Metoder for å bore brønner: teknologiske prinsipper og funksjoner ved hovedmetodene

Byggingen av en vanninntaksbrønn innebærer bruk av ulike boremetoder. Løs og vannmettet jord fjernes ved hjelp av en bailer. For boring gjennom leire- og fjellformasjoner benyttes brønnboringsmetoder basert på rotasjons- og vibrasjonsprinsippet.

Arbeidet involverer mekanismer som tillater utvikling av jord av ulike typer og til ulike dyp. Vi vil fortelle deg hvordan du velger den optimale boreteknologien som lar deg raskt og feilfritt fullføre utgravingen for vanninntaksenheten.

For å visuelt presentere informasjonen vi tilbyr, er teksten supplert med nyttige diagrammer, fotosamlinger og videoopplæringer.

Typer boremetoder

Tidligere ble det hovedsakelig utført boring av vannførende brønner til eget bruk manuelt. Dette var en arbeidskrevende og langvarig prosess, så ikke alle eiere av en tomt eller hytte kunne skryte av å ha sin egen vannforsyningskilde.

Gradvis erstattet mekanisert boring manuelle metoder på grunn av den betydelige tilretteleggingen og akselerasjonen av prosessen.

I dag bores nesten alle akviferbrønner ved hjelp av en mekanisert metode, som er basert på ødeleggelse av jord, og tilfører den til overflaten på en av to måter: tørr, når avfallsjord fjernes fra brønnen ved hjelp av mekanismer, og hydraulisk, når det vaskes ut med vann tilført under trykk eller tyngdekraft.

Det er tre hovedmetoder for mekanisk boring:

• Roterende (jorden utvikles ved rotasjon).
• Sjokk (boreprosjektilet ødelegger jorda med støt).
• Vibrerende (jorden er utviklet av høyfrekvente vibrasjoner).

Rotasjonsmetoden regnes som den mest produktive, 3-5 ganger mer effektiv enn sjokkmetoden og 5-10 ganger mer effektiv enn vibrasjonsmetoden. I tillegg er rotasjonsmetoden den rimeligste og mest tilgjengelige; den brukes ofte som hovedmetoden for manuell boring.

Mekaniske rotasjonsmetoder for å bore vannbrønner har erstattet ineffektive manuelle metoder

På sin side er den roterende boremetoden, mye brukt for bygging av vannbrønner, delt inn i fire hovedtyper av boring:

• kjerne;
• skru;
• sjokk-tau;
• roterende.

Hver type rotasjonsboring har sine egne egenskaper og utføres med utstyr spesialdesignet for dette formålet. La oss se på disse boretypene mer detaljert, finne ut hva forskjellene deres er og hvilken metode som må brukes i hvert enkelt tilfelle.

Spesifikasjoner for kjerneboring

Kjerneboring er en mekanisk rotasjonsmetode der leirholdig eller tett sandholdig jord trekkes ut i form av en sylindrisk kjerne. En kjernebor er et tykkvegget metallrør.

På toppen av kjerneboret er det en innretning for å feste stenger som er nødvendig for å forlenge borestrengen. Nedenfor er en krone, hvis type er valgt avhengig av kategorien jord som skal bores.

Ved kjøring med kjernemetoden ødelegges jorda av en ringformet krone. Den indre delen av kjernen er bevart i en uskadd form. For å lette boreprosessen i hard og halvfast leire, leire og stein, tilføres en borevæske til bunnhullet.

Ved kjerneboring ødelegges ikke jorda, men "bores ut" med en krone og fanges opp av kjernerøret. Den borede steinen trekkes ut til overflaten i form av en kjerne - en monolittisk sylindrisk steinsøyle

Slam fra ansiktet fjernes noen ganger ved spyling - ved å injisere en stor mengde vann i produksjonssjakten. Oftest erstattes spyling ved å blåse med trykkluft levert av en kompressor inne i røret.Denne typen boring lar deg bore brønner med en dybde på opptil 1000 meter og en diameter på 8 til 20 cm.

Mekanisk kjerneboring utføres ved bruk av borerigger som ZIF, UGB, UKB, montert på kjøretøy som KAMAZ, KrAZ, skiddere, etc. I versjonen for manuell boring Kjernerøret er forkortet og kalles en bjelle eller glass. Kjernerøret er strukturelt likt den siste, opp-ned husholdningsgjenstanden.

