井的旋转钻井：钻井技术和必要设备概述

螺旋钻具

工具 螺旋钻 根据结构类型，它们以圈数和切割部分的几何形状来区分。为了在坚硬和半固态的砂质壤土和壤土中行驶，通常使用钻孔工具，其边缘配备有额外的刀具。

大多数情况下，为了驱动私人商人的取水口，只使用一个启动螺旋钻而不添加任何附加物，因为。将钻探沉积粘性和非粘性岩石。加深时，只需用钻杆组装工具。

在这种情况下，每隔 0.5 - 0.7 m 从井筒中取出一次弹丸，以清洁钻头本身和底部被破坏的岩石。这是一种更经济，但也更劳动密集型的钻井选择。

为了钻探可以在沉积土壤中找到的巨石和鹅卵石，他们改用冲击绳方法。通常为此使用由工具钢制成的凿子。这个钻头指向下端，用力“扔”到底部，直到“坚固的屏障”被破坏。

卵石或巨石破坏后，用玻璃（柱管）或水桶将碎片移到表面。然后他们切换回螺丝方法。大多数情况下，为了下沉工作，需要结合使用几种钻孔方法。

在钻松砂和软壤土时，使用螺旋钻壳，刀片以 30-60º 的角度转向底部，用于在粘性粘土岩石中钻孔 - 90º。

在结构上，螺杆是一根管子或一根长实心棒/带有缠绕螺旋的棒

这种螺旋是通过将直径为5-7毫米的高强度钢带缠绕在螺旋心轴上而获得的。它在管/杆上拉伸，然后焊接。

基管直径越大，螺杆的输送能力越低。然而，长产品的直径受到螺杆的机械强度以及其生产技术的限制。

今天，制造了两种类型的螺钉：

• 带有中心孔，即中空；
• 加权 - 无孔。

在磨蚀性地层钻孔时，为了最大限度地减少螺旋输送机的磨损，在外边缘缠绕钢带或在表面沉积一层金属。

在螺旋钻高速钻孔时，带有双头带钢缠绕的特殊适配器固定在弹丸上方。在这种情况下，大部分岩石不经研磨就落在螺旋输送机上。

在带有缠绕螺旋的管道末端，必须焊接连接元件。有两种类型的螺旋钻连接：无螺纹和螺纹。在第一种情况下，螺旋钻通过联结锁连接，并由带锁的金属销固定，在第二种情况下，通过螺钉固定。

钻柱中螺旋钻的螺纹连接使得在向井底供应流体时，在执行起下操作时，可以将它们的连接和断开机械化。但也有一个明显的缺点——在这种情况下，螺钉不可能反向旋转。因此，无螺纹连接变得更加普遍。

特殊钻机通常包括一组不同直径的螺旋钻。

最有效的是带有中心孔的螺旋钻，通过该孔将空气或水供应到底部。这使得可以减少岩石在螺旋输送机表面上的摩擦。

带螺纹连接的空心螺旋钻用于带吹扫的钻孔、在地壳中驱动圆柱形作业时抽水、在地球物理井中安装装药、将混凝土泵入桩孔中。它们也可以用作套管柱。

用实心面钻孔时，中心通道用绳索上的钻孔工具堵塞。

装置的工作原理

如果结果是可能消耗大量干净的饮用水，则旋转钻孔是一种理想的钻井或取水方法。这样一口井应该可以长期不间断地工作。

为了达到良好的效果，将允许使用旋转装置这样的液压结构。

钻机方案

它能够钻一口非常深的井，从中汲取的水不仅可以用于饮用、浇灌场地、水池，还可以满足其他家庭需求。

在旋转钻孔中，技术相当简单。一个带有尖端的轴，它是一个凿子，被降低到钻杆中。旋转过程开始，在凿子的帮助下，岩石被破坏。旋转过程本身是使用液压装置进行的。为了使被破坏的岩石离开井，使用冲洗溶液。有两种提交方式：

