Metódy vŕtania vrtov: technologické princípy a vlastnosti hlavných metód

Zariadenie studne je spojené s použitím rôznych metód vŕtania. Voľné a vodou nasýtené pôdy sa extrahujú pomocou vrtuľníka. Na vŕtanie cez ílové a skalné útvary sa používajú metódy vrtania založené na princípe rotácie a vibrácií.

Práca zahŕňala mechanizmy, ktoré umožňujú rozvoj pôd rôznych typov av rôznych hĺbkach. Povieme vám, ako zvoliť optimálnu technológiu vŕtania, ktorá vám umožní rýchlo a bezchybne prejsť vývojom zariadenia na prívod vody.

Pre vizuálnu prezentáciu informácií, ktoré sme navrhli, je text doplnený užitočnými schémami, kolekciami fotografií, videa sprievodcami.

Druhy metód vŕtania

Skoršie vŕtanie kolektorov na osobné použitie sa uskutočňovalo hlavne manuálne, Bol to časovo náročný a zdĺhavý proces, takže nie každý majiteľ pozemku alebo chaty sa mohol pochváliť vlastným zdrojom vody.

Mechanizované vŕtanie postupne nahradilo manuálne metódy kvôli významnému uľahčeniu a urýchleniu procesu.

V súčasnosti sa takmer všetky zvodnené vrty vŕtajú mechanizovaným spôsobom, ktorý je založený na deštrukcii pôdy, ktorá ju dodáva na povrch jedným z dvoch spôsobov: suchá, keď je odpadová zemina odstránená z vrtu pomocou mechanizmov a hydraulická, keď je vyplavená vodou dodávanou pod tlakom alebo gravitáciou.

Existujú tri hlavné metódy mechanického vŕtania:

• otáčavý (pôda sa vyvíja rotáciou).
• otras (bursnaryad ničí zem nárazmi).
• vibračné (pôda sa vyvíja vysokofrekvenčnými osciláciami).

Rotačná metóda sa považuje za najvýkonnejšiu, 3 až 5-krát vyššiu účinnosť ako náraz a 5 až 10 vibrácií. Okrem toho je rotačná metóda najvýhodnejšia a cenovo najvýhodnejšia, často sa používa ako hlavná metóda ručného vŕtania.

Neúčinné manuálne metódy nahradili mechanické rotačné metódy vŕtania studní

Metóda rotačného vŕtania, ktorá sa bežne používa pri stavbe studní na vodu, sa naopak delí na štyri hlavné typy vŕtania:

• odoberanie jadier;
• šnek;
• nárazom lano;
• Rotary.

Každý typ rotačného vŕtania má svoje vlastné charakteristiky a je vykonávaný zariadeniami špeciálne navrhnutými na tento účel. Zvážte podrobnejšie tieto typy vŕtania, zistite, aké sú ich rozdiely a aká metóda sa musí v každom prípade použiť.

Špecifiká jadrového vŕtania

Vŕtanie v jadre je mechanický rotačný spôsob, pri ktorom sa ílová alebo hustá piesková zemina extrahuje vo forme valcovitého jadra. Jadrová vŕtačka je kovová rúrka s hrubými stenami.

V hornej časti jadrovej vŕtačky je zariadenie na pripevnenie tyčí potrebných na zostavenie vŕtacej šnúry. Nižšie je koruna, ktorej typ sa vyberá v závislosti od kategórie pôdy, ktorá sa má vŕtať.

Pri prechádzaní cez stĺpcovú metódu sa pôda ničí prstencovou korunou. Súčasne zostáva jadro jadra nedotknuté. Na uľahčenie procesu vŕtania tvrdých a polotuhých ílov, ílov, hornín sa do tváre privádza splachovacia tekutina.

