Kärnbrunnsborrning: Teknik och arbetsnyanser

En av de mest produktiva och ekonomiska metoderna för att bilda gruvbearbetning är kärnborrning. Det används i fältutforskning och ingenjörsgeologi. Dessutom är detta det enklaste och snabbaste sättet att få tillgång till grundvatten för att organisera vattenförsörjningen.

Du lär dig allt om detaljerna i kärnborrning, det verktyg som krävs för dess implementering och tillämpningsfunktioner i vår artikel.

Kärnborrningens omfattning

Kärnborrning är en metod som med största noggrannhet möjliggör bestämning av takets djup och botten av jordlagren, liksom djupmärket för grundvattenspegeln.

Kärnborrningsteknologi används ofta inom följande branscher:

• Vattenförsörjning i industriell och privat sfär. Borrning av brunnar för privat vattenförsörjning, organisering av vattenintag i hela byar eller stadsblock utförs effektivt genom kärnborrning på grund av att borret lätt tränger in i stora djup. En kärnprojektil kan höja nästan vilket som helst förstört berg förutom vattenmättad och lös sammanhängande jord (sand, grus, småsten);
• Prospektering inom gruvindustrin. När berget passerar uppstår en punktpåverkan på jorden längs rotationsradie. Med andra ord, ett skal, som strukturellt liknar ett rör, borrar en massiv bergmassa utan att störa dess struktur och tillstånd.
• Construction. Utför teknisk och geologisk forskning för att studera jordens fysiska och mekaniska egenskaper, bergens tillstånd. Kolonntekniken ger en möjlighet att exakt bestämma vattennivån och ta vattenprover för att studera deras aggressivitet med avseende på betong.

Under kärnborrning extraheras en kärna - en kolonn med mark eller angränsande jordlager. Kärnan kännetecknas av en integrerad naturlig struktur som ger en omfattande analys av det studerade berget. Borrning med ett kärnrör gör det möjligt att bestämma bergets djup med högsta noggrannhet för studiens syfte.

Kärnborrning garanterar integriteten hos den utvunna kärnan, vilket bidrar till den kvalitativa studien av berget. Samtidigt utförs rengöring av ansiktet från den förstörda berget av högsta kvalitet.

Användningen av kärnborr i konstruktion underlättar och påskyndar processer kraftigt. En hög hamras lätt i hålet förberett av en kärnborr eller en färdig armerad betongkonstruktion monteras. Genom kärnborrning kan du skapa cylindriska hål i tegel- och betongkonstruktioner.

Arbetsteknologi och utrustning

Två metoder för att använda en kärnborr är kända: arbeta med tillförsel av vätska till ansiktet eller till det torra, det vill säga utan att borra lera.

Borrning utan användning av borrvätska används om inkoherenta jordar är mättade med naturlig fukt i en mängd som är tillräcklig för penetrering och extraktion. Vattnet matas inte heller in i arbetsaxeln när det passerar genom vätskeplast, mjukplast och styvplastisk ler / lera, hård och plast sandslam.

Vätskan används utan fel vid borrning av steniga och halvklippiga stenar. I frånvaro av vatten i detta fall är urtaget mycket långsammare. Dessutom ökar sannolikheten för för tidigt misslyckande av kronan avsevärt, och därför anses torrborrning vara dyrare.

Kärnborrningstekniken med spolning tillåter inte bara att utöka tjänsten för arbetsutrustning, utan också att frigöra ansiktet från det förstörda berget på det snabbaste och minst tidskrävande sättet

Vid borrning med borrvätska ökar fördjupningshastigheten avsevärt. Oftast används denna metod vid borrning av brunnar med betydande djup. Detta gör att du kan utföra arbete på kortast möjliga tid med minimal risk för kronskador.

Stilla vatten under högt tryck tillförs botten under utvecklingen av brunnen i lösa, sammanhängande jordar, om borrning inte är en uppgift. I det här fallet, med en vattenström, tvättar de helt enkelt ansiktet och frigör arbetsaxeln från den förstörda jorden.

Principen för kolonnteknik

Kärnelementet i kärnborrning är en förstörande skärdel monterad på botten av kärnröret. De kallar henne en krona. För bergsänkning används specialkronor utrustade med diamantverktyg.

