Roterende brønnboring: oversikt over boreteknologi og nødvendig utstyr

Hvis et landsted ikke kan kobles til en sentral vannforsyning, må du organisere et autonomt system.De fleste eiere foretrekker å bygge den på grunnlag av en brønn, hvis utvikling bruker forskjellige metoder. Vi skal se på roterende brønnboring - et veldig lovende, men så langt lite kjent alternativ.

Artikkelen vi har foreslått beskriver i detalj detaljene ved rotasjonsteknologi og verktøyene som brukes. Fordelene og ulempene med denne teknikken blir analysert, og måter å implementere den i i praksis presenteres. Våre råd vil være nyttige for kloke eiere av private tomter som ønsker å overvåke borernes arbeid.

Definisjon av roterende boring

Først, la oss se på hva roterende brønnboring faktisk er og hva er alternativene? Skruboring er fortsatt anerkjent som en av de vanligste metodene for å konstruere et vanninntak.

derimot skrueteknologi tillater ikke passasje av steinete berggrunn. Skrueboret som brukes til boring med snekker er ikke i stand til å ødelegge kalkstein. Men det hender ofte at du trenger å bore i det, fordi... de overliggende lagene har ikke en stabil og tilstrekkelig strømningshastighet for utnyttelse.

Kjerne- og snekkeboreteknologi gir ikke mulighet til å trenge gjennom fjellformasjoner. Når det gjelder å bygge en brønn på kalkstein, er det mer effektivt og økonomisk å bruke rotasjonsboremetoden

Derfor begynte rotasjonsteknologi, som tidligere bare ble brukt i gruveindustrien, å bli introdusert i konstruksjonen av private vanninntaksstrukturer. Arbeidselementet er litt plassert i nedihullsdelen av brønnen. Ved hjelp av en meisel ødelegges sammenhengende og ikke-sammenhengende jord og berggrunnen knuses.

Utgraving av ødelagt stein utføres ved hjelp av en væske som tilføres bunnen gjennom en arbeidssøyle eller ringformet rom. Dette er 2 forskjellige boremetoder, som hver vil bli diskutert i detalj nedenfor.

Diameteren til borkronen overstiger diameteren til arbeidsstrengen, noe som tillater:

• redusere energiforbruket for hele boreprosessen (kraften brukes direkte bare på å dreie borkronen med kraft i bunnhullet, og tap på grunn av friksjon av arbeidsstrengen mot veggene til brønnen minimeres);
• beskytte de fleste elementene i arbeidsstrengen mot skade, så vel som veggene til den borede brønnen mot ødeleggelse;
• lage brønner med imponerende diameter (for eksempel opptil 70 cm) på ekstremt imponerende dybder.

På denne måten kan du danne vannførende brønner, dybde på 300 meter eller mer, dvs. bore vanninntak for å levere vann til dacha-områder og landsbyer.

Så, definisjonen: boring ved hjelp av rotasjonsprinsippet er en metode for å utvikle en brønn der kraften på borkronen i bunnhullet overføres fra den roterende rotator gjennom arbeidskolonnen. Den er satt sammen av stenger - smale stålrør som er koblet sekvensielt til hverandre langs en fordypning i bakken.

Men for å rydde gruvesjakten og overflaten for slam, brukes vann tilført under trykk.Takket være denne løsningen er det ikke nødvendig å hele tiden demontere og sette sammen borestrengen for å trekke ut kjernen, som ved kjerneboring.

Væsken som injiseres inn i utgravingen løser umiddelbart to viktige problemer: den gjør det mulig for boreriggen å utføre videre arbeid og produserer brønnrengjøringnødvendig for å klargjøre vanninntaket for drift.

Fordeler med rotasjonsteknologi

Hva er fordelene med rotasjonsboring fremfor mulige alternativer? Det er flere av dem.

for det førsteVed hjelp av en roterende bit kan du lage brønner med stor diameter som fullt ut kan tilfredsstille vannbehovet til flere husholdninger samtidig.

