Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Urządzenie studni wodnej związane jest z wykorzystaniem różnych metod wiercenia. Luźne i nasycone wodą gleby usuwane są przy pomocy zhelonki. Do wiercenia w glinie i formacjach skalnych stosuje się metody wiercenia studni oparte na zasadach rotacyjnych i wibracyjnych.

Praca obejmuje mechanizmy, które umożliwiają rozwój gleb różnego rodzaju i na różnych głębokościach. Powiemy Ci, jak wybrać optymalną technologię wiercenia, która pozwala szybko i bezbłędnie przejść przez proces rozwoju urządzenia do pobierania wody.

Aby uzyskać wizualną reprezentację proponowanych przez nas informacji, tekst jest uzupełniany o użyteczne diagramy, klipy fotograficzne i samouczki wideo.

Rodzaje metod wiercenia

Wcześniej wiercenie warstw wodonośnych do użytku osobistego odbywało się głównie ręcznie. Był to czasochłonny i długotrwały proces, więc nie każdy właściciel lub willa może pochwalić się posiadaniem własnego źródła zaopatrzenia w wodę.

Stopniowo zmechanizowane wiercenie wymusiło ręczne metody ze względu na znaczną łatwość i przyspieszenie procesu.

Obecnie praktycznie wszystkie studnie warstwy wodonośnej są wiercone w sposób zmechanizowany, który polega na niszczeniu gleby, doprowadzając ją na powierzchnię na jeden z dwóch sposobów: suchy, gdy glebę usuwa się ze studni za pomocą mechanizmów i układu hydraulicznego, gdy jest wymywany wodą dostarczaną pod ciśnieniem lub grawitacyjnie.

Istnieją trzy główne sposoby wiercenia mechanicznego:

  • Rotacyjny (gleba jest rozwijana przez rotację).
  • Szok (kurnik niszczy ziemię ciosami).
  • Wibracje (gleba jest wywoływana przez wibracje o wysokiej częstotliwości).

Metoda rotacyjna jest uważana za najbardziej wydajną, 3-5 razy bardziej skuteczną w przypadku wstrząsu i 5-10 w wibracji. Ponadto metoda rotacyjna jest najbardziej tania i niedroga, często jest stosowana jako główna metoda wiercenia ręcznego.

Mechaniczne obrotowe metody wiercenia studni wodnych zastąpiły nieefektywne metody ręczne.

Z kolei metoda wiercenia obrotowego, szeroko stosowana do budowy odwiertów na wodę, dzieli się na cztery główne typy wierceń:

  • kolonkovy;
  • śruba;
  • kabel wstrząsowy;
  • obrotowy.

Każdy rodzaj wiercenia obrotowego ma swoje własne cechy i jest wykonywany przez specjalnie zaprojektowany sprzęt. Rozważ te rodzaje wiercenia bardziej szczegółowo, określ, jakie są ich różnice i jaką metodę należy zastosować w każdym przypadku.

Specyfika wiercenia rdzeniowego

Wiercenie rdzeniowe jest mechaniczną metodą obrotową, w której wydobyciu ulega glina lub gęsta piaszczysta gleba w postaci cylindrycznego rdzenia. Wiertarka rdzeniowa jest grubościenną rurą metalową.

W górnej części wiertła rdzeniowego znajduje się urządzenie do mocowania prętów niezbędnych do zwiększenia ciągu wiertniczego. Poniżej znajduje się korona, której rodzaj jest wybierany w zależności od kategorii gleby, która ma być wiercona.

Podczas wiercenia rdzeniowego zniszczenie skały prowadzi pusta rura z podeszwą wyposażoną w koronę tnącą Pocisk wykonuje ruch obrotowo-translacyjny: tnie glebę koroną, pogłębia i zatrzymuje uwięzioną skałę we wnęce rury Powłoka z zatopioną w niej skałą jest wydobywana na powierzchnię i uwalniana od ziemi, stukając młotem wzdłuż ścian rur. Wiercenie rdzeniowe służy do penetracji gliniastych skał spoistych: gliny piaszczystej z iłem, gliny. Takie wiertło nie trzyma luźnych piasków, piasków nasyconych wodą, żwiru, kamyków itp.

Podczas penetracji metody rdzeniowej ziemia jest niszczona przez pierścieniową koronę. Wewnętrzna część rdzenia jest zachowana w niezniszczonej formie. W celu ułatwienia procesu wiercenia na iłach, glinach i skałach stałych i półstałych, płyn spłukujący jest dostarczany na dno.

