Forajul cu puțuri rotative: o imagine de ansamblu asupra tehnologiei de foraj și a echipamentelor esențiale

Dacă o casă de țară nu poate fi conectată la alimentarea cu apă centrală, trebuie să organizați un sistem autonom. Majoritatea proprietarilor preferă să-l amenajeze pe baza puțului, în dezvoltarea cărora se folosesc diverse metode. Vom lua în considerare forajul cu puturi rotative - o opțiune foarte promițătoare, dar până acum puțin cunoscută.

În articolul nostru, sunt descrise în detaliu complexitățile tehnologiei rotorului și instrumentele utilizate. Avantajele și dezavantajele acestei tehnici sunt examinate și sunt prezentate metodele de implementare a acesteia în practică. Sfaturile noastre vor fi utile proprietarilor prudenți de parcele private care doresc să monitorizeze activitatea de burghie.

Definiția rotary drilling

Pentru început, să analizăm despre ce este vorba de forajul rotativ al puțurilor și care sunt alternativele sale? Forajul Auger este încă recunoscut drept unul dintre cele mai comune moduri de a atrage apă.

totuși tehnologie cu șuruburi nu permite să treacă roca de piatră. Masina de gaurit folosita la forajul cu surub nu este capabila sa distruga calcarul. Dar se întâmplă adesea că trebuie să forați în ea, deoarece straturile de bază nu sunt stabile și suficiente pentru debitul de funcționare.

Tehnologia de găurire cu miez și auger nu oferă posibilitatea de a trece prin formațiuni de rocă. În cazul instalării unui puț pe calcar, este mai eficient și mai eficient să folosiți metoda rotativă de foraj

Prin urmare, tehnologia rotativă, folosită anterior doar în industria minieră, a început să fie introdusă în domeniul de aplicare al construcției instalațiilor private de alimentare cu apă. Elementul său de lucru este puțin localizat în partea de jos a puțului. Folosind o dalta, solurile coezive și incoerente sunt distruse, stratul stâncos este strivit.

Săparea rocii distruse se realizează cu ajutorul unui lichid, care este furnizat pe față printr-o coloană de lucru sau annulus spațiu.Este vorba de 2 metode diferite de foraj, fiecare dintre acestea urmând să fie discutate în detaliu mai jos.

Diametrul bitului depășește diametrul coloanei de lucru, ceea ce permite:

• reduce costurile de energie pentru întregul proces de forare (puterea de aici se cheltuie direct doar la întoarcerea cu forța bitei în față, iar pierderile de fricțiune ale șirului de lucru împotriva peretelui forajului sunt reduse la minimum);
• protejați majoritatea elementelor șirului de lucru de deteriorare, precum și pereții puțului forat de distrugere;
• creați găuri de diametru impresionante (de exemplu, până la 70 cm) la adâncimi extrem de impresionante.

În acest fel poți formează acvifere, cu o adâncime de maximum 300 de metri, adică. să forați prizele de apă pentru a furniza apă căsuțelor și satelor de vară.

Deci, definiția: găurirea rotativă este un astfel de mod de a dezvolta un puț în care forța de pe bita din față este transmisă din rotație rotator prin coloana de lucru. Se asamblează din tije - conducte înguste de oțel care sunt conectate secvențial între ele prin schimbarea adâncimilor în pământ.

Dar pentru a curăța trunchiul minei și a sacrificării din nămol, se folosește apa furnizată sub presiune. Datorită acestei decizii, nu este necesară dezasamblarea și asamblarea șirului de foraj pentru extragerea miezului ca în forajul miezului.

Lichidul injectat în mină rezolvă imediat două sarcini importante: eliberează calea pentru ca burghiul să efectueze lucrări suplimentare și să producă spălarea fântâniinecesare pregătirii aportului de apă pentru funcționare.

Beneficiile tehnologiei rotative

Care sunt avantajele forajului rotativ față de alternativele posibile? Există mai multe dintre ele.

în primul rândFolosind un bit rotativ, este posibil să se creeze puțuri cu diametrul mare care să satisfacă pe deplin necesitățile de apă ale mai multor gospodării simultan.

