Core Well Drilling: Technologie a pracovní nuance

Jednou z nejproduktivnějších a nejekonomičtějších metod tváření dolů je jádrové vrtání. Používá se při průzkumu pole a inženýrské geologii. Navíc je to nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak získat přístup k podzemním vodám pro organizaci zásobování vodou.

Z našeho článku se dozvíte vše o specifikách jádrového vrtání, nástroji potřebném pro jeho implementaci a aplikačních funkcích.

Rozsah jádrového vrtání

Jádrové vrtání je metoda, která umožňuje s největší přesností určit hloubku střechy a dno vrstev půdy, jakož i značku hloubky zrcadla podzemní vody.

Technologie jádrového vrtání je široce používána v následujících průmyslových odvětvích:

• Zásobování vodou v průmyslové a soukromé sféře. Vrtání studní pro soukromé zásobování vodou, organizování příjmu vody celých vesnic nebo městských bloků se účinně provádí jádrovým vrtáním, protože vrták snadno proniká do velkých hloubek. Jádrový projektil je schopen zvednout téměř všechny zničené horniny, s výjimkou vodou nasycených a uvolněných nesoudržných půd (písek, štěrk, oblázky);
• Průzkum v těžebním průmyslu. Když skála prochází, dochází k bodu dopadu na půdu podél poloměru otáčení. Jinými slovy, skořápka, strukturálně připomínající trubku, vrtá masivní skalní hmotu, aniž by narušovala její strukturu a stav.
• Konstrukce. Provádí inženýrský a geologický výzkum ke studiu fyzikálních a mechanických vlastností půd, stavu hornin. Technologie kolony poskytuje příležitost přesně stanovit hladinu vody a odebrat vzorky vody pro studium jejich agresivity vůči betonu.

Při vrtání jádra se jádro extrahuje - sloupec půdy nebo sousední vrstvy půdy. Jádro je charakterizováno integrální přirozenou strukturou, která poskytuje komplexní analýzu studované horniny. Vrtání jádrovou trubkou umožňuje určit hloubku horniny s nejvyšší přesností pro účely studia.

Jádrové vrtání zajišťuje integritu extrahovaného jádra, což přispívá ke kvalitativnímu studiu horniny. Současně se provádí nejkvalitnější čištění obličeje od zničené horniny.

Použití jádrového vrtáku ve stavebnictví velmi usnadňuje a urychluje procesy. Hromada se snadno vtlačí do díry připravené jádrovým vrtákem nebo se připevní hotová železobetonová konstrukce. Jádrové vrtání vám umožní vytvářet válcové otvory v cihlových a betonových konstrukcích.

Pracovní technologie a vybavení

Jsou známy dva způsoby použití jádrového vrtáku: práce s přiváděním tekutiny do obličeje nebo do sucha, tj. Bez vrtného bahna.

Vrtání bez použití vrtné kapaliny se používá, pokud jsou nesoudržné půdy nasyceny přirozenou vlhkostí v množství dostatečném pro pronikání a extrakci. Voda také není přiváděna do pracovního hřídele, když prochází tekutými plasty, měkkými a tvrdými plasty hlíny / jíly, tvrdými a plastovými písčitými hlínami.

Kapalina se používá bez problémů při vrtání skalních a polo skalnatých hornin. V případě nepřítomnosti vody je v tomto případě vybrání mnohem pomalejší. Kromě toho se výrazně zvyšuje pravděpodobnost předčasného selhání koruny, a proto je vrtání za sucha považováno za nákladnější.

Technologie jádrového vrtání s proplachováním umožňuje nejen rozšířit servis pracovního zařízení, ale také nejrychlejší a nejméně časově náročnou cestu k uvolnění obličeje od zničené horniny

Při vrtání vrtnou kapalinou se výrazně prohlubuje. Tato metoda se nejčastěji používá při vrtání vrtů značné hloubky. To vám umožní provádět práci v nejkratším možném čase s minimálním rizikem poškození koruny.

Během vývoje studny ve volných, nesoudržných půdách se dodá voda pod vysokým tlakem na dno, pokud není odtahování jádra úkolem. V tomto případě jednoduše proudem vody umyjí obličej a uvolní pracovní hřídel od zničené půdy.

Princip techniky kolony

Jádrový prvek při vrtání jádra je destruktivní řezná část namontovaná na dně jádrové trubky. Říkají jí korunu. Pro potopení skály se používají speciální korunky vybavené diamantovými nástroji.

