Métodos de perforación de pozos: principios tecnológicos y características de los principales métodos.

Categorías de pozos existentes

De acuerdo con el propósito del pozo, existen las siguientes categorías:

1. Paramétrico: permite definir una sección de una capa vertical.
2. Exploración: tenga un diámetro pequeño, determine las perspectivas de perforación.
3. Exploración - determinar el potencial de los minerales.
4. Operacional - capaz de extraer minerales de las entrañas de la tierra.

Los pozos para la producción de agua están operativos y se dividen en tipos adicionales:

• producción o inyección;
• especializados para agua técnica y potable, incluso absorbentes;
• para monitorear y monitorear la presión del yacimiento;
• suplentes para producción;
• estimado durante la operación./li>

Cada uno de ellos tiene sus propias características durante la perforación y durante el uso.

Equipos y herramientas de perforación

Al perforar pozos artesianos, los equipos de perforación son utilizados por profesionales. Para pozos más pequeños, es adecuado un trípode convencional con cabrestante. Bajará y elevará la herramienta de perforación, que consiste en un barril sacatestigos, barras de perforación, un sacatestigos para taladrar, un taladro.

El equipo especial, sin el cual es problemático hacer un pozo, es una herramienta de perforación que ayudará a profundizar en el suelo (barrena), un trípode y un cabrestante. Para perforar un pozo con sus propias manos, necesitará una barrena de metal. Un taladro de hielo, que se utiliza durante la pesca de invierno, puede actuar como barrena. Lo principal es que el taladro debe estar hecho de acero de alta resistencia. Esta es la opción más barata para perforar un pozo. Además del trípode, necesitará tuberías de diferentes diámetros (tuberías de agua, mangueras, carcasas), válvulas, cajones, filtros, una bomba de pozo.

El proceso de perforación de un pozo artesiano.

herramienta de perforación

Ahora veamos qué perforar qué suelo y cómo perforar, vea la fig. a la derecha:

Herramienta de perforación para perforación manual

1. Taladro de barrena, o simplemente barrena: para la perforación rotatoria de suelos cohesivos homogéneos de densidad normal; simplemente - para la tierra, margas, margas arenosas ligeramente húmedas, arcillas blandas. A diferencia de un taladro de jardín, la barrena del taladro es bidireccional, de lo contrario, la asimetría de la fuerza de resistencia del suelo llevará el taladro hacia un lado y se atascará;
2. Taladro de vidrio o herramienta de perforación Schitz: para suelos cohesivos, pero viscosos y muy pegajosos en los que se atasca la barrena. Perforación - cable-percusión;
3. Taladro de cuchara: para suelos sueltos y sueltos que no se sujetan en las vueltas de la barrena y en el vaso. Perforación - percusión-rotativa o rotacional;
4. Bailer: para limpiar el tronco de tierra desmoronada, limo, etc. roca semilíquida blanda muy suelta o flotante. Perforación - cable-percusión;
5. Como dicen, pah-pah-pah sobre el hombro izquierdo, y Dios no quiera que no necesites una broca para romper rocas. Sección transversal: una placa con bordes redondeados. Calibre: el diámetro interior de la carcasa menos 3-5 mm. Perforación - barra de percusión.

Los filos de corte de todos los taladros están hechos de acero templado. Los dibujos de un taladro casero, un análogo de un taladro de cuchara (las cuchillas de corte se ajustan con una hélice en un ángulo de 3-10 grados) y un diagrama de achicador se muestran a continuación. arroz. a la derecha. Los diámetros exteriores de todos estos taladros se pueden cambiar dependiendo del calibre del pozo.

Cambiar el líquido a uno más ligero

El fluido del pozo se cambia por lavado directo o inverso con tubería baja y un cabezal de pozo sellado. La lechada se reemplaza con agua de formación, el agua de formación con agua dulce o aceite, y el aceite se reemplaza con varios sistemas de espuma.

