Méthodes de forage des puits: principes technologiques et caractéristiques des principales méthodes

Le dispositif du puits d'eau est associé à l'utilisation de différentes méthodes de forage. Les sols meubles et saturés d'eau sont extraits à l'aide d'une écope. Pour le forage à travers des formations d'argile et de roche, des méthodes de forage de puits basées sur le principe de rotation et de vibration sont utilisées.

Le travail a impliqué des mécanismes qui permettent le développement de sols de différents types et à différentes profondeurs. Nous vous expliquerons comment choisir la technologie de forage optimale qui vous permettra de suivre rapidement et sans problème le développement d'un dispositif de prise d'eau.

Pour une présentation visuelle des informations que nous avons proposées, le texte est complété par des schémas utiles, des collections de photos, des guides vidéo.

Types de méthodes de forage

Des forages antérieurs d'aquifères à usage personnel ont été effectués principalement voie manuelle. C'était un processus long et long, donc tous les propriétaires du site ou du chalet ne pouvaient pas se vanter d'avoir leur propre approvisionnement en eau.

Progressivement, le forage mécanisé a déplacé les méthodes manuelles en raison de la facilitation et de l'accélération importantes du processus.

Aujourd'hui, presque tous les aquifères sont forés de manière mécanisée, qui est basée sur la destruction du sol, en l'alimentant à la surface de l'une des deux manières: sèche, lorsque les déchets sont retirés du puits à l'aide de mécanismes et hydrauliques, lorsqu'ils sont lavés par de l'eau fournie sous pression ou par gravité.

Il existe trois méthodes principales de forage mécanique:

• Rotation (le sol se développe par rotation).
• Choc (bursnaryad détruit le sol à coups).
• Vibrant (le sol est développé par des oscillations à haute fréquence).

La méthode rotationnelle est considérée comme la plus performante, 3-5 fois plus efficace que l'amortisseur et 5-10 vibrationnelle. De plus, la méthode de rotation est la plus économique et la plus abordable, elle est souvent utilisée comme méthode principale de forage manuel.

Les méthodes de rotation mécanique du forage de puits d'eau ont remplacé les méthodes manuelles inefficaces

À son tour, la méthode de forage rotatif, largement utilisée pour la construction de puits d'eau, est divisée en quatre types principaux de forage:

• noyau;
• tarière;
• corde de choc;
• rotatif.

Chaque type de forage rotatif a ses propres caractéristiques et est effectué par un équipement spécialement conçu à cet effet. Examinez ces types de forage plus en détail, déterminez quelles sont leurs différences et quelle méthode doit être appliquée dans chaque cas.

Les spécificités du carottage

Le carottage est une méthode de rotation mécanique dans laquelle l'argile ou le sol sableux dense est extrait sous la forme d'un noyau cylindrique. Le carottier est un tuyau métallique à paroi épaisse.

Au sommet du carottier se trouve un dispositif de fixation des tiges nécessaires à la construction du train de tiges. Ci-dessous, une couronne dont le type est choisi en fonction de la catégorie de sol à forer.

Lors de la conduite par la méthode des colonnes, le sol est détruit par une couronne annulaire. Dans le même temps, le noyau central reste intact. Pour faciliter le processus de forage sur les loams durs et semi-solides, les argiles, les roches, un fluide de rinçage est fourni au visage.

Pendant le carottage, le sol n'est pas détruit, mais il est «foré» par la couronne et capté par le tube carotté. En surface, la roche forée est extraite sous la forme d'un noyau - une colonne cylindrique monolithique de roche

Les boues du fond sont parfois éliminées par lavage - pompage d'une grande quantité d'eau dans le fût. Le plus souvent, le rinçage est remplacé par un soufflage d'air comprimé fourni par le compresseur dans le tuyau. Ce type de forage vous permet de forer des puits jusqu'à 1000 mètres de profondeur et avec un diamètre de 8 à 20 cm.

Le forage mécanique des carottes est effectué par des plates-formes de forage de type ZIF, UGB, UKB, montées sur des voitures de type KAMAZ, KRAZ, des débusqueuses, etc. Dans le mode de réalisation pour forage manuel le tube central est raccourci, appelé cloche ou verre. Avec le dernier article ménager à l'envers, le tube central est structurellement similaire.