1. 直接冲洗。使用泵将其泵入钻杆，并通过环空挤出。
2. 反洗。一切都与直接冲洗相反：首先，冲洗液被供应到环空，然后使用泵将其与岩石一起从钻杆中泵出。

相对于反向冲洗，直接冲洗成本较低，这使得乡间别墅的业主可以使用这种方法。在工业规模钻井时，例如在油井开发中，反冲洗方法更合理，尽管成本更高。

清洁系统本身也包含几个元素：

• 排水沟;
• 振动筛；
• 水力旋流器。

旋转控制系统

设备

没有特殊设备就无法进行旋挖，其中包括以下装置和机构：

• 塔;
• 转子；
• 驱动钻机；
• 活塞式泵送设备；
• 钻孔转环；
• 用洗涤液清洗的机构和设备；
• 行走系统，由天车组成；
• 排水沟;
• 振动筛；
• 水力旋流器（通常用于石油钻探）。

移动版旋挖钻机具有上述所有组件，但带有冲洗液的清洁系统除外。

钻孔方法

钻孔方法根据两个参数进行分类。

根据所使用的机制，钻孔可以是：

• 机械的;
• 手动的。

好选择

根据钻机的工作原理：

• 冲击旋转法；
• 震惊;
• 旋转。

考虑每种水井钻井技术的显着之处及其实施方式。

手动方式

手动钻井非常适合使用所有必要工具自行执行该过程。这样一口井不会超过三十米，土壤被刺穿，直到达到水层。

为此，您将需要各种参数的套管、杆、绞盘和钻头。在打深井时，需要钻机来提升和降低钻头。

如果没有找到杆，您可以通过用单板或螺纹连接管道来制作。钻头连接到下杆的末端。该过程如下所示：

螺旋钻和自己动手打井机

1. 在拟建井的位置上方，放置了一个塔，使其略高于杆的长度。
2. 用铲子为钻头挖一个小孔。
3. 将钻头插入凹槽并旋转。您可能需要帮助，因为随着您深入，钻头的移动会更加困难。
4. 断了半米后，停下来，取出钻头，把它从附着的泥土上清理干净。
5. 当你到达水层时，抽出三到四桶地下水。

最后一个动作是消除脏水所必需的，可以使用潜水泵来完成。

旋转法

这是深孔钻削中最常用的旋转方法。为此，您需要配备管道的特殊装置。该管具有旋转轴和凿子。对钻头的冲击是通过液压安装进行的。用特殊溶液冲洗钻井中的土壤。

因此，管道位于钻孔位置上方，当轴和凿子旋转时，它会穿透土壤。液体可以从上到下沿井筒注入，然后溶液冲走泥土，通过环空流出。这种方法称为直接冲洗。

也可以使用反冲洗，其中溶液通过重力流入环空，并在冲孔后由潜水泵泵出。

冲击绳法

该方法基于最重的工具（通常是驱动玻璃）从拟建井位置的井架掉落。如果您想独立应用避震绳技术，您将需要：

• 耐用的绳索；
• 井下玻璃——通常是一根悬挂在绳索上的坚固金属管；
• 土壤清洁工具。

技术和动作顺序：

冲击绳法-钻孔技术

1. 他们用钢管或坚固的原木制成三脚架形式的塔。高度取决于井下玻璃的长度，必须超过 1.5 米。
2. 井下玻璃由钢管制成，末端有切割装置。
3. 一根电缆连接到玻璃的顶部。
4. 通过调整电缆，将玻璃快速释放到故障部位。
5. 每钻半米就会从玻璃中取出泥土。