Korunky jsou řezné výměnné prvky, které jsou přišroubovány ke spodnímu okraji trubice jádra. Při vrtání musí být několikrát změněny

Právě diamantová korunka zajišťuje téměř nerušený průchod vrtáku do velké hloubky během průchodu vodních toků do vápence. To znamená, že při vývoji studní zakopaných v podloží, ve zlomeninách, které v důsledku staletí staré kondenzace vznikly zásoby nejčistší podzemní vody.

Vrtáky se mění nejjednodušším způsobem - odstraní opotřebovanou část a zašroubují novou korunku na trubku jádra

Skála je řezána korunou rotující vysokou rychlostí. Rychlost otáčení vrtáku lze nastavit v závislosti na hustotě vyvinuté půdy. Koruna „vyřízne“ půdu pouze podél okraje zvláštního válce, jehož střední část je vtlačena do jádrové trubky.

Pro vytažení jádra se vrták zvedne na povrch. Půda jím zachycená je doslova vyfukována z jádrového vrtáku proudem vzduchu přiváděného do horní části potrubí. Proces foukání je urychlen klepnutím na skořepinu kladivem.

Během jádrového vrtání je do jádrové trubky vtlačen vrtaný kónický skalní segment. Pro jeho vyjmutí se skořepina jádra vytáhne z hlavně demontáží vrtací struny. Jádro je foukané a bušené z potrubí

Sloupové vrtáky během průchodu silných hornin mají vyšší produktivitu než maticové a kuželové vrtáky. Důvodem je vysoká rychlost otáčení vrtáku, která snižuje míru vynaloženého úsilí na vývoj.

Dláta navíc kompletně ničí skálu, kterou bude muset „vyhazovat“ bailer nebo pumpovat vodu hlavou, aby vypláchla obličej. Ve skutečnosti budete muset projít stejným segmentem dvakrát, nebo dokonce třikrát: nejprve zničit, pak vyčistit. Technologie sloupců umožňuje procházet a čistit obličej najednou.

Obráběcí stroje a vrtné soupravy

Volba stroje nebo vrtací soupravy je určena účelem vrtu a jeho průměrem. Popularita metody jádrového vrtání určuje výrobu vrtných souprav a obráběcích strojů po celém světě. Těžké traktory, nákladní vozidla a terénní vozidla jsou vhodná pro instalace určené k průzkumnému vrtání.

Použití těžkých pásových traktorů umožňuje vrtání jádra v oblastech s neprůchodností, podmáčením povrchů a nestabilním terénem.

Vrtná zařízení se nejčastěji montují na klasické automobily MAZ, KAMAZ a Ural. Existují však možnosti montáže lehčích zařízení, která se používají pro vrtání vodních vrtů v soukromé výstavbě.

V ruční rotační vrtání jádro je nahrazeno historickým předchůdcem - sklem. Tato skořepina je zkrácenou verzí jádrové trubice se špičatým okrajem na podrážce. Sklo je ručně nebo pomocí motorové vrtačky, zkroucené do země a vše, co se do něj nahromadí, je odstraněno na povrch.

Pro mechanizaci ručního vrtání mělkých vrtů a vytváření otvorů pro instalaci plotů a přenosových věží se používají benzínové a elektrické motory. Oznamují rotační pohyby do šneku nebo trubice jádra

Zařízení pro potopení a uspořádání studní

Při provádění jádrového vrtání je zapotřebí zařízení, které vám umožní hloubkovou práci, vývoj a těžbu širokého spektra druhů hornin. Během práce by mělo být zajištěno pravidelné stoupání na povrch materiálu zničeného projektilem.

Standardní sada vrtacích nástrojů

Pro kvalitní provedení práce je třeba:

