- Tipos de métodos de perforación
- Los detalles de la perforación de núcleo
- Características de la perforación con barrena
- Características de la perforación rotativa.
- Какой способ бурения выбрать?
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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El dispositivo del pozo de agua está asociado con el uso de varios métodos de perforación. Los suelos sueltos y saturados con agua se eliminan con la ayuda de zhelonka. Para la perforación en formaciones de arcilla y roca, se utilizan métodos de perforación de pozos basados en los principios de rotación y vibración.
El trabajo involucra mecanismos que permiten el desarrollo de suelos de varios tipos y en diferentes profundidades. Le diremos cómo elegir la tecnología de perforación óptima que le permita realizar el desarrollo del dispositivo de toma de agua de forma rápida y sin problemas.
Para una representación visual de la información que hemos propuesto, el texto se complementa con útiles diagramas, clips de fotos y video tutoriales.
Tipos de métodos de perforación
Anteriormente, la perforación de acuíferos para uso personal se realizaba principalmente a mano. Fue un proceso largo y prolongado, por lo que no todos los propietarios o villas del sitio pudieron presumir de tener su propia fuente de suministro de agua.
Gradualmente, la perforación mecanizada forzó los métodos manuales debido a la considerable facilidad y la aceleración del proceso.
Hoy en día, prácticamente todos los pozos acuíferos se perforan de manera mecanizada, que se basa en la destrucción del suelo, alimentándolo a la superficie de una de las dos maneras siguientes: seco, cuando el suelo de desecho se elimina del pozo mediante mecanismos e hidráulico, cuando se lava con agua suministrada a presión o por gravedad.
Hay tres formas principales de perforación mecánica:
- Rotacional (el suelo se desarrolla por rotación).
- Choque (bursnady destruye el suelo con golpes).
- Vibración (el suelo es desarrollado por vibraciones de alta frecuencia).
Se considera que el método de rotación es el de mayor rendimiento, 3-5 veces más efectivo en golpes y 5-10 en vibración. Además, el método de rotación es el más económico y económico, y se usa a menudo como el método principal de perforación manual.
Los métodos de rotación mecánica de la perforación de pozos de agua han reemplazado a los métodos manuales ineficientes.
A su vez, el método de perforación rotacional, ampliamente utilizado para la construcción de pozos para agua, se divide en cuatro tipos principales de perforación:
- kolonkovy;
- tornillo
- cable de choque;
- rotativo
Cada tipo de perforación rotativa tiene sus propias características y se realiza mediante un equipo especialmente diseñado. Considere estos tipos de perforación con más detalle, determine cuáles son sus diferencias y qué método se debe aplicar en cada caso.
Los detalles de la perforación de núcleo
La perforación del núcleo es un método de rotación mecánica, en cuya implementación se extrae arcilla o suelo arenoso denso en forma de un núcleo cilíndrico. El taladro de núcleo es un tubo de metal de paredes gruesas.
En la parte superior del taladro central hay un dispositivo para unir las varillas necesarias para aumentar la sarta de perforación. A continuación se muestra una corona, cuyo tipo se selecciona según la categoría de suelo a perforar.
Durante la perforación del núcleo, la destrucción de la roca se realiza mediante un tubo hueco con una suela equipada con una corona de corte 
El proyectil realiza un movimiento de rotación-traslación: corta el suelo con una corona, profundiza y mantiene la roca atrapada en la cavidad de la tubería 
Una cáscara con una roca agarrada por ella se extrae a la superficie y se libera del suelo golpeando un martillo a lo largo de las paredes de la tubería. 
La perforación del núcleo se utiliza para la penetración de rocas cohesivas de arcilla: franco arenoso con marga, arcilla. Tal taladro no sostiene arenas sueltas, arenas saturadas de agua, grava, guijarros, etc.
Al penetrar en el método del núcleo, el suelo es destruido por una corona anular. La parte interior del núcleo se conserva en una forma no destruida. Para facilitar el proceso de perforación en limos, arcillas y rocas sólidas y semisólidas, se suministra un fluido de lavado al fondo.
Durante la perforación del núcleo, el suelo no se destruye, sino que es "perforado" por una corona y es capturado por el tubo central. La roca perforada se extrae a la superficie en forma de núcleo: una columna de roca monolítica y cilíndrica.