Al cambiar agua de formación con una densidad de 1200 kg/m3 a petróleo con una densidad de 900 kg/m3, la caída de presión máxima será solo (1200-900)/1200 * 100% = 25% de la presión creada por la formación columna de agua. Si este método no logra inducir la entrada de petróleo desde el yacimiento, se utilizan otros métodos de desarrollo. Por lo general, esto es frotamiento o compresión.

Pozo artesiano

Esquema de un pozo artesiano.

El nombre de este tipo de trabajos proviene del idioma francés, del lugar donde se perforó el primer pozo de agua: la provincia de Artois. La gran longitud del eje y las rocas sólidas del suelo atravesado en el camino hacia el acuífero requieren el uso de potentes equipos de perforación; el método de barrena no funcionará.

La construcción de la obra está precedida por la etapa de documentación. La perforación de un pozo artesiano no es una actividad con licencia, pero para utilizar el agua de este se deben emitir muchos permisos y aprobaciones, incluida la obtención de una licencia para el uso del subsuelo. El proceso es largo y costoso.

Etapas principales: coordinación de la ubicación del sitio y el pozo, el proyecto de estudios geológicos, emisión de una licencia para exploración, perforación, presentación de informes y colocación de reservas en el balance general del estado.

Los pozos artesianos se dividen en 4 tipos:

1. Un desarrollo de doble carcasa: se monta una tubería perforada en la parte inferior de la columna en el acuífero y se coloca una bomba en ella, la otra mitad se instala en la parte superior, llegando a la capa de piedra caliza. A través de los agujeros en el enlace inferior, el agua ingresa a la tubería y se bombea hacia la boca con una bomba. Se utiliza cuando la presión del depósito es baja.
2. Se dispone un pozo de agua de transición con sección geológica variable. Se montan 3 tubos de revestimiento: diámetro grande en la parte superior, mediano, en piedras y arenas, pequeño, directamente en la capa productiva. Se utiliza para un buen suministro de agua.
3. El pozo es clásico, con una tubería de revestimiento para condiciones normales.
4. Un barril con un conductor - de 2 carcasas: en las partes superior e inferior.

La tecnología de perforación es compleja. La construcción de una toma de agua artesiana está a cargo de organizaciones especializadas.

Ventajas

Ventajas de un pozo artesiano.

Las principales ventajas de un pozo artesiano son la lejanía de la toma de agua desde la superficie y la presencia de agua en caliza porosa, excluyendo la presencia de impurezas mecánicas en el líquido. Esto le permite bombear un recurso subterráneo sin instalar un filtro en el fondo.

Como resultado, aparecen otras ventajas de los pozos artesianos:

• pureza ecológica del agua;
• independencia de las condiciones climáticas y meteorológicas;
• suministro de agua ininterrumpido: las reservas de agua subterránea están confirmadas por estudios geológicos.

La fuente permanece inagotable durante ≥50 años. En este caso, no necesita gastar dinero en la limpieza periódica del filtro: no hay ninguno.

Defectos

Asociado con los costos en la etapa de organización de la construcción y perforación de trabajos profundos. La duración del período desde el diseño hasta la obtención de un pasaporte para un pozo artesiano es de 2 años.

No será posible construir una toma de agua en un área limitada: el área mínima para una plataforma de perforación es de 6x9 m El agua contiene formaciones minerales adquiridas durante la filtración a través del suelo y es dura.

pozos de arena

Esquema de un pozo de arena.

Se perforan con un método de tornillo: la penetración se realiza en rocas blandas: marga, arena y guijarros. Diámetro de excavación ≥100 mm.

Hay 2 tipos de pozos de arena por profundidad:

• hasta 40 m - en la capa superior con un caudal de 1 m³;
• 40-90 m: troncos profundos con un caudal de agua 2 veces mayor.

Una sarta de revestimiento hecha de tubos de metal o plástico con un filtro en la parte inferior del pozo se baja al interior del pozo perforado. El agua es levantada por una bomba sumergible.

