Forage de puits rotatifs: un aperçu de la technologie de forage et de l'équipement essentiel

Si une maison de campagne ne peut pas être raccordée à l'alimentation en eau centrale, vous devez organiser un système autonome. La plupart des propriétaires préfèrent l'organiser sur la base du puits, dans le développement duquel différentes méthodes sont utilisées. Nous considérerons le forage de puits rotatifs - une option très prometteuse, mais jusqu'ici peu connue.

Dans notre article, les subtilités de la technologie des rotors et les outils utilisés sont décrits en détail. Les avantages et les inconvénients de cette technique sont examinés et des méthodes pour sa mise en œuvre dans la pratique sont présentées. Nos conseils seront utiles aux propriétaires prudents de parcelles privées qui souhaitent surveiller le travail des foreurs.

Définition du forage rotatif

Pour commencer, analysons ce qu'est le forage rotatif de puits et quelles sont ses alternatives? Le forage à la tarière est toujours reconnu comme l'un des moyens les plus courants de puiser de l'eau.

Cependant technologie de vis ne permet pas de passer le substratum rocheux. Le foret à vis utilisé dans le forage à vis ne peut pas détruire le calcaire. Mais il arrive souvent que vous ayez besoin de forer dedans, car les couches sus-jacentes ne sont pas stables et suffisantes pour le débit de fonctionnement.

La technologie de forage par carottage et tarière ne permet pas de traverser des formations rocheuses. Dans le cas de l'installation d'un puits sur du calcaire, il est plus efficace et économique d'utiliser la méthode rotative de forage

Par conséquent, la technologie rotative, auparavant utilisée uniquement dans l'industrie minière, a commencé à être introduite dans le cadre de la construction d'installations privées de prise d'eau. Son élément de travail est un peu situé dans la partie inférieure du puits. À l'aide d'un burin, les sols cohérents et incohérents sont détruits, le substrat rocheux rocheux est écrasé.

L'excavation de la roche détruite est effectuée à l'aide d'un liquide, qui est fourni au visage à travers une colonne de travail ou annulaire l'espace.Il s'agit de 2 méthodes de forage différentes, dont chacune sera discutée en détail ci-dessous.

Le diamètre du foret dépasse le diamètre de la colonne de travail, ce qui permet:

• réduire les coûts énergétiques pour l'ensemble du processus de forage (l'énergie ici est dépensée directement uniquement en tournant avec la force du trépan en face, et les pertes par frottement du train de travail contre la paroi du trou de forage sont minimisées);
• protéger la plupart des éléments de la chaîne de travail contre les dommages, ainsi que les parois du puits foré contre la destruction;
• créer des trous de forage de diamètre impressionnant (par exemple, jusqu'à 70 cm) à des profondeurs extrêmement impressionnantes.

De cette façon, vous pouvez former des aquifères, 300 mètres ou plus de profondeur, c'est-à-dire forer des prises d'eau pour alimenter en eau les chalets d'été et les villages.

Ainsi, la définition: le forage rotatif est un moyen de développer un puits dans lequel la force sur le trépan en bas est transmise par le forage rotatif rotateur à travers la colonne de travail. Il est assemblé à partir de tiges - des tuyaux en acier étroits qui sont connectés séquentiellement les uns aux autres en changeant les profondeurs dans le sol.

Mais pour dégager le tronc de la mine et l'abattre des boues, l'eau fournie sous pression est utilisée. Grâce à cette décision, il n'est pas nécessaire de démonter et d'assembler le train de tiges pour l'extraction de carottes comme dans le carottage.

Le fluide injecté dans la mine résout immédiatement deux tâches importantes: il libère le chemin pour que la foreuse puisse effectuer d'autres travaux et produit rincer le puitsnécessaire pour préparer la prise d'eau pour le fonctionnement.

Avantages de la technologie rotative

Quels sont les avantages du forage rotatif par rapport aux alternatives possibles? Il y en a plusieurs.

Tout d'abordÀ l'aide d'un trépan rotatif, il est possible de créer des puits de grand diamètre qui peuvent satisfaire pleinement les besoins en eau de plusieurs ménages à la fois.

