Metode de foraj puțuri: principii tehnologice și caracteristici ale principalelor metode

Construcția unei puțuri de captare a apei presupune utilizarea diferitelor metode de foraj. Solurile afânate și saturate cu apă sunt îndepărtate cu ajutorul unui baler. Pentru forarea prin formațiuni de argilă și rocă, se folosesc metode de forare a puțurilor bazate pe principiul rotației și vibrației.

Lucrarea implică mecanisme care permit dezvoltarea solurilor de diferite tipuri și la diferite adâncimi. Vă vom spune cum să alegeți tehnologia optimă de foraj care vă permite să finalizați rapid și perfect excavarea pentru dispozitivul de admisie a apei.

Pentru a prezenta vizual informațiile pe care le oferim, textul este completat cu diagrame utile, colecții de fotografii și tutoriale video.

Tipuri de metode de foraj

Anterior, forarea puțurilor purtătoare de apă pentru uz personal se efectua în principal manual. Acesta a fost un proces intens și îndelungat, deci nu fiecare proprietar al unui teren sau al unei cabane se putea lăuda că are propria sursă de alimentare cu apă.

Treptat, forajul mecanizat a înlocuit metodele manuale datorită facilitării și accelerării semnificative a procesului.

Astăzi, aproape toate puțurile acvifere sunt forate folosind o metodă mecanizată, care se bazează pe distrugerea solului, furnizându-l la suprafață într-unul din două moduri: uscat, când solul rezidual este îndepărtat din puț folosind mecanisme, și hidraulic, când se spală cu apă furnizată sub presiune sau gravitație.

Există trei metode principale de găurire mecanică:

• Rotativ (solul se dezvoltă prin rotație).
• Şoc (proiectorul de foraj distruge solul cu impact).
• Vibrând (solul este dezvoltat prin vibrații de înaltă frecvență).

Metoda rotativă este considerată cea mai productivă, de 3-5 ori mai eficientă decât metoda șocului și de 5-10 ori mai eficientă decât metoda vibrației. În plus, metoda rotativă este cea mai ieftină și mai accesibilă; este adesea folosită ca metodă principală de găurire manuală.

Metodele mecanice de rotație de forare a puțurilor de apă au înlocuit metodele manuale ineficiente

La rândul său, metoda de foraj rotativ, utilizată pe scară largă pentru construcția puțurilor de apă, este împărțită în patru tipuri principale de foraj:

• miez;
• şurub;
• frânghie de șoc;
• rotativ.

Fiecare tip de foraj rotativ are propriile caracteristici si se realizeaza cu echipamente special concepute in acest scop. Să ne uităm la aceste tipuri de foraj mai detaliat, să stabilim care sunt diferențele lor și ce metodă trebuie utilizată în fiecare caz specific.

Specificul forajului carotelor

Forajul carotelor este o metodă mecanică de rotație în care solul argilos sau nisipos dens este extras sub formă de miez cilindric. Un burghiu este o țeavă metalică cu pereți groși.

În partea superioară a carotei se află un dispozitiv pentru atașarea tijelor necesare extinderii șirului de foraj. Mai jos este o coroană, al cărei tip este selectat în funcție de categoria de sol care urmează să fie forat.

Când conduceți folosind metoda miezului, solul este distrus de o coroană în formă de inel. Partea interioară a miezului este păstrată într-o formă nedeteriorată. Pentru a facilita procesul de foraj în argile dure și semisolide, argile și roci, un fluid de foraj este furnizat în gaura de jos.

În timpul forării cu carote, solul nu este distrus, ci este „forat” cu o coroană și capturat de țeava miez. Roca forată este extrasă la suprafață sub forma unui miez - o coloană cilindrică monolitică de rocă

Nămolul de pe față este uneori îndepărtat prin spălare - prin injectarea unei cantități mari de apă în puțul minei. Cel mai adesea, spălarea este înlocuită cu suflarea cu aer comprimat furnizat de un compresor în interiorul conductei.Acest tip de foraj vă permite să forați puțuri cu o adâncime de până la 1000 de metri și un diametru de 8 până la 20 cm.

Forarea mecanică a carotelor se efectuează cu ajutorul instalațiilor de foraj precum ZIF, UGB, UKB, montate pe vehicule precum KAMAZ, KrAZ, skiddere etc. În versiunea pentru foraj manual Țeava de miez este scurtată și numită clopot sau sticlă. Conducta de miez este structural similară cu ultimul articol de uz casnic, cu susul în jos.