Nu este un secret faptul că forajul nu este un proces scump: este nevoie de echipamente specializate, iar buricele cu experiență trebuie să controleze și să gestioneze procesul. La urma urmei, activitățile de foraj sunt autorizat. De aici și prețul ridicat.

Datorită formei și construcției sale, un burghiu rotativ poate forma puțuri cu un diametru mult mai mare decât burghiele și conducta de miez

Combinarea mai multor gospodării simultan pentru a finanța un puț comun pentru site-urile adiacente este o acțiune rentabilă. Dar acest lucru necesită un debit semnificativ. În majoritatea cazurilor, acviferele din sedimentele (nisipurile) cuaternare nu le pot furniza.

Desigur, pentru funcționarea colectivă, aportul de apă trebuie pus pe calcar. Apele subterane extrase din acesta se caracterizează printr-o mai mare mobilitate și puritate a apei. Volumul precipitațiilor nu are nici cel mai mic efect asupra fluxului de puțuri către calcar. Ce nu se poate spune despre fântânile de pe nisip.

În al doilea rând, costurile energetice relativ mici conving. Elementul de lucru pentru foraj rotativ este un dalta. Dar spre deosebire de auger și foraj cu miez, instrumentul de foraj nu interacționează cu pereții puțului găurit

Adică, doar un pic a cărui înălțime este neglijabilă în raport cu înălțimea întregului șir de foraj este în contact direct cu solul. Drept urmare, această metodă de formare a puțurilor este cea mai rapidă - până la 1000 de metri liniari pe lună!

treilea, clienții colectivi sunt atrași de profunzimea forajului. Doar metoda rotativă poate fi utilizată pentru a găuri un puț îngropat în roci indigene metamorfice și ignee, din fisurile cărora poate fi pompată apa, a cărei compoziție este cea mai potrivită pentru băuturi.

Cel mai adesea, numai apa industrială este extrasă din prizele cu adâncimea mai mică de 30 m.Compoziția sa este influențată de corpurile de apă din apropiere, râurile acoperite cu gunoi, precipitații și doar lichide tehnice vărsate pe sol. Șurubul și conducta de miez vor ajuta la obținerea unui astfel de admisie.

Întregul ansamblu de echipamente de foraj se montează cu ușurință pe o singură platformă automobilistică medie. Acest lucru face ca procesul de foraj rotativ să fie mult mai avansat din punct de vedere tehnologic și, prin urmare, mai ieftin.

În plus, forajul rotativ vă permite să parcurgeți dezvoltarea până la adâncime maximă, fără a trece la o altă metodă de foraj. Atunci când dezvoltă un puț cu șurub, de exemplu, dacă este necesar să găuriți un bolovan, acestea trec la o tehnică cu șnur.

Pentru aceasta, o cochilie de șurub este îndepărtată din butoi și bitul este aruncat la față până la ruperea unui bolovan. Apoi sacrificarea curățat de un executor. Se utilizează dacă este necesar să se ridice nisip saturat de apă la suprafață, care nu este colțos în conducta de miez.

Practica arată că puțurile găurite prin metoda rotativă au o durată de viață mai lungă. Tehnologic, acest lucru se datorează faptului că, după instalarea șirului de carcasă care formează pereții forajului, anularea este consolidată în continuare.

Păi echipament

În primul rând, o consolă verticală este montată pe suprafața de deasupra puțului pentru fixarea ulterioară a verigilor verticale ale șirului de lucru. Prima verigă a acestui arbore de foraj este echipată cu un element de lucru - un bit, care poate avea un format diferit, în funcție de categoria de rocă pentru foraj.

Desigur, echipamente mai compacte sunt utilizate pentru găurirea acviferelor, iar formarea unui turn desemnat nu este de obicei necesară

Set de instrument de foraj

La adâncirea primei verigi, lumânarea, următoarea, numită bara, este montată pe ea și așa mai departe. Lungimea fiecărui astfel de bloc de conducte poate varia de la 20 la 50 m. Pentru a simplifica formarea coloanei de lucru, fiecare tijă este echipată cu un fir conic cu blocare.

Drept urmare, se formează un burghiu care constă din:

• bit de lucru;
• bara de plumb;
• coloane de tije obișnuite interconectate prin cuplaje.

