Rotacijsko vrtanje vrtin: pregled tehnologije vrtanja in potrebne opreme

Če podeželske hiše ni mogoče priključiti na centralno oskrbo z vodo, morate organizirati avtonomni sistem.Večina lastnikov ga raje gradi na podlagi vodnjaka, katerega razvoj uporablja različne metode. Ogledali si bomo rotacijsko vrtanje vrtin - zelo obetavno, a doslej malo znano možnost.

Članek, ki smo ga predlagali, podrobno opisuje zapletenost rotacijske tehnologije in uporabljena orodja. Analizirane so prednosti in slabosti te tehnike ter predstavljeni načini njene implementacije v praksi. Naš nasvet bo koristen preudarnim lastnikom zasebnih parcel, ki želijo spremljati delo vrtalnikov.

Opredelitev rotacijskega vrtanja

Najprej si poglejmo, kaj pravzaprav je rotacijsko vrtanje in kakšne so njegove alternative? Vrtanje s svedrom je še vedno priznano kot eden najpogostejših načinov gradnje zajetja vode.

Vendar vijačna tehnologija ne dopušča prehoda skalnate podlage. Vijačni sveder, ki se uporablja pri vrtanju s svedrom, ne more uničiti apnenca. Pogosto pa se zgodi, da je treba vanj vrtati, ker... prekrivni sloji nimajo stabilnega in zadostnega pretoka za izkoriščanje.

Tehnologija jedrnega in polžnega vrtanja ne omogoča prodiranja v skalne formacije. V primeru gradnje vrtine na apnencu je bolj učinkovito in ekonomično uporabiti metodo rotacijskega vrtanja.

Zato se je rotacijska tehnologija, ki se je prej uporabljala le v rudarski industriji, začela uvajati v gradnjo zasebnih objektov za zajemanje vode. Njegov delovni element je nekoliko nameščen v spodnjem delu vrtine. Z dletom uničimo kohezivne in nekohezivne zemljine ter zdrobimo kamninsko podlago.

Izkop uničene kamnine poteka s tekočino, ki jo dovajamo na dno preko delovnega stebra oz. obročastega prostora. To sta 2 različni metodi vrtanja, od katerih bo vsak podrobneje obravnavan v nadaljevanju.

Premer svedra presega premer delovne vrvice, kar omogoča:

• zmanjšati porabo energije za celoten postopek vrtanja (moč se porabi neposredno samo za vrtenje svedra s silo v spodnji luknji, izgube zaradi trenja delovnega niza ob stene vrtine pa so čim manjše);
• zaščitite večino elementov delovnega niza pred poškodbami, pa tudi stene izvrtane vrtine pred uničenjem;
• ustvariti vodnjake impresivnega premera (na primer do 70 cm) na izjemno impresivnih globinah.

Na ta način lahko tvorijo vodnjake, globine 300 metrov ali več, tj. vrtanje vodnih zajemov za oskrbo z vodo dacha območij in vasi.

Torej, definicija: vrtanje po rotacijskem principu je metoda razvoja vrtine, pri kateri se sila na sveder v spodnji luknji prenaša iz rotacijskega rotator skozi delovni stolpec. Sestavljen je iz palic - ozkih jeklenih cevi, ki so zaporedno povezane med seboj vzdolž vdolbine v tla.

Toda pri čiščenju rudniškega jaška in stene blata se uporablja voda, dobavljena pod pritiskom.Zahvaljujoč tej rešitvi ni potrebe po nenehnem razstavljanju in ponovnem sestavljanju vrtalne verige za pridobivanje jedra, kot pri jedrnem vrtanju.

Tekočina, vbrizgana v izkop, takoj reši dve pomembni težavi: vrtalni napravi sprosti pot za nadaljnje delo in proizvede čiščenje vodnjakapotrebno za pripravo dovoda vode za delovanje.

Prednosti rotacijske tehnologije

Kakšne so prednosti rotacijskega vrtanja pred možnimi alternativami? Več jih je.

PrvičZ rotacijskim bitjem lahko ustvarite vodnjake velikega premera, ki lahko v celoti zadovoljijo potrebe po vodi več gospodinjstev hkrati.

