Jak vrtat studnu: technologické principy a vlastnosti základních metod

Stávající kategorie vrtů

Vrty lze podle jejich účelu rozdělit do následujících kategorií:

1. Parametrické - umožňují určit svislý řez vrstvy.
2. Průzkum - který má malý průměr a určuje perspektivnost vrtů.
3. Průzkum - určuje potenciál nerostných surovin.
4. Provozní - schopné těžit minerály z nitra Země.

Studny pro výrobu vody se týkají provozních studní a dělí se na další typy:

• produkční nebo injekční vrty;
• specializované studny pro užitkovou nebo pitnou vodu, včetně studní pro likvidaci odpadů;
• pro sledování a monitorování tlaku v nádrži;
• zdvojovačů výroby;
• hodnocení v provozu.

Každá z nich má své vlastní vlastnosti při vrtání a používání.

Vrtací zařízení a nástroje

Při vrtání artézských studní používají profesionálové vrtné soupravy. Pro menší vrty je vhodný běžný stativ s navijákem. Tím se spustí a zvedne vrtný nástroj, který se skládá z vrtné trubky, vrtných tyčí, vrtné struny a vrtáku.

Speciálním vybavením, bez kterého je zhotovení studny problematické, je vrtný nástroj, který pomůže prohloubit zem (šnek), stativ a naviják. Pro vlastní vrtání potřebujete kovový vrták. Šnek může být šnek na led používaný při zimním rybolovu. Hlavní je, aby byl šnek vyroben z vysokopevnostní oceli. Jedná se o nejlevnější způsob vrtání. Kromě trojnožky jsou zapotřebí různé průměry potrubí (vodovodní trubky, hadice, plášť), ventily, keson, filtry a čerpadlo do vrtu.

Proces vrtání artézského vrtu

Vrtací nástroj

Nyní si prohlédněte obrázek vpravo, abyste zjistili, jakým způsobem a do jaké země vrtat:

Vrtací nástroj pro ruční vrtání

1. Šnekový vrták, nebo jednoduše šnek, je určen k rotačnímu vrtání soudržných homogenních zemin normální hustoty; jednoduše pro zeminy, hlíny, mírně vlhké hlíny, měkké jíly. Na rozdíl od zahradního šneku je šnek dvojčinný, jinak by asymetrie sil odporu půdy hnala šnek do strany a ten by se zasekl;
2. Šnekový vrták neboli Schitzův šnek je určen pro soudržné, ale vláknité a lepkavé půdy, kde se šnek zasekává. Vrtání - tažení lana;
3. Lžícový vrták - pro sypké a volné zeminy, které se nelepí na šnekové cívky a misky. Vrtání - perkusně-rotační nebo rotační vrtání;
4. Výstružník - k čištění vrtu od rozpadající se zeminy, bahna apod. z velmi volných nebo plovoucích měkkých polotekutých hornin. Vrtání se provádí pomocí lana;
5. Jak se říká, hou-ha-ha-ha přes levé rameno, a nedej bože, abyste potřebovali - vrták na lámání balvanů. Průřez je deska se zaoblenou hranou. Ráže je vnitřní průměr pouzdra minus 3-5 mm. Vrtání je příklepové.

Břity všech vrtáků jsou vyrobeny z kalené oceli. Nákresy podomácku vyrobeného hrnkového vrtáku, obdoby lžícového vrtáku (řezné nože jsou instalovány vrtulí pod úhlem 3-10 stupňů) a vzoru vlečného vozíku jsou uvedeny na obrázku vpravo. Vnější průměry všech těchto vrtáků lze měnit v závislosti na ráži vrtu.

Výměna kapaliny za kapalinu do zapalovače

Výměna kapaliny ve vrtu se provádí dopředným nebo zpětným proplachováním při běžícím potrubí a utěsněném ústí vrtu. Jílové bahno je nahrazeno formovací vodou, formovací voda sladkou vodou nebo olejem a olej je nahrazen různými pěnovými systémy.

Pokud je formovací voda o hustotě 1200 kg/m3 nahrazena ropou o hustotě 900 kg/m3 , maximální snížení tlaku bude pouze (1200-900)/1200 * 100 % = 25 % tlaku vytvořeného sloupcem formovací vody. Pokud se touto metodou nepodaří vyvolat proudění ropy z ložiska, použijí se jiné metody těžby. Obvykle se jedná o stěr nebo kompresi.

Artézský vrt

Schéma artézských studní.

Název pochází z francouzského názvu místa, kde byl vyvrtán první artézský vrt: provincie Artois. Dlouhá délka vrtu a těsná horninová stěna, která přechází přes zvodeň, předpokládá použití výkonných vrtných souprav - vrtná metoda nepřipadá v úvahu.