Krönar skär utbytbara element som skruvas fast vid kärnrörets underkant. Vid borrning måste de bytas flera gånger

Det är diamantkronan som säkerställer den nästan obehindrade passagen av borren till ett stort djup under passagen av vattenintagets bearbetning till kalksten. Det vill säga, när man utvecklar brunnar som är begravda i berggrunden, i sprickorna som till följd av århundraden gammal kondensation, bildades reserven för det renaste underjordiska vattnet.

Borrbitar byts på det enklaste sättet - de tar bort den slitna delen och skruvar en ny krona på kärnröret

Stenen skärs med en krona som roterar i höga hastigheter. Borrens rotationshastighet kan justeras beroende på densiteten hos den utvecklade marken. Kronen "skär" ut jorden endast längs kanten på en speciell cylinder, vars centrala del pressas in i kärnröret.

För att extrahera kärnan höjs borren till ytan. Jorden som fångats av honom blåses bokstavligen ur kärnborrningen med en luftström som tillförs den övre delen av röret. Blåsningsprocessen påskyndas genom att knacka på skalet med en slägga.

Under kärnborrning skjuts ett borrat konformat bergsegment in i kärnröret. För att extrahera det dras kärnskalet ur fatet genom att demontera borrsträngen. Kärnan blåses och dunks ut ur röret

Kolumnborrar under passagen av starka bergarter har större produktivitet än matris- och konbitar. Detta beror på borrens höga rotationshastighet, vilket minskar graden av applicerad ansträngning för utveckling.

Dessutom förstör mejslarna helt klippet som måste "skopa ut" av borgen eller pumpa vatten med ett huvud för att spola ansiktet. I själva verket måste du gå igenom samma segment två gånger, eller till och med tre gånger: först förstöra, sedan rensa. Kolumntekniken låter dig gå igenom och rensa ansiktet på en gång.

Maskinverktyg och borriggar

Valet av en maskin eller borrigg bestäms av syftet med brunnen och dess diameter. Kärnborrningsmetodens popularitet avgör produktionen av borriggar och maskinverktyg runt om i världen. Tunga traktorer, lastbilar och terrängfordon är lämpliga för installationer utformade för undersökningsborrning.

Användningen av tunga banddrivna traktorer möjliggör kärnborrning i områden med oförmåga, ytvattenstoppning och instabil terräng.

Oftast är borrutrustning monterad på klassiska bilar från MAZ, KAMAZ och Ural. Det finns dock monteringsalternativ för lättare utrustning, som används för att borra vattenbrunnar i privat konstruktion.

vid manuell rotationsborrning kärnröret ersätts av dess historiska föregångare - glaset. Detta skal är en förkortad version av kärnröret med en spetsig kant på sulan. Ett glas manuellt eller med en motorborr, vrids i marken och allt som staplas in i det tas bort till ytan.

För mekanisering av manuell borrning av grunda brunnar och bildning av hål för installation av staket och kraftöverföringstorn används bensin och elektriska motorer. De rapporterar rotationsrörelser till skruven eller kärnröret

Utrustning för att sjunka och arrangera brunnar

Vid implementering av kärnborrning behövs utrustning som gör att du kan arbeta i djupet, utveckla och utvinna en mängd olika bergarter. Under arbetet bör en periodisk höjning till ytan på materialet som förstördes av projektilen tillhandahållas.

Standard borrverktygssats

För högkvalitativt arbete krävs:

