Roterende brøndboring: oversigt over boreteknologi og nødvendigt udstyr

Hvis et landsted ikke kan tilsluttes en central vandforsyning, skal du organisere et autonomt system.De fleste ejere foretrækker at bygge det på grundlag af en brønd, hvis udvikling bruger forskellige metoder. Vi vil se på roterende brøndboring - en meget lovende, men indtil videre lidet kendt mulighed.

Den artikel, vi har foreslået, beskriver detaljeret forviklingerne ved roterende teknologi og de anvendte værktøjer. Fordelene og ulemperne ved denne teknik analyseres, og måder at implementere den på i praksis præsenteres. Vores råd vil være nyttige for forsigtige ejere af private grunde, der ønsker at overvåge borernes arbejde.

Definition af rotationsboring

Lad os først se på, hvad roterende brøndboring faktisk er, og hvad er dens alternativer? Boring med snegle er stadig anerkendt som en af ​​de mest almindelige metoder til at konstruere et vandindtag.

Imidlertid skrueteknologi tillader ikke passage af stenet grundfjeld. Den skrueboremaskine, der bruges til snegleboring, er ikke i stand til at ødelægge kalksten. Men det sker ofte, at man skal bore i det, fordi... de overliggende lag har ikke en stabil og tilstrækkelig strømningshastighed til udnyttelse.

Kerne- og snegleboreteknologi giver ikke mulighed for at trænge igennem klippeformationer. I tilfælde af at bygge en brønd på kalksten er det mere effektivt og økonomisk at bruge rotationsboremetoden

Derfor begyndte rotationsteknologi, der tidligere kun blev brugt i mineindustrien, at blive introduceret i konstruktionen af ​​private vandindtagsstrukturer. Dets arbejdselement er en smule placeret i borehulsdelen af ​​brønden. Ved hjælp af en mejsel ødelægges sammenhængende og ikke-sammenhængende jord, og grundfjeldet knuses.

Udgravningen af ​​ødelagt sten udføres ved hjælp af en væske, der tilføres bunden gennem en arbejdssøjle eller ringformet plads. Dette er 2 forskellige boremetoder, som hver vil blive diskuteret i detaljer nedenfor.

Bittets diameter overstiger diameteren af ​​arbejdsstrengen, hvilket tillader:

• reducere energiforbruget for hele boreprocessen (kraft bruges kun direkte på at dreje boret med kraft i det nederste hul, og tab på grund af friktion af arbejdsstrengen mod brøndens vægge minimeres);
• beskytte de fleste af elementerne i arbejdsstrengen mod skade såvel som væggene i den borede brønd mod ødelæggelse;
• skabe brønde med imponerende diameter (for eksempel op til 70 cm) på ekstremt imponerende dybder.

På denne måde kan du danne vandførende brønde, dybde på 300 meter eller mere, dvs. bore vandindtag arbejder for at levere vand til dacha områder og landsbyer.

Så definitionen: boring ved hjælp af rotationsprincippet er en metode til at udvikle en brønd, hvor kraften på boret i det nederste hul overføres fra rotationen rotator gennem arbejdskolonnen. Det er samlet af stænger - smalle stålrør, der er forbundet sekventielt med hinanden langs en fordybning i jorden.

Men til at rydde mineskakten og overfladen for slam, bruges vand tilført under tryk.Takket være denne løsning er der ikke behov for konstant at adskille og samle borestrengen for at trække kerne ud, som ved kerneboring.

Væsken, der sprøjtes ind i udgravningen, løser øjeblikkeligt to vigtige problemer: det baner vejen for boreriggen til at udføre yderligere arbejde og producerer brøndrensningnødvendigt for at klargøre vandindtaget til drift.

Fordele ved rotationsteknologi

Hvad er fordelene ved rotationsboring i forhold til mulige alternativer? Der er flere af dem.

for det førsteVed hjælp af en roterende bit kan du skabe brønde med stor diameter, der fuldt ud kan tilfredsstille vandbehovet i flere husstande på én gang.

