Boren van roterende putten: overzicht van boortechnologie en benodigde apparatuur

Als een landhuis niet kan worden aangesloten op een centrale watervoorziening, moet u een autonoom systeem organiseren.De meeste eigenaren bouwen het het liefst op basis van een put, waarvan de ontwikkeling verschillende methoden gebruikt. We zullen kijken naar het boren van roterende putten - een veelbelovende, maar tot nu toe weinig bekende optie.

Het artikel dat we hebben voorgesteld beschrijft in detail de fijne kneepjes van de rotatietechnologie en de gebruikte gereedschappen. De voor- en nadelen van deze techniek worden geanalyseerd en manieren om deze in de praktijk te implementeren worden gepresenteerd. Ons advies zal nuttig zijn voor verstandige eigenaren van privépercelen die toezicht willen houden op het werk van boormachines.

Definitie van roterend boren

Laten we eerst eens kijken naar wat het boren van boorputten eigenlijk is en wat zijn de alternatieven? Boren met een avegaar wordt nog steeds erkend als een van de meest gebruikelijke methoden voor het aanleggen van een waterinlaat.

Echter schroef technologie laat geen doorgang van rotsachtig gesteente toe. De schroefboor die bij het boren met avegaar wordt gebruikt, is niet in staat kalksteen te vernietigen. Maar het komt vaak voor dat je erin moet boren, omdat... de bovenliggende lagen hebben geen stabiel en voldoende debiet voor exploitatie.

Kern- en avegaarboortechnologie biedt niet de mogelijkheid om rotsformaties te penetreren. In het geval van het bouwen van een put op kalksteen is het efficiënter en economischer om de roterende boormethode te gebruiken

Daarom begon roterende technologie, die voorheen alleen in de mijnbouw werd gebruikt, te worden geïntroduceerd in de constructie van particuliere waterinlaatstructuren. Het werkelement bevindt zich in het onderste gedeelte van de put. Met behulp van een beitel worden cohesieve en niet-cohesieve bodems vernietigd en wordt gesteente verpletterd.

Het uitgraven van vernietigd gesteente wordt uitgevoerd met behulp van een vloeistof die via een werkkolom of naar de bodem wordt gevoerd ringvormig ruimte. Dit zijn 2 verschillende boormethoden, die hieronder elk in detail worden besproken.

De diameter van het bit overschrijdt de diameter van de werksnaar, waardoor:

• het energieverbruik voor het gehele boorproces verminderen (energie wordt alleen direct besteed aan het met kracht draaien van de boor in het onderste gat, en verliezen als gevolg van wrijving van de werkkolom tegen de wanden van de put worden geminimaliseerd);
• bescherm de meeste elementen van de werkreeks tegen schade, evenals de wanden van de geboorde put tegen vernietiging;
• creëer putten met een indrukwekkende diameter (bijvoorbeeld tot 70 cm) op extreem indrukwekkende diepten.

Op deze manier kan dat vormen watervoerende putten, diepte van 300 meter of meer, d.w.z. boor waterinlaatwerkzaamheden om water te leveren aan datsjagebieden en dorpen.

Dus de definitie: boren met behulp van het roterende principe is een methode om een ​​put te ontwikkelen waarbij de kracht op de beitel in het onderste gat wordt overgedragen vanaf de roterende boor. rotator via de werkkolom. Het is samengesteld uit staven: smalle stalen buizen die opeenvolgend met elkaar zijn verbonden langs een uitsparing in de grond.

Maar bij het vrijmaken van de mijnschacht en het slib wordt water gebruikt dat onder druk wordt aangevoerd.Dankzij deze oplossing is het niet nodig om de boorkolom voortdurend te demonteren en opnieuw in elkaar te zetten om de kern te verwijderen, zoals bij kernboren.

De vloeistof die in de uitgraving wordt geïnjecteerd, lost onmiddellijk twee belangrijke problemen op: het maakt de weg vrij voor de boorinstallatie om verder werk uit te voeren en produceert goed schoonmakennodig om de waterinlaat voor te bereiden op gebruik.

Voordelen van roterende technologie

Wat zijn de voordelen van roterend boren ten opzichte van mogelijke alternatieven? Er zijn er meerdere.

Ten eersteMet behulp van een roterend bit kunt u putten met een grote diameter creëren die volledig kunnen voldoen aan de waterbehoeften van meerdere huishoudens tegelijk.

