Pyörivä kaivon poraus: yleiskatsaus poraustekniikasta ja tarvittavista laitteista

Jos maalaistaloa ei voida yhdistää keskusvesihuoltoon, sinun on järjestettävä autonominen järjestelmä.Suurin osa omistajista rakentaa sen mieluummin kaivon pohjalle, jonka kehittämiseen käytetään erilaisia ​​menetelmiä. Tarkastelemme pyörivän kaivon porausta - erittäin lupaavaa, mutta toistaiseksi vähän tunnettua vaihtoehtoa.

Ehdottamamme artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti pyörivän tekniikan ja käytetyt työkalut. Tämän tekniikan etuja ja haittoja analysoidaan ja esitetään tapoja sen toteuttamiseksi käytännössä. Neuvomme ovat hyödyllisiä harkitseville yksityisten tonttien omistajille, jotka haluavat seurata poraajien työtä.

Määritelmä pyörivä poraus

Katsotaanpa ensin, mitä pyörivä kaivon poraus oikeastaan ​​on ja mitkä ovat sen vaihtoehdot? Kairaporaus tunnetaan edelleen yhdeksi yleisimmistä menetelmistä vedenottoaukon rakentamisessa.

kuitenkin ruuvitekniikkaa ei salli kivisen kallioperän läpikulkua. Kierukkaporauksessa käytetty ruuvipora ei pysty tuhoamaan kalkkikiveä. Mutta usein käy niin, että siihen pitää perehtyä, koska... päällä olevilla kerroksilla ei ole vakaata ja riittävää virtausnopeutta hyödyntämistä varten.

Sydän- ja kairaporaustekniikka ei tarjoa mahdollisuutta tunkeutua kalliomuodostelmiin. Kalkkikiveen kaivon rakentamisessa on tehokkaampaa ja taloudellisempaa käyttää kiertoporausmenetelmää

Siksi aiemmin vain kaivosteollisuudessa käytetty pyörivä tekniikka alettiin ottaa käyttöön yksityisten vedenottorakenteiden rakentamisessa. Sen työelementti sijaitsee hieman kaivon pohjaosassa. Taltan avulla koheesio ja ei-kiinnittyvä maaperä tuhotaan ja kallioperä murskataan.

Tuhoutuneen kiven louhinta suoritetaan nesteellä, joka syötetään pohjaan työkolonnin tai rengasmainen tilaa. Nämä ovat 2 erilaista porausmenetelmää, joista kutakin käsitellään yksityiskohtaisesti alla.

Terän halkaisija ylittää työnauhan halkaisijan, mikä mahdollistaa:

• vähentää energiankulutusta koko porausprosessissa (teho kuluu suoraan vain terän kääntämiseen voimalla pohjareiässä, ja työnauhan kitkasta aiheutuvat häviöt kaivon seiniä vasten minimoidaan);
• suojaa suurinta osaa työnauhan elementeistä vaurioilta sekä poratun kaivon seinät tuhoutumiselta;
• luoda halkaisijaltaan vaikuttavan kaivoja (esimerkiksi jopa 70 cm) erittäin vaikuttaviin syvyyksiin.

Tällä tavalla voit muodostavat vettä kantavia kaivoja, syvyys 300 metriä tai enemmän, ts. porata vedenottoa veden toimittamiseksi kesäalueille ja kyliin.

Joten määritelmä: poraus pyörivällä periaatteella on menetelmä kaivon kehittämiseksi, jossa pohjareiässä olevaan terään kohdistuva voima siirtyy pyörivältä rotaattori työsarakkeen kautta. Se on koottu tangoista - kapeista teräsputkista, jotka on kytketty peräkkäin toisiinsa maahan syvennystä pitkin.

Mutta kaivoksen kuilun ja pinnan puhdistamisessa lietteestä käytetään paineistettua vettä.Tämän ratkaisun ansiosta ei tarvitse jatkuvasti purkaa ja koota poranauhaa hylsyn poistamiseksi, kuten timanttiporauksessa.

Kaivaukseen ruiskutettu neste ratkaisee välittömästi kaksi tärkeää ongelmaa: se vapauttaa porauslaitteiston jatkotöiden suorittamiseen ja tuottaa kaivon puhdistustarvitaan vedenoton valmistelemiseksi käyttöä varten.

Pyörivän tekniikan edut

Mitä etuja pyörivällä porauksella on mahdollisiin vaihtoehtoihin verrattuna? Niitä on useita.

EnsinnäkinPyörivällä terällä voit luoda halkaisijaltaan suuria kaivoja, jotka täyttävät useiden kotitalouksien vesitarpeet kerralla.