Forarea carotelor este utilizată în următoarele cazuri:

• explorarea geologică a resurselor minerale;
• forarea sondelor de explorare;
• construirea de puțuri cu apă de orice adâncime, inclusiv puțuri fără filtru în roci.

Pentru dispozitiv fântâni de apă private în unele cazuri, metoda miezului este utilizată înainte de începerea forajului cu melc sau rotativ, îndeplinind concomitent un rol de explorare și pregătire.

În construcția puțurilor private, forarea carotelor este utilizată în combinație cu forarea cu frânghie cu percuție. Straturile de argilă sunt trecute printr-o țeavă de miez. Nisipurile libere, pietrișurile și pietricelele cu umplutură de nisip, care nu rămân în conducta de miez, sunt îndepărtate din arbore prin zhelonizare.

În ceea ce privește eficiența, metoda de bază este oarecum inferioară metodei cu melc de forare a puțurilor de captare a apei. Un melc forează mai repede, dar nu permite eliberarea completă a arborelui de roca forată. Ele sunt rareori folosite în perechi. Și dacă se întâmplă, atunci primii câțiva metri sunt acoperiți cu un melc.

Coroanele nu distrug solul, ci îl taie cu grijă în jurul perimetrului, formând „coloane” - miezuri, prin studierea cărora puteți crea o secțiune hidrologică a sitului.

Echipamente și unelte folosite

Pentru găurirea carotelor se folosesc următoarele instrumente:

• burghie din diamant sau alt material de carbură (oțel, wolfram, pobedit);
• conductă de miez;
• conductă pentru îndepărtarea nămolului;
• tije necesare pentru extinderea garniturii de foraj;
• racorduri de cuplare, adaptoare între conducte, presetupă de spălare.

Când forați în formațiuni de rocă, burghiul se uzează rapid și trebuie înlocuit. Materialul coroanei este scump și poate rezista la sarcini enorme; opțiunile de găurire cu diamant sunt cele mai răspândite.

Toate uneltele utilizate în timpul procesului de găurire trebuie să fie aliniate, adică. să fie situat exact în raport cu axa de foraj.

Tehnologia forajului carotelor

Caracteristica principală a forajului cu carote este trecerea rocilor cu păstrarea sa completă în conducta de miez. Acestea. Când echipamentul de foraj funcționează, coroana distruge solul într-un inel, care, pe măsură ce merge mai adânc, este împins în conducta de miez și este ținut în el datorită propriei densități.

Când scoateți țeava umplută din puțul minei, aceasta este eliberată de miez prin lovirea ei cu un baros.

Procesul pas cu pas de forare a carotei este următorul:

• burghiul este conectat la conducta de miez;
• conducta de miez este conectată la tije, care cresc pe măsură ce se adâncesc;
• tija superioară este fixată în instalația de foraj;
• mașina de găurit rotește șirul de foraj și o „înșuruba” treptat în pământ;
• conducta de miez este umplută treptat cu miez - pământ blocat în cavitatea sa;
• după găurirea 50 - 70 cm, sforul de foraj este îndepărtat la suprafață, tijele sunt deconectate una câte una până când țeava de miez este îndepărtată;
• conducta este eliberată de roca forată;
• proiectilul golit este din nou coborât în ​​jos, extinzând șirul de foraj cu tije.

Acțiunile se desfășoară în ordinea descrisă până când puțul pătrunde în acvifer și pătrunde 50 cm în roca impermeabilă subiacentă.

Dacă fixarea acviferului superior nu este scopul săpăturii, atunci straturile superioare pot fi burghiu cu spălare. În acest caz, pompa vinde soluția de spălare printr-un furtun în conducte. Soluția aduce apoi solul minat la suprafață.

Dacă scopul construcției puțului nu este un acvifer în sedimente nisipoase, forarea până la atingerea rocilor poate fi efectuată cu spălare.

Avantaje și dezavantaje puternice

În comparație cu metodele de percuție-frânghie și rotative de găurire mecanică, găurirea carotelor se realizează destul de rapid, reducând semnificativ timpul de lucru. Principalul său dezavantaj este incapacitatea de a ridica solurile afânate și pietricelele saturate cu apă. Se mișcă încet prin stâncă, necesitând o daltă pentru a pătrunde în bolovani.

Avantajele găuririi carotelor includ:

• productivitate ridicată și capacitatea de a foraj puțuri cu o adâncime de peste 100 m;
• reducerea sarcinilor asupra echipamentului de foraj din cauza distrugerii rocii argiloase, comparabilă cu tăierea acesteia;
• posibilitatea folosirii unei instalatii de foraj mobil de dimensiuni compacte.