Nobena skrivnost ni, da vrtanje ni poceni postopek: zahteva specializirano opremo, izkušeni vrtalci pa morajo postopek spremljati in upravljati. Navsezadnje je dejavnost, povezana z vrtanjem vrtin licenciran. Od tod njegova visoka cena.

Zaradi svoje oblike in zasnove lahko svedro med rotacijskim vrtanjem oblikuje vrtine veliko večjega premera kot svedri s polži in jedrnimi cevmi

Združevanje več gospodinjstev hkrati za financiranje enega skupnega vodnjaka za sosednje parcele je ekonomsko donosno podjetje. Toda to zahteva znatno obremenitev. V večini primerov jih vodonosniki kvartarnih sedimentov (peski) ne morejo zagotoviti.

Seveda je za skupno delovanje bolje namestiti dovod vode na apnenec. Za podtalnico, pridobljeno iz nje, je značilna večja vodnatost in čistost. Količina padavin nima niti najmanjšega vpliva na pretočnost vodnjakov na apnencu. Enako ne moremo reči o peščenih vodnjakih.

Drugič, prepričajo z relativno nizkimi stroški energije. Delovni element pri rotacijskem vrtanju je sveder. Toda za razliko od vijaka in jedrno vrtanje, vrtalno orodje ne vpliva na stene izvrtane luknje

To pomeni, da je v neposrednem stiku s tlemi samo svedro, katerega višina je zanemarljiva glede na višino celotne vrtalne verige. Posledično je ta način oblikovanja vodnjakov najhitrejši - do 1000 linearnih metrov na mesec!

Tretjič, kolektivne kupce pritegne globina vrtanja. Samo z rotacijsko metodo lahko izvrtamo vrtino globoko v kamninske metamorfne in magmatske kamnine, iz katerih razpok lahko črpamo vodo, katere sestava je najbolj primerna za pitje.

Najpogosteje se črpa le tehnološka voda iz vodnih zajemov, ki so globoki manj kot 30 m. Na njegovo sestavo vplivajo bližnji rezervoarji, reke, polne smeti, padavine in preprosto tehnične tekočine, razlite po tleh. Polž in jedrna cev bosta pomagala pridobiti le tak dovod vode.

Celoten komplet opreme za vrtanje je enostavno nameščen na eno samo platformo za srednje tovorna vozila. Zaradi tega je postopek rotacijskega vrtanja tehnološko veliko naprednejši in s tem cenejši

Poleg tega vam rotacijsko vrtanje omogoča, da greste skozi dela do celotne globine, ne da bi preklopili na drugo metodo vrtanja. Pri razvoju vrtine s svedrom, na primer, če je treba vrtati skozi balvan, preidejo na metodo udarne vrvi.

Če želite to narediti, odstranite sveder iz cevi in ​​vrzite dleto v čelno stran, dokler se kamen ne razbije. Potem pa zakol očiščeno z varovalko. Uporablja se tudi, če je treba na površje dvigniti z vodo nasičen pesek, ki ga preprosto ni mogoče zadržati v jedrni cevi.

Praksa kaže, da imajo vrtine, izvrtane z rotacijsko metodo, daljšo življenjsko dobo. Tehnološko je to razloženo z dejstvom, da se po namestitvi ohišja, ki tvori stene vodnjaka, obroč dodatno okrepi.

Oprema za gradnjo vodnjakov

Najprej je na površini nad vrtino nameščena navpična konzola za nadaljnjo pritrditev navpičnih povezav delovnega niza. Prvi člen te vrtalne gredi je opremljen z delovnim elementom - svedrom, ki je lahko različnih formatov, odvisno od kategorije vrtljivosti kamnine.

Seveda se za vrtanje vodonosnih vodnjakov uporablja bolj kompaktna oprema in oblikovanje določenega stolpa praviloma ni potrebno

Komplet orodja za vrtanje

Ko prvi člen, svečo, poglobimo, nanjo postavimo naslednjo, imenovano palica, itd. Dolžina vsakega takega bloka cevi se lahko spreminja od 20 do 50 m, za poenostavitev oblikovanja delovnega stolpca pa je vsaka palica opremljena s stožčastim navojem s ključavnico.

Kot rezultat se oblikuje orodje za vrtanje, ki je sestavljeno iz:

• delovni bit;
• pogonska palica;
• stebri navadnih palic, ki so med seboj povezani s spojkami.

