El dispositivo del pozo de agua está asociado con el uso de varios métodos de perforación. Los suelos sueltos y saturados de agua se extraen con un achicador. Para perforar a través de formaciones de arcilla y roca, se utilizan métodos de perforación de pozos basados en el principio de rotación y vibración.
El trabajo involucró mecanismos que permiten el desarrollo de suelos de varios tipos y a diferentes profundidades. Le diremos cómo elegir la tecnología de perforación óptima que le permita realizar el desarrollo de un dispositivo de toma de agua de manera rápida e impecable.
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Tipos de métodos de perforación
La perforación anterior de acuíferos para uso personal se realizó principalmente por medios manuales. Fue un proceso largo y lento, por lo que no todos los propietarios del sitio o casa de campo podían presumir de tener su propia fuente de suministro de agua.
Gradualmente, la perforación mecanizada desplazó los métodos manuales debido a la importante facilitación y aceleración del proceso.
Hoy en día, casi todos los acuíferos se perforan de forma mecanizada, lo que se basa en la destrucción del suelo, alimentándolo a la superficie de una de dos maneras: seco, cuando el suelo residual se elimina del pozo mediante mecanismos e hidráulicos, cuando se lava con agua suministrada a presión o por gravedad.
Existen tres métodos principales de perforación mecánica:
- Rotacional (El suelo se desarrolla por rotación).
- Conmoción (Bursnaryad destruye el suelo con golpes).
- Vibrante (El suelo se desarrolla por oscilaciones de alta frecuencia).
El método de rotación se considera el más alto rendimiento, 3-5 veces más alto en eficiencia que el choque y 5-10 vibratorio. Además, el método de rotación es el más económico y asequible, a menudo se usa como el método principal de perforación manual.
Los métodos de rotación mecánica de perforación de pozos de agua reemplazaron los métodos manuales ineficientes
A su vez, el método de perforación rotacional, ampliamente utilizado para construir pozos de agua, se divide en cuatro tipos principales de perforación:
- núcleo;
- barrena;
- cuerda de choque;
- giratorio.
Cada tipo de perforación rotativa tiene sus propias características y es realizada por un equipo especialmente diseñado para esto. Considere estos tipos de perforación con más detalle, determine cuáles son sus diferencias y qué método debe aplicarse en cada caso.
Los detalles de la perforación del núcleo
La perforación del núcleo es un método de rotación mecánica en el que se extrae arcilla o suelo arenoso denso en forma de núcleo cilíndrico. El taladro central es una tubería de metal de paredes gruesas.
En la parte superior del taladro central hay un dispositivo para unir las varillas necesarias para construir la sarta de perforación. A continuación se muestra una corona, cuyo tipo se selecciona según la categoría de suelo a perforar.
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La esencia de la tecnología central.
Captura del suelo destruido.
Lanzamiento del taladro de tierra
Suelo de perforación del núcleo
Al conducir por el método de la columna, el suelo es destruido por una corona anular. Al mismo tiempo, el núcleo central permanece intacto. Para facilitar el proceso de perforación en margas duras y semisólidas, arcillas, rocas, se suministra fluido de lavado a la cara.
Durante la perforación del núcleo, el suelo no se destruye, sino que es "perforado" por la corona y capturado por la tubería del núcleo. En la superficie, la roca perforada se extrae en forma de núcleo: una columna de roca cilíndrica monolítica.
El lodo del fondo a veces se elimina mediante lavado, bombeando una gran cantidad de agua al barril. Muy a menudo, el lavado se reemplaza por purga con aire comprimido suministrado por el compresor en la tubería. Este tipo de perforación le permite perforar pozos de hasta 1000 metros de profundidad y con un diámetro de 8 a 20 cm.
La perforación mecánica del núcleo se lleva a cabo mediante equipos de perforación del tipo ZIF, UGB, UKB, montados en KAMAZ, KRAZ, tractores de arrastre, etc. En la realización para perforación manual, el tubo central se acorta, llamado campana o vidrio. Con el último artículo del hogar al revés, el tubo central es estructuralmente similar.
