Métodos de perfuração de poços: princípios tecnológicos e características dos principais métodos

O dispositivo do poço de água está associado ao uso de vários métodos de perfuração. Solos soltos e saturados de água são extraídos usando um fiador. Para perfurar através de formações de argila e rocha, são usados ​​métodos de perfuração de poço baseados no princípio de rotação e vibração.

O trabalho envolveu mecanismos que permitem o desenvolvimento de solos de vários tipos e em diferentes profundidades. Diremos a você como escolher a tecnologia de perfuração ideal que permite que você faça o desenvolvimento de um dispositivo de entrada de água de maneira rápida e sem falhas.

Para uma apresentação visual das informações que propusemos, o texto é complementado por esquemas úteis, coleções de fotos e guias de vídeo.

Tipos de métodos de perfuração

A perfuração anterior de aqüíferos para uso pessoal foi realizada principalmente maneira manual. Era um processo demorado e demorado, para que nem todo proprietário do local ou chalé pudesse se orgulhar de ter sua própria fonte de abastecimento de água.

Gradualmente, a perfuração mecanizada substituiu os métodos manuais devido à facilitação e aceleração significativas do processo.

Hoje, quase todos os aqüíferos são perfurados de maneira mecanizada, que se baseia na destruição do solo, alimentando-o à superfície de uma de duas maneiras: seca, quando o solo residual é removido do poço usando mecanismos e hidráulico, quando é lavado pela água fornecida sob pressão ou por gravidade.

Existem três métodos principais de perfuração mecânica:

• Rotacional (o solo é desenvolvido por rotação).
• Choque (Bursnaryad destrói o chão com golpes).
• Vibratório (o solo é desenvolvido por oscilações de alta frequência).

O método rotacional é considerado o mais alto desempenho, 3-5 vezes maior em eficiência do que o choque e 5-10 vibracional. Além disso, o método rotacional é o mais barato e acessível, sendo frequentemente usado como o principal método de perfuração manual.

Métodos rotacionais mecânicos de perfuração de poços de água substituíram os métodos manuais ineficientes

Por sua vez, o método de perfuração rotacional, amplamente utilizado na construção de poços de água, é dividido em quatro tipos principais de perfuração:

• núcleo;
• trado;
• corda de choque;
• rotativo.

Cada tipo de perfuração rotativa possui características próprias e é realizada por equipamentos especialmente projetados para isso. Considere esses tipos de perfuração com mais detalhes, determine quais são suas diferenças e qual método deve ser aplicado em cada caso.

Os detalhes da perfuração do núcleo

A perfuração do núcleo é um método mecânico de rotação no qual argila ou solo arenoso denso é extraído na forma de um núcleo cilíndrico. A broca de núcleo é um tubo de metal com paredes espessas.

No topo da broca de núcleo há um dispositivo para prender as hastes necessárias para a construção da coluna de perfuração. Abaixo está uma coroa, cujo tipo é selecionado dependendo da categoria do solo a ser perfurado.

Ao dirigir pelo método da coluna, o solo é destruído por uma coroa anular. Ao mesmo tempo, o núcleo principal permanece intacto. Para facilitar o processo de perfuração em argilas duras e semi-sólidas, argilas, rochas e fluido de lavagem são fornecidos para a face.

Durante a perfuração do núcleo, o solo não é destruído, mas é "perfurado" pela coroa e capturado pelo tubo do núcleo. Na superfície, a rocha perfurada é extraída na forma de um núcleo - uma coluna cilíndrica monolítica de rocha

O lodo do fundo às vezes é removido lavando - bombeando uma grande quantidade de água para dentro do barril. Na maioria das vezes, a descarga é substituída por sopro com ar comprimido fornecido pelo compressor no tubo. Este tipo de perfuração permite perfurar poços de até 1000 metros de profundidade e com um diâmetro de 8 a 20 cm.

A perfuração mecânica do núcleo é realizada por plataformas de perfuração do tipo ZIF, UGB, UKB, montadas em carros do tipo KAMAZ, KRAZ, skidders, etc. Na modalidade para perfuração manual o tubo do núcleo é encurtado, chamado sino ou copo. Com o último item doméstico virado de cabeça para baixo, o tubo central é estruturalmente semelhante.

