Jak je konstruována vrtná souprava?

Vrtná souprava je složité zařízení. Přesné složení součástí a jejich konstrukční vlastnosti se vybírají na základě zamýšleného účelu budoucí studny a také místa, kde se vrtání provádí.

Princip činnosti vrtného zařízení

Moderní vrtné soupravy poskytují různé technologie vrtání:

1. Rotační jádrové vrtání „na sucho“/s proplachem/s proplachem. Tato technologie se používá pro odběr vzorků půdy. Vhodné pro geologický průzkum.
2. Rotační bezjádrové vrtání s proplachováním/proplachováním. Tato technologie se často používá k vrtání studní pro soukromé zásobování vodou.
3. Vrtání s perkusním lanem. Používá se v inženýrské geologii.
4. Dopad-rotační. Jako nástroje pro řezání hornin se používají vzduchová kladiva a speciální bity. Tato technologie se používá při těžbě zemin s kategoriemi vrtatelnosti VII až IX.
5. Vibrační vrtání. Skupina společností Geomash a OZBTM IV V.V. Vorovsky vyvinul vibrační modul KVBM, který se používá v kombinaci s vrtnými soupravami UGB řady 587 z produkce Geomash.
6. Šnekové vrtání.

Klasifikace vrtných souprav

Vrtné soupravy jsou rozděleny do následujících kategorií:

• S rotátorem vřetena. Rotace se přenáší přes kelly, s přímým spojením.
• S pohyblivým rotátorem. Kombinuje funkce otočného a rotoru. Umožňuje vrtat bez zvednutí vrtačky. To znamená, že se „zvyšuje“, jak se prohlubuje.
• S rotačním rotátorem. Zde je síla přenášena přes rotor, aniž by přímo působila na vrtnou trubku.

Stacionární instalace jsou zařazeny do samostatné kategorie. Jsou sestaveny na zemi ze svých součástí a poté „zakonzervovány“ pro následné skladování a použití. Jasným příkladem jsou plošinové vrtné soupravy, které se používají na moři k těžbě ropy a plynu. Jsou však specializované, ve většině případů jsou vyráběny na zakázku, na základě konkrétních technických požadavků stanovených pro zpracovávanou studnu.

Manuál

Designově nejjednodušší. Jsou poháněny benzinovým motorem. Jejich charakteristickým rysem je, že jsou přenosné, mobilní, snadno a rychle rozložitelné na díly, které lze později převézt na libovolnou vzdálenost. Mobilní vrtné soupravy se používají hlavně k provádění následujících prací:

• provádění inženýrských průzkumů v obtížném terénu,
• mapování terénu;
• jednoduché stavební práce (například instalace sloupů při instalaci plotů).

Populární modely takových vrtných souprav: UKB-12/25, UKB-12/25-01, UKB-12/25-02. Jsou vhodné pro vrtání do hloubky až 10 metrů (až 15 metrů při použití jádrového vrtání). Jejich hlavní předností jsou malé rozměry a možnost použití v interiéru a na jiných místech s omezeným prostorem.

Malé velikosti

Převážně malé vrtné soupravy se používají pro vrtání vrtů pod vodou nebo pro vytváření technických vrtů jak z první zvodně, tak z dalších. Jsou kompaktní a lze je použít ve stísněných prostorách a dokonce i uvnitř. Pro jejich přepravu je povoleno umístění na samohybný podvozek s nízkou nosností nebo jako tažené zařízení (klasifikace je stejná jako u jednoduchých přívěsů za osobní automobily nebo traktory, které nevyžadují dodatečné povolení k jejich přepravě a operace).

Tyto vrtné soupravy zahrnují ZBT-100 Belka MDR, ZBT-200 Belka MDR a ZBT-250 Strelka MDR. Byly již uzpůsobeny pro umístění na podvozky oblíbených ruských nákladních automobilů, včetně GAZ a KAMAZ. Lze je ale použít i s vozy Next a Silant, to znamená, že jsou univerzální. Průměrná hmotnost malých vrtných souprav je pouze asi 500-1000 kg v závislosti na použité sestavě zařízení.

