Rotačné vrty: Prehľad technológie vŕtania a základného vybavenia

Ak nemožno vidiecky dom pripojiť k centrálnemu vodovodu, musíte zorganizovať samostatný systém. Väčšina majiteľov dáva prednosť zariadeniu na základe studne, pri ktorej vývoji sa používajú rôzne metódy. Za veľmi sľubnú, ale zatiaľ málo známu možnosť budeme považovať vrtacie vrty.

V našom článku sú podrobne opísané zložitosti technológie rotora a použité nástroje. Skúmajú sa výhody a nevýhody tejto techniky a sú uvedené spôsoby jej zavedenia do praxe. Naše tipy budú užitočné pre obozretných vlastníkov súkromných pozemkov, ktorí chcú monitorovať prácu vŕtačiek.

Definícia rotačného vŕtania

Najprv si rozoberieme, o čom je točivé vŕtanie vrtov a aké sú jeho alternatívy? Vŕtanie vrtov je stále považované za jeden z najbežnejších spôsobov čerpania vody.

však skrutková technológia neumožňuje prejsť skalným podložím. Skrutková vŕtačka použitá pri vŕtaní skrutkou nedokáže zničiť vápenec. Často sa však stáva, že do toho musíte vŕtať, pretože vrchné vrstvy nie sú stabilné a dostatočné na prevádzkový prietok.

Technológia jadrového a vrtného vrtu neposkytuje príležitosť prejsť skalnými útvarmi. V prípade inštalácie vrtu na vápenec je efektívnejšie a hospodárnejšie používať rotačnú metódu vŕtania

Rotačná technológia, ktorá sa predtým používala iba v ťažobnom priemysle, sa preto začala zavádzať do rozsahu výstavby súkromných zariadení na príjem vody. Jej pracovný prvok je trochu umiestnený v spodnej časti studne. Pomocou sekáča sa zlikvidujú súdržné a nesúdržné pôdy a rozdrví sa skalné podložie.

Výkop zničenej horniny sa vykonáva pomocou kvapaliny, ktorá sa dodáva na tvár cez pracovný stĺp alebo medzikružia space.Jedná sa o 2 rôzne metódy vŕtania, z ktorých každá bude podrobnejšie opísaná nižšie.

Priemer vrtáka presahuje priemer pracovného stĺpca, čo umožňuje:

• znížiť náklady na energiu pre celý proces vŕtania (energia sa tu vynakladá priamo iba na sústruženie silou vrtáka do steny a minimalizujú sa straty spôsobené trením pracovnej šnúry proti stene vrtu);
• chrániť väčšinu prvkov pracovnej šnúry pred poškodením, ako aj steny vŕtanej studne pred zničením;
• vytvárajú pôsobivé priemery (napríklad do 70 cm) vo veľmi pôsobivých hĺbkach.

Týmto spôsobom môžete tvoria zvodnené vrstvy, s hĺbkou najmenej 300 metrov, t. na vŕtanie prítokov vody do letných chát a dedín.

Definícia: rotačné vŕtanie je taký spôsob, ako vytvoriť studňu, v ktorej sa sila na vrták v tvári prenáša z rotačného vŕtania. rotátor cez pracovný stĺpec. Zostavuje sa z prútov - úzkych oceľových rúr, ktoré sú vzájomne spojené zmenou hĺbok do zeme.

Ale na vyčistenie kmeňa bane a porážky z kalov sa používa voda dodávaná pod tlakom. Vďaka tomuto rozhodnutiu nie je potrebné rozoberať a montovať vŕtaciu šnúru na ťažbu jadra, ako je tomu pri vŕtaní jadra.

Tekutina vstreknutá do bane okamžite rieši dve dôležité úlohy: uvoľňuje cestu pre vŕtanie na vykonanie ďalších prác a produkuje spláchnutie studnepotrebné pripraviť prívod vody na prevádzku.

Výhody rotačnej technológie

Aké sú výhody rotačného vŕtania oproti možným alternatívam? Existuje ich niekoľko.

za prvéPomocou rotačného vrtáka je možné vytvoriť studne s veľkým priemerom, ktoré dokážu úplne uspokojiť požiadavky na vodu niekoľkých domácností naraz.

Nie je žiadnym tajomstvom, že vŕtanie nie je drahý proces: vyžaduje si špeciálne vybavenie a skúsení vŕtačky musia tento proces kontrolovať a riadiť. Koniec koncov, vŕtacie činnosti sú licencií, Preto je jeho vysoká cena.