Ei ole mikään salaisuus, että poraus ei ole halpa prosessi: se vaatii erikoislaitteita, ja kokeneiden poraajien on valvottava ja ohjattava prosessia. Loppujen lopuksi kaivojen poraamiseen liittyvä toiminta on lisensoitu. Siksi sen korkea hinta.

Muotonsa ja rakenteensa ansiosta terä voi kiertoporauksen aikana muodostaa halkaisijaltaan paljon suurempia kaivoja kuin ruuviporat ja ydinputki

Useiden talouksien yhdistäminen yhtä aikaa vierekkäisten tonttien yhteisen kaivon rahoittamiseksi on taloudellisesti kannattavaa yritystä. Mutta tämä vaatii huomattavan veloituksen. Useimmissa tapauksissa kvaternaariset sedimentit (hiekat) eivät pysty tarjoamaan niitä.

Luonnollisesti yhteiskäytössä on parempi asentaa vedenotto kalkkikiveen. Siitä otetulle pohjavedelle on ominaista suurempi veden runsaus ja puhtaus. Sateen määrällä ei ole pienintäkään vaikutusta kaivojen virtausnopeuteen kalkkikivellä. Samaa ei voi sanoa hiekkakaivoista.

toiseksivakuuttaa suhteellisen alhaisilla energiakustannuksilla. Pyörivän porauksen työelementti on terä. Mutta toisin kuin ruuvi ja ydinporaus, poraustyökalu ei ole vuorovaikutuksessa poratun reiän seinien kanssa

Toisin sanoen vain terä on suorassa kosketuksessa maahan, jonka korkeus on mitätön suhteessa koko poranterän korkeuteen. Tämän seurauksena tämä kaivojen muodostusmenetelmä on nopein - jopa 1000 lineaarimetriä kuukaudessa!

Kolmas, kollektiivisia asiakkaita houkuttelee poraussyvyys. Vain pyörivällä menetelmällä kaivo voidaan porata syvälle kallioperän metamorfisiin ja magmaisiin kiviin, joiden halkeamista voidaan pumpata vettä, jonka koostumus sopii parhaiten juomakäyttöön.

Alle 30 metrin syvyisistä vedenottolaitoksista otetaan useimmiten vain prosessivettä. Sen koostumukseen vaikuttavat lähellä olevat tekoaltaat, roskat täynnä olevat joet, sademäärä ja yksinkertaisesti maahan roiskuneet tekniset nesteet. Kierukka ja sydänputki auttavat saamaan vain tällaisen vedenoton.

Koko porauslaitteisto on helppo asentaa yhdelle keskiraskaalle ajoneuvotasolle. Tämä tekee pyörivästä porausprosessista teknisesti paljon edistyneemmän ja siten halvemman

Lisäksi pyörivä poraus mahdollistaa työskentelyn koko syvyyteen vaihtamatta toiseen porausmenetelmään. Kun esimerkiksi kaivoa kehitetään kairalla, jos kiven läpi on porattava, siirrytään iskuköysimenetelmään.

Voit tehdä tämän poistamalla kairan piipusta ja heittämällä terää kasvoihin, kunnes lohkare rikkoutuu. Sitten teurastukseen selvitetty takuitavalla. Sitä käytetään myös, jos on tarpeen nostaa pinnalle vedellä kyllästetty hiekka, jota ei yksinkertaisesti voida pitää ydinputkessa.

Käytäntö osoittaa, että pyörivällä menetelmällä poratuilla kaivoilla on pidempi käyttöikä. Teknisesti tämä selittyy sillä, että kaivon seinät muodostavan kotelon asentamisen jälkeen rengas vahvistuu entisestään.

Laitteet kaivon rakentamiseen

Ensinnäkin kaivon yläpuolelle asennetaan pystysuora konsoli työnauhan pystysuorien linkkien kiinnittämiseksi edelleen. Tämän pora-akselin ensimmäinen lenkki on varustettu työelementillä - terällä, jolla voi olla eri muotoja, riippuen kiven porausluokista.

Vettä kantavien kaivojen poraukseen käytetään tietysti kompaktimpia laitteita, eikä määrätyn tornin muodostamista yleensä vaadita

Poraustyökalusarja

Kun ensimmäinen lenkki, kynttilä, syvennetään, seuraava, sauva, asetetaan sen päälle ja niin edelleen. Jokaisen tällaisen putkilohkon pituus voi vaihdella 20 - 50 m. Työpilarin muodostamisen yksinkertaistamiseksi jokainen sauva on varustettu kartiomaisella kierteellä, jossa on lukko.