• Kolonnskal. De används både för horisontell borrning och för borrning av vertikala bearbetningar. Med standardkärnrör är borrning möjlig i en vinkel på upp till 45 grader. Tunnväggiga kärnskal kan endast användas för horisontell dammfri borrning vid kommunikation.
• Kronor. Det är ett stenförstörande verktyg som ett kärnrör är utrustat för att underlätta skärning av kärnor i berg. För borrning av sedimentära sammanhängande och sammanhängande jordar används mässingskronor. För att sjunka stenar, bilda hål i betong, asfalt, en tegelvägg, tillverkas hårdmetallkronor med diamantskär.
• Stålhölje. De är nödvändiga för att hölja produktionen - bildandet av borrhålet, som produceras samtidigt med dess fördjupning. Deras diameter är lika med brunnens diameter. Höljet för vattenintag väljs i förväg med fokus på kärnrörets och pumpens diameter, som planeras drivas i brunnen.
• Rod. Det här är smala rör tvinnade ihop. Används för att bygga borrsträngen. Enkelt uttryckt är de växelvis skruvade på toppen av kärnröret så att det kan överföra rotationsrörelse på ett djup som överstiger projektilens höjd.Kärnrörets höjd + borrstångens höjd = produktionsdjup.
• Subs. Nödvändigt för att säkerställa sammanfogning av gängade fogar med olika diametrar som finns på borrstängerna, Spannerspolar oljetätningar och andra tillbehör.
• Spolningsproppar och tätningar. Med deras hjälp tillhandahålls höjningen till ytan på den förstörda jorden, om det inte finns behov av val av en hel kärna. I detta fall tillförs vatten till ansiktet och tvättar bort den förstörda jorden under tryck på dagytan.
• Bit. De används för att fördjupa borrhålen på de svåraste platserna för passage av kärnborr. När man använder lite, byter de ibland från roterande borrning till chock-rep borrning.

Det presenterade verktyget är en standarduppsättning för borrning med kärnteknik. I vissa fall kan beroende på utvecklingens komplexitet krävas ytterligare verktyg och utrustning.

Vid fördjupning av utgrävningen skruvas en rad borrstänger i följd till toppen av kärnröret. För att extrahera kärnprojektilen till ytan lossas stången efter stången

Kärndesign

Konstruktionsfunktion skal under kärnborrning beror det på maximal bibehållande av kärnintegriteten och består i ett ringformat arrangemang runt den fria passagen. En av de viktigaste egenskaperna är koefficienten kärnprovtagning. Det definieras som förhållandet mellan kärndiametern och verktygets ytterdiameter.

Kärnborrverktyget är standardiserat, det skiljer sig huvudsakligen endast i diameter. Enligt konstruktionsegenskaperna klassificeras kärnrören i enkla och dubbla. Enda skal utformade för att fungera under normala geologiska förhållanden är utmärkta för att utveckla vattenbrunnar.

Ett dubbelt verktyg med ett icke-roterande innerrör används endast i geologisk utforskning. Det behövs för att extrahera bergprover som lätt förstörs under påverkan av olika faktorer. Det gör att du kan ta ett prov i naturlig sammansättning, med en naturlig andel mineraler och avfallsberg.

Vid provtagning för konstruktion och geologisk forskning, vid geologisk undersökning och borrning av hål för installation av kraftöverföringsledningar, används ett enda kärnrör

Alla kärnrör är konstruerade för användning av spolning, tillförsel av borrslam till botten och spolning av brunnen. Deras topp är utrustad med ett teknologiskt hål genom vilket vatten eller en luftström injiceras.

Specificiteten hos den skärande delen av projektilen

Varje krona presenteras i form av en ring med en gänga placerad på toppen, nödvändig för att skruva fast i kärnröret, och kuttar placerade på den nedre änden. Fräsar gjuts eller svetsas till denna skärande metalldel.

Använd följande kronor vid avborrning:

• Karbid - små snittarRäfflade.
• Diamant - Impregnerad och liten diamant.

Karbidskärelement är konstruerade för borrning av ”mjuka” jordar. Med deras hjälp borras alla typer av lerarter med konsistens, halvberg, låg fuktighet och fuktig sand med tät sammansättning och medeltäthet. För att köra genom sandstenar och marslar används kronor med volfram-koboltförstärkare.

Små snittar kronor är avsedda för borrning av medelhårdhet hos små stenar slipförmåga. De är utrustade med åttkantiga eller fyrkantiga fräsar. När snittarna är placerade i olika höjder uppnås också stegvis slakt, vars fördelar beskrivs ovan.

Användning av ribbade kronor förbättrar cirkulationen av spolningsvätska genom att utvidga borrhålets diameter

ribbad kärnbitar utformade för medellång hårdrockborrning slipförmåga. Fräsar av sådana kronor består av stålcylindriska eller prismatiska stavar med hårdmetallinsats. I det här fallet minskar inte även arbetet med att krona bärs.

