Tot mai mult in ultimul timp, ne sunt solicitate oferte pentru foraje puturi de apa pentru alimentarea diverselor ferme piscicoledin Romania. Dorim ca acest articol sa ajute pe cei care vor infinta astfel de ferme ( pe bani europeni sau nu).
Foraje pentru acvacultura
In primul rand trebuie ca un specialist in acvacultura sa calculeze necesarul de apa ( debitul) . Acesta e bine sa fie calculat / luna, sau /saptamana, si de la acest necesar sa se imparta la zile, ore, secunde pt a se obtine debitul necesar. Pe langa debit va recomandam sa aflati si ce alte cerinte trebuie sa le indeplineasca apa respectiva , de ex temperatura, continut maxim in diverse substante minerale, etc.
Avand debitul necesar, va trebui sa se intocmeasca un studiu hidrogeologic pentru zona d-voastra. Acest studiu ( se face din birou pe baza de informatii existente in diverse arhive) va estima / aproxima debitele si calitatile diverselor straturi acvifere din zona d-voastra, dar si litologia (duritatea ) solului. Din studiu veti putea deduce f simplu ( cu aproximatie) la ce adancime va trebui forat, ce debit se va putea extrage dintr-un singur foraj, ce alte calitati le are respectiva apa din respectivul acvifer, etc. Veti putea face si un calcul privind fezabilitatea investitiei . In sensul ca veti vedea nivelul dinamic estimat si debitul obtinut, veti putea cauta o pompa submersibila pt acesti parametri si veti putea calcula cat va conmsuma /an pentru un anumit debit pompat. Cu acest studiu puteti cere apoi diverse oferta de foraj de la diverse firme de executie. Toate fiind obligate sa oferteze acelasi lucru. Altfel riscati sa comparati mere cu pere, ( foraje profesionale cu foraje casnice, diverse diametre, filtre, etc)
Acest studiu este oricum obligatoriu a se obtine pentru Avizul de gospodarirea apelor care veti fi obligat sa-l obtineti pt investitia d-voastra. Va recomandam sa apelati la Regia nationala Apele Romane pentru astfel de studii hidrogeologice.
Pe baza studiului , angajati un executant pentru executia unui foraj de explorare/exploatare.
Retineti :
Un foraj de alimenatre cu apa ( complet si corect executat) poate fi exploatat continuu 24h/24 , 365 zile/an
Incercati sa cereti d-voastra adancimea de forare, diametrul de forare , pentru a compara oferte similare.
Nu uitati sa luati in calcul evaporarea din timpul verii.
Cu cat debitul si/sau inaltimea de pompare sunt mai mari, si curentul consumat de o submersibila e mai mare. Faceti un calcul sa vedeti fezabilitatea investitiei.
Voi incerca in acest articol sa explic diferentele intre executia unui foraj casnic / personal / familial si a unui foraj profesionist / industrial.
Masoara lucrari ascunse.
Saparea gaurii reprezinta dpdv tehnic activitatea cea mai putin importanta. E bine ca ea sa se faca cat mai rapid (2..3 zile daca e posibil) si cu cat mai putine substante adaugate ( bentonita, barita, polimeri, etc) . Desigur unde este posibil. La forajele profesionale trebuie asigurat un spatiu de minim 70 mm pe raza diferenta intre gaura sapata si tubulatura PVC pentru ca pe acolo se va masura nivelul margaritarului, pozitia izolarii cu peletibentonitici , si tot acolo se va introduce o teava pentru cimentare.
Pe scurt, diferentele majore ( in afara de calitatea materialelor) o reprezinta operatiile care se fac dupa tubare. In timp ce la un foraj casnic dupa tubare se urmareste ( pentru a scadea costurile in principal) ca sa se dea apa limpede cat mai repede, la un foraj profesional aceste operatii pot dura si 1 saptamana.
Aveti mai jos un tabel cu principalele diferente. Desigur ca exista si variante intermediare, in sensul ca se poate face un foraj casnic tubat cu PVC Valrom, dar asta nu are nici o importanta.
Nr. Crt.
Operatie
Foraj casnic
Foraj profesional
De unde apar diferentele
1
Deplasare, transport, logistica, org santier
ieftin
putin mai scump
Instalatiile de foraj pt forajul profesional cu diametru mai mare de sapare au costuri de deplasare si operare mai mari
2
Sapare
ieftin
putin mai scump
Saparea cu un diametru mai mare presupune timp si costuri un pic mai mari.
3
Tubare
ieftin
scump
La forajele casnice se foloseste tubulatura PVC de protectie cu filtre facute artizanal, in timp ce la cele profesionale se foloseste tubulatura Valrom cu filtre din fabrica de 4..5 ori mai scumpe.
