حفر الآبار الدوارة: نظرة عامة على تكنولوجيا الحفر والمعدات اللازمة

إذا كان المنزل الريفي لا يمكن توصيله بإمدادات المياه المركزية، فأنت بحاجة إلى تنظيم نظام مستقل.يفضل معظم الملاك بنائه على أساس بئر يستخدم في تطويره طرق مختلفة. سننظر إلى حفر الآبار الدوارة - وهو خيار واعد للغاية ولكنه غير معروف حتى الآن.

تصف المقالة التي اقترحناها بالتفصيل تعقيدات التكنولوجيا الدوارة والأدوات المستخدمة. ويتم تحليل مزايا وعيوب هذه التقنية، ويتم عرض طرق تنفيذها في الممارسة العملية. ستكون نصيحتنا مفيدة لأصحاب الأراضي الخاصة الذين يرغبون في مراقبة عمل الحفارين.

تعريف الحفر الدوار

أولاً، دعونا نلقي نظرة على ماهية حفر الآبار الدوارة وما هي بدائلها؟ لا يزال الحفر المثقب معروفًا كأحد أكثر الطرق شيوعًا لبناء مأخذ المياه.

لكن تكنولوجيا المسمار لا يسمح بمرور الأساس الصخري. إن المثقاب اللولبي المستخدم في الحفر اللولبي غير قادر على تدمير الحجر الجيري. ولكن غالبًا ما يحدث أنك بحاجة إلى التعمق في الأمر، لأن... لا تتمتع الطبقات الفوقية بمعدل تدفق ثابت وكافي للاستغلال.

لا توفر تقنية الحفر الأساسية والمثقوبة الفرصة لاختراق التكوينات الصخرية. وفي حالة بناء بئر على الحجر الجيري، يكون استخدام طريقة الحفر الدوارة أكثر كفاءة واقتصادية

ولذلك، بدأ إدخال التكنولوجيا الدوارة، التي كانت تستخدم في السابق فقط في صناعة التعدين، في بناء هياكل سحب المياه الخاصة. يقع عنصر العمل الخاص به قليلاً في الجزء السفلي من البئر. باستخدام الإزميل، يتم تدمير التربة المتماسكة وغير المتماسكة وسحق حجر الأساس.

يتم حفر الصخور المدمرة باستخدام سائل يتم إمداده إلى الأسفل من خلال عمود عمل أو حلقي فضاء. هناك طريقتان مختلفتان للحفر، وسيتم مناقشة كل منهما بالتفصيل أدناه.

قطر اللقمة يتجاوز قطر سلسلة العمل، مما يسمح بما يلي:

• تقليل استهلاك الطاقة لعملية الحفر بأكملها (يتم إنفاق الطاقة مباشرة فقط على تدوير لقمة الحفر بقوة في الحفرة السفلية، ويتم تقليل الخسائر الناجمة عن احتكاك سلسلة العمل بجدران البئر)؛
• حماية معظم عناصر سلسلة العمل من التلف، وكذلك جدران البئر المحفورة من التدمير؛
• إنشاء آبار ذات قطر مثير للإعجاب (على سبيل المثال، يصل إلى 70 سم) على أعماق مثيرة للإعجاب للغاية.

بهذه الطريقة يمكنك تشكل الآبار الحاملة للمياه، عمق 300 متر أو أكثر، أي. حفر أعمال سحب المياه لتزويد مناطق وقرى الداشا بالمياه.

لذلك، التعريف: الحفر باستخدام المبدأ الدوار هو وسيلة لتطوير بئر حيث يتم نقل القوة المؤثرة على لقمة الحفر الموجودة في الحفرة السفلية من الدوار محور دوار من خلال عمود العمل. يتم تجميعها من قضبان - أنابيب فولاذية ضيقة متصلة ببعضها البعض بالتتابع على طول فترة راحة في الأرض.

ولكن في تنظيف عمود المنجم ووجه الحمأة، يتم استخدام المياه الموردة تحت الضغط.بفضل هذا الحل، ليست هناك حاجة لتفكيك وإعادة تجميع سلسلة الحفر باستمرار لاستخراج اللب، كما هو الحال في حفر اللب.

