Forarea puțurilor rotative: prezentare generală a tehnologiei de foraj și a echipamentelor necesare

Dacă o casă de țară nu poate fi conectată la o sursă centrală de apă, trebuie să organizați un sistem autonom.Majoritatea proprietarilor preferă să-l construiască pe baza unui puț, a cărui dezvoltare utilizează diverse metode. Ne vom uita la forarea puțurilor rotative - o opțiune foarte promițătoare, dar până acum puțin cunoscută.

Articolul pe care l-am propus descrie în detaliu complexitățile tehnologiei rotative și instrumentele utilizate. Sunt analizate avantajele și dezavantajele acestei tehnici și sunt prezentate modalități de implementare a acesteia în practică. Sfaturile noastre vor fi utile proprietarilor prudenti de parcele private care doresc să monitorizeze munca forătorilor.

Definiţia Rotary Drilling

În primul rând, să ne uităm la ce este de fapt forarea puțului rotativ și care sunt alternativele acesteia? Forarea cu melc este încă recunoscută ca una dintre cele mai comune metode de construire a unei prize de apă.

in orice caz tehnologie cu șuruburi nu permite trecerea rocii de bază stâncoase. Burghiul cu șurub folosit la forarea cu melc nu este capabil să distrugă calcarul. Dar se întâmplă adesea să fie nevoie să forezi în el, pentru că... straturile supraiacente nu au un debit stabil si suficient pentru exploatare.

Tehnologia de foraj cu miez și melc nu oferă posibilitatea de a pătrunde în formațiunile de rocă. În cazul construcției unui puț pe calcar, este mai eficient și mai economic să se utilizeze metoda de foraj rotativ

Prin urmare, tehnologia rotativă, folosită anterior doar în industria minieră, a început să fie introdusă în construcția structurilor private de captare a apei. Elementul său de lucru este puțin situat în partea de fund a puțului. Folosind o daltă, solurile coezive și necoezive sunt distruse și roca de bază este zdrobită.

Excavarea rocii distruse se realizează folosind un lichid care este furnizat la fund printr-o coloană de lucru sau inelar spaţiu. Acestea sunt 2 metode diferite de foraj, fiecare dintre acestea fiind discutată în detaliu mai jos.

Diametrul bitului depășește diametrul șirului de lucru, ceea ce permite:

• reducerea consumului de energie pentru întregul proces de foraj (puterea este cheltuită direct doar pentru rotirea burghiului cu forță în gaura de jos, iar pierderile datorate frecării șirului de lucru împotriva pereților puțului sunt minimizate);
• protejați majoritatea elementelor șirului de lucru de deteriorare, precum și pereții puțului forat de distrugere;
• creați puțuri cu diametru impresionant (de exemplu, până la 70 cm) la adâncimi extrem de impresionante.

În felul acesta poți formează puțuri purtătoare de apă, adâncime de 300 de metri sau mai mult, adică forați lucrări de captare a apei pentru alimentarea cu apă a zonelor de dacha și a satelor.

Deci, definiția: forarea folosind principiul rotativ este o metodă de dezvoltare a unui puț în care forța asupra burghiului din gaura de jos este transmisă de la rotativ. rotator prin coloana de lucru. Este asamblat din tije - țevi înguste de oțel care sunt conectate secvențial între ele de-a lungul unei adâncituri în pământ.

Dar la curățarea puțului și a suprafeței minei de nămol, se folosește apa furnizată sub presiune.Datorită acestei soluții, nu este nevoie să dezasamblați și să reasamblați în mod constant garnitura de foraj pentru a extrage miezul, ca în găurirea carotei.

Fluidul injectat în excavație rezolvă imediat două probleme importante: eliberează calea pentru ca instalația de foraj să efectueze lucrări ulterioare și produce curatare binenecesare pregătirii prizei de apă pentru funcționare.

Avantajele tehnologiei rotative

Care sunt avantajele găuririi rotative față de posibilele alternative? Sunt mai multe dintre ele.

in primul randFolosind un bit rotativ, puteți crea puțuri cu diametru mare care pot satisface pe deplin nevoile de apă ale mai multor gospodării simultan.