Výstavbě vrtu předchází fáze dokumentace. Vrtání artézských studní není licencovanou činností, ale k využívání vody z vrtu je třeba získat řadu povolení a oprávnění, včetně povolení k využívání podloží. Tento proces je dlouhý a nákladný.

Hlavními kroky jsou: dohoda o lokalitě a umístění vrtu, projekt geologického průzkumu, Hlavními kroky jsou: schválení umístění lokality a vrtu. Průzkum, vrtání, vykazování a uvádění zásob v národní rozvaze.

Artézské studny se dělí na 4 typy:

1. Dvojitá pažnice - ve spodní části sloupce ve vodonosné vrstvě je namontována perforovaná trubka a v ní je umístěno čerpadlo, druhá polovina je namontována nahoře a zasahuje do vápencové vrstvy. Voda vstupuje do potrubí otvory ve spodní části a je čerpána do ústí vrtu. Používá se při nízkém tlaku v zásobníku.
2. Přechodový vrt se provádí v případě proměnlivého geologického úseku. Instalují se tři plášťové trubky: velký průměr v horní části, střední průměr v kamenech a píscích, malý průměr přímo v produktivní vrstvě. Používá se v případě dobré zálohy vody.
3. Klasický vrt - s jednou plášťovou trubkou pro běžné podmínky.
4. Vrt s vodičem - ze 2 plášťových trubek: horní a spodní.

Technologie vrtání je složitá. Výstavbu artézské studny provádějí specializované organizace.

Výhody

Výhody artézského vrtu.

Hlavními výhodami artézského vrtu jsou jeho odlehlost od povrchu a výskyt vody v porézním vápenci, který vylučuje přítomnost mechanických nečistot v kapalině. To umožňuje čerpání podzemního zdroje bez instalace sítka na dně.

V důsledku toho se objevují další výhody artézských studní:

• čistota vody z hlediska životního prostředí;
• nezávislost na klimatických a povětrnostních podmínkách;
• plynulost zásobování vodou: zásoby podzemní vody jsou potvrzeny geologickým průzkumem.

Zdroj zůstává neuhasitelný po dobu ≥ 50 let. Není třeba utrácet peníze za pravidelné čištění filtrů: žádné není.

Nevýhody

Náklady ve fázi výstavby a na hloubkové vrty. Doba od plánování po získání osvědčení o artézském vrtu je 2 roky.

Na omezené ploše není možné vybudovat odběr vody: minimální velikost vrtné soupravy je 6x9 metrů. Voda obsahuje minerální útvary, které se získávají filtrováním v zemi; je tvrdá.

Pískové vrty

Schéma pískového vrtu.

Vrtá se šnekovou metodou a provádí se v měkkých horninových formacích: hlína, písek a štěrk. Průměr je ≥ 100 mm.

Z hlediska hloubky existují 2 typy pískových vrtů:

• do 40 m - do horní vrstvy horniny s průtokem 1 m³;
• 40-90 m - hluboké vrty s dvojnásobným průtokem vody.

Do vyvrtaného otvoru se spouští pažnice z kovových nebo plastových trubek s filtrem ve spodní části vrtu. Vodu zvedá ponorné čerpadlo.

Výhody a nevýhody

Hlavní výhodou je vrtání šnekem, které umožňuje vybudovat otvor za 1-2 dny bez větší námahy. Mechanizaci všech operací zajišťuje konstrukce vrtné soupravy na samojízdném nebo pojízdném podvozku.

Další výhody:

• čistota vody;
• k vybudování vrtu není třeba žádné povolení;
• životnost - až 30 let.

Nevýhody se projevují u mělkých vrtů: závislost průtoku na srážkách, citlivost složení vody na povrchové znečištění v místě výkopu. Další nevýhoda - sklon k zanášení vodního kolektoru.

Charakteristika problémů s vrty na moři

Vrtné soupravy na moři se potýkají s řadou problémů, které mohou výrazně snížit efektivitu provozu.

Nejvýznamnější problémy jsou následující:

Konstrukce soupravy

• Unášení a kývání mobilní vrtné soupravy;
• Nestabilní volné horniny v částech mořského dna v místě vrtu, silně podmáčené;
• Zachování čistého životního prostředí;
• Obtíže při organizaci práce na uzavřeném oběhu vody;
• Nemožnost vrtaře vidět na dno vrtu
• předčasné selhání zařízení a nástrojů v korozivním prostředí;
• výběr speciálních schémat a metod vrtání atd.