Ce n'est pas un secret que le forage n'est pas un processus coûteux: il nécessite un équipement spécialisé et des foreurs expérimentés doivent contrôler et gérer le processus. Après tout, les activités de forage sont licencié. D'où son prix élevé.

En raison de sa forme et de sa construction, un foret rotatif peut former des puits d'un diamètre beaucoup plus grand que les forets à vis et un tube central

Combiner plusieurs ménages à la fois pour financer un puits commun pour des sites adjacents est une entreprise rentable. Mais cela nécessite un débit important. Dans la plupart des cas, les aquifères de sédiments quaternaires (sables) ne peuvent pas les fournir.

Naturellement, pour un fonctionnement collectif, la prise d'eau doit être mise sur du calcaire. Les eaux souterraines qui en sont extraites se caractérisent par une plus grande mobilité et pureté de l'eau. Le volume des précipitations n'a pas le moindre effet sur l'écoulement des puits vers le calcaire. Ce que l'on ne peut pas dire des puits sur le sable.

Deuxièmement, les coûts énergétiques relativement faibles convainquent. L'élément de travail pour le forage rotatif est un burin. Mais contrairement à la tarière et carottage, l'outil de forage n'interagit pas avec les parois du puits foré

Autrement dit, seul un peu dont la hauteur est négligeable par rapport à la hauteur de l'ensemble du train de tiges est en contact direct avec le sol. En conséquence, cette méthode de formation de puits est la plus rapide - jusqu'à 1000 mètres linéaires par mois!

Troisièmement, les clients collectifs sont attirés par la profondeur des forages. Seule la méthode rotative peut être utilisée pour forer un puits enterré dans des roches indigènes métamorphiques et ignées, à partir des fissures desquelles l'eau peut être pompée, dont la composition est la plus appropriée pour la boisson.

Le plus souvent, seule l'eau industrielle est extraite de prises d'une profondeur inférieure à 30 m.Sa composition est influencée par les plans d'eau à proximité, les rivières jonchées d'ordures, les précipitations et les liquides techniques déversés sur le sol. La vis et le tube central aideront à obtenir uniquement une telle admission.

L'ensemble complet de l'équipement de forage est facilement monté sur une seule plate-forme automobile de poids moyen. Cela rend le processus de forage rotatif beaucoup plus avancé technologiquement, et donc moins cher.

De plus, le forage rotatif vous permet de poursuivre le développement en profondeur sans passer à une autre méthode de forage. Lors du développement d'un puits avec une vis, par exemple, s'il est nécessaire de forer un rocher, ils passent à une technique de corde de choc.

Pour cela, une coquille à vis est retirée du canon et le mors est lancé sur le visage jusqu'à ce qu'un rocher soit brisé. Puis abattage dégagé par un écope. Il est utilisé s'il est nécessaire de remonter à la surface du sable saturé d'eau, qui n'est pas ringard dans le tube central.

La pratique montre que les puits forés par la méthode rotative ont une durée de vie plus longue. Technologiquement, cela est dû au fait qu'après l'installation de la colonne de tubage formant les parois du trou de forage, l'anneau est encore renforcé.

Équipement de puits

Tout d'abord, une console verticale est montée sur la surface au-dessus du puits pour une meilleure fixation des liens verticaux de la chaîne de travail. Le premier maillon de cet arbre de forage est équipé d'un élément de travail - un peu, qui peut avoir un format différent, selon la catégorie de roche pour la forabilité.

Bien sûr, un équipement plus compact est utilisé pour le forage des aquifères, et la formation d'une tour désignée n'est généralement pas nécessaire

Ensemble d'outils de forage

Lors de l'approfondissement du premier maillon, la bougie, la suivante, appelée barre, est montée dessus, etc. La longueur de chacun de ces blocs de tuyaux peut varier de 20 à 50 m. Pour simplifier la formation de la colonne de travail, chaque tige est équipée d'un filetage conique avec une serrure.

