Metodi di perforazione dei pozzi: principi tecnologici e caratteristiche dei metodi principali

Categorie di pozzi esistenti

In base allo scopo del pozzo, ci sono le seguenti categorie:

1. Parametrico — permette di definire una sezione di un livello verticale.
2. Esplorazione: avere un diametro piccolo, determinare le prospettive di perforazione.
3. Esplorazione: determina il potenziale dei minerali.
4. Operativo - in grado di estrarre minerali dalle viscere della terra.

I pozzi per la produzione dell'acqua sono operativi e sono suddivisi in ulteriori tipologie:

• produzione o iniezione;
• specializzato per acqua tecnica e potabile, anche assorbente;
• per il monitoraggio e il monitoraggio della pressione di giacimento;
• sostituti per la produzione;
• stimato durante il funzionamento./li>

Ognuno di loro ha le sue caratteristiche durante la perforazione e durante l'uso.

Attrezzature e strumenti di perforazione

Quando si perforano pozzi artesiani, gli impianti di perforazione sono utilizzati da professionisti. Per pozzi più piccoli è adatto un treppiede convenzionale con verricello. Abbasserà e solleverà lo strumento di perforazione, costituito da un barilotto di perforazione, aste di perforazione, un'anima per perforazione, un trapano.

L'attrezzatura speciale, senza la quale è problematico realizzare un pozzo, è uno strumento di perforazione che ti aiuterà ad andare più in profondità nel terreno (coclea), un treppiede e un argano. Per perforare un pozzo con le tue mani, avrai bisogno di una coclea di metallo. Una trivella da ghiaccio, utilizzata durante la pesca invernale, può fungere da coclea. La cosa principale è che il trapano dovrebbe essere realizzato in acciaio ad alta resistenza. Questa è l'opzione più economica per perforare un pozzo. Oltre al treppiede, avrai bisogno di tubi di diverso diametro (tubi dell'acqua, tubi flessibili, involucro), valvole, cassone, filtri, una pompa da pozzo.

Il processo di perforazione di un pozzo artesiano

strumento di perforazione

Vediamo ora quale trivellare quale terreno e come trivellare, vedi fig. sulla destra:

Strumento di perforazione per la perforazione manuale

1. Trivella a coclea, o semplicemente a coclea - per la perforazione rotativa di terreni coesivi omogenei di normale densità; semplicemente - per la terra, argille, argille sabbiose leggermente umide, argille morbide. A differenza di un trapano da giardino, la coclea è a due vie, altrimenti l'asimmetria della forza di resistenza del terreno porterà il trapano di lato e si incastrerà;
2. Trapano il vetro o lo strumento di perforazione Schitz - per terreni coesi, ma viscosi e altamente appiccicosi in cui la coclea si blocca. Foratura - cavo-percussione;
3. Trapano a cucchiaio - per terreni sciolti e sciolti che non tengono nei giri della coclea e nel bicchiere. Perforazione - percussione-rotativa o rotazionale;
4. Bailer - per pulire il bagagliaio da terreno sbriciolato, limo, ecc. roccia semiliquida molto sciolta o galleggiante. Foratura - cavo-percussione;
5. Come si suol dire, pah-pah-pah sopra la spalla sinistra, e Dio non voglia che tu non abbia bisogno di una punta da trapano per rompere i massi. Sezione trasversale: un piatto con bordi arrotondati. Calibro: il diametro interno dell'involucro meno 3-5 mm. Perforazione - bacchetta a percussione.

I taglienti di tutti i trapani sono realizzati in acciaio temprato. I disegni di un trapano in vetro fatto in casa, un analogo di un trapano a cucchiaio (le lame di taglio sono impostate da un'elica con un angolo di 3-10 gradi) e un diagramma di sassatore sono mostrati di seguito. Riso. sulla destra. I diametri esterni di tutte queste frese possono essere modificati a seconda del calibro del pozzo.

Cambiare il fluido in uno più leggero

Il fluido del pozzo viene cambiato mediante lavaggio diretto o inverso con tubo ribassato e una testa pozzo sigillata. L'impasto liquido viene sostituito con acqua di formazione, l'acqua di formazione con acqua dolce o olio e l'olio viene sostituito con vari sistemi a schiuma.