为了创造一口深井，需要安装 UGB-1VS 型。

螺丝法

用螺旋钻打井

该方法的名称来自使用的主要工具 - 螺旋钻或阿基米德螺钉。它看起来像一根钻杆，刀片螺旋焊接在其上。旋转这样的螺旋钻，地球被带到地表并被收集起来。

对于更深的井，您需要租一台小型、便于运输的钻机，因为自制的螺旋钻钻的深度不超过十米。

值得注意的是，螺旋钻法仅适用于土壤富含沙质岩石的情况。此外，如果螺旋钻在途中与石头相撞，您将不得不寻找另一个地方突破土壤并停止工作。

柱法

如今，在水下钻井中使用的核心技术越来越少。它通常用于水文地质研究。为此，使用了 ZiF-650 类型的设备，该设备提取一柱土壤，形成所谓的柱子。

水下钻井取芯钻头方案

土壤的破坏以环形方式进行，然后被冲走。这种布置的速度相当快，而且可以突破坚硬的岩石，但租用严重的地质设备需要很高的成本。

各种钻机

迷你钻机

所考虑的骨料根据钻井方法的特点进行分类。

因此，当进行冲击绳钻孔时，土壤会被绑在支撑框架上的重物破坏，在大多数情况下，支撑框架的肋骨连接成金字塔形。只需将负载向上和向下扔多次即可创建所需尺寸的凹槽。

冲击绳法钻井

旋转钻头更简单，也更难处理。这种设备对表演者的体力消耗要少得多，但这种钻机的设计更加复杂——如果没有特殊设备和适当的技能，系统的许多组件根本无法手工制作。

钻井方案

因此，必须购买或订购一些必要的元素。但是，与安装工厂组件的成本相比，这样做的成本仍然显着降低。

一般来说，有4种主要类型的钻机，即：

• 机组按冲击绳法运行。在外部，这种设计具有三角形底座的框架形式。带有水槽的强力电缆直接连接到框架上；

• 螺钉式安装。在使用这种设备的情况下，使用特殊的螺旋钻进行挖掘。钻孔过程中地面的凹槽没有被冲洗；

• 旋转单元。使用液压钻孔原理进行操作；

• 旋转手机构。最简单的安装类型。该设计不包括电动机 - 而是使用物理力。它需要不合理的大量劳动力成本，因此很少使用。

钻孔技术

使用海底井口进行海上钻井不同于陆地上的类似工作。这里使用了一种特殊的技术，由单独的逐步操作组成。

最初，将桩打入海床以作为钻孔方向。然后底板安装在这个地方。海底井口设备安装在其上。它的质量可达 175 吨，高度可达 12 m。水下部分连接到浮动设备，其中安装了特殊的张力系统和浮子。

水下综合体包括一个分流器单元、一个控制系统、一个防喷器块、一个紧急声学系统。

在正常条件下，一口海上油井的成本可高达 600 万美元，在北极条件下 - 高达 5000 万美元。

钻孔方法的种类

以前，供个人使用的含水层钻探主要是手工进行的。这是一个费力而漫长的过程，因此并非每个地块或小屋的所有者都可以吹嘘自己拥有自己的供水源。

由于过程的显着简化和加速，机械化钻孔逐渐取代了手动方法。

今天，几乎所有的含水井都是以机械化方式钻孔的，这是基于土壤的破坏，以两种方式之一将其供应到地表：干燥，当使用机械装置从井中去除废土时，和水力，当它被在压力或重力下供应的水冲洗掉时。

机械钻孔的三种主要方法：

• 轮作（土壤通过轮作发育）。
• 打击乐（bursnaryad 用打击摧毁地面）。
• 振动（土壤由高频振动形成）。

旋转方法被认为是生产力最高的方法，比冲击方法效率高 3-5 倍，振动方法高 5-10 倍。此外，旋转法是最便宜、最实惠的方法，常被用作人工钻孔的主要方法。

打水井的机械旋转方式取代了低效的人工方式

反过来，广泛用于水井建设的旋转钻孔方法分为四种主要类型的钻孔：

• 核;
• 螺旋钻；
• 减震绳；
• 旋转。

每种类型的旋转钻孔都有其自身的特点，并由专门为此目的设计的设备进行。让我们更详细地考虑这些类型的钻孔，确定它们的区别以及在每种特定情况下应该使用什么方法。

井深测定

一口中等深的井（高达 7 米）可以让您获得饮用水。要用自己的双手制作钻机，除了钻机之外，您还需要一把铲子和时间来装备坑。一个尺寸为 2x2x2 米的坑用于促进钻探到很深的过程。为方便工作，可用木板或胶合板固定。工作完成后，坑就睡着了。水由泵吸入。