A perfuração do núcleo é usada nos seguintes casos:

• exploração mineral;
• perfuração de poços exploratórios;
• arranjo de aqüíferos de qualquer profundidade, incluindo poços sem filtro em formações rochosas.

Para dispositivo poços de água privados em alguns casos, o método principal é usado antes de iniciar a perfuração sem-fim ou rotativa, desempenhando funções de reconhecimento e preparatórias.

Na construção de poços particulares, a perfuração do núcleo é usada em combinação com a perfuração por corda de choque. Camadas de argila passam por um tubo central.Areias soltas, cascalho e seixos com agregados de areia que não permanecem no tubo central são removidos do barril por zheloning.

Em termos de eficiência, o método do núcleo é um pouco inferior ao método do parafuso de perfuração de poços de água. Eles perfuram a broca mais rapidamente, mas não permitem libertar completamente o tronco da rocha perfurada. Eles raramente são usados ​​em pares. E se for administrado, os primeiros metros passam com um parafuso.

As coroas não destroem o solo, mas cortam-no com cuidado ao redor do perímetro, formando “colunas” - núcleos, estudando as quais você pode fazer uma seção hidrológica do local

Equipamentos e ferramentas usados

As seguintes ferramentas são usadas para perfuração de núcleo:

• brocas de diamante ou outro material de metal duro (aço, tungstênio, vitória);
• tubo de núcleo;
• Tubo para remoção de lodo;
• hastes necessárias para construir a coluna de perfuração;
• juntas de acoplamento, adaptadores entre tubos, vedação de descarga.

Ao perfurar rochas, a broca se desgasta rapidamente e precisa ser substituída. O material da coroa é caro, suportando cargas enormes, as opções de perfuração de diamante mais usadas.

Todas as ferramentas utilizadas no processo de perfuração devem estar alinhadas, ou seja, localizado exatamente em relação ao eixo de perfuração.

Tecnologia de perfuração do núcleo

A principal característica da perfuração do núcleo é a passagem da rocha com sua preservação total no tubo do núcleo. I.e. durante a operação do equipamento de perfuração, a coroa do anel destrói o solo, que, à medida que se aprofunda, é empurrado para dentro do tubo do núcleo e mantido nele devido à sua própria densidade.

Ao remover o tubo cheio do eixo de trabalho, ele é liberado do núcleo batendo com uma marreta.

O processo de perfuração do núcleo em fases é o seguinte:

• a broca está conectada ao tubo do núcleo;
• o tubo do núcleo é conectado às hastes, que crescem à medida que se aprofundam;
• a barra superior é fixada na sonda de perfuração;
• a broca gira a coluna de perfuração e aparafusa-a gradualmente no chão;
• o tubo do núcleo é gradualmente preenchido com solo atolado no núcleo em sua cavidade;
• depois de conduzir 50 - 70 cm, a coluna de perfuração é removida para a superfície, as hastes são desconectadas sucessivamente até que o tubo do núcleo seja removido;
• o tubo é libertado de estacas;
• a concha vazia é novamente abaixada para a face, aumentando a coluna de perfuração com hastes.

As ações são realizadas na ordem descrita até o poço revelar o aqüífero e mergulhar 50 cm na rocha impermeável subjacente.

Se a fixação do aqüífero superior não é o objetivo de afundar, as camadas superiores podem rubor. Nesse caso, a bomba vende a solução de lavagem através da mangueira para os tubos. Em seguida, a solução leva o solo desenvolvido para a superfície.

Se o objetivo do arranjo do poço não for um aqüífero na areia, a perfuração poderá ser liberada antes de atingir a rocha

Boas forças e fraquezas

Em comparação com os métodos de corda de choque e rotativos da perfuração mecânica, a perfuração do núcleo é realizada rapidamente, reduzindo significativamente o tempo de trabalho. Sua principal desvantagem é a impossibilidade de levantar solos soltos e seixos saturados com água. Movendo-se lentamente ao longo das rochas, é necessário um pouco para conduzir as pedras.