Quando si cambia l'acqua di formazione con una densità di 1200 kg/m3 in olio con una densità di 900 kg/m3, la caduta di pressione massima sarà solo (1200-900)/1200 * 100% = 25% della pressione creata dalla formazione colonna d'acqua. Se questo metodo non riesce a indurre l'afflusso di petrolio dal giacimento, vengono utilizzati altri metodi di sviluppo. Di solito si tratta di tamponi o compressione.

Pozzo artesiano

Schema di un pozzo artesiano.

Il nome di questo tipo di lavorazioni deriva dalla lingua francese, dal luogo dove fu perforato il primo pozzo fluente: la provincia di Artois. La grande lunghezza del pozzo e le solide rocce del terreno attraversate sulla strada per la falda acquifera richiedono l'uso di potenti impianti di perforazione: il metodo della coclea non funzionerà.

La costruzione dell'opera è preceduta dalla fase di documentazione. La perforazione di un pozzo artesiano non è un'attività autorizzata, ma per utilizzarne l'acqua è necessario rilasciare molti permessi e autorizzazioni, compreso l'ottenimento di una licenza per l'uso del sottosuolo. Il processo è lungo e costoso.

Fasi principali: coordinamento della localizzazione del sito e del pozzo, progetto di indagini geologiche, rilascio di una licenza per esplorazione, perforazione, rendicontazione e immissione di riserve nel bilancio statale.

I pozzi artesiani si dividono in 4 tipologie:

1. Uno sviluppo a doppio involucro: un tubo perforato è montato nella parte inferiore della colonna nella falda acquifera e al suo interno è posizionata una pompa, l'altra metà è installata sopra, raggiungendo lo strato calcareo. Attraverso i fori nel braccio inferiore, l'acqua entra nel tubo e viene pompata alla bocca con una pompa. Utilizzato quando la pressione del giacimento è bassa.
2. Un pozzo d'acqua con passaggio è predisposto a sezione geologica variabile. 3 tubi di rivestimento sono montati - diametro grande nella parte superiore, medio - in pietre e sabbie, piccolo - direttamente nello strato produttivo. Utilizzato per un buon approvvigionamento idrico.
3. Il pozzo è classico, con un tubo di rivestimento per condizioni normali.
4. Una canna con un conduttore - da 2 involucri: nella parte superiore e inferiore.

La tecnologia di perforazione è complessa. La realizzazione di una presa d'acqua artesiana è curata da enti specializzati.

Vantaggi

Vantaggi di un pozzo artesiano.

I principali vantaggi di un pozzo artesiano sono la lontananza della presa d'acqua dalla superficie e la presenza di acqua nel calcare poroso, esclusa la presenza di impurità meccaniche nel liquido. Ciò ti consente di pompare una risorsa sotterranea senza installare un filtro sul fondo.

Di conseguenza, compaiono altri vantaggi dei pozzi artesiani:

• purezza ecologica dell'acqua;
• indipendenza dalle condizioni climatiche e meteorologiche;
• approvvigionamento idrico ininterrotto: le riserve idriche sotterranee sono confermate da indagini geologiche.

La fonte rimane inesauribile per ≥50 anni. In questo caso, non è necessario spendere soldi per la pulizia periodica dei filtri: non ce n'è.

Screpolatura

Associato ai costi nella fase di organizzazione della costruzione e perforazione di lavorazioni profonde. La durata del periodo dalla progettazione all'ottenimento del passaporto per un pozzo artesiano è di 2 anni.

Non sarà possibile realizzare una presa d'acqua in un'area limitata: l'area minima per una perforatrice è 6x9 m L'acqua contiene formazioni minerali acquisite durante la filtrazione attraverso il terreno ed è dura.

pozzi di sabbia

Schema di un pozzo di sabbia.

Sono perforati con un metodo a vite: la penetrazione viene effettuata in rocce tenere: terriccio, sabbia e ciottoli. Diametro di scavo ≥100 mm.

Esistono 2 tipi di pozzi di sabbia per profondità:

• fino a 40 m - sullo strato superiore con una portata di 1 m³;
• 40-90 m - tronchi profondi con una portata d'acqua 2 volte maggiore.