Počas vŕtania jadrom sa pôda nezničí, ale je „vyvŕtaná“ korunou a zachytená rúrkou jadra. Na povrchu sa vyvŕtaná hornina ťaží vo forme jadra - monolitického valcovitého stĺpca horniny

Kal zo spodku sa niekedy odstraňuje umývaním - čerpaním veľkého množstva vody do valca. Splachovanie sa najčastejšie nahrádza vyfukovaním stlačeným vzduchom dodávaným kompresorom do potrubia. Tento typ vŕtania umožňuje vŕtanie vrtov až do hĺbky 1000 metrov a priemeru 8 až 20 cm.

Mechanické jadrové vŕtanie sa vykonáva pomocou vrtných súprav typu ZIF, UGB, UKB, namontovaných na vozidlách KAMAZ, KRAZ, vyvážacích strojov atď. V uskutočnení pre ručné vŕtanie rúrka jadra je skrátená, zvaná zvon alebo pohár. Keď je posledný predmet pre domácnosť otočený hore nohami, je trubica jadra štrukturálne podobná.

Jadrové vŕtanie sa používa v nasledujúcich prípadoch:

• prieskum nerastov;
• prieskumné vrty;
• usporiadanie zvodnených vrstiev ľubovoľnej hĺbky vrátane vrtov bez filtrov v skalných formáciách.

Pre zariadenie súkromné ​​vodné studne v niektorých prípadoch sa metóda jadra používa pred začatím vrtných vrtákov alebo rotačných vrtov, ktoré vykonávajú prieskumné aj prípravné úlohy.

Pri stavbe súkromných vrtov sa používa jadrové vŕtanie v kombinácii s vŕtaním s rázovým lanom. Hlinené vrstvy prechádzajú jadrovou rúrkou.Voľné piesky, štrk a kamienok s pieskovým kamenivom, ktoré v jadre nezmiznú, sa odstránia z valca zheloningom.

Pokiaľ ide o účinnosť, metóda jadra je o niečo nižšia ako skrutková metóda vŕtania studní na vodu. Vŕtajú vrták rýchlejšie, ale neumožňuje úplne zbaviť kmeň kmeňa z vŕtanej skaly. Zriedkavo sa používajú v pároch. A ak je to dané, potom niekoľko metrov prechádza skrutkou.

Korunky nezničia pôdu, ale starostlivo ju rozrežú po obvode a vytvoria „stĺpce“ - jadrá, ktoré študujú, z ktorých môžete urobiť hydrologickú časť lokality.

Použité vybavenie a náradie

Na jadrové vŕtanie sa používajú tieto nástroje:

• vrtáky vyrobené z diamantu alebo iného karbidového materiálu (oceľ, volfrám, oceľ);
• jadrová rúrka;
• potrubie na odstraňovanie kalov;
• tyče potrebné na zostavenie vŕtacej šnúry;
• spojovacie spoje, adaptéry medzi rúrami, preplachovacie tesnenie.

Pri vŕtaní do hornín sa vrták rýchlo opotrebuje a je potrebné ho vymeniť. Materiál koruny je drahý, odolný voči enormnému zaťaženiu, najpoužívanejšie možnosti diamantového vŕtania.

Všetky nástroje použité pri vŕtaní musia byť zarovnané, t.j. umiestnené presne vzhľadom na os vŕtania.

Technológia jadrového vŕtania

Hlavným rysom jadrového vŕtania je priechod horniny s jej úplnou ochranou v rúrke jadra. tj počas prevádzky vŕtacieho zariadenia koruna na krúžku ničí zeminu, ktorá, ako to ide hlbšie, je tlačená do jadrovej rúrky a udržiavaná v nej vďaka svojej vlastnej hustote.

Pri odstraňovaní naplnenej rúrky z pracovného hriadeľa sa uvoľní z jadra poklepaním kladivom.