Právě o tento typ zařízení je nyní největší poptávka, protože se hodí pro širokou škálu prací ve stavebnictví a zástavbě soukromých pozemků. Poptávka po takových službách je jistě vysoká. Při nákupu takového zařízení byste však měli určitě vzít v úvahu kompatibilitu s doplňkovým vybavením a také přístup k náhradním dílům pro údržbu a opravy. V tomto ohledu je zařízení od ruských výrobců nejlepší volbou podle většiny kritérií.

Samohybný

Charakteristickým rysem takových instalací je přítomnost podvozku, který je součástí celkového designu. To znamená, že samotné vrtací zařízení je neodnímatelné, ale může být částečně demontovatelné pro pohodlnější přepravu součástí a údržbu. Většinou se tyto modely používají pro vrtání studní s hloubkami od 100 do 1000 m Nejčastěji se používají v:

• vrtání artéských studní,
• v geologickém průzkumu pevných rudných nerostů
• v inženýrské geologii
• při vrtání a trhacích pracích atd.

Samojízdné vrtné soupravy jsou buď mechanické nebo hydraulické, podle typu použitého pohonu. Používají elektromotory nebo spalovací motory. Samohybné vrtné soupravy jsou široce používány při vrtání studní.

Na housenkových drahách

Jsou podtypem samohybných vrtných souprav. Používají se v oblastech, kde je vyžadována zvýšená průchodnost terénem a hrozí také sesuv půdy. Oblíbené modely vrtných souprav jsou URB-2NT, URB-4T. Některé z těchto modelů jsou multifunkční: například URB-2NT je namontován na vyvážecím stroji, který má kbelík, který umožňuje vyklízení území a jeho přípravu pro následné vrtání. Používá se hlavně při geologickém průzkumu.

Vrtné soupravy na pásových pásech mají oproti těm, které jsou umístěny na kolovém podvozku, řadu výhod:

• mobilita;
• zvýšená schopnost běžeckého lyžování.

Pro geologické průzkumné práce

Pro geologický průzkum se používají vrtné soupravy, které umožňují vrtání pod různými úhly 90 a 45 stupňů. Průměrná hloubka jejich vrtání je asi 250-350 metrů. Taková zařízení se používají k průzkumu nových ložisek a také k inženýrským průzkumům (těžba horniny při zachování vrstev).

Pohon těchto jednotek je realizován přes PTO od motoru podvozku. Je také možné napájet hydraulický systém instalace z palubního dieselového spalovacího motoru.

Klasifikace podle druhu vykonávané práce

Vrtné soupravy jsou klasifikovány podle typu prováděné práce:

• pro provozní práce;
• pro průzkumné práce;
• pro vytváření technických studní.

Tato klasifikace je podmíněná, protože existuje multifunkční zařízení. A v závislosti na instalované sadě přídavných nástavců může být použit pro různé typy práce. Například mnoho vodních vrtných souprav lze přeměnit na technické studny.

Pro operativní práci

Jedná se o vrtné soupravy, které se používají k vytvoření studny dané hloubky. Například pro získání přístupu do vodonosné vrstvy, pro instalaci hromady. S jejich pomocí se vytvoří vertikální studna. Dělí se na pravidelné a jádrové. Do této kategorie spadá většina produkčních modelů.

Pro průzkumné práce

Taková zařízení se používají pro geologický průzkum ložisek pevných nerostů a také pro vrtání mapovacích vrtů. Charakteristickým rysem je možnost vrtání pod úhlem 45 stupňů.

Princip fungování takových vrtných souprav je stejný jako u sériových. Existuje však další zařízení, které umožňuje změnit úhel vstupu vrtáku do horniny, stejně jako sada senzorů a senzorů pro automatizaci a získávání informací o zpracovávané hornině.

Pro vytváření technických studní

Hovoříme o instalacích a souboru zařízení, které umožňuje rychle vytvořit technickou studnu pro zajištění technické vody bez nutnosti použití dalších zařízení. To znamená, že instalace prorazí skálu a okamžitě nabere a odčerpá vodu. Existují jak mobilní, tak stacionární.

Z jakých částí se skládá vrtná souprava?

