Drehbrunnenbohren: Überblick über Bohrtechnik und notwendige Ausrüstung

Wenn ein Landhaus nicht an eine zentrale Wasserversorgung angeschlossen werden kann, müssen Sie ein autonomes System organisieren.Die meisten Eigentümer ziehen es vor, es auf der Grundlage eines Brunnens zu bauen, bei dessen Entwicklung verschiedene Methoden zum Einsatz kommen. Wir werden uns mit dem Bohren von Drehbrunnen befassen – einer vielversprechenden, aber bisher wenig bekannten Option.

Der von uns vorgeschlagene Artikel beschreibt ausführlich die Feinheiten der Rotationstechnologie und der verwendeten Werkzeuge. Die Vor- und Nachteile dieser Technik werden analysiert und Möglichkeiten ihrer praktischen Umsetzung vorgestellt. Unser Rat wird für umsichtige Besitzer privater Grundstücke hilfreich sein, die die Arbeit der Bohrer überwachen möchten.

Definition von Drehbohren

Schauen wir uns zunächst an, was Drehbrunnenbohren eigentlich ist und welche Alternativen es gibt. Schneckenbohren gilt immer noch als eine der gebräuchlichsten Methoden zum Bau eines Wassereinlasses.

Jedoch Schraubentechnik erlaubt keinen Durchgang von felsigem Grundgestein. Der beim Schneckenbohren verwendete Schraubenbohrer ist nicht in der Lage, Kalkstein zu zerstören. Aber es kommt oft vor, dass man tiefer in die Materie eintauchen muss, weil... Die darüber liegenden Schichten verfügen nicht über eine stabile und ausreichende Fließgeschwindigkeit für die Ausbeutung.

Die Kern- und Schneckenbohrtechnik bietet keine Möglichkeit, in Gesteinsformationen einzudringen. Beim Bau eines Brunnens auf Kalkstein ist die Drehbohrmethode effizienter und wirtschaftlicher

Daher begann man mit der Einführung der Rotationstechnik, die bisher nur im Bergbau eingesetzt wurde, beim Bau privater Wasserentnahmeanlagen. Sein Arbeitselement befindet sich etwas im Bohrlochteil des Bohrlochs. Mit einem Meißel werden bindige und nichtbindige Böden zerstört und Grundgestein zerkleinert.

Der Aushub von zerstörtem Gestein erfolgt mit einer Flüssigkeit, die über eine Arbeitssäule oder dem Boden zugeführt wird ringförmig Raum. Dabei handelt es sich um 2 unterschiedliche Bohrmethoden, auf die im Folgenden jeweils näher eingegangen wird.

Der Durchmesser des Meißels übersteigt den Durchmesser des Arbeitsstrangs, was Folgendes ermöglicht:

• Reduzieren Sie den Energieverbrauch für den gesamten Bohrprozess (die Energie wird direkt nur für das Drehen des Bohrers mit Kraft im Bohrloch aufgewendet, und Verluste aufgrund der Reibung des Arbeitsstrangs an den Bohrlochwänden werden minimiert);
• Schützen Sie die meisten Elemente des Arbeitsstrangs vor Beschädigung sowie die Wände des Bohrlochs vor Zerstörung.
• Erstellen Sie Brunnen mit beeindruckendem Durchmesser (z. B. bis zu 70 cm) in äußerst beeindruckenden Tiefen.

Auf diese Weise können Sie bilden wasserführende Brunnen, Tiefe von 300 Metern oder mehr, d.h. Bohren von Wassereinlassanlagen zur Wasserversorgung von Datscha-Gebieten und Dörfern.

Also die Definition: Bohren nach dem Rotationsprinzip ist eine Methode zur Entwicklung eines Bohrlochs, bei der die Kraft auf den Bohrer im Bohrloch von der Rotation übertragen wird Rotator durch die Arbeitsspalte. Es besteht aus Stäben – schmalen Stahlrohren, die entlang einer Aussparung im Boden nacheinander miteinander verbunden sind.