Forarea carotelor este una dintre cele mai rapide metode de dezvoltare a lucrărilor de captare a apei. Un puț de nisip poate fi forat folosindu-l într-o zi lucrătoare. In dezvoltare aportul manual de apă va dura mult mai mult timp.

Caracteristici ale forajului cu melc

Acest tip de foraj astăzi este cel mai des folosit la construirea puțurilor purtătoare de apă în gospodăriile private. O caracteristică specială a forării cu melc este că roca care se exploatează este îndepărtată complet de pe amplasamentul sondei fără utilizarea de echipamente suplimentare. Metoda seamănă cu înșurubarea și vă permite să găuriți până la adâncime și să îndepărtați simultan pământul inutil.

Instrumentul folosit pentru găurire se numește melc. Este o tija metalica cu lame. Înșurubând în pământ, melcul distruge piatra care rămâne pe lamele sale. Datorită designului specific al melcului, este imposibil să se elibereze complet fața din gunoi. Prin urmare, este utilizat în principal pentru penetrarea straturilor superioare.

Găurirea cu melcul este o metodă rapidă și ieftină care nu necesită organizarea unui rezervor pentru spălarea fluidului

Forarea cu melcul nu necesită mult efort și costuri financiare, astfel încât domeniul de aplicare a acestei metode este destul de larg: puțuri de explorare geologică, realizarea de comunicații, construirea puțurilor forate și parțial forarea apei.

Acum este folosit în mod activ pentru construirea puțurilor abisiniene, pentru a nu conduce complet acul în sol dens, ci pentru a facilita ușor procesul de scufundare a puțului în roca distrusă anterior.

Metoda este potrivită pentru dezvoltarea fântânilor purtătoare de apă până la 30 m adâncime pe soluri moi și afanate și până la 20 m pe soluri cu densitate medie. După forarea cu melcul și instalarea carcasei, sondele trebuie curățate de rocă neextrasă cu un dispozitiv de evacuare.

Snecul nu este absolut potrivit pentru lucrul în zone stâncoase! Este utilizat pentru forarea parțială a puțurilor de până la 120 m, în timp ce această metodă este combinată cu altele: rotativ, șoc-coardă, miez.

Echipamente și instrumente implicate

Forarea cu melc se efectuează cu ajutorul unei instalații de foraj, al cărei element principal este o unealtă de foraj de tip șurub din metal de înaltă rezistență. Coarda de foraj este extinsă cu melci de dimensiuni egale pe măsură ce merge mai adânc.

Kitul include uneori biți de lamă, care sunt necesari pentru trecerea rocilor libere, precum și bucăți cu capete rotunde sau în formă de con, utilizate pentru dezvoltarea rocilor dure.

O instalație de foraj bazată pe un vehicul echipat cu un motor puternic este cea mai bună opțiune pentru foraj în locuri greu accesibile și îndepărtate

Majoritatea instalațiilor de foraj moderne sunt echipate cu ansambluri goale echipate cu încuietori reversibile care împiedică mișcarea sculei în direcția opusă.

În timpul procesului de foraj, părțile tăietoare ale melcului sunt răcite de solul dezvoltat, iar roca dezvoltată se ridică în spirală. Acest lucru permite forarea să fie efectuată fără oprire, reducând semnificativ timpul și costurile energetice ale creării unui puț purtător de apă.

Tehnologia de foraj cu melc

După terminarea pătrunderii, a cărei adâncime este de 1,5 - 2,0 m, melcul este îndepărtat și carcasă. Diametrul puțului de admisie a apei găurit cu melcul este de 50 - 200 mm și depinde de dimensiunea sculei utilizate.

Prăbușirea pereților puțului este prevenită prin conducte de tubaj. Acest lucru este deosebit de important pentru solurile afânate, necoezive, așa că forătorii au o regulă: atunci când găuriți lut nisipos și lut, utilizați melci cu lame poziționate la un unghi de 30 - 60º, iar când găuriți nisip dens, unelte cu lame în unghi. de 90º.

Cu o înclinare mai mică a spirei spiralei melcului, o mai mare parte a lamei deconectate este transportată la suprafață de melcul.

Forarea cu melc nu necesită utilizarea fluidului de foraj; roca dezvoltată cu ajutorul unui burghiu este dusă la suprafață pe lamele sculei

Avantaje și dezavantaje ale utilizării unui melc

Metoda de foraj cu melc vă permite să construiți o sondă cât mai rapid posibil, cu condiția ca dimensiunea melcului și unghiul de înclinare al burghiei să fi fost selectate corect.

