Rotary Well Drilling: En översikt över borrteknologi och nödvändig utrustning

Om ett hus inte kan anslutas till den centrala vattentillförseln, måste du organisera ett autonomt system. De flesta ägare föredrar att ordna det på grundval av brunnen, i vilken man utvecklar olika metoder. Vi kommer att överväga borrning av roterande brunnar - ett mycket lovande, men hittills lite kända alternativ.

I vår artikel beskrivs komplikationerna med rotorteknologi och de verktyg som används i detalj. Fördelarna och nackdelarna med denna teknik undersöks och metoder för dess implementering i praktiken presenteras. Våra tips kommer att vara användbara för de försiktiga ägarna av privata tomter som vill övervaka arbetet med borrmaskiner.

Definition av roterande borrning

Till att börja med, låt oss analysera vad roterande borrning av brunnar handlar om och vilka alternativ är det? Borrskruv erkänns fortfarande som ett av de vanligaste sätten att dra vatten.

emellertid skruvteknik tillåter inte passera stenig berggrund. Skruvborraren som används vid skruvborrning kan inte förstöra kalksten. Men det händer ofta att du behöver borra i det, för de överliggande skikten är inte stabila och tillräckliga för driftflödeshastighet.

Kärn- och skruvborrteknik ger inte möjligheten att gå igenom bergformationer. När det gäller installation av en brunn på kalksten är det mer effektivt och ekonomiskt att använda den roterande metoden för borrning

Därför började rotationsteknik, som tidigare endast använts i gruvindustrin, att införas i omfattningen av byggandet av privata vattenintagningsanläggningar. Dess arbetselement är lite beläget i brunnens bottenhål. Med hjälp av en mejsel förstörs sammanhängande och sammanhängande jord, stenig berggrund.

Utgrävningen av det förstörda berget utförs med hjälp av en vätska, som tillförs ansiktet genom en arbetspelare eller ring rymden.Dessa är två olika borrmetoder, var och en kommer att diskuteras i detalj nedan.

Bitens diameter överstiger arbetskolonnens diameter, vilket tillåter:

• minska energikostnaderna för hela borrprocessen (kraften här används direkt endast på att vrida med kraften på biten i ansiktet, och friktionsförlusterna för arbetssträngen mot borrhålets vägg minimeras);
• skydda de flesta elementen i arbetssträngen från skador, såväl som väggarna i den borrade brunnen från förstörelse;
• skapa borrhål med imponerande diameter (till exempel upp till 70 cm) på extremt imponerande djup.

Det här sättet du kan bilda aquifers, med ett djup av 300 meter eller mer, d.v.s. att borrvattenintag för att leverera vatten till sommarstugor och byar.

Så, definitionen: roterande borrning är ett sådant sätt att utveckla en brunn i vilken kraften på biten i ansiktet överförs från den roterande rotator genom arbetskolumnen. Det är sammansatt av stavar - smala stålrör som är anslutna i följd till varandra genom att förändra djupet i marken.

Men vid rensning av gruvstammen och slakt från slammet används det vatten som tillförs under tryck. Tack vare detta beslut är det inte nödvändigt att demontera och montera borrsträngen för kärnutvinning som vid kärnborrning.

Vätskan som injiceras i gruvan löser omedelbart två viktiga uppgifter: det frigör vägen för borren för att utföra ytterligare arbete och producerar spola brunnennödvändigt för att förbereda vattenintaget för drift.

Fördelarna med Rotary Technology

Vilka är fördelarna med roterande borrning jämfört med möjliga alternativ? Det finns flera av dem.

För det förstaMed hjälp av en roterande bit är det möjligt att skapa brunnar med stor diameter som helt kan tillfredsställa vattenkraven hos flera hushåll på en gång.

Det är ingen hemlighet att borrning inte är en dyr process: det kräver specialutrustning och erfarna borrmaskiner måste kontrollera och hantera processen. Borrningsaktiviteter är ju licensierade. Därför dess höga pris.

På grund av sin form och konstruktion kan en roterande borrbit bilda brunnar med mycket större diameter än skruvborrar och ett kärnrör

Att kombinera flera hushåll på en gång för att finansiera en gemensam brunn för angränsande platser är ett kostnadseffektivt företag. Men detta kräver en betydande debitering. I de flesta fall kan vattenfärger av kvartära sediment (sand) inte tillhandahålla dem.

För kollektiv drift bör naturligtvis vattenintaget sättas på kalksten. Grundvatten som utvinns ur det kännetecknas av ökad rörlighet och renhet för vatten. Nederbördsvolymen har inte den minsta effekten på flödet av brunnar till kalksten. Vad kan inte sägas om brunnarna på sanden.