Ventajas y desventajas

La principal ventaja es el método de perforación con barrena, que le permite construir un pozo en 1 o 2 días sin mucho esfuerzo. La mecanización de todas las operaciones está asegurada por el diseño de la plataforma de perforación sobre un chasis autopropulsado o móvil.

Otras ventajas:

• pureza del agua;
• no se requiere un permiso para la construcción de una toma de agua;
• vida útil - hasta 30 años.

Se observan desventajas en pozos de poca profundidad: la dependencia del caudal de la precipitación, la sensibilidad de la composición del agua a la contaminación superficial en la ubicación de la mina. Ya se ha identificado otra desventaja: la tendencia a la sedimentación de la toma de agua.

Características de los problemas de perforación en alta mar

Las plataformas de perforación en alta mar enfrentan una serie de problemas que pueden reducir significativamente la eficiencia del trabajo realizado.

Los problemas más básicos incluyen los siguientes:

Dispositivo de plataforma de perforación

• deriva y cabeceo de una plataforma de perforación móvil;
• inestabilidad de rocas sueltas de las secciones del lecho marino en el sitio de perforación, su fuerte riego;
• preservación de la limpieza del medio ambiente;
• la dificultad de organizar el trabajo en la circulación de agua cerrada;
• la imposibilidad para el perforador de ver el pozo cercano al fondo;
• falla prematura de equipos, herramientas en un ambiente agresivo;
• selección de esquemas especiales y métodos de perforación, etc.

Además, el pozo se llena de agua hasta el nivel del fondo marino. Esto conduce a un debilitamiento de la energía de impacto. La deriva y las corrientes subterráneas dificultan el mantenimiento de una estricta verticalidad de la herramienta de percusión y debilitan su inmersión en la roca de trabajo.

Herramientas y accesorios para perforar un pozo.

1. barrena metálica. La herramienta más común para construir minas. Se aplica para trabajar en suelos no friables.El taladro de perforación de la producción en fábrica es bidireccional. Este diseño no le permitirá llevar la herramienta hacia un lado y sesgarla. La base inferior está hecha con dimensiones de 45-85 mm, el diámetro de la hoja es de 258-290 mm.
2. broca. Diseñado para trabajar en rocas duras. Con su ayuda afloja la roca. La punta es cruzada y plana. Se puede utilizar con una barra de choque.
3. cuchara aburrida. Se utiliza para cavar pozos en suelos arenosos, porque. la arena no aguantará una barrena convencional. Se utiliza para perforación rotatoria o de impacto.
4. Taladro de vidrio (proyectil Schitz). Con su ayuda, se crean minas en suelos viscosos y altamente pegajosos, en los que se atascará una herramienta rotativa convencional. Se utiliza en la perforación de percusión.
5. Achicador. Se utiliza para el paso de arenas movedizas durante la perforación con cuerda de choque.
6. Bien-aguja. Se utiliza para crear un pozo abisinio. En este diseño, la boquilla, la varilla y el revestimiento son una estructura monolítica que permanece bajo tierra después de llegar al acuífero.

A menudo, se utilizan alternativamente varios tipos de herramientas para la construcción de un pozo. Por ejemplo, una barrena, un achicador y una cuchara perforadora se utilizan para trabajar en suelos arcillosos. Para el paso de capas de guijarros: un achicador, un cincel y tubos de revestimiento.

