Ротационно сондиране: преглед на сондажната технология и необходимото оборудване

Ако селска къща не може да бъде свързана към централно водоснабдяване, трябва да организирате автономна система.Повечето собственици предпочитат да го изградят на базата на кладенец, чието развитие използва различни методи. Ще разгледаме ротационното сондиране - много обещаващ, но досега малко известен вариант.

Статията, която предложихме, описва подробно тънкостите на ротационната технология и използваните инструменти. Анализирани са предимствата и недостатъците на тази техника и са представени начините за прилагането й в практиката. Нашият съвет ще бъде полезен за благоразумните собственици на частни парцели, които искат да наблюдават работата на сондажите.

Определение за ротационно сондиране

Първо, нека да разгледаме какво всъщност представлява ротационното сондиране и какви са неговите алтернативи? Шнековото сондиране все още е признато за един от най-разпространените методи за изграждане на водоприемник.

въпреки това винтова технология не позволява преминаване на скална основа. Винтовата бормашина, използвана при сондиране с шнек, не е в състояние да унищожи варовика. Но често се случва да трябва да пробиете в него, защото... горните слоеве нямат стабилен и достатъчен дебит за експлоатация.

Технологията за ядково и шнеково сондиране не дава възможност за проникване в скални образувания. В случай на изграждане на кладенец върху варовик е по-ефективно и икономично да се използва методът на ротационно сондиране

Поради това ротационната технология, използвана преди това само в минната промишленост, започна да се въвежда в изграждането на частни водовземни конструкции. Работният му елемент е малко разположен в дънната част на кладенеца. С помощта на длето се разрушават кохезионни и несвързани почви и се раздробява основната скала.

Изкопаването на разрушена скала се извършва с помощта на течност, която се подава на дъното през работна колона или пръстеновиден пространство. Това са 2 различни метода на пробиване, всеки от които ще бъде разгледан подробно по-долу.

Диаметърът на бита надвишава диаметъра на работния низ, което позволява:

• намаляване на консумацията на енергия за целия процес на пробиване (мощността се изразходва директно само за завъртане на бита със сила в дънния отвор, а загубите поради триене на работния низ по стените на кладенеца са сведени до минимум);
• предпазва повечето от елементите на работния низ от повреда, както и стените на пробития кладенец от разрушаване;
• създават кладенци с впечатляващ диаметър (например до 70 см) на изключително впечатляващи дълбочини.

По този начин можете образуват водоносни кладенци, дълбочина 300 метра или повече, т.е. пробийте водоприемни работи за водоснабдяване на вилни зони и села.

И така, дефиницията: сондирането по принципа на въртене е метод за разработване на кладенец, при който силата върху свредлото в дънния отвор се предава от въртящия се ротатор през работната колона. Сглобява се от пръти - тесни стоманени тръби, които са свързани последователно една към друга по протежение на вдлъбнатина в земята.

Но при почистване на шахтата и забоя от утайки се използва вода, подавана под налягане.Благодарение на това решение не е необходимо постоянно да се разглобява и сглобява сондажната колона, за да се извади сърцевина, както при ядковото пробиване.

Течността, инжектирана в изкопа, незабавно решава два важни проблема: освобождава пътя на сондажната платформа за извършване на по-нататъшна работа и произвежда почистване на кладенецнеобходимо за подготовка на водоприемника за работа.

Предимства на ротационната технология

Какви са предимствата на ротационното сондиране пред възможните алтернативи? Има няколко от тях.

ПървоС помощта на ротационен бит можете да създадете кладенци с голям диаметър, които могат напълно да задоволят нуждите от вода на няколко домакинства наведнъж.

Не е тайна, че сондирането не е евтин процес: изисква специализирано оборудване, а опитни сондажи трябва да наблюдават и управляват процеса. В края на краищата дейността, свързана със сондажни кладенци, е лицензиран. Оттук и високата му цена.

Благодарение на формата и дизайна си, свредлото по време на ротационно сондиране може да формира кладенци с много по-голям диаметър от шнековите сондажи и сърцевината

Обединяването на няколко домакинства наведнъж за финансиране на един общ кладенец за съседни парцели е икономически изгодно предприятие. Но това изисква значителен дебит. В повечето случаи водоносните хоризонти от кватернерни седименти (пясъци) не могат да ги осигурят.

Естествено, за колективна работа е по-добре да инсталирате водоприемника върху варовик. Добиваните от него подпочвени води се характеризират с по-висока водообилност и чистота. Обемът на валежите не оказва никакво влияние върху дебита на кладенци върху варовик. Не може да се каже същото за пясъчните кладенци.