Postupné jadrové vŕtanie je nasledujúce:

• vŕtací vrták je pripojený k jadru;
• jadrová rúrka je spojená s tyčami, ktoré rastú s prehĺbením;
• horná tyč je pripevnená vo vrtnej súprave;
• vŕtačka otáča vŕtaciu šnúru a postupne ju „zaskrutkuje“ do zeme;
• jadrová rúrka je postupne vyplnená pôdou zaseknutou v jadre;
• po prejdení 50 - 70 cm sa vrtná šnúra odstráni na povrch, tyče sa postupne odpojia, kým sa neodstráni rúrka jadra;
• rúra je zbavená odrezkov;
• prázdna škrupina je opäť spustená na tvár, čím sa vrtná tyč zvyšuje tyčami.

Úkony sa vykonávajú v opísanom poradí, až kým vrt neodhalí zvodnenú vrstvu a neponorí sa 50 cm do spodnej vodotesnej horniny.

Ak upevnenie hornej zvodnenej vrstvy nie je cieľom potápania, horné vrstvy môžu vŕtanie s návaly, V tomto prípade čerpadlo predáva preplachovací roztok hadicou do potrubí. Potom roztok prenesie vyvinutú pôdu na povrch.

Ak účelom usporiadania studne nie je kolektor v piesku, môže sa vŕtanie prepláchnuť pred dosiahnutím skaly

Dobré silné a slabé stránky

V porovnaní s rázovými lanami a rotačnými metódami mechanického vŕtania sa jadrové vŕtanie vykonáva pomerne rýchlo, čo značne skracuje čas práce. Jeho hlavnou nevýhodou je nemožnosť zdvíhania voľných pôd a kamienkov nasýtených vodou. Pomaly sa pohybujúce po skalách, je potrebné trochu riadiť balvany.

Výhody jadrového vŕtania zahŕňajú:

• vysoká produktivita a schopnosť vŕtania vrtov s hĺbkou viac ako 100 m;
• zníženie zaťaženia vŕtacieho zariadenia v dôsledku deštrukcie ílu, porovnateľné s jeho rezaním;
• možnosť použitia mobilnej vrtnej súpravy kompaktných rozmerov.

Jadrové vŕtanie je jednou z najrýchlejších metód pre rozvoj procesov prijímania vody.Studňu na piesku s jej aplikáciou je možné dokončiť za jeden pracovný deň. Byť vyvíjaný manuálny prívod vody bude to trvať oveľa viac času.

Funkcie vrtáka

Tento typ vŕtania sa dnes najčastejšie používa pri stavbe zvodnených vrstiev na súkromných farmách. Charakteristickým rysom vrtného vrtáka je to, že vyvinutá hornina je úplne odstránená z vrtu bez potreby ďalšieho vybavenia. Táto metóda sa podobá skrutkovaniu, umožňuje vŕtať do hĺbky a zároveň odstrániť nepotrebnú zeminu.

Nástroj používaný na vŕtanie sa nazýva závitovka. Je to kovová tyč s čepeľami. Skrutka do zeme zničí horninu, ktorá pretrváva na jej nožoch. Vďaka špecifickej konštrukcii skrutky nie je možné úplne uvoľniť čelo od čepele. Preto sa používa hlavne na pohon horných vrstiev.

Vrtné vrtáky sú rýchlou a lacnou metódou, ktorá nevyžaduje nádrž na preplachovaciu tekutinu

Vŕtanie pomocou skrutky nevyžaduje veľa úsilia a finančných nákladov, takže rozsah tejto metódy je dostatočne široký: prieskumné vrty, kladenie komunikácií, výstavba vrtných vrtov a čiastočne vŕtanie vodou.

Teraz sa aktívne používa na stavbu habešských studní, aby sa ihla úplne nezasunula do hustej pôdy, ale aby sa mierne uľahčil proces ponorenia kmeňa do predtým zničenej skaly.

Táto metóda je vhodná na vývoj zvodnených vrstiev až do hĺbky 30 m na mäkkých a sypkých pôdach a do 20 metrov na stredne hustých pôdach. Po vniknutí závitovky a inštalácii krytu sa musí vrták očistiť od nevyskočenej horniny pomocou mechúra.