Vďaka svojmu tvaru a konštrukcii môže rotačná vŕtačka vytvárať studne s oveľa väčším priemerom ako vrtáky s vrtákmi a jadrové potrubie.

Kombinácia viacerých domácností naraz na financovanie jednej spoločnej studne pre susedné lokality je nákladovo efektívnym podnikom. Vyžaduje si to však značný debet. Vo väčšine prípadov ich nemôžu zabezpečiť kolektory kvartérnych sedimentov (pieskov).

Prirodzene, pri kolektívnej prevádzke by sa mal prívod vody ukladať na vápenec. Podzemná voda získaná z nej sa vyznačuje väčšou mobilitou a čistotou vody. Objem zrážok nemá najmenší vplyv na tok studní do vápenca. Čo sa nedá povedať o studniach na piesku.

za druhé, relatívne malé náklady na energiu presvedčia. Pracovným prvkom pre rotačné vŕtanie je sekáč. Na rozdiel od vrtákov a vrtákov jadrové vŕtanie, vŕtací nástroj neinteraguje so stenami vŕtaného otvoru

To znamená, že iba kúsok, ktorého výška je zanedbateľná vzhľadom na výšku celej vŕtacej šnúry, je v priamom kontakte s pôdou. Výsledkom je, že tento spôsob formovania studní je najrýchlejší - až 1 000 lineárnych metrov za mesiac!

tretina, pre hromadných zákazníkov priťahuje hĺbka vŕtania. Iba rotačná metóda sa môže použiť na vŕtanie dobre pochovaných v domorodých metamorfovaných a vyvrelých horninách, z ktorých môžu byť čerpané praskliny, ktorých zloženie je najvhodnejšie na pitie.

Najčastejšie sa z prítokov ťaží iba priemyselná voda s hĺbkou menej ako 30 m.Na jeho zloženie majú vplyv okolité vodné útvary, rieky plné odpadkov, zrážky a iba technické kvapaliny vytekajúce do zeme. Skrutka a rúrka jadra pomôžu získať iba taký prívod.

Celá sada vŕtacích zariadení sa ľahko namontuje na jednu stredne náročnú automobilovú platformu. Vďaka tomu je proces rotačného vŕtania oveľa technologickejší, a preto je lacnejší.

Okrem toho vám rotačné vŕtanie umožňuje prejsť vývojom do plnej hĺbky bez prepnutia na iný spôsob vŕtania. Napríklad pri vývoji vrtu so skrutkou, ak je potrebné vyvŕtať balvan, prejde na techniku ​​šokového lana.

Za týmto účelom sa z valca odstráni škrupina skrutky a vrták sa hodí do tváre, kým sa nerozbije balvan. Potom zabitie zúčtovaný exekútorom, Používa sa, ak je potrebné pozberať vodou nasýtený piesok na povrch, ktorý nie je v jadre potrubia krehký.

Prax ukazuje, že vrty vyvŕtané rotačnou metódou majú dlhšiu životnosť. Technologicky je to spôsobené skutočnosťou, že po inštalácii šnúry puzdra tvoriacej steny vrtu sa medzikruž ďalej posilňuje.

Vybavenie

Najskôr sa na povrch nad studňou namontuje zvislá konzola na ďalšie upevnenie zvislých článkov pracovnej šnúry. Prvý článok tohto vŕtacieho hriadeľa je vybavený pracovným prvkom - kúsok, ktorý môže mať iný formát v závislosti od kategórie horniny kvôli vŕtateľnosti.

Na vŕtanie zvodnených vrstiev sa samozrejme používa kompaktnejšie zariadenie a vytvorenie určenej veže sa zvyčajne nevyžaduje

Sada vŕtacích nástrojov

Pri prehlbovaní prvého článku je na ňom pripevnená sviečka, ďalšia, nazývaná tyčinka, atď. Dĺžka každého takého bloku rúrok sa môže meniť od 20 do 50 m. Aby sa zjednodušila tvorba pracovného stĺpca, každá tyč je vybavená zúženým závitom so zámkom.

V dôsledku toho sa vytvorí vrták, ktorý pozostáva z:

• pracovný kúsok;
• olovo;
• stĺpy bežných tyčí prepojených spojkami.