Het is geen geheim dat boren geen goedkoop proces is: er is gespecialiseerde apparatuur voor nodig, en ervaren boormachines moeten het proces monitoren en beheren. De activiteit die verband houdt met het boren van putten is dat immers wel gelicentieerd. Vandaar de hoge prijs.

Door zijn vorm en ontwerp kan de boor tijdens het roterend boren putten vormen met een veel grotere diameter dan boorboren en kernpijpen

Het verenigen van meerdere huishoudens tegelijk om één gemeenschappelijke put voor aangrenzende percelen te financieren is een economisch winstgevende onderneming. Maar dit vereist een aanzienlijke afschrijving. In de meeste gevallen kunnen watervoerende lagen van quartaire sedimenten (zand) deze niet leveren.

Voor collectief gebruik is het uiteraard beter om de waterinlaat op kalksteen te installeren. Het grondwater dat eruit wordt gewonnen, wordt gekenmerkt door een grotere waterdichtheid en zuiverheid. Het neerslagvolume heeft geen enkele invloed op de stroomsnelheid van putten op kalksteen. Hetzelfde kan niet gezegd worden over zandputten.

ten tweede, overtuigen door de relatief lage energiekosten. Het werkende element bij roterend boren is de boor. Maar in tegenstelling tot de schroef en kernboren, het boorgereedschap heeft geen interactie met de wanden van het geboorde gat

Dat wil zeggen dat alleen de beitel in direct contact staat met de grond, waarvan de hoogte verwaarloosbaar is in verhouding tot de hoogte van de gehele boorkolom. Als gevolg hiervan is deze methode voor het vormen van putten de snelste: tot 1000 strekkende meter per maand!

Derdeworden collectieve klanten aangetrokken door de boordiepte. Alleen met de roterende methode kan een put diep in metamorfe en stollingsgesteenten worden geboord, uit de scheuren waaruit water kan worden gepompt, waarvan de samenstelling het meest geschikt is voor drinkdoeleinden.

Meestal wordt uitsluitend proceswater onttrokken aan waterinlaatinstallaties op een diepte van minder dan 30 meter. De samenstelling ervan wordt beïnvloed door nabijgelegen reservoirs, rivieren bezaaid met afval, neerslag en eenvoudigweg technische vloeistoffen die op de grond worden gemorst. Een vijzel en een kernpijp zullen helpen om alleen een dergelijke waterinlaat te verkrijgen.

De gehele set boorapparatuur kan eenvoudig op één middelzwaar voertuigplatform worden gemonteerd. Dit maakt het roterende boorproces technologisch veel geavanceerder en dus goedkoper

Bovendien kunt u met roterend boren de bewerkingen tot op volledige diepte doorlopen, zonder dat u hoeft over te stappen op een andere boormethode. Bij het ontwikkelen van een put met een boor bijvoorbeeld, als het nodig is om door een rotsblok te boren, schakelen ze over op de slagtouwmethode.

Om dit te doen, verwijdert u de boor uit het vat en gooit u de beitel naar het gezicht totdat het rotsblok gebroken is. Daarna slachten opgeruimd met een hoosbuidel. Het wordt ook gebruikt als het nodig is om met water verzadigd zand naar de oppervlakte te brengen, dat simpelweg niet in de kernbuis kan worden vastgehouden.

De praktijk leert dat putten die met de roterende methode zijn geboord een langere levensduur hebben. Technologisch wordt dit verklaard door het feit dat na het installeren van de behuizing die de wanden van de put vormt, de ring verder wordt versterkt.

Apparatuur voor putbouw

Eerst wordt een verticale console op het oppervlak boven de put geïnstalleerd voor verdere bevestiging van de verticale schakels van de werkstreng. De eerste schakel van deze boorschacht is uitgerust met een werkelement - een bit, dat verschillende formaten kan hebben, afhankelijk van de boorbaarheidscategorie van het gesteente.

Natuurlijk wordt compactere apparatuur gebruikt voor het boren van watervoerende putten, en de vorming van een aangewezen toren is in de regel niet vereist

Set boorgereedschap

Wanneer de eerste schakel, de kaars, wordt uitgediept, wordt de volgende, de staaf genaamd, erop geplaatst, enzovoort. De lengte van elk dergelijk pijpblok kan variëren van 20 tot 50 m. Om de vorming van de werkkolom te vereenvoudigen, is elke staaf uitgerust met een conische draad met een slot.

Als resultaat wordt een boorgereedschap gevormd, dat bestaat uit:

• werkend bit;
• aandrijfstang;
• kolommen van gewone staven die met elkaar zijn verbonden door koppelingen.