• Sloupce skořepiny. Používají se jak pro horizontální vrtání, tak pro vrtání svislých vrtů. Při použití běžných trubek s jádrem je možné vrtat v úhlu až 45 stupňů. Tenkostěnné skořepiny jádra mohou být použity pouze pro horizontální bezvýkopové vrtání při pokládce komunikací.
• Koruny. Jde o nástroj ničící horninu, který je vybaven jádrovou trubicí pro usnadnění řezání jádra ve skále. Pro vrtání sedimentárních soudržných a nesoudržných půd se používají mosazné korunky. Pro potopení hornin se vyrábějí betonové díry, asfalt, cihlová zeď, karbidové korunky s diamantovými frézami.
• Ocelové pouzdro. Jsou nezbytné pro krytí výroby - vytvoření vrtu, produkovaného současně s jeho prohloubením. Jejich průměr se rovná průměru jamky. Pouzdro pro přívod vody je vybráno předem se zaměřením na průměr jádrové trubky a čerpadla, které se plánuje provozovat ve studně.
• Pruty. Jedná se o úzké trubky zkroucené dohromady. Slouží k sestavení vrtacího řetězce. Jednoduše řečeno, jsou střídavě přišroubovány k horní části trubice jádra, takže mohou přenášet rotační pohyb v hloubce přesahující výšku střely.Výška jádrové trubky + výška řetězce vrtných tyčí = hloubka výroby.
• Sub Je nezbytné zajistit spojení závitových spojů různých průměrů, které jsou přítomny na vrtných tyčích, rotátoryproplachovací těsnění oleje a další příslušenství.
• Proplachovací zátky a těsnění. S jejich pomocí je zajištěn vzestup na povrch zničené půdy, není-li třeba vybírat celé jádro. V tomto případě je voda přiváděna do obličeje a omývá zničenou zeminu pod tlakem na denní povrch.
• Dláta. Používají se k prohloubení vrtu v nejtěžších místech pro průchod jádrového vrtáku. Když se používají trochu, někdy přecházejí z rotačního vrtání na vrtání nárazovým lanem.

Prezentovaný nástroj je standardní sada pro vrtání pomocí základní technologie. V některých případech může být v závislosti na složitosti vývoje zapotřebí dalších nástrojů a vybavení.

Při prohlubování výkopu se na vršek jádrové trubky postupně našroubuje řada vrtných tyčí. Pro vyjmutí jádra projektilu na povrch je tyč po tyčce neroztažená

Základní design

Konstrukční prvek skořápky během vrtání jádra je to díky maximálnímu zachování integrity jádra a spočívá v prstencovém uspořádání kolem volného průchodu. Jednou z nejdůležitějších vlastností je koeficient vzorkování jádra. Je definován jako poměr průměru jádra k vnějšímu průměru nástroje.

Jádrový vrtný nástroj je standardizovaný, liší se hlavně pouze průměrem. Podle konstrukčních prvků jsou jádrové trubky rozděleny na jednoduché a dvojité. Jednotlivé skořápky navržené pro práci v normálních geologických podmínkách jsou skvělé pro rozvoj studní.

Dvojitý nástroj s neotáčivou vnitřní trubkou se používá pouze při geologickém průzkumu. Je třeba extrahovat vzorky hornin, které se snadno ničí pod vlivem různých faktorů. To vám umožní odebrat vzorek v přirozeném složení, s přirozeným procentem minerálů a odpadní horniny.

Při odběru vzorků pro inženýrský a geologický výzkum, při geologickém průzkumu a vrtání otvorů pro instalaci podpěr vedení elektrického vedení se používá jediná jádro potrubí

Všechny jádrové trubky jsou navrženy pro použití proplachování, přivádění vrtného bahna ke dnu a proplachování studny. Jejich horní část je vybavena technologickým otvorem, kterým je vstřikována voda nebo proud vzduchu.

Specifičnost řezné části střely

Jakákoli korunka je ve formě prstence se závitem umístěným nahoře, nezbytným pro přišroubování k trubce jádra a řeznými noži umístěnými na spodním konci. K tomuto řezacímu kovovému dílu jsou frézy odlévány nebo svařovány.

Při vyvrtávání použijte následující korunky:

• Karbid - malé řezákyžebrovaný.
• Diamant - impregnovaný a malý diamant.

Karbidové řezné prvky jsou určeny pro vrtání „měkkých“ půd. S jejich pomocí se vrtají všechny typy jílovitých hornin jakékoli konzistence, polořadovce, nízko vlhké a vlhké písky hustého složení a střední hustoty. K projíždění pískovců a marlů se používají korunky s řezáky wolfram-kobalt.

Malé řezáky korunky jsou určeny pro vrtání střední tvrdosti malých hornin abrazivita. Jsou vybaveny osmihrannými nebo čtvercovými frézami. Když jsou řezáky umístěny v různých výškách, je také dosaženo postupného zabíjení, jehož výhody byly popsány výše.

Použití žebrovaných korunek zlepšuje cirkulaci vyplachovací tekutiny rozšířením průměru vrtu

Žebrovaný jádrové vrtáky určené pro vrtání středně tvrdých hornin abrazivita. Řezačky těchto korun jsou z ocelové válcové nebo prizmatické oceli personál s karbidovou vložkou. V tomto případě ani v případě opotřebení koruny nesnižuje účinnost své práce.