Delovna vrvica se drži z vrtljivim elementom, ki ga vrti rotor. Glede na to, kako globoko je načrtovano vrtanje, ter fizikalne in mehanske lastnosti tal, se za oblikovanje vodilne povezave uporabljajo standardne ali obtežene palice.

Pogonska palica je običajno obtežena cev, ker ima pomembno tehnološko nalogo. Preko njega priteka v obraz do svedra čistilna raztopina, katere naloga je izpiranje zdrobljene kamnine. In to posledično postavlja zahteve za spojne povezave, katerih naloga je tesnjenje povezav med povezavami.

Ne pozabite, da je tlak tekočine neposredno odvisen od višine oblikovanega stebra (in ni odvisen od preseka cevi). Še več, tudi če se voda uporablja kot raztopina za izpiranje, se bo tlak vsakih 10 metrov povečal za 1 atmosfero.

Za primerjavo je vredno navesti primer. Delovni tlak v gospodinjskem cevovodnem omrežju v hiši je 10 atmosfer, najmočnejše cevi pa so zasnovane za tlak 20 atmosfer.

Samo če domači sistemi mirujejo in se ne premikajo, se na pogonsko palico uporabi tlak, ki je enak teži vrtalne vrvice. Vendar mora še vedno prenašati rotacijski impulz in silo na nastavek.

Spojke so najbolj kritični elementi palice, saj nosijo težo celotnega spodnjega dela sosednje palice, kot tudi obremenitev zaradi dinamičnih vibracij in rotacijskega gibanja, ki ga posreduje motor.

Za sklopke kot konstrukcijske elemente vrtalne verige veljajo naslednje zahteve:

• mora zagotoviti tesnost povezave palice in vzdržati pritisk tekočine do 100 atmosfer (za čiščenje dna s tlačnim curkom);
• mora biti odporen proti obrabi, da ne postane neuporaben zaradi trenja ob stene vodnjaka;
• mora biti sposoben prenesti navor od vrha delovne vrvice do dna in končno do nastavka.

Zelo pomembno je, da so spojke ustrezne kakovosti. Če vsaj eden od njih ne zdrži obremenitve in se delovna vrvica raztrga, bo njen spodnji del izjemno težko spraviti skupaj z nastavkom. Kar zadeva kapitalske stroške, je včasih lažje izvrtati novo vrtino v bližini kot odstraniti ločeno pogonsko palico.

Uporaba vode med vrtanjem

Tekočina, ki se nanese na obraz, je najpogosteje navadna voda. Včasih se za stabilizacijo vrtine, ki poteka skozi ohlapne, nekoherentne kamnine (pesek, drobljen kamen, gramoz in prodniki), v vrtino dovaja raztopina z dodatki za vrtanje. To je potrebno, ker se ohišje ne vgrajuje v prvih fazah izkopa.

Voda vstopi v izkop bodisi pod pritiskom znotraj pogonske palice (in nato pride do črpanja skozi obročastega vesolje) ali z gravitacijo navzdol obročastega prostora, odvzem pa poteka že skozi delovni stolpec z izčrpovalno črpalko.

To sta 2 različni tehnologiji rotacijskega vrtanja, katerih značilnosti bodo obravnavane v nadaljevanju.

Za rotacijsko vrtanje je značilna največja hitrost razvoja vodne vrtine. Hkrati z vrtanjem se gred opere in obdelovanci pripravijo za prihodnje obratovanje.

Ne glede na uporabljeno metodo pa je treba tekočino, ki se uporablja pri vrtanju povsod, očistiti (za nadaljnjo uporabo).

Za to se uporablja naslednji sklop opreme:

• Skladišče za vrtalno blato. (Če nameravate izvrtati plitko vrtino, jo lahko v nekaj desetih vrtinah zgradite neposredno v zemlji, kot tekočina za izpiranje pa se uporablja navadna voda). Skedenj deluje kot baterija za tekočino za izpiranje.
• Vibrirajoče sito. Raztopina za izpiranje, dvignjena iz vrtine, nosi delce zdrobljene kamnine, ki jih je treba odstraniti. Najučinkovitejša metoda je mehanska z uporabo vibrirajočega sita.
• jašek Po odstranitvi velikih kamnitih delcev tekočina vstopi v usedalni rezervoar, da odstrani suspendirane delce, ki se oborijo. Pri uporabi vode kot tekočine za izpiranje je zbiralnik včasih vgrajen neposredno v zemljo. Poleg tega se uporablja za ločevanje tekočih snovi in ​​ločevanje usedlin. hidrociklon.
• Črpalka za blato. To je tisto, kar zagotavlja kroženje raztopine za pranje.
• Žlebni sistem. Potrebni so za pretok vode od mesta nastanka izkopa do mesta njegovega čiščenja.