Второ, убеждават със сравнително ниските разходи за енергия. Работният елемент при ротационното пробиване е свредлото. Но за разлика от винта и ядково пробиване, сондажният инструмент не взаимодейства със стените на пробития отвор

Тоест само свредлото е в пряк контакт със земята, чиято височина е незначителна спрямо височината на цялата сондажна колона. В резултат на това този метод за формиране на кладенци е най-бързият - до 1000 линейни метра на месец!

трето, колективните клиенти са привлечени от дълбочината на пробиване. Само с ротационния метод може да се пробие кладенец дълбоко в скални метаморфни и магмени скали, от пукнатините на които може да се изпомпва вода, чийто състав е най-подходящ за питейни цели.

Най-често се извлича само технологична вода от водовземни изработки с дълбочина по-малка от 30 m. Съставът му се влияе от близките резервоари, реки, затрупани с боклук, валежи и просто технически течности, разлети на земята. Шнек и сърцевина ще помогнат да се получи само такъв прием на вода.

Целият комплект сондажно оборудване се монтира лесно на една платформа за средно тежко превозно средство. Това прави процеса на ротационно пробиване много по-технологично напреднал и следователно по-евтин

В допълнение, ротационното сондиране ви позволява да преминете през изработките до пълна дълбочина, без да преминавате към друг метод на пробиване. При разработване на кладенец със шнек, например, ако е необходимо да се пробие през камък, те преминават към метода на ударно въже.

За да направите това, извадете шнека от цевта и хвърлете длетото към лицето, докато камъкът се счупи. След това клане изчистено с баилер. Използва се и ако е необходимо да се издигне наситен с вода пясък на повърхността, който просто не може да се задържи в основната тръба.

Практиката показва, че кладенците, пробити по ротационен метод, имат по-дълъг експлоатационен живот. Технологично това се обяснява с факта, че след монтирането на корпуса, който оформя стените на кладенеца, пръстенът се укрепва допълнително.

Оборудване за изграждане на кладенци

Първо, на повърхността над кладенеца е монтирана вертикална конзола за по-нататъшно закрепване на вертикалните връзки на работния низ. Първата връзка на този сондажен вал е снабдена с работен елемент - бит, който може да има различни формати, в зависимост от категорията на пробиваемост на скалата.

Разбира се, за пробиване на водоносни кладенци се използва по-компактно оборудване и по правило не се изисква образуването на определена кула

Комплект инструменти за пробиване

Когато първата връзка, свещта, се задълбочи, върху нея се поставя следващата, наречена прът и т.н. Дължината на всеки такъв блок от тръби може да варира от 20 до 50 м. За да се опрости формирането на работната колона, всеки прът е снабден с конична резба с ключалка.

В резултат на това се формира сондажен инструмент, който се състои от:

• работен бит;
• задвижващ прът;
• колони от обикновени пръти, свързани помежду си чрез съединители.

Работният низ се държи с помощта на вирбел, който се върти от ротор. В зависимост от това колко дълбоко се планира сондирането, както и физико-механичните свойства на почвата, за оформяне на водещата връзка се използват стандартни или претеглени пръти.

Задвижващият прът обикновено е претеглена тръба, тъй като има важна технологична мисия. През него в лицето на бита се влива миещ разтвор, чиято задача е да измие натрошената скала. И това от своя страна поставя изисквания за съединителните връзки, чиято задача е да запечата връзките между връзките.

Не забравяйте, че налягането на течността директно зависи от височината на образуваната колона (и не зависи от напречното сечение на тръбата). Освен това, дори ако водата се използва като разтвор за промиване, тогава на всеки 10 метра налягането ще се увеличи с 1 атмосфера.

За сравнение си струва да дадем пример. Работното налягане в домакинската тръбопроводна мрежа в къщата е 10 атмосфери, а най-здравите тръби са проектирани за налягане от 20 атмосфери.

Само ако домашните системи са неподвижни и не се движат, тогава върху задвижващия прът се прилага налягане, равно на теглото на сондажната колона. Но той все още трябва да предава въртящ импулс и сила към бита.

Съединителите са най-критичните елементи на пръта, тъй като те носят тежестта на цялата долна част на съседния прът, както и натоварването от динамични вибрации и въртеливо движение, придадено от двигателя

Следните изисквания се налагат на съединителите като структурни елементи на сондажната колона:

• трябва да осигури херметичността на връзката на пръта и да издържа на налягане на течността до 100 атмосфери (за почистване на дъното с струя под налягане);
• трябва да са устойчиви на износване, за да не станат неизползваеми поради триене по стените на кладенеца;
• трябва да може да предава въртящ момент от горната част на работния низ към дъното и в крайна сметка към накрайника.