Kjerneboring brukes i følgende tilfeller:

• geologisk utforskning av mineralressurser;
• boring av letebrønner;
• konstruksjon av vannførende brønner uansett dybde, inkludert filterløse brønner i bergarter.

For enhet private vannbrønner i noen tilfeller brukes kjernemetoden før man starter boring eller rotasjonsboring, samtidig som man utfører en lete- og forberedende rolle.

Ved bygging av private brønner brukes kjerneboring i kombinasjon med slagtauboring. Leirlagene føres gjennom et kjernerør. Løs sand, grus og småstein med sandfyller, som ikke forblir i kjernerøret, fjernes fra sjakten ved zhelonisering.

Når det gjelder effektivitet, er kjernemetoden noe dårligere enn skruemetoden for å bore vanninntaksbrønner. En boreskrue borer raskere, men den tillater ikke at akselen frigjøres helt fra det borede fjellet. De brukes sjelden i par. Og hvis det skjer, så dekkes de første meterne med en skru.

Kronene ødelegger ikke jorda, men kutter den forsiktig rundt omkretsen og danner "søyler" - kjerner, ved å studere hvilken du kan lage en hydrologisk del av stedet

Utstyr og verktøy som brukes

Følgende verktøy brukes til kjerneboring:

• borekroner laget av diamant eller annet karbidmateriale (stål, wolfram, pobedit);
• kjernen pipe;
• rør for slamfjerning;
• stenger som kreves for å forlenge borestrengen;
• koblingsforbindelser, adaptere mellom rør, spylegjennomføring.

Ved boring i fjellformasjoner slites borkronen raskt og må skiftes. Kronematerialet er dyrt og tåler enorme belastninger; alternativene for diamantboring er de mest utbredte.

Alle verktøy som brukes under boreprosessen skal være innrettet, dvs. være plassert nøyaktig i forhold til boreaksen.

Kjerneboringsteknologi

Hovedtrekket ved kjerneboring er passasje av berg med fullstendig bevaring i kjernerøret. De. Når boreutstyret er i drift, ødelegger kronen jorda i en ring, som etter hvert som den går dypere, skyves inn i kjernerøret og holdes i det på grunn av sin egen tetthet.

Når det fylte røret fjernes fra gruvesjakten, frigjøres det fra kjernen ved å banke på det med en slegge.

Trinn-for-trinn kjerneboringsprosessen er som følger:

• borekronen er koblet til kjernerøret;
• kjernerøret er koblet til stenger, som øker når de blir dypere;
• den øvre stangen er festet i boreriggen;
• boremaskinen roterer borestrengen og "skruer" den gradvis ned i bakken;
• kjernerøret blir gradvis fylt med kjerne - jord fastklemt i hulrommet;
• etter boring 50 - 70 cm fjernes borestrengen til overflaten, stengene kobles fra en etter en til kjernerøret er fjernet;
• røret er frigjort fra boret stein;
• det tømte prosjektilet senkes igjen til bunnen, og forlenger borestrengen med stenger.

Handlingene utføres i den beskrevne rekkefølgen til brønnen trenger inn i akviferen og trenger 50 cm inn i den underliggende vanntette bergarten.

Hvis fiksering av den øvre akviferen ikke er hensikten med utgraving, kan de øvre lagene være det bor med spyling. I dette tilfellet selger pumpen spyleløsningen gjennom en slange inn i rørene. Løsningen bringer deretter den utvunnede jorda til overflaten.

Hvis formålet med brønnkonstruksjonen ikke er en akvifer i sandholdige sedimenter, kan boring til fjellformasjoner utføres med spyling

Sterke fordeler og ulemper

Sammenlignet med slagtau og roterende metoder for mekanisk boring, utføres kjerneboring ganske raskt, noe som reduserer arbeidstiden betydelig. Dens største ulempe er manglende evne til å løfte løs jord og småstein mettet med vann. Den beveger seg sakte gjennom stein, og krever en meisel for å trenge gjennom steinblokker.