Le carottage est utilisé dans les cas suivants:

• exploration minérale;
• forage de puits d'exploration;
• disposition des aquifères de toute profondeur, y compris les puits sans filtre dans les formations rocheuses.

Pour appareil puits d'eau privés dans certains cas, la méthode du cœur est utilisée avant de commencer la tarière ou le forage rotatif, remplissant à la fois des rôles de reconnaissance et de préparation.

Dans la conception de puits privés, le carottage est utilisé en combinaison avec une corde à choc. Des couches d'argile passent par le tube central.Les sables meubles, le gravier et les cailloux avec des agrégats de sable qui ne s'attardent pas dans le tube central sont retirés du baril par zheloning.

En termes d'efficacité, la méthode à cœur est quelque peu inférieure à la méthode à vis pour le forage de puits d'eau. Ils forent la tarière plus rapidement, mais cela ne permet pas de libérer complètement le tronc des roches forées. Ils sont rarement utilisés par paires. Et si c'est donné, alors les premiers mètres passent avec une vis.

Les couronnes ne détruisent pas le sol, mais le coupent soigneusement autour du périmètre, formant des «colonnes» - noyaux, étudiant que vous pouvez faire une section hydrologique du site

Équipements et outils d'occasion

Les outils suivants sont utilisés pour le carottage:

• forets en diamant ou autre matériau en carbure (acier, tungstène, win);
• tuyau central;
• tuyau d'évacuation des boues;
• tiges nécessaires pour construire le train de tiges;
• joints de couplage, adaptateurs entre tuyaux, joint de rinçage.

Lors du forage dans les roches, le foret s'use rapidement et doit être remplacé. Le matériau de la couronne est cher, malgré des charges énormes, les options de forage au diamant les plus utilisées.

Tous les outils utilisés dans le processus de forage doivent être alignés, c'est-à-dire situé exactement par rapport à l'axe de forage.

Technologie de carottage

La principale caractéristique du carottage est le passage de la roche avec sa pleine conservation dans le tube carotté. C'est-à-dire lors du fonctionnement de l'équipement de forage, la couronne de l'anneau détruit le sol qui, en s'approfondissant, est poussé dans le tube carotté et retenu en raison de sa propre densité.

Lors du retrait du tuyau rempli de l'arbre de travail, il est libéré du noyau en tapant avec un marteau.

Le processus de forage phasé est le suivant:

• le trépan est connecté au tube central;
• le tuyau central est relié aux tiges, qui se développent à mesure qu'elles s'approfondissent;
• la barre supérieure est fixée dans l'appareil de forage;
• le foret fait tourner le train de tiges et le «visse» progressivement dans le sol;
• le tuyau central est progressivement rempli de sol coincé dans sa cavité;
• après avoir parcouru 50 à 70 cm, le train de tiges est retiré à la surface, les tiges sont à leur tour déconnectées jusqu'à ce que le tube de carotte soit retiré;
• le tuyau est débarrassé des déblais;
• la coquille vide est à nouveau abaissée sur le visage, augmentant le train de tiges avec des tiges.

Les actions sont effectuées dans l'ordre décrit jusqu'à ce que le puits révèle l'aquifère et plonge à 50 cm dans la roche étanche sous-jacente.

Si la fixation de l'aquifère supérieur n'est pas le but du naufrage, alors les couches supérieures peuvent rougeur. Dans ce cas, la pompe vend la solution de rinçage à travers le tuyau dans les tuyaux. Ensuite, la solution transporte le sol développé à la surface.

Si le but de l'arrangement du puits n'est pas un aquifère dans le sable, le forage peut être rincé avant d'atteindre la roche

Bonnes forces et faiblesses

Comparé aux méthodes à corde de choc et rotative du forage mécanique, le carottage est effectué assez rapidement, ce qui réduit considérablement le temps de travail. Son principal inconvénient est l'impossibilité de soulever des sols meubles et des galets saturés d'eau. Se déplaçant lentement le long des rochers, un peu est nécessaire pour conduire les rochers.

