Boremetoder for rørbrønner og utvelgelse

Les denne artikkelen for å lære om boring og valg av boring.

Boremetoder for rørbrønner:

1. Percussion Boring Method:

Denne metoden passer for myke og fissede bergformasjoner. I rene jordformasjoner gir denne metoden svært høy arbeidsfrekvens. Denne metoden består i å bryte og pulverisere undergrunnsmaterialet etter serie gjentatte slag med en kutter laget av hardmetall. Det pulveriserte materialet blandes med vann og fjernes deretter. Noen ganger er denne metoden også kalt kabelverktøysmetode. Boring kan gjøres manuelt eller mekanisk. Borer så store som 30 cm i diameter og over 200 til 300 m dyp kan veldig bores som tilfredsstiller det normale kravet.

Blåsene er gitt ved hjelp av et stempel. Stemplet består av et hul metallrør. En kutter er festet til den nederste enden av stemplet ved nitning eller sveising. En kulventil laget av stål er også anordnet på bunnen av stemplet. Ventilen er slik at det tillater oppslemming av pulverisert jordmateriale i vann for å komme inn i stemplet.

Når slammet kommer inn i stempelet, lukkes ventilen og slurry forhindres i å komme ut. Dermed har ventilen kun enveis handling. Noen ganger kan klaffventilen også være forsynt i stemplet. Formålet med tjenesten er akkurat det samme som for kulventilen. Figur 18.4 viser en klaffventil. Dermed utfører plunger funksjonen til en slam og en bailer også.

Stemplet kan senkes og heves på to måter:

Jeg. Ved tau system, og

ii. Ved stangsystem.

I tau systemet er øvre ende av stempelet festet til et tau. Tauet løper over en remskive. Stempelet løftes opp og frigjøres plutselig for å gi et slag. Stangsystemet ligner i prinsippet til tauet. Kun forskjell er stang erstatter tauet og følgelig blir stangdriftsmaskinen også endret. Ulempen med stangsystemet er at tiden går bort for å øke eller redusere stanglengden. Stanglengden kan økes eller reduseres ved å skrue eller skru av små stanglengder.

Den faktiske kjedelige prosedyren ved manuell slagverksmetode er som beskrevet nedenfor:

En grop er gravd på stedet hvor røret godt skal senkes. Foringsrøret med en kuttesko settes inn i gropen. En plattform er fastspent til foringsrøret. Plattformen er lastet ved hjelp av lokalt tilgjengelig materiale fylt i jute poser.

Over foringsrøret oppstilles et stativ og en remskive festes til den sentralt. Et tau løper over remskiven. En ende av tauet er festet til stempelet. Diameteren på stemplet er litt mindre enn foringsrøret (si med 6 cm). Arrangementet er tydelig fra figur 18.5.

Før du begynner å bli kjedelig, helles litt vann i hullet. Når stempelet gir slag under hvert slag, kommer oppslemming inn i stemplet. Blåser gis gjentatte ganger til stemplet er fullt av slurry. Stemplet blir deretter tatt ut og slammet fjernes ved å dreie stempelet opp ned. Kolven senkes igjen og prosessen gjentas. Dermed går foringsrøret videre og synker. Når lengden på foringsrøret går under bakkenivået tilstrekkelig, kan ytterrør festes på toppen av det første rør. For å øke arbeidshastighet maskin slagverk, brukes.

Materialet som kommer ut er inspisert nøye og en plate er utarbeidet, det kalles logging. Fra brønnloggposisjonen til akviferer kan beregnes riktig. Når rørbrønnrørrøret når en forutbestemt dybde, blir plattformen fjernet og et rør med avlastningsmidler på de bestemte vannmengderivåer senkes i hullet. Etter å senke den opp til ønsket dybde, er klemrøret fastspent. Det gir støtte og hindrer at den faller inn i bunnen av hullet. Deretter begynner hyling. I begynnelsen er det gjort ca. 60 cm lengde av hylle. Deretter fjernes rørhuset langsomt med 30 cm.

Deretter blir det igjen 30 cm av innhylling og igjen rørhylse løftes med ca 30 cm. På denne måten gjøres innhylling og røruttak langsomt, suksessivt og i små løfter på ca. 30 cm til hele rørhuset er trukket tilbake. Mengden materiale som kreves for innhylling per 30 cm lengde, kan nøyaktig beregnes på forhånd. Det vil avhenge naturlig på tykkelsen av gruspakken. Normalt tykkelsen på gruspakken varierer mellom 7, 5 cm og 25 cm. Tykkelsen på gruspakken skal være slik at det ikke vil tillate at selv fineste partikler beveger seg.