Clasificación de los acuíferos

Se distinguen los siguientes tipos principales de acuíferos:

1. Verjovodka. Este es el nombre de los portadores de agua ubicados cerca de la superficie de la tierra (2-7 m). Estos son volúmenes limitados de agua sin presión rodeada por capas resistentes al agua (por ejemplo, arcilla). El líquido en ellos es, por regla general, de naturaleza de precipitación e inundación. La naturaleza de la acumulación es estacional.Las principales ventajas de tales fuentes son: poca profundidad, la posibilidad de levantar sin bomba, bajos costos al perforar pozos. El principal inconveniente: la mala calidad del agua. El filtro natural tiene un espesor pequeño y no es capaz de limpiar completamente el líquido. En él pueden estar presentes varios compuestos químicos y, por lo tanto, el agua está destinada a fines técnicos. Para beber, solo se puede usar después de una limpieza y ebullición adicionales. Otro inconveniente es la disminución del caudal (hasta el cese total del suministro de agua) en la estación cálida, así como la inestabilidad estacional.
2. Cebador. El primer acuífero permanente en forma de agua subterránea se encuentra a una profundidad de 6 a 22 m, dicha capa se encuentra entre capas impermeables o está limitada solo por los acuicludos inferiores y puede alcanzar tamaños significativos. Se forma como resultado de la filtración de sedimentos y la infiltración de cuerpos de agua. El portador de agua puede ser del tipo de presión o no presión. En el primer caso, el agua está bajo presión en él. El nivel de ocurrencia de las aguas subterráneas puede sufrir cambios estacionales, disminuyendo en verano. Ventajas: fácil accesibilidad y facilidad de elevación a la superficie. El agua se puede usar de manera segura para cualquier necesidad del hogar, pero se debe filtrar y hervir antes de beberla o cocinarla./li>
3. Acuíferos interestratales. Estos son depósitos de agua, obstruidos entre dos capas resistentes al agua. Están ubicados a una profundidad de 25-75 m y siempre están bajo presión (tipo presión). Con una salida independiente a la superficie, las acumulaciones interestratales crean manantiales. La principal ventaja es la pureza del agua. Puedes beberlo. Desventajas: ubicación profunda, dificultades de perforación, aumento de los costos de construcción de pozos.Debido a la presencia de una presión constante, el agua puede subir de forma independiente hasta cierta altura. Si no es suficiente para llegar a la superficie, entonces se hace necesario instalar un equipo de bombeo.

Tipos de pozos por perfil

Antes de llegar al mineral, la mina puede atravesar varias capas de suelo

Es importante elegir el método correcto para perforar un pozo. Dependiendo de la cantidad de planos donde se curva la mina, pueden existir los siguientes tipos de pozos:

• curvado en un plano;
• curvo en el espacio.

Depende de la curvatura del eje. En este sentido, la curvatura en el plano puede tener las siguientes variedades:

• un pilar plano, que termina en una pendiente en la parte inferior;
• curva en forma de S;
• J - diseño figurativo.

Estas curvas se forman como resultado de la diferente densidad de las capas del suelo. A su vez, la curvatura en el espacio puede manifestarse en formas geométricas más complejas al perforar pozos de petróleo y gas. Los pozos de agua se hacen en su mayoría rectos, las curvas se pueden usar para evitar las rocas.

¿Qué tecnología se usa con más frecuencia?

Todo depende de la profundidad de diseño del pozo y la composición del suelo en el sitio. Sobre la base de los datos de exploración, se selecciona el método más óptimo. También debe comprender cómo encontrar agua para un pozo.

Para perforar pozos artesianos, se utiliza un método rotatorio. Este método es el más justificado económicamente, ecológicamente y da pozos de varias profundidades y diámetros en suelos sueltos con inclusiones rocosas.

Su esencia es la siguiente:

• Al final del rotor, impulsado por un motor de combustión interna, hay un taladro especial. Él aplasta la raza.
• El pozo se abastece de agua a presión. Erosiona el suelo.
• Además, el agua se descarga hacia arriba a través del canal hueco del rotor. Esta tecnología también se denomina "perforación con lavado"
• Después de instalar una tubería de revestimiento de gran diámetro, el trabajo continúa con una broca más pequeña.
• Al finalizar el trabajo de perforación, es necesario producir el llamado. "declating" del pozo. Esto es necesario debido al hecho de que la solución de agua y arcilla obstruye los poros a través de los cuales el agua artesiana fluirá hacia el pozo.