Tämän seurauksena muodostuu poraustyökalu, joka koostuu:

• työbittinen;
• veto sauva;
• tavallisten tankojen pylväät, jotka on kytketty toisiinsa kytkimillä.

Työnauhaa pidetään kiinni kääntöpyörällä, jota pyöritetään roottorin avulla. Riippuen siitä, kuinka syvälle on suunniteltu poraus sekä maan fysikaalisista ja mekaanisista ominaisuuksista, käytetään vakio- tai painotettuja tankoja muodostamaan johtava lenkki.

Käyttötanko on tyypillisesti painotettu putki, koska sillä on tärkeä teknologinen tehtävä. Sen kautta kasaan valuu pesuliuos, jonka tehtävänä on huuhdella murskattu kivi pois. Ja tämä puolestaan ​​asettaa vaatimuksia kytkentäliitoksille, joiden tehtävänä on tiivistää linkkien väliset liitokset.

Älä unohda, että nestepaine riippuu suoraan muodostettavan pylvään korkeudesta (eikä riipu putken poikkileikkauksesta). Lisäksi, vaikka vettä käytettäisiin huuhteluliuoksena, paine kasvaa 1 ilmakehän välein 10 metrin välein.

Vertailun vuoksi kannattaa antaa esimerkki. Talon kotitalousputkiverkoston työpaine on 10 ilmakehää, ja vahvimmat putket on suunniteltu 20 ilmakehän paineelle.

Vain jos kotitalousjärjestelmät ovat paikallaan eivätkä liiku, käyttötankoon kohdistetaan porakoneen painoa vastaava paine. Mutta sen on silti välitettävä pyörimisimpulssi ja voima terään.

Kytkimet ovat tangon kriittisimmät elementit, koska ne kantavat viereisen tangon koko alaosan painon sekä moottorin aiheuttaman dynaamisen tärinän ja pyörimisliikkeen aiheuttaman kuorman.

Seuraavat vaatimukset asetetaan kytkimille, jotka ovat poranauhan rakenneosia:

• on varmistettava tankoliitoksen tiiviys ja kestettävä jopa 100 ilmakehän nestepaine (pohjan puhdistamiseen painesuihkulla);
• on kestettävä kulutusta, jotta se ei tule käyttökelvottomaksi kaivon seiniä vasten tapahtuvan kitkan vuoksi;
• on kyettävä siirtämään vääntömomentti työnauhan yläosasta alaosaan ja lopulta terään.

On erittäin tärkeää, että kytkimet ovat laadukkaita. Jos ainakin yksi niistä ei kestä kuormaa ja työnauha repeytyy, on sen alaosan saaminen yhteen terän kanssa erittäin vaikeaa. Pääomakustannusten kannalta on joskus helpompaa porata uusi kaivo lähelle kuin irrottaa irronnut käyttötanko.

Veden käyttö porauksen aikana

Kasvoille syötettävä neste on useimmiten tavallista vettä. Joskus irtonaisten, epäyhtenäisten kivien (hiekka, murskattu, sora ja kivikerrostumat) läpi kulkevan porausreiän stabiloimiseksi kaivoon syötetään liuosta, jossa on porauslisäaineita. Tämä on välttämätöntä, koska koteloa ei asenneta louhinnan ensimmäisissä vaiheissa.

Vesi tulee kaivoon joko paineen alaisena käyttötangon sisällä (ja sitten pumppaus tapahtuu rengasmainen avaruus) tai painovoiman avulla alaspäin rengasmainen tilaa, ja poisto tapahtuu jo työkolonnin kautta pumppauspumpulla.

Nämä ovat 2 erilaista pyörivää poraustekniikkaa, joiden ominaisuuksia käsitellään alla.

Pyörivälle poraukselle on ominaista vesikaivon suurin kehitysnopeus. Samalla porauksen kanssa akseli pestään ja työstö valmistellaan tulevaa käyttöä varten.

Kuitenkin riippumatta siitä, mitä menetelmää käytetään, kairauksessa käytettävä neste on puhdistettava kaikkialla (myöhempi käyttöä varten).