As vantagens da perfuração do núcleo incluem:

• alta produtividade e capacidade de perfurar poços com profundidade superior a 100 m;
• redução de cargas nos equipamentos de perfuração devido à destruição da argila, comparável ao seu corte;
• a possibilidade de usar um equipamento de perfuração móvel de dimensões compactas.

A perfuração do núcleo é um dos métodos mais rápidos para o desenvolvimento de trabalhos de entrada de água.Um poço na areia com a sua aplicação pode ser concluído em um dia útil. Sendo desenvolvido ingestão manual de água vai demorar muito mais tempo.

Características da perfuração de trado

Hoje, esse tipo de perfuração é usado com mais frequência na construção de aquíferos em fazendas particulares. Uma característica da perfuração de broca é que a rocha desenvolvida é completamente removida do poço sem envolver equipamento adicional. O método se assemelha ao parafusamento, permite perfurar em profundidade e, ao mesmo tempo, remover o solo desnecessário.

A ferramenta usada para perfuração é chamada de trado. É uma haste de metal com lâminas. Aparafusando o solo, o parafuso destrói a rocha, que permanece nas lâminas. Devido ao design específico do parafuso, é impossível libertar completamente a face da lâmina. Portanto, é usado principalmente para acionar as camadas superiores.

A perfuração sem-fim é um método rápido e barato que não requer um reservatório de fluido de lavagem

A perfuração usando um parafuso não requer muito esforço e custos financeiros; portanto, o escopo deste método é amplo o suficiente: poços de exploração, colocação de comunicações, construção de poços perfurados e parcialmente perfuração de água.

Agora é usado ativamente para a construção de poços da Abissínia, para não entupir completamente o orifício da agulha em solo denso, mas para facilitar um pouco o processo de imersão do tronco em uma rocha anteriormente destruída.

O método é adequado para o desenvolvimento de aquíferos com profundidade de até 30 m em solos moles e soltos e até 20 m em densidades médias. Após a penetração da broca e a instalação de um revestimento, o poço de exploração deve ser limpo de rocha não excitada pelo caçador.

O trado não é categoricamente adequado para trabalhos em rochas! É usado para penetração parcial de poços de até 120 m, enquanto este método é combinado com outros: rotativo, corda de choque, núcleo.

Equipamentos e ferramentas envolvidos

A perfuração do eixo helicoidal é realizada por uma sonda de perfuração, cujo elemento principal é uma ferramenta de perfuração do tipo parafuso, feita de metal de alta resistência. Perfure a corda para aprofundar os parafusos de tamanho igual.

No kit, às vezes são utilizadas brocas de lâmina necessárias para a passagem de pedras soltas, bem como brocas com cabeças redondas ou cônicas, utilizadas para o desenvolvimento de rochas duras.

Um equipamento de perfuração baseado em um carro equipado com um motor potente é a melhor opção para perfurar em locais remotos e inacessíveis

A maioria das plataformas de perfuração modernas são equipadas com conchas ocas, equipadas com travas reversíveis que impedem que a ferramenta se mova na direção oposta.

As partes cortantes da broca durante a perfuração são resfriadas devido ao solo desenvolvido e a rocha desenvolvida sobe em espirais. Isso permite perfurar sem parar, reduzindo significativamente o tempo e os custos de energia na criação de um aqüífero.

Tecnologia de perfuração sem-fim

Após a conclusão da penetração, cuja profundidade é de 1,5 - 2,0 m, a broca é removida e instalada no poço tubos de revestimento. O diâmetro de um poço de água perfurado com um parafuso é de 50 a 200 mm e depende do tamanho da ferramenta utilizada.

O colapso das paredes do poço impede o revestimento. Isso é especialmente importante para solos soltos e incoerentes; portanto, os perfuradores têm uma regra: ao conduzir barro e barro, use brocas com lâminas no ângulo de 30 - 60º e ao perfurar areias de adição densa, uma ferramenta com lâminas no ângulo de 90º.

Com uma inclinação menor das voltas da espiral do trado, uma lâmina maior trará o trado à superfície.

