Konstrukce studny pro příjem vody zahrnuje použití různých metod vrtání. Volné a vodou nasycené půdy jsou odstraněny pomocí baileru. Pro vrtání hlíny a skalních útvarů se používají metody vrtání studní založené na rotačním a vibračním principu.

Práce zahrnuje mechanismy, které umožňují vývoj půd různých typů a do různých hloubek. Prozradíme vám, jak vybrat optimální technologii vrtání, která vám umožní rychle a bezchybně dokončit výkop pro zařízení na příjem vody.

Pro vizuální prezentaci námi nabízených informací je text doplněn o užitečná schémata, kolekce fotografií a videonávody.

Typy metod vrtání

Dříve se vrtání vodonosných vrstev pro osobní potřebu provádělo převážně ručně. Byl to pracný a zdlouhavý proces, takže ne každý majitel pozemku či chaty se mohl pochlubit vlastním zdrojem vody.

Postupně mechanizované vrtání nahradilo manuální metody z důvodu výrazného zjednodušení a zrychlení procesu.

Dnes jsou téměř všechny vodonosné studny vrtány mechanizovaným způsobem, který je založen na ničení zeminy, jejím vypouštěním na povrch jedním ze dvou způsobů: suchým, kdy se odpadní zemina ze studny odstraňuje pomocí mechanismů, a hydraulicky, když se vymývá vodou dodávanou pod tlakem nebo gravitací.

Existují tři hlavní způsoby mechanického vrtání:

  • Rotační (půda se vyvíjí rotací).
  • Šokovat (bursnaryad ničí zem údery).
  • Vibrace (země vznikají vysokofrekvenčními vibracemi).

Rotační metoda je považována za nejproduktivnější, 3-5krát účinnější než metoda nárazová a 5-10krát vibračnější. Kromě toho je rotační metoda nejlevnější a cenově dostupná, často se používá jako hlavní metoda ručního vrtání.

Metody rotačního vrtání

Mechanické rotační metody vrtání vodních studní nahradily neúčinné manuální metody

Rotační metoda vrtání, široce používaná pro stavbu studní, je zase rozdělena do čtyř hlavních typů vrtání:

  • jádro;
  • šnek;
  • šokové lano;
  • rotační.

Každý typ rotačního vrtání má své vlastní charakteristiky a je prováděn zařízením speciálně navrženým pro tento účel. Zvažme tyto typy vrtání podrobněji, určeme, jaké jsou jejich rozdíly a jaký způsob by měl být použit v každém konkrétním případě.

Specifika jádrového vrtání

Jádrové vrtání je mechanická rotační metoda, při které se jílovitá nebo hustá písčitá půda získává ve formě válcového jádra. Jádrový vrták je silnostěnná kovová trubka.

V horní části jádra jádra je zařízení pro připevnění tyčí nezbytných pro stavbu vrtné kolony. Níže je koruna, jejíž typ je vybrán v závislosti na kategorii půdy, která má být vrtána.

Během jádrového vrtání se destrukce horniny provádí pomocí duté trubky se základnou vybavenou řezným nástavcem.

Střela vykonává rotační a translační pohyby: vysekává půdu korunou, jde hluboko a drží zachycenou horninu v dutině trubky

READ
Jak správně skladovat tulipány s cibulovinami?

Střela s horninou, kterou zachytil, je odstraněna na povrch a uvolněna z půdy poklepáním na stěny trubky perlíkem

Jádrové vrtání se používá pro ražení jílových soudržných hornin: písčitá hlína s hlínami, jíly. Takový vrták neudrží sypké písky, vodou nasycené písky, štěrk, oblázky atd.

Při jízdě jádrovou metodou je půda zničena prstencovou korunou. V tomto případě zůstává vnitřní část jádra neporušená. Pro usnadnění procesu vrtání na pevných a polotuhých hlínách, jílech, horninách se do spodního vrtu přivádí proplachovací kapalina.