Kromě toho může být vrt naplněn vodou až po úroveň mořského dna. To vede k oslabení energie nárazu. Drift a podvodní proudy brání tomu, aby úderový nástroj zůstal v přísně svislé poloze, a oslabují jeho zanoření do pracovní horniny.

Nástroje a zařízení pro vrtání vrtů

1. Kovový šnek. Nejběžnější nástroj pro konstrukci šachet. Používá se v neúrodných půdách. Šnek je továrně vyráběný dvoucestný šnek. Tato konstrukce zabraňuje tahání nástroje do stran a jeho naklánění. Spodní základna se vyrábí ve velikostech 45-85 mm a průměr lopatek je 258-290 mm.
2. Vrták. Navrženo pro práci v tvrdých horninách. S jeho pomocí se skála uvolní. Jeho hrot může být křížový nebo plochý. Lze ji použít s rázovou tyčí.
3. Vrtací lžíce. Používá se k hloubení jam v písčitých půdách, protože běžný šnek písek neudrží. Používá se pro příklepové nebo rotační vrtání.
4. Vrták do skla (nástroj Schitz). Používá se k vytváření hřídelí v lepivých a soudržných půdách, ve kterých by běžný rotační nástroj uvízl. Používá se při příklepovém vrtání.
5. Výstružník. Používá se k průchodu zpěněnou půdou při perkusním vrtání.
6. Vrtání jehlou. Používá se k výrobě habešské studny. U tohoto typu konstrukce tvoří tryska, výložník a plášť monolitickou konstrukci, která po dosažení vodonosné vrstvy zůstává pod zemí.

Při budování jednoho vrtu se často střídá několik typů nástrojů. Například pro práci v jílovité půdě se používá šnek, dláto a vrtná trubka. U štěrkovitých útvarů se používá dláto, vrták a pažnice.

Klasifikace vodonosných vrstev

Hlavní klasifikace vodonosných vrstev jsou následující:

1. Vodonosné vrstvy. Jedná se o vodonosné vrstvy, které se nacházejí blízko povrchu země (2-7 m). Jedná se o omezené objemy nevázané vody obklopené zvodnělými vrstvami (např. jílem). Tekutina v nich má obvykle charakter srážek a záplav. Charakter akumulace je sezónní. Hlavní výhody těchto zdrojů: malá hloubka výskytu, možnost zvedání bez čerpadla, nízké náklady na vrtání studní. Hlavní nevýhoda: špatná kvalita vody. Přírodní filtr je tenký a nedokáže kapalinu zcela vyčistit. Může obsahovat různé chemické sloučeniny, a proto je voda určena pro technické účely. K pití ji lze použít až po další úpravě a převaření. Další nevýhodou je snížený průtok (až úplné zastavení dodávky vody) v horkém období a sezónní nestabilita.
2. Podzemní vody. První stálá zvodeň v podobě podzemní vody se nachází v hloubce 6-22 m. Tato vrstva se nachází mezi zvodnělými vrstvami nebo je omezena pouze spodní zvodnělou vrstvou a může dosahovat značné velikosti. Vzniká v důsledku průsaku a infiltrace z vodních ploch. Vodonosná vrstva může být tlaková nebo beztlaková. V prvním případě je voda pod tlakem. Hladina podzemní vody se může sezónně měnit, v létě klesá. Výhody: snadná přístupnost a snadný přístup k povrchu. Vodu lze bezpečně používat pro všechny domácí účely, ale před použitím k pití nebo vaření je nutné ji přefiltrovat a převařit.
3. Proložené vodonosné vrstvy. Jedná se o vodní usazeniny ucpané mezi dvěma zvodnělými vrstvami. Nacházejí se v hloubce 25 až 75 metrů a jsou vždy pod tlakem (tlakový typ). Když se samy dostanou na povrch, vytvářejí proložené akumulace prameny. Hlavní výhodou je čistota vody. Může se pít. Nevýhody: hluboký výskyt, složitost vrtání, zvýšené náklady na úpravu vrtu. Díky přítomnosti konstantního tlaku je voda schopna nezávisle stoupat do určité výšky. Pokud nestačí dosáhnout povrchu, je nutné instalovat čerpací zařízení.

Typy vrtů podle profilu

Důl může překonat několik vrstev půdy, než se dostane k ložisku nerostu.

Je důležité zvolit správnou metodu vrtání otvoru. V závislosti na počtu rovin, v nichž je důl zakřiven, mohou existovat tyto typy vrtů

• zakřivené v rovině;
• ohnuté v prostoru.