Korunky s diamantovými nástroji jsou určeny pro vrtání hornin a polo-hornin vysokých abrazivita.

Pro zvýšení pevnosti a zvýšení abrazivních vlastností se průmyslové diamanty vtlačují do své lité hmoty během výrobního procesu. V poslední době se přírodní krystaly často nahrazují uměle pěstovanými

Počet žeber je určen konstrukcí koruny a jejím průměrem - mohou být tři až šest. Zrychlení procesu ničení hornin lze dosáhnout posunutím žeber vzhledem k čelní ploše koruny. Tím je zajištěno stupňovité dno a usnadněn průchod proplachovací tekutiny.

Trubky pro vrtání do studny

Trubky z ocelového jádra i pláště jsou vyráběny v souladu s GOST 51682-2000. Při průzkumné a inženýrské geologii se používají k zabránění kolapsu půdy na dně, což nám neumožňuje pochopit, v jaké hloubce je jedna geologická vrstva nahrazena jinou.

V uspořádání vstupních otvorů vody stěny potrubí tvoří stěny potrubí. V pouzdru sestaveném z nich je ponořen další funkční řetězec potrubí. Nyní se nejčastěji montuje z plastu. Výrobní plášť je vybaven filtrem pro zachycení pískových zrn a jemného štěrku během čerpání.

Nejběžnější jsou trubkové pláště se spojkami bradavek. Trubky mají současně vnitřní závit na jedné straně a vnější závit na opačné straně. Závitový kufr se sestavuje velmi jednoduše a rychle.

Trubky s jádrem i pláštěm jsou opatřeny závity, od jednoho konce k vnějšímu, od druhého k vnitřnímu. To vám umožní rychle a snadno sestavit kryt. Rozměry závitů jsou sjednocené - každý plášť může sloužit jako trubka jádra, stačí jen přišroubovat korunku a na ni navrch

Pro svařované spoje jsou určeny trubkové pláště. Nepoužívají se v soukromém sektoru kvůli pracnému procesu montáže sloupů.

Potrubí pláště i jádra jsou vyrobeny z oceli třídy 45 se skupinou pevnosti „K“. Konce trubek jsou kaleny, aby se zvýšila odolnost proti opotřebení povrchu. V závislosti na použitém vrtném zařízení a průměru ponorné čerpadlo v zařízení soukromých otvorů pro přívod vody se používají trubky o průměru 100 až 200 mm.

Základní fáze vrtání

Před zahájením práce musíte prostudovat katastrální plán a připravit pracovní plochu. Je nutné zajistit nerušený přístup k vrtnému místu samotné vrtné soupravy a stroje se splachovací kapalinou.

Dalším krokem bude vykopání jámy o objemu nejméně 2 metry krychlové - vyhnete se tak nutnosti použít další nádrž. Prohlubeň je určena k vypouštění podzemní vody a vyčerpané splachovací kapaliny. Chcete-li nainstalovat hlavní část kmene, je nutné punč půdy.

Dále je vybraná koruna připojena k hlavní vrtné trubce a výběru trubka pouzdracož se prohloubí, když se prohloubí. Instalace by měla být pevně upevněna, poté je vrtná souprava spuštěna.

Technologie kolony s mytím dna vody nejjednodušším a nejrychlejším způsobem, jak uvolnit pracovní hřídel z zničené horniny

Jelikož se jádrový vrták prohlubuje a plní, pravidelně se zvedá na denní povrch a během vrtání se čistí od půdy zachycené nástrojem. Pak se jádro uvolněné z jádra může znovu ponořit do otvoru studny, aby se pokračovalo ve vrtání.

Rozebrat, aby se vyšplhal na vrtací řetězec, skládající se z jádra střely a prutů. To znamená, že tyčinka za tyčí je postupně oddělena, dokud se jádro z trubice neodstraní.

Nejlepší možností pro rozvoj studny pro soukromé obchodníky je jádrové vrtání, po kterém následuje spláchnutí. V tomto případě by se neměly odebírat žádné vzorky. Hlavní věc je rychle vytvořit barel a vyčistit ho od kalu vývojové práce pro nadcházející operaci.