En conséquence, un foret est formé, qui se compose de:

• peu de travail;
• barre de plomb;
• colonnes de tiges ordinaires reliées entre elles par des accouplements.

Le maintien de la colonne de travail est effectué à l'aide d'émerillons dont la rotation est effectuée par le rotor. Selon la profondeur à laquelle il est censé forer et également les propriétés physiques et mécaniques du sol, des tiges standard ou lestées sont utilisées pour former le lien principal.

La tige de transmission est, en règle générale, un tuyau lesté, car elle a une mission technologique importante. À travers elle, une solution de rinçage pénètre dans la face du trépan, dont la tâche est de laver la roche concassée. Et cela, à son tour, met en avant des exigences pour les joints de couplage, dont la tâche est de sceller les joints entre les liens.

N'oubliez pas que la pression du fluide dépend directement de la hauteur de la colonne formée (et ne dépend pas de la section transversale du tuyau). De plus, même si l'eau est utilisée comme solution de lavage, tous les 10 mètres, la pression augmente d'une atmosphère.

À titre de comparaison, il convient de donner un exemple. La pression de service dans le réseau de tuyauterie domestique de la maison est de 10 atmosphères, et les tuyaux les plus durables sont conçus pour une pression de 20 atmosphères.

Ce n'est que si les systèmes domestiques sont fixes et ne bougent pas, que la pression est égale au poids du train de tiges sur la tige d'entraînement. Mais elle doit encore transmettre l'élan de rotation et la force au mors.

Les accouplements sont les éléments les plus importants de la tige, car ce sont eux qui représentent le poids de toute la partie inférieure de la tige adjacente, ainsi que la charge des vibrations dynamiques et du mouvement de rotation communiquée par le moteur

Les exigences suivantes sont imposées aux accouplements en tant qu'éléments structurels d'un train de tiges, à savoir:

• doit assurer l'étanchéité de la connexion des tiges et résister à la pression du fluide jusqu'à 100 atmosphères (pour dégager le fond du flux de pression);
• doit être résistant à l'usure, afin de ne pas devenir inutilisable lors du frottement contre les parois du puits;
• doit pouvoir transmettre le couple du haut de la chaîne de travail vers le bas et, enfin, vers le foret.

Il est impératif que les accouplements soient de bonne qualité. Si au moins l'un d'entre eux ne peut pas supporter la charge et que la chaîne de travail est cassée, il sera extrêmement difficile de réunir sa partie inférieure avec le foret. En termes de dépenses en capital, il est parfois plus facile de forer un nouveau puits à proximité que d'obtenir une tige de plomb détachée.

Utilisation d'eau pendant le forage

Le liquide fourni au visage est généralement de l'eau ordinaire. Parfois, afin de stabiliser le tronc passant à travers des roches incohérentes meubles (dépôts de sable, de gravier, de gravier et de galets), une solution avec des additifs de forage est introduite dans le puits. Cela est nécessaire, car le boîtier n'est pas placé dans les premiers stades de pénétration.

L'eau pénètre dans la sortie soit sous pression à l'intérieur de la tige d'entraînement (puis pompée à travers annulaire l'espace), ou par gravité à travers annulaire l'espace, et le retrait est déjà en cours à travers la colonne de travail avec une pompe d'aspiration.

Il s'agit de 2 technologies de forage rotatif différentes, dont les caractéristiques seront discutées ci-dessous.

Le forage rotatif est caractérisé par le taux de développement le plus élevé d'un puits d'eau. En même temps que le forage, le baril est rincé et le développement est préparé pour l'opération à venir

Cependant, quelle que soit la méthode utilisée, le fluide utilisé dans le forage partout doit être nettoyé (pour une utilisation ultérieure).