To závisí na zakřivení hřídele. V tomto ohledu může mít zakřivení v rovině následující podoby:

• Plochý pilíř zakončený dole svahem;
• ohyb ve tvaru S;
• Struktura ve tvaru písmene J.

Výše uvedené ohyby vznikají v důsledku rozdílné hustoty vrstev půdy. Zakřivení v prostoru se zase může projevit ve složitějších geometriích při vrtání ropných a plynových vrtů. Vodní vrty jsou většinou přímé, zatímco oblouky mohou obcházet skalní útvary.

Která technologie se používá nejčastěji?

Zde vše závisí na návrhové hloubce studny a složení půdy v místě. Na základě údajů z průzkumu je vybrána nejlepší metoda. Musíte také vědět, jak najít vodu do studny.

K vrtání artézských studní se používá rotační metoda. Tato metoda je nejekonomičtější, nejekologičtější a poskytuje vrty o různých hloubkách a průměrech v sypkých půdách s horninovými inkrustace.

Jeho podstata je následující:

• Na konci rotoru poháněného spalovacím motorem je umístěn speciální šnek. Rozdrtí skálu.
• Vrt je napájen tlakovou vodou. Erotuje půdu.
• Voda pak stoupá dutým kanálem v rotoru. Tato technika se také nazývá "proplachování vrtu".
• Po instalaci velkoprůměrové pažnice se práce provádějí pomocí menšího vrtáku.
• Po dokončení vrtných prací je třeba provést tzv. odplynění vrtu. Jílové bahno totiž ucpává póry, kterými do vrtu proudí artézská voda.

Vrt vám dává možnost mít na svém pozemku zásobu vody pro zalévání rostlin v polykarbonátovém skleníku s otevřenou střechou, o kterém najdete informace zde.

Nejčastěji používanou metodou je rotační vrtání.

Výhody oproti jiným metodám:

Doslov

Vrtaři, kteří kdysi ovládli Tiumen a Urengoi, jsou stále naživu. Neměli sice geofyzikální zařízení, které na displeji počítače vytvářelo 3D obraz toho, co je v zemi, a plně automatizované vrtné soupravy, ale dokázali prohlédnout zemi díky své intuici, zkušenostem a byli zajedno se všemi duchy podloží. Zatímco tehdejší ministři a členové politbyra, kteří měli více arogance než bojar a apanážní knížata starých časů, oslovovali tyto esery pravými jmény a uctivě je zdravili.

Takže každý ze starých vrtařů má na svém kontě neúspěšné vrty, za které se nestydí - je to jejich práce. Co tedy říci začátečníkům, kteří jednají na vlastní pěst? Nenechte se odradit neúspěchem v případě, že první vrt vyjde naprázdno, zřítí se nebo se vrták zasekne. Bez toho to v oboru vrtání nejde. Ale frustrace a zklamání se okamžitě vypaří pod mohutným přívalem, jak se dnes říká, pozitivity, jakmile vaše studna vydá vodu.

***

2012-2020 Question-Remont.ru

Uveďte všechny materiály se značkou:

Přejít do sekce:

Jak je studna lepší než studna

Dříve existoval jediný způsob, jak vyřešit problémy - vykopat studnu a voda se do domu nosila ve vědrech. V budoucnu se začala používat nejjednodušší ponorná čerpadla, která se spouštěla do studní a čerpala vodu do velkých nádob, a z nich se již gravitačně přiváděla do domu. Tato technologie má však mnoho nevýhod.

Studna má oproti vrtu značné výhody

1. V zimě musely být nádrže důkladně izolovány a ani tato opatření nezaručovala bezpečnost vody.
2. Nízký tlak znemožnil používání praček a dalších spotřebičů, které používají tlakovou vodu.
3. Studna obsahuje vodu z mělkých vrstev. V mnoha ohledech nesplňuje stávající požadavky SanPiN. Zvláště dnes, kdy se podmínky životního prostředí výrazně zhoršily.
4. Při povodních, silném tání sněhu nebo přívalových deštích se do studny dostávala znečištěná voda z povrchu země, což znemožňovalo dlouhodobé používání vody nejen k vaření, ale i k domácím účelům. Voda musela být několikrát kompletně odčerpána a dezinfikována.
5. Studna se zanášela a zanášela a musela se pravidelně čistit. Jedná se o fyzicky velmi náročnou práci, kterou mohou vykonávat pouze profesionálové.

Hlavní nevýhody studny jsou způsobeny její malou hloubkou.

Dnes existuje skvělý způsob, jak všechny problémy vyřešit - vyvrtat studnu, a čím je hlubší, tím je voda kvalitnější.