K mytí můžete použít jakoukoli vodu, je docela vhodná z nedalekého rybníka nebo řeky. Vrtání lze také provést za sucha, pokud se vyvíjí písková studna. Obvykle v tomto případě stačí kbelík vody jako vrtná kapalina pouze k ochlazení skořápky na dně.

Podle základní technologie se vrtají otvory do betonových a železobetonových konstrukcí, základů a zděných stěn.

Při práci ve volném písku s nízkou vlhkostí se pro posílení stěn otvoru v pracovním roztoku doporučuje přidat tekuté sklo nebo jílovou hmotu. V každém případě, když vrták prochází obzorem s nestabilní strukturou, je opodstatněné zesílit stěny studny pomocí trubek pouzdra.

Technologické vlastnosti procesu

V procesu prohlubování je možné nastavit rychlost vrtání. Je třeba poznamenat, že vrstvy sedimentárních hornin vrtají snadno při nízkých rychlostech. Při průchodu původními skalními útvary je však třeba zvýšit frekvenci rotace. Metoda jádrového vrtání umožňuje průchod formací různých kompozic a jakékoli tvrdosti.

Je nutné vzít v úvahu skutečnost, že vrtná souprava by měla být umístěna na připravené, vodorovné vodorovné plošině. Úhel pronikání může být nastaven, pokud průměr vyvíjené díry nepřesahuje 1 metr. Pak je skříň podporována svislostí výroby.

Potrubí pláště lze znovu použít, pokud jsou ihned po potopení odstraněny z dolu. Trubka jádra je opakovaně použitelná skořepina, kterou nelze říci o korunách. Vrtání v sedimentárním horizontu vyžaduje nejméně dva nebo i více. Při stavbě studny na vápenci není možné přesně předpovědět počet vymazaných korun.

Aby se prodloužila životnost diamantového jádra po jeho instalaci nebo výměně, musí být dno studny ošetřeno sekáčem. Toto opatření výrazně zvýší rychlost penetrace.

Vrtací soupravu lze namontovat na vozidla s vysokou nosností nebo na housenku speciální vybavení v případě práce v obtížném terénu. Lehčí mobilní zařízení lze použít pro základní vrtání studní.

Výhody a nevýhody metody sloupce

Bodovým působením korunky je zajištěno přesné řezání a odstraňování jediného jádra na povrchu podél jeho poloměru. Tato technologie je použitelná pro vrtání až do XII kategorií, můžete pracovat kolmo i pod úhlem.

Jeden z nejdůležitějších ukazatelů základní metody je považován za vysokou produktivitu a rychlost vrtání.

Kromě toho lze rozlišit následující výhody:

• Objem vrtání v případě použití proplachovací kapaliny nebo technologické vody je 85%;
• Zavedení aktivních emulzí do pracovního roztoku umožňuje udržet stěny studny v původním stavu;
• Díky snížení axiálního zatížení v důsledku skutečnosti, že hornina není kontinuálně ničena, je dosaženo snížení nákladů na energii.
• Tato metoda umožňuje pracovat se všemi kameny, včetně čediče a žuly.
• Při používání prefabrikovaného mobilního stroje je možné provádět práci na těžko přístupných místech.

Kromě výhod má jádrové vrtání také své nevýhody:

• Při práci ve zlomených horninách často dochází k zasekávání jádra, což vede k nutnosti demontovat trubku a vyrazit ji.
• Během průchodu tvrdých hornin kvůli přehřátí a popadnutí koruny rychle otupěly. Aby se tomu zabránilo, je nutné použít chladicí kapalinu a snížit rychlost posuvu. Výsledkem je snížení rychlosti vrtání.
• Malý průřez (až 200 mm) vrtání neumožňuje použití silných ponorný čerpadla.

Při vývoji studní na vodu v případě použití jílového roztoku během otevírání nádrže je pravděpodobnost zanášení zvodnělé vrstvy vysoká.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video 1. Počáteční fáze vrtání vrtů hlavní metodou:

Video 2. Jádrové vrtání do žulových hornin:

Zahájení hlavních vrtných operací by mělo předcházet ekonomický výpočet. Dodržování bezpečnostních norem a provozních pravidel zařízení minimalizuje riziko jeho selhání, čímž zajišťuje vysokou účinnost, rychlost vrtání a snižuje ekonomické náklady.

Chcete sdílet pouze známé jemnosti technologie sloupců? Máte užitečné informace k tématu článku? Prosím, napište komentáře v blokovém formuláři níže, klást otázky a zveřejňovat fotografie na téma článku.