Forarea carotelor puțurilor: tehnologie și nuanțe de lucru

Una dintre cele mai productive și economice metode de formare a lucrărilor miniere este forajul cu carote. Este folosit în explorarea minerală și în geologia ingineriei.În plus, aceasta este cea mai simplă și rapidă modalitate de a obține acces la apele subterane pentru organizarea alimentării cu apă.

Veți afla totul despre specificul găuririi carotelor, instrumentele necesare pentru implementarea acestuia și caracteristicile de aplicare din articolul nostru propus.

Domeniul de aplicare al forajului cu carote

Forajul carotelor este o metodă care face posibilă determinarea cu cea mai mare precizie a adâncimii acoperișului și a bazei straturilor de sol, precum și a nivelului de adâncime al pânzei freatice.

Tehnologia de forare a carotelor este utilizată pe scară largă în următoarele industrii:

• Alimentarea cu apă în sfera industrială și privată. Forarea puțurilor pentru alimentarea cu apă privată, organizarea captării apei pentru sate întregi sau blocuri se realizează eficient prin foraj cu carote, datorită faptului că forajul pătrunde cu ușurință la adâncimi mari. Instrumentul de bază este capabil să ridice aproape orice rocă distrusă, cu excepția solurilor saturate cu apă și afanate, necoezive (nisip, pietriș, pietricele);
• Explorări geologice în industria minieră. Când piatra trece, are loc un efect punctual asupra solului de-a lungul razei de rotație. Cu alte cuvinte, cu un proiectil care amintește structural de o țeavă, o masă solidă de roci este forată fără a le perturba structura și starea.
• Constructie. Efectuarea cercetărilor geotehnice pentru studiul proprietăților fizice și mecanice ale solurilor și starea rocilor. Tehnologia de bază face posibilă identificarea cu acuratețe a apei subterane și prelevarea de mostre de apă pentru a studia agresivitatea acestora față de beton.

În timpul forării carotelor, se extrage un miez - o coloană de sol sau straturi de sol adiacente. Miezul se caracterizează printr-o structură naturală solidă, care asigură o analiză cuprinzătoare a rocii studiate. Găurirea cu o țeavă de miez vă permite să determinați cu cea mai mare precizie adâncimea rocii în scop de studiu.

Forajul carotelor asigură integritatea miezului extras, ceea ce contribuie la studiul de înaltă calitate a rocii. În același timp, se efectuează curățarea de cea mai înaltă calitate a feței de roca distrusă

Utilizarea unui burghiu de carotare în construcții facilitează și accelerează semnificativ procesele. O grămadă este introdusă cu ușurință în gaura pregătită cu un burghiu sau se montează o structură de beton armat gata făcută. Forarea carotelor vă permite să creați găuri cilindrice în structurile din cărămidă și beton.

Tehnologia și echipamentele de lucru

Există două metode cunoscute de utilizare a unui burghiu: lucrul cu alimentare cu lichid în gaura de jos sau lucrul uscat, adică fără fluid de foraj.

Forarea fără utilizarea fluidului de foraj este utilizată dacă solurile necoezive sunt saturate cu umiditate naturală în cantități suficiente pentru penetrare și extracție. De asemenea, nu este furnizată apă la puțul de excavare atunci când treceți prin argile/argile fluid-plastice, plastice moi și refractare, argile nisipoase dure și plastice.

Lichidul trebuie folosit la forarea rocilor stâncoase și semi-stâncoase.În absența apei, în acest caz, adâncirea are loc mult mai lent. În plus, probabilitatea defecțiunii premature a bitului crește semnificativ și, prin urmare, forarea uscată este considerată mai costisitoare.

Tehnologia de forare a carotei unui puț cu spălare permite nu numai extinderea duratei de viață a echipamentului de lucru, ci și cea mai rapidă și mai puțin laborioasă modalitate de a elibera suprafața de roca distrusă.

