Rotacijsko vrtanje: tehnologija, princip delovanja in značilnosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Ena izmed najbolj razširjenih metod ustvarjanja proizvodnih in raziskovalnih vrtin za vodo je rotacijsko vrtanje. Zagotavlja se s prenosom rotacijskih gibov s površinskega rotorja na vrtalno kolo.

Rotacijsko vrtanje se razlikuje po tem, da nima aksialne sile, ki jo ustvarja pogon. Med postopkom se obdelava (zakol) spere iz kamnin s pomočjo vode in posebnih raztopin. Razmislite o metodi podrobneje.

Zgodovinsko ozadje

Rotacijsko vrtanje se uporablja že več kot sto štirideset let. Tehnologija te metode vrtanja vrtin je bila prvič uporabljena v Združenih državah Amerike v zgodnjih osemdesetih letih devetnajstega stoletja. Od takrat je ostal tako rekoč nespremenjen, z izjemo manjših novosti, ki so privedle do večje učinkovitosti. Spremembe so vplivale na orodja za rezanje kamnov - izboljšali so jih, ustvarjeni so bili novi tekoči mediji za splakovanje vrtin, povečala se je trdnost delov mehanizma.

Rotacijsko vrtanje je ena od vrst rotacijskega vrtanja. Načelo jeda orodje za lomljenje kamnin, ki se nahaja znotraj vrtine, deluje s silo, ki jo nanj prenaša elektromotor ali oprema plinske turbine. Ta metoda je precej preprosta in učinkovita. Z njeno pomočjo se vrtajo proizvodne naftne in raziskovalne vrtine. Kompaktna velikost enote omogoča uporabo na zasebnih zemljiščih za ustvarjanje vodnjakov.

Metode vrtanja

Trenutno se vrtanje vodnjakov za vodo izvaja z metodami rezanja kamnin s posebnimi mehanizmi. Tla je mogoče nahraniti na dva načina:

• S pomočjo mehanizmov - suha metoda.
• Motok vode pod visokim pritiskom ali gravitacijo - hidravlični.

Na splošno se mehansko vrtanje izvaja na enega od treh načinov:

• Rotacijsko vrtalno vrtanje - tla se vrtajo z rotacijskimi gibi.
• Udar - tla se uničijo zaradi udarca svedra.
• Vibriranje - tla razbijejo visokofrekvenčne vibracije.

Prva metoda je najbolj uporabljena zaradi svoje preprostosti, nizkih stroškov in hkrati zmogljivosti.

Ko je metoda uporabljena

Rotacijsko vrtanje se uporablja, ko se razvijajo polskalna in kamnita tla za vrtanje vrtin do sto petdeset metrov globoko. Za uspešno vrtanje kamnin je potrebno izbrati pravo orodje za vrtanje - dleto in obtežene cevi. Po mnenju strokovnjakov je treba za učinkovito delovanje uporabiti rotacijsko vrtanje, čeizpolnjeni so naslednji pogoji:

• Študija hidrogeološkega odseka najdišča je bila opravljena dovolj podrobno.
• Znano je, da je zemlja sestavljena iz kamnin.
• Obstajajo podatki o nivoju vodonosnika.
• Tlak podzemne vode je dober.
• Obstaja možnost stalnega dovajanja tekočine za izpiranje.

Poleg tega je treba upoštevati, da razmere v južnih regijah omogočajo vrtanje skozi vse leto, v severnih regijah pa je delo omejeno s temperaturo zunanjega okolja, pri kateri je splakovana tekočina zamrzne.

Oprema za vrtanje vrtin

Tehnologija rotacijskega vrtanja vključuje uporabo posebnih inštalacij - nameščenih na podlagi samohodnih vozil ali stacionarnih. Oba morata imeti naslednje komponente:

• motor.
• stolp.
• Drive.
• Swivel - sistem, ki dovaja tekočino v dno.
• Vrtna struna.
• Rotor.
• Batna črpalka.
• Dvižni mehanizem, vključno z blokom in kronskim blokom.
• tlačni vod
• Sistem za vračanje in prečiščevanje tekočine, ki vsebuje hidrociklone, žleb in vibracijsko sito.

Prednosti in slabosti metode

Metoda rotacijskega vrtanja ima številne prednosti pred drugimi metodami. Med njimi je treba poudariti naslednje:

• Prekaša ostalo glede na zmogljivost: petkratna metoda udarca in desetkratna metoda vibracij.
• Ima visokohitrost dela.
• Zaradi uporabe različnih odstranljivih dlet se lahko uporablja na tleh različnih zahtevnosti.
• Enota ima kompaktno velikost, tako da lahko deluje v omejenem prostoru.
• Zaradi možnosti lokacije na platformi je enota precej mobilna.
• Omogoča globoko vrtanje in črpanje vode iz razpokanega apnenca.
• Metoda ima dobre lastnosti vodonosnosti.
• Omogoča vrtanje vrtin s premerom do dvesto centimetrov.

Poleg teh prednosti ima vrtljivo krmiljeno vrtanje naslednje pomanjkljivosti:

• Upoštevajte vrsto tal, da boste našli pravo dleto.
• Prisotnost delcev super trdih kamnin na poti je lahko ovira, ki zahteva uporabo bolj uničujočih mehanizmov.
• Glinena zemlja lahko moti.
• Resna ovira za vrtanje so zamrznjena tla.
• Moč je odvisna od trenutno nameščenega rotorja.
• Potreba po vedno večji količini tekočine za izpiranje.

