Khoan giếng quay: Tổng quan về công nghệ khoan và thiết bị thiết yếu

Nếu một ngôi nhà nông thôn không thể được kết nối với nguồn nước trung tâm, bạn cần tổ chức một hệ thống tự trị. Hầu hết các chủ sở hữu thích sắp xếp nó trên cơ sở giếng, trong sự phát triển của các phương pháp khác nhau được sử dụng. Chúng tôi sẽ xem xét khoan giếng quay - một lựa chọn rất hứa hẹn, nhưng cho đến nay ít được biết đến.

Trong bài viết của chúng tôi, sự phức tạp của công nghệ cánh quạt và các công cụ được sử dụng được mô tả chi tiết. Những ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật này đã được kiểm tra và các phương pháp để thực hiện nó trong thực tế được trình bày. Lời khuyên của chúng tôi sẽ hữu ích cho các chủ sở hữu thận trọng của các lô riêng tư muốn theo dõi công việc của thợ khoan.

Định nghĩa khoan quay

Để bắt đầu, hãy phân tích khoan giếng quay là gì và các lựa chọn thay thế của nó là gì? Khoan Auger vẫn được công nhận là một trong những cách phổ biến nhất để hút nước.

Tuy nhiên công nghệ vít không cho phép vượt qua đá gốc. Máy khoan trục vít được sử dụng trong khoan vít không thể phá hủy đá vôi. Nhưng nó thường xảy ra rằng bạn cần phải khoan vào nó, bởi vì các lớp quá mức không ổn định và đủ cho tốc độ dòng hoạt động.

Công nghệ khoan lõi và khoan không cung cấp cơ hội để đi qua các thành tạo đá. Trong trường hợp lắp đặt giếng trên đá vôi, sử dụng phương pháp khoan quay hiệu quả và kinh tế hơn

Do đó, công nghệ quay, trước đây chỉ được sử dụng trong ngành khai thác mỏ, bắt đầu được đưa vào phạm vi xây dựng các công trình lấy nước tư nhân. Yếu tố làm việc của nó là một chút nằm ở phần đáy của giếng. Sử dụng một cái đục, đất dính và không liên tục bị phá hủy, đá gốc đá bị nghiền nát.

Việc đào đá bị phá hủy được thực hiện với sự trợ giúp của chất lỏng, được cung cấp cho mặt thông qua một cột làm việc hoặc hình khuyên không gian.Đây là 2 phương pháp khoan khác nhau, mỗi phương pháp sẽ được thảo luận chi tiết dưới đây.

Đường kính của bit vượt quá đường kính của cột làm việc, cho phép:

• giảm chi phí năng lượng cho toàn bộ quá trình khoan (năng lượng ở đây chỉ được chi trực tiếp vào việc quay với lực của bit trên mặt, và tổn thất ma sát của dây làm việc đối với tường lỗ khoan được giảm thiểu);
• bảo vệ hầu hết các yếu tố của chuỗi làm việc khỏi bị hư hại, cũng như các bức tường của giếng khoan khỏi sự phá hủy;
• tạo ra các lỗ khoan đường kính ấn tượng (ví dụ, lên tới 70 cm) ở độ sâu cực kỳ ấn tượng.

Bằng cách này bạn có thể hình thành tầng chứa nước, với độ sâu từ 300 mét trở lên, tức là để khoan lấy nước để cung cấp nước cho các ngôi nhà và làng mùa hè.

Vì vậy, định nghĩa: khoan quay là một cách phát triển giếng trong đó lực tác dụng lên bit trên mặt được truyền từ trục quay công cụ quay vòng qua cột làm việc. Nó được lắp ráp từ các thanh - các ống thép hẹp được kết nối tuần tự với nhau bằng cách thay đổi độ sâu xuống mặt đất.

Nhưng trong việc dọn sạch thân của mỏ và giết mổ từ bùn, nước được cung cấp dưới áp lực được sử dụng. Nhờ quyết định này, không cần thiết phải tháo rời và lắp ráp chuỗi khoan để khai thác lõi như trong khoan lõi.