Det er ingen hemmelighet at boring ikke er en billig prosess: det krever spesialisert utstyr, og erfarne borere må overvåke og styre prosessen. Tross alt er aktiviteten knyttet til boring av brønner lisensiert. Derfor den høye prisen.

På grunn av sin form og design kan borkronen under rotasjonsboring danne brønner med mye større diameter enn borebor og kjernerør

Å forene flere husstander samtidig for å finansiere én felles brønn for tilstøtende tomter er en økonomisk lønnsom virksomhet. Men dette krever en betydelig belastning. I de fleste tilfeller kan ikke akviferer av kvartære sedimenter (sand) gi dem.

Naturligvis, for kollektiv drift, er det bedre å installere vanninntaket på kalkstein. Grunnvannet som utvinnes fra det er preget av større vannmengde og renhet. Volumet av nedbør har ikke den minste innflytelse på strømningshastigheten til brønner på kalkstein. Det samme kan ikke sies om sandbrønner.

for det andre, overbevis med de relativt lave energikostnadene. Arbeidselementet ved rotasjonsboring er borkronen. Men i motsetning til skruen og kjerneboring, boreverktøyet samhandler ikke med veggene i det borede hullet

Det vil si at bare borkronen er i direkte kontakt med bakken, hvis høyde er ubetydelig i forhold til høyden på hele borestrengen. Som et resultat er denne metoden for å danne brønner den raskeste - opptil 1000 lineære meter per måned!

Tredje, kollektive kunder tiltrekkes av boredybden. Bare med den roterende metoden kan en brønn bores dypt inn i berggrunnens metamorfe og magmatiske bergarter, fra sprekker som vann kan pumpes, hvis sammensetning er mest egnet for drikkeformål.

Oftest er det kun prosessvann som utvinnes fra vanninntak mindre enn 30 m dyp. Sammensetningen er påvirket av nærliggende reservoarer, elver strødd med søppel, nedbør og rett og slett tekniske væsker sølt på bakken. En skrue og et kjernerør vil bidra til å oppnå bare et slikt vanninntak.

Hele settet med boreutstyr monteres enkelt på en enkelt medium-duty kjøretøyplattform. Dette gjør rotasjonsboreprosessen mye mer teknologisk avansert, og derfor billigere

I tillegg lar rotasjonsboring deg gå gjennom arbeidet til full dybde uten å bytte til en annen boremetode. Når man for eksempel utvikler en brønn med en boreskrue, hvis det er nødvendig å bore gjennom en steinblokk, går de over til slagtaumetoden.

For å gjøre dette, fjern innmatingsskruen fra tønnen og kast biten i ansiktet til steinblokken er ødelagt. Deretter slakting ryddet med kausjon. Den brukes også hvis det er nødvendig å heve vannmettet sand til overflaten, som ganske enkelt ikke kan holdes i kjernerøret.

Praksis viser at brønner boret med rotasjonsmetoden har lengre levetid. Teknologisk forklares dette av det faktum at etter installasjon av foringsrøret som danner brønnens vegger, blir ringrommet ytterligere forsterket.

Utstyr for brønnkonstruksjon

Først installeres en vertikal konsoll på overflaten over brønnen for ytterligere festing av de vertikale leddene til arbeidsstrengen. Det første leddet til denne boreakselen er utstyrt med et arbeidselement - en bit, som kan ha forskjellige formater, avhengig av borbarhetskategorien til berget.

Selvfølgelig brukes mer kompakt utstyr for å bore vannførende brønner, og dannelsen av et utpekt tårn er som regel ikke nødvendig

Sett med boreverktøy

Når den første lenken, stearinlyset, er utdypet, plasseres den neste, kalt stangen, på den, og så videre. Lengden på hver slik blokk med rør kan variere fra 20 til 50 m. For å forenkle dannelsen av arbeidssøylen er hver stang utstyrt med en konisk gjenge med lås.

Som et resultat dannes et boreverktøy som består av:

• arbeider bit;
• drive stang;
• søyler av vanlige stenger forbundet med hverandre med koblinger.