La găurirea cu fluid de foraj, rata de adâncire crește semnificativ. Cel mai adesea, această metodă este utilizată la forarea puțurilor de adâncime considerabilă. Acest lucru permite finalizarea lucrării în cel mai scurt timp posibil cu risc minim de deteriorare a coroanei.

Apa sub presiune ridicată este, de asemenea, furnizată la fund în timpul dezvoltării unei puțuri în soluri afanate, necoezive, dacă eșantionarea miezului nu este o problemă. În acest caz, fața este pur și simplu spălată cu un jet de apă, eliberând puțul de mine de solul distrus.

Principiul tehnicii de bază

Elementul principal în găurirea carotelor este o piesă de tăiere distructivă instalată pe baza țevii miezului. Ei o numesc coroană. Pentru săparea pietrelor se folosesc coroane speciale echipate cu tăietoare cu diamante.

Coroanele sunt elemente de tăiere înlocuibile care sunt înșurubate pe marginea inferioară a țevii de miez. Acestea trebuie schimbate de mai multe ori în timpul procesului de foraj.

Burghiul de diamant este cel care asigură trecerea practic nestingherită a burghiului la adâncimi mari atunci când introduceți lucrările de admisie a apei în calcar. Adică, la dezvoltarea fântânilor îngropate în roca de bază, în crăpăturile cărora, ca urmare a condensului vechi de secole, s-au format rezerve de apă subterană cea mai pură.

Burghiele sunt schimbate în cel mai simplu mod - îndepărtați piesa uzată și înșurubați un burghiu nou pe țeava de miez

Roca este tăiată folosind un pic care se rotește la viteze mari. Viteza de rotație a burghiului poate fi reglată în funcție de densitatea solului care se dezvoltă. Coroana „taie” solul numai de-a lungul marginii unui fel de cilindru, a cărui parte centrală este presată în țeava centrală.

Pentru a extrage miezul, burghiul este ridicat la suprafață. Solul capturat de acesta este literalmente suflat din burghiu cu carote de un curent de aer furnizat în partea superioară a țevii. Procesul de suflare este accelerat prin lovirea proiectilului cu un baros.

În timpul procesului de forare a miezului, un segment de rocă forat în formă de con este împins într-un tub de miez. Pentru a-l scoate, miezul este scos din cilindru prin dezasamblarea șirului tijei de foraj. Miezul este suflat și doborât din țeavă

Când trec prin roci dure, carotajele au o productivitate mai mare decât burghiele cu matrice și cu role. Acest lucru se datorează vitezei mari de rotație a burghiului, care reduce cantitatea de efort de dezvoltare necesară.

În plus, bucățile distrug complet piatra, care va trebui să fie „scoops out” cu un dispozitiv de evacuare sau apă trebuie să fie furnizată cu presiune pentru a spăla fața. De fapt, va trebui să treceți prin aceeași secțiune de două ori, sau chiar de trei ori: mai întâi distrugeți-o, apoi curățați-o. Tehnologia de bază vă permite să treceți și să curățați fața dintr-o singură mișcare.

Mașini-unelte și instalații de foraj

Alegerea mașinii sau a instalației de foraj este determinată de scopul puțului și diametrul acesteia. Popularitatea metodei de forare a carotelor determină producția de instalații și mașini de foraj în întreaga lume. Tractoarele grele, camioanele și vehiculele de teren sunt potrivite pentru instalațiile destinate forajului de explorare.

Utilizarea tractoarelor cu șenile grele permite forarea cu carote a puțurilor în zone cu drumuri impracticabile, mlaștină de suprafață și teren instabil

Cel mai adesea, echipamentele de foraj sunt montate pe mașini clasice ale mărcilor MAZ, KAMAZ și Ural. Cu toate acestea, există opțiuni de instalare pentru echipamente mai ușoare, care sunt utilizate pentru forarea puțurilor de apă în construcții private.

La găurire rotativă manuală Conducta de miez este înlocuită de predecesorul său istoric - sticla. Acest proiectil este o versiune scurtată a unui tub de miez cu o margine ascuțită pe talpă. Sticla este înșurubată în pământ manual sau folosind un burghiu cu motor și tot ce este împachetat în el este îndepărtat la suprafață.