يحل السائل الذي يتم حقنه في الحفر مشكلتين مهمتين على الفور: فهو يمهد الطريق أمام جهاز الحفر للقيام بمزيد من العمل وينتج تنظيف جيداللازمة لإعداد كمية المياه للتشغيل.

مزايا التكنولوجيا الدوارة

ما هي مميزات الحفر الدوار عن البدائل الممكنة؟ هناك العديد منها.

أولاًباستخدام لقمة دوارة، يمكنك إنشاء آبار ذات قطر كبير يمكنها تلبية احتياجات المياه للعديد من الأسر في وقت واحد.

ليس سرا أن الحفر ليس عملية رخيصة: فهو يتطلب معدات متخصصة، ويجب على الحفارين ذوي الخبرة مراقبة العملية وإدارتها. بعد كل شيء، النشاط المرتبط بحفر الآبار هو مرخص. ومن هنا ارتفاع سعره.

نظرًا لشكلها وتصميمها، يمكن لقمة الحفر أثناء الحفر الدوار أن تشكل آبارًا بقطر أكبر بكثير من المثاقب المثقوبة والأنابيب الأساسية

إن توحيد عدة أسر في وقت واحد لتمويل بئر مشترك لقطع أراضي متجاورة هو مشروع مربح اقتصاديًا. لكن هذا يتطلب خصمًا كبيرًا. وفي معظم الحالات، لا تستطيع طبقات المياه الجوفية من رواسب العصر الرباعي (الرمال) توفيرها.

بطبيعة الحال، للتشغيل الجماعي، من الأفضل تثبيت كمية المياه على الحجر الجيري. وتتميز المياه الجوفية المستخرجة منه بغزارة المياه ونقائها بشكل أكبر. ليس لحجم هطول الأمطار أدنى تأثير على معدل تدفق الآبار على الحجر الجيري. لا يمكن قول الشيء نفسه عن الآبار الرملية.

ثانيًا، إقناع بتكاليف الطاقة المنخفضة نسبيا. عنصر العمل في الحفر الدوار هو الشيء. ولكن على عكس المسمار و حفر الاساسات- عدم تفاعل أداة الحفر مع جدران الحفرة المحفورة

وهذا يعني أن لقمة الحفر فقط هي التي تكون على اتصال مباشر بالأرض، حيث يكون ارتفاعها ضئيلًا بالنسبة لارتفاع سلسلة الحفر بأكملها. ونتيجة لذلك فإن طريقة تشكيل الآبار هذه هي الأسرع - حيث تصل إلى 1000 متر طولي شهريًا!

ثالثينجذب العملاء الجماعيون إلى عمق الحفر. فقط بالطريقة الدوارة يمكن حفر بئر عميقًا في الصخور المتحولة والنارية، حيث يمكن ضخ المياه من شقوقها، والتي تكون تركيبتها أكثر ملاءمة لأغراض الشرب.

في أغلب الأحيان، يتم استخراج المياه المعالجة فقط من أعمال سحب المياه التي يقل عمقها عن 30 مترًا. يتأثر تكوينها بالخزانات القريبة والأنهار المليئة بالقمامة والأمطار والسوائل التقنية المنسكبة على الأرض. سيساعد المثقاب والأنبوب الأساسي في الحصول على كمية المياه هذه فقط.

يتم تركيب المجموعة الكاملة من معدات الحفر بسهولة على منصة مركبة واحدة متوسطة الخدمة. وهذا يجعل عملية الحفر الدوارة أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية، وبالتالي أرخص

بالإضافة إلى ذلك، يتيح لك الحفر الدوراني إمكانية إجراء الأعمال إلى العمق الكامل دون التبديل إلى طريقة حفر أخرى. عند تطوير بئر باستخدام المثقاب، على سبيل المثال، إذا كان من الضروري الحفر عبر صخرة، فإنهم يتحولون إلى طريقة حبل الإيقاع.

للقيام بذلك، قم بإزالة البريمة من البرميل ورمي المثقاب على الوجه حتى تنكسر الصخرة. ثم الذبح تطهيرها مع النازح. يتم استخدامه أيضًا إذا كان من الضروري رفع الرمل المشبع بالماء إلى السطح، والذي ببساطة لا يمكن الاحتفاظ به في الأنبوب الأساسي.