Tätä varten käytetään seuraavia laitteita:

• Porausmutavarasto navetta. (Jos aiot porata matalan kaivon, voit rakentaa sen muutaman kymmenen kaivon sisällä suoraan maahan ja huuhtelunesteenä käytetään tavallista vettä). Navetta toimii huuhtelunesteen akuna.
• Värähtelevä seula. Kaivosta nostettu huuhteluliuos kantaa murskatun kiven hiukkasia, jotka on poistettava. Tehokkain menetelmä on mekaaninen, jossa käytetään tärisevää seulaa.
• Sump. Kun suuret kivihiukkaset on poistettu, neste tulee laskeutussäiliöön poistamaan saostuneet suspendoituneet hiukkaset. Käytettäessä vettä huuhtelunesteenä, pohjasäiliö rakennetaan joskus myös suoraan maahan. Lisäksi sitä käytetään nestemäisten aineiden ja sedimenttien erottamiseen. hydrosykloni.
• Mutapumppu. Juuri tämä varmistaa pesuliuoksen kierron.
• Kourujärjestelmä. Niitä tarvitaan veden liikkumiseen kaivannon muodostumispaikasta sen puhdistuspaikkaan.

Kaivon kehittämiseksi pyörivällä tekniikalla tarvitaan yhteensä seuraavat mekanismit ja laitteet:

1. Torni tai konsoli poranauhan kokoamiseen tangoista ja sen purkamiseen porauksen päätyttyä, sekä liikkuva järjestelmä.
2. Moottorivarmistaen roottorin pyörimisen.
3. Nestemäiset laitteet. Mekanismit ja laitteet pesunesteen kierron ja sen puhdistuksen varmistamiseksi (pumppu; täriseula; laskeutussäiliöt ja/tai hydrosykloni; pesunesteen varastonaveto; putkien ja kourujen järjestelmä).

Matalien kaivojen pyörivään poraukseen koko listattu laitesarja on erittäin kompakti (esimerkiksi konsolin puomi on taitettava). Tämä varmistaa porauslaitteiden helpon sijoittamisen mihin tahansa paikkaan, joka on kätevä poraustoimenpiteitä ja myöhempää käyttöä varten.

Kaksi pyörivää porausvaihtoehtoa

Riippuen menetelmästä, jolla porausneste syötetään pohjaan, on olemassa 2 tyyppistä pyörivää poraustekniikkaa:

1. suoralla syötöllä;
2. käänteisellä syötöllä.

On huomattava, että kasvoille syötettävä neste ei ole tarkoitettu vain murskatun kiven pesuun ja poistamiseen. Se myös jäähdyttää terää, joka kuumenee hyvin kitkasta. Jos nestettä syötetään suoraan, pumppu muodostaa ylipaineensa.

Vesi tulee pohjareikään terässä olevien teknisten reikien kautta, "poimii" murskatun kiven ja virtaa sitten painovoiman avulla kaivon läpi (eli rengasmainen tila suhteessa johtotankoon) tulee pintaan, josta se tulee puhdistuskompleksiin (värähtelevä seula, hydrosykloni).

Huuhtelu voi olla suoraa tai käänteistä, mikä määrää käytetyn laitteen laatuominaisuudet, mutta periaatekaavio pätee molemmille tekniikoille

Käänteinen syöttötekniikka tarkoittaa, että huuhteluneste virtaa pohjaan painovoiman vaikutuksesta laskeutuen kaivon läpi, mutta murskattua materiaalia sisältävä liuos virtaa takaisin pintaan käyttötankoputken kautta. Tässä tapauksessa mutapumppu luo siihen alipainetta.

Huolimatta kummankin tekniikan näennäisestä yksinkertaisuudesta, tässä on paljon enemmän vivahteita kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää. Siksi näyttää tarkoituksenmukaiselta tarkastella jokaista näistä poraustekniikoista yksityiskohtaisemmin.

Poraus suoralla huuhtelunesteen syötöllä

Tätä tekniikkaa kutsutaan joskus myös "suoraksi vesivirtaukseksi". On suositeltavaa käyttää sitä hiekka-, sora- ja kivimurskeissa. Sitä käytetään myös, jos pohjavesikerroksen syvyys ei ylitä 30 m. Juuri tässä nesteeseen lisätään lisäaineita, jotka lisäävät sen tiheyttä ja rungon vakautta.

Pyörivälle poraukselle on ominaista porattavan kaivon halkaisijan asteittainen pienentäminen. Toisin sanoen halkaisijaltaan suurin kaivo porataan ensin, sitten se asettuu aloilleen putken ulkopinnan ja kaivon seinämän välinen rengasmainen tila täytetään sementtilaastilla teknisten reikien läpi.

Tämän jälkeen poraamista jatketaan pienemmällä terällä. Sitten kotelo uudestaan, ja uudella osastolla on vielä pienempi halkaisija jne. Mitä harvemmin joudut "häiritsemään" kaivoa sementoimalla, sitä suurempi on porauksen tuottavuus, mikä lopulta merkitsee prosessin ja kaivon kokonaiskustannuksia.