Het werksnoer wordt vastgehouden met behulp van een wartel, die wordt geroteerd door een rotor. Afhankelijk van hoe diep er moet worden geboord en van de fysieke en mechanische eigenschappen van de grond, worden standaard of verzwaarde staven gebruikt om de leidende schakel te vormen.

De aandrijfstang is typisch een verzwaarde buis omdat deze een belangrijke technologische missie heeft. Hierdoor stroomt een wasoplossing in het gezicht naar het bit, met als taak het uitwassen van de gebroken steen. En dit stelt op zijn beurt eisen aan het koppelen van verbindingen, waarvan de taak is om de verbindingen tussen de schakels af te dichten.

Vergeet niet dat de vloeistofdruk rechtstreeks afhangt van de hoogte van de kolom die wordt gevormd (en niet afhankelijk is van de dwarsdoorsnede van de buis). Bovendien, zelfs als water als spoeloplossing wordt gebruikt, zal de druk elke 10 meter met 1 atmosfeer toenemen.

Ter vergelijking is het de moeite waard om een ​​voorbeeld te geven. De werkdruk in het huishoudelijke pijpleidingennetwerk in huis is 10 atmosfeer, en de sterkste leidingen zijn ontworpen voor een druk van 20 atmosfeer.

Alleen als de huishoudelijke systemen stationair zijn en niet bewegen, wordt op de aandrijfstang een druk uitgeoefend die gelijk is aan het gewicht van de boorkolom. Maar het moet nog steeds rotatie-impuls en kracht op het bit overbrengen.

Koppelingen zijn de meest kritische elementen van de stang, omdat ze het gewicht van het gehele onderste deel van de aangrenzende stang dragen, evenals de belasting van dynamische trillingen en rotatiebewegingen veroorzaakt door de motor

Aan koppelingen als structurele elementen van een boorkolom worden de volgende eisen gesteld:

• moet de dichtheid van de staafverbinding garanderen en bestand zijn tegen een vloeistofdruk tot 100 atmosfeer (voor het vrijmaken van de bodem met een drukstraal);
• moet slijtvast zijn om niet onbruikbaar te worden door wrijving tegen de wanden van de put;
• moet koppel van de bovenkant van de werkstring naar de onderkant en uiteindelijk naar de bit kunnen overbrengen.

Het is van groot belang dat de koppelingen van de juiste kwaliteit zijn. Als ten minste één van hen de belasting niet kan weerstaan ​​​​en de werksnaar scheurt, zal het uiterst moeilijk zijn om het onderste deel ervan samen met het bit te krijgen. In termen van kapitaalkosten is het soms gemakkelijker om dichtbij een nieuwe put te boren dan een losgemaakte aandrijfstang te verwijderen.

Gebruik van water tijdens het boren

De vloeistof die in het gezicht wordt aangebracht, is meestal gewoon water. Soms wordt, om een ​​boorgat te stabiliseren dat door losse, onsamenhangende rotsen (zand, steenslag, grind en kiezelafzettingen) gaat, een oplossing met booradditieven in de put gevoerd. Dit is nodig omdat de behuizing niet wordt geïnstalleerd in de eerste fasen van het uitgraven.

Water komt de uitgraving binnen onder druk in de aandrijfstang (en vervolgens wordt er doorheen gepompt ringvormig ruimte), of door de zwaartekracht naar beneden ringvormig ruimte, en verwijdering vindt al plaats via de werkkolom met een wegpomppomp.

Dit zijn 2 verschillende roterende boortechnologieën, waarvan de kenmerken hieronder worden besproken.

Roterend boren wordt gekenmerkt door de hoogste ontwikkelingssnelheid van een waterput. Gelijktijdig met het boren wordt de as gewassen en wordt de werking voorbereid voor toekomstig gebruik.

Welke methode er ook wordt gebruikt, de vloeistof die bij het boren wordt gebruikt, moet overal worden gezuiverd (voor verder gebruik).