A perfuração sem-fim não requer o uso de fluido de lavagem, a rocha desenvolvida com a ajuda de um cinzel é trazida para a superfície nas lâminas da ferramenta

Prós e contras do uso de um parafuso

O método de perfuração do eixo helicoidal permite que o poço seja construído o mais rápido possível, desde que o tamanho do eixo helicoidal e o ângulo de inclinação da broca tenham sido selecionados corretamente.

As vantagens da perfuração com trado incluem:

• o solo sobe à superfície imediatamente durante a perfuração;
• alta velocidade de aprofundamento no solo sem paradas tecnológicas;
• não há necessidade de liberar o furo de poço;
• uma sonda compacta ou broca manual pode ser perfurada dentro da casa (no porão);
• não há necessidade de elevar o primeiro elo para a superfície e desmontar / montar a coluna de perfuração como no método do núcleo.

A principal desvantagem da perfuração de brocas helicoidais é a impossibilidade de trabalhar em solos soltos e muito duros, mas, ao mesmo tempo, a broca helicoidal é uma ferramenta ideal para perfurar solos argilosos, mistos (barro e areia) e argila macia.

Outra desvantagem que restringe o uso de um parafuso para a construção de aquíferos é a necessidade de usar um método de corda de choque para limpar o tronco de rochas despejadas.

Similaridade trado - bobina amplamente utilizado na perfuração manual. Também destrói a rocha e a agarra com lâminas para extração.

Perfuração rotativa

A perfuração rotativa é um método de perfuração por vibração rotacional, no qual a destruição do solo é realizada usando um pouco acionado no fundo do poço pelo rotor da plataforma de perfuração. O rotor gira de um motor de carro ou de um motor elétrico instalado separadamente através de um eixo de acionamento.

O solo desenvolvido é lavado do eixo do poço por lavagem direta ou reversa. A solução de lavagem pode ser fornecida por gravidade ou por uma estação de bombeamento.

A maioria dos poços artesianos é perfurada usando o método de perfuração rotativa: usando uma broca rotativa, seguida de lavagem do poço e fixação do revestimento

A perfuração rotativa é usada para desenvolver solos rochosos e semi-rochosos com a instalação de poços profundos de até 150 M. Uma perfuratriz rotativa com uma broca selecionada corretamente e tubos de perfuração pesados ​​lida com formações rochosas.

Os perfuradores recomendam o uso deste método de perfuração nas seguintes condições:

1. A seção hidrogeológica do local foi estudada muito bem. Sabe-se que a rocha deve ser perfurada. O nível de ocorrência do aqüífero na rocha é conhecido.
2. As águas subterrâneas têm uma pressão característica para os poços artesianos
3. Existe a possibilidade de fornecimento ininterrupto de água do processo para a lavagem do poço.

Nas regiões sul, a perfuração rotativa pode ser realizada durante todo o ano e no clima norte a aplicação deste método é limitada devido à possibilidade de congelamento do fluido de lavagem.

Equipamento e ferramentas aplicadas

A perfuração rotativa de aqüíferos é realizada usando uma estrutura ou torre de treliça, na qual estão localizados equipamentos de elevação e outros elementos da plataforma de perfuração. A torre permite elevar e abaixar as colunas de perfuração no poço.

O equipamento de perfuração do tipo rotativo inclui:

• torre de estrutura ou treliça;
• motor com acionamento;
• rotor e coluna de perfuração;
• equipamento de bombeamento e sistema de tratamento de fluidos de lavagem;
• equipamento de elevação, linha de pressão, giro, retentores, etc.

Em unidades de autopropulsão, o motor do veículo é usado como motor, com base no qual está localizado o complexo de perfuração. Nesse caso, a velocidade do motor é regulada pela velocidade da ferramenta de perfuração.

Um motor elétrico estacionário ou móvel, motor de combustão interna de um carro, os geradores podem atuar como fonte de energia para uma plataforma de perfuração rotativa

O rotor, com a ajuda de um dispositivo de engrenagem, transmite a rotação para o tubo principal, que por sua vez o comunica à principal ferramenta de perfuração - o cinzel. A broca pode ter uma forma diferente e é feita de materiais de alta resistência: compósitos, aço revestido de diamante, etc.

