Borrningsmetoder för rörbrunnar och dess urval

Läs den här artikeln för att lära dig om borrningsmetoderna och dess val.

Borrningsmetoder för rörbrunnar:

1. Percussion Boring Method:

Denna metod är lämplig för de mjuka och spridda bergformationerna. I rent jordformationer ger denna metod mycket hög arbetshastighet. Denna metod består i att bryta och pulverisera underjordsmaterialet genom serie upprepade slag med en skärare av hårdmetall. Det pulveriserade materialet blandar med vatten och avlägsnas därefter. Ibland kallas denna metod också för kabelverktygsmetod. Borrning kan utföras manuellt eller mekaniskt. Borrhål så stora som 30 cm i diameter och över 200 till 300 m djup kan borras mycket bekvämt som uppfyller det normala kravet.

Blåsorna ges med hjälp av en kolv. Kolven består av ett ihåligt metallrör. En skärare är fixerad till kolvens bottenände genom nitning eller svetsning. En kulventil tillverkad av stål finns också i kolvens botten. Ventilen är sådan att den tillåter uppslamning av pulveriserat jordmaterial i vatten för att komma in i kolven.

När slurryen kommer in i kolven stänger ventilen och slurry förhindras att komma ut. Således har ventilen endast envägsverkan. Ibland kan klaffventilen också vara anordnad i kolven. Syftet med tjänsten är exakt samma som för kulventilen. Figur 18.4 visar en klaffventil. Därför utför plunger funktionen hos en slam och en bailer också.

Kolven kan sänkas och upphöjas på två sätt:

jag. Genom repsystem, och

ii. Genom stångsystem.

I repsystemet är den övre änden av kolven fastsatt på ett rep. Repet löper över en remskiva. Kolven lyfts upp och släpps plötsligt för att ge ett slag. Rodsystem är i princip lika med linssystemet. Enbart skillnaden är att stången ersätter repet och följaktligen ändras även stångdriftsmaskinen. Nackdelen med stångsystemet är att tiden förloras vid ökning eller minskning av stånglängden. Stånglängden kan ökas eller minskas genom skruvning eller lossning av små stavlängder.

Det faktiska tråkiga förfarandet med manuell slagverksmetod är som beskrivs nedan:

En grop grävs på platsen där röret väl ska sänkas. Höljesröret med en skärsko sätts in i gropen. En plattform är fastspänd på höljet. Plattformen laddas med hjälp av lokalt tillgängliga material fyllda i juttsäckar.

Över höljets rör är ett stativ upprättat och en remskiva är fixerad till den centralt. Ett rep löper över remskivan. Ena änden av repet är fastsatt på kolven. Kolvens diameter är något mindre än höljets rör (säg med 6 cm). Arrangemanget är tydligt från figur 18.5.

Innan det börjar vara tråkigt, hälls något vatten i hålet. När kolven ger slag under varje slag kommer slurry in i kolven. Blåsningar ges upprepade gånger tills kolven är fulla av uppslamning. Kolven tas sedan ut och slammet avlägsnas genom att vrida kolven upp och ner. Kolven sänks igen och processen upprepas. Således fortsätter höljesröret att sjunka. När längden på höljets rör är tillräckligt under marknivå kan ytterligare rör fästas på toppen av det första röret. För att öka arbetshastighetens maskinslagverk används.

Materialet som kommer ut inspekteras noggrant och en rekord är klar, den kallas loggning. Från brunnslägerens läge kan akvarier beräknas korrekt. När rörbrunnsröret når ett förutbestämt djup, avlägsnas plattformen och ett rör med strängare vid bestämda nivåer av vattenfötter sänks i hålet. Efter att sänka det upp till önskat djup kläms silröret. Det ger stöd och förhindrar att det faller in i hålets botten. Därefter startas inkapsling. I början görs ca 60 cm avskärning. Därefter avlägsnas rörhöljet långsamt med 30 cm.

Därefter görs 30 cm avskalning och igen höjs höljet med ca 30 cm. Således görs avdragningen och rörupptagningen långsamt, successivt och i små hissar på ca 30 cm tills hela rörhöljet dras tillbaka. Mängden material som krävs för hölje per 30 cm längd kan beräknas exakt i förväg. Det kommer naturligtvis att bero på grusförpackningens tjocklek. Normalt varierar tjockleken på grusförpackningen mellan 7, 5 cm och 25 cm. Grusförpackningens tjocklek bör vara sådan att det inte skulle tillåta att även finaste partiklar rör sig.