一口深井（超过 7 米）将可以完全满足小屋或私人住宅所有居民的用水需求。此外，不仅有足够的水供个人使用，而且还用于技术目的、灌溉、卫生要求、池塘或水池的维护。

一般情况下，取水口类型的选择将在对建井现场进行地质调查后确定。我们建议更详细地研究最后一个选项 - 用自己的双手建造深井，这是描述中最困难的。

钻井方法的分类和一般特点

钻孔过程包括用钻孔工具破坏孔（井）底部的岩石，并从中去除破坏产物（钻屑）。

对于所有钻井方法，执行以下主要操作：准备和安装钻井机以开始工作，钻井（破坏岩石）并清除井底的破坏产物，建立钻柱以实现所需的钻井深度并在完成工作后将其拆卸，更换磨损的钻孔工具并将机器移动到新的孔或孔位置。

目前，钻孔和井的钻孔方法（机械钻孔方法），以及火和组合钻孔都使用旋转、冲击旋转、冲击旋转和旋转冲击方法。研究了在井的爆炸钻井中使用爆炸能量以及在电脉冲钻井中使用高压放电的有效性。

在旋转钻孔过程中，工具围绕与孔或井的轴线重合的轴线旋转，同时以一定的力向底部进给。力的大小是从超过岩石的极限强度的条件下设定的，用于在工具的切割刀片和岩石之间的接触区域上压痕。在这种情况下，会发生来自底部的岩石颗粒的压痕和碎裂的持续破坏。使用扭杆（钻孔时）、螺旋钻（打井时）、用水冲洗底部或用空气吹扫来去除破坏产品。

在采矿企业，他们使用： 使用手钻和取芯钻的刀具旋转钻孔；使用钻机使用刀具和金刚石工具对井进行旋转（螺旋）钻探。

在钻孔的冲击法中，工具（凿子或冠）撞击底部并破坏刀片下的岩石。每次冲击后，工具旋转一定角度，确保整个井底区域的一致破坏，并获得圆形截面的孔或井。

在使用传统和潜入式钻锤（射孔器）进行旋转冲击钻孔期间，工具仅在通过安装在锤中的旋转装置敲击之间的间隔内间歇地旋转。在一些锤钻设计中，工具的旋转发生在活塞撞击工具期间。

在使用潜孔锤和具有独立旋转的钻锤的冲击旋转钻孔中，冲击被施加到连续旋转的工具上。使用这些钻孔方法对岩石的破坏仅由于在冲击期间引入钻头而发生。

在旋转冲击钻孔中，冲击作用于在大轴向力下连续旋转的工具。由于在冲击期间引入工具，以及由于在工具旋转期间岩石碎裂，都会发生破坏。

牙轮钻头钻进有纯滚动钻头的冲击法和滑动钻头的旋转冲击法，其中齿沿底部滚动，沿底部表面以滑动运动切割岩石.

在火钻期间，由于从燃烧器喷嘴以超音速（2000 m/s 或更多的）。

在爆炸钻井过程中，小炸药的连续爆炸会破坏井底的岩石。已知两种爆炸钻孔方法：弹药筒钻孔，使用液体或固体炸药的弹药筒，在底部通过打击或雷管爆炸，喷射钻孔，其中液体爆炸成分（燃料和氧化剂）通过钻孔供给底部形成液体扁平装料。这种装药的爆炸是由注入一滴起爆剂（钾和钠的共晶合金）引起的。

在电脉冲钻井过程中，由于高压（高达 200 kV）放电导致其部分发生电击穿，因此会破坏井底的岩石。击穿通道中瞬时释放的能量会破坏岩石，岩石会通过井中循环的介电流（太阳能油、水等）从井底移除。

