Water Well Drilling Rig służy do wiercenia studni i wykonywania operacji, takich jak prowadzenie rur i płukanie studni.Obejmuje sprzęt zasilający i wiertło, rura wiertnicza, rura rdzeniowa, rama wiertła itp. Ogólnie można go podzielić na trzy kategorie: wiertarki obrotowe, wiertarki udarowe i wiertarki wielozadaniowe.

• Rotary Drilling Rig

Otwór powstaje w wyniku rozbicia warstwy skalnej poprzez ruch obrotowy narzędzia wiertniczego.Istnieją głównie duże i małe wiertnice stożkowe, wiertnice obrotowe z obiegiem dodatnim i odwróconym, wiertnice z głowicą hydrauliczną, wiertnice wibracyjne DTH itp. Prosta wiertnica obrotowa ma tylko urządzenie wiertnicze, podczas gdy wiertnica obrotowa o doskonałej konstrukcji składa się urządzenia wiertniczego i urządzenia do płukania studni obiegowej.Narzędzia wiertnicze obrotowej platformy wiertniczej obejmują rurę wiertniczą i wiertło.W powszechnym użyciu są cztery rodzaje średnic nominalnych rur wiertniczych: 60 mm, 73 mm, 89 mm i 114 mm.Wiertło dzieli się na dwie kategorie: ogólną koronkę wiertniczą i pierścieniową koronkę wiertniczą.Duże i małe stożki doniczkowe używają swoich narzędzi do wiercenia stożków do cięcia warstwy gleby.

W zależności od wielkości narzędzia wiertniczego nazywa się je dużym stożkiem garnkowym i małym stożkiem garnkowym, które mogą być napędzane siłą roboczą lub mocą.Pocięte wióry ziemi wpadają do doniczki i są unoszone na ziemię w celu wyładowania.Konstrukcja jest prosta, a wydajność pracy niska.Można go stosować tylko w ogólnej warstwie gleby lub w warstwie o średnicy żwiru piaskowego mniejszej niż 10 cm i zawartości poniżej 50%.Średnica otworu małego stożka doniczkowego wynosi 0,55 m, a głębokość wiercenia 80-100 m;średnica dużego stożka doniczki wynosi 1,1 m, a głębokość wiercenia 30-40 M.

Wiertnica obrotowa powszechnie stosowana w wiertnicach obrotowych z płuczką w obiegu dodatnim i odwróconym (rys. 1) składa się z wieży, wyciągarki, stołu obrotowego, narzędzia wiertniczego, pompy płuczkowej, kranu i silnika.Podczas pracy maszyna napędza stół obrotowy przez urządzenie przenoszące, a wiertło jest napędzane przez wbijającą rurę wiertniczą, aby obracać i kruszyć warstwę skalną z prędkością 30-90 obr / min.Po pompowaniu i zwiększaniu ciśnienia przez pompę płuczkową, szlam jest wciskany do wydrążonej rury wiertniczej przez kran powyżej rury wiertniczej i spływa w dół do wiertła i jest wyrzucany z dyszy w celu schłodzenia i smarowania wiertła;zwierciadła otworów dennych są pobierane z głowicy odwiertu przez pierścieniowy kanał na zewnątrz rury wiertniczej, a szlam przepływa z powrotem do basenu błotnego w celu recyklingu po sedymentacji w zbiorniku sedymentacyjnym.

Metoda wiercenia i konstrukcja obrotowej platformy do płukania płuczki z odwróconą cyrkulacją są w zasadzie takie same jak powyżej, ale tryb cyrkulacji płuczki jest odwrotny: szlam wpływa na dno odwiertu z głowicy po osadzeniu się w osadniku , a zwierciny niosące błoto są wypompowywane ze studni przez wewnętrzną wnękę rury wiertniczej za pomocą pompy piasku przez dyszę wiertła i wracają do zbiornika sedymentacyjnego.Ta metoda nazywa się odwróconą cyrkulacją ssania pompy.Pompa wodna może być również używana do wtryskiwania wody pod ciśnieniem z dna studni przez dyszę do wewnętrznej wnęki rury wiertniczej w celu utworzenia zwiercin przenoszących przepływ w górę, co nazywa się cyrkulacją wsteczną strumienia.Wiertnica może wytwarzać dużą prędkość wznoszenia w rurze wiertniczej i ma dużą zdolność do usuwania zwiercin i kamieni, dzięki czemu prędkość wiercenia jest duża.Nadaje się do warstwy gleby, ogólnej warstwy piasku i luźnej warstwy, gdzie średnica żwiru jest mniejsza niż wewnętrzna średnica rury wiertniczej.