Les avantages du carottage comprennent:

• une productivité élevée et la capacité de forer des puits à une profondeur de plus de 100 m;
• réduction des charges sur l'équipement de forage due à la destruction de l'argile, comparable à sa coupe;
• la possibilité d'utiliser un appareil de forage mobile de dimensions compactes.

Le carottage est l'une des méthodes les plus rapides pour développer les chantiers de prise d'eau.Un puits sur le sable avec son application peut être réalisé en une journée de travail. En développement prise d'eau manuelle prendra beaucoup plus de temps.

Caractéristiques du forage à la tarière

Ce type de forage est le plus souvent utilisé aujourd'hui dans la construction d'aquifères dans des fermes privées. Une caractéristique du forage à la tarière est que la roche développée est complètement retirée du forage sans nécessiter d'équipement supplémentaire. La méthode ressemble au vissage, vous permet de percer à une profondeur et en même temps d'enlever la saleté inutile.

L'outil utilisé pour le forage est appelé tarière. C'est une tige métallique avec des lames. Vissée dans le sol, la vis détruit la roche qui s'attarde sur ses lames. En raison de la conception spécifique de la vis, il est impossible de libérer complètement la face de la lame. Par conséquent, il est principalement utilisé pour entraîner les couches supérieures.

Le forage à la tarière est une méthode rapide et peu coûteuse qui ne nécessite pas de réservoir de liquide de rinçage

Le forage à l'aide d'une vis ne nécessite pas beaucoup d'efforts et de coûts financiers, la portée de cette méthode est donc assez large: puits d'exploration, pose de communications, construction de puits forés et partiellement forage d'eau.

Il est maintenant activement utilisé pour la construction de puits abyssiniens, afin de ne pas boucher complètement le trou d'aiguille dans un sol dense, mais de faciliter légèrement le processus d'immersion du tronc dans une roche précédemment détruite.

La méthode convient au développement d'aquifères d'une profondeur allant jusqu'à 30 m sur des sols meubles et meubles et jusqu'à 20 m sur des sols moyennement denses. Après la pénétration de la tarière et l'installation d'un tubage, le puits de forage doit être nettoyé des roches non excitées par l'écope.

La tarière n'est absolument pas adaptée au travail dans les roches! Il est utilisé pour la pénétration partielle de puits jusqu'à 120 m, tandis que cette méthode est combinée avec d'autres: rotatif, corde de choc, noyau.

Équipements et outils impliqués

Le forage à la tarière est effectué par un appareil de forage, dont l'élément principal est un outil de forage à vis en métal à haute résistance. Percez la ficelle en approfondissant les vis de construction de taille égale.

Dans le kit, on utilisait parfois des mèches de lame nécessaires au passage de roches en vrac, ainsi que des mèches à tête ronde ou conique, utilisées pour le développement de roches dures.

Un appareil de forage basé sur une voiture équipée d'un moteur puissant est la meilleure option pour forer dans des endroits éloignés et inaccessibles

La plupart des plates-formes de forage modernes sont équipées de coquilles creuses équipées de verrous réversibles qui empêchent l'outil de se déplacer dans la direction opposée.

Les parties coupantes de la tarière pendant le forage sont refroidies en raison du sol développé et la roche développée s'élève en spirales. Cela vous permet de forer sans vous arrêter, ce qui réduit considérablement le temps et les coûts énergétiques de la création d'un aquifère.

Technologie de forage à la tarière

Après l'achèvement de la pénétration, dont la profondeur est de 1,5 à 2,0 m, la tarière est retirée et installée dans le puits tuyaux de tubage. Le diamètre d'un puits d'eau percé avec une vis est de 50-200 mm et dépend de la taille de l'outil utilisé.

L'effondrement des parois du forage empêche le tubage. Cela est particulièrement important pour les sols meubles et incohérents.Les foreurs ont donc une règle: lors de la conduite de loam sableux et de loam, utilisez des tarières avec des lames à un angle de 30 à 60º, et lorsque vous percez des sables d'addition dense, un outil avec des lames à un angle de 90º.

Avec une pente plus petite des spires de la spirale de la tarière, une lame de tarière plus grande ramène la tarière à la surface.