Para cada tipo de solo, é selecionado um tamanho e formato especiais da broca, garantindo alta eficiência e taxa de penetração.

A peculiaridade da tecnologia rotativa

A perfuração rotativa de poços para água é realizada em três etapas:

1. Rocha quebrando com um formão.
2. A remoção da rocha destruída para a superfície pelo fluxo de água injetada.
3. Reforçar as paredes do poço com tubos de revestimento.

A remoção do solo destruído é realizada por lavagem reversa ou direta. A escolha do método de descarga depende de condições específicas: profundidade do poço, tipo de solo, disponibilidade do volume necessário de água de descarga.

Normalmente, fazendas privadas usam a tecnologia de perfuração com descarga direta, que inclui as seguintes etapas:

• aprofundamento de brocas de grande diâmetro no solo;
• rotação de bits sob a influência de um rotor;
• instalação de tubos de perfuração e instalação de tubos pesados ​​entre eles e a broca;
• remoção de resíduos de solo por pressão de fluido usando uma bomba;
• instalação de revestimento para evitar a aspersão do solo dentro do poço;
• perfurar com um bit de diâmetro menor e repetir o ciclo inteiro.

Ao retrolavar, o solo é removido do poço através do tubo de perfuração e o fluido de lavagem é derramado entre as paredes do poço e os tubos.

A água flui por gravidade para um tanque previamente preparado, onde é limpo do solo e do lodo e retorna à coluna de perfuração para uma nova porção da rocha residual.

Em alguns casos, ao executar perfuração rotativa, não é utilizada a descarga direta ou reversa, mas o ar soprado sob pressão criada usando um compressor

Vantagens e desvantagens da perfuração rotativa

A principal vantagem do método rotativo é a capacidade de perfurar poços profundos com entrada de água em calcário fraturado.

Além disso, este método de perfuração tem as seguintes vantagens:

• abertura de alta qualidade de um transportador de água no leito rochoso;
• a possibilidade de arranjar poços de grande diâmetro até 200 cm;
• alta velocidade de perfuração, baixos custos de energia.

Uma desvantagem significativa da perfuração rotativa pode ser chamada de necessidade de lavar o poço.

Qual método de perfuração escolher?

Todos os métodos considerados de perfuração mecânica são amplamente utilizados para a construção de aquíferos.

Em resumo, podemos dizer que:

1. A perfuração do núcleo é aconselhável para afundar em solos de argila plástica. O método da coluna é adequado para o dispositivo da maioria dos trabalhos de entrada de água; se necessário, é usado em conjunto com um cabo de choque.
2. A perfuração sem-fim na aplicação é semelhante ao método do núcleo. Difere dele pela limpeza de baixa qualidade do barril, requer o uso obrigatório de um fiador ou lavagem a longo prazo do poço antes da operação.
3. A perfuração rotativa é a melhor opção para perfurar poços em solos rochosos.

O custo do desenvolvimento de um poço usando um ou outro método de perfuração depende muito do equipamento usado, bem como das categorias de rochas passadas pela perfurabilidade.

Um método bem escolhido de perfuração de um poço não apenas ajudará a reduzir o tempo gasto na perfuração, mas também permitirá operar a fonte de água no futuro sem problemas

Você pode ler sobre como fazer uma plataforma de perfuração com suas próprias mãos em outra artigo popular nosso site.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo nº 1. Demonstração do princípio da perfuração clássica clássica com extração do núcleo por pressão da água:

Vídeo # 2. Características da perfuração de poço helicoidal:

Vídeo nº 3. Perfuração de um poço com lavagem do fundo e instalação de um revestimento duplo, cuja parte externa é feita de tubos de aço, o polímero interno:

A perfuração de um aqüífero é um processo demorado. Não apenas a velocidade do dispositivo de uma fonte de água autônoma, mas também os custos financeiros dependem da correção do método de perfuração escolhido.

A primeira coisa que você deve prestar atenção ao escolher um método de perfuração é o tipo de solo e a profundidade do aqüífero. Com base nesses parâmetros, você pode escolher a melhor opção que permitirá perfurar um poço de forma rápida e barata.

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