Изключително важно е съединителите да са с необходимото качество. Ако поне един от тях не издържи натоварването и работният низ е разкъсан, тогава ще бъде изключително трудно да се събере долната му част заедно с бита. По отношение на капиталовите разходи, понякога е по-лесно да се пробие нов кладенец наблизо, отколкото да се премахне отделен задвижващ прът.

Използване на вода по време на сондиране

Течността, която се подава на лицето, най-често е обикновена вода. Понякога, за да се стабилизира кладенец, преминаващ през рохкави, несвързани скали (пясък, натрошен камък, чакъл и камъчета), в кладенеца се подава разтвор с добавки за сондиране. Това е необходимо, тъй като обшивката не се монтира на първите етапи на изкопа.

Водата навлиза в изкопа или под налягане вътре в задвижващия прът (и след това се извършва изпомпване пръстеновиден пространство), или чрез гравитация надолу пръстеновиден пространство, а отстраняването вече става през работната колона с изпомпваща помпа.

Това са 2 различни технологии за ротационно сондиране, чиито характеристики ще бъдат разгледани по-долу.

Ротационното сондиране се характеризира с най-висока скорост на развитие на воден кладенец. Едновременно със сондирането се извършва измиване на шахтата и подготовка на изработките за бъдеща експлоатация.

Въпреки това, без значение какъв метод се използва, течността, използвана при пробиване навсякъде, трябва да бъде пречистена (за по-нататъшна употреба).

За това се използва следният набор от оборудване:

• Хамбар за съхранение на сондажна кал. (Ако планирате да пробиете плитък кладенец, в рамките на няколко десетки можете да го изградите директно в земята, а обикновената вода се използва като течност за промиване). Хамбарът действа като батерия за промивната течност.
• Вибриращо сито. Промиващият разтвор, вдигнат от кладенеца, носи частици от натрошени скали, които трябва да бъдат отстранени. Най-ефективният метод е механичен, с помощта на вибриращо сито.
• Картер. След като големите скални частици бъдат отстранени, течността влиза в утаителен резервоар за отстраняване на суспендираните частици, които се утаяват. Когато се използва вода като течност за промиване, резервоарът за погребване също понякога се изгражда директно в земята. Освен това се използва за разделяне на течни вещества и отделяне на утайки. хидроциклон.
• Кална помпа. Именно това осигурява циркулацията на измиващия разтвор.
• Улучна система. Те са необходими за движението на водата от мястото на образуване на изкопа до мястото на нейното пречистване.

Като цяло, за разработване на кладенец с помощта на ротационна технология са необходими следните механизми и оборудване:

1. Кула или конзола за сглобяване на сондажна колона от пръти и разглобяването й след завършване на сондирането, както и подвижна система.
2. Двигател, осигуряващи въртене на ротора.
3. Течно оборудване. Механизми и устройства за осигуряване на циркулация на миещата течност и нейното почистване (помпа; вибросито; утаители и/или хидроциклон; хамбар за съхранение на миеща течност; система от тръби и улуци).

За ротационно сондиране на плитки кладенци целият изброен комплект оборудване е много компактен (например конзолната стрела е сгъваема). Това гарантира лесно поставяне на сондажно оборудване на всяко място, удобно за сондажни операции и последваща работа.

Две опции за ротационно пробиване

В зависимост от метода на подаване на сондажната течност към дъното има 2 вида технология за ротационно сондиране:

1. с директно подаване;
2. с обратно подаване.

Трябва да се отбележи, че течността, доставяна на лицето, е предназначена не само за измиване и отстраняване на натрошени скали. Той също така охлажда накрайника, който става много горещ от триенето. В случай на директно подаване на течност, помпата създава нейното свръхналягане.

Водата навлиза в дънния отвор през технологичните отвори в долота, „поема“ натрошената скала и след това тече гравитационно през кладенеца (т.е. пръстеновиден пространство по отношение на водещия прът) навлиза в повърхността, където влиза в почистващия комплекс (вибриращо сито, хидроциклон).

Промиването може да бъде директно или обратно, което ще определи качествените характеристики на използваното оборудване, но принципната диаграма е валидна и за двата типа технологии

Технологията за обратно подаване предполага, че промивната течност тече към дъното чрез гравитация, спускайки се през кладенеца, но разтворът с натрошен материал тече обратно на повърхността през тръбата на задвижващия прът. В този случай калната помпа създава отрицателно налягане в нея.

Въпреки очевидната простота на двете технологии, тук има много повече нюанси, отколкото може да изглежда на пръв поглед. Ето защо изглежда целесъобразно да се спрем по-подробно на всяка от тези технологии за пробиване.

Пробиване с директно подаване на промивна течност

Тази технология понякога се нарича и „директен воден поток“. Препоръчително е да се използва в пясъчни, чакълести, натрошени каменни почви. Използва се и ако дълбочината на водоносния хоризонт не надвишава 30 м. Именно тук се добавят добавки към течността, които увеличават нейната плътност и стабилност на багажника.