Chất lỏng được bơm vào mỏ ngay lập tức giải quyết hai nhiệm vụ quan trọng: nó giải phóng con đường để máy khoan thực hiện công việc tiếp theo và sản xuất xả nướccần thiết để chuẩn bị lượng nước cho hoạt động.

Lợi ích của công nghệ quay

Những lợi thế của khoan quay so với các lựa chọn thay thế có thể là gì? Có một vài trong số họ.

Thứ nhấtSử dụng một bit quay, có thể tạo ra các giếng có đường kính lớn có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về nước của một số hộ gia đình cùng một lúc.

Không có gì bí mật rằng khoan không phải là một quy trình đắt tiền: nó đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng và những người khoan có kinh nghiệm phải kiểm soát và quản lý quy trình. Rốt cuộc, hoạt động khoan là được cấp phép. Do đó giá cao.

Do hình dạng và cấu tạo của nó, một mũi khoan quay có thể tạo thành các giếng có đường kính lớn hơn nhiều so với mũi khoan và ống lõi

Kết hợp nhiều hộ gia đình cùng một lúc để tài trợ cho một giếng chung cho các địa điểm liền kề là một liên doanh hiệu quả về chi phí. Nhưng điều này đòi hỏi một khoản nợ đáng kể. Trong hầu hết các trường hợp, tầng chứa nước của trầm tích Đệ tứ (cát) không thể cung cấp cho chúng.

Đương nhiên, đối với hoạt động tập thể, lượng nước nên được đưa vào đá vôi. Nước ngầm được chiết xuất từ ​​nó được đặc trưng bởi độ linh động và độ tinh khiết của nước lớn hơn. Khối lượng mưa không có ảnh hưởng nhỏ nhất đến dòng chảy của giếng đến đá vôi. Những gì không thể nói về các giếng trên cát.

Thứ hai, chi phí năng lượng tương đối nhỏ thuyết phục. Các yếu tố làm việc cho khoan quay là một cái đục. Nhưng không giống như khoan và khoan lõi, công cụ khoan không tương tác với các bức tường của giếng khoan

Đó là, chỉ một bit có chiều cao không đáng kể so với chiều cao của toàn bộ chuỗi khoan tiếp xúc trực tiếp với đất. Kết quả là, phương pháp hình thành giếng này là nhanh nhất - lên tới 1000 mét tuyến tính mỗi tháng!

Thứ ba, khách hàng tập thể bị thu hút bởi độ sâu của khoan. Chỉ có thể sử dụng phương pháp quay để khoan giếng chôn trong đá biến chất và đá magiê bản địa, từ các vết nứt có thể bơm nước, thành phần phù hợp nhất cho mục đích uống.

Thông thường, chỉ có nước công nghiệp được chiết xuất từ ​​các cửa lấy nước có độ sâu dưới 30 m.Thành phần của nó bị ảnh hưởng bởi các vùng nước gần đó, các dòng sông ngập rác, mưa và chỉ các chất lỏng kỹ thuật tràn xuống mặt đất. Các ốc vít và ống lõi sẽ giúp chỉ có được một lượng như vậy.

Toàn bộ bộ thiết bị khoan được gắn dễ dàng trên một nền tảng ô tô hạng trung. Điều này làm cho quá trình khoan quay trở nên tiên tiến hơn về công nghệ, và do đó rẻ hơn.

Ngoài ra, khoan xoay cho phép bạn trải qua quá trình phát triển đến độ sâu hoàn toàn mà không cần chuyển sang phương pháp khoan khác. Khi phát triển một cái giếng bằng vít, chẳng hạn, nếu cần phải khoan một tảng đá, họ chuyển sang kỹ thuật giật dây.