تظهر الممارسة أن الآبار المحفورة بالطريقة الدوارة لها عمر خدمة أطول. من الناحية التكنولوجية، يتم تفسير ذلك بحقيقة أنه بعد تثبيت الغلاف الذي يشكل جدران البئر، يتم تعزيز الحلقة بشكل أكبر.

معدات لبناء الآبار

أولاً، يتم تثبيت وحدة تحكم رأسية على السطح فوق البئر لمزيد من التثبيت للوصلات الرأسية لسلسلة العمل. تم تجهيز الرابط الأول لعمود الحفر هذا بعنصر عمل - قليلا، والذي يمكن أن يكون له أشكال مختلفة، اعتمادا على فئة قابلية الحفر للصخور.

وبطبيعة الحال، يتم استخدام معدات أكثر إحكاما لحفر الآبار الحاملة للمياه، وتشكيل برج معين، كقاعدة عامة، ليس مطلوبا

مجموعة أدوات الحفر

عندما يتم تعميق الحلقة الأولى، الشمعة، يتم وضع الحلقة التالية، والتي تسمى القضيب، عليها، وهكذا. يمكن أن يختلف طول كل كتلة من الأنابيب من 20 إلى 50 مترًا، ولتبسيط تشكيل عمود العمل، تم تجهيز كل قضيب بخيط مخروطي الشكل بقفل.

ونتيجة لذلك يتم تشكيل أداة الحفر، والتي تتكون من:

• بت العمل
• قضيب القيادة
• أعمدة من القضبان العادية متصلة ببعضها بواسطة وصلات.

يتم تثبيت سلسلة العمل باستخدام محور دوار يتم تدويره بواسطة الدوار. اعتمادًا على مدى عمق الحفر المخطط له، وكذلك الخواص الفيزيائية والميكانيكية للتربة، يتم استخدام قضبان قياسية أو مرجحة لتشكيل الرابط الرئيسي.

عادةً ما يكون قضيب القيادة عبارة عن أنبوب مرجح لأنه يحتوي على مهمة تكنولوجية مهمة. من خلاله، يتدفق محلول الغسيل إلى الوجه، وتتمثل مهمته في غسل الصخور المكسرة. وهذا بدوره يطرح متطلبات اتصالات الاقتران، والتي تتمثل مهمتها في إغلاق الاتصالات بين الروابط.

لا تنس أن ضغط السائل يعتمد بشكل مباشر على ارتفاع العمود الذي يتم تشكيله (ولا يعتمد على المقطع العرضي للأنبوب). علاوة على ذلك، حتى لو تم استخدام الماء كمحلول للتنظيف، فإن الضغط كل 10 أمتار سيزيد بمقدار 1 جو.

للمقارنة، يجدر إعطاء مثال. يبلغ ضغط العمل في شبكة الأنابيب المنزلية في المنزل 10 أجواء، وأقوى الأنابيب مصممة لضغط 20 ضغط جوي.

فقط إذا كانت الأنظمة المحلية ثابتة ولا تتحرك، فسيتم تطبيق ضغط يساوي وزن سلسلة الحفر على قضيب القيادة. ولكن لا يزال يتعين عليها نقل الدفع والقوة الدورانية إلى القطعة.

تعد أدوات التوصيل من العناصر الأكثر أهمية في القضيب، لأنها تتحمل وزن الجزء السفلي بأكمله من القضيب المجاور، بالإضافة إلى الحمل الناتج عن الاهتزازات الديناميكية والحركة الدورانية التي ينقلها المحرك

يتم فرض المتطلبات التالية على أدوات التوصيل كعناصر هيكلية لسلسلة الحفر:

• يجب التأكد من إحكام وصلة القضيب وتحمل ضغط السوائل حتى 100 ضغط جوي (لتطهير الجزء السفلي بنفث الضغط)؛
• يجب أن تكون مقاومة للتآكل حتى لا تصبح غير صالحة للاستعمال بسبب الاحتكاك بجدران البئر؛
• يجب أن يكون قادرًا على نقل عزم الدوران من أعلى سلسلة العمل إلى أسفله وفي النهاية إلى لقمة الحفر.