Bei der Reinigung des Minenschachts und der Schlammwand wird jedoch unter Druck zugeführtes Wasser verwendet.Dank dieser Lösung ist es nicht erforderlich, den Bohrstrang zur Kerngewinnung ständig zu demontieren und wieder zusammenzubauen, wie es beim Kernbohren der Fall ist.

Die in die Baugrube eingespritzte Flüssigkeit löst sofort zwei wichtige Probleme: Sie macht den Weg für die Bohranlage frei, um weitere Arbeiten durchzuführen und zu produzieren gut reinigennotwendig, um den Wasserzulauf betriebsbereit zu machen.

Vorteile der Rotationstechnologie

Welche Vorteile bietet das Drehbohren gegenüber möglichen Alternativen? Es gibt mehrere davon.

ErstensMit einem Bohrmeißel können Sie Brunnen mit großem Durchmesser erstellen, die den Wasserbedarf mehrerer Haushalte gleichzeitig vollständig decken können.

Es ist kein Geheimnis, dass Bohren kein billiger Prozess ist: Es erfordert spezielle Ausrüstung und erfahrene Bohrer müssen den Prozess überwachen und verwalten. Schließlich ist die mit dem Bohren von Brunnen verbundene Tätigkeit lizenziert. Daher der hohe Preis.

Aufgrund seiner Form und Konstruktion kann der Bohrer beim Drehbohren Bohrlöcher mit einem viel größeren Durchmesser formen als Schneckenbohrer und Kernrohre

Die gleichzeitige Zusammenlegung mehrerer Haushalte zur Finanzierung eines gemeinsamen Brunnens für benachbarte Grundstücke ist ein wirtschaftlich rentables Unterfangen. Dies erfordert jedoch eine erhebliche Belastung. In den meisten Fällen können Grundwasserleiter aus quartären Sedimenten (Sanden) diese nicht liefern.

Für den kollektiven Betrieb ist es natürlich besser, den Wassereinlass auf Kalkstein zu installieren. Das daraus gewonnene Grundwasser zeichnet sich durch größere Wasserfülle und Reinheit aus. Die Niederschlagsmenge hat nicht den geringsten Einfluss auf die Fließgeschwindigkeit von Brunnen auf Kalkstein. Das Gleiche gilt nicht für Sandbrunnen.

Zweitensüberzeugen durch die relativ geringen Energiekosten. Das Arbeitselement beim Drehbohren ist der Bohrer. Aber im Gegensatz zur Schraube und Kernbohrungen, das Bohrwerkzeug interagiert nicht mit den Wänden des Bohrlochs

Das heißt, nur der Bohrer steht in direktem Kontakt mit dem Boden, dessen Höhe im Verhältnis zur Höhe des gesamten Bohrstrangs vernachlässigbar ist. Daher ist diese Methode zur Brunnenbildung die schnellste – bis zu 1000 laufende Meter pro Monat!

Drittens, Sammelkunden werden von der Bohrtiefe angezogen. Nur mit der Rotationsmethode kann ein Brunnen tief in metamorphes und magmatisches Grundgestein gebohrt werden, aus dessen Rissen Wasser gepumpt werden kann, dessen Zusammensetzung für Trinkzwecke am besten geeignet ist.

Meistens wird nur Prozesswasser aus Wasserentnahmestellen mit einer Tiefe von weniger als 30 m entnommen. Seine Zusammensetzung wird durch nahe gelegene Stauseen, mit Müll übersäte Flüsse, Niederschläge und einfach auf den Boden verschüttete technische Flüssigkeiten beeinflusst. Eine Schnecke und ein Kernrohr helfen dabei, nur eine solche Wasseraufnahme zu erreichen.

Die gesamte Bohrausrüstung lässt sich problemlos auf einer einzigen mittelschweren Fahrzeugplattform montieren. Dadurch ist das Drehbohrverfahren technologisch deutlich fortschrittlicher und damit kostengünstiger

Darüber hinaus können Sie mit dem Drehbohren den Abbau bis in die volle Tiefe durchfahren, ohne auf ein anderes Bohrverfahren umsteigen zu müssen. Wenn beispielsweise bei der Erschließung eines Bohrlochs mit einer Bohrschnecke ein Felsbrocken durchbohrt werden muss, greift man auf die Schlagseilmethode zurück.