Šnek je kategoricky nevhodný na prácu v skalách! Používa sa na čiastočné preniknutie vrtov do 120 m, pričom táto metóda je kombinovaná s ostatnými: rotačné, rázové lano, jadro.

Zahrnuté vybavenie a nástroje

Vrtné vrtáky sa vykonávajú vŕtacou súpravou, ktorej hlavným prvkom je skrutkový vŕtací nástroj vyrobený z vysoko pevného kovu. Vŕtacia šnúra ako prehĺbenie vytvára skrutky rovnakej veľkosti.

V súprave sa niekedy používajú čepeľové vrtáky potrebné na priechod voľných kameňov, ako aj vrtáky s guľatými alebo kónickými hlavami, ktoré sa používajú na vývoj tvrdých hornín.

Vrtná súprava založená na automobile vybavenom výkonným motorom je najlepšou voľbou na vŕtanie na odľahlých a neprístupných miestach

Väčšina moderných vrtných súprav je vybavená dutými škrupinami vybavenými reverzibilnými zámkami, ktoré bránia náradiu v pohybe v opačnom smere.

Rezné časti závitovky počas vŕtania sa ochladzujú vďaka rozvinutej pôde a vyvinutá hornina stúpa v špirále. To vám umožní vŕtať bez zastavenia, čo výrazne znižuje čas a náklady na energiu pri vytváraní zvodnenej vrstvy.

Technológia vrtných vrtákov

Po dokončení penetrácie, ktorej hĺbka je 1,5 - 2,0 m, sa vrták vyberie a nainštaluje do vrtu rúrky puzdra, Priemer dobre vyvŕtanej vody so skrutkou je 50 - 200 mm a závisí od veľkosti použitého nástroja.

Zrútenie stien vrtu bráni krytu. Toto je obzvlášť dôležité pre sypké, nesúdržné pôdy, takže vŕtačky majú pravidlo: pri jazde piesočnatej hliny a hlinky používajte šneky s lopatkami v uhle 30 - 60 ° a pri vŕtaní piesok s hustým pridaním nástroj s čepeľami pod uhlom 90 °.

S menším sklonom zákrutov špirálovej špirály privádza väčšia špirálová lopatka špirálu na povrch.

Vŕtanie s vrtákmi nevyžaduje použitie splachovacej kvapaliny, hornina vyvinutá pomocou sekáča sa privádza na povrch čepelí nástrojov.

Výhody a nevýhody použitia skrutky

Vrtný spôsob vŕtania umožňuje zostavenie vrtu čo najrýchlejšie, za predpokladu, že veľkosť vrtáka a uhol sklonu vrtáka boli vybrané správne.

Medzi výhody vrtného vrtáka patria:

• pôda stúpa na povrch okamžite počas vŕtania;
• vysoká rýchlosť prehĺbenia do zeme bez technologických zastavení;
• nie je potrebné vypláchnuť studňu;
• vo vnútri domu (v suteréne) je možné vŕtať kompaktnú vrtnú súpravu alebo ručnú závitovku;
• nie je potrebné zdvíhať prvý článok na povrch a rozoberať / zostavovať vŕtaciu šnúru ako v jadrovej metóde.

Hlavnou nevýhodou vrtného vrtáka je nemožnosť obrábania na sypkých a veľmi tvrdých pôdach, ale súčasne je vrták ideálnym nástrojom na vŕtanie do ílovitých, ílovitých a piesčitohlinitých a mäkkých ílových pôd.

Ďalšou nevýhodou, ktorá obmedzuje použitie skrutky na stavbu zvodnených vrstiev, je potreba použitia metódy šokového lana na čistenie kmeňa vyhodenej horniny.

podoba závitovka široko používaný pri ručnom vŕtaní. Zničí tiež horninu a chytí ju čepeľami na extrakciu.

Rotačné vŕtanie

Rotačné vŕtanie je spôsob rotačného vibračného vŕtania, pri ktorom sa deštrukcia pôdy uskutočňuje pomocou vrtáka, ktorý je poháňaný dnom vrtu z rotora vrtnej súpravy. Rotor sa otáča z hnacieho hriadeľa z automobilu alebo zo samostatne inštalovaného elektromotora.