Kronar med diamantverktyg är konstruerade för borrning av sten och halvsten av hög slipförmåga.

För att öka styrkan och öka slipegenskaperna pressas industridiamanter in i dess gjutmassa under produktionsprocessen. Nyligen ersätts naturliga kristaller ofta av konstgjorda odlingar

Antalet revben bestäms av kronans utformning och dess diameter - de kan vara från tre till sex. Acceleration av processen för stenförstörelse kan uppnås genom att flytta upp revbenen relativt kronans ändyta. Således säkerställs en stegad botten och spolningsfluidens passage underlättas.

Brunnshöljesrör

Både kärn- och höljesstålrör tillverkas i enlighet med GOST 51682-2000. Vid prospekterings- och teknikgeologi används de för att förhindra kollaps av marken i botten, vilket inte skulle göra det möjligt för oss att förstå på vilket djup ett geologiskt lager ersätts av ett annat.

den arrangemang av vattenintagöppningar höljesrör bildar brunnens väggar. I höljet monterat från dem är en annan operationell rörsträng nedsänkt. Nu monteras det oftast av plast. Produktionshöljet är utrustat med ett filter för att hålla sandkorn och fin grus under pumpning.

De vanligaste är höljesrör med nippelfogar. Samtidigt har rören en inre gänga på ena sidan och en yttre gänga på motsatt sida. Den gängade bagagerummet monteras extremt enkelt och snabbt.

Både kärn- och höljrör är gängade, från ena änden till utsidan, från den andra till insidan. Detta gör att du snabbt och enkelt kan sätta ihop höljet. Måtten på gängorna är förenade - vilket hölje som helst kan tjäna som ett kärnrör, skruva bara kronan och toppen på den

Det finns husrör utformade för svetsade fogar. De används inte i den privata sektorn på grund av den mödosamma processen för kolonnmontering.

Både hölje och kärnrör är tillverkade i stålkvalitet 45 med hållfasthetsgruppen "K". För att öka motståndet mot slitage på ytan härdas rörens ändar. Beroende på vilken borrutrustning som används och diameter nedsänkbar pump i anordningen för privata öppningar för vattenintag används rör med en diameter av 100 till 200 mm.

Kärnborrningssteg

Innan du påbörjar arbetet måste du studera matrikkelplanen och förbereda arbetsytan. Det är nödvändigt att säkerställa obehindrad åtkomst till borrplatsen för både borriggen själv och maskinen med spolvätska.

Nästa steg är att gräva en grop med en volym på minst 2 kubikmeter - detta undviker behovet av att använda en extra tank. Graven är utformad för att tappa grundvatten och spolningsvätska. För att installera huvuddelen av stammen är det nödvändigt att stansa jorden.

Därefter ansluts den valda kronan till kärnborrröret och valet höljesrörsom kommer att fördjupa när de fördjupas. Installationen ska vara ordentligt fixerad, varefter borriggen startas.

Kolonnteknologi med spolning av botten av vattnet möjliggör det enklaste och snabbaste sättet att befria arbetsaxeln från det förstörda berget

När kärnborrningen fördjupas och fylls lyfts den periodvis till dagytan och rengörs från jord som fångats av verktyget under borrningen. Sedan kan kärnan som frigörs från kärnan åter nedsänkas i hålet i brunnen för att fortsätta borrningen.

För att klättra upp borrsträngen, bestående av en kärnprojektil och stavar, demonteras. Det vill säga, stången efter stången separeras i följd tills kärnröret avlägsnas från cylindern.

Det bästa alternativet för att utveckla en brunn till privata handlare är kärnborrning följt av spolning. Inga prover ska tas i detta fall. Det viktigaste är att snabbt forma fatet och rengöra det från slam samtidigt utvecklingsarbete för den kommande operationen.

För tvätt kan du använda vilket som helst vatten, det är ganska lämpligt från en närliggande damm eller flod. Borrning kan också göras torr om en sandbrunn utvecklas. Vanligtvis i detta fall är ett par hinkar med vatten som en borrfluid bara tillräckligt för att kyla skalet i botten.