Le forage à la tarière ne nécessite pas l'utilisation de fluide de rinçage, la roche développée à l'aide d'un burin est remontée à la surface sur les lames d'outils

Avantages et inconvénients de l'utilisation d'une vis

La méthode de forage de la tarière permet de construire le puits le plus rapidement possible, à condition que la taille de la tarière et l'angle d'inclinaison du trépan soient correctement sélectionnés.

Les avantages du forage à la tarière comprennent:

• le sol remonte à la surface immédiatement pendant le forage;
• grande vitesse d'approfondissement dans le sol sans arrêts technologiques;
• il n'est pas nécessaire de rincer le puits de forage;
• une foreuse compacte ou une tarière à main peut être percée à l'intérieur de la maison (au sous-sol);
• il n'est pas nécessaire de soulever le premier maillon à la surface et de démonter / assembler le train de tiges comme dans la méthode des carottes.

Le principal inconvénient du forage à la tarière est l'impossibilité de travailler sur des sols meubles et très durs, mais en même temps, la tarière est un outil idéal pour le forage dans des sols limoneux, mixtes (argile et loam sableux) et argileux doux.

Un autre inconvénient qui restreint l'utilisation d'une vis pour la construction des aquifères est la nécessité d'utiliser une méthode de corde de choc pour nettoyer le tronc des roches déversées.

Similitude vis sans fin - bobine largement utilisé dans le forage manuel. Il détruit également la roche et l'attrape avec des lames pour l'extraction.

Fonction de forage rotatif

Le forage rotatif est une méthode de forage par vibration rotative, dans laquelle la destruction du sol est effectuée à l'aide d'un trépan enfoncé dans le fond du puits depuis le rotor de l'appareil de forage. Le rotor tourne à partir d'un moteur de voiture ou d'un moteur électrique installé séparément via un arbre d'entraînement.

Le sol développé est éliminé par lavage du puits par rinçage direct ou inverse. La solution de lavage peut être fournie par gravité ou par une station de pompage.

La plupart des puits artésiens sont forés en utilisant la méthode de forage rotatif: en utilisant un foret rotatif rotatif, puis en rinçant le puits et en fixant le tubage

Le forage rotatif est utilisé pour développer des sols rocheux et semi-rocheux avec l'installation de puits profonds jusqu'à 150 m.Une foreuse rotative avec un foret correctement sélectionné et des tiges de forage pondérées fait face aux formations rocheuses.

Les foreurs recommandent d'utiliser cette méthode de forage dans les conditions suivantes:

1. La section hydrogéologique du site a été assez bien étudiée. On sait que la roche doit être forée. Le niveau d'occurrence de l'aquifère dans le substratum rocheux est connu.
2. L'eau souterraine a une pression caractéristique pour les puits artésiens
3. Il y a la possibilité d'une livraison ininterrompue d'eau de process pour rincer le puits.

Dans les régions du sud, le forage rotatif peut être effectué toute l'année, et dans le climat nordique l'application de cette méthode est limitée en raison de la possibilité de gel du fluide de rinçage.

Équipements et outils appliqués

Le forage rotatif des aquifères est effectué à l'aide d'un châssis ou d'une tour en treillis, sur laquelle se trouvent des équipements de levage et d'autres éléments de l'appareil de forage. La tour permet de soulever et d'abaisser les cordes de forage dans le puits.

La plate-forme de forage de type rotatif comprend:

• tour à ossature ou treillis;
• moteur avec entraînement;
• rotor et train de tiges;
• équipement de pompage et système de traitement des fluides de rinçage;
• équipement de levage, ligne de pression, émerillon, joints d'huile, etc.

Dans les unités automotrices, le moteur du véhicule est utilisé comme moteur, sur la base duquel le complexe de forage est situé. Dans ce cas, le régime moteur est régulé par la vitesse de l'outil de forage.

Moteur électrique stationnaire ou mobile, moteur à combustion interne d'une voiture, les générateurs peuvent servir de source d'énergie pour un appareil de forage rotatif

Le rotor à l'aide d'un engrenage transmet la rotation au tuyau de plomb, qui à son tour la communique à l'outil de forage principal - le burin. Le foret peut avoir une forme différente et est composé de matériaux à haute résistance: composites, acier diamanté, etc.

Pour chaque type de sol, une taille et une forme spéciales du foret sont sélectionnées, garantissant ainsi une efficacité et un taux de pénétration élevés.