Entfernen Sie dazu den Bohrer aus dem Lauf und werfen Sie den Meißel auf die Fläche, bis der Felsbrocken zerbricht. Dann Schlachtung mit einer Schöpfkelle geräumt. Es kommt auch dann zum Einsatz, wenn wassergesättigter Sand an die Oberfläche gefördert werden muss, der im Kernrohr einfach nicht zurückgehalten werden kann.

Die Praxis zeigt, dass im Rotationsverfahren gebohrte Brunnen eine längere Lebensdauer haben. Technologisch erklärt sich dies dadurch, dass nach dem Einbau der Verrohrung, die die Wände des Bohrlochs bildet, der Ringraum weiter verstärkt wird.

Ausrüstung für den Brunnenbau

Zunächst wird eine vertikale Konsole auf der Oberfläche über dem Bohrloch installiert, um die vertikalen Verbindungen des Arbeitsstrangs weiter zu befestigen. Das erste Glied dieser Bohrwelle ist mit einem Arbeitselement ausgestattet – einem Bohrer, der je nach Bohrbarkeitskategorie des Gesteins unterschiedliche Formate haben kann.

Selbstverständlich werden beim Bohren wasserführender Brunnen kompaktere Geräte eingesetzt und die Bildung eines dafür vorgesehenen Turms ist in der Regel nicht erforderlich

Bohrwerkzeugsatz

Wenn das erste Glied, die Kerze, vertieft wird, wird das nächste Glied, der Stab genannt, darauf platziert und so weiter. Die Länge jedes dieser Rohrblöcke kann zwischen 20 und 50 m variieren. Um die Bildung der Arbeitssäule zu vereinfachen, ist jede Stange mit einem konischen Gewinde mit Sperre ausgestattet.

Dadurch entsteht ein Bohrwerkzeug, das besteht aus:

• Arbeitsstück;
• Antriebsstange;
• Säulen aus gewöhnlichen Stäben, die durch Kupplungen miteinander verbunden sind.

Der Arbeitsstrang wird mit einem Wirbel gehalten, der von einem Rotor gedreht wird. Abhängig von der geplanten Bohrtiefe sowie den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Bodens werden Standard- oder Gewichtsstangen zur Bildung des Führungsglieds verwendet.

Die Antriebsstange ist in der Regel ein gewichtetes Rohr, da sie eine wichtige technologische Aufgabe erfüllt. Durch sie fließt eine Waschlösung in die Ortsbrust des Gesteins, deren Aufgabe es ist, das zerkleinerte Gestein auszuwaschen. Und daraus wiederum ergeben sich Anforderungen an Kupplungsverbindungen, deren Aufgabe es ist, die Verbindungen zwischen den Gliedern abzudichten.

Vergessen Sie nicht, dass der Flüssigkeitsdruck direkt von der Höhe der sich bildenden Säule abhängt (und nicht vom Rohrquerschnitt abhängt). Selbst wenn Wasser als Spüllösung verwendet wird, erhöht sich der Druck alle 10 Meter um 1 Atmosphäre.

Zum Vergleich lohnt es sich, ein Beispiel zu nennen. Der Arbeitsdruck im Haushaltsrohrnetz im Haus beträgt 10 Atmosphären, die stärksten Rohre sind für einen Druck von 20 Atmosphären ausgelegt.

Nur wenn die Hausanlagen stillstehen und sich nicht bewegen, wirkt auf die Antriebsstange ein Druck, der dem Gewicht des Bohrgestänges entspricht. Aber es muss immer noch Drehimpulse und Kraft auf den Bohrer übertragen.

Kupplungen sind die kritischsten Elemente der Stange, da sie das Gewicht des gesamten unteren Teils der angrenzenden Stange sowie die Belastung durch dynamische Vibrationen und Drehbewegungen des Motors tragen

An Kupplungen als Strukturelemente eines Bohrstrangs werden folgende Anforderungen gestellt:

• muss die Dichtheit der Stangenverbindung gewährleisten und einem Flüssigkeitsdruck von bis zu 100 Atmosphären standhalten (zum Reinigen des Bodens mit einem Druckstrahl);
• müssen verschleißfest sein, damit sie nicht durch Reibung an den Brunnenwänden unbrauchbar werden;
• Das Drehmoment muss von der Oberseite des Arbeitsstrangs auf die Unterseite und schließlich auf den Bohrer übertragen werden können.