Menținerea coloanei de lucru se realizează cu pivotări, a căror rotire este realizată de rotor. În funcție de cât de adânc ar trebui să găuriți și de ce proprietăți fizice și mecanice ale solului, tije standard sau cântărite sunt utilizate pentru a forma veriga principală.

Bara de antrenare, de regulă, este o conductă ponderată, deoarece are o misiune tehnologică importantă. Prin ea, o soluție de înroșire intră cu fața la mușchi, a cărei sarcină este să spele roca zdrobită. Și aceasta, la rândul său, prezintă cerințe pentru îmbinările de cuplare, a căror sarcină este sigilarea îmbinărilor între verigi.

Nu uitați că presiunea fluidului depinde direct de înălțimea coloanei formate (și nu depinde de secțiunea transversală a conductei). Mai mult, chiar dacă apa este folosită ca soluție de spălare, atunci la fiecare 10 metri presiunea va crește cu 1 atmosferă.

Pentru comparație, merită să dai un exemplu. Presiunea de lucru în rețeaua de conducte menajere din casă este de 10 atmosfere, iar cele mai durabile conducte sunt proiectate pentru o presiune de 20 de atmosfere.

Numai dacă sistemele casnice sunt în staționare și nu se mișcă, atunci presiunea este egală cu greutatea șirului de foraj de pe tija de antrenare. Însă ea trebuie să transmită momentului și forței de rotație bițului.

Cuplajele sunt cele mai importante elemente ale tijei, deoarece acestea sunt cele care țin cont de greutatea întregii părți inferioare a tijei adiacente, precum și de încărcarea din vibrațiile dinamice și mișcarea de rotație oferită de motor.

Următoarele cerințe sunt impuse cuplajelor ca elemente structurale ale unei sfoară, acestea sunt:

• trebuie să asigure etanșeitatea conexiunii tijelor și să reziste la presiunea fluidului până la 100 de atmosfere (pentru curățarea fundului fluxului de presiune);
• trebuie să fie rezistent la uzură, pentru a nu deveni inutilizabil atunci când frecați de pereții puțului;
• trebuie să fie capabil să transmită cuplul din partea superioară a șirului de lucru în partea de jos și, în sfârșit, către bit.

Este obligatoriu ca cuplajele să fie de bună calitate. Dacă cel puțin unul dintre ei nu poate rezista la sarcină și șirul de lucru este rupt, va fi extrem de dificil să-i îmbina partea inferioară cu bitul. În ceea ce privește cheltuielile de capital, uneori este mai ușor să găuriți un nou puț în apropiere decât să obțineți o tijă de plumb detașată.

Utilizarea apei în timpul forajului

Lichidul care este furnizat feței este de obicei apă obișnuită. Uneori, pentru a stabiliza trunchiul care trece prin roci incoerente libere (nisip, pietriș, pietriș și depozite de pietricele), o soluție cu aditivi de foraj este introdusă în puț. Acest lucru este necesar, deoarece carcasa nu este plasată în primele stadii de penetrare.

Apa intră la ieșire fie sub presiune în interiorul tijei de antrenare (și apoi pompează prin annulus sau prin gravitație în jos annulus spațiul și îndepărtarea are deja loc prin coloana de lucru cu o pompă de aspirație.

Acestea sunt două tehnologii diferite de foraj rotativ, ale căror caracteristici vor fi discutate mai jos.

Forajul rotativ se caracterizează prin cea mai mare rată de dezvoltare a unui puț de apă. În același timp cu forajul, butoiul este spălat și dezvoltarea este pregătită pentru funcționarea viitoare

Cu toate acestea, indiferent de metodă folosită, lichidul folosit la foraj peste tot trebuie curățat (pentru o utilizare ulterioară).