Nu este un secret pentru nimeni că forarea nu este un proces ieftin: necesită echipamente specializate, iar forătorii cu experiență trebuie să monitorizeze și să gestioneze procesul. La urma urmei, activitatea asociată cu forarea puțurilor este licenţiat. De aici și prețul său ridicat.

Datorită formei și designului său, burghiul în timpul forării rotative poate forma puțuri cu un diametru mult mai mare decât burghiile cu melc și țeava de miez

Unirea mai multor gospodării simultan pentru a finanța o fântână comună pentru parcelele adiacente este o întreprindere profitabilă din punct de vedere economic. Dar acest lucru necesită un debit semnificativ. În majoritatea cazurilor, acviferele sedimentelor cuaternare (nisipuri) nu le pot furniza.

Desigur, pentru funcționarea colectivă, este mai bine să instalați priza de apă pe calcar. Apa subterană extrasă din aceasta se caracterizează printr-o mai mare abundență și puritate a apei. Volumul precipitațiilor nu are nici cea mai mică influență asupra debitului puțurilor pe calcar. Nu același lucru se poate spune despre puțurile de nisip.

În al doilea rând, convinge prin costurile relativ mici ale energiei. Elementul de lucru în găurirea rotativă este burghia. Dar spre deosebire de șurubul și foraj cu carote, unealta de foraj nu interacționează cu pereții găurii forate

Adică, doar burghia este în contact direct cu solul, a cărui înălțime este neglijabilă în raport cu înălțimea întregului șir de foraj. Drept urmare, această metodă de formare a puțurilor este cea mai rapidă - până la 1000 de metri liniari pe lună!

Al treilea, clienții colectivi sunt atrași de adâncimea de foraj. Numai prin metoda rotativă se poate fora o fântână adânc în rocile metamorfice și magmatice ale substratului, din crăpăturile cărora poate fi pompată apă, a cărei compoziție este cea mai potrivită pentru băut.

Cel mai adesea, numai apa de proces este extrasă din lucrările de captare a apei la mai puțin de 30 m adâncime. Compoziția sa este influențată de rezervoarele din apropiere, râurile pline de gunoi, precipitații și pur și simplu fluidele tehnice vărsate pe pământ. Un melc și o țeavă de miez vor ajuta la obținerea doar a unui astfel de aport de apă.

Întregul set de echipamente de foraj se montează cu ușurință pe o singură platformă pentru vehicule medii. Acest lucru face ca procesul de foraj rotativ să fie mult mai avansat din punct de vedere tehnologic și, prin urmare, mai ieftin

În plus, găurirea rotativă vă permite să parcurgeți lucrările la adâncimea maximă fără a trece la o altă metodă de găurire. Atunci când se dezvoltă un puț cu un melc, de exemplu, dacă este necesar să se foreze un bolovan, se trece la metoda funii de percuție.

Pentru a face acest lucru, scoateți melcul din butoi și aruncați bitul în față până când bolovanul este spart. Apoi sacrificare curăţat cu un baler. De asemenea, este utilizat dacă este necesar să ridicați nisipul saturat cu apă la suprafață, care pur și simplu nu poate fi reținut în conducta de miez.

Practica arată că puțurile forate prin metoda rotativă au o durată de viață mai lungă. Din punct de vedere tehnologic, acest lucru se explică prin faptul că, după instalarea carcasei care formează pereții puțului, inelul este întărit în continuare.

Echipamente pentru construcția puțurilor

Mai întâi, pe suprafața de deasupra puțului este instalată o consolă verticală pentru fixarea în continuare a legăturilor verticale ale șirului de lucru. Prima verigă a acestui arbore de foraj este echipată cu un element de lucru - un bit, care poate avea diferite formate, în funcție de categoria de foraj a rocii.

Desigur, pentru forarea puțurilor purtătoare de apă se utilizează echipamente mai compacte, iar formarea unui turn desemnat, de regulă, nu este necesară

Set de instrumente de foraj

Când prima verigă, lumânarea, este adâncită, următoarea, numită tijă, este pusă pe ea și așa mai departe. Lungimea fiecărui astfel de bloc de țevi poate varia de la 20 la 50 m. Pentru a simplifica formarea coloanei de lucru, fiecare tijă este echipată cu un filet conic cu un blocaj.

Ca rezultat, se formează o unealtă de foraj, care constă din:

• bit de lucru;
• tija de antrenare;
• coloane de tije obișnuite legate între ele prin cuplaje.