Většina vrtných souprav má podobnou strukturu. Skládají se z následujících částí:

1. Stožár
2. Rotátor
3. Cestovní systém
4. Kompresorové a čerpací zařízení.
5. Pomocný náhon
6. Převodovka.

Řada vrtných souprav a sada jejich zařízení je registrována v GOST. Používají se především při geologickém průzkumu, inženýrských průzkumech a v těžebním a ropném a plynárenském průmyslu.

Oblasti použití vrtných souprav

Hlavní oblasti, kde se multifunkční vrtné soupravy používají:

1. Občanská a průmyslová výstavba. Především – v přípravných pracích, ve fázi tvorby a instalace základové desky. Používají se ale i při stavbě plotů.
2. Železniční, silniční stavby. Pro rekognoskaci území, stanovení optimální trasy pro komunikaci, dále pro zpevnění vozovky a náspu.
3. Inženýrsko-geologické průzkumy, včetně průzkumů neprozkoumaných oblastí.
4. Geologický průzkum. Provádí se k identifikaci zásob pevných minerálů. Při takové práci se používají vrtné soupravy, které umožňují změnu úhlu vrtání.
5. Geofyzika. Hlavně pro vrtání strukturálních průzkumných vrtů.
6. V těžebním průmyslu. Častěji – pro vytváření vrtů a studní pro následné trhací práce.
7. Tvorba vodárenských studní. Jejich hloubka se pohybuje od 10 do 300 metrů v závislosti na vrstvě vody, kterou je třeba zpřístupnit.

To jsou jen hlavní oblasti použití. V praxi existuje mnohem více druhů pracovních a technických úkolů, kde lze vrtné soupravy využít. Aktivně se například podílejí na stavbě a přípravě startovacích a přistávacích linek a dokonce i na odpalovacích silech pro kosmické rakety a družice.

O doplňkové výbavě

Široká škála vrtacích zařízení umožňuje použití přídavných zařízení. A to jsou: míchačky pro formování malty, moduly pro zvýšení točivého momentu (pro zvýšení počtu otáček až na 2000 za minutu), dopravníkové systémy pro nakládání vytěžené horniny a tak dále. Rozsah zařízení nabízených výrobci je obrovský, což umožňuje použití vrtacího zařízení pro různé variace práce, pro vrtání hornin jakéhokoli typu.

Mnoho instalací umožňuje použití několika typů vrtání najednou, například URB-2D3.

Na co si dát pozor při výběru vrtné soupravy

Výběr vrtných souprav na trhu je nyní obrovský. Každý výrobce se snaží nabízet vlastní matici výbavy a doplňkové výbavy. Jsou nabízeny jak mobilní, tak manuální a s možnou montáží na různé typy instalačních podvozků. To vytváří určité potíže při výběru technologie. Měli byste se spolehnout na tato kritéria:

• pro jaké úkoly bude zařízení používáno (pouze vytváření studní, také pro stavební práce, pro vrtání studní v interiéru);
• jaké další servisní možnosti má zakoupená vrtná souprava (například instalace přídavného zařízení, změna typu vrtání, instalace na jiný podvozek);
• Rozměry bude třeba vzít v úvahu, pokud se plánuje použití zařízení v omezeném prostoru nebo tam, kde je vyžadována zvýšená mobilita;
• požadovaný druh dopravy (na podvozku, ruční, samohybný);
• výkon, jaká je maximální přípustná hloubka studny (pro různé typy vrtání);
• dostupnost komponent pro údržbu a opravy.

Pokud jde o náklady, mnohem důležitější je věnovat pozornost ceně pravidelné údržby a také tomu, kolik stojí spotřební materiál (vrtáky, vrtáky).

V Ruské federaci jsou také výrobci vrtných souprav a zařízení. Jejich výbava je navíc kvalitou výraznou konkurencí západních zařízení a cena je o řád nižší. Jako příklad můžeme uvést výrobky továren na vrtací zařízení V.V. Vyrábí jak samotné vrtné soupravy, tak veškeré doprovodné vybavení, nářadí, havarijní nářadí, sady pro jádrové a příklepové vrtání.