Una stringa di rivestimento in tubi di metallo o plastica con un filtro nella parte del fondo del pozzo viene calata nella lavorazione perforata. L'acqua viene sollevata da una pompa sommersa.

Vantaggi e svantaggi

Il principale vantaggio è il metodo di perforazione a coclea, che consente di costruire un pozzo in 1-2 giorni senza troppi sforzi. La meccanizzazione di tutte le operazioni è assicurata dalla progettazione della perforatrice su telaio semovente o mobile.

Altri vantaggi:

• purezza dell'acqua;
• non è richiesta l'autorizzazione per la costruzione di una presa d'acqua;
• vita di servizio - fino a 30 anni.

Gli svantaggi si notano nei pozzi di bassa profondità: la dipendenza della portata dalle precipitazioni, la sensibilità della composizione dell'acqua alla contaminazione superficiale nel luogo della miniera. Un altro aspetto negativo è già stato identificato: la tendenza all'insabbiamento della presa d'acqua.

Caratteristiche dei problemi di perforazione offshore

Gli impianti di perforazione offshore devono affrontare una serie di problemi che possono ridurre significativamente l'efficienza del lavoro svolto.

I problemi più elementari includono quanto segue:

Dispositivo di perforazione

• deriva e beccheggio di una perforatrice mobile;
• instabilità delle rocce sciolte delle sezioni del fondale marino nel sito di perforazione, loro forte irrigazione;
• conservazione della pulizia dell'ambiente;
• la difficoltà di organizzare il lavoro sulla circolazione dell'acqua chiusa;
• l'impossibilità per il trivellatore di vedere la testa pozzo quasi in fondo;
• guasto prematuro di apparecchiature, strumenti in un ambiente aggressivo;
• selezione di schemi speciali e metodi di perforazione, ecc.

Inoltre, il pozzo viene riempito d'acqua fino al livello del fondale marino. Questo porta ad un indebolimento dell'energia di impatto. Deriva e correnti sotterranee rendono difficile il mantenimento di una rigida verticalità dell'utensile a percussione e ne indeboliscono l'immersione nella roccia di lavoro.

Strumenti e attrezzature per la perforazione di un pozzo

1. Coclea in metallo. Lo strumento più comune per la costruzione di miniere. Si applica per lavorare su terreni non friabili.La coclea di perforazione della produzione in fabbrica è a due vie. Questo design non ti consentirà di portare lo strumento di lato e inclinarlo. La base inferiore è realizzata con dimensioni di 45-85 mm, il diametro della lama è di 258-290 mm.
2. punta da trapano. Progettato per lavorare su rocce dure. Con il suo aiuto allenta la roccia. La punta è incrociata e piatta. Può essere utilizzato con una barra d'urto.
3. Cucchiaio noioso. È usato per scavare pozzi in terreni sabbiosi, perché. la sabbia non reggerà su una coclea convenzionale. Viene utilizzato per la perforazione a percussione rotante o rotazionale.
4. Drill di vetro (proiettile Schitz). Con il suo aiuto, le mine vengono create in terreni viscosi e altamente appiccicosi, in cui un utensile rotante convenzionale si blocca. Viene utilizzato nella perforazione a percussione.
5. Sbandieratore. Viene utilizzato per il passaggio di sabbie mobili durante la perforazione con fune d'urto.
6. Bene ago. Usato per creare un pozzo abissino. In questo progetto, l'ugello, l'asta e l'involucro sono una struttura monolitica che rimane sotterranea dopo aver raggiunto la falda acquifera.

Spesso per la costruzione di un pozzo vengono utilizzati diversi tipi di strumenti in modo alternato. Ad esempio, per lavorare su terreni argillosi si utilizzano una coclea, una sacca e un cucchiaio da trapano. Per il passaggio di strati di ciottoli: un bailer, uno scalpello e tubi di rivestimento.