För det andra, ökar relativt små energikostnader. Arbetselementet för rotationsborrning är en mejsel. Men till skillnad från skruv och kärnborrning, borrverktyget interagerar inte med väggarna i den borrade brunnen

Det vill säga bara en bit vars höjd är försumbar relativt höjden på hela borrsträngen är i direkt kontakt med jorden. Som ett resultat är denna metod för att forma brunnar den snabbaste - upp till 1000 linjära meter per månad!

tredje, kollektiva kunder lockas av djupet av borrning. Endast den roterande metoden kan användas för att borra en brunn begravd i inhemska metamorfa och stolliga bergarter, från sprickorna som vatten kan pumpas, vars sammansättning är bäst lämpad för dricksändamål.

Oftast utvinns endast industrivatten från intag med ett djup mindre än 30 m.Dess sammansättning påverkas av närliggande vattendrag, floder ströda med skräp, nederbörd och bara tekniska vätskor som spills ut på marken. Skruven och kärnröret hjälper till att få endast ett sådant intag.

Hela uppsättningen av borrutrustning kan enkelt monteras på en enda medelhög fordonsplattform. Detta gör den roterande borrprocessen mycket mer tekniskt avancerad och därför billigare.

Dessutom tillåter rotationsborrning att gå igenom utvecklingen till fullt djup utan att byta till en annan metod för borrning. Vid utveckling av en brunn med en skruv, till exempel, om det är nödvändigt att borra en stenblock, byter de till en chock-repteknik.

För detta tas ett skruvskal bort från cylindern och biten kastas mot ansiktet tills en stenblock har brutits. Sedan slakt rensas av en borgenär. Det används om det är nödvändigt att höja vattenmättad sand till ytan, som inte är kornig i kärnröret.

Övning visar att brunnar som borras med rotationsmetoden har längre livslängd. Teknologiskt beror detta på det faktum att efter installationen av höljesträngen som bildar borrhålens väggar förstärks ringringen ytterligare.

Brunnsutrustning

Först är en vertikal konsol monterad på ytan ovanför brunnen för ytterligare fästning av arbetssträngens vertikala länkar. Den första länken på denna borraxel är utrustad med ett arbetselement - lite, som kan ha ett annat format, beroende på vilken bergkategori som kan borras.

Naturligtvis används mer kompakt utrustning för borrning av akviferer, och bildningen av ett utsedd torn är vanligtvis inte nödvändigt

Borrverktygsset

När man fördjupar den första länken monteras ljuset, den nästa, kallad stången, och så vidare. Längden på varje sådant rörblock kan variera från 20 till 50 m. För att förenkla bildandet av arbetspelaren är varje stång utrustad med en avsmalnande gänga med ett lås.

Som ett resultat bildas en borr som består av:

• arbetsbiten;
• blystång;
• kolumner med vanliga stavar sammankopplade med kopplingar.

Hållningen av arbetskolonnen utförs med hjälp av svivlar vars rotation utförs av rotorn. Beroende på hur djupt det ska borras, och även vilka fysiska och mekaniska egenskaper jord är, används standard- eller viktade stavar för att bilda den ledande länken.

Drivstången är som regel ett viktat rör, eftersom det har ett viktigt tekniskt uppdrag. Genom det kommer en spolningslösning in i ansiktet till biten, vars uppgift är att tvätta bort det krossade berget. Och detta i sin tur ställer krav på kopplingsfogar, vars uppgift är att täta fogar mellan länkarna.

Glöm inte att vätsketrycket direkt beror på höjden på den bildade kolonnen (och inte beror på rörets tvärsnitt). Även om vatten används som tvättlösning ökar trycket var 10: e meter med 1 atmosfär.

Som jämförelse är det värt att ge ett exempel. Arbetstrycket i hushållets rörnätverk i huset är 10 atmosfärer, och de mest hållbara rören är konstruerade för ett tryck på 20 atmosfärer.

Endast om hushållssystemen är stillastående och inte rör sig, är trycket lika med borrsträngens vikt på drivstången. Men hon måste fortfarande överföra rotationsmoment och kraft till biten.

Kopplingar är stavens viktigaste element, eftersom det är de som står för vikten på hela den nedre delen av den angränsande stången, liksom belastningen från dynamiska vibrationer och rotationsrörelse som motorn tillförs

Följande krav ställs på kopplingar som konstruktionselement i en borrsträng, de är:

• måste säkerställa tätheten för anslutningen av stavarna och motstå fluidtrycket upp till 100 atmosfärer (för att rensa botten av tryckströmmen);
• måste vara motståndskraftigt mot slitage, så att det inte blir oanvändbart när du gnuggar mot brunnens väggar;
• måste kunna överföra vridmoment från toppen av arbetssträngen till botten och slutligen till biten.