Stručně řečeno, vrtné soupravy jsou multifunkční zařízení. Používá se v mnoha oblastech. Pro spotřebitele v domácnostech je nejoblíbenějším případem použití pořízení vodonosných vrstev s hloubkou nad 30 metrů (druhá a třetí vodonosná vrstva, v závislosti na regionu).

Vrtné soupravy umožňují obyvatelům domů zajistit si vodu tam, kde není centralizované zásobování. Pomocí těchto strojů se vrtají studny všude tam, kde je to nutné, bez ohledu na typy půdy. Podívejme se, z čeho se vrtná souprava skládá.

Hlavní součásti vrtné soupravy

Vrtná souprava se skládá z plošiny a stožáru. Pro přemisťování vrtné soupravy mezi vrtnými body se montuje na podvozek – automobil, traktor, terénní vozidlo, saně atd. Vrtací plošina obsahuje hlavní pohonné jednotky, hydraulický systém, kalové čerpadlo nebo kompresor, ovládací panel, naviják a skříňku na nářadí. Stožár – slouží ke spouštění a zvedání vrtných a pažnicových trubek. Na stožáru je instalován rotátor, který přenáší rotaci na vrtací kolonu s korunkou.

V závislosti na účelu a aplikaci existují různé typy vrtných souprav od malých a přenosných souprav až po vrtné plošiny pro ropný a plynárenský průmysl.

Typy konstrukcí vrtných souprav

Dnes existuje několik typů instalací, které vám umožňují vrtat studny na zemi. Podívejme se na jejich rozdíly několika způsoby.

V závislosti na typu geologického řezu a účelu vrtu se používá:

• Zařízení pro rotační vrtání: kámen je zničen otáčením vrtné korunky nebo korunky, což vytváří rázové rotační zatížení horniny pomocí kladiva;
• vrtání s perkusním lanem: destrukce horniny se provádí vytvořením nárazu vrtákem na dno vrtu.

Na základě způsobu vývoje studní se rozlišují instalace s různými metodami vrtání:

• šokové lano; vyznačující se nízkou rychlostí vrtání, umožňuje vrtat studny velkého průměru. V případě vrtů pro vodu to nevede ke snížení vydatnosti vody ve zvodně;
• rotační; Rotace je přenášena na vrtací korunku pohyblivým rotátorem na stožáru nebo pevným rotorem na plošině. Existuje „suché“ vrtání – odstranění zničené horniny se provádí pomocí šneku – podél pásu spirálovitě navinutého na potrubí.

Vrtání s proplachem vrtací kapalinou nebo ofukování stlačeným vzduchem má vysokou produktivitu a je pro vrtací firmy ekonomicky atraktivnější.

Existují vrtné soupravy s možností využití přímé nebo zpětné cirkulace vrtu. V prvním případě voda vstupuje do studny a vymývá částice hornin a zvedá je mezikruží. Ve druhém je voda přiváděna do studny a spolu s vrtnými produkty stoupá podél vnitřního průměru vrtných trubek.

Druhy nástrojů pro řezání hornin

Vrtné soupravy používané pro vrtání studní na místě mohou být vybaveny následujícími vrtáky:

• 2 a 3 čepelové bity – pro vrtání do jílů a hlíny;
• koruna – používá se pro průzkumné vrty s odběrem vzorků hornin – jádro;
• válečkový vrták – používá se pro vrtání tvrdých a velmi tvrdých hornin.

Vlastnosti použití

Vrtání studní je složitý proces. Každá studna je individuální projekt, ve kterém je nutné vše předem propočítat. Před zahájením prací je analyzován geologický řez, je vypracován návrh studny s uvedením průměrů pažnicových sloupů a hloubek jejich instalace. Při výběru typu vrtné soupravy, která bude vyžadována pro vrtání, se bere v úvahu několik ukazatelů:

• Hloubka vodonosné vrstvy. Je nutné dát pozor, že první vrstva, na kterou se vrták dostane, nemusí splňovat normy pro použití studny. V takových případech je nutné pokračovat v práci, dokud se nedosáhne vhodné vrstvy.
• Požadavky na kvalitu vody, která bude získávána ze studny.
• Geologická stavba půdy lokality.

Na základě těchto faktorů se volí vrtací zařízení a technologie vrtání.