Podczas wiercenia rdzeniowego ziemia nie jest niszczona, lecz „wiercona” koroną i chwytana przez rdzeń rury. Wiercona skała jest wydobywana na powierzchnię w postaci rdzenia - monolitycznej cylindrycznej kolumny skały.

Osad z twarzy jest czasami usuwany przez spłukiwanie - wymuszanie dużej ilości wody w beczce. Najczęściej płukanie jest zastępowane przez płukanie sprężonym powietrzem dostarczanym przez sprężarkę wewnątrz rury. Ten rodzaj wiercenia umożliwia wiercenie otworów do głębokości 1000 metrów i średnicy od 8 do 20 cm.

Mechaniczne wiercenie rdzeniowe odbywa się za pomocą wiertnic typu ZIF, UGB, UKB montowanych na KAMAZ, KRAZ, ciągnikach zrywkowych itp. W wersji do wiercenia ręcznego rura rdzeniowa jest skracana, nazywana dzwonkiem lub szkłem. Przy ostatnim, odwróconym przedmiocie użytkowania rura rdzeniowa jest strukturalnie podobna.

Wiercenie rdzeniowe jest stosowane w następujących przypadkach:

  • badania geologiczne minerałów;
  • odwierty poszukiwawcze;
  • urządzenie studni wodonośnych dowolnej głębokości, w tym studnie bez filtra w skałach.

W przypadku budowy prywatnych studni na wodę, w niektórych przypadkach podstawową metodę stosuje się przed rozpoczęciem wiercenia ślimakowego lub obrotowego, jednocześnie spełniając rolę rozpoznawczą i przygotowawczą.

W urządzeniu prywatnych studni wiercenie rdzeniowe jest stosowane w połączeniu z kablem uderzeniowym. Warstwy gliny to rura rdzeniowa. Luźny piasek, żwir i żwir z kruszywem piaszczystym, które nie pozostają w rurze rdzeniowej, są wydobywane z pnia poprzez podział na strefy.

Pod względem wydajności metoda rdzeniowa jest nieco gorsza od metody ślimakowej wiercenia studni wodnych. Ślimak jest wiercony szybciej, ale nie uwalnia całkowicie lufy z wywierconej skały. Są rzadko używane w parach. A jeśli to nastąpi, to świder przechodzi kilka pierwszych metrów.

Korony nie niszczą ziemi, ale ostrożnie tną ją na obwodzie, tworząc „kolumny” - rdzenie, które można zrobić w sekcji hydrologicznej terenu

Używany sprzęt i narzędzia

Następujące narzędzia są używane do wiercenia rdzeniowego:

  • wiertła wykonane z diamentu lub innych twardych materiałów stopowych (stal, wolfram, wygrają);
  • rura rdzeniowa;
  • rura do usuwania osadów;
  • pręty wymagane do rozwinięcia przewodu wiertniczego;
  • złączki, adaptery między rurami, uszczelka płucząca.

Podczas wiercenia w skałach korona szybko się zużywa i należy ją wymienić. Materiał korony jest drogi i może wytrzymać ogromne obciążenia, a opcje wiercenia diamentowego są najczęstsze.

Wszystkie narzędzia używane w procesie wiercenia muszą być zgodne z ustawieniem, tj. być dokładnie wyrównane z osią wiercenia.

Technologia wiercenia rdzeniowego

Główną cechą wiercenia rdzeniowego jest przejście skały z jej całkowitą konserwacją w rurze rdzeniowej. To znaczy podczas pracy sprzętu wiertniczego korona w pierścieniu niszczy glebę, która wnikając, zostaje wepchnięta do rury rdzeniowej i zatrzymana w niej dzięki własnej gęstości.

Podczas wyjmowania napełnionej rury z wału, jest ona uwalniana z rdzenia przez uderzenie młotkiem saneczkowym.

Proces stopniowego wiercenia rdzeniowego jest następujący:

  • wiertło jest połączone z rurą rdzeniową;
  • rura kolumny jest połączona z prętami, które zwiększają się w miarę pogłębiania;
  • górny pręt jest zamocowany w wiertarce;
  • wiertarka obraca kolumnę wiertniczą i stopniowo „wkręca” ją w ziemię;
  • rura rdzeniowa jest stopniowo wypełniana zagłębioną rdzeniem w swojej wnęce;
  • po przebiciu 50–70 cm przewód wiertniczy jest usuwany na powierzchnię, pręty są odłączane po kolei, aż rura rdzeniowa zostanie usunięta;
  • rura jest uwolniona od zwiercin;
  • opróżniony pocisk jest ponownie opuszczany na dół, zwiększając łańcuch wiertniczy za pomocą prętów.