Pour ce faire, utilisez l'équipement suivant:

• Grange de stockage de fluide de forage. (Si vous prévoyez de forer un puits peu profond, quelques dizaines de mètres peuvent être disposés directement dans le sol et de l'eau ordinaire est utilisée comme fluide de rinçage). La grange agit comme une batterie pour le rinçage du fluide.
• Vibrosieve. La solution de rinçage, soulevée du puits, transporte des particules de roche concassée qui doivent être enlevées. Le moyen le plus efficace est celui mécanique utilisant des tamis vibrants.
• Réservoir de sédimentation. Après l'élimination des grosses particules de roche, le liquide pénètre dans le puisard pour se débarrasser des particules en suspension qui précipitent. Lors de l'utilisation de l'eau comme liquide de lavage, un puisard est également parfois construit directement dans le sol. En outre, pour la séparation des substances liquides et la séparation des sédiments est utilisé hydrocyclone.
• Pompe à boue. C'est lui qui assure la circulation de la solution de lavage.
• Système de gouttière. Ils sont nécessaires au mouvement de l'eau depuis le point de formation de la mine jusqu'au lieu de sa purification.

Au total, les mécanismes et équipements suivants sont nécessaires pour développer un puits utilisant la technologie rotative:

1. Tour ou console pour assembler le train de tiges des tiges et le démonter à la fin du forage, ainsi qu'un système d'attirail.
2. Moteurassurant la rotation d'un rotor.
3. Équipement fluide. Mécanismes et dispositifs pour faire circuler le fluide de lavage et le nettoyer (pompe; tamis vibrant; puisards et / ou hydrocyclone; une grange pour stocker le fluide de rinçage; système de tuyaux et gouttières).

Pour le forage rotatif de puits peu profonds, l'ensemble de l'équipement répertorié est très compact (par exemple, la flèche de la console se replie). Cela facilite le placement de l'équipement de forage dans n'importe quel endroit pratique pour le forage et l'opération ultérieure.

Deux options de perçage rotatif

Selon la méthode d'alimentation du fluide de rinçage sur le visage, il existe 2 types de technologie de forage rotatif:

1. alimentation directe;
2. avec alimentation inverse.

Il convient de noter que le liquide fourni à la face est destiné non seulement au rinçage et à l'élimination des roches concassées. Il refroidit également le foret, qui est très chaud par frottement. En cas d'alimentation directe en fluide, la pompe crée sa surpression.

L'eau pénètre dans la face à travers les trous technologiques dans le trépan, "ramasse" la roche concassée puis par gravité à travers le puits annulaire espace par rapport à la tige de tête) pénètre dans la surface, où il pénètre dans le complexe de nettoyage (tamis vibrant, hydrocyclone).

Le rinçage peut être direct ou inversé, dont dépendent les caractéristiques qualitatives de l'équipement utilisé, mais le schéma de circuit est valable pour les deux types de technologie

La technologie d'alimentation inverse implique que le fluide de rinçage s'écoule vers le bas par gravité, descendant à travers le puits, mais de retour à la surface, la solution avec le matériau broyé s'écoule à travers le tuyau de la tige de plomb. La pompe à boue dans ce cas crée une pression négative en elle.

Malgré l'apparente simplicité des deux technologies, il y a beaucoup plus de nuances qu'il n'y paraît à première vue. Par conséquent, il semble approprié de s'attarder sur chacune de ces technologies de forage plus en détail.

Forage à rinçage direct

Cette technologie est parfois appelée «cours d'eau direct». Il est conseillé de l'utiliser dans des sols sablonneux, graveleux, graveleux. Il est également utilisé si la profondeur de l'aquifère ne dépasse pas 30 m. C'est ici que des additifs sont ajoutés au fluide qui augmentent sa densité et la stabilité du tronc.

Le forage rotatif se caractérise par une diminution progressive du diamètre du puits à forer. En d'autres termes, le puits de plus grand diamètre est d'abord foré, puis craps tuyau, et l'espace annulaire entre la surface extérieure du tuyau et la paroi du puits à travers des trous technologiques sont remplis de mortier de ciment.

Le forage se poursuit avec un burin plus petit. Puis à nouveau le boîtier, et la nouvelle section a un diamètre encore plus petit, etc. Moins vous devez être "distrait" en cimentant le puits, plus la productivité de forage est élevée, ce qui se traduit finalement par le coût total du processus et du puits dans son ensemble.