Základní metoda vrtání studní na vodu

Při jádrovém vrtání se zemina neničí, ale trochu „vyvrtává“ a zachycuje jádrovou trubkou. Vyvrtaná hornina je vytěžena na povrch ve formě jádra – monolitického válcového sloupu horniny

Kal ze dna se někdy odstraňuje proplachováním – vháněním velkého množství vody do šachty. Nejčastěji se proplachování nahrazuje profukováním stlačeným vzduchem dodávaným kompresorem uvnitř potrubí. Tento typ vrtání umožňuje vrtání studní až do hloubky 1000 metrů a průměru 8 až 20 cm.

Mechanické jádrové vrtání se provádí vrtnými soupravami typu ZIF, UGB, UKB, namontovanými na vozidlech typu KAMAZ, KrAZ, vyvážecích soupravách atd. Ve verzi pro ruční vrtání je jádrová hlaveň zkrácená, nazývaná zvon nebo sklenice. U posledního, dnem vzhůru obráceného předmětu pro domácnost, je jádrové potrubí konstrukčně podobné.

Jádrové vrtání se používá v následujících případech:

  • geologický průzkum nerostů;
  • vrtání průzkumných vrtů;
  • uspořádání vodonosných studní libovolné hloubky, včetně nefiltračních studní ve skalách.

Pro výstavbu soukromých studní na vodu se v některých případech používá jádrová metoda před zahájením šnekového nebo rotačního vrtání, které plní jak průzkumnou, tak přípravnou roli.

Při výstavbě soukromých studní se jádrové vrtání používá v kombinaci s příklepem. Vrstvy jílu procházejí jádrovou trubkou. Volné písky, štěrk a pískem naplněné oblázky, které se nezdržují v jádře jádra, se z otvoru odstraní gelováním.

Z hlediska účinnosti je jádrová metoda poněkud horší než šneková metoda vrtání studní pro příjem vody. Šnek vrtá rychleji, ale neumožňuje úplné uvolnění šachty od vyvrtané horniny. V párech se používají zřídka. A pokud se to stane, pak šnek projede prvních pár metrů.

Jádrové vrtáky

Koruny nezničí půdu, ale opatrně ji oříznou po obvodu a vytvoří „sloupce“ – jádra, jejichž studiem můžete vytvořit hydrologický řez lokality

Použité vybavení a nástroje

Pro jádrové vrtání se používají následující nástroje:

  • vrtáky z diamantu nebo jiného tvrdého legovaného materiálu (ocel, wolfram, zvítězí);
  • sloupová trubka;
  • potrubí pro odstraňování kalu;
  • tyče potřebné pro stavbu vrtné kolony;
  • spojky, adaptéry mezi potrubí, proplachovací ucpávka.
READ
Jak uspořádat skladování v kuchyňských skříňkách?

Při vrtání ve skalních útvarech se vrták rychle opotřebovává a musí být vyměněn. Materiál bitů je drahý a vydrží enormní zatížení, nejrozšířenější jsou možnosti diamantového vrtání.

Všechny nástroje používané při procesu vrtání musí být vyrovnány, tzn. umístěna přesně vzhledem k ose vrtání.

Technologie jádrového vrtání

Hlavním rysem jádrového vrtání je průchod horniny s jejím úplným zachováním v jádrovém sudu. Tito. při provozu vrtného zařízení koruna ničí půdu podél prstence, která se při prohlubování vtlačuje do jádrového sudu a drží v něm díky své vlastní hustotě.

Při vytahování naplněné trubky z důlní šachty se uvolňuje z jádra poklepem perlíkem.