Es ist äußerst wichtig, dass die Kupplungen die richtige Qualität haben. Wenn mindestens einer von ihnen der Belastung nicht standhält und der Arbeitsstrang reißt, wird es äußerst schwierig, seinen unteren Teil mit dem Meißel zusammenzubringen. Im Hinblick auf die Kapitalkosten ist es manchmal einfacher, in der Nähe ein neues Bohrloch zu bohren, als eine abgetrennte Antriebsstange zu entfernen.

Verwendung von Wasser beim Bohren

Die Flüssigkeit, die dem Gesicht zugeführt wird, ist meist normales Wasser. Manchmal wird zur Stabilisierung eines Bohrlochs, das durch loses, inkohärentes Gestein (Sand, Schotter, Kies und Kieselsteinablagerungen) verläuft, eine Lösung mit Bohrzusätzen in das Bohrloch eingespeist. Dies ist notwendig, da die Verrohrung in den ersten Phasen des Aushubs noch nicht installiert wird.

Wasser gelangt entweder unter Druck innerhalb der Antriebsstange in die Baugrube (und wird dann durchgepumpt). ringförmig Raum) oder durch die Schwerkraft nach unten ringförmig Raum, und die Entnahme erfolgt bereits über die Arbeitssäule mit einer Abpumppumpe.

Hierbei handelt es sich um zwei unterschiedliche Drehbohrtechnologien, deren Merkmale im Folgenden erläutert werden.

Das Rotationsbohren zeichnet sich durch die höchste Entwicklungsgeschwindigkeit eines Wasserbrunnens aus. Gleichzeitig mit dem Bohren wird der Schacht gewaschen und der Abbau für den zukünftigen Betrieb vorbereitet.

Unabhängig von der verwendeten Methode muss die beim Bohren verwendete Flüssigkeit jedoch gereinigt werden (zur weiteren Verwendung).

Hierzu wird folgendes Geräteset verwendet:

• Bohrschlamm-Lagerscheune. (Wenn Sie vorhaben, einen flachen Brunnen zu bohren, können Sie mehrere Dutzend Brunnen direkt in den Boden bauen und als Spülflüssigkeit normales Wasser verwenden.) Der Stall fungiert als Batterie für die Spülflüssigkeit.
• Vibrationssieb. Die aus dem Bohrloch geförderte Spüllösung enthält zerkleinerte Gesteinspartikel, die entfernt werden müssen. Die effektivste Methode ist die mechanische mit einem Vibrationssieb.
• Sumpf. Nachdem große Gesteinspartikel entfernt wurden, gelangt die Flüssigkeit in einen Absetzbehälter, um ausgefallene Schwebstoffe zu entfernen. Bei der Verwendung von Wasser als Spülflüssigkeit wird manchmal auch ein Auffangbecken direkt in das Erdreich eingebaut. Darüber hinaus dient es der Trennung von flüssigen Stoffen und der Trennung von Sedimenten. Hydrozyklon.
• Schlammpumpe. Dadurch wird die Zirkulation der Waschlösung gewährleistet.
• Dachrinnensystem. Sie werden für die Bewegung des Wassers vom Entstehungsort der Baugrube bis zum Ort ihrer Reinigung benötigt.

Insgesamt sind für die Entwicklung eines Brunnens mit Rotationstechnologie folgende Mechanismen und Geräte erforderlich:

1. Turm oder Konsole zum Zusammenbau eines Bohrstrangs aus Stangen und zum Zerlegen nach Abschluss der Bohrung sowie ein Fahrsystem.
2. Motor, wodurch die Drehung des Rotors sichergestellt wird.
3. Flüssigkeitsausrüstung. Mechanismen und Vorrichtungen zur Gewährleistung der Zirkulation der Waschflüssigkeit und ihrer Reinigung (Pumpe; Vibrationssieb; Absetzbehälter und/oder Hydrozyklon; Lagerscheune für Waschflüssigkeit; System von Rohren und Dachrinnen).