Corul de lucru este ținut cu ajutorul unui pivot, care este rotit de un rotor. În funcție de adâncimea plănuită de foraj, precum și de proprietățile fizice și mecanice ale solului, tijele standard sau ponderate sunt utilizate pentru a forma legătura principală.

Tija de antrenare este de obicei un tub ponderat deoarece are o misiune tehnologică importantă. Prin ea, o soluție de spălare curge în față către bit, a cărei sarcină este să spele roca zdrobită. Și aceasta, la rândul său, prezintă cerințe pentru conexiunile de cuplare, a căror sarcină este de a etanșa conexiunile dintre legături.

Nu uitați că presiunea lichidului depinde direct de înălțimea coloanei care se formează (și nu depinde de secțiunea transversală a conductei). Mai mult, chiar dacă apa este folosită ca soluție de spălare, atunci la fiecare 10 metri presiunea va crește cu 1 atmosferă.

Pentru comparație, merită să dați un exemplu. Presiunea de lucru în rețeaua de conducte menajere din casă este de 10 atmosfere, iar cele mai puternice țevi sunt proiectate pentru o presiune de 20 de atmosfere.

Numai dacă sistemele casnice sunt staționare și nu se mișcă, atunci tija de antrenare se aplică o presiune egală cu greutatea șirului de foraj. Dar trebuie să transmită încă impulsul de rotație și forța către bit.

Cuplajele sunt elementele cele mai critice ale tijei, deoarece suportă greutatea întregii părți inferioare a tijei adiacente, precum și sarcina datorată vibrațiilor dinamice și mișcării de rotație transmise de motor.

Următoarele cerințe sunt impuse cuplajelor ca elemente structurale ale unui șir de foraj:

• trebuie să asigure etanșeitatea legăturii tijei și să reziste la presiunea fluidului de până la 100 de atmosfere (pentru curățarea fundului cu jet de presiune);
• trebuie să fie rezistent la uzură pentru a nu deveni inutilizabil din cauza frecării cu pereții puțului;
• trebuie să fie capabil să transmită cuplul din partea de sus a șirului de lucru la partea de jos și în cele din urmă către bit.

Este extrem de important ca cuplajele să fie de calitate adecvată. Dacă cel puțin unul dintre ele nu rezistă la sarcină și șnurul de lucru este rupt, atunci va fi extrem de dificil să-și găsești partea inferioară împreună cu bitul. În ceea ce privește costurile de capital, uneori este mai ușor să forați un puț nou în apropiere decât să îndepărtați o tijă de antrenare detașată.

Utilizarea apei în timpul forajului

Lichidul care este furnizat pe față este cel mai adesea apă obișnuită. Uneori, pentru a stabiliza un sondă care trece prin roci afanate, incoerente (nisip, piatră zdrobită, pietriș și depozite de pietriș), în puț se introduce o soluție cu aditivi de foraj. Acest lucru este necesar, deoarece carcasa nu este instalată în primele etape ale excavației.

Apa intră în excavație fie sub presiune în interiorul tijei de antrenare (și apoi are loc pomparea prin inelar spațiu), sau prin gravitație în jos prin inelar spațiu, iar îndepărtarea are loc deja prin coloana de lucru cu o pompă de pompare.

Acestea sunt 2 tehnologii diferite de foraj rotativ, ale căror caracteristici vor fi discutate mai jos.

Forajul rotativ se caracterizează prin cea mai mare viteză de dezvoltare a unui puț de apă. Concomitent cu găurirea, arborele este spălat și lucrările sunt pregătite pentru funcționarea viitoare.

Cu toate acestea, indiferent de metoda folosită, fluidul folosit la foraj de peste tot trebuie purificat (pentru utilizare ulterioară).