Proces jádrového vrtání krok za krokem je následující:

  • vrták je připojen k válcovému jádru;
  • jádrová trubka je spojena s tyčemi, které se při prohlubování zvětšují;
  • horní tyč je upevněna ve vrtné soupravě;
  • vrtačka otáčí vrtací kolonou a postupně ji „zašroubovává“ do země;
  • jádrová trubka se postupně plní jádrem – zeminou zaklíněnou v její dutině;
  • po vyvrtání 50 – 70 cm se vrtací kolona odstraní na povrch, tyče se odpojují jedna po druhé, dokud není odstraněna jádrová trubka;
  • trubka je zbavena vrtných odřezků;
  • prázdná střela je opět spuštěna ke spodnímu otvoru, čímž se vrtná kolona zvětší pomocí tyčí.

Akce se provádějí v popsaném pořadí, dokud vrt nepronikne do vodonosné vrstvy a nepronikne 50 cm do podložní vodotěsné horniny.

Pokud není cílem vrtání upevnění horní vodonosné vrstvy, lze horní vrstvy vrtat s proplachem. V tomto případě čerpadlo prodává proplachovací roztok hadicí do potrubí. Poté roztok vynese vypracovanou zeminu na povrch.

Schéma jádrového vrtání

Pokud účelem stavby studny není vodonosná vrstva v písčitých sedimentech, lze vrtání až do dosažení skalních útvarů provádět s proplachem

Silné výhody a nevýhody

Ve srovnání s příklepovým a rotačním způsobem mechanického vrtání se jádrové vrtání provádí poměrně rychle, což výrazně zkracuje dobu práce. Jeho hlavní nevýhodou je nemožnost zvednout volné půdy a oblázky nasycené vodou. Pohybuje se pomalu po skále, k proražení balvanů vyžaduje dláto.

Mezi výhody jádrového vrtání patří:

  • vysoká produktivita a schopnost vrtat studny s hloubkou více než 100 m;
  • snížení zatížení vrtného zařízení v důsledku ničení jílovité horniny, srovnatelné s jeho řezáním;
  • možnost použití mobilní vrtné soupravy kompaktních rozměrů.

Jádrové vrtání je jednou z nejrychlejších metod rozvoje vodních zdrojů. Studnu na písku s jejím využitím lze dokončit za jeden pracovní den. Ručně vyvinutý vývoj příjmu vody zabere mnohem více času.

READ
Jak trampolína ovlivňuje vaše zdraví?

Vlastnosti šnekového vrtání

Tento typ vrtání se dnes nejčastěji používá při stavbě vodonosných vrstev v soukromých domácnostech. Charakteristickým rysem šnekového vrtání je, že vyvinutá hornina je zcela odstraněna z vrtu bez zapojení dalšího zařízení. Metoda připomíná šroubování, umožňuje vrtat do hloubky a zároveň odstranit nepotřebnou zeminu.

Nástroj používaný k vrtání se nazývá šnek. Jedná se o kovovou tyč s čepelemi. Šnek, který se zašroubuje do země, zničí kámen, který zůstává na jeho lopatkách. Vzhledem ke specifické konstrukci šneku je nemožné zcela uvolnit čelo ze skládky. Proto se používá především pro zapouštění horních vrstev.

Šneková vrtací souprava

Šnekové vrtání je rychlá a levná metoda, která nevyžaduje zásobník na vrtnou kapalinu

Vrtání pomocí šneku nevyžaduje velké úsilí a finanční náklady, takže rozsah této metody je poměrně široký: průzkumné studny, pokládka komunikací, uspořádání vrtaných studní a částečné vrtání vody.

Nyní se aktivně používá pro stavbu habešských studní, aby nedošlo k úplnému ucpání jehlové díry do husté půdy, ale k mírnému usnadnění procesu ponoření kmene do předem zničené horniny.

Metoda je vhodná pro rozvoj zvodněných vrstev do hloubky 30 m v měkkých a sypkých půdách a do 20 m ve středně hustých. Po pohonu šneku a instalaci pažnice je nutné vrt očistit od nevytěžené horniny pomocí bailleru.