من المهم للغاية أن تكون أدوات التوصيل ذات جودة مناسبة. إذا كان واحد منهم على الأقل لا يتحمل الحمل وتمزق سلسلة العمل، فسيكون من الصعب للغاية جمع الجزء السفلي مع البتة. ومن حيث التكاليف الرأسمالية، يكون حفر بئر جديدة في مكان قريب أسهل في بعض الأحيان من إزالة قضيب محرك منفصل.

استخدام الماء أثناء الحفر

غالبًا ما يكون السائل الذي يتم توفيره للوجه هو الماء العادي. في بعض الأحيان، من أجل تثبيت حفرة البئر التي تمر عبر الصخور غير المتماسكة (الرمل والحجر المسحوق والحصى والرواسب الحصوية)، يتم تغذية البئر بمحلول يحتوي على إضافات الحفر. يعد ذلك ضروريًا لأنه لم يتم تثبيت الغلاف في المراحل الأولى من الحفر.

يدخل الماء إلى الحفر إما تحت ضغط داخل قضيب القيادة (ومن ثم يتم الضخ من خلاله). حلقي الفضاء)، أو عن طريق الجاذبية إلى أسفل حلقي المساحة، ويتم الإزالة بالفعل من خلال عمود العمل باستخدام مضخة الضخ.

هاتان تقنيتان مختلفتان للحفر الدوار، سيتم مناقشة ميزاتهما أدناه.

يتميز الحفر الدوار بأعلى سرعة لتطوير بئر الماء. بالتزامن مع الحفر، يتم غسل العمود وإعداد الأعمال للتشغيل المستقبلي.

ومع ذلك، بغض النظر عن الطريقة المستخدمة، فإن السائل المستخدم في الحفر في كل مكان يحتاج إلى تنقية (لمزيد من الاستخدام).

لهذا، يتم استخدام مجموعة المعدات التالية:

• حفر حظيرة تخزين الطين. (إذا كنت تخطط لحفر بئر ضحل، فيمكنك بناءه مباشرة في الأرض في غضون بضع عشرات، ويستخدم الماء العادي كسائل تنظيف). تعمل الحظيرة كبطارية لسائل التنظيف.
• غربال تهتز. يحمل محلول التنظيف الذي يتم رفعه من البئر جزيئات من الصخور المكسرة التي يجب إزالتها. الطريقة الأكثر فعالية هي الطريقة الميكانيكية، وذلك باستخدام غربال تهتز.
• مستنقع. بعد إزالة جزيئات الصخور الكبيرة، يدخل السائل إلى خزان الترسيب لإزالة الجزيئات العالقة التي تترسب. عند استخدام الماء كسائل تنظيف، يتم أحيانًا أيضًا بناء خزان مستنقع مباشرة في الأرض. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه لفصل المواد السائلة وفصل الرواسب. إعصار مائي.
• مضخة الطين. وهذا هو الذي يضمن تداول محلول الغسيل.
• نظام مزراب. وهي ضرورية لحركة الماء من مكان تكوين الحفر إلى مكان تطهيره.

في المجمل، لتطوير بئر باستخدام التكنولوجيا الدوارة، هناك حاجة إلى الآليات والمعدات التالية:

1. برج أو وحدة التحكم لتجميع سلسلة الحفر من القضبان وتفكيكها عند الانتهاء من الحفر، وكذلك نظام السفر.
2. محرك، وضمان دوران الدوار.
3. المعدات السائلة. آليات وأجهزة لضمان تداول سائل الغسيل وتنظيفه (مضخة، غربال اهتزازي، خزانات ترسيب و/أو إعصار مائي; حظيرة تخزين لسائل الغسيل؛ نظام الأنابيب والمزاريب).

بالنسبة للحفر الدوار للآبار الضحلة، تكون مجموعة المعدات المدرجة بأكملها مضغوطة للغاية (على سبيل المثال، ذراع التحكم قابل للطي). وهذا يضمن سهولة وضع معدات الحفر في أي مكان مناسب لعمليات الحفر والتشغيل اللاحق.