正在开发组合钻井方法，其中冲击工具和刀具（冲击锥法）、刀具和锥体（切割锥法）、刀具和火焰燃烧器（热锥法）对井底有联合作用法）、火燃烧器和敲击工具（热冲击法）。

1 旋挖技术的特点是什么？

旋转钻井是一种适用于需要获得大量最环保的水的技术，并且整个系统可以稳定、持久地运行。在这种情况下，旋转钻孔法就没有竞争力了。

一般来说，旋挖钻机在运行过程中与同类钻机相比具有以下优点：

• 大量提取水；
• 转子钻孔使用寿命长；
• 大量的水源源不断地供应，没有中断或问题；
• 产出水质量高。

钻机的转子能够从水源中提取大量的水，不仅足以为房屋供水，还可以填充各种水库（如游泳池），浇水和满足需要其他几座建筑。因此，可以与邻居合作，从而无需花费大量资金来安排取水口。

旋转钻孔技术已被证明是耐用和稳定的。通过遵循旋转钻孔系统的所有说明以及塑料管在其设计中的操作，用户可以确定这种系统的使用寿命至少为 20 年。

如果需要钻深井取水，通常使用转子钻井。这种系统的运行机制如下所示：将旋转轴装入钻杆中，钻杆具有坚固的尖端 - 钻头（例如 PDC 钻头）。钻头的重量是通过液压装置的操作来实现的。

由于这种操作机制，可以到达井的任何深度进行产水。井用一种特殊的钻井液从其中的土壤中冲洗出来，该钻井液通过两种不同的方式通过管道供应：

钻孔工艺

• 使用专用泵将其泵入钻杆，然后通过重力通过环空流出（即所谓的“直接冲洗”）；
• 溶液通过重力进入环空，然后在泵的帮助下与钻杆中的土壤一起泵出（所谓的“反冲洗”）。

甚至在油井中也使用通过这种方法进行的转子钻井。

同时，反冲洗效果很好，因为它可以产生更大的井流量，因为含水层以最高质量打开。然而，这种工作方法离不开最复杂和高科技的设备，而且这种转子钻孔在资金方面将非常昂贵。

带直接冲洗的转子钻孔比第一种选择便宜一些，这就是为什么对于他们的数据站点的大多数所有者来说，这种方法在价格上是最可接受和最合适的。

1.1 工作设备

旋挖所使用的设备包括以下部件：

• 塔;
• 钻机并驱车前往；
• 转子；
• 活塞泵；
• 钻孔转体；
• 天车行驶系统；
• 特殊液体清洗系统；
• 振动筛；
• 排水沟;
• 水力旋流器（最常用于油井）。

重要的是要注意，不仅有固定的旋转装置（例如在油井生产中）。还有一些移动版本配备了安装在拖车上的特殊平台。

紧凑型旋挖钻机

同时，除了液体清洗系统，所有列出的设备都存在于移动版本中。由于此版本的旋转装置具有可操作性并且能够在最短的时间内改变其位置，您可以在选择合适的井的阶段节省资金。

方法的优缺点

在水井的钻井方法中，旋转法被认为是最流行的一种。这种技术在世界范围内很普遍。

优点包括：

1. 方面。整个旋挖结构占用空间小。
2. 运输设备的能力。由于其体积小，该装置可以放置在特殊平台上进行进一步移动。
3. 多功能性。与冲击技术相比，旋转钻孔可以在更广泛的条件下使用，因为可以使用许多喷嘴。因此，可以处理任何类型的土壤层。
4. 快速。由于旋挖法的特殊性，劳动生产率远高于冲击法。

但也有一些缺点。可能会出现以下问题：

1. 当土壤结冰时，它会阻止旋转钻孔。在这种情况下，最好使用冲击技术，它也适合在冬季条件下工作。
2. 溶液的粘土含量。它在层的研究过程中引起了困难的出现。
3. 权力变化。该值取决于转子的性能，转子是整个结构中相当脆弱的部分。

井的类型

井的任务是将水载体与水消费者连接起来。钻探探井以确定水层的深度及其参数。通过使用减小直径的钻头可以降低工作成本。开发顶水时，安装直径为 10 厘米的钻头就足够了，用于更深的沉积物 - 20 厘米。使用特殊探头确定深度。

阿比西尼亚井

正在考虑的井的主要优点是：成本低，可以自行制造，布置速度快，几乎可以安装在任何地方（甚至在房屋的地下室）。使用寿命估计为 25-35 年。在缺点中，需要注意以下几点：设备无法在特别坚硬的地面上使用，地面泵只能在不超过 6 m 的深度处使用。