Classificazione delle falde acquifere

Si distinguono i seguenti tipi principali di falde acquifere:

1. Verchovodka. Questo è il nome dei portatori d'acqua situati vicino alla superficie della terra (2-7 m). Si tratta di volumi limitati di acqua non pressurizzata circondati da strati resistenti all'acqua (es. argilla). Il liquido in essi contenuto è, di regola, di natura precipitante e alluvionale. La natura dell'accumulo è stagionale.I principali vantaggi di tali fonti sono: profondità ridotta, possibilità di sollevamento senza pompa, bassi costi durante la perforazione di pozzi. Lo svantaggio principale: scarsa qualità dell'acqua. Il filtro naturale ha un piccolo spessore e non è in grado di pulire completamente il liquido. In esso possono essere presenti vari composti chimici e quindi l'acqua è destinata a scopi tecnici. Per bere può essere utilizzato solo dopo un'ulteriore pulizia e bollitura. Un altro inconveniente è una diminuzione della portata (fino alla completa cessazione dell'approvvigionamento idrico) nella stagione calda, nonché l'instabilità stagionale.
2. Primer. La prima falda acquifera permanente sotto forma di falda si trova a una profondità di 6-22 m, tale strato si trova tra strati impermeabili o è limitato solo dalle acquiclude inferiori e può raggiungere dimensioni significative. Si forma a seguito di infiltrazioni di sedimenti e infiltrazioni dai corpi idrici. Il vettore d'acqua può essere di tipo a pressione o non a pressione. Nel primo caso, l'acqua è sotto pressione al suo interno. Il livello di presenza delle acque sotterranee può subire variazioni stagionali, diminuendo in estate. Vantaggi: facile accessibilità e facilità di sollevamento in superficie. L'acqua può essere tranquillamente utilizzata per qualsiasi esigenza domestica, ma deve essere filtrata e fatta bollire prima di essere bevuta o cucinata./li>
3. Acquiferi interstratali. Si tratta di depositi d'acqua, intasati tra due strati resistenti all'acqua. Si trovano ad una profondità di 25-75 m e sono sempre sotto pressione (tipo a pressione). Con uscita indipendente in superficie, gli accumuli interstrati creano delle molle. Il vantaggio principale è la purezza dell'acqua. Puoi berlo. Svantaggi: posizione profonda, difficoltà di perforazione, aumento dei costi per la costruzione del pozzo.A causa della presenza di una pressione costante, l'acqua è in grado di salire indipendentemente fino a una certa altezza. Se non è sufficiente raggiungere la superficie, diventa necessario installare apparecchiature di pompaggio.

Tipi di pozzi per profilo

Prima di raggiungere il minerale, la miniera può attraversare diversi strati di terreno

È importante scegliere il metodo giusto per perforare un pozzo. A seconda del numero di piani in cui curva la miniera, potrebbero esserci i seguenti tipi di pozzi:

• curvo in un piano;
• curva nello spazio.

Dipende dalla curvatura dell'albero. A questo proposito, la curvatura nel piano può avere le seguenti varietà:

• un pilastro uniforme, che termina in basso con un pendio;
• Curva a forma di S;
• J - disegno figurativo.

Queste curve si formano a causa della diversa densità degli strati di terreno. A sua volta, la curvatura nello spazio può manifestarsi in forme geometriche più complesse durante la perforazione di pozzi di petrolio e gas. I pozzi d'acqua sono per lo più rettilinei, le curve possono essere utilizzate per aggirare le rocce.

Quale tecnologia viene utilizzata più spesso

Tutto dipende dalla profondità di progettazione del pozzo e dalla composizione del terreno sul sito. Sulla base dei dati di esplorazione, viene selezionato il metodo più ottimale. Devi anche capire come trovare l'acqua per un pozzo.

Per la perforazione di pozzi artesiani viene utilizzato un metodo rotativo. Questo metodo è il più giustificato economicamente, ecologicamente e fornisce pozzi di varie profondità e diametri in terreni sciolti con inclusioni rocciose.

La sua essenza è la seguente:

• All'estremità del rotore, azionato da un motore a combustione interna, è presente un'apposita trivella. Schiaccia la razza.
• Il pozzo è alimentato con acqua pressurizzata. Erode il suolo.
• Inoltre, l'acqua viene scaricata verso l'alto attraverso il canale cavo del rotore. Questa tecnologia è anche chiamata "perforazione con risciacquo"
• Dopo aver installato un tubo di rivestimento di grande diametro, il lavoro procede con una punta da trapano più piccola.
• Al termine dei lavori di perforazione, è necessario produrre il cosiddetto. "deterioramento" del pozzo. Ciò è necessario perché la soluzione acqua-argilla ostruisce i pori attraverso i quali l'acqua artesiana scorre nel pozzo.