Det er ingen hemmelighed, at boring ikke er en billig proces: det kræver specialiseret udstyr, og erfarne borere skal overvåge og styre processen. Det er jo aktiviteten forbundet med at bore brønde licenseret. Derfor dens høje pris.

På grund af sin form og design kan boret under rotationsboring danne brønde med en meget større diameter end sneglebor og kernerør

At forene flere husstande på én gang for at finansiere én fælles brønd til tilstødende grunde er en økonomisk rentabel virksomhed. Men dette kræver en betydelig debitering. I de fleste tilfælde kan grundvandsmagasiner af kvartære sedimenter (sand) ikke give dem.

Naturligvis, for kollektiv drift, er det bedre at installere vandindtaget på kalksten. Grundvandet udvundet fra det er kendetegnet ved større vandoverflod og renhed. Mængden af ​​nedbør har ikke den mindste indflydelse på strømningshastigheden af ​​brønde på kalksten. Det samme kan ikke siges om sandbrønde.

For det andet, overbevis med de relativt lave energiomkostninger. Arbejdselementet ved rotationsboring er boret. Men i modsætning til skruen og kerneboring, interagerer boreværktøjet ikke med væggene i det borede hul

Det vil sige, at kun boret er i direkte kontakt med jorden, hvis højde er ubetydelig i forhold til højden af ​​hele borestrengen. Som et resultat er denne metode til at danne brønde den hurtigste - op til 1000 lineære meter om måneden!

Tredje, kollektive kunder tiltrækkes af boredybden. Kun med den roterende metode kan en brønd bores dybt ind i grundfjeldets metamorfe og magmatiske bjergarter, fra hvilke sprækker der kan pumpes vand, hvis sammensætning er bedst egnet til drikkeformål.

Oftest udvindes kun procesvand fra vandindtagsværker på mindre end 30 m dybt. Dens sammensætning er påvirket af nærliggende reservoirer, floder fyldt med affald, nedbør og simpelthen tekniske væsker spildt på jorden. En snegl og et kernerør hjælper kun med at opnå et sådant vandindtag.

Hele sættet af boreudstyr monteres nemt på en enkelt medium-duty køretøjsplatform. Dette gør rotationsboreprocessen meget mere teknologisk avanceret, og derfor billigere

Derudover giver rotationsboring dig mulighed for at gå gennem arbejdet til fuld dybde uden at skifte til en anden boremetode. Når man udvikler en brønd med en snegl, for eksempel, hvis det er nødvendigt at bore gennem en kampesten, skifter man til slagreb-metoden.

For at gøre dette skal du fjerne sneglen fra tønden og kaste boret i ansigtet, indtil stenen er knækket. Derefter slagtning ryddet med en bailer. Det bruges også, hvis det er nødvendigt at hæve vandmættet sand til overfladen, som simpelthen ikke kan tilbageholdes i kernerøret.

Praksis viser, at brønde, der er boret med rotationsmetoden, har længere levetid. Teknologisk forklares dette af, at efter installation af foringsrøret, der danner brøndens vægge, forstærkes ringrummet yderligere.

Udstyr til brøndkonstruktion

Først installeres en lodret konsol på overfladen over brønden til yderligere fastgørelse af arbejdsstrengens lodrette led. Det første led i denne boreaksel er udstyret med et arbejdselement - en bit, som kan have forskellige formater, afhængigt af klippens borbarhedskategori.

Naturligvis bruges mere kompakt udstyr til at bore vandførende brønde, og dannelsen af ​​et udpeget tårn er som regel ikke påkrævet

Boreværktøjssæt

Når det første led, stearinlyset, er uddybet, placeres det næste, kaldet stangen, på det, og så videre. Længden af ​​hver sådan rørblok kan variere fra 20 til 50 m. For at forenkle dannelsen af ​​arbejdssøjlen er hver stang udstyret med et konisk gevind med en lås.

Som et resultat dannes et boreværktøj, som består af:

• arbejder bit;
• drev stang;
• søjler af almindelige stænger forbundet med hinanden ved koblinger.