Maskinslagverk eller kabelverktøysmetode:

Maskinen som brukes til borebrønnboring kalles en borerigg. Rigget for kabelverktøysmetoden er en lastebilmontert montering fra mobilitet og består av en mast, en multiline heis, en turbelyst og en motor. Figur 18.6 viser sammenstillingen. Strengen av verktøy inkluderer borekroner, borestang, borekrukker som tjener som tilkoblingsledninger og tauhylse for tilkobling av borestreng. Figur 18.7 viser komponentene til boreverktøyet. Total vekt av verktøyet varierer fra 100 til 2000 kg. fordi forskjellige typer biter er nødvendig for forskjellige bergformasjoner. Lengden på boret varierer fra 1 til 3 m mens borestammen er 2 til 10 m lang.

Operasjonen i prinsippet ligner manuell metode. Kabelverktøyet fungerer som en knuser for boring i konsoliderte bergarter. Boringen utføres ved gjentatte slag av borverktøyet som gjør om lag 40 til 60 slag på ett minutt. Borelinjen roteres slik at et rundt hull bores. Som i den manuelle metoden legges vann til boringen for å danne oppslemmingen dersom det ikke er tilstede i undergrunnsformasjonen. Etter at boringen er boret med 1, 25 til 1, 5 m, fjernes boreverktøyet og slammet tas ut av hullet ved hjelp av sandpumpe eller bailer.

Bailer har enveisventil som tillater oppslemming å komme inn i bailer, men tillater ikke å rømme. Etter at bailer er fylt, blir det hevet og tømt på overflaten. Bailerens lengde varierer også fra 3 til 12 m. I ukonsoliderte formasjoner settes brønnhuset inn og samtidig senket til full dybde for å unngå grunning i materialet. Borehastigheten er avhengig av typen undergrunnsformasjon som møtes med, diameteren av brønnen og huldybden hovedsakelig. I faste krystallinske bergformasjoner kunne borehastigheten være så lav som 2 til 3 m per dag.

Borehastighet i løsflytende fine sandformasjoner er like lav fordi det fyller hullet så snart materialet er bailed ut. For å sjekke sandinnstrømningen kan hullet holdes fylt med vann. Boring i ikke-konsolidert formasjon med bouldere er ganske vanskelig fordi steinblokkene ikke bare avbøyer hullet, men de er vanskelige å bore og hindrer synkronisering av brønnhuset. I myke formasjoner som sandstein eller sandaktig leire, kan borehastigheten være så høy som 20 til 30 m per dag. Boringen er nøye logget for å fastslå plasseringen av ulike typer formasjoner møtt med.

2. Roterende boringsmetode:

Hydraulisk roterende kjedemetode:

Denne metoden kalles vanligvis roterende kjedemetode. Denne metoden kan vellykket brukes til rock samt ukonsolidert formasjon. Metoden brukes derfor til både vann og brønnboring. Oljebrønner er generelt svært dype og denne metoden passer godt for dem, fordi i motsetning til andre metoder er borehastigheten ikke avhengig av hullets dybde.

Ved denne metoden gjøres boring ved hjelp av roterende biter festet til den nedre enden av hellig stålrør. Stålrøret er festet til en firkantet del av en stålstang øverst som kalles kelly. Kelly passer i et roterende bord på overflaten. Det roterende bordet roteres med strøm. Den pulveriserte stein og stiklinger fjernes ved kontinuerlig sirkulasjon av borefluid.

Den hydrauliske roterende borerigg består av en drill eller mast, et roterende bord, en pumpe for injeksjon av boreslam, en heis og en motor. Borrørene er sømløse stålrør generelt tilgjengelig i 6 m lengder. Rørens utvendige diameter varierer fra 6 til 12 cm.

Generelt er tilstrekkelig rørstørrelse brukt fordi brønnboring krever stor mengde borevæske i omløp. Borebitene festet til den nedre enden av borerøret er forsynt med korte dyser for å dirigere borene av borevæske nedover flaten av borekronens blader. Figur 18.8 viser skjematisk diagram over roterende kjedemetode.

Det roterende bordet der kelly passer inn, vender nøye på boret. Borkronen kutter gjennom formasjonen, og når hullet dypes, glir borestangen ned. På dette stadiet er kellyen festet og trukket opp for å feste ny rørlengde. Borefluidet eller bentonitt- (leire) slurry pumpes ned gjennom borerøret og ut gjennom dysene i borkronen. Slammet stiger deretter til overflaten gjennom det ringformede rommet mellom borerøret og boringen og fjerner bergfragmentene og stikker med det.

Borefluidet utfører følgende funksjoner:

(i) Den støtter veggene i boringen og forhindrer grotte.

(ii) Det fjerner stikker fra borehullet.

