Foratura a rotazione: tecnologia, principio di funzionamento e caratteristiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Uno dei metodi più utilizzati per creare pozzi di produzione ed esplorazione per l'acqua è la perforazione a rotazione. È fornito dal trasferimento dei movimenti di rotazione dal rotore di superficie alla batteria di perforazione.

La perforazione a rotazione è diversa in quanto non ha forza assiale generata dall'azionamento. Durante il processo, la lavorazione (macellazione) viene lavata dai rifiuti di roccia con l'aiuto di acqua e soluzioni speciali. Considera il metodo in modo più dettagliato.

Sfondo storico

La perforazione rotativa è stata utilizzata per oltre centoquarant'anni. La tecnologia di questo metodo di perforazione dei pozzi è stata utilizzata per la prima volta negli Stati Uniti d'America all'inizio degli anni ottanta del diciannovesimo secolo. Da allora è rimasta pressoché invariata, ad eccezione di piccole innovazioni che hanno portato a una maggiore efficienza. Le modifiche hanno interessato gli strumenti per il taglio delle rocce: sono stati migliorati, sono stati creati nuovi mezzi liquidi per il lavaggio dei pozzi e la resistenza delle parti del meccanismo è stata aumentata.

La perforazione a rotazione è uno dei tipi di perforazione a rotazione. Il principio èche lo strumento di rottura roccia, situato all'interno del pozzo, operi grazie alla forza trasmessagli da un motore elettrico o da un'apparecchiatura con turbina a gas. Questo metodo è abbastanza semplice ed efficace. Con il suo aiuto, vengono perforati pozzi di produzione e di esplorazione. Le dimensioni compatte dell'unità ne consentono l'utilizzo su terreno privato per creare pozzi d'acqua.

Metodi di perforazione

Attualmente, la perforazione di pozzi per l'acqua viene eseguita con metodi di taglio della roccia utilizzando meccanismi speciali. Il suolo può essere stufo in due modi:

• Con l'aiuto di meccanismi - metodo a secco.
• Getto d'acqua ad alta pressione o gravità - idraulico.

In generale, la perforazione meccanica viene eseguita in uno dei tre modi seguenti:

• Perforazione rotativa - il terreno viene perforato con movimenti rotatori.
• Impatto: il terreno viene distrutto dall'impatto della trivella.
• Vibrazione: il terreno viene rotto dalle vibrazioni ad alta frequenza.

Il primo metodo è il più utilizzato per la sua semplicità, basso costo e prestazioni allo stesso tempo.

Quando il metodo viene applicato

La perforazione rotativa viene utilizzata quando si stanno sviluppando terreni semi-rocciosi e rocciosi per la perforazione di pozzi fino a centocinquanta metri di profondità. Per perforare con successo le rocce, è necessario scegliere lo strumento di perforazione giusto: uno scalpello e tubi appesantiti. Secondo gli esperti, per un funzionamento efficace, è necessario utilizzare la perforazione rotativa sesono soddisfatte le seguenti condizioni:

• Lo studio della sezione idrogeologica del sito è stato svolto in modo sufficientemente dettagliato.
• È noto che il terreno è costituito da rocce.
• Ci sono dati sul livello della falda acquifera.
• C'è una buona pressione dell'acqua sotterranea.
• C'è la possibilità di un'erogazione costante del fluido di lavaggio.

Inoltre, va tenuto conto del fatto che le condizioni delle regioni meridionali consentono operazioni di perforazione tutto l'anno e, nelle regioni settentrionali, il lavoro è limitato dalla temperatura dell'ambiente esterno, alla quale il fluido di risciacquo si blocca.

Attrezzature per la perforazione di pozzi

La tecnologia di perforazione rotativa prevede l'uso di installazioni speciali - montate sulla base di veicoli semoventi o stazionari. Entrambi devono avere i seguenti componenti:

• Motore.
• Torre.
• Guida.
• Swivel - un sistema che fornisce fluido al fondo pozzo.
• Stringa di trapano.
• Rotore.
• Pompa a pistoni.
• Meccanismo di sollevamento incluso blocco e blocco corona.
• Linea di pressione
• Un sistema di purificazione e ritorno dei liquidi contenente idrocicloni, uno scivolo e un vibrovaglio.

Vantaggi e svantaggi del metodo

Il metodo di perforazione a rotazione presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi. Tra questi, va notato quanto segue:

• Supera il resto in termini di prestazioni: cinque volte il metodo dell'impatto e dieci volte il metodo della vibrazione.
• Ha uno sballovelocità di lavoro.
• Grazie all'uso di una varietà di scalpelli rimovibili, può essere utilizzato su terreni di varia complessità.
• L'unità ha dimensioni compatte, quindi può funzionare in uno spazio limitato.
• A causa della possibilità di essere posizionato sulla piattaforma, l'unità è abbastanza mobile.
• Consente la perforazione di pozzi profondi e l'estrazione di acqua dal calcare fratturato.
• Il metodo ha buone proprietà idrorepellenti.
• Consente di perforare pozzi fino a duecento centimetri di diametro.

Oltre a questi vantaggi, la perforazione rotativa orientabile presenta i seguenti svantaggi:

• Assicurati di considerare il tipo di terreno per trovare lo scalpello giusto.
• La presenza di particelle di roccia super dura nel percorso può essere un ostacolo che richiede l'uso di meccanismi più distruttivi.
• Il terreno argilloso può interferire.
• Un serio ostacolo alla perforazione è il terreno ghiacciato.
• La potenza dipende dal rotore attualmente installato.
• La necessità di avere sempre una grande quantità di liquido di risciacquo.

Nonostante alcuni svantaggi, questo metodo ha molti più vantaggi.