Arbejdsstrengen holdes ved hjælp af en svirvel, som drejes af en rotor. Afhængigt af hvor dybt det er planlagt at bore, samt jordens fysiske og mekaniske egenskaber, bruges standard- eller vægtede stænger til at danne det førende led.

Drivstangen er typisk et vægtet rør, fordi det har en vigtig teknologisk mission. Gennem den strømmer en vaskeopløsning ind i ansigtet til boret, hvis opgave er at udvaske den knuste sten. Og det stiller til gengæld krav til koblingsforbindelser, hvis opgave er at tætne forbindelserne mellem leddene.

Glem ikke, at væsketrykket direkte afhænger af højden af ​​kolonnen, der dannes (og ikke afhænger af rørets tværsnit). Desuden, selvom der bruges vand som skylleopløsning, vil trykket for hver 10. meter stige med 1 atmosfære.

Til sammenligning er det værd at give et eksempel. Arbejdstrykket i husholdningsrørledningsnettet i huset er 10 atmosfærer, og de stærkeste rør er designet til et tryk på 20 atmosfærer.

Kun hvis hjemmesystemerne er stationære og ikke bevæger sig, påføres et tryk svarende til vægten af ​​borestrengen på drivstangen. Men den skal stadig overføre rotationsimpuls og kraft til boret.

Koblinger er de mest kritiske elementer i stangen, fordi de bærer vægten af ​​hele den nederste del af den tilstødende stang, såvel som belastningen fra dynamiske vibrationer og rotationsbevægelse, som motoren giver.

Følgende krav stilles til koblinger som konstruktionselementer i en borestreng:

• skal sikre tætheden af ​​stangforbindelsen og modstå væsketryk på op til 100 atmosfærer (til rydning af bunden med en trykstråle);
• skal være modstandsdygtig over for slid for ikke at blive ubrugelig på grund af friktion mod brøndens vægge;
• skal kunne overføre drejningsmoment fra toppen af ​​arbejdsstrengen til bunden og i sidste ende til bittet.

Det er ekstremt vigtigt, at koblingerne er af den rette kvalitet. Hvis mindst en af ​​dem ikke modstår belastningen, og arbejdsstrengen er revet, så vil det være ekstremt vanskeligt at få dens nederste del sammen med bittet. Med hensyn til kapitalomkostninger er det nogle gange lettere at bore en ny brønd i nærheden end at fjerne en afmonteret drivstang.

Brug af vand under boring

Væsken, der tilføres ansigtet, er oftest almindeligt vand. Nogle gange, for at stabilisere en brøndboring, der passerer gennem løse, usammenhængende sten (sand, knust sten, grus og småsten), tilføres en opløsning med boreadditiver ind i brønden. Dette er nødvendigt, fordi foringsrør ikke er installeret i de første stadier af udgravningen.

Vand kommer ind i udgravningen enten under tryk inde i drivstangen (og derefter pumpes der igennem ringformet rummet), eller ved tyngdekraften ned igennem ringformet plads, og fjernelse sker allerede gennem arbejdssøjlen med en udpumpningspumpe.

Disse er 2 forskellige roterende boreteknologier, hvis funktioner vil blive diskuteret nedenfor.

Rotationsboring er karakteriseret ved den højeste udviklingshastighed for en vandbrønd. Samtidig med boring vaskes akslen, og arbejdet forberedes til fremtidig drift.

Men uanset hvilken metode der bruges, skal den væske, der bruges til boring overalt, renses (til videre brug).