Enligt kärnteknologin borras hål i betong och armerad betongkonstruktion, fundament och tegelväggar.

När du arbetar i lös, lågfuktig sand för att stärka hålets väggar i arbetslösningen, rekommenderas att du lägger till flytande glas eller lermassa. Hur som helst, när borran passerar genom horisonten med en instabil konstruktion, är det motiverat att stärka brunnens väggar med höljesrör.

Teknologiska funktioner i processen

Vid fördjupningsprocessen är det möjligt att justera borrhastigheten. Det bör noteras att lagren av sedimentära berg borrar lätt över i låg hastighet. Men när man passerar de inhemska bergformationerna krävs en ökning av rotationsfrekvensen. Med kärnborrningsmetoden är det möjligt att passera formationer av olika kompositioner och av vilken hårdhet som helst.

Det är nödvändigt att beakta det faktum att borriggen bör placeras på en förberedd, jämn horisontell plattform. Penetrationsvinkeln kan justeras om diametern på hålet som utvecklas inte överstiger 1 meter. Därefter stöds produktionens vertikalitet av höljet.

Höljesrör kan återanvändas om de, direkt efter sjunkning, tas bort från gruvan. Ett kärnrör är ett återanvändbart skal, vilket inte kan sägas för kronor. Borrning i den sedimentära horisonten kräver minst två eller ännu mer. När man konstruerar en brunn på kalksten är det omöjligt att förutsäga antalet raderade kronor med noggrannhet.

För att förlänga diamantkärnans livslängd efter att den har installerats eller bytts ut måste brunnens botten behandlas med en mejsel. Denna åtgärd kommer att öka penetrationsgraden avsevärt.

Borriggen kan monteras på fordon med hög bärförmåga eller på en larv specialutrustning vid arbete i svår terräng. Lättare mobil utrustning kan användas för kärnborrning av vattenbrunnar.

Fördelar och nackdelar med kolumnmetoden

Tack vare krönens punktverkan säkerställs noggrann skärning och borttagning av en enda kärna på ytan längs dess radie. Tekniken är tillämplig för borrning upp till XII kategorier, kan du arbeta både vinkelrätt och i vinkel.

En av de viktigaste indikatorerna för kärnmetoden anses vara hög produktivitet och borrhastighet.

Dessutom kan följande fördelar särskiljas:

• Borrvolymen vid spolvätska eller processvatten är 85%;
• Införandet av aktiva emulsioner i arbetslösningen gör det möjligt att hålla väggarna i brunnen i dess ursprungliga skick;
• På grund av minskningen av axiella belastningar på grund av att berget inte förstörs kontinuerligt uppnås en minskning av energikostnaderna.
• Metoden låter dig arbeta med alla bergarter, inklusive basalt och granit.
• När du använder den prefabricerade mobila maskinen är det möjligt att utföra arbete på svåråtkomliga platser.

Tillsammans med fördelarna har kärnborrning också sina nackdelar:

• När du arbetar i sprickade bergarter inträffar ofta kärnstoppning, vilket leder till behovet av att ta bort röret för att slå ut det.
• Under passagen av hårda stenar på grund av överhettning och gripande av kronan döljer snabbt. För att undvika detta är det nödvändigt att använda kylvätska och minska matningshastigheten. Som ett resultat reduceras borrhastigheten.
• Litet tvärsnitt (upp till 200 mm) borrning tillåter inte användning av kraftfullt dränkbar pumpar.

När man utvecklar brunnar för vatten vid användning av en lera-lösning under öppningen av behållaren är sannolikheten för att vattenmassan lutas hög.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video 1. Det inledande skedet av borrborrning med kärnmetoden:

Video 2. Kärnborrning i granitrock:

Början av kärnborrningen bör föregås av en ekonomisk beräkning. Överensstämmelse med säkerhetsnormer och driftsregler för utrustning minimerar risken för att detta misslyckas, vilket garanterar hög effektivitet, borrhastighet och sänker ekonomiska kostnader.

Vill du bara dela med dig de välkända undertexterna i kolumntekniken? Har du användbar information om artikelns ämne? Vänligen skriv kommentarer i blockformuläret nedan, ställ frågor och skriv foton om artikelns ämne.