Arbeidsstrengen holdes ved hjelp av en svivel, som roteres av en rotor. Avhengig av hvor dypt det er planlagt å bore, samt de fysiske og mekaniske egenskapene til jorda, brukes standard eller vektede stenger for å danne det ledende leddet.

Drivstangen er vanligvis et vektet rør fordi den har et viktig teknologisk oppdrag. Gjennom den strømmer en vaskeløsning inn i ansiktet til biten, hvis oppgave er å vaske ut den knuste steinen. Og dette stiller i sin tur krav til koplingsforbindelser, som har som oppgave å tette forbindelsene mellom leddene.

Ikke glem at væsketrykket direkte avhenger av høyden på kolonnen som dannes (og ikke avhenger av rørets tverrsnitt). Dessuten, selv om vann brukes som spyleløsning, vil trykket øke med 1 atmosfære hver 10. meter.

Til sammenligning er det verdt å gi et eksempel. Arbeidstrykket i husholdningsrørledningsnettet i huset er 10 atmosfærer, og de sterkeste rørene er designet for et trykk på 20 atmosfærer.

Bare hvis hjemmesystemene er stasjonære og ikke beveger seg, påføres et trykk som tilsvarer vekten av borestrengen på drivstangen. Men den må fortsatt overføre rotasjonsimpuls og kraft til borkronen.

Koblinger er de mest kritiske elementene i stangen, fordi de bærer vekten av hele den nedre delen av den tilstøtende stangen, samt belastningen fra dynamiske vibrasjoner og rotasjonsbevegelser påført av motoren

Følgende krav stilles til koblinger som konstruksjonselementer i en borestreng:

• må sikre tettheten til stangforbindelsen og tåle væsketrykk på opptil 100 atmosfærer (for å rydde bunnen med en trykkstråle);
• må være motstandsdyktig mot slitasje for ikke å bli ubrukelig på grunn av friksjon mot brønnens vegger;
• må kunne overføre dreiemoment fra toppen av arbeidsstrengen til bunnen og til slutt til boret.

Det er ekstremt viktig at koblingene er av riktig kvalitet. Hvis minst en av dem ikke tåler belastningen og arbeidsstrengen er revet, vil det være ekstremt vanskelig å få den nedre delen sammen med biten. Når det gjelder kapitalkostnader, er det noen ganger lettere å bore en ny brønn i nærheten enn å fjerne en løsrevet drivstang.

Bruk av vann under boring

Væsken som tilføres ansiktet er oftest vanlig vann. Noen ganger, for å stabilisere en brønnboring som går gjennom løse, usammenhengende bergarter (sand, pukk, grus og rullesteinavsetninger), mates en løsning med boretilsetningsstoffer inn i brønnen. Dette er nødvendig, fordi foringsrør ikke er installert i de første stadiene av utgravningen.

Vann kommer inn i utgravningen enten under trykk inne i drivstangen (og deretter skjer pumping gjennom ringformet plass), eller ved tyngdekraften ned gjennom ringformet plass, og fjerning skjer allerede gjennom arbeidssøylen med en utpumping.

Dette er 2 forskjellige roterende boreteknologier, funksjonene som vil bli diskutert nedenfor.

Rotasjonsboring er preget av den høyeste utviklingshastigheten til en vannbrønn. Samtidig med boring vaskes akselen og arbeidene klargjøres for fremtidig drift.

Uansett hvilken metode som brukes, må væsken som brukes i boring overalt renses (for videre bruk).