La perforación del núcleo se utiliza en los siguientes casos:
- exploración mineral;
- perforación exploratoria de pozos;
- disposición de acuíferos de cualquier profundidad, incluidos pozos sin filtro en formaciones rocosas.
Para la instalación de pozos privados para el agua en algunos casos, el método central se usa antes de comenzar la perforación con barrena o rotativa, desempeñando tanto el papel exploratorio como el preparatorio.
En la construcción de pozos privados, la perforación del núcleo se utiliza en combinación con una cuerda de choque. Las capas de arcilla pasan a través de un tubo central. Las arenas sueltas, la grava y el guijarro con agregado de arena que no permanecen en el tubo central se eliminan del barril mediante zheloning.
En términos de eficiencia, el método central es algo inferior al método de tornillo para perforar pozos de agua. Perforan la barrena más rápido, pero no permite liberar completamente el tronco de la roca perforada. Raramente se usan en parejas. Y si se da, los primeros metros pasan con un tornillo.
Las coronas no destruyen el suelo, sino que lo cortan con cuidado alrededor del perímetro, formando "columnas" - núcleos, estudiando en qué se puede hacer una sección hidrológica del sitio.
Equipos y herramientas usados
Las siguientes herramientas se utilizan para perforar núcleos:
- brocas de diamante u otro material de carburo (acero, tungsteno, win);
- tubo central;
- tubería para la eliminación de lodos;
- varillas requeridas para construir la sarta de perforación;
- juntas de acoplamiento, adaptadores entre tuberías, sello de lavado.
Al perforar en rocas, la broca se desgasta rápidamente y necesita ser reemplazada. El material de la corona es costoso, soporta enormes cargas, las opciones de perforación con diamante más utilizadas.
Todas las herramientas utilizadas en el proceso de perforación deben estar alineadas, es decir ubicado exactamente en relación con el eje de perforación.
Tecnología de perforación del núcleo
La característica principal de la perforación del núcleo es el paso de la roca con su preservación completa en la tubería del núcleo. Aquellos. Durante la operación del equipo de perforación, la corona en el anillo destruye el suelo, el cual, a medida que se profundiza, es empujado dentro del tubo central y retenido en él debido a su propia densidad.
Al retirar la tubería llena del eje de trabajo, se libera del núcleo golpeando con una almádena.
El proceso de perforación del núcleo en fases es el siguiente:
- la broca está conectada a la tubería central;
- el tubo central está conectado a las varillas, que crecen a medida que se profundizan;
- la barra superior se fija en la plataforma de perforación;
- el taladro gira la sarta de perforación y gradualmente la "atornilla" al suelo;
- el tubo central se llena gradualmente con tierra atascada en su cavidad;
- después de conducir 50 - 70 cm, la sarta de perforación se retira a la superficie, las varillas se desconectan a su vez hasta que se retira el tubo central;
- la tubería está libre de esquejes;
- la cáscara vacía se baja nuevamente a la cara, aumentando la sarta de perforación con varillas.
Las acciones se realizan en el orden descrito hasta que el pozo revela el acuífero y se sumerge 50 cm en la roca impermeable subyacente.
Si la fijación del acuífero superior no es el objetivo del hundimiento, entonces las capas superiores se pueden perforar con enjuague. En este caso, la bomba vende la solución de lavado a través de la manguera hacia las tuberías. Luego, la solución lleva el suelo desarrollado a la superficie.
Si el propósito de la disposición del pozo no es un acuífero en la arena, se puede enjuagar la perforación antes de llegar a la roca
Buenas fortalezas y debilidades
En comparación con los métodos de cuerda de choque y rotativo de perforación mecánica, la perforación del núcleo se realiza con bastante rapidez, lo que reduce significativamente el tiempo de trabajo. Su principal inconveniente es la imposibilidad de levantar suelos sueltos y piedras saturadas de agua. Moviéndose lentamente a lo largo de las rocas, se requiere un poco para conducir los cantos rodados.
Las ventajas de la perforación del núcleo incluyen:
- alta productividad y la capacidad de perforar pozos de más de 100 m de profundidad;
- reducción de cargas en equipos de perforación debido a la destrucción de arcilla, comparable a su corte;
- La posibilidad de utilizar un equipo de perforación móvil de dimensiones compactas.