Upevnenie pracovnej kolóny sa uskutočňuje pomocou otočných čapov, ktorých rotáciu vykonáva rotor. Podľa toho, ako hlboko sa má vŕtať, a tiež aké fyzikálne a mechanické vlastnosti pôdy, štandardné alebo vážené tyče sa používajú na vytvorenie vodiaceho článku.

Hnacia tyč je spravidla vážená rúrka, pretože má dôležitú technologickú úlohu. Prostredníctvom nej vstupuje splachovacie riešenie do tváre vrtáka, ktorého úlohou je vypláchnuť rozdrvenú horninu. A to zase vytvára požiadavky na spojovacie spoje, ktorých úlohou je utesňovať spoje medzi spojmi.

Nezabudnite, že tlak tekutiny priamo závisí od výšky vytvoreného stĺpca (a nezávisí od prierezu potrubia). Navyše, aj keď sa voda použije ako prací roztok, potom sa každých 10 metrov tlak zvýši o 1 atmosféru.

Pre porovnanie je vhodné uviesť príklad. Pracovný tlak v domovej potrubnej sieti v dome je 10 atmosfér a najodolnejšie potrubia sú navrhnuté pre tlak 20 atmosfér.

Iba vtedy, keď sú systémy domácnosti v pokoji a nepohybujú sa, tlak sa rovná hmotnosti vŕtacej šnúry na hnacej tyči. Stále však musí prenášať rotačnú hybnosť a silu na vrták.

Spojky sú najdôležitejšími prvkami tyče, pretože sú to také, ktoré zodpovedajú hmotnosti celej spodnej časti susednej tyče, ako aj zaťaženiu dynamickými vibráciami a rotačným pohybom spôsobeným motorom.

Nasledovné požiadavky sú kladené na spojky ako konštrukčné prvky vrtnej struny, sú:

• musí zabezpečovať tesnosť spojenia tyčí a odolávať tlaku tekutiny do 100 atmosfér (na vyčistenie spodnej časti tlakového prúdu);
• musia byť odolné proti opotrebeniu, aby sa nestali nepoužiteľnými pri trení o steny studne;
• musí byť schopný prenášať krútiaci moment z hornej časti pracovného reťazca na dno a nakoniec na bit.

Je nevyhnutné, aby spojky boli správnej kvality. Ak aspoň jeden z nich nemôže vydržať záťaž a pracovný reťazec je rozbitý, bude mimoriadne ťažké spojiť jeho spodnú časť s bitom. Pokiaľ ide o kapitálové výdavky, niekedy je ľahšie vyvŕtať novú studňu v blízkosti, ako získať oddelenú olovenú tyč.

Spotreba vody pri vŕtaní

Kvapalinou, ktorá sa dodáva na tvár, je obyčajne voda. Niekedy, aby sa stabilizoval kmeň prechádzajúci voľnými nesúdržnými horninami (piesok, štrk, štrk a kamienkové usadeniny), sa do vrtu privádza roztok s prísadami vŕtania. Je to potrebné, pretože kryt nie je umiestnený v prvých stupňoch prenikania.

Voda vstupuje do výstupu buď pod tlakom vo vnútri hnacej tyče (a potom prečerpáva medzikružia (priestor) alebo gravitáciou medzikružia priestor a odstránenie už prebieha cez pracovný stĺp so sacím čerpadlom.

Jedná sa o 2 rôzne technológie rotačného vŕtania, ktorých vlastnosti budú opísané ďalej.

Rotačné vŕtanie sa vyznačuje najvyššou mierou vývoja studne. Súčasne s vŕtaním je hlaveň prepláchnutá a vývoj je pripravený na nadchádzajúcu prevádzku

Bez ohľadu na to, aká metóda sa používa, tekutinu použitú pri vŕtaní všade však treba vyčistiť (na ďalšie použitie).

Na tento účel použite nasledujúce vybavenie:

• Stodola na uskladnenie vŕtacej kvapaliny. (Ak plánujete vŕtať plytkú studňu - do niekoľkých desiatok sa dá usporiadať priamo do zeme a ako splachovacia tekutina sa používa obyčajná voda). Stodola slúži ako batéria na preplachovaciu tekutinu.
• Vibračné obrazovky. Splachovací roztok zdvihnutý z vrtu nesie častice drvenej horniny, ktoré sa musia odstrániť. Najúčinnejším spôsobom je mechanický spôsob využívajúci vibračné sitá.
• Sedimentačná nádrž. Po odstránení veľkých častíc horniny kvapalina vstupuje do nádrže, aby sa zbavila suspendovaných častíc, ktoré sa vyzrážali. Pri použití vody ako premývacej kvapaliny sa niekedy tiež priamo v zemi vybuduje vane. Ďalej sa používa na separáciu kvapalných látok a na separáciu sedimentu vodným prúdom.
• Bahenné čerpadlo. Cirkuláciu premývacieho roztoku zaisťuje on.
• Žľabový systém. Sú potrebné na presun vody z miesta vzniku bane do miesta jej vyčistenia.