(iii) Det kontrollerer tilstrømningen av grunnvann i brønnen mens boringen pågår.

(iv) Det avkjøler biten og smører borestammen.

(v) Det forhindrer stikkerne å slå seg ned på bunnen av boringen.

(vi) Den myker den underjordiske formasjonen og øker hastigheten på boringen.

Siden det er sannsynlighet for at boreslammet kan forsegle lavtrykksvannbærende formasjoner, er det nødvendig å kontrollere mengden av gjørme i vannet. Når borefluidet kommer til overflaten, blir det tatt i en sedimenterende grop der bergfragmenter legger seg ned. Det rensede væsken sirkuleres gjennom hullet.

Som kjedelig fremgang er detaljert logging av undergrunnsformasjonene møtt med gjort. Etter at brønnen er boret til ønsket dybde, reduseres et brønnrør med sil og blinde lengder av bestemte størrelser. Siden boreveggene er belagt med kolloidal blanding av bentonitt blir det nødvendig å vaske veggene.

Det kalles tilbakevasking. For bakvaskeborerør med en krage av størrelsen på brønnrøret festet over bores brikken igjen. Pumpen tvinger vannet som inneholder kalgon (natrium hexa-meta-fosfat) ned i borerøret.

Vannet rushes gjennom silene og calgonen sprer leirekolloidene som er avsatt på boreveggene. For å øke effektiviteten i ryggvask blir borerøret flyttet opp og ned for å skape surgende handling. Borehastigheten ved denne metoden avhenger av hvilken type undergrunnsformasjon som trengs og hvilken type riggerutstyr som benyttes. I motsetning til kabelverktøysmetoden er boringen ved hydraulisk rotasjonsmetode ikke avhengig av hullets dybde.

Borehastigheten i konsoliderte bergformasjoner kan variere fra 10 til 15 m per dag, mens det i ukonsoliderte formasjoner kan nå 100 til 150 m per dag.

De viktigste fordelene ved hydraulisk rotasjonsmetode er følgende:

(i) Boringen kan fortsette kontinuerlig.

(ii) Borehastighetene er ganske høye.

(iii) Hylserør er ikke nødvendig. Slammet danner en leireforing på boreveggen, og det forhindrer sperring.

(iv) Når boringen viser seg mislykket, kan den forlates med en gang, da fjerning av foringsrør etc. ikke er involvert.

Omvendt roterende kjedemetode:

Denne metoden kalles revers rotasjonsmetode fordi strømmen av borefluid reverseres i forhold til den (hydrauliske) roterende kjedemetode. Boreriggen som brukes til omvendt rotasjonsmetode ligner den som brukes til roterende kjedeboring. Det er imidlertid to variasjoner. Den første er at borerøret har større diameter (si 15 cm) og det andre er at stor kapasitetspumpe med åpne bladrotorer brukes. Pumpen lar store grus slippes ut. Borrøret med stor diameter gjør det mulig å løfte så store 12 cm diameter stene opp til overflaten.

Som borefluid er det bare vann som vanligvis brukes. Den beveger seg inn i borehullet gjennom det ringformede rommet mellom borerøret og veggene i boringen. Vannet henter stikkene og blandingen suges oppover av pumpen gjennom borerøret. På grunn av sugekraften har den stigende væsken stor hastighet og det løfter med det store partikler. Skjematisk diagram av metoden er vist i figur 18.9.

Ved overflaten slippes blandingen ut i en sedimenteringsgruve. Vannet plukker opp fine partikler fra undergrunnsformasjonene, og det er ikke nødvendig å legge hentonitt eller noe annet slam til vannet. Nivået på borefluidet inne i det ringformede rommet skal holdes opp til bakken for å hindre huling i hullet. Ved denne metoden er det mulig å bore brønner med stor diameter si opp til 150 cm. Dette er den billigste metoden for boring av brønner med stor diameter i myke, ikke-konsoliderte formasjoner laget av sand, silt eller myk leire.

Utvalg av boremetode:

Et valg av bestemt boremetode er avhengig av:

Jeg. Formålet med brønnen;

ii. Mengde utslipp som kreves

iii. Dybde på vanntabellen

iv. Type undergrunnsformasjon; og

v. Type utstyr tilgjengelig.

Grunne brønner med liten diameter kan kjedes i ukonsolidert formasjon ved hjelp av en skrutrekker manuelt.

Små kapasitetsbrønner i ukonsoliderte formasjoner kan bores ved hjelp av selvstøtende brønnpunktsmetode eller vannstråleboringsmetode.

Alle dype rørbrønner er konstruert ved boring. Rotasjonsmetoder er generelt bedre for geologiske undersøkelser, mens kabelverktøy eller slagverksmetode er overlegen for studier av vannkvalitet.