Pentru aceasta, se utilizează următorul set de echipamente:

• Hambar de depozitare a noroiului de foraj. (Dacă intenționați să forați un puț de mică adâncime, în câteva zeci îl puteți construi direct în pământ, iar apa obișnuită este folosită ca fluid de spălare). Hambarul acționează ca o baterie pentru lichidul de spălare.
• Sita vibranta. Soluția de spălare ridicată din puț poartă particule de rocă zdrobită care trebuie îndepărtate. Cea mai eficientă metodă este cea mecanică, folosind o sită vibrantă.
• Sump. După ce particulele mari de rocă sunt îndepărtate, lichidul intră într-un rezervor de decantare pentru a îndepărta particulele în suspensie care precipită. Când se folosește apa ca lichid de spălare, uneori este construit și un rezervor direct în pământ. În plus, este folosit pentru a separa substanțele lichide și a separa sedimentele. hidrociclon.
• Pompa de noroi. Acesta este cel care asigură circulația soluției de spălare.
• Sistem de jgheab. Sunt necesare pentru deplasarea apei de la punctul de formare al săpăturii până la locul epurării acesteia.

În total, pentru a dezvolta o sondă folosind tehnologia rotativă, sunt necesare următoarele mecanisme și echipamente:

1. Turn sau consolă pentru asamblarea unui șir de foraj din tije și dezasamblarea acestuia la terminarea forajului, precum și a unui sistem de deplasare.
2. Motor, asigurând rotirea rotorului.
3. Echipament lichid. Mecanisme și dispozitive pentru asigurarea circulației lichidului de spălat și curățarea acestuia (pompă; sită vibrantă; rezervoare de decantare și/sau hidrociclon; hambar de depozitare pentru lichid de spălat; sistem de țevi și jgheaburi).

Pentru forarea rotativă a puțurilor de mică adâncime, întregul set de echipamente enumerat este foarte compact (de exemplu, brațul consolei este pliabil). Acest lucru asigură o amplasare ușoară a echipamentului de foraj în orice loc convenabil pentru operațiunile de foraj și operarea ulterioară.

Două opțiuni de găurire rotativă

În funcție de metoda de alimentare cu fluid de foraj la fund, există 2 tipuri de tehnologie de foraj rotativ:

1. cu alimentare directă;
2. cu avans invers.

Trebuie remarcat faptul că lichidul furnizat feței este destinat nu numai spălării și îndepărtarii rocii zdrobite. De asemenea, răcește bitul, care devine foarte fierbinte din cauza frecării. În cazul alimentării directe cu lichid, pompa își creează excesul de presiune.

Apa pătrunde în gaura de jos prin orificiile tehnologice din bit, „preia” roca zdrobită și apoi curge gravitațional prin puț (adică prin inelar spațiu în raport cu tija de conducere) intră la suprafață, unde intră în complexul de curățare (sita vibratoare, hidrociclon).

Spălarea poate fi directă sau inversă, ceea ce va determina caracteristicile de calitate ale echipamentului utilizat, dar schema de principiu este valabilă pentru ambele tipuri de tehnologie

Tehnologia de alimentare inversă presupune că fluidul de spălare curge pe fund prin gravitație, coborând prin puț, dar soluția cu material zdrobit curge înapoi la suprafață prin conducta tijei de antrenare. În acest caz, pompa de noroi creează presiune negativă în ea.

În ciuda simplității aparente a ambelor tehnologii, aici există mult mai multe nuanțe decât ar părea la prima vedere. Prin urmare, pare oportun să ne oprim asupra fiecăreia dintre aceste tehnologii de foraj mai detaliat.

Foraj cu alimentare directă cu fluid de spălare

Această tehnologie este uneori numită și „flux direct de apă”. Este recomandabil să-l folosești în soluri nisipoase, pietrișate, cu piatră zdrobită. De asemenea, se folosește dacă adâncimea acviferului nu depășește 30 m. Aici se adaugă aditivi la lichid, care cresc densitatea acestuia și stabilitatea trunchiului.

Forajul rotativ se caracterizează printr-o reducere treptată a diametrului puțului de forat. Cu alte cuvinte, mai întâi se forează puțul cu diametrul cel mai mare, apoi acesta a se calma conductă, iar spațiul inelar dintre suprafața exterioară a conductei și peretele puțului este umplut cu mortar de ciment prin găuri tehnologice.

Apoi găurirea continuă cu un bit mai mic. Apoi carcasa din nou, iar noua secțiune are un diametru și mai mic etc. Cu cât trebuie să fiți „distras” mai rar prin cimentarea unei sonde, cu atât productivitatea forajului este mai mare, ceea ce se traduce în cele din urmă în costul total al procesului și al sondei în ansamblu.