El pozo le brinda la oportunidad de tener un suministro de agua en su sitio para regar sus plantas en invernaderos de policarbonato abiertos, cuya información puede encontrar aquí.

La perforación rotatoria es la más utilizada.

Ventajas sobre otros métodos:

Epílogo

Los maestros de perforación que una vez dominaron Tyumen y Urengoy todavía están vivos. No había equipos geofísicos que construyeran una imagen en 3D de lo que hay en la tierra en una pantalla de computadora, y no había plataformas de perforación completamente robóticas en ese entonces, pero ya vieron a través de la tierra con su intuición, experiencia y estaban en "usted" con todos los espíritus de las entrañas. Y los entonces ministros y miembros del Politburó, que tenían más arrogancia que los boyardos del Antiguo Testamento y príncipes específicos, se dirigieron a estos ases como "ustedes" por su nombre y patronímico y les estrecharon la mano respetuosamente.

Entonces, cualquiera de los viejos perforadores de bisontes tiene pozos sin éxito en su cuenta, por lo que no son tímidos, ese es el trabajo. ¿Qué decir entonces a los principiantes que actúan de forma independiente? No se desanime por la falla, de repente el primer pozo estará vacío, o colapsará, o el taladro se atascará. No sin eso en el negocio de perforación.Pero la molestia y la decepción se calmarán instantáneamente bajo una poderosa presión, como dicen ahora, positivamente, tan pronto como su pozo dé agua.

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¿Por qué es mejor un pozo que un pozo?

Anteriormente, los problemas se resolvían de una sola manera: se cavaba un pozo y se llevaba agua a la casa en baldes. Posteriormente, comenzaron a utilizar las bombas sumergibles más sencillas, descendían a pozos y bombeaban agua a grandes recipientes, y desde ellos se alimentaba a la casa por gravedad. Pero esta tecnología tiene muchas desventajas.

El pozo tiene ventajas significativas sobre el pozo.

1. En invierno, los contenedores debían aislarse de manera muy eficiente, e incluso tales medidas no garantizaban la seguridad del agua.
2. La presión leve no permitía el uso de lavadoras y otros electrodomésticos que usan agua a presión.
3. El pozo contiene agua de capas poco profundas. No cumple con los requisitos existentes de SanPiN en muchos aspectos. Especialmente hoy, cuando la situación ecológica se ha deteriorado significativamente.
4. Durante las inundaciones, el deshielo intenso, las lluvias intensas, el agua sucia de la superficie de la tierra caía en el pozo, lo que imposibilitaba su uso durante un largo período de tiempo no solo para cocinar, sino también para las necesidades domésticas. Tuve que bombear completamente el agua varias veces y desinfectarla.
5. La suciedad entra en el pozo, se sedimenta, debe limpiarse periódicamente. Este es un trabajo físicamente muy difícil, solo los profesionales pueden hacerlo.

Las principales desventajas del pozo se deben a su poca profundidad.

Hoy en día, existe una excelente manera de resolver todos los problemas: perforar un pozo y, cuanto mayor sea su profundidad, mejor será la calidad del agua.

Producción de herramientas de perforación.

Como se mencionó anteriormente, las herramientas de perforación pueden fabricarse por su cuenta, pedirse prestadas a amigos o comprarse comercialmente.

A veces se puede alquilar una plataforma de perforación. Sin embargo, el objetivo de la autoperforación suele ser mantener los costos lo más bajos posible. La forma más fácil de perforar de forma económica es fabricar herramientas con materiales de desecho.

El diagrama muestra la disposición de varias herramientas de perforación. Con la ayuda de un cincel, la tierra especialmente dura se puede aflojar y luego se elimina con un taladro, un achicador u otro dispositivo.

Opción #1 - Taladro espiral y de cuchara

La perforación manual se puede realizar con un taladro espiral o de cuchara. Para la fabricación de un modelo en espiral, se toma una varilla gruesa y puntiaguda, a la que se sueldan los cuchillos. Se pueden fabricar a partir de un disco de acero cortado por la mitad. Se afila el borde del disco y luego se sueldan las cuchillas a la base a una distancia de unos 200 mm de su borde.