La perforación de núcleos es uno de los métodos más rápidos para desarrollar trabajos de toma de agua. Un pozo en la arena con su aplicación se puede completar en un día hábil. La ingesta de agua desarrollada manualmente llevará mucho más tiempo.
Características de la perforación de barrena
Este tipo de perforación se usa con mayor frecuencia en la construcción de acuíferos en granjas privadas. Una característica de la perforación de barrena es que la roca desarrollada se elimina completamente del pozo sin involucrar equipo adicional. El método se asemeja a atornillar, le permite perforar a una profundidad y al mismo tiempo eliminar la suciedad innecesaria.
La herramienta utilizada para perforar se llama barrena. Es una varilla metálica con cuchillas. Atornillando el suelo, el sinfín destruye la roca, que permanece en sus cuchillas. Debido al diseño específico del tornillo, es imposible liberar completamente la cara de la cuchilla. Por lo tanto, se utiliza principalmente para conducir las capas superiores.
La perforación con barrena es un método rápido y económico que no requiere un depósito de líquido de lavado
Perforar con un tornillo no requiere mucho esfuerzo y costos financieros, por lo que el alcance de este método es lo suficientemente amplio: pozos de exploración, tendido de comunicaciones, construcción de pozos aburridos y perforación parcial de agua.
Ahora se usa activamente para la construcción de pozos abisinios, para no tapar completamente el agujero de la aguja en un suelo denso, sino para facilitar ligeramente el proceso de inmersión del tronco en una roca previamente destruida.
El método es adecuado para el desarrollo de acuíferos con una profundidad de hasta 30 m en suelos blandos y sueltos y hasta 20 m en suelos de densidad media. Después de la penetración del sinfín y la instalación de una carcasa, el pozo debe ser limpiado por el búnker de roca no excitada.
¡La barrena categóricamente no es adecuada para trabajar en rocas! Se utiliza para la perforación parcial de pozos de hasta 120 m, mientras que este método se combina con otros: rotativo, cuerda de choque, núcleo.
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El principio del método de perforación de barrena
Mecanización de perforación manual
Desventajas de la perforación de barrena
Equipos y herramientas involucradas
La perforación de barrena se realiza mediante una plataforma de perforación, cuyo elemento principal es una herramienta de perforación tipo tornillo hecha de metal de alta resistencia. Taladre la cuerda a medida que se profundizan los tornillos de construcción del mismo tamaño.
En el kit, a veces se usan pedazos de cuchilla necesarios para el paso de rocas sueltas, así como bits con cabezas redondas o cónicas, utilizadas para desarrollar rocas duras.
Una plataforma de perforación basada en un automóvil equipado con un motor potente es la mejor opción para perforar en lugares remotos e inaccesibles
La mayoría de las plataformas de perforación modernas están equipadas con carcasas huecas equipadas con cerraduras reversibles que evitan que la herramienta se mueva en la dirección opuesta.
Las partes cortantes del sinfín durante la perforación son enfriadas por el suelo desarrollado, y la roca desarrollada se eleva en espirales. Esto le permite perforar sin parar, lo que reduce significativamente el tiempo y los costos de energía para crear un acuífero.
Tecnología de perforación de barrena
Después de completar la penetración, cuya profundidad es de 1.5 a 2.0 m, se retira el sinfín y se instalan tuberías de revestimiento en el pozo. El diámetro de un pozo de agua perforado con un tornillo es de 50 a 200 mm y depende del tamaño de la herramienta utilizada.
El colapso de las paredes del pozo impide el revestimiento. Esto es especialmente importante para suelos sueltos e incoherentes, por lo que los perforadores tienen una regla: usar sinfines con cuchillas en un ángulo de 30 - 60º cuando se manejan margas y margas arenosas, y cuando se perfora arena de compactación compacta, una herramienta con cuchillas en un ángulo de 90º.
Con una pendiente menor de las vueltas de la espiral del sinfín, más que una cuchilla desconectada lleva el sinfín a la superficie.
La perforación de barrena no requiere el uso de fluido de lavado, la roca desarrollada con la ayuda de un cincel se lleva a la superficie en las cuchillas de la herramienta.