Pentru a face acest lucru, utilizați următoarele echipamente:

• Grădină de depozitare a fluidului de foraj. (Dacă intenționați să găuriți un puț superficial - în câteva zeci poate fi amenajat direct în pământ, iar apa obișnuită este folosită ca fluid de spălare). Haana funcționează ca o baterie pentru spălarea lichidului.
• vibratoare ecran. Soluția de spălare, ridicată din puț, transportă particule de rocă zdrobită care trebuie îndepărtate. Cea mai eficientă metodă este una mecanică folosind ecrane vibrante.
• Rezervor de sedimentare. După îndepărtarea particulelor mari de rocă, lichidul intră în bazin pentru a scăpa de particulele suspendate care precipită. Atunci când utilizați apa ca lichid de spălare, uneori este construit și un bazin direct în pământ. În plus, pentru separarea substanțelor lichide și separarea sedimentelor se utilizează hidrociclon.
• Pompă de nămol. El este cel care asigură circulația soluției de spălare.
• Sistem de jgheaburi. Acestea sunt necesare pentru deplasarea apei de la punctul de formare a minei până la locul de purificare a acesteia.

În total, sunt necesare următoarele mecanisme și echipamente pentru a dezvolta un puț folosind tehnologia rotativă:

1. Turn sau consolă pentru asamblarea șirului de foraj din tije și demontarea acesteia la sfârșitul forajului, precum și un sistem de strângere.
2. motorasigurând rotirea unui rotor.
3. Echipament fluid. Mecanisme și dispozitive pentru circulația lichidului de spălare și curățarea acestuia (pompă; ecran vibrator; gropi și / sau hidrociclon; un hambar pentru depozitarea lichidului de spălare; sistem de conducte și jgheaburi).

Pentru găurirea rotativă a puțurilor superficiale, întregul set de echipamente listat este foarte compact (de exemplu, brațul consolei se pliază). Acest lucru face ușor așezarea echipamentului de foraj în orice loc convenabil pentru foraj și funcționarea ulterioară.

Două opțiuni de foraj rotativ

În funcție de metoda de furnizare a lichidului de spălare pe față, există 2 tipuri de tehnologie de foraj rotativ:

1. feed direct;
2. cu avans invers.

Trebuie menționat că lichidul furnizat pe față este destinat nu numai pentru spălarea și îndepărtarea rocilor zdrobite. De asemenea, răcește puțin, care este foarte fierbinte de la frecare. În cazul alimentării directe a fluidului, pompa își creează suprapresiunea.

Apa intră pe față prin găurile tehnologice din bit, „ridică” piatra zdrobită și apoi prin gravitație prin fântână (adică prin annulus spațiul în raport cu tija conducătoare) intră în suprafață, unde intră în complexul de curățare (ecran vibrator, hidrociclon).

Fluxarea poate fi directă sau inversă, de care vor depinde caracteristicile calitative ale echipamentului folosit, dar diagrama de circuit este valabilă pentru ambele tipuri de tehnologie

Tehnologia de alimentare inversă presupune că lichidul de spălare curge spre fund în greutate, coborând prin sondă, dar soluția cu material strivit revine la suprafață deja prin conducta tijei de plumb. În acest caz, pompa de nămol creează presiune negativă.

În ciuda simplității aparente a ambelor tehnologii, există multe mai multe nuanțe decât ar putea părea la prima vedere. Prin urmare, pare oportun să ne bazăm mai detaliat pe fiecare din aceste tehnologii de foraj.

Găurire directă

Această tehnologie este uneori numită „curs direct de apă”. Este indicat să îl folosiți în soluri nisipoase, pietrișe, pietrișe. De asemenea, este utilizat dacă adâncimea acviferului nu depășește 30 m. Aici se adaugă aditivi la fluid care măresc densitatea și stabilitatea trunchiului.

Forajul rotativ se caracterizează printr-o scădere treptată a diametrului puțului care a fost forat. Cu alte cuvinte, mai întâi cel mai mare puț cu diametrul este forat, apoi acesta în jurul valorii de plante conducta și spațiul inelar dintre suprafața exterioară a conductei și peretele puțului prin găuri tehnologice sunt umplute cu mortar de ciment.

Perforarea ulterioară continuă cu o dalta mai mică. Apoi din nou carcasa, iar noua secțiune are un diametru și mai mic etc. Cu cât este mai puțin frecvent să fii „distras” prin cimentarea puțului, cu atât productivitatea de foraj este mai mare, ceea ce în final se traduce în costul total al procesului și al puțului în ansamblu.

