Воздушное бурение водяных скважин

Типы воздушного бурения водяных скважин

Процесс воздушного бурения можно разделить на три этапа: **проникновение бура, удаление шлама и пополнение запасов воды.**

На первом этапе сжатый воздух закачивается в буровую колонну и в пласт скважины, чтобы помочь буру проникнуть в пласт, где находится вода. На этом этапе поток сжатого воздуха может варьироваться от 250 до 1000 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от типа пласта. Давление потока активирует односторонний клапан, встроенный в буровой долото, который позволяет воздуху выходить в пласт, чтобы увеличить пополнение запасов воды в скважине. Вентилируемый воздух снижает трение и охлаждает буровой долото и буровую колонну.

На втором этапе сжатый воздух уносит фрагменты породы (шлам) вверх через кольцевое пространство к поверхности. Всасывающий механизм собирает абразивные частицы. Удаление шлама обеспечивает охлаждение поверхности и буровой колонны, чтобы они не перегревались и не повреждались.

Третий этап включает в себя пополнение запасов воды в скважине за счет воздушного давления, которое расширяется в пласте. На этом этапе часть воздуха выходит через пласты породы в атмосферу. Если в пласте достаточно воды, она потечет в скважину.

В зависимости от расположения буровых долот методы воздушного бурения можно классифицировать на следующие две группы:

• Традиционное воздушное бурение: Традиционная установка для воздушного бурения закачивает сжатый воздух в буровую колонну. Расширяющееся долото разрушает пласт, позволяя воде пополнить запасы в скважине.
• Молотки Down-the-Hole (DTH): При этом методе молоток в верхней части бурового долота бьет по долоту. Сжатый воздух приводит в движение молоток в его корпусе, где он высвобождается. Затем сжатый воздух расширяется, толкая молоток на долото, чтобы оно могло ударять и разрушать пласт. После разрушения пласта начинается процесс удаления шлама.

Технические характеристики и обслуживание воздушных скважин

Воздушное роторное бурение доступно в различных размерах и мощностях, чтобы удовлетворить различные проекты водяных скважин. Ниже приведены технические характеристики для воздушного роторного бурения водяных скважин.

• Диаметр бурения: Диаметр скважины, которую может создать буровая установка, зависит от типа и модели буровой машины. Диаметр бурения обычно начинается от 6 дюймов до более 24 дюймов.
• Глубина бурения: Глубина, на которую может достичь воздушная роторная буровая установка, также зависит от типа и модели машины. Различные типы воздушных роторных буровых установок могут бурить на глубину от 100 футов до более 2500 футов.
• Скорость проникновения в грунт: Скорость проникновения в грунт варьируется в зависимости от типа и плотности грунта, который бурят. Скорость проникновения составляет от 10 футов в час до 40 футов в час, или даже быстрее при оптимальных условиях.
• Размер компрессора: Размер воздушного компрессора, используемого для роторного воздушного бурения, можно измерять в кубических футах в минуту (cfm). Воздушные компрессоры для бурения водяных скважин обычно имеют 1500 cfm или более, чтобы обеспечить необходимый объем и давление сжатого воздуха для буровых работ.

Правильное техническое обслуживание воздушной буровой установки важно для обеспечения ее исправной работы, максимальной результативности скважины и увеличения срока ее службы. Ниже приведены советы по техническому обслуживанию воздушных буровых установок:

• Регулярный осмотр: Планируйте регулярные осмотры буровой машины. Тщательно проверяйте ее на наличие повреждений, признаков износа, а также ослабленных или неправильно установленных деталей. Также осматривайте гидравлические шланги и ремни.
• Смазка: Обязательно смазывайте все движущиеся части буровой установки, включая вращающиеся компоненты, подшипники и мачту. Это поможет снизить трение между деталями и избежать преждевременного износа.
• Техническое обслуживание воздушного фильтра: Очищайте воздушные фильтры компрессора и заменяйте их периодически в соответствии с рекомендациями. Это обеспечит правильную циркуляцию воздуха и предотвратит накопление грязи в системе.
• Система охлаждения: Следите за работой системы охлаждения. Регулярно проверяйте уровень охлаждающей жидкости и осматривайте на предмет утечек, которые могут нарушить эффективность охлаждения.
• Техническое обслуживание бурильной колонны и долота: Проверяйте буровое долото и колонну на предмет износа и повреждений. Удаляйте накопившуюся грязь или осадок с компонентов, чтобы поддерживать их оптимальную производительность.

Сценарии применения воздушных скважин

Надежность системы воздушного бурения гарантирует ее применение в различных областях. Ее значительный вклад в общество придает ей высокий статус.