Na rozvoj dobre využívajúcej rotačnú technológiu sú potrebné nasledujúce mechanizmy a vybavenie:

1. Veža alebo konzola na zostavenie vŕtacej šnúry z tyčí a jej rozobratie na konci vŕtania, ako aj systému kladkostroja.
2. motorzabezpečenie rotácie rotora.
3. Kvapalné zariadenie, Mechanizmy a zariadenia na cirkuláciu umývacej kvapaliny a jej čistenie (čerpadlo; vibračné sito; vane a / alebo umývadlá) vodným prúdom; stodola na skladovanie splachovacej kvapaliny; potrubia a žlaby).

Na rotačné vŕtanie plytkých vrtov je celá uvedená súprava zariadení veľmi kompaktná (napríklad výložník konzoly sa sklopí). To uľahčuje umiestnenie vŕtacieho zariadenia na akomkoľvek vhodnom mieste na vŕtanie a následnú prevádzku.

Dve možnosti rotačného vŕtania

V závislosti od spôsobu privádzania splachovacej kvapaliny do tváre existujú dva typy technológie rotačného vŕtania:

1. priame krmivo;
2. s spätným podávaním.

Je potrebné poznamenať, že kvapalina privádzaná na povrch nie je určená iba na spláchnutie a odstránenie rozdrvenej horniny. Taktiež ochladzuje vrták, ktorý je pri trení veľmi horúci. V prípade priameho prívodu tekutiny vytvára čerpadlo pretlak.

Voda vstupuje do tváre technologickými otvormi v vrtáku, „zachytáva“ rozdrvenú horninu a potom gravitáciou cez studňu (to znamená cez medzikružia priestor vo vzťahu k vodiacej tyči) vstupuje na povrch, kde vstupuje do čistiaceho komplexu (vibračné sito, vodným prúdom).

Splachovanie môže byť priame alebo spätné, od ktorého bude závisieť kvalitatívna charakteristika použitého zariadenia, ale schéma zapojenia platí pre obidva typy technológie.

Technológia spätného prívodu znamená, že preplachovacia tekutina tečie dolu gravitáciou, zostupujúcou cez vrt, ale roztok s drveným materiálom sa vracia na povrch už cez rúrku s olovenou tyčou. Kalné čerpadlo v tomto prípade vytvára podtlak.

Napriek zdanlivej jednoduchosti oboch technológií existuje oveľa viac odtieňov, ako by sa mohlo zdať na prvý pohľad. Preto sa zdá byť vhodné podrobnejšie sa venovať každej z týchto technológií vŕtania.

Priame preplachovacie vŕtanie

Táto technológia sa niekedy nazýva „priamy vodný tok“. Odporúča sa používať v piesočnatých, štrkových a štrkových pôdach. Používa sa tiež, ak hĺbka zvodnenej vrstvy neprekročí 30 m. Tu sa do tekutiny pridávajú prísady, ktoré zvyšujú jej hustotu a stabilitu kmeňa.

Rotačné vŕtanie je charakterizované postupným znižovaním priemeru vŕtanej studne. Inými slovami, najskôr sa vyvŕta studňa s najväčším priemerom, potom ju závod okolo rúrka a prstencový priestor medzi vonkajším povrchom rúrky a stenou studne technologickými otvormi sú vyplnené cementovou maltou.

Ďalšie vŕtanie pokračuje menším sekáčom. Potom opäť kryt a nová časť má ešte menší priemer, atď. Čím menej musíte byť „rozptyľovaní“ cementovaním vrtu, tým väčšia je produktivita vŕtania, čo sa nakoniec premieta do celkových nákladov na proces a na studňu ako celok.

Okrem toho príliš časté puzdro vedie k tomu, že účinný priemer studne (priemer, ktorý otvára zvodnenú vrstvu) sa výrazne zníži. „Priamy vodný tok“ je charakterizovaný skutočnosťou, že vrt s týmto spôsobom jeho formovania nemôže byť uzavretý do 100 metrov.