Lisäksi liian usein tapahtuva kotelointi johtaa lopulta siihen, että kaivon tehollinen halkaisija (halkaisija, joka avaa pohjavesikerroksen) pienenee huomattavasti. Joten "suoralle vesivirtaukselle" on ominaista se, että kaivoa, jolla on tämä muodostusmenetelmä, ei voida istuttaa 100 metriin.

Huuhtelunesteen pääpaine syntyy käyttötangon sisällä olevasta pumpusta ja rengasmainen Neste murskattua kiveä sisältävällä aineella täyttää tilan painovoimalla tuhoamatta kaivon seinämää ylipaineella.

Porauskaavio suoralla huuhtelunesteen syötöllä. Se syötetään pintaan johtotankoputken kautta ja se nousee pintaan painovoiman vaikutuksesta

Tällä porausmenetelmällä on kuitenkin myös haittoja. Varsinkin liian pitkä koteloimaton Tämä alue johtaa hienojen savihiukkasten joutumiseen pohjavesikerroksiin, mikä voi merkittävästi vähentää ja hidastaa veden virtausta akviferista tuotantolaitoksiin.

Näillä hiukkasilla on tässä rooli erikoisina huokosten ja mikrokanavat kivissä, jonka läpi vesi tihkuu.Siksi porausprosessin aikana suoritettava kotelointimenettely on välttämätön koko kaivon tuottavuuden ylläpitämiseksi.

Poraus huuhtelunesteen käänteisellä virtauksella

Tällä nesteenhallintamenetelmällä tynnyri ja pohja puhdistetaan parhaiten. Tässä oleva pumppu ei paina nestettä pohjaan, vaan päinvastoin imee sen takaisin, ja tämä johtaa siihen, että kaivon muodostumisnopeus hieman kasvaa suuruusluokkaa ja jopa useita kertoja enemmän verrattuna suoraan huuhteluun.

Kaivo itsessään ei ole alttiina toimitetun huuhtelunesteen virtauksen aiheuttamille savisulkeumaille. Loppujen lopuksi pumppu imee kaiken, mitä se voi sisältää. Muuten, tässä ei ole käytännön järkeä lisälisäaineissa, joten puhdasta vettä käytetään samana huuhtelunesteenä.

Vastahuuhtelukaavio pyörivän porauksen aikana. Rehu virtaa painovoiman vaikutuksesta renkaan läpi ja liete vedetään takaisin pumpun avulla johtotankoputken läpi.

Tehdään siis yhteenveto käänteisvirtausporauksen eduista:

• porausnopeus kasvaa (verrattuna suoraan vesistöihin) jopa 15 kertaa;
• pohjavesikerros ei ole tukossa savihiukkasista ja alempana olevista lieteisistä hiekkajyväistä, mutta avoin kaivon tasot;
• pohjavesikerroksen korkealaatuisen aukon ansiosta kaivoa ei tarvitse lisäksi valmistella käyttöä varten, voit heti asentaa sisäisen kotelon suodattimella ja aloittaa pumppauksen;
• Työnesteenä käytetään yksinkertaista (ja siksi halpaa) vettä.

Tällä menetelmällä on kuitenkin myös merkittävä haittapuoli.Se vaatii kalliiden laitteiden käyttöä, mikä johtaa viime kädessä koko porausprosessin kustannusten huomattavaan nousuun.

Siksi "käänteisen vesivirtauksen" poraus suoritetaan vain tapauksissa, joissa kaivo on suunniteltu useiden kotitalouksien käyttöön kerralla. Mutta jos kaivo on suunniteltu yksilölliseen käyttöön, on paljon järkevämpää käyttää pyörivää poraustekniikkaa suoralla vesivirtauksella.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video #1. Visuaalinen esittely pyörivän porauksen prosessista askel askeleelta:

Video #2. Pyörimistekniikan ja kaivon rakentamisen periaatteiden analyysi:

Video #3. Veden kierto pyörivän porauksen aikana:

Akviferien esiintyminen ja syvyys voivat vaihdella suuresti paikasta toiseen (ja joissain paikoissa niitä ei ole ollenkaan, kuten Madeiran saarella).

Kaivoa suunnitellessa ja optimaalista pyörivää porausmenetelmää valittaessa tulee käyttää olemassa olevia tutkittujen pohjavesien karttoja. Tämä auttaa sinua säästämään huomattavasti rahaa ja aikaa.

Kerro meille kokemuksistasi kaivojen kehittämisestä rotaatioteknologialla. Jaa teknisiä vivahteita, joista on hyötyä sivuston vierailijoille. Jätä kommentit alla olevaan lohkolomakkeeseen, lähetä valokuvia ja kysy artikkelin aiheesta kysymyksiä.