Motoarele pe benzină și electrice sunt folosite pentru a mecaniza forarea manuală a puțurilor de mică adâncime și formarea găurilor pentru instalarea gardurilor și a suporturilor de linii electrice. Ele transmit mișcări de rotație melcului sau țevii de miez

Echipamente pentru foraj si amenajare puturi

Atunci când implementați forarea carotelor, aveți nevoie de echipamente care vă permit să lucrați la adâncime, să dezvoltați și să extrageți o mare varietate de tipuri de roci. În timpul lucrului, trebuie asigurată ridicarea periodică a materialului distrus de proiectil la suprafață.

Set standard de instrumente de găurit

Pentru a efectua lucrări de calitate aveți nevoie de:

• Coji de miez. Sunt utilizate atât pentru foraj orizontal, cât și pentru excavare verticală. Folosind țevi de miez standard, este posibil să găuriți la un unghi de până la 45 de grade. Carotajele cu pereți subțiri pot fi utilizate exclusiv pentru forarea orizontală fără șanțuri la așezarea comunicațiilor.
• Coroane. Acesta este un instrument pentru spargerea pietrelor care este montat pe un tub de miez pentru a facilita tăierea miezurilor în rocă. Biți de alamă sunt utilizați pentru forarea solurilor sedimentare coezive și necoezive. Biți din carbură cu freze diamantate sunt produse pentru găurirea pietrelor și formarea găurilor în pereți de beton, asfalt și cărămidă.
• Conducte din oțel. Necesar pentru acoperirea excavației - formarea unui sondă, efectuată concomitent cu adâncirea acesteia. Diametrul lor este egal cu diametrul puțului. Carcasa pentru admisia apei este selectată în prealabil, concentrându-se pe diametrul țevii de miez și pe pompa care este planificată să fie utilizată în puț.
• Mrene. Acestea sunt țevi înguste răsucite împreună. Folosit pentru a extinde șirul de foraj. Mai simplu spus, ele sunt înșurubate alternativ în partea superioară a tubului de miez, astfel încât mișcarea de rotație să poată fi transmisă acestuia la o adâncime mai mare decât înălțimea proiectilului. Înălțimea țevii miez + înălțimea garniturii de foraj = adâncimea excavației.
• Traducători. Necesar pentru a asigura îmbinarea conexiunilor filetate de diferite diametre care sunt prezente pe tijele de foraj, rotatoare, garnituri de spălare și alte componente.
• Spălarea dopurilor și a etanșărilor. Cu ajutorul lor, este posibil să ridicați solul distrus la suprafață dacă nu este nevoie să luați un miez întreg. În acest caz, se furnizează apă pe față, spălând solul distrus sub presiune pe suprafața zilei.
• Dalte. Ele sunt folosite pentru a adânci gaura în locurile cele mai dificile pentru ca un burghiu să pătrundă. Când se utilizează un pic, uneori trec de la găurirea rotativă la găurirea cu percuție prin cablu.

Instrumentul prezentat este un set standard pentru găurire folosind tehnologia miezului.În unele cazuri, în funcție de complexitatea dezvoltării, pot fi necesare instrumente și echipamente suplimentare.

La adâncirea săpăturii, o coloană de tije de foraj este înșurubată succesiv în partea superioară a țevii de miez. Pentru a extrage proiectilul de miez la suprafața coloanei, tija din spatele tijei este nerăsucită

Caracteristici ale designului conductei de bază

Caracteristica de design proiectil în timpul forării carotei, se datorează păstrării maxime a integrității miezului și constă într-un aranjament în formă de inel în jurul unui pasaj liber. Una dintre cele mai importante caracteristici este coeficientul prelevarea de probe de bază Este definit ca raportul dintre diametrul miezului și diametrul exterior al sculei.