Hlavný tlak preplachovacej kvapaliny sa vytvorí pomocou čerpadla vo vnútri hnacej tyče a medzikružia Kvapalina s prvkami drvenej horniny vyplní priestor gravitáciou bez toho, aby zničila stenu vrtu nadmerným tlakom.

Vzorec priameho vŕtania vŕtacej kvapaliny. Jeho privedenie na tvár sa vykonáva potrubím vodiacej tyče a gravitáciou stúpa na povrch

Tento spôsob vŕtania má však svoje nevýhody. Najmä príliš dlho openhole miesto vedie k tomu, že jemne rozptýlené častice ílu vstupujú do zvodnených vrstiev, čo môže výrazne znížiť a spomaliť prietok vody do výstupu z zvodnenej vrstvy.

Tieto častice tu hrajú úlohu zvláštnych upchávok pórov a mikrokanáliky v skale, ktorou preteká voda. Preto je postup plášťovania vykonávaný počas procesu vŕtania nevyhnutný na udržanie budúcej produktivity studne ako celku.

Prepláchnutie spätného vŕtania

Pri tomto spôsobe riadenia toku tekutiny sa valec a dno najlepšie vyčistia. Čerpadlo tu netlačí tekutinu do dna, ale naopak ju nasáva späť, čo vedie k tomu, že rýchlosť tvorby vrtu s dlátom sa zvyšuje o rádovo a niekoľkokrát viac v porovnaní s priamym splachovaním.

Samotná studňa nie je kontaminovaná ílovými inklúziami prúdením prúdiacej premývacej kvapaliny. Nakoniec čerpadlo nasáva všetko, čo v ňom môže byť. Mimochodom, u ďalších prísad už neexistuje žiadny praktický zmysel, preto sa ako rovnaká premývacia kvapalina používa čistá voda.

Schéma spätného preplachovania pre vŕtanie na rotačnej báze. Prietok je gravitáciou cez medzikruž a kal je späť čerpaný pumpou cez rúrku hnacej tyče.

Aby sme teda zhrnuli výhody vŕtania s opačným prúdom:

• rýchlosť vŕtania sa zvyšuje (v porovnaní s priamym tokom vody) až 15-krát;
• zvodnený nie je upchaný časticami hliny a prachovými zrnkami piesku zospodu predraženiu úrovne studní;
• vďaka kvalitnému otvoreniu zvodnenej vrstvy nemusí byť studňa dodatočne pripravená na prevádzku, môžete okamžite nainštalovať vnútorné puzdro s filtrom a začať čerpať pomocou čerpadla;
• ako pracovná tekutina sa používa jednoduchá (a teda lacná) voda.

Tento spôsob má však značné nedostatky. Vyžaduje si to zapojenie drahého zariadenia, čo v konečnom dôsledku vedie k významnému zvýšeniu nákladov celého procesu vŕtania ako celku.

Preto sa vŕtanie s „spätným tokom“ vykonáva iba v prípadoch, keď je vrt navrhnutý na prevádzku niekoľkými domácnosťami súčasne. Ale v prípade, že je vrt navrhnutý pre individuálnu prevádzku, je omnoho rozumnejšie použiť technológiu rotačného vŕtania s priamym tokom vody.

Závery a užitočné video na túto tému

Video č. 1. Vizuálna demonštrácia rotačného vŕtania v krokoch:

Video č. 2. Analýza rotačnej technológie a princípov usporiadania vrtu:

Video č. 3. Cirkulácia vody počas rotačného vŕtania:

Situácia s prítomnosťou a hĺbkou zvodnených vrstiev sa môže veľmi líšiť od miesta k miestu (ale niekde nie sú žiadne, napríklad na ostrove Madeira).

Pri navrhovaní vrtu a výbere optimálnej metódy rotačného vŕtania by sa mali použiť existujúce mapy osvedčených zvodnených vrstiev. To vám ušetrí značné množstvo času a peňazí.

Povedzte nám o svojich skúsenostiach s vývojom dobre používanej rotačnej technológie. Zdieľajte technologické nuansy, ktoré sú užitočné pre návštevníkov stránok. Prosím, zanechajte komentár v blokovej forme nižšie, zverejnite fotku a položte otázky týkajúce sa témy článku.