Avantajele forării cu melc includ:

• solul se ridică la suprafață imediat în timpul procesului de foraj;
• viteză mare de adâncire în pământ fără opriri tehnologice;
• nu este necesară spălarea sondei;
• o unitate de melc compactă sau un melc manual poate fi folosit pentru a găuri în interiorul casei (la subsol);
• nu este nevoie să ridicați prima verigă la suprafață și să dezasamblați/asamblați șirul de foraj ca în metoda miezului.

Principalul dezavantaj al forării cu melc poate fi considerat incapacitatea de a lucra pe soluri afanate și foarte dure, dar, în același timp, melcul este un instrument ideal pentru găurirea în soluri argiloase, mixte (argiloase și nisipoase) și argiloase moi.

Un alt dezavantaj care limitează utilizarea unui melc pentru construirea puțurilor purtătoare de apă este necesitatea de a folosi metoda funiei de șoc pentru a curăța puțul de rocă aruncată.

Similitudine melc - bobină Folosit pe scară largă în găurirea manuală. El distruge stânca în același mod și o apucă cu lamele pentru a o extrage în sus.

Caracteristicile forajului rotativ

Forajul rotativ este o metodă de foraj rotativ-vibrativ, în care distrugerea solului se realizează cu ajutorul unui bit antrenat în fundul puțului de rotorul instalației de foraj. Rotorul se rotește de la un motor de mașină sau un motor electric instalat separat prin intermediul unui arbore de antrenare.

Solul dezvoltat este spălat din puțul puțului folosind spălarea directă sau inversă. Soluția de spălare poate fi furnizată fie prin gravitație, fie printr-o stație de pompare.

Majoritatea puțurilor arteziene sunt forate folosind metoda de foraj rotativ: folosind un burghiu rotit de un rotor, urmat de spălarea puțului și atașarea țevilor de tub.

Forajul rotativ este utilizat pentru a dezvolta soluri stâncoase și semi-stâncoase atunci când se construiesc puțuri adânci de până la 150 m. O instalație de foraj rotativă cu un burghiu selectat corespunzător și țevi de foraj ponderate se descurcă bine formațiunilor de rocă.

Experții în foraj recomandă utilizarea acestei metode de foraj în următoarele condiții:

1. Secțiunea hidrogeologică a sitului a fost studiată destul de bine. Se știe că pietrele vor trebui să fie forate. Nivelul de apariție a zonei acvifere în roca de bază este cunoscut.
2. Apele subterane au o presiune caracteristică fântânilor arteziene
3. Există posibilitatea livrării neîntrerupte a apei tehnice pentru spălarea puțului.

În regiunile sudice, forarea rotativă poate fi efectuată pe tot parcursul anului, dar în climatul nordic, utilizarea acestei metode este limitată din cauza posibilității de înghețare a fluidului de foraj.

Echipamente și unelte folosite

Forarea rotativă a puțurilor purtătoare de apă se realizează folosind un cadru sau un turn cu zăbrele pe care sunt amplasate echipamentele de ridicare și alte elemente ale instalației de foraj. Forța de foraj face posibilă ridicarea și coborârea șirurilor de foraj în puț.

Instalația de foraj de tip rotativ include:

• cadru sau turn cu zăbrele;
• motor de antrenare;
• rotor și garnitură de foraj;
• echipament de pompare și sistem de purificare a lichidului de spălare;
• echipamente de ridicare, conducte de presiune, pivot, etanșări etc.

Instalațiile autopropulsate folosesc motorul cu ardere internă al unui vehicul ca motor, pe baza căruia se află complexul de foraj. În acest caz, puterea motorului reglează viteza instrumentului de foraj.

Sursa de energie pentru o instalație de foraj rotativ poate fi un motor electric staționar sau mobil, un motor cu ardere internă al unei mașini sau generatoare.

Rotorul, folosind un dispozitiv de angrenare, transmite rotația conductei de antrenare, care la rândul său o transmite instrumentului principal de foraj - bit.Dalta poate avea diferite forme și este realizată din materiale de înaltă rezistență: compozite, oțel diamantat etc.

Pentru fiecare tip de sol, se selectează o dimensiune și o formă specială a bitului, asigurând astfel o eficiență ridicată și o viteză de penetrare.