• Разведка подземных вод:

  Воздушное бурение полезно при разведке и разработке подземных водных ресурсов. Сжатый воздух, вращая буровое долото, помогает удалять шлам и охлаждать долото. Этот процесс создает открытый ствол, через который геологи могут изучать горные породы. Они определяют количество и качество подземных вод.

• Бурение геотермальных скважин:

  Воздушное бурение — это распространенный метод, используемый для разведки и освоения геотермальных резервуаров. После изучения содержания серы, температуры и давления газа на поверхности выбирается геотермальный участок. Затем буровая установка с воздушным бурением используется для создания скважины, которая дает доступ к геотермальному резервуару.

• Подземные инженерные проекты:

  Воздушное бурение также применяется в инженерных проектах. Воздушное бурение создает небольшие по диаметру испытательные скважины с минимальным нарушением почвы или горных пород. Его можно использовать для таких проектов, как отбор проб грунта, анализ устойчивости склонов и установка армирования фундамента.

• Подготовка строительной площадки:

  В строительстве воздушное бурение подготавливает площадки, обеспечивая необходимые водяные скважины. Оно создает систему осушения, буря скважины для откачки подземных вод. Это снижает давление воды и повышает устойчивость почвы или скальных пород под строительной площадкой.

• Экологический мониторинг:

  Воздушные скважины можно использовать для экологического мониторинга. С помощью них можно анализировать качество подземных вод и перенос загрязняющих веществ. Мониторинг уровня и качества подземных вод позволяет проводить гидрогеологические исследования. Эти исследования решают такие проблемы, как истощение подземных вод, пополнение водоносных горизонтов и перенос загрязняющих веществ.

• Отбор проб почвы и горных пород:

  Воздушное бурение часто используется при отборе проб почвы и горных пород. Сжатый воздух выносит буровой шлам на поверхность. Пробы почвы и горных пород собираются для дальнейшего анализа, позволяя определить физические и геотехнические свойства материала.

Как выбрать воздушную скважину

Покупатели должны учитывать следующие факторы при выборе установки для воздушного бурения водяных скважин.

• Глубина и диаметр скважины

  При выборе воздушной роторной буровой установки для водяных скважин глубина и диаметр скважины являются первоочередным фактором. Чтобы выбрать подходящую буровую установку, важно понимать необходимую глубину и диаметр скважины для конкретного района наличия воды.

• Условия грунта

  Выбор подходящей буровой установки для водяных скважин зависит от состояния грунта, где расположены скважины. Необходимо изучить почвенно-геологические условия района бурения водяных скважин, включая состав, плотность грунта и наличие скальных пород. Если грунт содержит много твердых материалов, таких как скальные породы, следует использовать такой инструмент, как воздушная буровая установка с молотком Down-the-Hole.

• Бюджет

  Учитывайте бюджетные ограничения. Сравните стоимость различных воздушных буровых установок и выберите ту, которая обеспечивает оптимальную производительность и ценность для конкретных потребностей бурения водяных скважин в пределах бюджета.

• Мобильность

  В зависимости от требований проекта бурения водяных скважин необходимо учитывать мобильность буровой установки. Для проектов, требующих частой передислокации между буровыми площадками, предпочтительна буровая установка с монтажной или прицепной транспортировкой. В то же время, если буровая площадка труднодоступна и находится далеко, также следует учитывать мобильность и устойчивость буровой установки. Если буровая площадка удалена и труднодоступна, выберите буровую установку с подходящей предполевой подготовкой и достаточными средствами транспортировки.

Вопрос-ответ

В1: Каковы преимущества воздушного бурения водяных скважин?

А1: Метод воздушного бурения водяных скважин имеет множество преимуществ. Это экономичный способ бурения водяных скважин. Оборудование, используемое для этого метода, обычно не очень дорогое. Система сжатия воздуха также не требует больших затрат на техническое обслуживание. Этот метод бурения водяных скважин быстрее, чем другие методы. Сочетая все эти преимущества, метод воздушного бурения повышает общую производительность буровой бригады.

В2: Какие проблемы возникают при воздушном бурении водяных скважин?

А2: При воздушном бурении возникают некоторые известные проблемы. Проблема "сухой скважины" возникает, когда давление из порового пространства пласта недостаточно, чтобы предотвратить повышение давления в скважине. Буровые бригады также могут столкнуться с проблемами устойчивости пласта. Когда пласт разрушается из-за колебаний давления, это может привести к обрушению, потере циркуляции или даже фонтанированию.

В3: На какую глубину можно пробурить воздушную роторную скважину?

А3: Глубина воздушной роторной скважины зависит от ряда факторов, таких как размер буровой установки, состояние пласта и желаемый диаметр скважины. При правильном оборудовании и технике можно пробурить воздушную роторную скважину на глубину 10 000 футов или более.