Skupaj so za razvoj vrtine z uporabo rotacijske tehnologije potrebni naslednji mehanizmi in oprema:

1. Stolp ali konzola za sestavljanje vrtalne verige iz palic in razstavljanje po končanem vrtanju ter potovalni sistem.
2. Motor, ki zagotavlja vrtenje rotorja.
3. Tekoča oprema. Mehanizmi in naprave za zagotavljanje kroženja pralne tekočine in njeno čiščenje (črpalka; vibrirajoče sito; usedalniki in/oz. hidrociklon; skladiščni skedenj za pralno tekočino; sistem cevi in ​​žlebov).

Za rotacijsko vrtanje plitvih vrtin je celoten naveden komplet opreme zelo kompakten (na primer konzola je zložljiva). To zagotavlja enostavno namestitev vrtalne opreme na katerem koli mestu, ki je primerno za vrtanje in kasnejše delovanje.

Dve možnosti rotacijskega vrtanja

Glede na način dovajanja vrtalne tekočine na dno obstajata dve vrsti tehnologije rotacijskega vrtanja:

1. z neposrednim podajanjem;
2. z vzvratnim podajanjem.

Treba je opozoriti, da tekočina, ki se dovaja obrazu, ni namenjena le umivanju in odstranjevanju zdrobljenih kamnin. Hladi tudi nastavek, ki se zaradi trenja močno segreje. V primeru neposrednega dovoda tekočine črpalka ustvari svoj nadtlak.

Voda vstopi v spodnjo luknjo skozi tehnološke luknje v svedru, "pobere" zdrobljeno kamnino in nato gravitacijsko teče skozi vrtino (to je skozi obročastega prostor glede na vodilno palico) pride na površino, kjer vstopi v čistilni kompleks (vibrirajoče sito, hidrociklon).

Izpiranje je lahko neposredno ali obratno, kar bo določilo kakovostne značilnosti uporabljene opreme, vendar načelni diagram velja za obe vrsti tehnologije.

Tehnologija obratnega dovajanja pomeni, da izpiralna tekočina gravitacijsko teče na dno in se spušča skozi vrtino, raztopina z zdrobljenim materialom pa teče nazaj na površino skozi cev pogonske palice. V tem primeru blatna črpalka v njem ustvari podtlak.

Kljub navidezni preprostosti obeh tehnologij je tu veliko več odtenkov, kot se morda zdi na prvi pogled. Zato se zdi primerno, da se podrobneje posvetimo vsaki od teh tehnologij vrtanja.

Vrtanje z neposrednim dovodom splakovalne tekočine

Ta tehnologija se včasih imenuje tudi "neposredni vodni tok". Priporočljivo je, da ga uporabite v peščenih, prodnatih, drobljenih tleh. Uporablja se tudi, če globina vodonosnika ne presega 30 m Tu se tekočini dodajo dodatki, ki povečajo njeno gostoto in stabilnost debla.

Za rotacijsko vrtanje je značilno postopno zmanjševanje premera izvrtane vrtine. Z drugimi besedami, najprej se izvrta vrtina z največjim premerom, nato pa ona se usede cev, obročasti prostor med zunanjo površino cevi in ​​steno vrtine pa je skozi tehnološke luknje napolnjen s cementno malto.

Nato se vrtanje nadaljuje z manjšim svedrom. Nato spet ohišje in novi del ima še manjši premer itd. Manj pogosto vas je treba »motiti« s cementiranjem vrtine, večja je produktivnost vrtanja, kar se na koncu odrazi v skupnih stroških postopka in vrtine kot celote.