Für das Drehbohren von Flachbrunnen ist die gesamte aufgeführte Ausrüstung sehr kompakt (z. B. ist der Konsolenausleger klappbar). Dies gewährleistet eine einfache Platzierung der Bohrausrüstung an jedem Ort, der für Bohrarbeiten und den anschließenden Betrieb geeignet ist.

Zwei Rotationsbohroptionen

Abhängig von der Art der Bohrflüssigkeitszufuhr zum Boden gibt es zwei Arten der Drehbohrtechnik:

1. mit Direkteinspeisung;
2. mit Rückwärtsvorschub.

Es ist zu beachten, dass die der Ortsbrust zugeführte Flüssigkeit nicht nur zum Waschen und Entfernen von Schotter dient. Es kühlt auch das Bit, das durch die Reibung sehr heiß wird. Bei direkter Flüssigkeitszufuhr erzeugt die Pumpe ihren Überdruck.

Wasser dringt durch die technologischen Löcher im Bohrmeißel in das untere Loch ein, „nimmt“ das zerkleinerte Gestein auf und fließt dann durch die Schwerkraft durch das Bohrloch (d. h. durch). ringförmig Raum im Verhältnis zur Führungsstange) gelangt in die Oberfläche und gelangt dort in den Reinigungskomplex (Vibrationssieb, Hydrozyklon).

Die Spülung kann direkt oder umgekehrt erfolgen, was die Qualitätsmerkmale der verwendeten Geräte bestimmt, das Prinzipdiagramm gilt jedoch für beide Technologietypen

Die Reverse-Feed-Technologie bedeutet, dass die Spülflüssigkeit durch die Schwerkraft zum Boden fließt und durch das Bohrloch absinkt, die Lösung mit zerkleinertem Material jedoch durch das Treibstangenrohr an die Oberfläche zurückfließt. In diesem Fall erzeugt die Schlammpumpe darin einen Unterdruck.

Trotz der scheinbaren Einfachheit beider Technologien gibt es hier viel mehr Nuancen, als es auf den ersten Blick scheint. Daher erscheint es angebracht, näher auf jede dieser Bohrtechnologien einzugehen.

Bohren mit direkter Zufuhr von Spülflüssigkeit

Diese Technologie wird manchmal auch „direkter Wasserfluss“ genannt. Es ist ratsam, es in Sand-, Kies- und Schotterböden zu verwenden. Es wird auch verwendet, wenn die Tiefe des Grundwasserleiters 30 m nicht überschreitet. Hier werden der Flüssigkeit Zusätze zugesetzt, die ihre Dichte und Stabilität des Stammes erhöhen.

Das Rotationsbohren zeichnet sich durch eine allmähliche Verringerung des Durchmessers des zu bohrenden Bohrlochs aus. Mit anderen Worten: Zuerst wird das Bohrloch mit dem größten Durchmesser gebohrt, dann dieses beruhigt sich Rohr, und der ringförmige Raum zwischen der Außenfläche des Rohrs und der Brunnenwand wird durch technologische Löcher mit Zementmörtel gefüllt.

Dann wird mit einem kleineren Bohrer weiter gebohrt. Dann noch einmal ummanteln, und der neue Abschnitt hat einen noch kleineren Durchmesser usw. Je seltener Sie durch das Zementieren eines Bohrlochs „abgelenkt“ werden müssen, desto höher ist die Bohrproduktivität, die sich letztendlich in den Gesamtkosten des Prozesses und des Bohrlochs als Ganzes niederschlägt.

Darüber hinaus führt eine zu häufige Verrohrung letztlich dazu, dass der effektive Durchmesser des Brunnens (der Durchmesser, der den Grundwasserleiter öffnet) stark reduziert wird. Der „direkte Wasserfluss“ zeichnet sich also dadurch aus, dass der Brunnen mit dieser Formationsmethode nicht bis zu 100 Meter tief bepflanzt werden kann.

Der Hauptdruck der Spülflüssigkeit wird durch die Pumpe im Inneren der Antriebsstange erzeugt ringförmig Die Flüssigkeit mit Schotteranteilen füllt den Raum durch die Schwerkraft, ohne die Bohrlochwand durch Überdruck zu zerstören.