Los lodos de la cara a veces se eliminan con un chorro de agua, lo que fuerza una gran cantidad de agua en el barril. La mayoría de las veces, el lavado se reemplaza por purga con aire comprimido suministrado por el compresor dentro de la tubería. Este tipo de perforación permite perforar pozos hasta una profundidad de 1000 metros y un diámetro de 8 a 20 cm.
La perforación mecánica del núcleo se realiza mediante plataformas de perforación del tipo ZIF, UGB, UKB montadas en KAMAZ, KRAZ, tractores de arrastre, etc. En la versión para perforación manual, el tubo central se acorta, llamado campana o vidrio. Con el último tema de uso invertido, el tubo central es estructuralmente similar.
La perforación del núcleo se utiliza en los siguientes casos:
- exploración geológica de minerales;
- perforación exploratoria de pozos;
- El dispositivo de pozos con agua de cualquier profundidad, incluyendo pozos sin filtro en las rocas.
Para la construcción de pozos privados para agua, en algunos casos, el método de núcleo se usa antes de comenzar la barrena o la perforación rotatoria, al mismo tiempo que cumple el rol de reconocimiento y preparación.
En el dispositivo de pozos privados, la perforación de núcleo se utiliza en combinación con un cable de descarga. Las capas de arcilla son el tubo central. La arena suelta, la grava y el guijarro con agregado arenoso, que no permanecen en el tubo central, se extraen del tronco mediante la zonificación.
En términos de eficiencia, el método de núcleo es algo inferior al método de barrena de perforación de pozos de agua. La barrena se perfora más rápido, pero no libera completamente el cañón de la roca perforada. Rara vez se utilizan en parejas. Y si llega, entonces la barrena pasa los primeros metros.
Las coronas no destruyen el suelo, sino que las cortan con cuidado alrededor del perímetro, formando “columnas” - núcleos, estudiando cuáles pueden hacer una sección hidrológica del sitio
Equipos y herramientas usadas.
Las siguientes herramientas se utilizan para la perforación de núcleo:
- Brocas de diamante u otros materiales de aleación dura (acero, tungsteno, ganarán);
- tubo de núcleo
- tubería para la eliminación de lodos;
- varillas necesarias para expandir la sarta de perforación;
- Acoplamientos, adaptadores entre tubos, sello de lavado.
Al perforar en rocas, la corona se desgasta rápidamente y debe ser reemplazada. El material de la corona es costoso y puede soportar cargas enormes; las opciones de perforación con diamante son las más comunes.
Todas las herramientas utilizadas en el proceso de perforación deben cumplir con la alineación, es decir, Estar exactamente alineado con el eje de perforación.
Tecnología de perforación de núcleo
La característica principal de la perforación del núcleo es el paso de la roca con su preservación completa en el tubo central. Es decir Durante la operación del equipo de perforación, la corona en un anillo destruye el suelo, el cual, al penetrar, se empuja dentro del tubo central y se retiene en él debido a su propia densidad.
Cuando se retira el tubo lleno del eje, se libera del núcleo golpeando con un martillo.
El proceso de perforación de núcleo en fase es el siguiente:
- la broca está conectada al tubo central;
- el tubo de la columna está conectado a las varillas, que aumentan a medida que se profundizan;
- la varilla superior se fija en la máquina de perforación;
- la máquina taladradora gira la sarta de perforación y la "atornilla" gradualmente al suelo;
- el tubo central se llena gradualmente con un suelo atascado en su cavidad;
- después de penetrar 50–70 cm, la sarta de perforación se retira a la superficie, las varillas se desconectan por turno hasta que se retira el tubo central;
- La tubería se libera de los recortes de perforación;
- el proyectil vacío se baja nuevamente a la parte inferior, aumentando la sarta de perforación con varillas.
Las acciones se realizan en el orden descrito hasta que el pozo revela el acuífero y se profundiza 50 cm en la roca impermeable subyacente.
Si la fijación del acuífero superior no es el propósito de la penetración, entonces las capas superiores se pueden perforar con lavado. En este caso, la bomba vende la solución de lavado a través de una manguera dentro de las tuberías. Entonces la solución lleva el suelo desarrollado a la superficie.
