Rotációs fúrás: technológia, működési elv és jellemzők

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az egyik legszélesebb körben használt módszer a víztermelési és kutatókutak létrehozására a rotációs fúrás. Ezt a forgómozgások átvitele biztosítja a felületi rotorról a fúrósorra.

A forgófúrás abban különbözik, hogy nincs a hajtás által generált tengelyirányú erő. Az eljárás során a megmunkálást (vágást) víz és speciális oldatok segítségével lemossák a kőzethulladékról. Fontolja meg a módszert részletesebben.

Történelmi háttér

A rotációs fúrást több mint száznegyven éve használják. Ennek a kutakfúrási módszernek a technológiáját először az Amerikai Egyesült Államokban használták a tizenkilencedik század nyolcvanas évek elején. Azóta gyakorlatilag változatlan maradt, kivéve a kisebb újításokat, amelyek nagyobb hatékonyságot eredményeztek. A változtatások a kőzetvágó szerszámokat érintették – továbbfejlesztették őket, új folyékony közegeket hoztak létre a kutak öblítéséhez, és megnőtt a mechanizmus egyes részeinek szilárdsága.

A rotációs fúrás a forgófúrás egyik fajtája. Az elv azhogy a kút belsejében elhelyezkedő kőzettörő szerszám villanymotor vagy gázturbinás berendezés által rá továbbított erőből működjön. Ez a módszer meglehetősen egyszerű és hatékony. Segítségével termelő olaj- és kutatófúrásokat végeznek. Az egység kompakt mérete lehetővé teszi, hogy magánterületen is használható vízkutak létrehozására.

Fúrási módszerek

Jelenleg a víz kutak fúrása sziklavágásos módszerekkel történik, speciális mechanizmusok segítségével. A talaj kétféleképpen táplálható:

• Mechanizmusok segítségével - száraz módszerrel.
• Vízsugár nagy nyomás alatt vagy gravitáció alatt – hidraulikus.

Általában a mechanikus fúrást háromféleképpen végezzük:

• Rotációs forgófúrás - a talajt forgó mozdulatokkal fúrják.
• Becsapódás - a talajt tönkreteszi a fúró hatása.
• Rezgés – a talajt megtörik a nagyfrekvenciás rezgések.

Az első módszer a leggyakrabban használt egyszerűsége, alacsony költsége és egyidejű teljesítménye miatt.

A módszer alkalmazásakor

A rotációs fúrást akkor használják, ha félig sziklás és sziklás talajokat fejlesztenek ki akár százötven méter mély kutak fúrására. A kőzetek sikeres fúrásához ki kell választani a megfelelő fúrószerszámot - vésőt és súlyozott csöveket. Szakértők szerint a hatékony működés érdekében rotációs fúrást kell alkalmazni, haa következő feltételek teljesülnek:

• A lelőhely hidrogeológiai szakaszának vizsgálata kellő részletességgel készült.
• Ismert, hogy a talaj sziklákból áll.
• Vannak adatok a víztartó szintjéről.
• Jó a felszín alatti víznyomás.
• Lehetőség van az öblítőfolyadék folyamatos adagolására.

Továbbá figyelembe kell venni, hogy a déli régiók adottságai lehetővé teszik a fúrást egész évben, az északi régiókban pedig a külső környezet hőmérséklete korlátozza a munkát, amelynél az öblítőfolyadék lefagy.

Berendezések kútfúráshoz

A rotációs fúrási technológia speciális berendezések használatát foglalja magában – önjáró járművekre szerelve vagy álló helyzetben. Mindkettőnek a következő összetevőkkel kell rendelkeznie:

• Motor.
• Torony.
• Drive.
• Forgó – olyan rendszer, amely folyadékkal látja el az alsó lyukat.
• Fúrósor.
• Rotor.
• Dugattyús szivattyú.
• Emelőszerkezet, beleértve a blokkot és a koronablokkot.
• Nyomásvezeték
• Folyadék-visszavezető és tisztító rendszer hidrociklonokkal, csúszdával és vibrációs képernyővel.

A módszer előnyei és hátrányai

A rotációs fúrási módszernek számos előnye van a többi módszerhez képest. Közülük a következőket kell megjegyezni:

• Teljesítmény tekintetében felülmúlja a többit: az ütési módszer ötszöröse és a vibrációs módszer tízszerese.
• Magasa munka sebessége.
• A sokféle kivehető véső használatának köszönhetően különböző bonyolultságú talajokon is használható.
• Az egység kompakt méretű, így korlátozott helyen is működik.
• A peronon való elhelyezés lehetősége miatt az egység meglehetősen mobil.
• Lehetővé teszi a mély kutak fúrását és a víz kivonását a repedezett mészkőből.
• A módszer jó víztartó tulajdonságokkal rendelkezik.
• Lehetővé teszi akár kétszáz centiméter átmérőjű kutak fúrását.

Ezekkel az előnyökkel együtt a forgó kormányozható fúrásnak a következő hátrányai is vannak:

• A megfelelő véső megtalálásához vegye figyelembe a talaj típusát.
• A szuperkemény kőzetrészecskék jelenléte az úton akadályt jelenthet, amely pusztítóbb mechanizmusok alkalmazását igényli.
• Az agyagos talaj zavarhatja.
• A fúrás egyik komoly akadálya a fagyott talaj.
• A teljesítmény az aktuálisan telepített rotortól függ.
• Az az igény, hogy mindig legyen sok öblítőfolyadék.

Bizonyos hátrányok ellenére ennek a módszernek sokkal több előnye van.