Đối với điều này, một vỏ ốc vít được tháo ra khỏi thùng và bit được ném vào mặt cho đến khi một tảng đá bị vỡ. Sau đó giết mổ xóa bởi một người bảo lãnh. Nó được sử dụng nếu cần thiết phải nâng cát bão hòa nước lên bề mặt, mà không phải là góc trong ống lõi.

Thực tế cho thấy các giếng khoan được khoan bằng phương pháp quay có tuổi thọ cao hơn. Về mặt công nghệ, điều này là do thực tế là sau khi lắp đặt chuỗi vỏ tạo thành các lỗ khoan, annulus được tăng cường hơn nữa.

Thiết bị tốt

Đầu tiên, một bàn điều khiển dọc được gắn trên bề mặt phía trên giếng để tiếp tục gắn chặt các liên kết dọc của chuỗi làm việc. Liên kết đầu tiên của trục khoan này được trang bị một bộ phận làm việc - một bit, có thể có định dạng khác nhau, tùy thuộc vào loại đá để khoan.

Tất nhiên, thiết bị nhỏ gọn hơn được sử dụng để khoan tầng chứa nước, và việc hình thành một tòa tháp được chỉ định thường không cần thiết

Bộ công cụ khoan

Khi đào sâu liên kết đầu tiên, cây nến, cái tiếp theo, được gọi là thanh, được gắn trên nó, v.v. Chiều dài của mỗi khối ống như vậy có thể thay đổi từ 20 đến 50 m. Để đơn giản hóa việc hình thành cột làm việc, mỗi thanh được trang bị một sợi côn có khóa.

Kết quả là, một mũi khoan được hình thành, bao gồm:

• bit làm việc;
• thanh chì;
• các cột của thanh thông thường được kết nối với nhau bằng khớp nối.

Việc giữ cột làm việc được thực hiện bằng cách xoay, việc quay được thực hiện bởi rôto. Tùy thuộc vào mức độ sâu của nó được cho là khoan, và cả những tính chất vật lý và cơ học của đất, thanh tiêu chuẩn hoặc có trọng lượng được sử dụng để tạo liên kết hàng đầu.

Thanh truyền động, như một quy luật, là một ống có trọng số, bởi vì nó có một nhiệm vụ công nghệ quan trọng. Thông qua nó, một giải pháp xả nước vào mặt, có nhiệm vụ là rửa sạch đá vụn. Và điều này, đến lượt nó, đưa ra các yêu cầu về khớp nối, nhiệm vụ của nó là hàn kín các khớp giữa các liên kết.

Đừng quên rằng áp suất chất lỏng phụ thuộc trực tiếp vào chiều cao của cột hình thành (và không phụ thuộc vào mặt cắt ngang của đường ống). Hơn nữa, ngay cả khi nước được sử dụng làm dung dịch rửa, thì cứ sau 10 mét thì áp suất sẽ tăng thêm 1 bầu khí quyển.

Để so sánh, nó là giá trị cho một ví dụ. Áp suất làm việc trong mạng lưới đường ống gia đình trong nhà là 10 atm, và các ống bền nhất được thiết kế cho áp suất 20 atm.

Chỉ khi các hệ thống gia đình đứng yên và không di chuyển, thì áp suất bằng trọng lượng của chuỗi khoan trên thanh truyền động. Nhưng cô vẫn phải truyền động lượng quay và lực tới bit.

Khớp nối là yếu tố quan trọng nhất của thanh, bởi vì chúng chiếm trọng lượng của toàn bộ phần dưới của thanh liền kề, cũng như tải trọng từ các rung động và chuyển động quay được truyền bởi động cơ

Các yêu cầu sau được áp dụng cho khớp nối là các thành phần cấu trúc của chuỗi khoan, đó là:

• phải đảm bảo độ kín của kết nối thanh và chịu được áp suất chất lỏng lên đến 100 atm (để làm sạch đáy bằng dòng áp suất);
• phải có khả năng chống mòn, để không trở nên không sử dụng được khi cọ xát vào thành giếng;
• phải có khả năng truyền mô-men xoắn từ đỉnh của chuỗi công việc xuống phía dưới và cuối cùng là đến bit.