Unicitatea tehnologiei rotorului

Forarea rotativă a puțurilor de apă se realizează în trei etape:

1. Distrugerea rocii folosind o daltă.
2. Îndepărtarea rocii distruse la suprafață printr-un curent de apă injectată.
3. Întărirea pereților puțului cu țevi de tubaj.

Îndepărtarea solului distrus se realizează prin spălare inversă sau directă. Alegerea metodei de spălare depinde de condițiile specifice: adâncimea puțului, tipul de sol, disponibilitatea volumului necesar de apă de spălare.

De regulă, fermele private utilizează tehnologia de foraj cu circulație directă, care include următorii pași:

• introducerea unui bit de diametru mare în pământ;
• rotirea bitului sub influența rotorului;
• instalarea țevilor de foraj și montarea țevilor ponderate între acestea și burghiu;
• îndepărtarea solului rezidual prin presiunea lichidului cu ajutorul unei pompe;
• instalarea unei conducte de tub pentru a preveni căderea solului în interiorul puțului;
• găurirea cu un pic de diametru mai mic și repetarea întregului ciclu.

În timpul spălării inverse, pământul este îndepărtat din puț prin conductele șirului de foraj, iar fluidul de spălare este turnat între pereții puțului și conducte.

Apa curge prin gravitație într-un rezervor pregătit în prealabil, unde este curățată de sol și nămol și se întoarce în garnitura de foraj pentru o nouă porțiune de rocă sterilă.

În unele cazuri, atunci când se efectuează găurirea rotativă, nu se utilizează spălarea directă sau inversă, ci suflarea cu aer sub presiune creat cu ajutorul unui compresor

Avantajele și dezavantajele găuririi rotative

Principalul avantaj al metodei rotative este capacitatea de a foraj puțuri adânci cu aport de apă în calcar fracturat.

În plus, această metodă de foraj are următoarele avantaje:

• calitate înaltă a deschiderii acviferului în roca de bază;
• posibilitatea de a construi un puț cu diametru mare de până la 200 cm;
• viteză mare de foraj, consum redus de energie.

Un dezavantaj semnificativ al forajului rotativ este necesitatea de a organiza spălarea puțurilor.

Ce metodă de găurire ar trebui să aleg?

Toate metodele considerate de foraj mecanic sunt utilizate pe scară largă pentru construirea puțurilor purtătoare de apă.

Pentru a rezuma, putem spune că:

1. Este recomandabil să se folosească carotaj pentru pătrunderea în solurile argiloase plastice.Metoda de bază este potrivită pentru realizarea majorității lucrărilor de admisie a apei; dacă este necesar, este utilizată împreună cu metoda șocului.
2. Forarea cu melc este similară ca scop cu metoda miezului. Se deosebește de acesta prin calitatea proastă a curățării găurii de foraj și necesită utilizarea obligatorie a unui baler sau spălarea pe termen lung a puțului înainte de exploatare.
3. Forajul rotativ este cea mai bună opțiune pentru forarea puțurilor în soluri stâncoase.

Costul dezvoltării unei sonde folosind o anumită metodă de foraj depinde în mare măsură de echipamentul utilizat, precum și de categoriile de foraj ale rocilor forate.

Metoda aleasă corect de forare a unui puț va ajuta nu numai să reduceți timpul petrecut pentru forare, ci vă va permite și să operați sursa de apă fără probleme în viitor.

Puteți citi despre cum să faceți o instalație de foraj cu propriile mâini în alta articol popular site-ul nostru.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul #1. Demonstrarea principiului forajului miez clasic cu extragerea carotei folosind presiunea apei:

Videoclipul #2. Caracteristici ale forării unui puț cu un melc:

Videoclipul #3. Forarea carotelor unui puț cu spălare a fundului și instalarea unei carcase duble, a cărei parte exterioară este realizată din țevi de oțel, partea interioară este din polimer:

Forarea unui puț cu apă este un proces care necesită forță de muncă. De corectitudinea metodei de foraj alese depind nu numai viteza de instalare a unei surse autonome de apa, ci si costurile financiare.

Primul lucru la care ar trebui să acordați atenție atunci când alegeți o metodă de foraj este tipul de sol și adâncimea acviferului. Pe baza acestor parametri, puteți alege cea mai bună opțiune care vă va permite să forați o sondă rapid și ieftin.

Doriți să împărtășiți istoria forării unui puț pe site-ul dvs. sau informații utile despre subiectul articolului? Vă rugăm să lăsați comentarii în blocul de mai jos. Aici puteți pune o întrebare sau puteți sublinia puncte controversate din text.