خياران للحفر الدوار

اعتمادا على طريقة إمداد سائل الحفر إلى القاع، هناك نوعان من تكنولوجيا الحفر الدوار:

1. مع التغذية المباشرة
2. مع التغذية العكسية.

وتجدر الإشارة إلى أن السائل الذي يتم توفيره للوجه لا يهدف فقط إلى غسل وإزالة الصخور المكسرة. كما أنه يبرد القطعة التي تصبح ساخنة جدًا نتيجة الاحتكاك. في حالة الإمداد المباشر بالسائل، تخلق المضخة ضغطًا زائدًا.

يدخل الماء إلى الحفرة السفلية من خلال الثقوب التكنولوجية الموجودة في لقمة الحفر، و"يلتقط" الصخور المكسرة ثم يتدفق بفعل الجاذبية عبر البئر (أي من خلال حلقي الفضاء بالنسبة للقضيب الرئيسي) يدخل إلى السطح، حيث يدخل إلى مجمع التنظيف (المنخل الاهتزازي، إعصار مائي).

يمكن أن يكون التنظيف مباشرًا أو عكسيًا، وهو ما سيحدد خصائص جودة المعدات المستخدمة، ولكن المخطط الأساسي صالح لكلا النوعين من التكنولوجيا

تشير تقنية التغذية العكسية إلى أن سائل التنظيف يتدفق إلى الأسفل عن طريق الجاذبية، وينزل عبر البئر، ولكن المحلول الذي يحتوي على المواد المكسرة يتدفق مرة أخرى إلى السطح من خلال أنبوب قضيب القيادة. في هذه الحالة، تخلق مضخة الطين ضغطًا سلبيًا فيها.

على الرغم من البساطة الظاهرة لكلتا التقنيتين، هناك العديد من الفروق الدقيقة هنا أكثر مما قد يبدو للوهلة الأولى. ولذلك، يبدو من المناسب الخوض في كل من تقنيات الحفر هذه بمزيد من التفصيل.

الحفر مع الإمداد المباشر لسائل التنظيف

وتسمى هذه التكنولوجيا أحيانًا أيضًا "التدفق المباشر للمياه". يُنصح باستخدامه في التربة الرملية والحصوية والحجرية المكسرة. ويستخدم أيضاً إذا كان عمق طبقة المياه الجوفية لا يتجاوز 30 م، وهنا يتم إضافة إضافات إلى السائل مما يزيد من كثافته وثبات الجذع.

يتميز الحفر الدوار بالانخفاض التدريجي في قطر البئر المحفور. بمعنى آخر، يتم حفر البئر ذات القطر الأكبر أولاً، ثم يتم حفرها يستقر الأنبوب، ويتم ملء المساحة الحلقية بين السطح الخارجي للأنبوب وجدار البئر بملاط الأسمنت من خلال الثقوب التكنولوجية.

ثم يستمر الحفر بقطعة أصغر. ثم الغلاف مرة أخرى، والقسم الجديد له قطر أصغر، وما إلى ذلك. كلما قلت الحاجة إلى "تشتت انتباهك" عن طريق تدعيم البئر، زادت إنتاجية الحفر، وهو ما يترجم في النهاية إلى التكلفة الإجمالية للعملية والبئر ككل.

بالإضافة إلى ذلك، يؤدي الغلاف المتكرر للغاية في النهاية إلى انخفاض كبير في القطر الفعال للبئر (القطر الذي يفتح طبقة المياه الجوفية). لذا فإن "التدفق المباشر للمياه" يتميز بحقيقة أن البئر بهذه الطريقة في تكوينه لا يمكن زراعته حتى 100 متر.

يتم إنشاء الضغط الرئيسي لسائل التنظيف بواسطة المضخة الموجودة داخل قضيب القيادة، و حلقي يملأ السائل مع عناصر الصخور المسحوقة المساحة بالجاذبية، دون تدمير جدار البئر بالضغط الزائد.

مخطط الحفر مع الإمداد المباشر لسائل التنظيف. يتم تغذيته إلى الوجه من خلال أنبوب القضيب الرئيسي، ويرتفع إلى السطح عن طريق الجاذبية

ومع ذلك، فإن طريقة الحفر هذه لها أيضًا عيوب. على وجه الخصوص، وقتا طويلا غير مغلف تؤدي هذه المنطقة إلى دخول جزيئات الطين الدقيقة إلى طبقات المياه الجوفية، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير ويبطئ تدفق المياه إلى الأعمال من طبقة المياه الجوفية.