A forgó egységek működési elve

A kutak forgófúrását speciális telepítéssel végzik - kerettel vagy rácsos toronnyal, amely a platformra van rögzítve. Az összes többi rendszer hozzá van kötve, lehetővé téve a profilozott fúrósor emelését és leengedését. Ilyenaz oszlop összecsukható csatlakozókkal összekötött több csőből van összeállítva.

A hajtóerő az autó villanymotorja vagy egy külön generátor, amely a hajtótengelyen és a hajtóműsoron keresztül továbbítja a forgást az oszlopról a forgórészre. A forgórész forogva hajtja a vésőt, amely munkaéleivel tönkreteszi a kút talajrétegét. A forgási tartomány állítható. A bit élei lehetnek gyémánt, kompozit vagy keményfém. Alakjuk eltérő lehet.

A kifejlődött talajréteget a bányából gravitációs vagy nyomás alatti közvetlen vagy fordított mosással, szivattyúegységek segítségével távolítják el. A kút átöblítése után burkolatcsövek kerülnek beépítésre. A fúrószál forgó- és üreges csövein keresztül öblítőfolyadék kerül a fúrószárba, amely felmarja a fúró alatti talajt. A csövek és a hordó közötti résen keresztül a folyadék kivezeti a talajt. A felületen a folyadékot összegyűjtik és speciális szűrőkön keresztül megtisztítják, így dugattyús szivattyúkkal újra üzembe helyezhető.

A forgófúrási technológia jellemzői

A fúrási folyamat úgy van megszervezve, hogy a talajrétegnek a bányából való kimosása miatt a fúrósor minden mozdulattal mélyebbre kerüljön. Időnként növelni kell más csövek hozzáadásával.

A fúrási folyamat a következő lépésekben történik:

• Az első laza talajrétegek áthaladása után az oszlop megemelkedik, és a burkolat leereszkedik az aknába.
• A rést körben cementhabarccsal töltjük ki.
• Utánaamikor a cement megköt, egy kisebb átmérőjű darabot adagolnak az aknába, és a munka folytatódik.

Ebből a hasonló lépésekből több is elvégezhető, majd a végén perforált gyártócsövet engedünk le az aknába. A talajréteg minőségétől és mélységétől függően a csövek száma és tömege, a bit típusa, forgási sebessége és élanyaga, valamint az öblítőfolyadék nyomása kerül kiválasztásra. A részletek a következők:

• A könnyű sziklaképződmények maximális sebességgel futnak, és a legnagyobb kipirulást.
• A sziklás talajok csökkentett gyakoriságot és csökkentett folyadéknyomást igényelnek.

A rotor útjában lévő kemény talajzárványok - sziklák -, amelyek elakadhatnak, vagy a mosást aktívan felszívó szennyeződések zavarhatják a munkát. A folyamatot lassítja a munkaterület vízhiánya és a nagy agyagréteg jelenléte is. A vízzel keveredő agyag eltömíti a vízcsatornát, és további alapos mosást igényel.

Csővezetékek

A kút fúrása után fontos a falak megerősítése. A talaj megbízhatatlan és elmozdulhat, ami negatívan befolyásolja az alsó lyukat.

A föld összeomlásának megelőzése érdekében egy burkolatsor van felszerelve. Megakadályozza a talaj kifolyását és megakadályozza a víz szivárgását. Az első oszlop neve "vezető". Úgy van felszerelve, hogy lefedje az instabil sziklákat. A beszerelést legkorábban 30 méternél és legkésőbb 600 méteres távolságból kell elvégezni. Olajkútnál az oszlopot legfeljebb távolságra kell elhelyezniközel a felszínhez.

Mivel a rotációs fúrást szinte minden talajtípusban alkalmazzák, az oszlopok szerelése során a dolgozókat a geológiai feltételek vezérlik. Néha több burkolószálat kell használni az alsó lyuk megerősítéséhez.

A legkisebb átmérőjük mélyebbre süllyed, mint a többi, és működőképesnek nevezik. A perforáció alulról készül, ezeken a lyukakon keresztül folyik bele a gáz, víz vagy olaj tömege.

A fúrófolyadék jelentősége a fúrási műveletekben

A megfelelő öblítési módszer a forgófúráshoz jelentősen növelheti a folyamat hatékonyságát. Az ilyen típusú művekre érvényes:

• Polimer oldatok.
• Olajemulziók.
• Levegős oldatok.
• Víz.

A légtelenítési módszert is széles körben használják. Ha a munkát alacsony tartálynyomású területen végzik, akkor a dolgozók speciális gázt használnak. Az öblítés segít megszabadulni a felesleges szennyeződésektől és tárgyaktól, az omladozó kőzetektől, ami elkerülhetetlen a fúrási folyamat során. A fúróra kerülő folyadék lehűti. Ami meghosszabbítja a szerszám élettartamát.

A rotációs fúrás három szakaszban történik:

1. Földkőzetek megsemmisítése vésővel.
2. Víz elindítása a megsemmisült szikla kihordására. A folyamat fordított és közvetlen öblítéssel is végrehajtható, mindez a kút mélységétől, a felhasznált víz mennyiségétől és a talaj típusától függ. Magánháztartásokban használatosnépszerű közvetlen öblítési módszer.
3. Új kút falainak megerősítése burkolatcsövekkel.

A rotációs fúrás munkaigényes folyamat, amely során számos tényezőt kell figyelembe venni. Ennek ellenére meglehetősen hatékonynak tartják, és különféle körülmények között használják.