Điều bắt buộc là các khớp nối có chất lượng phù hợp. Nếu ít nhất một trong số chúng không thể chịu được tải và chuỗi làm việc bị hỏng, sẽ rất khó để có được phần dưới của nó cùng với bit. Về chi tiêu vốn, đôi khi dễ dàng khoan một cái giếng mới gần đó hơn là lấy một thanh chì tách ra.

Sử dụng nước trong quá trình khoan

Chất lỏng được cung cấp cho mặt thường là nước thông thường. Đôi khi, để ổn định thân cây đi qua các tảng đá không liền mạch (cát, sỏi, sỏi và sỏi), một giải pháp với các chất phụ gia khoan được đưa vào giếng. Điều này là cần thiết, bởi vì vỏ không được đặt trong giai đoạn đầu tiên thâm nhập.

Nước chảy vào ổ cắm dưới áp suất bên trong thanh truyền động (và sau đó bơm qua hình khuyên không gian), hoặc do trọng lực đi xuống hình khuyên không gian và việc loại bỏ đã được thực hiện thông qua cột làm việc với một máy bơm hút.

Đây là 2 công nghệ khoan xoay khác nhau, các tính năng sẽ được thảo luận dưới đây.

Khoan quay được đặc trưng bởi tốc độ phát triển cao nhất của giếng nước. Đồng thời với việc khoan, thùng được xả nước và sự phát triển được chuẩn bị cho hoạt động sắp tới

Tuy nhiên, bất kể phương pháp nào được sử dụng, chất lỏng được sử dụng trong khoan ở mọi nơi cần phải được làm sạch (để sử dụng tiếp).

Để làm điều này, sử dụng các thiết bị sau:

• Khoan kho chứa chất lỏng. (Nếu bạn có kế hoạch khoan một cái giếng cạn - trong vòng vài chục có thể được bố trí trực tiếp trong lòng đất và nước thông thường được sử dụng làm chất lỏng xả nước). Chuồng hoạt động như một pin cho chất lỏng xả.
• Rung. Dung dịch xả, nhấc lên khỏi giếng, mang theo các hạt đá vụn phải được loại bỏ. Cách hiệu quả nhất là một cơ học sử dụng màn hình rung.
• Bể lắng. Sau khi loại bỏ các hạt lớn của đá, chất lỏng đi vào bể chứa để loại bỏ các hạt lơ lửng kết tủa. Khi sử dụng nước làm chất tẩy rửa, bể lắng đôi khi cũng được chế tạo trực tiếp trong lòng đất. Ngoài ra, để tách các chất lỏng và tách trầm tích được sử dụng hydrocyclone.
• Bơm bùn. Chính ông là người cung cấp sự lưu thông của dung dịch giặt.
• Hệ thống máng xối. Chúng cần thiết cho sự di chuyển của nước từ điểm hình thành mỏ đến nơi thanh lọc.

Tổng cộng, các cơ chế và thiết bị sau đây là cần thiết để phát triển giếng sử dụng công nghệ quay:

1. Tháp hoặc bàn điều khiển để lắp ráp chuỗi khoan từ các thanh và tháo rời nó ở cuối quá trình khoan, cũng như một hệ thống giải quyết.
2. Động cơcung cấp vòng quay của rôto.
3. Thiết bị chất lỏng. Các cơ chế và thiết bị để tuần hoàn nước giặt và làm sạch nó (bơm; màn hình rung; hố thu và / hoặc hydrocyclone; Một chuồng để lưu trữ chất lỏng xả; hệ thống ống và máng xối).

Đối với khoan quay giếng nông, toàn bộ bộ thiết bị được liệt kê là rất nhỏ gọn (ví dụ, bộ điều khiển bùng nổ đang gập lại). Điều này giúp bạn dễ dàng đặt thiết bị khoan ở bất kỳ nơi nào thuận tiện để khoan và hoạt động tiếp theo.