Vyvinutá pôda sa vymyje z šachty vrtu priamym alebo spätným splachovaním. Premývací roztok sa môže dodávať buď gravitačne, alebo z čerpacej stanice.

Väčšina artéských vrtov sa vŕta pomocou metódy rotačného vŕtania: pomocou rotačného vŕtacieho vrtáka s následným prepláchnutím studne a zaistením krytu

Rotačné vŕtanie sa používa na rozvoj skalnatých a poloohorných pôd s inštaláciou hlbokých vrtov do 150 m. Rotačné vŕtacie súpravy so správne vybranými vrtákmi s bitovou a váženou váhou sa vyrovnajú s skalnými útvarmi.

Vŕtačky odporúčajú použiť tento spôsob vŕtania za nasledujúcich podmienok:

1. Hydrogeologická časť lokality bola študovaná celkom dobre. Je známe, že sa má vŕtať hornina. Úroveň výskytu zvodnenej vrstvy v podloží je známa.
2. Podzemná voda má charakteristický tlak na artéské studne
3. Existuje možnosť nepretržitého dodávania procesnej vody na prepláchnutie studne.

V južných oblastiach sa rotačné vŕtanie môže vykonávať po celý rok a v severnom podnebí je použitie tejto metódy obmedzené kvôli možnosti zamrznutia splachovacej kvapaliny.

Použité vybavenie a náradie

Rotačné vŕtanie kolektorov sa vykonáva pomocou rámu alebo mrežovej veže, na ktorej sú umiestnené zdvíhacie zariadenia a ďalšie prvky vrtnej súpravy. Veža umožňuje zdvíhanie a spúšťanie reťazí vrtov do studne.

Rotačná vrtná súprava obsahuje:

• rámová alebo mrežová veža;
• motor s pohonom;
• rotor a vŕtacia šnúra;
• čerpacie zariadenie a systém spracovania splachovacej kvapaliny;
• zdvíhacie zariadenia, tlakové vedenie, otočné, olejové tesnenia atď.

V jednotkách s vlastným pohonom sa ako motor používa motor vozidla, na základe ktorého sa nachádza vrtný komplex. V tomto prípade sú otáčky motora regulované rýchlosťou vŕtacieho nástroja.

Stacionárny alebo mobilný elektrický motor, motor s vnútorným spaľovaním, generátory môžu pôsobiť ako zdroj energie pre rotačné vŕtacie zariadenie.

Rotor pomocou prevodového ústrojenstva prenáša rotáciu na olovenú rúrku, ktorá ju následne prenáša na hlavný vŕtací nástroj - sekáč. Vrták môže mať odlišný tvar a je vyrobený z vysokopevnostných materiálov: kompozity, diamantom potiahnutá oceľ atď.

Pre každý typ pôdy sa zvolí špeciálna veľkosť a tvar vrtáka, čím sa zabezpečí vysoká účinnosť a miera penetrácie.

Zvláštnosť technológie rotácie

Rotačné vŕtanie studní na vodu sa vykonáva v troch etapách:

1. Rozbíjanie kameňov dlátom.
2. Odstránenie zničenej horniny na povrch prúdom vstrekovanej vody.
3. Posilnenie stien vrtu pomocou plášťových rúrok.

Zničená pôda sa odstráni reverzným alebo priamym premytím. Výber spôsobu splachovania závisí od konkrétnych podmienok: hĺbka vrtu, typ pôdy, dostupnosť požadovaného objemu splachovacej vody.

Súkromné ​​farmy zvyčajne používajú technológiu priameho vŕtania, ktorá zahŕňa nasledujúce kroky:

• prehĺbenie vrtákov s veľkým priemerom do zeme;
• bitová rotácia pod vplyvom rotora;
• inštalácia vŕtacích rúr a inštalácia vážených potrubí medzi nimi a vrtákom;
• odstránenie odpadovej pôdy tlakom tekutiny pomocou čerpadla;
• inštalácia krytu na zabránenie posypania pôdy vo vnútri studne;
• vŕtanie vrtákom s menším priemerom a opakovanie celého cyklu.