Til dette bruges følgende sæt udstyr:

• Opbevaringslade til boremudder. (Hvis du planlægger at bore en lavvandet brønd, kan du inden for et par dusin bygge den direkte i jorden, og almindeligt vand bruges som skyllevæske). Laden fungerer som batteri til skyllevæsken.
• Vibrerende si. Den skylleopløsning, der løftes fra brønden, bærer partikler af knust sten, som skal fjernes. Den mest effektive metode er mekanisk, ved hjælp af en vibrerende si.
• Sump. Efter at store stenpartikler er fjernet, kommer væsken ind i en bundfældningstank for at fjerne suspenderede partikler, der udfælder. Ved brug af vand som skyllevæske bygges der også nogle gange en sumptank direkte i jorden. Derudover bruges det til at adskille flydende stoffer og adskille sedimenter. hydrocyklon.
• Mudder pumpe. Det er dette, der sikrer cirkulationen af ​​vaskeopløsningen.
• Tagrendesystem. De er nødvendige for vandets bevægelse fra dannelsespunktet for udgravningen til stedet for dets rensning.

I alt for at udvikle en brønd ved hjælp af roterende teknologi er følgende mekanismer og udstyr nødvendige:

1. Tårn eller konsol til at samle en borestreng af stænger og adskille den efter endt boring, samt et rejsesystem.
2. Motor, der sikrer rotation af rotoren.
3. Flydende udstyr. Mekanismer og anordninger til at sikre cirkulation af vaskevæsken og dens rensning (pumpe; vibrerende sigte; bundfældningstanke og/eller hydrocyklon; opbevaringsstald til vaskemiddel; system af rør og tagrender).

Til rotationsboring af lavvandede brønde er hele det listede udstyrssæt meget kompakt (for eksempel er konsollen foldbar). Dette sikrer let placering af boreudstyr på et hvilket som helst sted, der er praktisk til boreoperationer og efterfølgende drift.

To roterende boremuligheder

Afhængigt af metoden til at tilføre borevæsken til bunden, er der 2 typer roterende boreteknologi:

1. med direkte foder;
2. med omvendt fremføring.

Det skal bemærkes, at væsken, der tilføres ansigtet, ikke kun er beregnet til vask og fjernelse af knust sten. Det køler også bittet, som bliver meget varmt af friktion. Ved direkte væsketilførsel skaber pumpen sit overtryk.

Vand kommer ind i det nederste hul gennem de teknologiske huller i boret, "samler" den knuste sten og strømmer derefter med tyngdekraften gennem brønden (dvs. ringformet plads i forhold til den førende stang) kommer ind i overfladen, hvor den kommer ind i rensekomplekset (vibrerende si, hydrocyklon).

Skylning kan være direkte eller omvendt, hvilket vil bestemme kvalitetsegenskaberne for det anvendte udstyr, men principdiagrammet er gyldigt for begge typer teknologi

Den omvendte tilførselsteknologi indebærer, at skyllevæsken strømmer til bunden ved hjælp af tyngdekraften og falder ned gennem brønden, men opløsningen med knust materiale strømmer tilbage til overfladen gennem drivstangsrøret. I dette tilfælde skaber mudderpumpen undertryk i den.

På trods af den tilsyneladende enkelhed af begge teknologier, er der mange flere nuancer her, end der kan se ud ved første øjekast. Derfor forekommer det passende at dvæle ved hver af disse boreteknologier mere detaljeret.

Boring med direkte tilførsel af skyllevæske

Denne teknologi kaldes også nogle gange "direkte vandstrøm". Det er tilrådeligt at bruge det i sandet, grus, knust stenjord. Det bruges også, hvis dybden af ​​akviferen ikke overstiger 30 m. Det er her, at tilsætningsstoffer tilsættes væsken, hvilket øger dens tæthed og stabilitet af stammen.

Rotationsboring er karakteriseret ved en gradvis reduktion i diameteren af ​​den brønd, der bores. Med andre ord, bores den største diameter brønd først, derefter den slår sig ned rør, og det ringformede mellemrum mellem rørets ydre overflade og brøndvæggen fyldes med cementmørtel gennem teknologiske huller.

Derefter fortsætter boringen med en mindre bor. Så hylster igen, og den nye sektion får endnu mindre diameter mv. Jo sjældnere du behøver at blive "distraheret" ved at cementere en brønd, jo større boreproduktivitet, hvilket i sidste ende oversættes til de samlede omkostninger ved processen og brønden som helhed.