Kljub nekaterim pomanjkljivostim ima ta metoda veliko več prednosti.

Načelo delovanja rotacijskih enot

Rotacijsko vrtanje vrtin se izvaja s posebno instalacijo - okvirjem ali rešetkastim stolpom, pritrjenim na ploščad. Nanj so pritrjeni vsi drugi sistemi, ki vam omogočajo dviganje in spuščanje profilirane vrtalne tetive. Takšnesteber je sestavljen iz več cevi, povezanih z zložljivimi spojkami.

Pogonska sila je električni motor avtomobila ali ločen generator, ki prenaša vrtenje od kolone do rotorja preko pogonske gredi in zobnika. Z vrtenjem rotor poganja dleto, ki s svojimi delovnimi robovi uniči plast zemlje v vrtini. Obseg vrtenja je mogoče prilagoditi. Robovi nastavkov so lahko diamantni, kompozitni ali karbidni. Njihova oblika se lahko razlikuje.

Razvita plast zemlje se izpodriva iz rudnika z neposrednim ali obratnim izpiranjem z gravitacijo ali pod pritiskom s črpalnimi enotami. Po izpiranju vodnjaka se vanjo namestijo ohišne cevi. Skozi vrtljive in votle cevi vrtalne kolone se v nastavek dovaja splakovalna tekočina, ki erodira zemljo pod svedrom. Skozi režo med cevmi in sodom tekočina odnaša zemljo. Na površini se tekočina zbira in čisti skozi posebne filtre, tako da jo lahko s pomočjo batnih črpalk ponovno damo v obratovanje.

Značilnosti tehnologije rotacijskega vrtanja

Postopek vrtanja je organiziran tako, da se zaradi izpiranja plasti zemlje iz rudnika vrtalna struna z vsakim premikom poglobi. Občasno ga je treba povečati z dodajanjem drugih cevi.

Postopek vrtanja poteka v korakih:

• Po prehodu prvih ohlapnih plasti zemlje se steber dvigne in ohišje spusti v jašek.
• Vrzel je zapolnjena v krogu s cementno m alto.
• Poko se cement strdi, se v jašek dovaja nastavek z manjšim premerom in delo se nadaljuje.

Možete izvesti več teh podobnih korakov, nato pa se proizvodna cev, perforirana na koncu, spusti v jašek. Glede na kakovost in globino plasti zemlje se izberejo število in teža cevi, vrsta nastavka, njegova hitrost vrtenja in robni material ter tlak splakovalne tekočine. Podrobnosti so naslednje:

• Lahke skalne formacije tečejo z največjo hitrostjo in najbolj splakovalno.
• Kamnita tla zahtevajo zmanjšano pogostost in zmanjšan tlak tekočine.

Trdi vključki prsti - balvani - na poti rotorja, ki se lahko zagozdi, ali pa lahko umazanija, ki aktivno absorbira pranje, moti delo. Proces upočasni tudi pomanjkanje vode na delovišču in prisotnost velike plasti gline. Glina, ki se meša z vodo, zamaši vodni kanal in zahteva dodatno temeljito pranje.

Ohišne cevi

Po vrtanju vrtine je pomembno okrepiti njene stene. Tla so nezanesljiva in se lahko premaknejo, kar bo negativno vplivalo na dno.

Da preprečimo zrušitev zemlje, je nameščena ohišje. Pomaga pri preprečevanju razlitja tal in preprečuje pronicanje vode. Prvi stolpec se imenuje "dirigent". Montiran je za pokrivanje nestabilnih kamnin. Namestitev poteka na razdalji ne prej kot 30 metrov in najpozneje 600 metrov. Za oljno vrtino je stolpec nameščen na razdalji, največblizu površine.

Ker se rotacijsko vrtanje uporablja v skoraj vseh vrstah tal, pri vgradnji stebrov delavce vodijo geološke razmere. Včasih morate uporabiti več ohišnih strun, da okrepite dno.

Njihov najmanjši premer se potopi globlje od ostalih in se imenuje operativni. Perforacija je narejena od spodaj, skozi te luknje bo vanj stekla masa plina, vode ali olja.

Pomen vrtalne tekočine pri vrtalnih operacijah

Pravi način izpiranja za rotacijsko vrtanje lahko znatno poveča učinkovitost postopka. Za dela te vrste velja:

• Polimerne raztopine.
• Oljne emulzije.
• Gazirane rešitve.
• Voda.

Prav tako se pogosto uporablja metoda odpihovanja zraka. Če se dela izvajajo na območjih z nizkim rezervoarskim tlakom, delavci uporabljajo poseben plin. Splakovanje pomaga znebiti odvečnih nečistoč in predmetov, krušljivih kamnin, kar je v procesu vrtanja neizogibno. Tekočina, ki pride na nastavek, ga ohladi. Kar podaljša življenjsko dobo orodja.

Rotacijsko vrtanje poteka v treh fazah:

1. Uničenje zemeljskih kamnin z dletom.
2. Spuščanje vode za izvedbo uničene skale. Postopek se lahko izvede tako z povratnim kot neposrednim izpiranjem, vse je odvisno od globine vodnjaka, količine porabljene vode in vrste tal. Uporablja se v zasebnih gospodinjstvihpriljubljena metoda neposrednega splakovanja.
3. Okrepitev sten nove vrtine z obrobnimi cevmi.

Rotacijsko vrtanje je delovno intenziven proces, pri katerem je treba upoštevati številne dejavnike. Kljub temu velja za zelo učinkovito in se uporablja v različnih pogojih.