Il pozzo ti dà l'opportunità di avere una scorta d'acqua sul tuo sito per annaffiare le tue piante in serre di policarbonato a cielo aperto, informazioni su cui puoi trovare qui.

La perforazione rotativa è la più comunemente usata.

Vantaggi rispetto ad altri metodi:

Epilogo

I maestri di perforazione che un tempo padroneggiavano Tyumen e Urengoy sono ancora vivi. Non c'erano apparecchiature geofisiche che costruissero un'immagine 3D di ciò che c'è nella terra sul display di un computer, e allora non c'erano piattaforme di perforazione completamente robotizzate, ma hanno già visto attraverso la terra con la loro intuizione, esperienza ed erano su "te" con tutti gli spiriti delle viscere. E gli allora ministri e membri del Politburo, che avevano più arroganza dei boiardi dell'Antico Testamento e dei principi specifici, si rivolgevano a questi assi chiamandoli "tu" per nome e patronimico e si strinsero rispettosamente la mano.

Quindi, uno qualsiasi dei vecchi trivellatori di bisonti ha pozzi falliti a causa loro, di cui non sono timidi: questo è il lavoro. Cosa dire allora ai principianti che agiscono in modo indipendente? Non lasciarti scoraggiare dal fallimento, all'improvviso il primo pozzo sarà vuoto, o crollerà, o il trapano si bloccherà. Non senza quello nel settore della perforazione.Ma il fastidio e la delusione si placheranno immediatamente sotto una potente pressione, come si dice ora, positiva, non appena il tuo pozzo darà acqua.

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Perché un pozzo è meglio di un pozzo?

In precedenza, i problemi venivano risolti in un solo modo: veniva scavato un pozzo, l'acqua veniva portata in casa in secchi. Successivamente, iniziarono a utilizzare le più semplici pompe sommerse, scesero nei pozzi e pomparono l'acqua in grandi contenitori, e da loro veniva immessa in casa per gravità. Ma questa tecnologia ha molti svantaggi.

Il pozzo ha vantaggi significativi rispetto al pozzo

1. In inverno, i serbatoi dovevano essere isolati in modo molto efficiente e anche tali misure non garantivano la sicurezza dell'acqua.
2. Una leggera pressione non ha consentito l'uso di lavatrici e altri elettrodomestici che utilizzano acqua in pressione.
3. Il pozzo contiene acqua da strati poco profondi. Non soddisfa i requisiti esistenti di SanPiN sotto molti aspetti. Soprattutto oggi, quando la situazione ecologica è notevolmente peggiorata.
4. Durante le inondazioni, nel pozzo cadevano forti nevicate, forti piogge, acqua sporca dalla superficie della terra, il che rendeva impossibile utilizzarlo per un lungo periodo non solo per cucinare, ma anche per le necessità domestiche. Ho dovuto pompare completamente l'acqua diverse volte e disinfettarla.
5. Lo sporco entra nel pozzo, si insabbia, deve essere pulito periodicamente. Questo è un lavoro fisicamente molto difficile, solo i professionisti possono farlo.

I principali svantaggi del pozzo sono dovuti alla sua bassa profondità.

Oggi c'è un ottimo modo per risolvere tutti i problemi: perforare un pozzo e maggiore è la sua profondità, migliore è la qualità dell'acqua.

Produzione di strumenti di perforazione

Come accennato in precedenza, gli strumenti di perforazione possono essere realizzati da soli, presi in prestito da amici o acquistati in commercio.

A volte è possibile noleggiare una perforatrice. Tuttavia, l'obiettivo dell'auto-perforazione è solitamente quello di mantenere i costi il ​​più bassi possibile. Il modo più semplice per perforare a buon mercato è realizzare strumenti con materiali di scarto.

Il diagramma mostra la disposizione dei vari utensili di perforazione. Con l'aiuto di uno scalpello, è possibile allentare il terreno particolarmente duro e quindi rimuoverlo con un trapano, una cautrice o un altro dispositivo.