Šnek kategoricky není vhodný pro práci ve skalách! Používá se pro částečné vrtání vrtů do 120 m, přičemž tento způsob je kombinován s dalšími: rotační, rázově-lanový, jádrový.

Rotační vrtání

Rotační vrtání studní je jedním z typů rotačního vrtání. Pointa je, že nástroj na řezání horniny umístěný uvnitř vrtu je poháněn elektrickým motorem nebo zařízením plynové turbíny.

Rotační vrtání je nejběžnější metodou, protože je poměrně efektivní a snadno se používá. Nejčastěji se používá k vrtání průzkumných a těžebních ropných vrtů, ale pro svou kompaktnost se používá i k vytváření vodních vrtů v soukromých oblastech.

Technologie rotačního vrtání byla poprvé použita ve Spojených státech počátkem 1880. let XNUMX. století a od té doby prošla drobnými změnami, které měly pozitivní vliv na její účinnost. Zdokonalily se zejména nástroje na řezání hornin, vynalezly se nové proplachovací kapaliny a zvýšila se pevnost jednotlivých prvků. Kromě toho byla vylepšena i samotná technologie vrtání, díky čemuž je tato metoda dnes jednou z hlavních metod vytváření dnu a téměř zcela nahradila standardní příklepovou metodu. Vše, co potřebujete vědět o rotačním vrtání, je dále v článku.

READ
Jak poprvé zapnout ohřívač vody?

Zařízení pro rotační vrtání studní

Navzdory zdánlivé jednoduchosti vyžaduje ropný, plynový nebo jakýkoli jiný vrt poměrně působivý seznam zařízení. Bez kterékoli z těchto částí není provoz zařízení možný. Seznam prvků nezbytných pro provádění rotačního vrtání zahrnuje:

  • věž;
  • vrtná souprava;
  • rotor;
  • vrtací pístová čerpadla;
  • otočný;
  • cestovní systém;
  • tekutý čisticí systém.

Otočný prvek je prvek, kterým proplachovací kapalina vstupuje do kolony. Je zavěšen na jednom háku pojezdového systému. Navíc obsahuje korunkový blok a blok.

Systém čištění proplachovací kapaliny se také skládá z řady prvků:

  • vibrační síta;
  • okapy;
  • hydrocyklony

Rotační způsob vrtání studní často vyžaduje mobilitu konstrukce, proto je často umístěn na speciálních plošinách.

Rotační vrtání studní: klady a zápory

Velmi rozšířené je vrtání studní rotační metodou. Oproti standardní šokové metodě má obrovské množství výhod:

  1. Rychlost. Rotační vrtání je mnohem rychlejší než vrtání s příklepem.
  2. Všestrannost. Rozsah použití metody je mnohem širší, protože díky použití různých bitů je možné pracovat s různými druhy půdy.
  3. Velikost. Celá instalace zabírá relativně málo místa, na rozdíl od konstrukcí pro nárazovou metodu.
  4. Mobilita. Vzhledem k malým rozměrům lze jednotku umístit na pohyblivou plošinu.

Rotační vrtání studní má však určitá omezení.

V závislosti na půdě a horninách byste tedy měli vybrat vhodné bity.

Přítomnost velmi tvrdých předmětů v dráze studny může být překážkou, pokud se nepoužívá speciální zařízení na řezání hornin.

Kromě toho je problém:

  1. jílový roztok. Často způsobuje problémy při studiu nádrží a v některých případech není vždy nákladově efektivní.
  2. V zimě nelze pracovat. Zmrzlá půda je vážnou překážkou pro rotační vrtání.
  3. Instalační výkon. Přímo závisí na rotoru, který je zranitelným prvkem systému.

V podmínkách zmrzlé půdy je preferovanou možností nárazová metoda. Vrtání ropy nebo jakéhokoli jiného vrtu bude samozřejmě trvat déle, ale nakonec se dostaví požadovaný výsledek.