Fordelene med kjerneboring inkluderer:

• høy produktivitet og evnen til å bore brønner med en dybde på over 100 m;
• reduksjon av belastninger på boreutstyr på grunn av ødeleggelse av leirestein, sammenlignbar med å kutte den ut;
• mulighet for å bruke en mobil borerigg av kompakte dimensjoner.

Kjerneboring er en av de raskeste metodene for å utvikle vanninntak. En sandbrønn kan bores med den på én arbeidsdag. Under utvikling manuelt vanninntak vil ta mye mer tid.

Egenskaper ved boring med skrue

Denne typen boring brukes i dag oftest ved bygging av vannførende brønner i private husholdninger. En spesiell egenskap ved boring er at berget som utvinnes fjernes fullstendig fra brønnstedet uten bruk av tilleggsutstyr. Metoden minner om innskruing og lar deg bore til dybden og samtidig fjerne unødvendig jord.

Verktøyet som brukes til å bore kalles en boreskrue. Det er en metallstang med blader. Skruing ned i bakken ødelegger boret steinen som henger på bladene. På grunn av den spesifikke utformingen av skruen er det umulig å frigjøre ansiktet helt fra dumpen. Derfor brukes den hovedsakelig til penetrering av øvre lag.

Boring med en skrue er en rask og rimelig metode som ikke krever organisering av et reservoar for spylevæske

Boring ved hjelp av en skruskrue krever ikke mye innsats og økonomiske kostnader, så anvendelsesområdet for denne metoden er ganske bredt: geologiske letebrønner, legging av kommunikasjon, konstruksjon av borede brønner og delvis vannboring.

Den brukes nå aktivt til å konstruere abyssiniske brønner, for ikke å drive nålen helt ned i tett jord, men for å lette prosessen med å senke akselen ned i tidligere ødelagt stein.

Metoden egner seg for å utvikle vannførende brønner inntil 30 m dype på myk og løs jord og opptil 20 m på middels tett jord. Etter boring med en skrue og installering av foringsrør, må brønnhullet ryddes for uekstrahert berg med en bailer.

Skruen er absolutt ikke egnet for arbeid i steinete områder! Den brukes til delvis boring av brønner opp til 120 m, mens denne metoden er kombinert med andre: roterende, sjokktau, kjerne.

Utstyr og verktøy involvert

Skruboring utføres ved hjelp av en borerigg, hvis hovedelement er et skrueboreverktøy laget av høyfast metall. Borestrengen utvides med like store skruer etter hvert som den går dypere.

Settet inkluderer noen ganger bladbits, som er nødvendige for passasje av løse steiner, samt bits med runde eller kjegleformede hoder, som brukes til utvikling av harde bergarter.

En borerigg basert på et kjøretøy utstyrt med en kraftig motor er det beste alternativet for boring på vanskelig tilgjengelige og avsidesliggende steder

De fleste moderne borerigger er utstyrt med hule enheter utstyrt med reversible låser som hindrer verktøyet i å bevege seg i motsatt retning.

Under boreprosessen kjøles de skjærende delene av sneglen av den utviklede jorda, og den utviklede steinen stiger opp i spiraler. Dette gjør at boring kan utføres uten stopp, noe som reduserer tids- og energikostnadene ved å lage en vannførende brønn betydelig.

Auger boreteknologi

Etter fullføring av penetreringen, hvis dybde er 1,5 - 2,0 m, fjernes skruen og foringsrør. Diameteren på vanninntaksbrønnen boret med en skruskrue er 50 - 200 mm og avhenger av størrelsen på verktøyet som brukes.

Kollaps av brønnveggene forhindres av foringsrør. Dette er spesielt viktig for løs, ikke-sammenhengende jord, så borere har en regel: når du borer sand og leir, bruk skruer med blader plassert i en vinkel på 30 - 60º, og når du borer tett sand, verktøy med blader i vinkel på 90º.

Med en mindre helning av svingene til skruespiralen, blir mer av den frakoblede dumpen ført til overflaten av skruen.

Skruboring krever ikke bruk av borevæske; bergarten som utvikles ved hjelp av en borkrone bæres til overflaten på verktøyets blader

Fordeler og ulemper med å bruke en skruskrue

Skruboringsmetoden lar deg konstruere en brønn så raskt som mulig, forutsatt at størrelsen på skruen og helningsvinkelen til borkronen er valgt riktig.

