Métodos de perforación de pozos: principios tecnológicos y características de los principales métodos.
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.
Para una presentación visual de la información que hemos propuesto, el texto se complementa con esquemas útiles, colecciones de fotos, guías de video.
El contenido del artículo:
Tipos de métodos de perforación
La perforación anterior de acuíferos para uso personal se realizó principalmente forma manual. Fue un proceso largo y lento, por lo que no todos los propietarios del sitio o cabaña podrían jactarse 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).
- Choque (Bursnaryad destruye el suelo con golpes).
- Vibrante (El suelo se desarrolla por oscilaciones de alta frecuencia).
El método de rotación se considera el de 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.
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;
- rotativo
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.
Al conducir a través del 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.
El lodo del fondo a veces se elimina mediante lavado, bombeando una gran cantidad de agua al barril. Muy a menudo, el enjuague se reemplaza soplando con aire comprimido suministrado por el compresor a 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 plataformas de perforación del tipo ZIF, UGB, UKB, montadas en KAMAZ, automóviles tipo KRAZ, skidders, etc. En la realización para perforación manual el tubo central se acorta, llamado campana o vaso. 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 el dispositivo pozos de agua privados en algunos casos, el método central se usa antes de comenzar la perforación de barrena o rotativa, realizando funciones de reconocimiento y preparatorias.
En la construcción de pozos privados, la perforación de núcleos se utiliza en combinación con la perforación con cuerdas 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.
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 de 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. Es decir 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 llevan a cabo 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 pueden rubor. 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.
Buenas fortalezas y debilidades
En comparación con la cuerda de choque y los métodos rotativos 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 las rocas.
Las ventajas de la perforación del núcleo incluyen:
- alta productividad y la capacidad de perforar pozos con una profundidad de más de 100 m;
- 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. Siendo desarrollado toma de agua manual Tomará 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 de metal con cuchillas. Atornillando el suelo, el tornillo 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.
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 parcialmente perforación 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 bailer debe limpiar el pozo de roca no excitada.
¡El sinfín categóricamente no es adecuado para trabajar en rocas! Se utiliza para la penetración parcial de pozos de hasta 120 m, mientras que este método se combina con otros: rotativo, cuerda de choque, núcleo.
Equipos y herramientas involucradas
La perforación de barrena se realiza mediante una plataforma de perforación, cuyo elemento principal es una herramienta de perforación de 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 brocas de cuchillas necesarias para el paso de rocas sueltas, así como brocas con cabezas redondas o cónicas, utilizadas para el desarrollo de rocas duras.
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 se enfrían debido al suelo desarrollado, y la roca desarrollada se eleva en espirales. Esto le permite perforar sin parar, reduciendo 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, el sinfín se retira e instala en el pozo tubos de revestimiento. El diámetro de un pozo de agua perforado con un tornillo es de 50-200 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: cuando maneje franco arenoso y franco, use barrenas con cuchillas en un ángulo de 30-60º, y al perforar arenas de adición densa, una herramienta con cuchillas en un ángulo de 90º.
Con una pendiente más pequeña de las vueltas de la espiral del sinfín, una cuchilla de sinfín más grande lleva el sinfín a la superficie.
Pros y contras de usar un tornillo
El método de perforación de la barrena permite construir el pozo lo más rápido posible, siempre que el tamaño de la barrena 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 un aparejo compacto 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.
Similitud barrena - bobina ampliamente utilizado en perforación manual. También destruye la roca y la agarra con cuchillas para extraerla.
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 perforación rotatoria se utiliza para desarrollar suelos rocosos y semi-rocosos con la instalación de pozos profundos de hasta 150 metros.
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 debe perforar roca. 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 encuentran 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.
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.
La peculiaridad de la tecnología rotativa.
La perforación rotativa de pozos para agua se lleva a cabo en tres etapas:
- Romper la roca con un cincel.
- La eliminación de la roca destruida a la superficie por el flujo 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.
Por lo 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 presión de fluido con una bomba;
- instalación de la carcasa para evitar la aspersión de tierra dentro del pozo;
- taladrar con una broca de menor diámetro y repetir todo el ciclo.
Cuando se realiza el lavado a contracorriente, se elimina la suciedad del pozo a través de la tubería 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 del suelo y el lodo, y regresa a la sarta de perforación para una nueva porción de la roca residual.
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 posibilidad 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 enjuagar el pozo.
¿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 de columna es adecuado para el dispositivo de la mayoría de los trabajos de toma de agua; si es necesario, se usa 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 baja 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.
Puede leer sobre cómo hacer una plataforma de perforación con sus propias manos en otra artículo popular nuestro sitio
Conclusiones y video útil sobre el tema.
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 externa 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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Una vez que decidimos perforar un pozo nosotros mismos y lo lamentamos mucho, solo perdimos nuestro tiempo. La conclusión ha madurado que es mejor recurrir a perforadores, especialistas que han estado involucrados en este negocio durante muchos años. Además de la experiencia, tienen equipos y herramientas para conducir en diferentes tipos de suelos. Pero, como dicen, ya me familiaricé con el proceso de perforación con mis propios ojos e incluso fui respaldado por el conocimiento gracias a este sitio. Se me ocurrió volver a intentar perforar un pozo en el área de mi madre)))
Perforar un pozo es bastante difícil, si haces todo sabiamente, háztelo y equípate después. Al principio, también pensé en abordar este asunto por mi cuenta, ya que sé cómo hacer mucho con mis manos, pero no me atreví a meterme aquí. Como resultado, él contrató a perforadores, hicieron todo por su cuenta, aunque yo me paré casi todo el tiempo y pregunté cómo era para el futuro. Los chicos eran buenos, nos contaron todo de manera accesible.
Hice todo bien.El autoperforado es un proceso que lleva mucho tiempo, además de muchas sutilezas, sin saber cuál puede fastidiar. Hace varios años, ayudé a un pariente a practicar, así que casi todos los veranos íbamos allí todos los fines de semana como para trabajar. Decidí por mí mismo: es mejor pagar a los profesionales para que pasen tiempo y nervios, lo principal es encontrar los normales.