Czynności wykonywane są w opisanej kolejności, dopóki studnia nie ujawni warstwy wodonośnej i nie pogłębi się w głębokości 50 cm w wodoszczelną skałę.

Jeśli mocowanie górnej warstwy wodonośnej nie jest celem penetracji, wówczas górne warstwy można wiercić za pomocą spłukiwania. W tym przypadku pompa sprzedaje roztwór płuczący przez wąż wewnątrz rur. Następnie rozwiązanie przenosi rozwiniętą glebę na powierzchnię.

Jeśli celem urządzenia studziennego nie jest warstwa wodonośna w osadach piaszczystych, wiercenie można przeprowadzić z płukaniem, aż do osiągnięcia skał.

Wagi i wady

W porównaniu do metody wiercenia mechanicznego za pomocą kabla szokowego i obrotowego, wiercenie rdzeniowe jest wykonywane dość szybko, co znacznie skraca czas pracy. Jego główną wadą jest niemożność podnoszenia luźnych gleb i kamyków nasyconych wodą. Powoli poruszając się po skałach, głazy wymagają dłuta.

Zalety wiercenia rdzeniowego obejmują:

  • wysoka wydajność i możliwość wiercenia otworów o głębokości ponad 100 m;
  • zmniejszenie obciążeń urządzeń wiertniczych z powodu zniszczenia skały glinianej, porównywalne z jej cięciem;
  • możliwość korzystania z ruchomej platformy o kompaktowych wymiarach.

Wiercenie rdzeniowe jest jedną z najszybszych metod opracowywania wyrobisk. Otwór w piasku z jego użyciem można wykonać w ciągu jednego dnia roboczego. Ręcznie opracowane ujęcie wody trwa znacznie dłużej.

Cechy wiercenia ślimakowego

Ten rodzaj wiercenia jest dziś najczęściej stosowany przy budowie warstw wodonośnych w prywatnych gospodarstwach. Szczególną cechą wiercenia ślimakowego jest to, że rozwinięta skała jest całkowicie usuwana z odwiertu bez dodatkowego wyposażenia. Metoda przypomina wkręcanie, pozwala na wiercenie do głębokości i jednocześnie usuwanie zbędnej gleby.

Narzędzie do wiercenia nazywa się śrubą. Jest to metalowy pręt z ostrzami. Wkręcając się w ziemię, świder niszczy skałę, która utrzymuje się na jej ostrzach. Ze względu na specyficzną konstrukcję śruby niemożliwe jest całkowite uwolnienie twarzy z ostrza. Dlatego jest on głównie używany do penetracji górnych warstw.

Wiercenie świdra jest szybką i tanią metodą, która nie wymaga zbiornika płynu płuczącego.

Wiercenie za pomocą śruby nie wymaga dużych nakładów i kosztów finansowych, dlatego zakres zastosowania tej metody jest wystarczająco szeroki: odwierty poszukiwawcze, układanie łączności, wiercone studnie i częściowe wiercenia dla wody.

Jest teraz aktywnie wykorzystywany do urządzenia studni Abisyńskich, aby nie wypełnić całkowicie studni igłowej w gęstej glebie i nieco ułatwić proces zatapiania pnia w poprzednio zniszczonej skale.

Metoda nadaje się do budowy studni wodonośnych o głębokości do 30 m na glebach miękkich i luźnych oraz do 20 m na glebach średnio-gęstych. Po penetracji ślimaka i zainstalowaniu obudowy, odwiert musi zostać oczyszczony z nieusuniętych skał przez muszle.

Ślimak nie nadaje się do pracy w skałach! Służy do częściowego wiercenia odwiertów do 120 m, podczas gdy ta metoda jest łączona z innymi: obrotowy, szokowy, rdzeniowy.

Śruba - narzędzie do wytaczania, przypominające strukturalnie śrubę. Zakopany śrubą, wkręcając go w ziemię Wiercenie ślimakowe - najszybsza metoda wykopu. Bur nie jest jednak przeznaczony do chwytania i trzymania skały. Śruba służy do wiercenia otworów o dowolnym rozmiarze i przeznaczeniu, często stosowanych w ręcznym zagospodarowaniu odwiertu Minusem wiercenia śrubą jest to, że po ślimaku bęben musi zostać oczyszczony wiewiórką, tj. podwójny otwór

Zaangażowany sprzęt i narzędzia

Wiercenie świdra odbywa się za pomocą wiertnicy, której głównym elementem jest śrubowe narzędzie do wiercenia, wykonane z metalu o wysokiej wytrzymałości. Wiertło jako pogłębienie zwiększa się za pomocą ślimaków o jednakowej wielkości.

