezes, para perfurar uma mina, é necessário usar vários métodos de perfuração em combinação.

Ao perfurar areias soltas e barros macios, as brocas helicoidais são usadas com lâminas voltadas para o fundo para ângulos de 30 a 60 ° e para perfurar em formações de argila coesa - 90 °.

Estruturalmente, o trado é um tubo ou uma barra / haste longa e sólida com uma espiral enrolada

Essa espiral é obtida enrolando fita de aço de alta resistência com um diâmetro de 5-7 mm em um mandril de parafuso. É esticada em um tubo / haste e depois soldada.

Quanto maior o diâmetro do tubo de base, menor a capacidade de transporte do parafuso. No entanto, o diâmetro do produto longo é limitado pela resistência mecânica do parafuso, bem como pela tecnologia de sua produção.

Hoje, dois tipos de parafusos são fabricados:

• Com um orifício central, isto é, oco;
• Ponderado - sem orifício.

Para minimizar o desgaste do transportador de parafuso durante a perfuração em rochas abrasivas, uma tira de aço é parafusada na borda externa ou uma camada de metal é depositada na superfície.

Em altas velocidades de perfuração do eixo helicoidal acima da carcaça, é fixado um adaptador especial com enrolamento bidirecional de tira de aço. Nesse caso, a maior parte da rocha cai sobre um transportador de parafuso sem triturar.

No final do tubo com uma espiral enrolada, os elementos de conexão são necessariamente soldados. Existem dois tipos de conexão a parafuso: sem rosca e com rosca.No primeiro caso, os parafusos são conectados com travas de embreagem e mantidos à custa de dedos de metal com braçadeiras, no segundo caso - parafusando.

A conexão roscada dos parafusos na coluna de perfuração possibilita mecanizar sua conexão e desconexão ao realizar operações de elevação, ao fornecer líquido para a face. Mas há um sinal de menos significativo - neste caso, não há possibilidade de rotação inversa dos parafusos. E, portanto, uma conexão sem fio se tornou mais generalizada.

Plataformas de perfuração especiais, como regra, incluem um conjunto de parafusos de diferentes diâmetros.

Os mais eficazes são os trados com um orifício central através do qual o ar ou a água é fornecido à face. Isso torna possível reduzir o atrito da rocha na superfície do transportador de parafuso.

Os parafusos ocos com um tipo de conexão rosqueada são usados ​​durante a perfuração com purga, para bombear água durante a escavação de trabalhos cilíndricos na crosta terrestre, para instalar uma carga em poços geofísicos, para bombear concreto para aberturas sob estacas. Eles também podem ser usados ​​como revestimento.

Ao perfurar com uma face contínua, o canal central é bloqueado com uma ferramenta de perfuração em uma corda.

Visão Geral da Plataforma de Perfuração

Para perfuração com parafuso, use como ferramentas manuaise instalações mecanizadas. O design mais simples é um berbequim manual. Consiste em uma haste / tubo com uma faca em forma de parafuso e uma alça em T rigidamente fixa.

Esse tipo de ferramenta de mandrilar é parafusado no chão como um saca-rolhas. No processo de dirigir uma mina, é aumentada com barras. Os trado manual são feitos dobráveis, para que seja mais conveniente transportá-los em automóveis. Também permite alterar o comprimento da coluna de broca do trado.

Com uma ferramenta manual, você pode fazer furos de até 2 metros de profundidade com um diâmetro não superior a 20 centímetros. Existem brocas de motor com gasolina ou acionamento elétrico. Seu design inclui um transportador de parafuso, ou seja, um parafuso e um motor com uma caixa de engrenagens. A rotação do eixo do motor fornece o movimento da broca.

Usando uma ferramenta elétrica na presença de hastes de perfuração para construção, você pode perfurar poços de até 25 metros de profundidade. Com um diâmetro de até 30 centímetros, é utilizado para a instalação de postes de iluminação pública, para a instalação de pilares de cercas, poços para a inspeção da fundação, base do solo.

A perfuração de poços de água no território de residências particulares e a formação de furos de grande diâmetro para a fundação da estaca são realizadas por máquinas portáteis de pequeno porte ou plataformas de perfuração usando equipamento móvel

As unidades móveis são pequenas máquinas com motor elétrico ou a gás. Com a ajuda deles, você pode perfurar rapidamente bem para dar prepare um grande número de poços para suportes de vários fins funcionais.

Freqüentemente, essas plataformas de perfuração são fabricadas na forma de um reboque para automóveis de passageiros para facilitar o transporte para o local de trabalho.

Na construção civil e industrial, para a formação de trabalhos de grande profundidade e diâmetro, são utilizados equipamentos especiais de parafuso, fixados em equipamentos móveis - caminhões, tratores.

É usado na instalação de postes para linhas de alta tensão e postes de iluminação pública, ao instalar postes para estádios, centros esportivos, instalações industriais e aeródromos. Além disso, com a ajuda de plataformas de perfuração de brocas helicoidais, a vedação de cavas e ranhuras dos poços é construída em equipamentos móveis, pilhas de parafusos são instaladas.

Vídeo útil sobre o tema

Perfuração helicoidal de um poço de água com 20 m de profundidade em uma casa particular:

Este vídeo mostra a tecnologia de perfuração de poço de broca horizontal para colocar comunicações sob a rodovia:

O dispositivo de estacas com uma broca contínua de grande diâmetro com um canal central.Para o trabalho, a plataforma de perfuração Bauer BG-30 e a bomba de concreto estacionária de alto desempenho Liebherr são usadas:

O método do parafuso fornece altas taxas de perfuração de poços. O desenvolvimento do poço e o suprimento de resíduos do solo, do fundo até a boca do empreendimento, ocorrem simultânea e continuamente, o que economiza tempo e os esforços dos perfuradores e os fundos investidos no projeto. Portanto, o método de perfuração por parafuso também é popular.

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