Det är viktigt att kopplingarna är av rätt kvalitet. Om minst en av dem inte tål belastningen och arbetssträngen är trasig, kommer det att vara extremt svårt att få sin undre del tillsammans med biten. När det gäller investeringar är det ibland lättare att borra en ny brunn i närheten än att få en fristående blystav.

Vattenanvändning under borrning

Vätskan som tillförs ansiktet är vanligtvis vanligt vatten. Ibland, för att stabilisera stammen som passerar genom lösa, sammanhängande bergarter (sand, grus, grus och kiselavlagringar), matas en lösning med borradditiv in i brunnen. Detta är nödvändigt eftersom höljet inte placeras i de första penetrationsstegen.

Vatten kommer in i utloppet antingen under tryck inuti drivstången (och sedan pumpar ut igenom ring utrymme), eller genom tyngdkraften ner igenom ring utrymme, och borttagning sker redan genom arbetskolonnen med en sugpump.

Dessa är två olika roterande borrtekniker, vars funktioner kommer att diskuteras nedan.

Rotationsborrning kännetecknas av den högsta utvecklingsgraden för en vattenbrunn. Samtidigt som borrningen spolas och utvecklingen förbereds för kommande operation

Men oavsett vilken metod som används, måste vätskan som används vid borrning överallt rengöras (för vidare användning).

Använd följande utrustning för att göra detta:

• Borrvätske förvaringslada. (Om du planerar att borra en grund brunn - inom några få dussin kan ordnas direkt i marken och vanligt vatten används som spolningsvätska). Ladan fungerar som ett batteri för spolning av vätska.
• Vibrerande skärm. Spolningslösningen, lyft från brunnen, bär partiklar av krossat berg som måste tas bort. Det mest effektiva sättet är ett mekaniskt sätt med vibrerande skärmar.
• Sedimentationstank. Efter borttagandet av stora partiklar av berget, kommer vätskan in i sumpen för att bli av med suspenderade partiklar som fälls ut. När man använder vatten som tvättvätska, byggs också en sump ibland direkt i marken. Dessutom används för separering av flytande ämnen och separering av sediment hydrocyklon.
• Lera pump. Det är han som tillhandahåller cirkulationen av tvättlösningen.
• Rännan. De behövs för att flytta vatten från gruvbildningen till platsen för dess rening.

Totalt krävs följande mekanismer och utrustning för att utveckla en brunn med rotationsteknik:

1. Torn eller konsol för montering av borrsträngen från stavarna och demontering av den i slutet av borrningen, samt ett tacklingssystem.
2. motortillhandahållande rotation av en rotor.
3. Vätskeutrustning. Mekanismer och anordningar för cirkulation av tvättvätska och rengöring av den (pump, vibrationsskärm, sumpar och / eller hydrocyklon; en ladugård för lagring av spolvätska; system med rör och rännor).

För roterande borrning av grunda brunnar är hela den uppsatta utrustningen mycket kompakt (till exempel fälls konsolbommen). Detta gör det enkelt att placera borrutrustning på alla lämpliga platser för borrning och efterföljande drift.

Två roterande borralternativ

Beroende på metoden för tillförsel av spolvätska till ansiktet finns det två typer av roterande borrteknologi:

1. direkt foder;
2. med omvänd matning.

Det bör noteras att vätskan som tillförs ansiktet inte endast är avsedd för spolning och borttagning av krossat berg. Det kyler också lite, vilket är mycket varmt från friktion. Vid direkt vätsketillförsel skapar pumpen sitt övertryck.

Vatten kommer in i ansiktet genom de tekniska hålen i biten, "plockar upp" det krossade berget och sedan genom tyngdkraften genom brunnen (det vill säga genom ring utrymme i förhållande till den ledande stången kommer in i ytan, där den kommer in i rengöringskomplexet (vibrerande skärm, hydrocyklon).

Spolning kan vara direkt eller omvänd, på vilket de kvalitativa egenskaperna för den använda utrustningen kommer att bero, men kretsschemat är giltigt för båda typerna av teknik

Den omvända matningstekniken innebär att spolningsvätskan strömmar till botten genom tyngdkraften, som faller ned genom brunnen, men lösningen med krossat material återgår till ytan genom ledstångsröret. Lera pumpen skapar i detta fall negativt tryck i den.

Trots den båda teknikens till synes enkelhet finns det mycket fler nyanser än det kan verka vid första anblicken. Därför verkar det lämpligt att fördjupa sig vid var och en av dessa borrtekniker mer detaljerat.