La particularité de la technologie rotative

Le forage rotatif de puits pour l'eau s'effectue en trois étapes:

1. Rocher se brisant avec un ciseau.
2. L'élimination de la roche détruite à la surface par le flux d'eau injectée.
3. Renforcement des parois du forage avec des tubes de tubage.

L'élimination des salissures détruites s'effectue par lavage inverse ou direct. Le choix de la méthode de rinçage dépend des conditions spécifiques: profondeur du puits, type de sol, disponibilité du volume requis d'eau de rinçage.

En règle générale, les fermes privées utilisent la technologie de forage à rinçage direct, qui comprend les étapes suivantes:

• approfondissement de trépans de grand diamètre dans le sol;
• rotation des bits sous l'influence d'un rotor;
• installation de tiges de forage et installation de tuyaux lestés entre eux et le trépan;
• élimination des déchets par pression de fluide à l'aide d'une pompe;
• installation de tubage pour empêcher l'aspersion du sol à l'intérieur du puits;
• forage avec un foret de plus petit diamètre et répétition de tout le cycle.

Lors du rétrolavage, la terre est éliminée du puits par la tige de forage et le fluide de rinçage est versé entre les parois du puits et les tuyaux.

L'eau s'écoule par gravité dans un réservoir préalablement préparé, où elle est nettoyée du sol et des boues, et retourne au train de tiges pour une nouvelle partie des stériles.

Dans certains cas, lors du forage rotatif, aucun rinçage direct ou inverse n'est utilisé, mais de l'air soufflé sous pression créé à l'aide d'un compresseur

Avantages et inconvénients du forage rotatif

Le principal avantage de la méthode rotative est la capacité de forer des puits profonds avec prise d'eau dans du calcaire fracturé.

De plus, cette méthode de forage présente les avantages suivants:

• ouverture de haute qualité d'un porteur d'eau dans le substratum rocheux;
• la possibilité d'aménager des puits de grand diamètre jusqu'à 200 cm;
• vitesse de forage élevée, faibles coûts énergétiques.

Un inconvénient important du forage rotatif peut être appelé la nécessité de rincer le puits.

Quelle méthode de forage choisir?

Toutes les méthodes de forage mécanique envisagées sont largement utilisées pour la construction d'aquifères.

En résumé, nous pouvons dire que:

1. Il est conseillé d'utiliser le carottage pour le fonçage dans des sols argileux plastiques. La méthode de la colonne convient à l'appareil de la plupart des travaux de prise d'eau; si nécessaire, elle est utilisée en conjonction avec une corde de choc.
2. Le forage à la tarière en application est similaire à la méthode du carottage. Il en diffère par un nettoyage de mauvaise qualité du fût, il nécessite l'utilisation obligatoire d'une écope ou un lavage à long terme du puits avant l'opération.
3. Le forage rotatif est la meilleure option pour poinçonner des puits de forage dans des sols rocheux.

Le coût de développement d'un puits en utilisant l'une ou l'autre méthode de forage dépend en grande partie de l'équipement utilisé, ainsi que des catégories de roches passées par forabilité.

Une méthode de forage bien choisie contribuera non seulement à réduire le temps consacré au forage, mais permettra également d'exploiter la source d'eau à l'avenir sans problème

Vous pouvez lire comment fabriquer un appareil de forage de vos propres mains dans un autre article populaire notre site.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n ° 1. Démonstration du principe du carottage classique avec extraction de carotte par pression d'eau:

Vidéo n ° 2. Caractéristiques du forage de puits à vis:

Vidéo n ° 3. Forage d'un puits avec lavage du fond et pose d'un double tubage dont la partie externe est en tubes d'acier, le polymère interne:

Le forage d'un aquifère est un processus long. Non seulement la vitesse du dispositif d'une source d'eau autonome, mais aussi les coûts financiers dépendent de l'exactitude de la méthode de forage choisie.

La première chose à laquelle vous devez faire attention lors du choix d'une méthode de forage est le type de sol et la profondeur de l'aquifère. Sur la base de ces paramètres, vous pouvez choisir la meilleure option qui vous permettra de forer un puits rapidement et à peu de frais.

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