Średnica wewnętrzna użytej rury wiertniczej jest większa, zwykle wynosi 150-200 mm, a maksymalna wynosi 300 mm.Jednak z powodu ograniczenia ssania pompy lub wydajności tłoczenia, głębokość wiercenia jest na ogół mniejsza niż 150 metrów, a wydajność usuwania wiórów jest wyższa, gdy głębokość odwiertu jest mniejsza niż 50 metrów.Sprężarka powietrza służy do zastąpienia pompy błota, a sprężone powietrze służy do zastąpienia pompy błota.Zwykle stosuje się obieg odwrócony, znany również jako odwrócona cyrkulacja podnośnika gazowego (rys. 2).

Sprężone powietrze jest przesyłane do komory mieszania powietrza i wody przez rurociąg doprowadzający powietrze, aby mieszać się z przepływem wody w rurze wiertniczej, tworząc napowietrzony przepływ wody o ciężarze właściwym mniejszym niż 1. Pod ciężarem pierścieniowego słupa wody wokół rury wiertniczej , napowietrzona woda niosąca zwierciadło w rurze wiertniczej unosi się w sposób ciągły i jest odprowadzana ze studni, aby wpłynąć do osadnika, a osadzona woda spływa grawitacyjnie z powrotem do studni.Gdy głębokość odwiertu jest większa (ponad 50 m), wydajność usuwania wiórów w tego rodzaju wiertnicy jest większa niż w wiertarce z pompą ssącą lub strumieniem odwróconym obiegiem.Dlatego tego rodzaju wiertnica jest odpowiednia do sytuacji, gdy studnie są o większej głębokości, suszy z niedoborem wody i zamarzniętej warstwy gleby w strefie zimnej.

Niektóre wiertnice obrotowe są wyposażone w pompę płuczkową i sprężarkę powietrza w tym samym czasie, dzięki czemu można wybrać różne metody mycia w zależności od sytuacji.

Rodzaj wiertnicy obrotowej z głowicą hydrauliczną.Napędzana silnikiem hydraulicznym przez reduktor, głowica napędowa poruszająca się w górę iw dół wzdłuż wieży zastępuje stół obrotowy i kran na obrotowej platformie wiertniczej, napędzając rurę wiertniczą i wiertło w celu obracania i cięcia warstwy skalnej.Studnie wodne o dużej średnicy można wiercić dużym wiertłem o średnicy 1 m.jego cechy to duża prędkość wiercenia, łatwy załadunek i rozładunek narzędzi wiertniczych oraz łatwa praca obudowy studni.Gdy rura wiertnicza jest wysunięta, nie jest konieczne podnoszenie narzędzia wiertniczego i unika się szeregu elementów, takich jak wciągarka, koło pasowe do podnoszenia, stół obrotowy, kran i kwadratowa rura wiertnicza.Wiertnica obrotowa z wibracją jest rodzajem obrotowej platformy wiertniczej, która łączy wibracje i ruch obrotowy w celu wiercenia warstw skalnych.Wiertło składa się z wiertła, wibratora, amortyzatora drgań i rury prowadzącej (rys. 3).Ekscytująca siła wytwarzana przez wibrator powoduje kołysanie całego narzędzia wiertniczego.Wiertło jest osadzane na zewnątrz korpusu wibratora za pomocą pierścienia ciernego.Z jednej strony wibruje przy częstotliwości roboczej wibratora ok. 1000 obr / min i amplitudzie ok. 9 mm;z drugiej strony obraca się z niską prędkością 3-12 obr / min wokół osi wibratora, aby rozbić warstwę skały, podczas gdy rura wiertnicza nie obraca się, a wibracje nie są przenoszone na rurę wiertniczą za pomocą amortyzatora.Odwrotny obieg sprężonego powietrza służy do przemywania studni, dzięki czemu zwody są odprowadzane ze studni przez wewnętrzną wnękę rury i rurę wiertniczą pośrodku wibratora.Ten rodzaj wiertnicy ma prostą konstrukcję i wysoką wydajność wiercenia.Średnica odwiertu wynosi około 600 mm, a głębokość wiercenia może sięgać 150 m.

• Wiertnica Ercussion

Poprzez pionowy ruch posuwisto-zwrotny narzędzi wiertniczych, wiertło uderza w dno otworu, przerywając warstwę skalną.Jego konstrukcja jest prosta, ale nie ma systemu przepłukiwania studni cyrkulacyjnej, więc usuwanie zwiercin i wiercenie nie mogą być prowadzone w tym samym czasie, więc wydajność pracy jest niska.Głębokość wiercenia jest zwykle mniejsza niż 250 m, a niektóre mogą sięgać 500 m-600 m.Główne typy są następujące.Prosta wiertarka udarowa wykorzystująca ciężar narzędzia wiertniczego do uderzania w formację.Dolny koniec narzędzia wiertniczego to kilka otwartych kątowych zaworów kłowych.Kiedy narzędzie wiertnicze przesuwa się w dół pod działaniem własnego ciężaru, otwiera się zawór chwytaka, a każdy czubek pazura wbija się w warstwę skały na obwodzie o średnicy około 1 m, a następnie wciągarka podnosi narzędzie wiertnicze przez linę stalową .Podczas zamykania zaworu chwytaka zwierciadła są chwytane w korpus stożka, a następnie zawór chwytaka jest otwierany w celu wyładowania zrębów.Głębokość wiercenia stożka udarowego i chwytającego wynosi zwykle 40-50 m, a maksymalna głębokość to 100-150 m.