Instrumentul de găurit cu miez este standardizat, diferă în principal doar în diametru. Pe baza caracteristicilor structurale, țevile miezului sunt clasificate în simple și duble. Proiectilele individuale concepute pentru a funcționa în condiții geologice normale sunt excelente pentru dezvoltarea puțurilor de apă.

O unealtă dublă cu tub interior care nu se rotește este utilizată numai în explorarea geologică. Este necesar să se extragă mostre de rocă care sunt ușor distruse sub influența unei varietăți de factori. Vă permite să luați o probă în compoziția sa naturală, cu un procent natural de minerale și roci sterile.

O țeavă cu un singur miez este utilizată în prelevarea de probe pentru cercetare geotehnică, explorare geologică și forarea găurilor pentru instalarea suporturilor de linii electrice.

Toate țevile de miez sunt proiectate pentru utilizarea suflarii, furnizarea fluidului de foraj la fund și curățarea puțului. Blatul lor este echipat cu o gaură tehnologică prin care se injectează apă sau un curent de aer.

Specificul părții tăietoare a proiectilului

Orice coroană este prezentată sub forma unui inel cu un filet deasupra, necesar pentru înșurubarea la o țeavă de miez și tăietori situate la capătul inferior. Dispozitivele de tăiere pot fi turnate solid sau sudate pe această parte metalică de tăiere.

Următoarele biți sunt utilizați pentru găurirea carotelor:

• Carbură - incisiv fin, cu nervuri.
• Diamant – impregnat și diamant mic.

Elementele de tăiere din carbură sunt proiectate pentru găurirea solurilor „moale”. Cu ajutorul lor se forează toate tipurile de roci argiloase de orice consistență, roci semi-stâncoase, cu umiditate scăzută și nisipuri umede de densitate densă și medie. Pentru a găuri gresii și marne, se folosesc coroane cu freze de tungsten-cobalt.

Incisiv fin biți sunt proiectați pentru găurirea rocilor medii-dure de mici abrazivitatea. Sunt echipate cu freze octogonale sau pătrate. Când frezele sunt poziționate la înălțimi diferite, se realizează și o față în trepte, ale cărei avantaje au fost subliniate mai sus.

Folosind biți cu nervuri, circulația fluidului de spălare este îmbunătățită prin extinderea diametrului puțului

Cu nervuri biți sunt proiectați pentru găurirea rocilor dure de mediu abrazivitatea. Frezele unor astfel de coroane sunt formate din oțel cilindric sau prismatic sediu cu inserție din carbură. În același timp, chiar dacă coroana se uzează, performanța acesteia nu scade.

Coroanele cu freze diamantate sunt concepute pentru găurirea pietrelor stâncoase și semi-stâncoase de înaltă abrazivitatea.

Pentru a crește rezistența și a îmbunătăți proprietățile abrazive, diamantele industriale sunt presate în masa turnată în timpul procesului de producție. Recent, cristalele naturale sunt adesea înlocuite cu unele cultivate artificial.

Numărul de coaste este determinat de designul coroanei și diametrul acesteia - poate fi de la trei la șase. Accelerarea procesului de distrugere a rocii poate fi realizată prin deplasarea nervurilor în sus față de capătul coroanei. Acest lucru asigură o gaură de jos în trepte și facilitează trecerea lichidului de spălare.

Conducte de tub

Ambele țevi de oțel cu miez și carcasă sunt produse în conformitate cu GOST 51682-2000. În explorarea geologică și geologia ingineriei, ele sunt folosite pentru a preveni prăbușirea solului pe față, ceea ce nu ne-ar permite să înțelegem la ce adâncime un strat geologic este înlocuit cu altul.

ÎN amenajarea lucrărilor de captare a apei țevile de tubaj formează pereții puțului. Un alt șir de țevi, de producție, este scufundat în carcasa asamblată din ele. În zilele noastre este cel mai adesea asamblat din plastic. Coloana de producție este echipată cu un filtru pentru a reține boabele de nisip și pietrișul fin în timpul pompării.