For dette brukes følgende sett med utstyr:

• Oppbevaringsfjøs for boreslam. (Hvis du planlegger å bore en grunn brønn, kan du innen noen få dusin bygge den direkte i bakken, og vanlig vann brukes som spylevæske). Fjøset fungerer som batteri for spylevæsken.
• Vibrerende sil. Spyleløsningen som løftes fra brønnen bærer partikler av knust stein som må fjernes. Den mest effektive metoden er mekanisk, ved å bruke en vibrerende sil.
• Sump. Etter at store steinpartikler er fjernet, kommer væsken inn i en sedimenteringstank for å fjerne suspenderte partikler som feller ut. Ved bruk av vann som spylevæske bygges det også noen ganger en sumptank direkte i bakken. I tillegg brukes den til å separere flytende stoffer og sedimenter. hydrosyklon.
• Slampumpe. Det er dette som sikrer sirkulasjonen av vaskeløsningen.
• Rennesystem. De er nødvendige for bevegelse av vann fra dannelsespunktet for utgravningen til stedet for rensing.

Totalt, for å utvikle en brønn ved hjelp av roterende teknologi, trengs følgende mekanismer og utstyr:

1. Tårn eller konsoll for å sette sammen en borestreng fra stenger og demontere den etter fullført boring, samt et løpende system.
2. Motor, som sikrer rotasjon av rotoren.
3. Flytende utstyr. Mekanismer og innretninger for å sikre sirkulasjon av vaskevæsken og rensing av den (pumpe; vibrerende sikt; sedimenteringstanker og/eller hydrosyklon; oppbevaringsfjøs for vaskevæske; system av rør og takrenner).

For rotasjonsboring av grunne brønner er hele det listede utstyrssettet veldig kompakt (for eksempel er konsollbommen sammenleggbar). Dette sikrer enkel plassering av boreutstyr hvor som helst som er praktisk for boreoperasjoner og påfølgende operasjon.

To alternativer for roterende boring

Avhengig av metoden for å tilføre borevæsken til bunnen, er det 2 typer roterende boreteknologi:

1. med direkte fôr;
2. med omvendt mating.

Det skal bemerkes at væsken som tilføres ansiktet ikke bare er ment for vask og fjerning av knust stein. Den avkjøler også biten, som blir veldig varm av friksjon. Ved direkte væsketilførsel skaper pumpen sitt overtrykk.

Vann kommer inn i bunnhullet gjennom de teknologiske hullene i borkronen, "plukker opp" den knuste steinen og strømmer deretter med tyngdekraften gjennom brønnen (det vil si gjennom ringformet plass i forhold til den ledende stangen) kommer inn i overflaten, hvor den kommer inn i rensekomplekset (vibrerende sil, hydrosyklon).

Spyling kan være direkte eller omvendt, noe som vil bestemme kvalitetsegenskapene til utstyret som brukes, men prinsippdiagrammet er gyldig for begge typer teknologi

Den omvendte mateteknologien innebærer at spylevæsken strømmer til bunnen ved hjelp av tyngdekraften, og synker ned gjennom brønnen, men løsningen med knust materiale strømmer tilbake til overflaten gjennom drivstangrøret. I dette tilfellet skaper slampumpen undertrykk i den.

Til tross for den tilsynelatende enkelheten til begge teknologiene, er det mange flere nyanser her enn det som kan virke ved første øyekast. Derfor synes det hensiktsmessig å dvele mer detaljert ved hver av disse boreteknologiene.

Boring med direkte tilførsel av spylevæske

Denne teknologien kalles også noen ganger "direkte vannstrøm". Det er tilrådelig å bruke det i sand, grus, knust steinjord. Det brukes også hvis dybden av akviferen ikke overstiger 30 m. Det er her tilsetningsstoffer tilsettes væsken, noe som øker dens tetthet og stabilitet av stammen.

Rotasjonsboring er preget av en gradvis reduksjon i diameteren til brønnen som bores. Med andre ord bores den største diameteren først, deretter den slår seg ned rør, og det ringformede rommet mellom rørets ytre overflate og brønnveggen er fylt med sementmørtel gjennom teknologiske hull.

Deretter fortsetter boringen med en mindre borkrone. Så casing igjen, og den nye seksjonen har enda mindre diameter osv. Jo sjeldnere du trenger å bli "distrahert" ved å sementere en brønn, desto større er boreproduktiviteten, noe som til slutt oversetter seg til de totale kostnadene for prosessen og brønnen som helhet.