Výroba vrtacích nástrojů

Jak již bylo zmíněno, vrtací nástroje si můžete vyrobit sami, půjčit si je od přátel nebo si koupit průmyslově vyráběné zboží.

Někdy lze najmout vrtnou soupravu. Cílem vlastního vrtání je však obvykle co nejvíce snížit náklady. Nejjednodušší způsob, jak levně vrtat, je vyrobit nástroje z místních materiálů.

Schéma ukazuje konstrukci různých vrtacích nástrojů. Zvláště tvrdou půdu lze rozbít dlátem a poté odstranit vrtákem, dlátovou pistolí nebo jiným zařízením.

Varianta č. 1 - vrtání spirálou a lžící

Ruční vrtání lze provádět spirálovým nebo lžícovým vrtákem. Spirálový je vyroben ze silné, špičaté tyče, ke které jsou přivařeny lopatky. Ty lze vyrobit z ocelového kotouče rozříznutého na polovinu. Hrana kotouče je naostřena a nože jsou poté přivařeny k základně ve vzdálenosti přibližně 200 mm od hrany.

Ruční šnekový vrták může mít různé konstrukce. Jejími základními prvky jsou naostřené čepele a dláto umístěné na spodní straně.

Lopatky musí být umístěny vodorovně pod úhlem. Optimální úhel je přibližně 20 stupňů. Obě čepele jsou proti sobě. Průměr vrtáku samozřejmě nesmí přesáhnout průměr pláště. Obecně je vhodný kotouč o průměru přibližně 100 mm. Čepele hotového šneku by měly být nabroušené, což usnadňuje a urychluje vrtání.

Další verzi spirálového vrtáku lze vyrobit z tyče a pásu nástrojové oceli. Šířka pásu se může pohybovat v rozmezí 100-150 mm.

Ocel by měla být zahřátá a vyválcovaná do spirály, zpevněná a poté přivařená k podstavci. Vzdálenost mezi závity spirály musí být rovna šířce pásu, z něhož je vyrobena. Okraj spirály je pečlivě naostřen. Stojí za zmínku, že není snadné si takový šnek vyrobit doma.

Spirálový šnek pro vrtání lze vyrobit z trubky a ocelového pásu, ale není vždy snadné stočit pás do spirály, svařit a vytvrdit nástroj doma.

K výrobě šneku na lžíce potřebujete kovový válec. Nejjednodušší je použít trubku o vhodném průměru, např. ocelovou trubku o průměru 108 mm.

Délka výrobku by měla být asi 70 cm, s delším zařízením se bude špatně pracovat. Na tomto tělese by měl být vytvořen dlouhý a úzký řez, a to buď vertikálně, nebo spirálovitě.

Nejjednodušší způsob, jak si vyrobit šnek na lžíci, je použít kus trubky o vhodném průměru. Spodní okraj je ohnutý a zabroušený a podél těla je otvor pro čištění šneku.

Na spodní straně těla jsou připevněny dvě lžíce, jejichž ostří je nabroušené. Tím se půda rozruší vodorovnými i svislými hranami šneku.

Uvolněná hornina padá do dutiny šneku. Poté je vyjmuta a vyčištěna štěrbinou. Kromě lopatek je do spodní části šneku podél jeho osy přivařen vrták. Průměr otvoru vytvořeného tímto vrtákem bude o něco větší než samotné zařízení.

Možnost č. 2 - dláto a hrnek

Nejjednodušší způsob, jak vyrobit koryto, je použít kovovou trubku o vhodném průměru. Tloušťka stěny trubky může být až 10 mm a délka je obvykle 2-3 metry. Díky tomu je nástroj dostatečně těžký, aby se při nárazu na zem účinně uvolnil.

Na dno výkopu je připevněna bota s okvětním lístkem. Ventil vypadá jako kruhová deska, která těsně uzavírá spodní část potrubí a je přitlačována dostatečně silnou pružinou.

Příliš těsná pružina však není nutná, jinak se půda do bubnu jednoduše nedostane. Na ventil tlačí nejen pružina, ale také zemina, která se v něm shromažďuje při vytahování pěchovadla.

Spodní okraj žlabu je zabroušen dovnitř. Někdy jsou k okraji přivařeny ostré kusy výztuže nebo naostřené kusy trojúhelníkového kovu.

Bezpečnostní síť je vyrobena ze silného drátu a na jejím vrcholu je přivařena rukojeť, ke které je připevněno kovové lano. Sklenice se vyrábí podobným způsobem s tím rozdílem, že není potřeba ventil a v tělese je třeba udělat štěrbinu pro čištění přístroje.