Hai tùy chọn khoan quay

Tùy thuộc vào phương pháp cung cấp dung dịch xả vào mặt, có 2 loại công nghệ khoan xoay:

1. thức ăn trực tiếp;
2. với thức ăn ngược.

Cần lưu ý rằng chất lỏng cung cấp cho mặt không chỉ nhằm mục đích xả và loại bỏ đá nghiền. Nó cũng làm mát bit, rất nóng từ ma sát. Trong trường hợp cung cấp chất lỏng trực tiếp, máy bơm tạo ra áp lực của nó.

Nước xâm nhập vào mặt thông qua các lỗ công nghệ trong bit, "nhặt" đá vụn và sau đó bằng trọng lực qua giếng (nghĩa là thông qua hình khuyên không gian liên quan đến thanh dẫn) đi vào bề mặt, nơi nó đi vào khu làm sạch (màn hình rung, hydrocyclone).

Việc xả nước có thể trực tiếp hoặc đảo ngược, theo đó các đặc tính định tính của thiết bị được sử dụng sẽ phụ thuộc, nhưng sơ đồ mạch có giá trị cho cả hai loại công nghệ

Công nghệ cấp liệu ngược ngụ ý rằng chất lỏng xả chảy xuống đáy theo trọng lực, đi xuống giếng, nhưng dung dịch với vật liệu nghiền trở lại bề mặt thông qua ống dẫn chì. Máy bơm bùn trong trường hợp này tạo ra áp suất âm trong đó.

Mặc dù có vẻ đơn giản của cả hai công nghệ, có nhiều sắc thái hơn so với cái nhìn đầu tiên. Do đó, có vẻ thích hợp để tập trung vào từng công nghệ khoan này một cách chi tiết hơn.

Khoan trực tiếp

Công nghệ này đôi khi được gọi là "nguồn nước trực tiếp." Nên sử dụng nó trong đất cát, sỏi, đất sỏi. Nó cũng được sử dụng nếu độ sâu của tầng chứa nước không vượt quá 30 m. Ở đây, phụ gia được thêm vào chất lỏng làm tăng mật độ và độ ổn định của thân cây.

Khoan quay được đặc trưng bởi sự giảm dần đường kính của giếng được khoan. Nói cách khác, đầu tiên giếng có đường kính lớn nhất được khoan, sau đó nó craps ống, và không gian hình khuyên giữa bề mặt ngoài của ống và thành giếng thông qua các lỗ công nghệ được lấp đầy bằng vữa xi măng.

Tiếp tục khoan tiếp tục với một cái đục nhỏ hơn. Sau đó, một lần nữa vỏ, và phần mới có đường kính thậm chí nhỏ hơn, vv Bạn càng ít phải "phân tâm" bằng cách hàn xi măng, năng suất khoan càng lớn, cuối cùng chuyển thành tổng chi phí của quy trình và toàn bộ giếng.

Ngoài ra, vỏ quá thường xuyên dẫn đến thực tế là đường kính hiệu quả của giếng (đường kính mở tầng chứa nước) bị giảm đáng kể. Vì vậy, nguồn nước trực tiếp của người Hồi giáo được đặc trưng bởi thực tế là giếng với phương pháp hình thành này không thể được đặt trong phạm vi 100 mét.

Áp suất chính của chất lỏng xả được tạo ra bởi bơm bên trong thanh truyền động, và hình khuyên chất lỏng với các yếu tố của đá nghiền lấp đầy không gian bằng trọng lực, mà không phá hủy bức tường lỗ khoan với áp lực dư thừa.

Khoan trực tiếp mô hình dòng chảy chất lỏng khoan. Sự khuất phục của nó đối với mặt được thực hiện thông qua đường ống của thanh dẫn đầu, và nó nổi lên trên bề mặt nhờ trọng lực

Tuy nhiên, phương pháp khoan này có nhược điểm của nó. Đặc biệt, quá dài mở vị trí dẫn đến thực tế là các hạt đất sét phân tán mịn xâm nhập vào tầng chứa nước, có thể làm giảm đáng kể và làm chậm dòng chảy của nước vào đầu ra từ tầng chứa nước.