Pros y contras de usar un tornillo
El método de perforación del sinfín permite que el pozo se construya lo más rápido posible, siempre que el tamaño del sinfín y el ángulo de inclinación de la broca se seleccionen correctamente.
Las ventajas de la perforación de barrena incluyen:
- el suelo sube a la superficie inmediatamente durante la perforación;
- alta velocidad de profundización en el suelo sin paradas tecnológicas;
- no hay necesidad de enjuagar el pozo;
- se puede perforar una plataforma compacta de barrena o una barrena manual dentro de la casa (en el sótano);
- no es necesario elevar el primer enlace a la superficie y desmontar / ensamblar la sarta de perforación como en el método principal.
La principal desventaja de la perforación de barrena es la imposibilidad de trabajar en suelos sueltos y muy duros, pero al mismo tiempo, la barrena es una herramienta ideal para perforar en suelos arcillosos, mixtos (arcillosos y arenosos) y arcillosos blandos.
Otro inconveniente que restringe el uso de un tornillo para la construcción de acuíferos es la necesidad de utilizar un método de cuerda de choque para limpiar el tronco de la roca arrojada.
La bobina tipo barrena se usa ampliamente en perforación manual. También destruye la roca y la agarra con cuchillas para extraerla hacia la parte superior.
Característica de perforación rotatoria
La perforación rotatoria es un método de perforación por vibración rotacional, en el que la destrucción del suelo se lleva a cabo utilizando una broca impulsada en el fondo del pozo desde el rotor de la plataforma de perforación. El rotor gira desde un motor de automóvil o un motor eléctrico instalado por separado a través de un eje de transmisión.
El suelo desarrollado se lava del pozo por medio de un enjuague directo o inverso. La solución de lavado se puede suministrar por gravedad o por una estación de bombeo.
La mayoría de los pozos artesianos se perforan utilizando el método de perforación rotatoria: usando una broca girada por el rotor, seguido de enjuagar el pozo y asegurar la carcasa
La perforación rotatoria se utiliza para desarrollar suelos rocosos y semi-rocosos con la instalación de pozos profundos de hasta 150 m.Una plataforma de perforación rotatoria con un cincel correctamente seleccionado y tuberías de perforación pesadas hace frente a formaciones rocosas.
Los perforadores recomiendan usar este método de perforación en las siguientes condiciones:
- La sección hidrogeológica del sitio ha sido estudiada bastante bien. Se sabe que se deben perforar rocas. Se conoce el nivel de ocurrencia del acuífero en la roca madre.
- El agua subterránea tiene una presión característica para los pozos artesianos.
- Existe la posibilidad de entrega ininterrumpida de agua de proceso para el lavado del pozo.
En las regiones del sur, la perforación rotatoria se puede llevar a cabo durante todo el año, y en el clima del norte, la aplicación de este método es limitada debido a la posibilidad de congelación del fluido de lavado.
Equipos y herramientas aplicadas.
La perforación rotativa de los acuíferos se lleva a cabo utilizando un marco o una torre enrejada, en la que se ubican los equipos de elevación y otros elementos de la plataforma de perforación. La torre permite subir y bajar cadenas de perforación en el pozo.
La plataforma de perforación de tipo rotativo incluye:
- marco o torre enrejada;
- motor con accionamiento;
- rotor y sarta de perforación;
- equipo de bombeo y sistema de tratamiento de fluidos de lavado;
- equipo de elevación, línea de presión, giratorio, sellos de aceite, etc.
En las unidades autopropulsadas, el motor del vehículo se utiliza como motor, en función del cual se encuentra el complejo de perforación. En este caso, la velocidad del motor está regulada por la velocidad de la herramienta de perforación.
Un motor eléctrico estacionario o móvil, motor de combustión interna de un automóvil, los generadores pueden actuar como fuente de energía para una plataforma de perforación rotativa
El rotor con la ayuda de un dispositivo de engranajes transmite la rotación al tubo de plomo, que a su vez lo comunica a la herramienta de perforación principal: el cincel. La broca puede tener una forma diferente y está hecha de materiales de alta resistencia: materiales compuestos, acero con revestimiento de diamante, etc.