Si el propósito del dispositivo de pozo no es un acuífero en sedimentos arenosos, la perforación se puede realizar con un lavado de agua hasta llegar a las rocas.
Grandes ventajas y desventajas
En comparación con el cable de choque y el método rotatorio de perforación mecánica, la perforación del núcleo se realiza con bastante rapidez, lo que reduce significativamente el tiempo de trabajo. Su principal inconveniente es la imposibilidad de levantar suelos sueltos y guijarros saturados de agua. Moviéndose lentamente sobre las rocas, se requiere un cincel para los cantos rodados.
Las ventajas de la perforación de núcleo incluyen:
- Alto rendimiento y la capacidad de perforar pozos con una profundidad de más de 100 m;
- reducción de cargas en equipos de perforación debido a la destrucción de roca arcillosa, comparable a su corte;
- La posibilidad de utilizar una plataforma móvil de dimensiones compactas.
La perforación del núcleo es uno de los métodos más rápidos para desarrollar trabajos de ingesta de agua. Un agujero en la arena con su uso se puede completar en un día hábil. La ingesta de agua desarrollada manualmente lleva mucho más tiempo.
Características de la perforación con barrena
Este tipo de perforación hoy en día se usa con mayor frecuencia cuando se construyen acuíferos en granjas privadas. Una característica especial de la perforación con barrena es que la roca desarrollada se elimina completamente del pozo sin equipo adicional. El método se asemeja a atornillar, permite perforar hasta la profundidad y al mismo tiempo eliminar el suelo innecesario.
La herramienta utilizada para taladrar se llama tornillo. Es una varilla de metal con cuchillas. Atornillado en el suelo, la barrena destruye la roca, que persiste en sus cuchillas. Debido al diseño específico del tornillo, es imposible liberar completamente la cara de la cuchilla. Por lo tanto, se utiliza principalmente para la penetración de las capas superiores.
La perforación con barrena es un método rápido y económico que no requiere un depósito de fluido de lavado.
La perforación con un tornillo no requiere grandes esfuerzos ni costos financieros, por lo tanto, el alcance de la aplicación de este método es lo suficientemente amplio: pozos de exploración, colocación de comunicaciones, pozos perforados y perforación parcial para obtener agua.
Ahora se usa activamente para el dispositivo de los pozos abisinios, a fin de no llenar completamente la aguja en el suelo denso, y facilitar ligeramente el proceso de hundir el tronco en la roca previamente destruida.
El método es adecuado para el desarrollo de pozos acuíferos con una profundidad de hasta 30 m en suelos blandos y sueltos y hasta 20 m en los de densidad media. Después de la penetración de la barrena y la instalación de la cubierta, el pozo debe ser limpiado de la roca no extraída por las conchas.
¡La barrena no es estrictamente adecuada para trabajar en rocas! Se utiliza para la perforación parcial de pozos de hasta 120 m, mientras que este método se combina con otros: rotativo, cable de choque, núcleo.
El tornillo - la herramienta de perforación, recordando estructuralmente el tornillo. Enterrado por un tornillo, atornillándolo en el suelo. 
Taladro de barrena: el método más rápido de excavación. Sin embargo, la fresa no está diseñada para capturar y retener roca. 
El tornillo se usa para perforar pozos de cualquier tamaño y propósito, a menudo se usa en el desarrollo de pozos hechos a mano 
La desventaja de perforar con un tornillo es que después del barreno el barril debe limpiarse con una ardilla, es decir, doble agujero
Equipos y herramientas involucradas.
La perforación con barrena se realiza mediante una plataforma de perforación, cuyo elemento principal es una herramienta de perforación tipo tornillo, hecha de metal de alta resistencia. La sarta de perforación a medida que aumenta se incrementa con los sinfines de igual tamaño.
A veces se incluyen los pedacitos de paleta, necesarios para el paso de rocas sueltas, así como los pedacitos con cabezas redondas o cónicas, que se utilizan para desarrollar rocas sólidas.
Una plataforma de perforación basada en un automóvil equipado con un potente motor es la mejor opción para perforar en lugares remotos y difíciles de alcanzar
La mayoría de las plataformas de perforación modernas están equipadas con carcasas huecas, equipadas con cerraduras reversibles, que no permiten el movimiento de la herramienta en la dirección opuesta.