Những hạt này ở đây đóng vai trò là lỗ cắm đặc biệt của lỗ chân lông và vi mạch trong đá qua đó nước thấm. Do đó, quy trình vỏ được thực hiện trong quá trình khoan là cần thiết để duy trì năng suất trong tương lai của giếng.

Khoan ngược

Với phương pháp kiểm soát dòng chảy của chất lỏng này, thùng và đáy được làm sạch tốt nhất. Máy bơm ở đây không ép chất lỏng vào đáy, mà ngược lại, nó hút nó trở lại, và điều này dẫn đến thực tế là tốc độ hình thành của giếng với một cái đục tăng theo độ lớn và gấp nhiều lần so với xả trực tiếp.

Giếng tự nó không bị nhiễm tạp chất đất sét với dòng nước giặt chảy. Rốt cuộc, máy bơm hút tất cả mọi thứ có thể chứa trong đó. Nhân tiện, không còn bất kỳ ý nghĩa thực tế nào trong các chất phụ gia bổ sung, do đó nước tinh khiết được sử dụng làm chất lỏng giặt tương tự.

Sơ đồ rửa ngược cho khoan quay. Dòng chảy là do trọng lực thông qua annulus, và ngược lại bùn được hút bởi máy bơm thông qua đường ống của thanh truyền động

Vì vậy, để tóm tắt những lợi thế của việc khoan với luồng ngược:

• tốc độ khoan tăng (so với nguồn nước trực tiếp) lên đến 15 lần;
• tầng chứa nước không bị tắc với các hạt đất sét và hạt cát từ phía dưới cởi mở mức độ tốt;
• do việc mở tầng chứa nước chất lượng cao, giếng không cần phải chuẩn bị thêm để vận hành, bạn có thể ngay lập tức lắp đặt vỏ bên trong bằng bộ lọc và bắt đầu bơm ra bằng máy bơm;
• nước đơn giản (và, do đó, rẻ tiền) được sử dụng làm chất lỏng làm việc.

Tuy nhiên, phương pháp này có một nhược điểm đáng kể. Nó đòi hỏi sự tham gia của các thiết bị đắt tiền, cuối cùng dẫn đến sự gia tăng đáng kể chi phí của toàn bộ quá trình khoan nói chung.

Do đó, việc khoan bằng một dòng nước đảo ngược, chỉ được thực hiện trong những trường hợp khi giếng được thiết kế để vận hành bởi nhiều hộ gia đình cùng một lúc. Nhưng trong trường hợp giếng được thiết kế để vận hành riêng lẻ, việc sử dụng công nghệ khoan xoay với nguồn nước trực tiếp sẽ hợp lý hơn nhiều.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video số 1. Trình diễn trực quan quá trình khoan quay trong các bước:

Video số 2. Phân tích công nghệ quay và các nguyên tắc sắp xếp tốt:

Video số 3. Lưu thông nước trong quá trình khoan quay:

Tình hình với sự hiện diện và độ sâu của tầng ngậm nước có thể rất khác nhau từ nơi này sang nơi khác (nhưng ở đâu đó không có gì cả, như trên đảo Madeira).

Khi thiết kế giếng và chọn phương pháp khoan quay tối ưu, nên sử dụng bản đồ tầng chứa nước đã được chứng minh. Điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm đáng kể thời gian và tiền bạc.

Hãy cho chúng tôi biết kinh nghiệm của bạn trong việc phát triển một giếng sử dụng công nghệ quay. Chia sẻ sắc thái công nghệ hữu ích cho khách truy cập trang web. Vui lòng để lại nhận xét trong mẫu khối bên dưới, đăng ảnh và đặt câu hỏi về chủ đề của bài viết.