Pri spätnom preplachovaní sa zemina vyberie zo studne cez vŕtaciu rúrku a splachovacia tekutina sa naleje medzi steny studne a rúrky.

Voda tečie gravitačne do predtým pripravenej nádrže, kde sa očistí od pôdy a kalov a vracia sa do vrtnej šnúry pre novú časť odpadovej horniny.

V niektorých prípadoch sa pri rotačnom vŕtaní nepoužíva priame ani spätné preplachovanie, ale vzduch vyfukujúci pod tlakom vytvoreným pomocou kompresora.

Výhody a nevýhody rotačného vŕtania

Hlavnou výhodou rotačnej metódy je schopnosť vŕtania hlbokých studní s prítokom vody do zlomeného vápenca.

Tento spôsob vŕtania má okrem toho tieto výhody:

• vysoko kvalitné otváranie vodného nosiča v podloží;
• možnosť usporiadania jamiek s veľkým priemerom do 200 cm;
• vysoká rýchlosť vŕtania, nízke náklady na energiu.

Významnú nevýhodu rotačného vŕtania možno nazvať potrebou prepláchnutia vrtu.

Ktorý spôsob vŕtania zvoliť?

Všetky uvažované metódy mechanického vŕtania sa široko používajú pri stavbe zvodnených vrstiev.

Stručne povedané, môžeme povedať, že:

1. Jadrové vŕtanie sa odporúča použiť na ponorenie do plastových ílových pôd. Stĺpcová metóda je vhodná pre väčšinu zariadení na prívod vody, v prípade potreby sa používa v spojení s nárazovým lanom.
2. Vŕtanie vrtákov v aplikácii je podobné základnej metóde. Odlišuje sa tým od nekvalitného čistenia hlavne, vyžaduje si povinné použitie vrtuľníka alebo dlhodobé umývanie vrtu pred prevádzkou.
3. Rotačné vŕtanie je najlepšou voľbou pre dierovanie vrtov do skalnatých pôd.

Náklady na vývoj vrtu pomocou jednej alebo druhej metódy vŕtania do veľkej miery závisia od toho, aké zariadenie sa používa, ako aj od kategórií hornín, ktoré prechádzajú vŕtateľnosťou.

Správne zvolený spôsob vŕtania studne pomôže nielen skrátiť čas strávený vŕtaním, ale umožní aj bezproblémové fungovanie zdroja vody v budúcnosti.

Môžete si prečítať o tom, ako vyrobiť vrtnú súpravu s vlastnými rukami v inej populárny článok naše stránky.

Závery a užitočné video na túto tému

Video č. 1. Preukázanie princípu klasického jadrového vŕtania s odberom jadra tlakom vody:

Video č. 2. Vlastnosti vrtného vrtáka:

Video č. 3. Jadrové vŕtanie studne s preplachovaním dna a inštalácia dvojitého plášťa, ktorého vonkajšia časť je vyrobená z oceľových rúrok, vnútorný polymér:

Vŕtanie zvodnenej vrstvy je časovo náročný proces. Správnosť zvoleného spôsobu vŕtania závisí nielen od rýchlosti zariadenia samostatného zdroja vody, ale aj od finančných nákladov.

Prvá vec, ktorú by ste mali pri výbere metódy vŕtania venovať pozornosť, je druh pôdy a hĺbka zvodnenej vrstvy. Na základe týchto parametrov si môžete vybrať tú najlepšiu možnosť, ktorá vám umožní rýchlo a lacno vŕtať.

Chcete zdieľať históriu vrtov vo vašej oblasti alebo užitočné informácie k téme článku? Prosím, zanechajte komentár v bloku nižšie. Tu môžete položiť otázku alebo poukázať na kontroverzné body v texte.