Wprowadzenie do wiertnic obrotowych

Narzędzie wiertnicze wykorzystuje ruch obrotowy do rozbijania formacji skalnej w celu utworzenia otworów. Obejmują one głównie duże i małe wiertnice stożkowe, wiertnice ze stołem obrotowym do przodu i do tyłu, wiertnice z głowicą hydrauliczną
maszyna, odwiertowa wibracyjna wiertnica obrotowa itp. Prosta wiertnica obrotowa ma tylko urządzenie wiertnicze, podczas gdy dobrze skonstruowana wiertnica obrotowa składa się z urządzenia wiertniczego i urządzenia do mycia studni z cyrkulacją. Narzędzia wiertnicze obrotowej wiertnicy do studni wodnych obejmują rury wiertnicze i wiertła. Powszechnie stosowane rury wiertnicze mają cztery średnice nominalne: 60, 73, 89 i 114 mm. Wiertła dzielimy na dwie kategorie: wiertła do wiercenia kompleksowego oraz wiertła do wiercenia pierścieniowego. Duże i małe szyszki doniczkowe wykorzystują narzędzia wiertnicze w kształcie stożka doniczkowego do obracania i przecinania warstwy gleby. W zależności od wielkości narzędzi wiertniczych nazywane są one dużymi stożkami doniczkowymi i małymi stożkami doniczkowymi, które mogą być napędzane siłą roboczą lub siłą. Pocięte kawałki gleby wpadają do doniczki i są podnoszone na ziemię w celu wyrzucenia. Struktura jest prosta, a wydajność pracy niska. Można go stosować wyłącznie do ogólnych warstw gleby lub warstw z piaskiem i kamykami o średnicy nie większej niż 10 cm i zawartości nie większej niż 50%. Średnica otworu małego stożka doniczkowego wynosi 0,55 metra, a głębokość wiercenia wynosi od 80 do 100 metrów; średnica otworu dużego stożka doniczkowego wynosi 1,1 metra, a głębokość wiercenia wynosi od 30 do 40 metrów. Wiertnice obrotowe z płuczką z wymuszonym i odwróconym obiegiem Powszechnie stosowana wiertnica obrotowa (rys. 1), czyli wiertnica obrotowa z płuczką z wymuszonym obiegiem składa się z wieży, wciągarki, stołu obrotowego, narzędzi wiertniczych, pompy płuczkowej, kran i silnik. Podczas pracy maszyna napędza gramofon poprzez urządzenie przekładniowe, a czynna rura wiertnicza napędza wiertło w celu obracania się i rozbijania formacji skalnej z prędkością od 30 do 90 obr/min. Błoto jest zasysane i pod ciśnieniem przez pompę płuczkową, a następnie wtłaczane do wydrążonej rury wiertniczej przez kran nad rurą wiertniczą. Spływa w dół do wiertła i jest wyrzucany z przyłącza wody w celu ochłodzenia i nasmarowania wiertła; zwierciny otworów dolnych są pobierane przez pierścieniowy kanał na zewnątrz rury wiertniczej. Na głowicy odwiertu, po osadzeniu się w osadniku, muł spływa z powrotem do zbiornika płuczkowego w celu recyklingu. Metoda wiercenia i konstrukcja obrotowej wiertnicy płuczącej płuczkę z odwróconym obiegiem są w zasadzie takie same jak powyżej, ale metoda cyrkulacji płuczki jest odwrotna: płuczka sama przepływa z głowicy odwiertu na dno studni po osadzeniu się w osadniku, a błoto przenoszące zwierciny jest pompowane przez pompę do piasku i żwiru. Woda wlotowa świdra jest zasysana do góry przez wewnętrzną wnękę rury wiertniczej ze studni i zawracana do osadnika. Ta metoda nazywa się pompowaniem z odwróconym obiegiem. Pompę wodną można również zastosować do wtłaczania wody pod ciśnieniem z dna studni do wewnętrznej wnęki rury wiertniczej przez dyszę, tworząc wznoszący się strumień wody przenoszący zwierciny, co nazywa się odwróconą cyrkulacją strumieniową. Wiertnica może wytwarzać dużą prędkość przepływu w górę w rurze wiertniczej i ma dużą zdolność usuwania zwiercin i kamyków, dzięki czemu prędkość wiercenia jest większa. Nadaje się do luźnych warstw, gdzie średnica gleby, piasku i kamyków jest mniejsza niż wewnętrzna średnica rury wiertniczej. Wewnętrzna średnica stosowanej rury wiertniczej jest większa, zwykle od 150 do 200 mm, a maksymalna może wynosić 300 mm. Jednakże, ze względu na ograniczenia wydajności ssania lub tłoczenia pompy, głębokość wiercenia zwykle nie przekracza 150 metrów, a skuteczność usuwania wiórów jest wyższa, gdy głębokość odwiertu wynosi maksymalnie 50 metrów. Obrotowa wiertnica do czyszczenia studni sprężonym powietrzem wykorzystuje sprężarkę powietrza zamiast pompy płuczkowej na obrotowej platformie wiertniczej i wykorzystuje sprężone powietrze zamiast błota do mycia studni. Zwykle stosuje się metodę odwróconego obiegu, znaną również jako odwróconą cyrkulację podnośnika gazowego (Rysunek 2). Oznacza to, że sprężone powietrze kierowane jest rurociągiem doprowadzającym powietrze do komory mieszania powietrza i wody w studni, gdzie zostaje zmieszane ze strumieniem wody w rurze wiertniczej, tworząc strumień napowietrzonej wody o ciężarze właściwym mniejszym niż 1 Pod wpływem pierścieniowego słupa wody wokół rury wiertniczej przepływ napowietrzonej wody w rurze wiertniczej unosi zwierciny i w sposób ciągły unosi się, po czym jest odprowadzany ze studni do osadnika. Wytrącona woda spływa z powrotem do studni grawitacyjnie. Gdy głębokość odwiertu jest duża (ponad 50 metrów), zdolność usuwania wiórów tego rodzaju wiertnicy jest większa niż w przypadku wiertnic wykorzystujących pompę ssącą lub odwróconą cyrkulację strumieniową. Dlatego nadaje się do sytuacji, w których występują duże głębokości studni, suche obszary pozbawione wody i zimne warstwy wiecznej zmarzliny.