Maskinslagverk eller kabelverktygsmetod:

Maskinen som används för borrborrning kallas en borrigg. Rigget för kabelverktygsmetoden är en lastmonterad montering med hänsyn till rörligheten och består av en mast, en multiline hiss, en gångbalk och en motor. Figur 18.6 visar aggregatet. Verktyget består av borrborr, borrstång, borrburkar som fungerar som förbindelselänkar och reputtag för anslutning av borrlinjen. Figur 18.7 visar komponenter av borrverktyg. Verktygets totala vikt varierar från 100 till 2000 kg. eftersom olika typer av bitar krävs för olika bergformationer. Borrlängden varierar från 1 till 3 m medan borrstången är 2 till 10 m lång.

Operationen är i princip lik den manuella metoden. Kabelverktygsbiten fungerar som en kross för borrning i konsoliderade bergarter. Borrningen utförs av upprepade slag av borrverktyget som gör omkring 40 till 60 slag i en minut. Borrlinjen roteras så att ett runt hål borras. Som i den manuella metoden läggs vatten till borrningen för att bilda uppslamningen om detsamma inte är närvarande i undergrundsformationen. Efter borrningen borras med 1, 25 till 1, 5 m avlägsnas borrverktyget och slammet tas ut ur hålet med hjälp av sandpump eller borrmaskin.

Bailern har envägsventil som tillåter uppslamning att komma in i bailer men tillåter inte att fly. När bailaren är fylld lyfts den upp och tömmes vid ytan. Bailerens längd varierar också från 3 till 12 m. I okonsoliderade formationer sätts brunnkammaren och sänks samtidigt till fullt djup för att undvika grävning i materialet. Borrningshastigheten beror på typen av underjordsformation med, diameter av brunnen och hålets djup huvudsakligen. I fasta kristallina bergformationer kan borrhastigheten vara så låg som 2 till 3 m per dag.

Borrhastigheten i lösa flödande fina sandformationer är lika låg eftersom det fyller hålet så fort materialet är bailed ut. För att kontrollera sandinflödet kan hålet hållas fyllt med vatten. Borrning i okonsoliderad formation med bouldere är ganska svårt, eftersom stenblocken inte bara avböjer hålet men de är svåra att borra och förhindra att brunnet sänks. I mjuka formationer som sandsten eller sandlera kan borrhastigheten vara så hög som 20 till 30 m per dag. Borrningen är noggrant inloggad för att fastställa positionen för olika typer av formationer uppfyllda med.

2. Rotationsborrningsmetod:

Hydraulisk roterande borrningsmetod:

Denna metod kallas i allmänhet roterande borrningsmetod. Denna metod kan framgångsrikt användas för rock såväl som okonsoliderad bildning. Metoden används därför för såväl vattenbrunn som oljeborrning. Oljebrunnar är i allmänhet mycket djupa och denna metod passar väl för dem, eftersom i motsats till andra metoder är borrhastigheten inte beroende av hålets djup.

I denna metod görs borrning med hjälp av roterande bitar fästa vid nedre änden av hallow stålrör. Stålröret är fastsatt på en fyrkantig sektion av en stålstång på toppen som kallas kelly. Kelly passar i ett roterande bord på ytan. Det roterande bordet roteras med kraft. Den pulveriserade sten och sticklingar avlägsnas genom kontinuerlig cirkulation av borrvätska.

Den hydrauliska roterande borriggen består av en borrmaskin eller en mast, ett roterande bord, en pump för injicering av borrslam, en hiss och en motor. Borrören är sömlösa stålrör i allmänhet tillgänglig i 6 m längder. Rörens ytterdiameter sträcker sig från 6 till 12 cm.

Generellt används tillräcklig rörstorlek, eftersom brunnsborrning kräver stor mängd borrvätska i cirkulation. Borrbitarna som är fästa vid borrrörets nedre ände är försedda med korta munstycken för att rikta borrvätskans strålar ned mot borrhålens blad. Figur 18.8 visar schematiskt diagram över rotationsborrningsmetoden.

Det roterande bordet där kelly passar in vrider borren. Borrkornet skär genom formationen och när hålet fördjupar borrstången glider ner. Vid detta tillfälle frigörs kellyen och dras upp för att fästa ny rörlängd. Borrvätskan eller bentonit (lera) uppslamning pumpas ner genom borröret och ut genom munstyckena i biten. Slammet sträcker sig sedan till ytan genom det ringformiga utrymmet mellan borröret och borrningen och tar bort klippfragmenten och sticklingar med den.

Borrvätskan utför följande funktioner:

(i) Den stöder borrningens väggar och förhindrar grottning.

(ii) Det tar bort sticklingar från borrhålet.

(iii) Kontrollerar tillflödet av grundvatten i brunnen medan borrningen pågår.