تلعب هذه الجزيئات هنا دور سدادات غريبة للمسام و القنوات الصغيرة في الصخر الذي يتسرب من خلاله الماء.ولذلك، فإن إجراء التغليف الذي يتم إجراؤه أثناء عملية الحفر ضروري للحفاظ على الإنتاجية الإضافية للبئر ككل.

الحفر مع التدفق العكسي لسائل التنظيف

باستخدام طريقة التحكم في السوائل هذه، يتم تنظيف البرميل والقاع بشكل أفضل. المضخة هنا لا تضغط السائل إلى القاع، بل على العكس من ذلك، تمتصه مرة أخرى، وهذا يؤدي إلى حقيقة أن سرعة تكوين البئر مع القليل تزداد بأمر من حيث الحجم وحتى عدة مرات أكثر بالمقارنة مع التنظيف المباشر.

البئر نفسه لا يتعرض للتلوث عن طريق شوائب الطين مع تدفق سائل التنظيف المصاحب. بعد كل شيء، تمتص المضخة كل ما قد يكون موجودا فيه. بالمناسبة، لا يوجد أي معنى عملي للإضافات الإضافية هنا، لذلك يتم استخدام الماء النظيف كسائل التنظيف نفسه.

مخطط الارتداد أثناء الحفر الدوار. تتدفق التغذية بالجاذبية عبر الحلقة، ويتم سحب الملاط للخلف بواسطة مضخة عبر أنبوب القضيب الرئيسي

لذا، دعونا نلخص مزايا الحفر بالتدفق العكسي:

• وتزداد سرعة الحفر (مقارنة بالمجرى المائي المباشر) حتى 15 مرة؛
• إن طبقة المياه الجوفية ليست مسدودة بجزيئات الطين وحبيبات الرمل الغرينية من الأسفل حتى الآن مفتوحة مستويات البئر
• بفضل الفتح عالي الجودة لطبقة المياه الجوفية، لا يلزم إعداد البئر بشكل إضافي للتشغيل، يمكنك تثبيت الغلاف الداخلي على الفور باستخدام مرشح وبدء الضخ؛
• يتم استخدام الماء البسيط (وبالتالي الرخيص) كسائل عمل.

ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لديها أيضا عيب كبير.ويتطلب استخدام معدات باهظة الثمن، الأمر الذي يؤدي في النهاية إلى زيادة كبيرة في تكلفة عملية الحفر بأكملها ككل.

لذلك، يتم إجراء الحفر "بتدفق المياه العكسي" فقط في الحالات التي يكون فيها البئر مصممًا للتشغيل من قبل عدة أسر في وقت واحد. ولكن إذا تم تصميم البئر للاستخدام الفردي، فمن المعقول استخدام تكنولوجيا الحفر الدوارة مع التدفق المباشر للمياه.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

الفيديو رقم 1. عرض مرئي لعملية الحفر الدوار خطوة بخطوة:

الفيديو رقم 2. تحليل التكنولوجيا الدوارة ومبادئ بناء الآبار:

الفيديو رقم 3. تداول المياه أثناء الحفر الدوار:

يمكن أن يختلف الوضع فيما يتعلق بوجود وعمق طبقات المياه الجوفية بشكل كبير من مكان إلى آخر (وفي بعض الأماكن لا يوجد أي منها على الإطلاق، كما هو الحال في جزيرة ماديرا).

عند تصميم البئر واختيار طريقة الحفر الدوارة الأمثل، يجب استخدام الخرائط الموجودة لطبقات المياه الجوفية المستكشفة. سيساعدك هذا على توفير الكثير من المال والوقت.

أخبرنا عن تجربتك في تطوير الآبار باستخدام التقنية الدوارة. شارك الفروق التكنولوجية التي ستكون مفيدة لزوار الموقع. يرجى ترك التعليقات في نموذج الحظر أدناه ونشر الصور وطرح الأسئلة حول موضوع المقالة.