Derudover fører for hyppig foringsrør i sidste ende til, at den effektive diameter af brønden (diameteren, der åbner grundvandsmagasinet) er stærkt reduceret. Så "direkte vandstrøm" er kendetegnet ved, at brønden med denne metode til dannelse ikke kan plantes op til 100 meter.

Hovedtrykket af skyllevæsken skabes af pumpen inde i drivstangen, og ringformet Væsken med elementer af knust sten fylder rummet ved hjælp af tyngdekraften uden at ødelægge brøndvæggen med overtryk.

Borediagram med direkte tilførsel af skyllevæske. Det føres ind i ansigtet gennem det førende stangrør, og det stiger til overfladen ved hjælp af tyngdekraften

Denne boremetode har dog også ulemper. Især for lang uden hylster Dette område fører til indføringen af ​​fine lerpartikler i grundvandsmagasinerne, hvilket kan reducere og bremse strømmen af ​​vand ind i arbejdet fra grundvandsmagasinet betydeligt.

Disse partikler her spiller rollen som ejendommelige propper af porer og mikrokanaler i sten, hvorigennem vandet siver.Derfor er foringsproceduren, der udføres under boringsprocessen, nødvendig for at opretholde den yderligere produktivitet af brønden som helhed.

Boring med omvendt strøm af skyllevæske

Med denne metode til væskekontrol renses tønden og bunden bedst. Pumpen her presser ikke væsken ind i bunden, men tværtimod suger den tilbage, og dette fører til, at hastigheden af ​​dannelsen af ​​en brønd med en smule stiger med en størrelsesorden og endda flere gange mere i sammenligning med direkte skylning.

Selve brønden er ikke udsat for forurening af lerindeslutninger med strømmen af ​​den tilførte skyllevæske. Pumpen suger jo alt, hvad der kan være indeholdt i den. Her er der i øvrigt ingen praktisk mening i yderligere tilsætningsstoffer, så rent vand bruges som samme skyllevæske.

Ordning for tilbageskylning under rotationsboring. Foderet strømmer ved hjælp af tyngdekraften gennem ringrummet, og gyllen trækkes tilbage af en pumpe gennem det førende stangrør

Så lad os opsummere fordelene ved omvendt strømningsboring:

• borehastigheden stiger (i forhold til et direkte vandløb) op til 15 gange;
• grundvandsmagasinet er ikke tilstoppet med lerpartikler og sildige sandkorn fra det nederste, men alligevel åben ende brøndniveauer;
• takket være akviferens højkvalitetsåbning behøver brønden ikke at være yderligere forberedt til drift, du kan straks installere det indvendige hus med et filter og begynde at pumpe;
• Simpelt (og derfor billigt) vand bruges som arbejdsvæske.

Denne metode har dog også en væsentlig ulempe.Det kræver brug af dyrt udstyr, hvilket i sidste ende fører til en betydelig stigning i omkostningerne ved hele boreprocessen som helhed.

Derfor udføres "omvendt vandstrøm"-boring kun i tilfælde, hvor brønden er designet til drift af flere husstande på én gang. Men hvis brønden er designet til individuel brug, så er det meget mere rimeligt at bruge roterende boreteknologi med direkte vandstrøm.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. En visuel demonstration af rotationsboreprocessen trin for trin:

Video #2. Analyse af rotationsteknologi og principper for brøndkonstruktion:

Video #3. Vandcirkulation under rotationsboring:

Situationen med tilstedeværelsen og dybden af ​​grundvandsmagasiner kan variere meget fra sted til sted (og nogle steder er der slet ingen, som på øen Madeira).

Når du designer en brønd og vælger den optimale rotationsboremetode, bør du bruge eksisterende kort over udforskede grundvandsmagasiner. Dette vil hjælpe dig med at spare betydelige penge og tid.

Fortæl os om din erfaring med at udvikle brønde ved hjælp af rotationsteknologi. Del teknologiske nuancer, der vil være nyttige for besøgende på webstedet. Skriv venligst kommentarer i blokformularen nedenfor, post billeder og stil spørgsmål om emnet for artiklen.