Cele mai comune sunt țevile de carcasă cu racorduri niplu. În acest caz, țevile au un filet interior pe o parte și un filet exterior pe partea opusă. Puțul de excavare este asamblat din țevi filetate extrem de simplu și rapid.

Atât conductele de miez, cât și de carcasă sunt echipate cu filete, exterioare la un capăt și interioare la celălalt. Acest lucru face posibilă asamblarea rapidă și ușoară a carcasei. Dimensiunile filetului sunt unificate - orice țeavă de carcasă poate servi ca țeavă de miez, doar înșurubați coroana și vârful pe ea

Există țevi de carcasă concepute pentru îmbinări sudate. Ele nu sunt utilizate în sectorul privat din cauza procesului de asamblare a coloanei care necesită forță de muncă.

Ambele țevi de carcasă și miez sunt fabricate din oțel de grad 45 cu grupa de rezistență „K”.Pentru a crește rezistența la uzura suprafeței, capetele țevilor sunt întărite. In functie de echipamentul de foraj folosit si diametru pompă submersibilă la construcția lucrărilor private de captare a apei se folosesc conducte cu diametrul de 100 până la 200 mm.

Etapele forajului carotelor

Înainte de a începe lucrul, trebuie să studiați planul cadastral și să pregătiți suprafața de lucru. Este necesar să se asigure accesul nestingherit la locul de foraj atât pentru instalația de foraj în sine, cât și pentru mașina cu fluidul de spălare.

Următorul pas este săpați o groapă cu un volum de cel puțin 2 metri cubi - acest lucru va evita necesitatea folosirii unui rezervor suplimentar. Groapa este proiectată pentru drenarea apelor subterane și a lichidului de spălare utilizat. Pentru a instala partea principală a portbagajului, este necesar să loviți solul.

Apoi, bitul selectat este conectat la țeava miez de foraj și selectat țevi de carcasă, care vor crește pe măsură ce se adâncesc. Instalarea ar trebui să fie bine asigurată, după care instalația de foraj este pornită.

Tehnologia de bază cu spălarea feței cu apă face posibilă eliberarea puțului de mine de roca distrusă în cel mai simplu și rapid mod

Pe măsură ce burghiul se adâncește și se umple, acesta este periodic ridicat la suprafață și curățat de pământul capturat de unealtă în timpul forajului. După care burghiul, eliberat de miez, poate fi din nou scufundat în gaura puțului pentru a continua forarea.

Pentru a ridica în partea de sus, șirul țevii de foraj, constând dintr-o unealtă de miez și tije, este dezasamblat. Adică, separă secvenţial tija după tijă până când ţeava de miez este îndepărtată din butoi.

Cea mai bună opțiune pentru dezvoltarea unui puț pentru proprietarii privați este considerată a fi forarea carotelor, însoțită de spălare. În acest caz, nu trebuie prelevate mostre. Principalul lucru este să formați rapid butoiul și să îl curățați de nămol. În același timp, pregătirea lucrărilor pentru utilizare viitoare.

Pentru spălare, puteți folosi orice apă; apa dintr-un iaz sau râu din apropiere este destul de potrivită. Forarea se poate face si uscata daca se construieste un put pentru nisip. De obicei, în acest caz, câteva găleți cu apă ca fluid de foraj sunt suficiente doar pentru a răci proiectilul din partea de jos.

Folosind tehnologia de bază, găurile sunt forate în beton și structuri din beton armat, fundații și pereți de cărămidă.

Când lucrați în nisip liber, cu umiditate scăzută, se recomandă adăugarea de sticlă lichidă sau masă de argilă la soluția de lucru pentru a întări pereții găurii. În orice caz, atunci când un burghiu trece printr-un orizont cu o structură instabilă, ar fi justificată să se întărească pereții puțului cu țevi de tub.

Caracteristicile tehnologice ale procesului

În timpul procesului de adâncire, este posibilă reglarea vitezei de rotație a burghiului. Trebuie remarcat faptul că burghiul poate depăși cu ușurință straturile de roci sedimentare la viteze mici. Dar atunci când treceți de roca de bază, este necesară o creștere a vitezei de rotație. Cu metoda de găurire cu miez, este posibil să se pătrundă straturi de diferite compoziții și orice duritate.