Ротационното сондиране се характеризира с постепенно намаляване на диаметъра на пробивания кладенец. С други думи, първо се пробива кладенец с най-голям диаметър, а след това той утаява се тръба, а пръстеновидното пространство между външната повърхност на тръбата и стената на кладенеца се запълва с циментова замазка през технологични отвори.

След това пробиването продължава с по-малко свредло. След това отново обшивка и новата секция е с още по-малък диаметър и т.н. Колкото по-рядко трябва да се „разсейвате“ от циментирането на кладенец, толкова по-голяма е производителността на сондажа, което в крайна сметка се превръща в общата цена на процеса и кладенеца като цяло.

В допълнение, твърде честото обвиване в крайна сметка води до факта, че ефективният диаметър на кладенеца (диаметърът, който отваря водоносния хоризонт) е значително намален. И така, „директен воден поток“ се характеризира с факта, че кладенецът с този метод на формиране не може да бъде засаден до 100 метра.

Основното налягане на промивната течност се създава от помпата вътре в задвижващия прът и пръстеновиден Течността с елементи от натрошени скали запълва пространството чрез гравитация, без да разрушава стената на кладенеца с излишно налягане.

Схема на пробиване с директно подаване на промивна течност. Той се подава в лицето през водещата прътова тръба и се издига на повърхността чрез гравитация

Този метод на пробиване обаче има и недостатъци. По-специално, твърде дълго необработен Тази зона води до въвеждане на фини глинени частици във водоносните хоризонти, което може значително да намали и забави потока на вода в изработките от водоносния хоризонт.

Тези частици тук играят ролята на своеобразни запушалки на порите и микроканали в скала, през която се просмуква вода.Следователно, процедурата по обвивката, извършена по време на процеса на пробиване, е необходима за поддържане на по-нататъшната производителност на кладенеца като цяло.

Сондиране с обратен поток на промивна течност

С този метод за контрол на течността цевта и дъното се почистват най-добре. Помпата тук не натиска течността в дъното, а напротив, изсмуква я обратно и това води до факта, че скоростта на образуване на кладенец с малко се увеличава с порядък и дори няколко пъти повече в сравнение с директното промиване.

Самият кладенец не е обект на замърсяване от глинени включвания с потока на подаваната промивна течност. В крайна сметка помпата изсмуква всичко, което може да се съдържа в нея. Между другото, тук няма практически смисъл от допълнителни добавки, така че чистата вода се използва като същата течност за промиване.

Схема на обратно промиване по време на ротационно сондиране. Захранването тече гравитационно през пръстена, а суспензията се изтегля обратно от помпа през водещата прътова тръба

И така, нека обобщим предимствата на сондирането с обратен поток:

• скоростта на пробиване се увеличава (в сравнение с директен воден поток) до 15 пъти;
• водоносният хоризонт все още не е запушен с глинести частици и тинести песъчинки от долната част с отворен край нива на кладенци;
• благодарение на висококачественото отваряне на водоносния хоризонт, кладенецът не се нуждае от допълнителна подготовка за работа, можете веднага да инсталирате вътрешния корпус с филтър и да започнете да изпомпвате;
• Като работна течност се използва проста (и следователно евтина) вода.

Този метод обаче има и значителен недостатък.Това изисква използването на скъпо оборудване, което в крайна сметка води до значително оскъпяване на целия процес на сондиране като цяло.

Следователно сондирането с „обратен воден поток“ се извършва само в случаите, когато кладенецът е проектиран за експлоатация от няколко домакинства наведнъж. Но ако кладенецът е предназначен за индивидуална употреба, тогава е много по-разумно да се използва технология за ротационно сондиране с директен воден поток.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Визуална демонстрация на процеса на ротационно пробиване стъпка по стъпка:

Видео #2. Анализ на ротационната технология и принципите на изграждане на кладенци:

Видео #3. Циркулация на водата по време на ротационно сондиране:

Ситуацията с наличието и дълбочината на водоносни хоризонти може да варира значително от място на място (а на някои места изобщо няма такива, като на остров Мадейра).

Когато проектирате кладенец и избирате оптималния метод за ротационно сондиране, трябва да използвате съществуващите карти на изследваните водоносни хоризонти. Това ще ви помогне да спестите значителни пари и време.

Разкажете ни за вашия опит в разработването на кладенци с помощта на ротационна технология. Споделете технологични нюанси, които ще бъдат полезни за посетителите на сайта. Моля, оставете коментари в блок формата по-долу, публикувайте снимки и задавайте въпроси по темата на статията.