Fordelene med skruboring inkluderer:

• jorda stiger til overflaten umiddelbart under boreprosessen;
• høy hastighet for å fordype bakken uten teknologiske stopp;
• det er ikke nødvendig å spyle brønnhullet;
• en kompakt skrueenhet eller en manuell skrue kan brukes til å bore inne i huset (i kjelleren);
• det er ikke nødvendig å løfte det første leddet til overflaten og demontere/montere borestrengen som med kjernemetoden.

Den største ulempen med boring med skrue kan betraktes som manglende evne til å arbeide på løs og svært hard jord, men samtidig er en bore et ideelt verktøy for boring i leirholdig, blandet (leire og sandholdig leire) og myk leirejord.

En annen ulempe som begrenser bruken av en skruskrue for å konstruere vannførende brønner er behovet for å bruke sjokktaumetoden for å rense akselen for dumpet stein.

Likheten skrue - spole Mye brukt i manuell boring. Den ødelegger steinen på samme måte og griper den med knivene for å trekke den oppover.

Kjennetegn ved roterende boring

Rotasjonsboring er en metode for rotasjonsvibrasjonsboring, der jorddestruksjon utføres ved hjelp av en borkrone drevet i bunnen av brønnen av rotoren til boreriggen. Rotoren roterer fra en bilmotor eller en separat installert elektrisk motor via en drivaksel.

Den utviklede jorda vaskes ut av brønnakselen ved hjelp av direkte eller omvendt spyling. Vaskeløsningen kan tilføres enten ved gravitasjon eller av en pumpestasjon.

De fleste artesiske brønner bores ved hjelp av rotasjonsboremetoden: ved hjelp av en borkrone rotert av en rotor, etterfulgt av spyling av brønnen og festing av foringsrør.

Roterende boring brukes til å utvikle steinete og halvsteinete jord ved konstruksjon av dype brønner opp til 150 m. En roterende borerigg med riktig valgt borkrone og vektede borerør takler fjellformasjoner godt.

Boreeksperter anbefaler å bruke denne boremetoden med forbehold om følgende betingelser:

1. Den hydrogeologiske delen av stedet er studert ganske godt. Det er kjent at det må bores stein. Forekomstnivået av akvifersonen i berggrunnen er kjent.
2. Grunnvann har et trykk som er karakteristisk for artesiske brønner
3. Det er mulighet for uavbrutt levering av teknisk vann for spyling av brønnen.

I de sørlige regionene kan det utføres rotasjonsboring hele året, men i det nordlige klimaet er bruken av denne metoden begrenset på grunn av muligheten for frysing av borevæsken.

Utstyr og verktøy som brukes

Rotasjonsboring av vannførende brønner utføres ved hjelp av en ramme eller gittertårn som løfteutstyr og andre elementer i boreriggen er plassert på. Boretårnet gjør det mulig å heve og senke borestrenger ned i brønnen.

Den roterende boreriggen inkluderer:

• ramme eller gittertårn;
• Kjøremotor;
• rotor og borestreng;
• pumpeutstyr og spylevæske rensing system;
• løfteutstyr, trykkledning, svivel, tetninger, etc.

Selvgående rigger bruker forbrenningsmotoren til et kjøretøy som en motor, på grunnlag av hvilken borekomplekset er lokalisert. I dette tilfellet regulerer motorkraften hastigheten til boreverktøyet.

Energikilden for en roterende borerigg kan være en stasjonær eller mobil elektrisk motor, en bils forbrenningsmotor eller generatorer.

Rotoren, ved hjelp av en giranordning, overfører rotasjon til drivrøret, som igjen overfører det til hovedboreverktøyet - borkronen.Meiselen kan ha forskjellige former og er laget av høyfaste materialer: kompositter, diamantbelagt stål, etc.

For hver type jord velges en spesiell størrelse og form på borkronen, og sikrer dermed høy effektivitet og penetreringshastighet.

Det unike med rotorteknologi

Rotasjonsboring av vannbrønner utføres i tre trinn:

1. Ødeleggelse av stein ved hjelp av meisel.
2. Fjerning av ødelagt stein til overflaten av en strøm av injisert vann.
3. Styrking av brønnens vegger med foringsrør.