Princip rotačního vrtání

Rotační metoda vrtání

Přes zdánlivou jednoduchost technologie je princip fungování rotačních zařízení poměrně komplikovaný. Samotný rotor je poháněn hnací hřídelí, která přenáší rotaci z elektromotoru. Někdy se používá spalovací motor.

Samotné otáčení je prováděno předními vložkami předních vložek. Jejich průřez je zcela podobný průřezu horní pracovní trubky, která může být svým tvarem zcela odlišná.

Základem pro vrtací kolonu jsou speciální trubky. Právě mezi nimi a nástrojem na řezání horniny jsou namontovány vrtací objímky – vrtací objímky. Vzhledem k jejich obrovské hmotnosti na bitu je zatížení dostatečné pro efektivní práci.

READ
Jak vypočítat hmotnost kovových konstrukcí?

Horní část pracovní trubky je spojena s obratlíkem. Prostřednictvím tohoto systému je přiváděna proplachovací kapalina, která vstupuje do spodního otvoru tryskami vrtáku – je potřeba pro udržení výkonu celé rotační vrtné soupravy.

Zvedání nebo spouštění zajišťují svíčky – několik vrtných trubek o délce 25 až 50 metrů. Vlivem zatížení poskytovaného vrtacími objímkami vrták ničí horninu. Díky pravidelně přiváděné kapalině je nástroj chlazen a zároveň je čelo očištěno od kalu. Po vyčištění se kapalina znovu použije.

Samozřejmě nemůžete jen vyvrtat studnu a nechat ji bez sebemenších výztužných konstrukcí. Půda je dosti nestabilní látka, která může měnit svou polohu. Proto je riziko zhroucení obličeje poměrně vysoké.

Aby se tomu zabránilo, provede se přestávka ve vrtání v určité vzdálenosti od povrchu, během níž se instaluje pažnicová struna. Díky tomu je vyloučeno sešívání stěn nebo ucpání vrtané cesty a také zamezuje pronikání vody. Úplně první struna je často označována jako vodič a umožňuje překrytí nestabilních hornin, čímž poskytuje spolehlivost vrtané studny.

Takový sloup je zpravidla umístěn nejdříve u značky 30 m a nejpozději u značky 600 m. Pokud je vrt ropa, pak jsou konstrukce pláště instalovány s co nejmenší vzdáleností od povrchu.

Metoda rotačního vrtání se používá pro mnoho typů zemin, proto se při instalaci sloupů musíte zaměřit na aktuální geologické podmínky. Někdy je tedy nutné použít několik pažnic najednou, aby se zvýšila spolehlivost spodního otvoru. Čím menší je průměr trubky, tím hlouběji jde. Je zřejmé, že nejmenší průměr bude hlubší než všechny ostatní.

Nejhlubší sloup je sloup výrobní a je zespodu perforovaný. Těmito otvory do něj vstupuje ropa, plyn nebo vodní hmota.

Proplachovací kapalina při rotačních vrtacích operacích

Rotační vrtání studní může být efektivnější, pokud se použije vhodná metoda proplachování. V současné době se používá jako kapalina:

  • roztoky polymerů;
  • provzdušňované roztoky;
  • olejové emulze;
  • vody.

Používá se také čištění vzduchu. Pokud se plánuje práce v oblastech s nízkým tlakem v zásobníku, používá se speciální plyn.

Pomocí splachování se obličej nejen zbaví přebytečných nečistot, rozpadajících se kamenů a velkých předmětů.

Kapalina vstupující do vrtáku ochlazuje jeho pracovní povrch, čímž se prodlužuje životnost nástroje na řezání horniny.

Rotační vrtání studní je poměrně pracný proces, který vyžaduje zohlednění mnoha faktorů. Je to však jedna z nejúčinnějších metod a je široce používána v široké škále podmínek.

Rotační vrtná souprava