沙井

在开发深度达 40-45 m 的砂质含水层时钻过滤井，使用专用设备钻孔，并立即配备套管柱以防止墙体脱落。立柱采用直径13-20厘米的金属、塑料或混凝土管，底部安装过滤器。水的上升由潜水泵提供。

砂井的优点：使用小型设备进行钻孔，降低了成本；您可以安装一个小功率的泵；一口井在1-2天内打完。缺点：生产力低（每小时最多 2 立方米），水质依赖于许多因素及其不稳定性，水的出现水平依赖于季节。

石灰岩井

自流井的优点：水的纯度高，水载体​​的出现水平恒定，生产力提高（高达每小时 9-10 立方米），耐用性（超过 40 年）。缺点：钻井和开发成本增加，制造时间（5-8天），需要大型设备操作场地。

工作阶段

使用螺旋钻可以在垂直或水平方向上为各种目的开井。如有必要，在钻井过程中，使用套管或在压力下从地表用混凝土堵住孔壁的技术。

工作流程包括几个步骤：

• 借助专用设备进行地质勘探，确保为未来的水文结构正确选择场地；
• 在距离拟建井场约 1 m 处挖一个坑，以便随后倾倒岩屑（其体积根据孔的大小计算）；
• 准备设备，将其安装在稳定的平台上（对于放置在底盘上的钻机，创建参考点以防止其在工作期间移动）；
• 将第一个螺旋钻深入岩石，将其提取到地面并返回其原始位置（进行这些操作以防止土壤粘在工作机构上）；
• 将新部分连接到工作工具以达到所需的深度。

完成所有工作后，在强制遵守特殊技术规定的情况下分阶段拆除螺钉，以避免损坏或丢失：

• 机构的立柱升高到工具的上部完全高于表面的高度，随后的部分升高约15%；
• 为了将结构固定在螺旋下方，安装了通道；
• 拆除金属紧固支架，拆除钻头。

过程

在旋转旋转钻孔中，使用了两种方案来确定应用模式、通过速度和过程的经济性。如果在私人土地所有权的有限空间内打井，则使用直接冲洗，如果操作条件需要，则使用逆流冲洗。

直接进给

组合物通过管道直接送入所造井的底部，然后通过管壳和壁之间的间隙上升。到达表面后，它被送到油底壳，在那里再次过滤并开始新的循环。

回馈

这个过程是相反的——它沿着井壁向下穿过环形空间，然后通过钻管返回。很少，但有时会使用一种组合方法，其中有一种洗涤方式和第二种洗涤方式。自发明以来，马达已经得到改进，主要部件已经被修改，并且已经使用了不同的流体成分。但是整个工作原理没有改变。

目前，它既用于石油和天然气井的建设，也用于在私人或避暑别墅的有限空间内挖掘自流井。对于远离源水库和中央供水的私人地块的所有者来说，只有一个机会获得水 - 通过旋转钻井获得的自流井。

在下一个视频中，您可以了解旋转钻孔。

钻孔选项

三脚架

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三脚架可以用木头（不允许打结）或异型管制成。管或梁的长度应在4.5-5.5m左右。

然后将带有电缆的机械绞盘固定在三脚架上，其中安装了钻孔玻璃。

这台钻机很小，有足够的安全边际。该机构的工作原理非常简单：玻璃沉入地下，吸收土壤。考虑到土壤的成分，一击可以获得0.30-1.2 m的土地。您可以通过将水倒入钻井现场来简化工作。必须定期清除钻孔玻璃上的填充物。

套管可以与通道同时安装到深度，也可以在所有工作完成后安装。

钻头和套管

工作时，要经常监测被移走的土壤的湿度，以免漏掉含水层（否则可以简单地用管道封闭）。

然后，当发现含水层时，必须将脏水抽出以确定该层中是否有足够的水。手动或潜水泵有什么用途？如果抽出几桶脏水后，还没有清理干净，那么就需要进一步钻到更大的岩心。