Poleg tega prepogosta zasnova na koncu vodi do tega, da se efektivni premer vrtine (premer, ki odpira vodonosnik) močno zmanjša. Torej je za "neposreden tok vode" značilno, da vodnjaka s to metodo njegovega oblikovanja ni mogoče posaditi do 100 metrov.

Glavni tlak splakovalne tekočine ustvari črpalka znotraj pogonske palice in obročastega Tekočina z elementi zdrobljene kamnine napolni prostor s pomočjo gravitacije, ne da bi uničila steno vodnjaka s prekomernim pritiskom.

Shema vrtanja z neposrednim dovodom splakovalne tekočine. Skozi vodilno paličasto cev se dovaja v obraz, na površje pa se dvigne s pomočjo gravitacije

Vendar ima ta metoda vrtanja tudi slabosti. Predvsem predolgo brez ohišja To območje vodi do vnosa drobnih glinenih delcev v vodonosnike, kar lahko bistveno zmanjša in upočasni dotok vode v delovne površine iz vodonosnika.

Ti delci tukaj igrajo vlogo svojevrstnih čepov por in mikrokanali v kamnini, skozi katero pronica voda.Zato je postopek ohišja, ki se izvaja med postopkom vrtanja, potreben za ohranitev nadaljnje produktivnosti vrtine kot celote.

Vrtanje z obratnim tokom splakovalne tekočine

S to metodo nadzora tekočine se sod in dno najbolje očistita. Črpalka tukaj ne pritisne tekočine na dno, ampak jo, nasprotno, sesa nazaj, kar vodi do dejstva, da se hitrost nastajanja vrtine z bitjem poveča za red velikosti in celo nekajkrat več v primerjavi z neposrednim izpiranjem.

Sama vrtina ni izpostavljena onesnaženju z vključki gline s tokom dobavljene tekočine za izpiranje. Navsezadnje črpalka posrka vse, kar je lahko v njej. Mimogrede, dodatni aditivi tukaj nimajo praktičnega smisla, zato se kot ista tekočina za izpiranje uporablja čista voda.

Shema povratnega izpiranja med rotacijskim vrtanjem. Krma teče gravitacijsko skozi obroč, gnojevko pa črpalka potegne nazaj skozi vodilno paličasto cev

Torej, povzamemo prednosti vrtanja z obratnim tokom:

• hitrost vrtanja se poveča (v primerjavi z neposrednim vodotokom) do 15-krat;
• vodonosnik še ni zamašen z glinastimi delci in muljastimi zrni peska iz spodnjega dela odprto ravni vodnjaka;
• zahvaljujoč visokokakovostni odprtini vodonosnika vodnjaka ni treba dodatno pripravljati za delovanje, lahko takoj namestite notranje ohišje s filtrom in začnete črpati;
• Kot delovna tekočina se uporablja preprosta (in zato poceni) voda.

Vendar ima ta metoda tudi pomembno pomanjkljivost.Zahteva uporabo drage opreme, kar na koncu vodi do znatnega povečanja stroškov celotnega postopka vrtanja kot celote.

Zato se vrtanje "povratnega toka vode" izvaja le v primerih, ko je vodnjak zasnovan za obratovanje več gospodinjstev hkrati. Če pa je vodnjak zasnovan za individualno uporabo, potem je veliko bolj smiselno uporabiti tehnologijo rotacijskega vrtanja z neposrednim tokom vode.

Zaključki in uporaben video na to temo

Video #1. Vizualna predstavitev postopka rotacijskega vrtanja korak za korakom:

Video #2. Analiza rotacijske tehnologije in principi gradnje vodnjakov:

Video #3. Kroženje vode med rotacijskim vrtanjem:

Razmere glede prisotnosti in globine vodonosnikov se lahko od kraja do kraja zelo razlikujejo (ponekod jih sploh ni, kot na primer na otoku Madeira).

Pri načrtovanju vrtine in izbiri optimalne metode rotacijskega vrtanja uporabite obstoječe zemljevide raziskanih vodonosnikov. To vam bo pomagalo prihraniti veliko denarja in časa.

Povejte nam o svojih izkušnjah pri razvoju vrtin z uporabo rotacijske tehnologije. Delite tehnološke nianse, ki bodo koristne za obiskovalce spletnega mesta. Pustite komentarje v spodnjem blok obrazcu, objavite fotografije in postavite vprašanja o temi članka.