Bohrplan mit direkter Zufuhr von Spülflüssigkeit. Es wird durch das vordere Gestängerohr in die Ortsbrust eingespeist und steigt durch die Schwerkraft an die Oberfläche

Allerdings hat diese Bohrmethode auch Nachteile. Insbesondere zu lang unverpackt Dieser Bereich führt zum Eintrag feiner Tonpartikel in die Grundwasserleiter, was den Wasserfluss aus dem Grundwasserleiter in die Abbaustätten erheblich reduzieren und verlangsamen kann.

Diese Partikel spielen hier die Rolle einer Art Porenverschluss Mikrokanäle im Fels, durch den Wasser sickert.Daher ist der während des Bohrvorgangs durchgeführte Verrohrungsvorgang notwendig, um die weitere Produktivität des Bohrlochs insgesamt aufrechtzuerhalten.

Bohren mit Rückfluss der Spülflüssigkeit

Mit dieser Methode der Flüssigkeitskontrolle werden Lauf und Boden am besten gereinigt. Die Pumpe drückt hier die Flüssigkeit nicht in den Boden, sondern saugt sie im Gegenteil zurück, was dazu führt, dass sich die Geschwindigkeit der Bildung eines Bohrlochs mit etwas Bohrer um eine Größenordnung und sogar um ein Vielfaches erhöht im Vergleich zur Direktspülung.

Der Brunnen selbst unterliegt keiner Verunreinigung durch Toneinschlüsse durch den Zufluss der zugeführten Spülflüssigkeit. Schließlich saugt die Pumpe alles auf, was sich möglicherweise darin befindet. Zusätzliche Zusätze machen hier übrigens keinen praktischen Sinn, daher wird als Spülflüssigkeit sauberes Wasser verwendet.

Schema der Rückspülung beim Drehbohren. Das Futter fließt durch die Schwerkraft durch den Ringraum, und die Aufschlämmung wird von einer Pumpe durch das führende Gestängerohr zurückgezogen

Fassen wir also die Vorteile des Rückwärtsbohrens zusammen:

• die Bohrgeschwindigkeit erhöht sich (im Vergleich zu einem direkten Bachlauf) um das bis zu 15-fache;
• Der Grundwasserleiter ist noch nicht mit Tonpartikeln und schluffigen Sandkörnern aus dem Untergrund verstopft ergebnisoffen Brunnenniveaus;
• Dank der hochwertigen Öffnung des Grundwasserleiters muss der Brunnen nicht zusätzlich für den Betrieb vorbereitet werden, Sie können sofort das Innengehäuse mit Filter installieren und mit dem Pumpen beginnen;
• Als Arbeitsmedium wird einfaches (und damit günstiges) Wasser verwendet.

Allerdings hat diese Methode auch einen erheblichen Nachteil.Es erfordert den Einsatz teurer Geräte, was letztlich zu einer deutlichen Kostensteigerung des gesamten Bohrprozesses insgesamt führt.

Daher werden „Reverse Water Flow“-Bohrungen nur dann durchgeführt, wenn der Brunnen für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Haushalte ausgelegt ist. Wenn der Brunnen jedoch für die individuelle Nutzung konzipiert ist, ist es viel sinnvoller, die Drehbohrtechnik mit direktem Wasserfluss zu verwenden.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Video Nr. 1. Eine visuelle Demonstration des Drehbohrprozesses Schritt für Schritt:

Video Nr. 2. Analyse der Rotationstechnologie und Prinzipien des Brunnenbaus:

Video Nr. 3. Wasserzirkulation beim Drehbohren:

Die Situation in Bezug auf das Vorhandensein und die Tiefe von Grundwasserleitern kann von Ort zu Ort sehr unterschiedlich sein (und an manchen Orten gibt es überhaupt keine, wie auf der Insel Madeira).

Bei der Planung eines Brunnens und der Auswahl der optimalen Drehbohrmethode sollten Sie vorhandene Karten der erkundeten Grundwasserleiter verwenden. Dies wird Ihnen helfen, viel Geld und Zeit zu sparen.

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