Las partes cortantes del tornillo durante el proceso de perforación son enfriadas por el suelo desarrollado, y la roca desarrollada se eleva hacia arriba en espirales. Esto permite realizar perforaciones sin interrupciones, lo que reduce significativamente el tiempo y los costos de energía para crear un pozo acuífero.
Tecnología de perforación de tornillo
Una vez completada la penetración, cuya profundidad es de 1.5 a 2.0 m, se retira el sinfín y se instala la cubierta en el pozo. El diámetro del pozo de agua perforado con un tornillo es de 50–200 mm y depende del tamaño de la herramienta utilizada.
El colapso de la pared del pozo evita la cubierta. Esto es especialmente importante para los suelos sueltos, por lo que los perforadores tienen una regla: usar barrenas con cuchillas ubicadas en un ángulo de 30 a 60º al hundir margas arenosas y limos, y herramientas con cuchillas en un ángulo de 90º al taladrar arenas densas.
Con una menor inclinación de las vueltas de la bobina del sinfín, la hoja más desunida lleva a la superficie del tornillo.
La perforación con barrena no requiere el uso de fluido de lavado, la roca desarrollada por la broca se lleva a la superficie en las hojas de la herramienta
Pros y contras de usar la barrena
El método de perforación con barrena le permite hacer los pozos del dispositivo lo más rápido posible, siempre que el tamaño del tornillo y el ángulo de inclinación de la broca se hayan seleccionado correctamente.
Las ventajas de la perforación con barrena incluyen:
- el suelo sube a la superficie inmediatamente mientras perfora;
- Alta velocidad de profundización en el suelo sin paradas tecnológicas.
- no hay necesidad de limpiar el pozo;
- La instalación de tornillo compacto o la barrena manual se pueden perforar dentro de la casa (en el sótano);
- no es necesario levantar el primer eslabón a la superficie y desmontar / ensamblar la sarta de perforación como en el método de la columna.
El principal inconveniente de la perforación de la barrena puede considerarse la imposibilidad de trabajar en suelos sueltos y muy duros, pero al mismo tiempo la barrena es una herramienta ideal para la perforación en suelos arcillosos, mixtos (arcillosos y arenosos) y arcillosos suaves.
Otro inconveniente que limita el uso de la barrena para la instalación de pozos con agua es la necesidad de usar un método de cable de choque para limpiar el tronco de la roca rodada.
Sinfín de similitud: la bobina se usa ampliamente en la perforación manual. También destruye la roca y la bloquea con sus lóbulos para extraerla hacia arriba.
Características de la perforación rotativa.
La perforación rotatoria es un método de perforación por vibración rotacional, en el que la destrucción del suelo se realiza con la ayuda de un cincel puesto en movimiento en la parte inferior del pozo desde el rotor de la plataforma de perforación. El rotor gira desde un motor de automóvil o un motor eléctrico instalado por separado a través de un eje de transmisión.
La tierra desarrollada se lava del pozo del pozo mediante el método de lavado directo o retrolavado. La solución de lavado se puede suministrar por gravedad y por estación de bombeo.
La mayoría de los pozos artesianos se perforan usando el método de perforación rotatoria: usando una broca, girada por un rotor, seguido del lavado del pozo y la cubierta de fijación
La perforación rotatoria se utiliza para desarrollar suelos rocosos y semi-rocosos al instalar pozos profundos de hasta 150 m. Una plataforma de perforación rotatoria con un cincel correctamente seleccionado y tubos de perforación pesados hacen frente a las formaciones rocosas.
Los especialistas en perforación recomiendan utilizar este método de perforación en las siguientes condiciones:
- La sección hidrogeológica del sitio ha sido estudiada bastante bien. Se sabe que la roca debe ser perforada. Se conoce el nivel de ocurrencia del acuífero en el lecho de roca.
- El agua subterránea tiene una presión característica para los pozos artesianos.
- Existe la posibilidad de un suministro ininterrumpido de agua industrial para el lavado del pozo.
En las regiones del sur, la perforación rotatoria se puede realizar durante todo el año, y en el clima del norte, la aplicación de este método está limitada debido a la posibilidad de congelación del líquido de lavado.
Equipos y herramientas aplicadas.