Este necesar să se țină seama de faptul că instalația de foraj trebuie să fie amplasată pe un loc orizontal pregătit, nivelat. Unghiul de penetrare poate fi reglat dacă diametrul puțului dezvoltat nu depășește 1 metru. Verticalitatea excavației este apoi menținută de carcasa.

Conductele de carcasă pot fi refolosite dacă sunt scoase din excavație imediat după excavare. Un tub de miez este un proiectil reutilizabil, ceea ce nu se poate spune despre coroane. Pentru forarea în orizontul sedimentar sunt necesare cel puțin două sau chiar mai multe. Când se construiește o fântână pe calcar, este imposibil să se prezică cu exactitate numărul de coroane uzate.

Pentru a prelungi durata de viață a bitului de diamant după instalarea sau înlocuirea acestuia, fundul puțului trebuie tratat cu o daltă. Această măsură va crește semnificativ rata de penetrare

Instalația de foraj poate fi montată pe vehicule de mare capacitate sau pe vehicule pe șenile echipament special în cazul lucrărilor în condiţii dificile de teren. Echipamentele mobile mai ușoare pot fi utilizate la forarea puțurilor de apă folosind metoda miezului.

Avantajele și dezavantajele metodei de bază

Datorită acțiunii punctuale a coroanei de-a lungul razei sale, se asigură tăierea precisă și aducerea la suprafață a unui miez solid. Tehnologia este aplicabilă pentru găurirea rocilor până la XII categorii, puteți lucra atât perpendicular, cât și în unghi.

Unul dintre cei mai importanți indicatori ai metodei de bază este productivitatea ridicată și viteza de găurire.

Pe lângă acestea, pot fi evidențiate următoarele avantaje:

• Volumul de foraj în cazul utilizării fluidului de spălare sau a apei de proces este de 85%;
• Introducerea emulsiilor active în soluția de lucru face posibilă menținerea pereților puțului în starea lor inițială;
• Datorită reducerii sarcinilor axiale datorită faptului că roca nu este distrusă în mod continuu, se realizează o reducere a costurilor energetice.
• Metoda vă permite să lucrați cu orice roci, inclusiv bazalt și granit.
• Când utilizați o mașină mobilă prefabricată, este posibil să efectuați lucrări în locuri greu accesibile.

Alături de avantajele sale, forarea carotelor are și dezavantajele sale:

• Când se lucrează în roci fracturate, apare adesea blocarea miezului, ceea ce duce la necesitatea demontării țevii pentru a o scoate.
• Când trece prin roci dure, bitul devine rapid tocit din cauza supraîncălzirii și lipirii. Pentru a evita acest lucru, este necesar să utilizați lichid de răcire și să reduceți debitul. Ca urmare, viteza de foraj scade.
• Secțiunea transversală mică (până la 200 mm) de găurire nu permite utilizarea de puternice submersibil pompe.

La dezvoltarea puțurilor de apă, dacă se folosește o soluție de argilă la deschiderea formațiunii, există o probabilitate mare de colmatare a acviferului.

Concluzii și video util pe această temă

Video 1. Etapa inițială a forării unui puț folosind metoda miezului:

Video 2. Forarea carotelor unui puț în rocă de granit:

Începutul forării carotelor unui puț trebuie să fie precedat de un calcul economic. Respectarea standardelor de siguranță și a regulilor de operare pentru echipamente minimizează riscul de defectare a echipamentului, asigurând astfel o eficiență ridicată de operare, viteză de foraj și costuri economice reduse.

Ați dori să împărtășiți complexitățile tehnologiei coloanelor cunoscute numai de dvs.? Aveți informații utile despre subiectul articolului? Vă rugăm să scrieți comentarii în formularul de bloc de mai jos, să puneți întrebări și să postați fotografii pe tema articolului.