Il principio di funzionamento delle unità rotanti

La perforazione a rotazione dei pozzi viene eseguita mediante un'installazione speciale: un telaio o una torre a traliccio, fissata sulla piattaforma. Tutti gli altri sistemi sono collegati ad esso, consentendo di alzare e abbassare la batteria di perforazione profilata. Talela colonna è assemblata da più tubi collegati da giunti pieghevoli.

La forza motrice è il motore elettrico dell'auto o un generatore separato, che trasmette la rotazione dalla colonna al rotore attraverso l'albero di trasmissione e il treno di ingranaggi. Ruotando, il rotore aziona lo scalpello, che distrugge lo strato di terreno nel pozzo con i suoi bordi di lavoro. Il campo di rotazione può essere regolato. I bordi delle punte possono essere diamantati, compositi o in metallo duro. La loro forma può variare.

Lo strato di terreno sviluppato viene spostato dalla miniera mediante lavaggio diretto o inverso per gravità o sotto pressione mediante unità di pompaggio. Dopo aver sciacquato il pozzo, al suo interno vengono installati i tubi di rivestimento. Attraverso i tubi girevoli e cavi della batteria di perforazione, il fluido di lavaggio viene fornito alla punta, che erode il terreno sotto la punta. Attraverso lo spazio tra i tubi e la canna, il liquido trasporta il terreno. In superficie, il liquido viene raccolto e pulito attraverso appositi filtri in modo che possa essere rimesso in funzione mediante pompe a pistoni.

Caratteristiche della tecnologia di perforazione rotativa

Il processo di perforazione è organizzato in modo tale che, a causa del dilavamento dello strato di terreno dalla miniera, la batteria di perforazione vada più in profondità ad ogni movimento. Periodicamente va incrementato aggiungendo altre canne.

Il processo di perforazione viene eseguito in fasi:

• Dopo aver superato i primi strati sciolti di terreno, la colonna viene sollevata e l'involucro viene abbassato nel pozzo.
• Lo spazio vuoto viene riempito in cerchio con m alta cementizia.
• Dopoquando il cemento si indurisce, un pezzo di diametro inferiore viene inserito nell'albero e il lavoro continua.

È possibile eseguire diversi di questi passaggi simili, quindi un tubo di produzione perforato all'estremità viene abbassato nel pozzo. A seconda della qualità dello strato di terreno e della profondità, vengono selezionati il numero e il peso dei tubi, il tipo di punta, la velocità di rotazione e il materiale del bordo e la pressione del fluido di lavaggio. Le specifiche sono le seguenti:

• Le formazioni rocciose leggere corrono alla massima velocità e la maggior parte delle vampate.
• I terreni rocciosi richiedono una frequenza ridotta e una pressione del fluido ridotta.

Inclusioni dure del suolo - massi - nel percorso del rotore, che possono incepparsi, o terreni che assorbono attivamente il lavaggio possono interferire con il lavoro. Il processo è rallentato anche dalla mancanza di acqua nel cantiere e dalla presenza di un ampio strato di argilla. L'argilla, mescolata con l'acqua, ostruisce il canale dell'acqua e richiede un ulteriore lavaggio accurato.

Tubi di rivestimento

Dopo aver perforato un pozzo, è importante rinforzarne le pareti. Il terreno è inaffidabile e potrebbe spostarsi, il che influirà negativamente sul fondo.

Per evitare il collasso della terra, è stata installata una stringa di rivestimento. Aiuta a prevenire la fuoriuscita di terreno e previene le infiltrazioni d'acqua. La prima colonna è chiamata "conduttore". È montato per coprire rocce instabili. L'installazione avviene ad una distanza non prima del segno di 30 metri e non oltre i 600 metri. Per un pozzo petrolifero, la colonna è posta a una distanza massimavicino alla superficie.

Poiché la perforazione a rotazione viene utilizzata in quasi tutti i tipi di terreno, durante l'installazione delle colonne, i lavoratori sono guidati dalle condizioni geologiche. A volte è necessario utilizzare diverse stringhe di rivestimento per rafforzare il fondo.

Il loro diametro più piccolo affonda più in profondità degli altri e viene chiamato operativo. La perforazione è fatta dal basso, è attraverso questi fori che la massa di gas, acqua o olio scorre al suo interno.

L'importanza del fluido di perforazione nelle operazioni di perforazione

Il metodo di lavaggio corretto per la perforazione a rotazione può aumentare notevolmente l'efficienza del processo. In opere di questo tipo si applicano:

• Soluzioni polimeriche.
• Emulsioni oleose.
• Soluzioni aerate.
• Acqua.

Anche il metodo di spurgo dell'aria è ampiamente utilizzato. Se il lavoro viene svolto in aree con bassa pressione del serbatoio, i lavoratori utilizzano un gas speciale. Il lavaggio aiuta a eliminare le impurità e gli oggetti in eccesso, le rocce che si sgretolano, cosa inevitabile nel processo di perforazione. Il liquido che sale sulla punta la raffredda. Che prolunga la vita dell'utensile.

La perforazione a rotazione avviene in tre fasi:

1. Distruzione di rocce di terra usando uno scalpello.
2. Lancio dell'acqua per portare a termine la roccia distrutta. Il processo può essere effettuato sia per risciacquo inverso che diretto, tutto dipende dalla profondità del pozzo, dal volume di acqua utilizzata e dal tipo di terreno. Utilizzato nelle abitazioni privatepopolare metodo di lavaggio diretto.
3. Rafforzare le pareti di un nuovo pozzo con tubi di rivestimento.

La perforazione a rotazione è un processo ad alta intensità di manodopera, durante il quale devono essere presi in considerazione molti fattori. Nonostante ciò, è considerato abbastanza efficace e viene utilizzato in varie condizioni.