În plus, tubulare prea frecventă duce în cele din urmă la faptul că diametrul efectiv al puțului (diametrul care deschide acviferul) este mult redus. Deci, „fluxul direct de apă” se caracterizează prin faptul că fântâna cu această metodă de formare nu poate fi plantată până la 100 de metri.

Presiunea principală a fluidului de spălare este creată de pompa din interiorul tijei de antrenare și inelar Lichidul cu elemente de rocă zdrobită umple spațiul prin gravitație, fără a distruge peretele puțului cu exces de presiune.

Diagrama de foraj cu alimentare directă cu fluid de spălare. Este introdus în față prin conducta de tijă de conducere și se ridică la suprafață prin gravitație

Cu toate acestea, această metodă de foraj are și dezavantaje. În special, prea lung neîncasată Această zonă duce la introducerea de particule fine de argilă în acvifere, care pot reduce și încetini semnificativ fluxul de apă în lucrările din acvifer.

Aceste particule joacă aici rolul unor dopuri deosebite de pori și microcanale în stâncă prin care se scurge apa.Prin urmare, procedura de tubare efectuată în timpul procesului de foraj este necesară pentru a menține productivitatea ulterioară a sondei în ansamblu.

Foraj cu curgere inversă a fluidului de spălare

Cu această metodă de control al fluidului, cilindrul și fundul sunt curățate cel mai bine. Pompa de aici nu presează lichidul în fund, ci, dimpotrivă, îl aspiră înapoi, iar acest lucru duce la faptul că viteza de formare a puțului cu un pic crește cu un ordin de mărime și chiar de câteva ori mai mult. în comparație cu spălarea directă.

Fântâna în sine nu este supusă contaminării cu incluziuni de argilă cu debitul fluidului de spălare furnizat. La urma urmei, pompa aspiră tot ce poate fi conținut în ea. Apropo, nu există niciun sens practic în aditivii suplimentari aici, așa că apa curată este folosită ca același lichid de spălare.

Schema de spălare inversă în timpul forajului rotativ. Alimentarea curge prin gravitație prin inel, iar suspensia este trasă înapoi de o pompă prin țeava tijei de conducere

Deci, să rezumăm avantajele forării cu flux invers:

• viteza de foraj crește (comparativ cu un curs de apă direct) de până la 15 ori;
• acviferul nu este înfundat cu particule de argilă și grăunte de nisip din partea inferioară, dar deschis nivelurile puțurilor;
• datorită deschiderii de înaltă calitate a acviferului, puțul nu trebuie să fie pregătit suplimentar pentru funcționare, puteți instala imediat carcasa internă cu un filtru și puteți începe pomparea;
• Apa simplă (și prin urmare ieftină) este folosită ca fluid de lucru.

Cu toate acestea, această metodă are și un dezavantaj semnificativ.Necesită utilizarea de echipamente scumpe, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere semnificativă a costului întregului proces de foraj în ansamblu.

Prin urmare, forarea „debit invers de apă” se efectuează numai în cazurile în care puțul este proiectat pentru funcționare de mai multe gospodării simultan. Dar dacă puțul este proiectat pentru uz individual, atunci este mult mai rezonabil să folosiți tehnologia de foraj rotativ cu flux direct de apă.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul #1. O demonstrație vizuală a procesului de găurire rotativă pas cu pas:

Videoclipul #2. Analiza tehnologiei rotative și a principiilor construcției puțurilor:

Videoclipul #3. Circulația apei în timpul forajului rotativ:

Situația cu prezența și adâncimea acviferelor poate varia foarte mult de la un loc la altul (și în unele locuri nu există deloc, cum ar fi pe insula Madeira).

Atunci când proiectați o sondă și alegeți metoda optimă de foraj rotativ, ar trebui să utilizați hărțile existente ale acviferelor explorate. Acest lucru vă va ajuta să economisiți bani și timp semnificativ.

Spuneți-ne despre experiența dumneavoastră în dezvoltarea puțurilor folosind tehnologia rotativă. Distribuiți nuanțe tehnologice care vor fi utile vizitatorilor site-ului. Vă rugăm să lăsați comentarii în formularul de bloc de mai jos, să postați fotografii și să puneți întrebări despre subiectul articolului.