Direkt spolningsborrning

Denna teknik kallas ibland "direkt vattendrag." Det är lämpligt att använda den i sandig, grusig, grusig jord. Det används också om vattendjupets djup inte överstiger 30 m. Det är här tillsatser tillsätts till vätskan som ökar densiteten och stamstabiliteten.

Rotationsborrning kännetecknas av en gradvis minskning av diametern på den borrade borrningen. Med andra ord, först borras den största diametern och sedan den växt runt röret, och det ringformade utrymmet mellan rörets ytteryta och brunnens vägg genom teknologiska hål fylls med cementmurbruk.

Ytterligare borrning fortsätter med en mindre mejsel. Sedan igen hölje, och den nya sektionen har en ännu mindre diameter etc. Ju mindre ofta du behöver "distraheras" genom att cementera brunnen, desto större blir borrproduktiviteten, vilket i slutändan leder till totala kostnaden för processen och brunnen som helhet.

Dessutom leder alltför ofta hölje till att brunnens effektiva diameter (diametern som öppnar akvifern) kraftigt reduceras. Så "direkt vattendrag" kännetecknas av det faktum att brunnen med denna metod för dess bildning inte kan fästas upp till 100 meter.

Spolvätskans huvudtryck skapas av pumpen inuti drivstången, och ring vätskan med element av krossad sten fyller utrymmet genom tyngdkraften utan att förstöra borrhålets vägg med övertryck.

Direktborrande borrningsvätskeflödesmönster. Dess underkastelse till ansiktet utförs genom röret på den ledande stången och den stiger till ytan av tyngdkraften

Emellertid har denna metod för borrning sina nackdelar. Särskilt för länge openhole platsen leder till det faktum att finfördelade lerpartiklar kommer in i akvifärerna, vilket avsevärt kan minska och bromsa vattenflödet in i utgången från akvifern.

Dessa partiklar spelar här rollen som märkliga stickproppar och mikrokanaler i berget genom vilket vatten sipprar. Därför är höljproceduren som utförs under borrprocessen nödvändig för att bibehålla den framtida produktiviteten för brunnen som helhet.

Spolning omvänd borrning

Med denna metod för att reglera fluidflödet rensas cylindern och botten bäst. Pumpen här pressar inte vätskan i botten, utan tvärtom suger den tillbaka, och detta leder till det faktum att bromsens bildningshastighet ökar med en storleksordning och flera gånger mer jämfört med direkt spolning.

Själva brunnen är inte förorenad med lerainneslutningar med ett flöde av strömmande tvättvätska. När allt kommer omkring suger pumpen upp allt som kan finnas i den. Förresten finns det inte längre någon praktisk mening i ytterligare tillsatser, därför används rent vatten som samma tvättvätska.

Backwash-schema för roterande borrning. Flödet sker genom tyngdkraft genom ringröret och bakåt dras slammet av pumpen genom drivstångens rör

Så för att sammanfatta fördelarna med borrning med en omvänd ström:

• borrhastigheten ökar (jämfört med direkt vattendrag) upp till 15 gånger;
• akvifern är inte igensatt av lerpartiklar och siltiga sandkorn från den nedre ofodrad brunnnivåer;
• på grund av högkvalitetsöppningen av akvifern, behöver brunnen inte vara förberedd för drift, du kan omedelbart installera det inre höljet med ett filter och börja pumpa ut med en pump;
• enkelt (och därför billigt) vatten används som arbetsvätska.

Emellertid har denna metod en betydande nackdel. Det kräver inblandning av dyr utrustning, vilket i slutändan leder till en betydande ökning av kostnaden för hela borrprocessen som helhet.

Därför utförs borrning med ett ”omvänd vattendrag” endast i de fall då brunnen är konstruerad för drift av flera hushåll på en gång. Men om brunnen är utformad för individuell drift är det mycket rimligare att använda roterande borrteknologi med ett direkt vattendrag.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video nr 1. Visuell demonstration av den roterande borrprocessen i steg:

Video nr 2. Analys av rotationsteknik och principer för brunnarrangemang:

Video nr 3. Vattencirkulation under roterande borrning:

Situationen med närvaro och djup av akvifärer kan vara mycket annorlunda från plats till plats (men någonstans finns det ingen alls, som på ön Madeira).

När man utformar en brunn och väljer den optimala metoden för rotationsborrning, bör befintliga kartor över beprövade akviferer användas. Detta sparar betydande tid och pengar.

Berätta om din erfarenhet av att utveckla en brunn med roterande teknik. Dela tekniska nyanser som är användbara för besökare. Lämna kommentarer i blockformuläret nedan, skriv ett foto och ställ frågor om artikelns ämne.