Wiertnica udarowa linowa składa się z masztu i krążka do podnoszenia u góry, liny stalowej, mechanizmu udarowego, narzędzi wiertniczych (w tym rura wiertnicza i wiertło), silnika itp. (Rys. 4).Podczas pracy silnik napędza mechanizm udarowy przez urządzenie przenoszące, aby napędzać linę stalową, aby narzędzie wiertnicze poruszało się w górę iw dół.Kiedy wiertło porusza się w dół, ciężar narzędzia wiertniczego powoduje, że wiertło wbija się i łamie warstwę skalną, podczas gdy ruch w górę zależy od uciągu liny stalowej.Wysokość opadania narzędzia wiertniczego, tj. Wielkość skoku, jest określana zgodnie ze stanem skały, na ogół 0,5-1 m, a duża wartość jest stosowana w przypadku skały twardej;częstotliwość uderzeń wynosi zwykle 30-60 razy / min.Ścinki można oczyścić z ziemi za pomocą bębna do odsysania piasku lub wiertła lufowego, które integruje wiertło i bęben do odsysania piasku.Wiercenie i usuwanie zwiercin może odbywać się w tym samym czasie, tak że zwierciadła mogą bezpośrednio dostać się do bębna ekstrakcyjnego, a następnie narzędzie wiertnicze zostanie podniesione w celu wysypania zwiercin.Aby poprawić odporność na zużycie i prędkość wiercenia wiertła, często na koniec wiertła nakłada się proszek ze stali wolframowej, tworząc stopową końcówkę do naprawiania.

• Wiertnica złożona

Istnieją dwa rodzaje: jeden polega na dodaniu mechanizmu udarowego do obrotowej wiertnicy na bazie obrotowej wiertnicy, głównie obrotowej.W przypadku napotkania warstwy żwiru, wielofunkcyjna wiertnica do wiercenia studni wodnych z wierceniem udarowym ma dużą zdolność adaptacji do różnych formacji;druga to dobrze wiertnica łącząca działanie udarowe i obrotowe, na przykład pneumatyczna wiertarka udarowa DTH.Narzędzie do wiercenia udarowego DTH (rys. 5) składa się z tulei cylindrowej i tłoka poruszającego się w górę iw dół w tulei cylindrowej.Dolny koniec tulei cylindrowej jest połączony z wiertłem, a górny koniec z rurą wiertniczą jest połączony gwintowanym złączem.Powietrze o wysokim ciśnieniu 0,7-1,4 MPa dostarczane przez sprężarkę powietrza przepływa przez zawór zwrotny nad tłokiem, rozdzielacz powietrza i wlot powietrza pod tłokiem, co popycha częstotliwość uderzeń tłoka w następujący sposób Ruch posuwisto-zwrotny 700-1200 razy / min powoduje, że tłok często uderza w wiertło, aby zwiększyć zdolność wiertła do wiercenia w warstwie skalnej.W tym samym czasie narzędzie wiertnicze obraca się z mniejszą prędkością 35-60 obr / min.

Powietrze wypuszczane z górnej i dolnej wnęki tłoka wpływa do wiertła w dół, aby schłodzić wiertło i wyprowadzić zwierciadło z dna otworu z głowicy odwiertu.Konstrukcja obrotowych i obiegowych części płuczących jest w zasadzie taka sama, jak w obrotowych obrotowych obrotowych wiertnicach ze sprężonym powietrzem.Stosowane bity to bity z zębami kulkowymi lub stożkowymi z węglika wolframu.Wiertarka udarowa pneumatyczna DTH może służyć do wiercenia głębokich studni w warstwie twardej skały z dużą prędkością wiercenia, przy czym prędkość wiercenia nie zmniejsza się wraz ze wzrostem głębokości wiercenia, a wiercony otwór jest prosty.

Aby sprostać potrzebom wiercenia w różnych formacjach i poprawić efektywność wiercenia, rozwijają się wiertnice wodne w kierunku wiertnic wielozadaniowych oraz pełnej hydraulicznej przekładni i eksploatacji: wiertnica wyposażona jest w różnorodny sprzęt i akcesoria i mogą przyjmować różne metody wiercenia, takie jak młoty udarowe, obrotowe i DTH;i może również stosować mycie błotem, mycie sprężonym powietrzem oraz mycie dobrze do przodu i do tyłu.