(iv) Det kyler biten och smörjer borrstammen.

(v) Det förhindrar att stekarna sätter sig ned på botten av borrningen.

(vi) Det mjukar underjordisk bildning och påskyndar borrningen.

Eftersom det är sannolikhet för att borrslammet kan försegla lågtrycksvattenbärande formationer är det nödvändigt att styra mängden lera i vattnet. När borrvätskan kommer till ytan, tas den i en sedimenterande grop där rockfragmenten sätter sig ner. Den rengjorda vätskan återcirkuleras genom hålet.

Som tråkigt fortskrider detaljerad loggning av de underjordiska formationerna som träffats med är gjort. Efter brunnen borras till önskat djup sänks ett brunnsrör med sil och blindlängder av bestämda storlekar. Eftersom borrväggarna är belagda med kolloidal blandning av bentonit blir det nödvändigt att tvätta väggarna.

Det kallas back-tvättning. För återvätskande borrör med en krage av storleken på brunnröret som är fäst ovanför borrkronan sätts igen in. Pumpen tvingar det vatten som innehåller kalgon (natriumhexa-meta-fosfat) ner i borröret.

Vattnet rusar genom spännarna och kalgonen spridar lerkolloiderna som är avsatta på borrväggarna. För att öka effektiviteten i backwashen flyttas borröret upp och ner för att skapa svängande verkan. Borrhastigheten enligt denna metod beror på vilken typ av underlagsformation som trängdes och vilken typ av riggutrustning som används. I motsats till kabelverktygsmetoden beror inte borrningshastigheten genom hydraulisk rotationsmetod på hålets djup.

Hastigheten för borrning i konsoliderade bergformationer kan variera från 10 till 15 m per dag, medan den i okonsoliderade formationer kan nå 100 till 150 m per dag.

De viktigaste fördelarna med hydraulisk rotationsmetod är följande:

(i) Borrningen kan fortsätta kontinuerligt.

(ii) Borrningshastigheterna är ganska höga.

(iii) Skyddsrör är inte nödvändigt. Slammet bildar ett lerafoder på borrväggen och det förhindrar grottning.

(iv) När borrningen visar sig misslyckad kan den överges direkt med borttagning av höljet etc. är inte inblandad.

Reverse Rotary Boring Method:

Denna metod kallas omvänd rotationsmetod eftersom flödet av borrvätska är reverserat jämfört med den (hydrauliska) roterande borrningsmetoden. Borriggen som används för omvänd rotationsmetod liknar den som används för roterande borrning. Det finns dock två variationer. Den första är att borrröret är av större diameter (säg 15 cm) och för det andra är den speciella pumpen med stor kapacitet med öppna bladrotorer. Pumpen tillåter att stora grus släpps ut. Borröret med stor diameter möjliggör så stora stenar som 12 cm i diameter, lyftas upp till ytan.

Som borrvätska användes vanligen vanligt vatten. Det rör sig in i borrhålet genom det ringformiga utrymmet mellan borrröret och borrhålen. Vattnet plockar upp stekarna och blandningen sugs uppåt av pumpen genom borröret. På grund av sugkraft har den stigande vätskan stor hastighet och den lyfter med sig stora partiklar. Schematiskt diagram över metoden visas i figur 18.9.

Vid ytan avläses blandningen i en sedimenterande grop. Vattnet plockar upp fina partiklar från underjordiska formationerna och det är inte nödvändigt att lägga till hentonit eller någon annan lera till vattnet. Nivån på borrvätskan inuti det ringformiga utrymmet bör hållas upp till markytan för att förhindra att det hålas. Med denna metod är det möjligt att borra brunnar med stor diameter säga upp till 150 cm. Detta är den billigaste metoden för borrning av stora diameterbrunnar i mjuka okonsoliderade formationer gjorda av sand, silt eller mjuk lera.

Urval av borrningsmetod:

Ett val av viss borrmetod beror på:

jag. Syftet med brunnen

ii. Mängden utsläpp som krävs

III. Djup av vattenbordet

iv. Typ av underjordisk bildning; och

v. Typ av utrustning som är tillgänglig.

Grunt brunnar med liten diameter kan vara uttråkad i okonsoliderad formation med en skruv som manövreras manuellt.

Små kapasitetsbrunnar i okonsoliderade formationer kan borras genom självstrålande brunnpunktsmetod eller vattenstrålborrning.

Alla djupa rörbrunnar är konstruerade genom borrning. Rotationsmetoder är generellt bättre för geologiska undersökningar medan kabelverktyg eller slagverksmetod är överlägsen för studier av vattenkvalitet.