Fjerning av ødelagt jord utføres ved omvendt eller direkte vask. Valget av spylemetode avhenger av spesifikke forhold: brønndybde, jordtype, tilgjengeligheten av nødvendig mengde spylevann.

Som regel bruker private gårder direkte sirkulasjonsboringsteknologi, som inkluderer følgende trinn:

• å drive en bit med stor diameter ned i bakken;
• rotasjon av biten under påvirkning av rotoren;
• installasjon av borerør og installasjon av vektede rør mellom dem og borkronen;
• fjerning av avfallsjord ved væsketrykk ved hjelp av en pumpe;
• installasjon av et foringsrør for å forhindre at jord faller inne i brønnen;
• bore med litt mindre diameter og gjenta hele syklusen.

Under tilbakespyling fjernes jord fra brønnen gjennom rørene til borestrengen, og spylevæsken helles mellom brønnens vegger og rørene.

Vann strømmer ved hjelp av tyngdekraften inn i et forhåndspreparert reservoar, hvor det renses for jord og slam, og går tilbake til borestrengen for en ny del av gråberg.

I noen tilfeller, når du utfører rotasjonsboring, brukes ikke direkte eller omvendt spyling, men blåsing med luft under trykk opprettet ved hjelp av en kompressor

Fordeler og ulemper med rotasjonsboring

Den største fordelen med rotasjonsmetoden er muligheten til å bore dype brønner med vanninntak i oppsprukket kalkstein.

I tillegg har denne boremetoden følgende fordeler:

• høy kvalitet på åpning av akvifer i berggrunn;
• muligheten for å konstruere en brønn med stor diameter opp til 200 cm;
• høy borehastighet, lavt energiforbruk.

En betydelig ulempe med rotasjonsboring er behovet for å organisere brønnspyling.

Hvilken boremetode bør jeg velge?

Alle betraktede metoder for mekanisk boring er mye brukt for å konstruere vannførende brønner.

For å oppsummere kan vi si at:

1. Det er tilrådelig å bruke kjerneboring for penetrering i plastleirejord.Kjernemetoden er egnet for konstruksjon av de fleste vanninntaksarbeid, om nødvendig brukes den i forbindelse med sjokk-tau-metoden.
2. Skruboring er likt i omfang som kjernemetoden. Det skiller seg fra det i dårlig kvalitet på borehullsrengjøring og krever obligatorisk bruk av en bailer eller langvarig spyling av brønnen før operasjon.
3. Rotasjonsboring er det beste alternativet for boring av brønner i steinete jord.

Kostnaden for å utvikle en brønn ved hjelp av en bestemt boremetode avhenger i stor grad av hvilket utstyr som brukes, samt av borbarhetskategoriene til de borede bergartene.

Den riktige valgte metoden for å bore en brønn vil bidra til ikke bare å redusere tiden brukt på boring, men vil også tillate deg å betjene vannkilden uten problemer i fremtiden

Du kan lese om hvordan du lager en borerigg med egne hender i en annen populær artikkel nettstedet vårt.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Video #1. Demonstrasjon av prinsippet for klassisk kjerneboring med kjerneutvinning ved bruk av vanntrykk:

Video #2. Funksjoner ved å bore en brønn med en skrue:

Video #3. Kjerneboring av en brønn med spyling av bunnen og installasjon av dobbelt foringsrør, den ytre delen er laget av stålrør, den indre delen er laget av polymer:

Å bore en vannførende brønn er en arbeidskrevende prosess. Ikke bare hastigheten på å sette opp en autonom vannkilde, men også de økonomiske kostnadene avhenger av riktigheten av den valgte boremetoden.

Det første du bør være oppmerksom på når du velger en boremetode, er typen jord og dybden på akviferen. Basert på disse parametrene kan du velge det beste alternativet som lar deg bore en brønn raskt og billig.

Vil du dele historien om å bore en brønn på din egen eiendom eller nyttig informasjon om emnet for artikkelen? Legg igjen kommentarer i blokken nedenfor. Her kan du stille et spørsmål eller peke på kontroversielle punkter i teksten.