I tillegg fører for hyppig foringsrør til slutt til at den effektive diameteren til brønnen (diameteren som åpner akviferen) reduseres kraftig. Så "direkte vannstrøm" er preget av det faktum at brønnen med denne metoden for dannelse ikke kan plantes opp til 100 meter.

Hovedtrykket til spylevæsken skapes av pumpen inne i drivstangen, og ringformet Væsken med elementer av knust stein fyller rommet ved hjelp av tyngdekraften, uten å ødelegge brønnveggen med overtrykk.

Boreskjema med direkte tilførsel av spylevæske. Det mates inn i ansiktet gjennom det ledende stangrøret, og det stiger til overflaten ved tyngdekraften

Denne boremetoden har imidlertid også ulemper. Spesielt for lang uomsluttet Dette området fører til introduksjon av fine leirpartikler i akviferene, noe som kan redusere og bremse strømmen av vann inn i akviferene betydelig.

Disse partiklene her spiller rollen som særegne plugger av porer og mikrokanaler i stein som vann siver gjennom.Derfor er foringsrørsprosedyren utført under boreprosessen nødvendig for å opprettholde den videre produktiviteten til brønnen som helhet.

Boring med omvendt strøm av spylevæske

Med denne metoden for væskekontroll rengjøres tønnen og bunnen best. Pumpen her presser ikke væsken ned i bunnen, men tvert imot suger den tilbake, og dette fører til at hastigheten på dannelsen av en brønn øker med en størrelsesorden og til og med flere ganger mer sammenlignet med direkte spyling.

Selve brønnen er ikke utsatt for forurensning av leire inneslutninger med strømmen av den tilførte spylevæsken. Tross alt suger pumpen opp alt som kan være inne i den. Det er forresten ingen praktisk vits i ekstra tilsetningsstoffer her, så rent vann brukes som samme skyllevæske.

Opplegg for tilbakespyling under rotasjonsboring. Fôret strømmer med tyngdekraften gjennom ringrommet, og slurryen trekkes tilbake av en pumpe gjennom det ledende stangrøret

Så la oss oppsummere fordelene med omvendt strømningsboring:

• borehastigheten øker (sammenlignet med et direkte vassdrag) opptil 15 ganger;
• akviferen er ikke tilstoppet med leirpartikler og siltige sandkorn fra nedre, men åpen slutt brønnnivåer;
• takket være åpningen av akviferen av høy kvalitet, trenger ikke brønnen å forberedes i tillegg for drift, du kan umiddelbart installere det indre foringsrøret med et filter og begynne å pumpe;
• Enkelt (og derfor billig) vann brukes som arbeidsvæske.

Imidlertid har denne metoden også en betydelig ulempe.Det krever bruk av dyrt utstyr, noe som til slutt fører til en betydelig økning i kostnadene for hele boreprosessen som helhet.

Derfor utføres "omvendt vannstrøm"-boring bare i tilfeller der brønnen er designet for drift av flere husholdninger samtidig. Men hvis brønnen er designet for individuell bruk, er det mye mer rimelig å bruke roterende boreteknologi med direkte vannstrøm.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Video #1. En visuell demonstrasjon av rotasjonsboreprosessen trinn for trinn:

Video #2. Analyse av rotasjonsteknologi og prinsipper for brønnkonstruksjon:

Video #3. Vannsirkulasjon under rotasjonsboring:

Situasjonen med tilstedeværelse og dybde av akviferer kan variere mye fra sted til sted (og noen steder er det ingen i det hele tatt, som på øya Madeira).

Når du designer en brønn og velger den optimale rotasjonsboremetoden, bør du bruke eksisterende kart over utforskede akviferer. Dette vil hjelpe deg å spare betydelige penger og tid.

Fortell oss om din erfaring med å utvikle brønner ved hjelp av roterende teknologi. Del teknologiske nyanser som vil være nyttige for besøkende på nettstedet. Legg igjen kommentarer i blokkskjemaet nedenfor, legg ut bilder og still spørsmål om emnet for artikkelen.