La perforación rotatoria de acuíferos se realiza mediante un bastidor o torre de celosía, en la que se encuentran los equipos de elevación y otros elementos de la plataforma de perforación. La torre hace posible subir y bajar las cuerdas de perforación en el pozo.
La estructura de la plataforma de perforación rotatoria incluye:
- marco o torre de celosía;
- accionado por motor
- rotor y cuerda de perforación;
- Equipo de bombeo y sistema de limpieza de líquidos de lavado;
- Equipos de elevación, línea de presión, giro, sellos de aceite, etc.
En las instalaciones autopropulsadas, el motor utilizado en el motor es un motor en función del cual se encuentra el complejo de perforación. En este caso, la potencia del motor está regulada por la velocidad de la herramienta de perforación.
Como fuente de energía para una plataforma de perforación rotativa puede ser un motor eléctrico estacionario o móvil, motor de automóvil, generadores.
El rotor, con la ayuda de un dispositivo de engranajes, transmite la rotación al tubo impulsor, que a su vez lo reporta a la herramienta de perforación principal: el cincel. La broca puede tener una forma diferente y está hecha de materiales de alta resistencia: compuestos, acero con un revestimiento de diamante, etc.
Para cada tipo de suelo, se selecciona un tamaño y forma especiales de la broca, lo que garantiza una alta eficiencia y una tasa de penetración.
Auger - el taladro más adecuado para taladrado manual. Máquina manual con un proyectil de tornillo, puede ir bien hasta 10 -12 m. 
El tornillo se atornilla progresivamente en el suelo, la cuchilla se lleva a cabo en las cuchillas del proyectil. Simultáneamente con el hundimiento, se establece una casación. 
Para aumentar la altura de la sarta de perforación, se utilizan varillas que están conectadas entre sí mediante acoplamientos roscados. 
La carcasa se selecciona en función del diámetro del tornillo. Manualmente, generalmente se perforan con un taladro estrecho, en el que se instala una columna de tubería AIV. Para el bombeo usar una bomba de superficie manual o eléctrica.
La peculiaridad de la tecnología rotativa.
La perforación rotatoria de pozos de agua se realiza en tres etapas:
- La destrucción de la roca con un cincel.
- Remoción de la roca destruida a la superficie por el flujo de agua inyectada.
- Refuerzo de las paredes de la envoltura del pozo.
La eliminación del suelo destruido se realiza mediante lavado inverso o directo. La elección del método de lavado depende de las condiciones específicas: la profundidad del pozo, el tipo de suelo, la presencia del volumen requerido de agua de lavado.
Como regla general, la tecnología de perforación de descarga directa se utiliza en granjas privadas, que incluye los siguientes pasos:
- penetración en el suelo de un cincel de gran diámetro;
- Rotación de la broca bajo la influencia del rotor;
- Instalación de tubos de perforación e instalación de tubos pesados entre ellos y la broca;
- eliminación de residuos de suelo con presión líquida utilizando una bomba;
- instalación de revestimiento para evitar que la tierra se rocíe dentro del pozo;
- Perforar con cinceles de menor diámetro y repetir todo el ciclo.
Durante el lavado a contracorriente, el suelo se extrae del pozo a través de las tuberías de la sarta de perforación, y el líquido de lavado se vierte entre las paredes del pozo y las tuberías.
El agua fluye por gravedad hacia un tanque previamente preparado, donde se limpia el suelo y los lodos, y se devuelve a la sarta de perforación para obtener una nueva porción de roca residual.
В некоторых случаях при осуществлении роторного бурения применяют не прямую или обратную промывку, а продувку воздухом под давлением, созданным при помощи компрессора
Достоинства и недостатки роторного бурения
Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке.
Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:
- высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
- возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
- высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.
Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.
Какой способ бурения выбрать?
Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.
Подводя итоги, можно сказать, что:
- Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
- Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
- Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.
Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.
Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем
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Conclusiones y video útil sobre el tema.
Video # 1. Демонстрация принципа классического колонкового бурения с извлечением керна напором воды:
Video # 2. Особенности бурения скважины шнеком:
Video # 3. Колонковое бурение скважины с промывкой забоя и установкой двойной обсадки, наружная часть которой выполнена стальными трубами, внутренняя полимерными:
Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.
Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.
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