De plus, un tubage trop fréquent conduit au fait que le diamètre effectif du puits (le diamètre qui ouvre l'aquifère) est fortement réduit. Le «cours d'eau direct» se caractérise donc par le fait que le puits avec ce mode de formation ne peut pas être tubé jusqu'à 100 mètres.

La pression principale du fluide de rinçage est créée par la pompe à l'intérieur de la tige d'entraînement, et annulaire le liquide avec des éléments de roche concassée remplit l'espace par gravité, sans détruire la paroi du trou de forage avec une pression excessive.

Schéma d'écoulement du fluide de forage par forage direct. Sa soumission au visage s'effectue à travers le tuyau de la tige de tête, et elle remonte à la surface par gravité

Cependant, cette méthode de forage a ses inconvénients. En particulier, trop long ouvert le site conduit au fait que des particules d'argile finement dispersées pénètrent dans les aquifères, ce qui peut considérablement réduire et ralentir l'écoulement de l'eau dans la sortie de l'aquifère.

Ces particules jouent ici le rôle de bouchons particuliers de pores et microcanaux dans la roche à travers laquelle l'eau s'infiltre. Par conséquent, la procédure de tubage effectuée pendant le processus de forage est nécessaire pour maintenir la productivité future du puits dans son ensemble.

Flushing Reverse Drilling

Avec cette méthode de contrôle du débit de fluide, le baril et le fond sont mieux nettoyés. La pompe ici ne presse pas le liquide dans le fond, mais au contraire, elle le aspire en retour, ce qui conduit au fait que la vitesse de formation du puits avec un burin augmente d'un ordre de grandeur et bien plus par rapport au rinçage direct.

Le puits lui-même n'est pas contaminé par des inclusions d'argile avec un écoulement de fluide de lavage fluide. Après tout, la pompe aspire tout ce qui peut y être contenu. Soit dit en passant, il n'y a plus de sens pratique dans les additifs supplémentaires, donc de l'eau pure est utilisée comme même liquide de lavage.

Schéma de lavage à contre-courant pour le forage rotatif. L'écoulement se fait par gravité à travers l'espace annulaire, et en arrière les boues sont aspirées par la pompe à travers le tuyau de la tige d'entraînement

Donc, pour résumer les avantages du forage avec un flux inverse:

• la vitesse de forage augmente (par rapport au cours d'eau direct) jusqu'à 15 fois;
• l'aquifère n'est pas obstrué par des particules d'argile et des grains de sable limoneux du bas à cœur ouvert niveaux de puits;
• en raison de l'ouverture de haute qualité de l'aquifère, le puits n'a pas besoin d'être préparé en plus pour le fonctionnement, vous pouvez immédiatement installer le boîtier interne avec un filtre et commencer à pomper avec une pompe;
• de l'eau simple (et donc bon marché) est utilisée comme fluide de travail.

Cependant, cette méthode présente un inconvénient important. Cela nécessite la participation d'équipements coûteux, ce qui conduit finalement à une augmentation significative du coût de l'ensemble du processus de forage dans son ensemble.

Par conséquent, le forage avec un «cours d'eau inversé» n'est effectué que dans les cas où le puits est conçu pour être exploité par plusieurs ménages à la fois. Mais dans le cas où le puits est conçu pour un fonctionnement individuel, il est beaucoup plus raisonnable d'utiliser la technologie de forage rotatif avec un cours d'eau direct.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n ° 1. Démonstration visuelle du processus de forage rotatif en étapes:

Vidéo n ° 2. Analyse de la technologie rotative et principes de disposition des puits:

Vidéo n ° 3. Circulation de l'eau pendant le forage rotatif:

La situation avec la présence et la profondeur des aquifères peut être très différente d'un endroit à l'autre (mais quelque part il n'y en a pas du tout, comme sur l'île de Madère).

Lors de la conception d'un puits et du choix de la méthode optimale de forage rotatif, les cartes existantes des aquifères éprouvés doivent être utilisées. Cela vous fera économiser beaucoup de temps et d'argent.

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