Hiervoor wordt de volgende set apparatuur gebruikt:

• Opslagschuur voor boormodder. (Als u van plan bent een ondiepe put te boren, kunt u deze binnen een paar dozijn direct in de grond bouwen en wordt gewoon water als spoelvloeistof gebruikt). De stal fungeert als accu voor de spoelvloeistof.
• Trillende zeef. De spoeloplossing die uit de put wordt getild, bevat deeltjes gebroken gesteente die moeten worden verwijderd. De meest effectieve methode is mechanisch, met behulp van een trillende zeef.
• Opvangbak. Nadat grote rotsdeeltjes zijn verwijderd, komt de vloeistof in een bezinktank terecht om zwevende deeltjes die neerslaan te verwijderen. Bij gebruik van water als spoelvloeistof wordt soms ook een opvangbak direct in de grond gebouwd. Daarnaast wordt het gebruikt voor het scheiden van vloeibare stoffen en het scheiden van sedimenten. hydrocycloon.
• Modderpomp. Dit zorgt voor de circulatie van de wasoplossing.
• Goten systeem. Ze zijn nodig voor de beweging van water vanaf het punt van vorming van de uitgraving naar de plaats van zuivering.

Om een ​​put te ontwikkelen met behulp van roterende technologie zijn in totaal de volgende mechanismen en apparatuur nodig:

1. Toren of console voor het samenstellen van een boorkolom uit stangen en het demonteren ervan na voltooiing van het boren, evenals een reizend systeem.
2. Motor, waardoor de rotatie van de rotor wordt gegarandeerd.
3. Vloeibare apparatuur. Mechanismen en apparaten om de circulatie van de wasvloeistof en de reiniging ervan te garanderen (pomp, trilzeef, bezinktanks en/of hydrocycloon; opslagschuur voor wasvloeistof; systeem van buizen en goten).

Voor het roterend boren van ondiepe putten is de gehele genoemde uitrusting zeer compact (de consoleboom is bijvoorbeeld opvouwbaar). Dit zorgt voor een gemakkelijke plaatsing van boorapparatuur op elke plaats die geschikt is voor boorwerkzaamheden en daaropvolgende bediening.

Twee roterende booropties

Afhankelijk van de manier waarop de boorvloeistof naar de bodem wordt gevoerd, zijn er 2 soorten boortechnologie:

1. met directe voeding;
2. met omgekeerde voeding.

Opgemerkt moet worden dat de vloeistof die naar het gezicht wordt gevoerd, niet alleen bedoeld is voor het wassen en verwijderen van gebroken gesteente. Het koelt ook het bit af, dat door wrijving erg heet wordt. Bij directe vloeistoftoevoer creëert de pomp de overdruk.

Water komt het onderste gat binnen via de technologische gaten in de boor, "pakt" het gebroken gesteente op en stroomt vervolgens door de zwaartekracht door de put (dat wil zeggen, door ringvormig ruimte ten opzichte van de leidende staaf) komt het oppervlak binnen, waar het het reinigingscomplex binnengaat (trillende zeef, hydrocycloon).

Het spoelen kan direct of omgekeerd zijn, wat de kwaliteitskenmerken van de gebruikte apparatuur zal bepalen, maar het principediagram geldt voor beide soorten technologie

De omgekeerde voedingstechnologie houdt in dat de spoelvloeistof door de zwaartekracht naar de bodem stroomt en door de put afdaalt, maar de oplossing met verpletterd materiaal via de aandrijfstangbuis terug naar de oppervlakte stroomt. In dit geval creëert de modderpomp daarin een negatieve druk.

Ondanks de schijnbare eenvoud van beide technologieën zijn er hier veel meer nuances dan op het eerste gezicht lijkt. Daarom lijkt het passend om dieper op elk van deze boortechnologieën in te gaan.

Boren met directe toevoer van spoelvloeistof

Deze technologie wordt ook wel ‘directe waterstroom’ genoemd. Het is raadzaam om het te gebruiken op zand-, grind- en steenslaggronden. Het wordt ook gebruikt als de diepte van de watervoerende laag niet groter is dan 30 m. Hier worden additieven aan de vloeistof toegevoegd, die de dichtheid en stabiliteit van de stam vergroten.

Roterend boren wordt gekenmerkt door een geleidelijke verkleining van de diameter van de put die wordt geboord. Met andere woorden: eerst wordt de put met de grootste diameter geboord en daarna pas vestigt zich pijp, en de ringvormige ruimte tussen het buitenoppervlak van de pijp en de putwand wordt via technologische gaten gevuld met cementmortel.

Vervolgens gaat het boren verder met een kleiner boortje. Dan weer de behuizing, en het nieuwe gedeelte heeft een nog kleinere diameter, enz. Hoe minder vaak u “afgeleid” hoeft te worden door het cementeren van een put, hoe groter de boorproductiviteit, wat zich uiteindelijk vertaalt in de totale kosten van het proces en de put als geheel.