W zestawie znajdują się czasem używane końcówki łopatkowe, niezbędne do przechodzenia luźnych skał, a także kawałki z okrągłymi lub stożkowymi główkami, używane do tworzenia litych skał.

Wiertnica oparta na samochodzie wyposażonym w mocny silnik jest najlepszą opcją do wiercenia w trudno dostępnych i odległych miejscach

Większość nowoczesnych platform wiertniczych jest wyposażona w wydrążone skorupy, wyposażone w odwracalne zamki, które nie pozwalają na ruch narzędzia w przeciwnym kierunku.

Części tnące śruby podczas procesu wiercenia są chłodzone przez rozwiniętą glebę, a rozwinięta skała unosi się w górę spiralnie. Pozwala to na ciągłe wiercenie, znacznie redukując czas i koszty energii związane z tworzeniem studni wodonośnej.

Technologia wiercenia śrubowego

Po zakończeniu penetracji, której głębokość wynosi 1, 5-2, 0 m, ślimak jest usuwany, a obudowa jest instalowana w studni. Średnica studzienki wiertniczej ze śrubą wynosi 50–200 mm i zależy od wielkości używanego narzędzia.

Zapadnięcie się ściany otworu wiertniczego zapobiega obudowie. Jest to szczególnie ważne w przypadku luźnych gleb luźnych, więc wiertarki mają zasadę: używać ślimaków z łopatkami usytuowanymi pod kątem 30–60 ° podczas zatapiania glin piaszczystych i glin oraz narzędzi z ostrzami pod kątem 90 ° podczas wiercenia gęstych piasków.

Przy mniejszym nachyleniu zwojów cewki ślimaka więcej rozłącznego ostrza przenosi się na powierzchnię śruby.

Wiercenie świdra nie wymaga użycia płynu do płukania, skała wytworzona przez wiertło jest doprowadzana na powierzchnię ostrzy narzędzia

Plusy i minusy używania ślimaka

Wiercenie metodą wiercenia umożliwia wykonanie studni tak szybko, jak to możliwe, pod warunkiem, że rozmiar śruby i kąt nachylenia wiertła zostały dobrane prawidłowo.

Zalety wiercenia ślimakowego obejmują:

  • gleba natychmiast podnosi się na powierzchnię podczas wiercenia;
  • duża szybkość pogłębiania się w ziemię bez przestojów technologicznych;
  • nie ma potrzeby spłukiwania odwiertu;
  • w domu można wywiercić kompaktową instalację śrubową lub ręczny ślimak (w piwnicy);
  • nie ma potrzeby podnoszenia pierwszego ogniwa na powierzchnię i demontowania / montażu przewodu wiertniczego jak w metodzie kolumnowej.

Główną wadą wiercenia ślimakowego można uznać za niemożliwość pracy na glebach luźnych i bardzo twardych, ale jednocześnie ślimak jest idealnym narzędziem do wiercenia w glebach gliniastych, mieszanych (gliniastych i gliniastych) i miękkich glinach.

Inną wadą, która ogranicza zastosowanie ślimaka do montażu studni wodonośnych, jest potrzeba zastosowania kabla szokowego do czyszczenia bagażnika z walcowanej skały.

Świder podobieństwa - cewka jest szeroko stosowana w wierceniu ręcznym. Niszczy również skałę i blokuje ją za pomocą płatów, aby wyciągnąć ją w górę.

Charakterystyka wiercenia obrotowego

Wiercenie obrotowe jest metodą wiercenia obrotowo-wibracyjnego, w której zniszczenie gleby odbywa się za pomocą dłuta wprawianego w ruch w dnie studni z wirnika wiertnicy. Wirnik obraca się z silnika samochodowego lub oddzielnie zainstalowanego silnika elektrycznego przez wał napędowy.

Rozwinięta gleba jest wypłukiwana z szybu wiertniczego metodą bezpośredniego lub wstecznego płukania. Roztwór myjący może być dostarczany zarówno przez grawitację, jak i pompownię.

Większość studni artezyjskich jest wierconych za pomocą obrotowej metody wiercenia: za pomocą wiertła, obracanego przez wirnik, a następnie mycia studni i mocowania obudowy

Wiercenie obrotowe służy do tworzenia skalistych i półskalistych gruntów przy ustawianiu głębokich studni do 150 m. Wiertnica obrotowa z prawidłowo dobranym dłutem i ciężkimi rurami wiertniczymi dobrze radzi sobie z formacjami skalnymi.