Un taladro de bricolaje para perforación con barrena puede ser de diferentes diseños. Sus elementos obligatorios son cuchillos con bordes puntiagudos y un cincel instalado en la parte inferior.

Los cuchillos deben ubicarse en ángulo con respecto a la horizontal. Un ángulo de unos 20 grados se considera óptimo. Ambos cuchillos se colocan uno frente al otro. Por supuesto, el diámetro del taladro no debe exceder el diámetro de la carcasa. Por lo general, es adecuado un disco con un diámetro de aproximadamente 100 mm. Los cuchillos del taladro terminado deben afilarse con fuerza, esto facilitará y acelerará la perforación.

Se puede hacer otra versión del taladro en espiral con una varilla y una tira de acero para herramientas.El ancho de la tira puede variar entre 100-150 mm.

El acero debe calentarse y enrollarse en espiral, endurecerse y luego soldarse a la base. En este caso, la distancia entre las vueltas de la espiral debe ser igual al ancho de la tira de la que está hecha. El borde de la espiral está cuidadosamente afilado. Vale la pena señalar que no es fácil hacer un simulacro de este tipo en casa.

Se puede hacer una barrena espiral para taladrar a partir de un tubo y una tira de acero, sin embargo, no siempre es fácil enrollar la cinta en espiral, soldar y endurecer la herramienta en casa.

Para hacer un taladro de cuchara, necesitas un cilindro de metal. En condiciones de fabricación propia, lo más fácil es utilizar un tubo de un diámetro adecuado, por ejemplo, un tubo de acero de 108 mm.

La longitud del producto debe ser de unos 70 cm, será difícil trabajar con un dispositivo más largo. En este caso se debe realizar una ranura larga y estrecha, vertical o en espiral.

Un taladro de cuchara hecho en casa es más fácil de hacer con un trozo de tubería de un diámetro adecuado. El borde inferior está doblado y afilado, y se hace un orificio a lo largo del cuerpo para limpiar el taladro.

Dos cuchillos en forma de cuchara están montados en la parte inferior del cuerpo, cuyo filo está afilado. Como resultado, el suelo es destruido por los bordes horizontales y verticales del taladro.

La roca suelta entra en la cavidad del taladro. Luego se saca y se limpia a través de la ranura. Además de los cuchillos, se suelda un taladro a lo largo del eje del dispositivo en la parte inferior del taladro. El diámetro del orificio hecho por dicho taladro será un poco más grande que el dispositivo en sí.

Opción # 2 - achicador y vidrio

Para hacer un achicador, también es más fácil tomar un tubo de metal de un diámetro adecuado.El grosor de la pared de la tubería puede alcanzar los 10 mm y la longitud suele ser de 2 a 3 metros. Esto hace que la herramienta sea lo suficientemente pesada como para que cuando golpee el suelo, se afloje efectivamente.

Un zapato con una válvula de pétalo está unido a la parte inferior del achicador. La válvula parece una placa redonda que cierra herméticamente la sección inferior de la tubería y presionada por un resorte suficientemente poderoso.

Sin embargo, aquí no se necesita un resorte demasiado apretado, de lo contrario, la tierra simplemente no caerá en el achicador. Cuando se extrae el achicador, la válvula será presionada no solo por el resorte, sino también por la tierra acumulada en el interior.

El borde inferior del achicador está afilado hacia adentro. A veces, se sueldan en el borde piezas afiladas de refuerzo o piezas afiladas de metal triangular.

Se hace una malla protectora de un alambre grueso en la parte superior y se suelda un mango al que se une un cable de metal. El vidrio también se hace de manera similar, solo que aquí no se necesita una válvula, y se debe hacer una ranura en el cuerpo para limpiar el dispositivo.