Bovendien leidt een te frequente verbuizing er uiteindelijk toe dat de effectieve diameter van de put (de diameter die de watervoerende laag opent) sterk wordt verminderd. De "directe waterstroom" wordt dus gekenmerkt door het feit dat de put met deze vormingsmethode niet tot 100 meter kan worden geplant.

De hoofddruk van de spoelvloeistof wordt gecreëerd door de pomp in de aandrijfstang, en ringvormig De vloeistof met elementen van gebroken gesteente vult de ruimte door de zwaartekracht, zonder de putwand door overmatige druk te vernietigen.

Boorschema met directe toevoer van spoelvloeistof. Het wordt via de leidende staafpijp in het gezicht gevoerd en stijgt door de zwaartekracht naar de oppervlakte

Deze boormethode heeft echter ook nadelen. Vooral te lang zonder behuizing Dit gebied leidt tot de introductie van fijne kleideeltjes in de watervoerende lagen, waardoor de waterstroom vanuit de watervoerende laag naar de werking ervan aanzienlijk kan worden verminderd en vertraagd.

Deze deeltjes spelen hier de rol van bijzondere pluggen van poriën en microkanalen in rotsen waar water doorheen sijpelt.Daarom is de verbuizingsprocedure die tijdens het boorproces wordt uitgevoerd noodzakelijk om de verdere productiviteit van de put als geheel te behouden.

Boren met tegenstroom van spoelvloeistof

Bij deze methode van vloeistofcontrole worden de loop en de bodem het beste gereinigd. De pomp drukt de vloeistof hier niet in de bodem, maar zuigt deze integendeel terug, en dit leidt ertoe dat de snelheid van het vormen van een put met een beetje toeneemt met een orde van grootte en zelfs meerdere keren meer in vergelijking met directe spoeling.

De put zelf is niet onderhevig aan vervuiling door klei-insluitsels door de stroom van de aangevoerde spoelvloeistof. De pomp zuigt immers alles op wat zich daarin kan bevinden. Overigens heeft het hier geen praktische zin om extra additieven toe te voegen, dus wordt schoon water als dezelfde spoelvloeistof gebruikt.

Schema van terugspoelen tijdens roterend boren. Het voer stroomt door de zwaartekracht door de ring en de slurry wordt door een pomp teruggetrokken door de leidende staafpijp

Laten we dus de voordelen van tegenstroomboren samenvatten:

• de boorsnelheid neemt (ten opzichte van een directe waterloop) tot 15 keer toe;
• de watervoerende laag is nog niet verstopt met kleideeltjes en zilte zandkorrels uit de lagere lagen open einde goed niveaus;
• dankzij de hoogwaardige opening van de watervoerende laag hoeft de put niet extra te worden voorbereid voor gebruik, u kunt onmiddellijk de interne behuizing met een filter installeren en beginnen met pompen;
• Als werkvloeistof wordt eenvoudig (en dus goedkoop) water gebruikt.

Deze methode heeft echter ook een belangrijk nadeel.Het vereist het gebruik van dure apparatuur, wat uiteindelijk leidt tot een aanzienlijke stijging van de kosten van het gehele boorproces als geheel.

Daarom wordt het boren met "omgekeerde waterstroom" alleen uitgevoerd in gevallen waarin de put is ontworpen voor gebruik door meerdere huishoudens tegelijk. Maar als de put is ontworpen voor individueel gebruik, is het veel redelijker om roterende boortechnologie met directe waterstroom te gebruiken.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video #1. Een visuele demonstratie van het boorproces stap voor stap:

Video #2. Analyse van roterende technologie en principes van putconstructie:

Video #3. Watercirculatie tijdens roterend boren:

De situatie met de aanwezigheid en diepte van watervoerende lagen kan van plaats tot plaats sterk variëren (en op sommige plaatsen zijn er helemaal geen, zoals op het eiland Madeira).

Bij het ontwerpen van een put en het kiezen van de optimale roterende boormethode moet u bestaande kaarten van onderzochte watervoerende lagen gebruiken. Dit zal u helpen aanzienlijk geld en tijd te besparen.

Vertel ons over uw ervaring met het ontwikkelen van putten met behulp van roterende technologie. Deel technologische nuances die nuttig zijn voor sitebezoekers. Laat opmerkingen achter in het onderstaande blokformulier, plaats foto's en stel vragen over het onderwerp van het artikel.