Specjaliści wiertniczy zalecają stosowanie tej metody wiercenia w następujących warunkach:

  1. Sekcja hydrogeologiczna terenu została dobrze zbadana. Wiadomo, że skała ma być wiercona. Znany jest poziom występowania warstwy wodonośnej w podłożu skalnym.
  2. Woda podziemna ma charakterystyczne ciśnienie dla studni artezyjskich.
  3. Istnieje możliwość nieprzerwanego dostarczania wody przemysłowej do płukania studni.

W regionach południowych wiercenie obrotowe może być wykonywane przez cały rok, aw klimacie północnym stosowanie tej metody jest ograniczone ze względu na możliwość zamarzania płynu myjącego.

Zastosowany sprzęt i narzędzia

Wiercenie obrotowe warstw wodonośnych odbywa się za pomocą ramy lub wieży kratowej, na której znajdują się urządzenia dźwigowe i inne elementy urządzenia wiertniczego. Wieża umożliwia podnoszenie i opuszczanie sznurów wiertniczych do studni.

Struktura wiertnicy obrotowej obejmuje:

  • rama lub wieża kratowa;
  • napędzany silnikiem;
  • wirnik i przewód wiertniczy;
  • sprzęt do pompowania i system czyszczenia cieczy płuczącej;
  • sprzęt do podnoszenia, przewód ciśnieniowy, krętlik, uszczelnienia olejowe itp.

W instalacjach samobieżnych silnik zastosowany w silniku jest silnikiem, na podstawie którego znajduje się kompleks wiertniczy. W tym przypadku moc silnika jest regulowana przez prędkość narzędzia wiertniczego.

Jako źródło energii dla wiertnicy obrotowej może być stacjonarny lub ruchomy silnik elektryczny, silnik samochodowy, generatory

Wirnik za pomocą przekładni przekazuje obrót do rury napędowej, która z kolei przekazuje ją do głównego narzędzia do wiercenia - dłuta. Долото может иметь различную форму и изготавливается из высокопрочных материалов: композиты, сталь с алмазным напылением и др.

Для каждого типа грунта подбирается особый размер и форма долота, обеспечивая тем самым высокую эффективность и скорость проходки.

Шнек - наиболее подходящий бур для ручного бурения. Ручным станком со шнековым снарядом можно пройти скважину до 10 -12 м Шнек поступательными движениями завинчивается в грунт, отвал выносится на лопастях снаряда. Одновременно с проходкой устанавливается обсада Для наращивания высоты буровой колонны применяются штанги, соединяемые друг с другом резьбовыми муфтами Обсадку подбирают в зависимости от диаметра шнека. Вручную обычно бурят узким буром, в который устанавливается колонна ВГП труб. Для откачки используют ручной или электрический поверхностный насос

Своеобразие роторной технологии

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

  1. Разрушение породы при помощи долота.
  2. Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
  3. Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды.

Как правило, в частных хозяйствах используется технология бурения с прямой промывкой, которая включает в себя следующие этапы:

  • заглубление в грунт долота большого диаметра;
  • вращение долота под воздействием ротора;
  • установка бурильных труб и монтаж утяжелённых труб между ними и долотом;
  • удаление отработанного грунта напором жидкости при помощи насоса;
  • монтаж обсадной трубы, чтобы предотвратить обсыпание грунта внутри скважины;
  • бурение долотом меньшего диаметра и повторение всего цикла.

При обратной промывке грунт выносится из скважины по трубам бурильной колонны, а промывочная жидкость заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотёком поступает в предварительно подготовленный резервуар, где происходит её очистка от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией отработанной породы.

В некоторых случаях при осуществлении роторного бурения применяют не прямую или обратную промывку, а продувку воздухом под давлением, созданным при помощи компрессора

Достоинства и недостатки роторного бурения

Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке.

Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:

  • высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
  • возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
  • высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.

Подводя итоги, можно сказать, что:

  1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
  2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
  3. Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

О том, как сделать буровой станок своими руками, вы сможете прочитать в другой популярной статье нашего сайта.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wideo # 1. Демонстрация принципа классического колонкового бурения с извлечением керна напором воды:

Wideo # 2. Особенности бурения скважины шнеком:

Wideo # 3. Колонковое бурение скважины с промывкой забоя и установкой двойной обсадки, наружная часть которой выполнена стальными трубами, внутренняя полимерными:

Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.

Хотите поделиться историей бурения скважины на собственном участке или полезной информацией по теме статьи? Proszę zostawić komentarze w poniższym bloku. Здесь же можно задать вопрос или указать на спорные моменты в тексте.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Przydatne porady