În plus, carcasa prea frecventă duce la faptul că diametrul efectiv al puțului (diametrul care deschide acviferul) este mult redus. Deci „cursul direct de apă” se caracterizează prin faptul că puțul cu această metodă de formare a acestuia nu poate fi acoperit până la 100 de metri.

Presiunea principală a fluidului de spălare este creată de pompă în interiorul tijei de antrenare și annulus lichidul cu elemente de rocă zdrobită umple spațiul prin gravitație, fără a distruge peretele găurii cu exces de presiune.

Schema de curgere a fluidului de foraj direct. Supunerea ei la față se realizează prin țeava tijei conducătoare și se ridică la suprafață prin gravitație

Cu toate acestea, această metodă de foraj are dezavantajele sale. În special, prea mult timp openhole situl duce la faptul că intră în acvifere particule de argilă dispersate fin, ceea ce poate reduce semnificativ și poate încetini fluxul de apă în ieșirea din acvifer.

Aceste particule joacă aici rolul de dopuri particulare de pori și microchannels în stânca prin care se scurge apa. Prin urmare, procedura de înveliș efectuată în timpul procesului de foraj este necesară pentru a menține productivitatea viitoare a puțului în ansamblu.

Perforarea inversă a spălării

Cu această metodă de control a fluxului de fluid, butoiul și partea de jos sunt șterse cel mai bine. Pompa de aici nu împinge lichidul în fund, ci dimpotrivă, îl aspiră înapoi, iar acest lucru duce la faptul că viteza de formare a puțului cu o dalta crește cu un ordin de mărime și de câteva ori mai mult în comparație cu spălarea directă.

Fântâna în sine nu este contaminată cu incluziuni de argilă cu un flux de lichid de spălare curgător. La urma urmei, pompa aspiră tot ce poate fi conținut în ea. Apropo, nu mai există niciun sens practic în aditivi suplimentari, prin urmare, apa pură este utilizată ca același lichid de spălare.

Schema de spălare de spălare pentru foraj rotativ. Fluxul este gravitațional prin anul, iar nămolul este tras de pompă prin conducta tijei de antrenare

Deci, pentru a rezuma avantajele forajului cu un flux invers:

• viteza de foraj crește (comparativ cu cursul direct de apă) de până la 15 ori;
• acviferiul nu este înfundat cu particule de argilă și granule argiloase de nisip din partea inferioară uncased niveluri de puțuri;
• datorită deschiderii de înaltă calitate a acviferului, nu este nevoie să fie pregătit suplimentar pentru funcționare, puteți instala imediat carcasa internă cu un filtru și puteți începe să pompați cu o pompă;
• apa simplă (și, prin urmare, ieftină) este utilizată ca fluid de lucru.

Cu toate acestea, această metodă are un dezavantaj semnificativ. Necesită implicarea echipamentelor scumpe, ceea ce duce la o creștere semnificativă a costurilor întregului proces de foraj în ansamblu.

Prin urmare, forajul cu un „curs de apă invers” se realizează numai în acele cazuri când puțul este proiectat pentru funcționarea de mai multe gospodării simultan. Dar, în cazul în care sonda este proiectată pentru funcționare individuală, este mult mai rezonabil să folosiți tehnologia de găurire rotativă cu un curs de apă direct.

Concluzii și video util pe această temă

Video # 1. Demonstrarea vizuală a procesului de foraj rotativ în pași:

Video # 2. Analiza tehnologiei rotative și a principiilor de aranjare a puțurilor:

Video # 3. Circulația apei în timpul forajului rotativ:

Situația cu prezența și profunzimea acviferelor poate fi foarte diferită de la un loc la altul (dar undeva nu există deloc, ca pe insula Madeira).

La proiectarea unui puț și la alegerea metodei optime de foraj rotativ, trebuie utilizate hărți existente cu acvifere dovedite. Acest lucru vă va economisi timp și bani semnificative.

Povestiți-ne despre experiența dvs. în dezvoltarea unui puț folosind tehnologia rotativă. Partajați nuanțe tehnologice care sunt utile vizitatorilor site-ului. Vă rugăm să lăsați comentarii în formularul de mai jos, postați o fotografie și puneți întrebări despre subiectul articolului.