Para cada tipo de suelo, se selecciona un tamaño y forma especiales de la broca, lo que garantiza una alta eficiencia y tasa de penetración.
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Taladradora manual
Tecnología de perforación de barrena
Varillas de extensión de sarta de perforación
Desarrollo de un pozo perforado.
La peculiaridad de la tecnología rotativa.
La perforación de pozos rotativos se realiza en tres etapas:
- Romper la roca con un cincel.
- La eliminación de la roca destruida a la superficie por una corriente de agua inyectada.
- Fortalecimiento de las paredes del pozo con tubos de revestimiento.
La eliminación del suelo destruido se lleva a cabo mediante lavado directo o inverso. La elección del método de lavado depende de las condiciones específicas: profundidad del pozo, tipo de suelo, disponibilidad del volumen requerido de agua de lavado.
Como regla general, las granjas privadas usan tecnología de perforación de descarga directa, que incluye los siguientes pasos:
- profundización de trozos de gran diámetro en el suelo;
- rotación de la broca bajo la influencia de un rotor;
- instalación de tuberías de perforación e instalación de tuberías ponderadas entre ellas y la broca;
- eliminación de residuos de suelo por una presión de fluido usando una bomba;
- instalación de la carcasa para evitar la aspersión de tierra dentro del pozo;
- perforar con una broca de menor diámetro y repetir todo el ciclo.
Al retrolavar, la tierra se elimina del pozo a través de las tuberías de la sarta de perforación, y el líquido de lavado se vierte entre las paredes del pozo y las tuberías.
El agua fluye por gravedad a un depósito previamente preparado, donde se limpia de tierra y lodo, y regresa a la sarta de perforación para una nueva porción de la roca residual.
En algunos casos, cuando se realiza una perforación rotatoria, no se utiliza un enjuague directo o inverso, sino que se sopla aire bajo presión creado con un compresor
Ventajas y desventajas de la perforación rotativa
La principal ventaja del método rotativo es la capacidad de perforar pozos profundos con entrada de agua en piedra caliza fracturada.
Además, este método de perforación tiene las siguientes ventajas:
- apertura de alta calidad de un portador de agua en roca madre;
- la capacidad de organizar pozos de gran diámetro de hasta 200 cm;
- Alta velocidad de perforación, bajos costos de energía.
Una desventaja significativa de la perforación rotatoria se puede llamar la necesidad de organizar el lavado de pozos.
¿Qué método de perforación elegir?
Todos los métodos considerados de perforación mecánica son ampliamente utilizados para la construcción de acuíferos.
En resumen, podemos decir que:
- Se recomienda utilizar perforaciones de núcleo para hundirse en suelos de arcilla plástica. El método central es adecuado para la construcción de la mayoría de los trabajos de toma de agua; si es necesario, se utiliza junto con una cuerda de choque.
- La perforación de barrena en la aplicación es similar al método central. Se diferencia de él por la limpieza de mala calidad del barril, requiere el uso obligatorio de un achicador o el lavado a largo plazo del pozo antes de la operación.
- La perforación rotatoria es la mejor opción para perforar pozos en suelos rocosos.
El costo de desarrollar un pozo usando uno u otro método de perforación depende en gran medida de qué equipo se use, así como de las categorías de rocas que pasan por la capacidad de perforación.
Un método bien elegido para perforar un pozo no solo ayudará a reducir el tiempo dedicado a la perforación, sino que también permitirá operar la fuente de agua sin problemas en el futuro
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Video # 1. Demostración del principio de la perforación de núcleos clásica con extracción de núcleos por presión de agua:
Video # 2. Características de la perforación de pozos de barrena:
Video # 3. Perforación del núcleo de un pozo con lavado del fondo e instalación de una carcasa doble, cuya parte exterior está hecha de tubos de acero, el polímero interno:
La perforación de un acuífero es un proceso lento. No solo la velocidad del dispositivo de una fuente de agua autónoma, sino también los costos financieros dependen de la exactitud del método de perforación elegido.
Lo primero a lo que debe prestar atención al elegir un método de perforación es el tipo de suelo y la profundidad del acuífero. Según estos parámetros, puede elegir la mejor opción que le permitirá perforar un pozo de manera rápida y económica.
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