Opzione n. 1 - Trapano a spirale e cucchiaio

La perforazione manuale può essere eseguita con un trapano a spirale oa cucchiaio. Per la fabbricazione di un modello a spirale, viene presa una spessa asta appuntita, a cui sono saldati i coltelli. Possono essere ricavati da un disco d'acciaio tagliato a metà. Il bordo del disco viene affilato, quindi i coltelli vengono saldati alla base a una distanza di circa 200 mm dal suo bordo.

Un trapano fai-da-te per la perforazione a coclea può essere di diversi design. I suoi elementi obbligatori sono coltelli con bordi appuntiti e uno scalpello installato nella parte inferiore.

I coltelli devono essere posizionati ad angolo rispetto all'orizzontale. Un angolo di circa 20 gradi è considerato ottimale. Entrambi i coltelli sono posizionati uno di fronte all'altro. Naturalmente, il diametro del trapano non deve superare il diametro dell'involucro. Solitamente è adatto un disco con un diametro di circa 100 mm. I coltelli del trapano finito devono essere affilati bruscamente, questo faciliterà e accelererà la perforazione.

Un'altra versione del trapano a spirale può essere realizzata con un'asta e una striscia di acciaio per utensili.La larghezza della striscia può variare tra 100-150 mm.

L'acciaio deve essere riscaldato e arrotolato a spirale, temprato e quindi saldato alla base. In questo caso, la distanza tra le spire della spirale dovrebbe essere uguale alla larghezza della striscia da cui è composta. Il bordo della spirale è accuratamente affilato. Vale la pena notare che non è facile fare un trapano del genere a casa.

Una coclea a spirale per la perforazione può essere realizzata da un tubo e una striscia di acciaio, tuttavia, non è sempre facile arrotolare il nastro a spirale, saldare e indurire l'utensile a casa

Per fare un trapano a cucchiaio, hai bisogno di un cilindro di metallo. In condizioni di autoproduzione, è più semplice utilizzare un tubo di diametro adeguato, ad esempio un tubo in acciaio da 108 mm.

La lunghezza del prodotto dovrebbe essere di circa 70 cm, sarà difficile lavorare con un dispositivo più lungo. In questo caso, dovrebbe essere realizzata una fessura lunga e stretta, verticale oa spirale.

Un trapano a cucchiaio fatto in casa è più facile da realizzare da un pezzo di tubo di diametro adeguato. Il bordo inferiore è piegato e affilato e lungo il corpo viene praticato un foro per la pulizia del trapano

Nella parte inferiore del corpo sono montati due coltelli a forma di cucchiaio, il cui tagliente è affilato. Di conseguenza, il terreno viene distrutto sia dai bordi orizzontali che verticali della perforatrice.

La roccia allentata entra nella cavità del trapano. Quindi viene estratto e pulito attraverso la fessura. Oltre ai coltelli, un trapano è saldato lungo l'asse del dispositivo nella parte inferiore del trapano. Il diametro del foro realizzato da un tale trapano sarà leggermente più grande del dispositivo stesso.

Opzione n. 2: cassero e vetro

Per realizzare un bailer, è anche più semplice prendere un tubo di metallo di diametro adeguato.Lo spessore della parete del tubo può raggiungere i 10 mm e la lunghezza è solitamente di 2-3 metri. Questo rende l'utensile abbastanza pesante in modo che quando colpisce il suolo, si allenti efficacemente.

Una scarpa con una valvola a petalo è attaccata alla parte inferiore della sacca. La valvola si presenta come una piastra rotonda che chiude ermeticamente la sezione inferiore del tubo e premuta da una molla sufficientemente potente.

Tuttavia, qui non è necessaria una molla troppo stretta, altrimenti il ​​​​terreno semplicemente non cadrà nel cassone. Quando la sacca viene estratta, la valvola verrà premuta non solo dalla molla, ma anche dal terreno raccolto all'interno.

Il bordo inferiore della sacca è affilato verso l'interno. A volte pezzi taglienti di rinforzo o pezzi affilati di metallo triangolare vengono saldati sul bordo.

Una rete protettiva è costituita da un filo spesso sulla parte superiore ed è saldata una maniglia a cui è attaccato un cavo metallico. Anche un vetro è realizzato in modo simile, qui non è necessaria solo una valvola e nel corpo dovrebbe essere praticata una fessura per pulire il dispositivo.