4
Piesa de fund
zero
cost
La forajele casnice se practica taierea si impreunarea in forma de varf ascutit a tubulaturii PVC
5
Centrori
zero
cost
Neutilizarea lor poate duce la imposibilitatea filtrarii corecte a nisipurilor fine din stratele acvifere
6
Pietris margaritar
f ieftin
f scump
un metru cub de sort 2-4 sau 4-8 la o balastiera costa 30 lei in timp ce 1 metru cub de pietris cuartos costa 130 euro plus transportul de la distante mari.
7
Introducere margaritar
zero
scump
Introducerea controlata a margaritarului ( masurarea in permanenta a nivelului la care a ajuns) este esentiala pt reusita oricarui foraj.
8
Inel izolare peleti bentonitici
zero
scump
Sunt f multe firme de foraj care nici nu au auzit de asa ceva.
9
Cimentare
zero sau f ieftin
scump, chiar f scump uneori
La forajele casnice se practica golirea de la spuprafata a unui amestec de lapte de ciment. Nu exista nici o garantie / masuratoare care sa ne arate ca a ajuns acolo unde trebuie. La forajele profesionale se injecteaza printr-o teava laterala care se introduce pana deasupra inelului de peleti bentonitici.
10
Pauza priza ciment
zero
scump
Stationare 2 zile pt intarire cimentare costa
11
Desnisipare
ieftin
mai scump
Desnisiparea se face cu aer lift concentric sau excentric pe fiecare portiune de filtru in parte, cu monitorizarea turbiditatii . La unele foraje poate dura si 1 saptamana. Uzual diureaza 1..2 zile.
12
Pompari
ieftin
putin mai scump
Se pompeaza apa in regim variabil pana la limpezire. Se masoara anumiti parametri ai apei cu aparatura.
13
Stabilire parametri foraj
zero
f scump
Se folosesc mai multe pompe mai multe zile pt a determina debitul maxim al forajului, dar si 3 debite inetrmediare.
14
Intocmire documentatie
zero sau f ieftin
mai scump
15
Refacere amplasament
zero sau f ieftin
mai scump sau f scump uneori
16
Sapare si montare camin
ieftin
mai scump
La forajele profesionale caminul e mult mai mare pt ca vin montate diverse echipamente acolo.
Atrag atentia asupra urmatoarelor operatii/materiale :
- folosirea centrorilor – cel putin 2 , unul sub si unul deasupra zonei filtrelor.
- introducerea controlata a acestui pietris,, mai bine zis masurarea in permanenta a nivelului acestuia. E operatia care garanteaza succesul unui foraj. Prea putin nisip inseamna filtru neacoperit , si sanse f mari ca forajul sa dea nisip continuu. Prea mult inseamna comunicare cu stratele superioare, cu sanse de contaminare a apei din foraj , dar si punerea in comunicatie a 2 acvifere, lucru daunator. Desigur ca se poate calcula volumul de pietris necesar a se introduce, dar aceste calcule sunt doar orientative. Gaura de foraj nu e un cilindru perfect, pot fi zone care se strang in jurul forajului ( intra mai putin pietris) , cum pot fi zone de caverne unde intra f mult pietris. Am intalnit cazuri cand din calcul iesea 1 metru cub si abia cu 5 mc s-a trecut deasupra filtrelor, dar si cazurti cand in loc de 3 mc a fost suficient unul. F important e sa se masoare nivelul pietrisului.
- izolarea cu peleti bentonitici. Se asteapta min 2 ore dupa aceea pana la cimentare.
- cimentarea pe toata lungimea forajului cu reteta de lapte de ciment si bentonita corecta care sa asigure o intarire lenta a cimentului. E o operatie complicata tehnic ( se face printr-o coloana suplimentara introdusa prin spatiu liber din exteriorul tubulatrii PVC). E si foarte costisitoare. Nu e corect ca acel spatiu sa se umple cu pietris. Desi stratul de jos deschis cu filtre in foraj e izolat, prin acel pietris se pun in comunicare straturile de deasupra, lucru incorect ( dpdv legal) pt mama natura.
- desnisiparea si masuratorle de debit – sunt la randul lor operatii complicate care necesita pe langa unelte ( compresor, generator, pompe) si diverse instrumente de masura.
Astept cu nerabdare comentariile / intrbarile voastre.
În procesul de foraj, instrumentele de dislocare sunt antrenate în mişcare, cu ajutorul garniturii de foraj. La forajul executat cu circulaţie de fluid, garnitura este formată din prăjini tubulare, asamblate prin filete.
Funcţiile garniturii de foraj sunt:
Prajina de foraj
Transmite mişcarea de rotaţie de la suprafaţă la sapă;
Asigură prin propria greutate, apăsarea pe sapă, pentru dislocarea rocii;
Asigură canalele de circulaţie pentru fluidul de foraj. Fluidul curat, circulă spre talpa sondei, prin interiorul prăjinilor, iar al doilea canal, exterior (între prăjină şi peretele sondei), permite reîntoarcerea fluidului, încărcat cu detritus;
Constituie ansamblul de introducere şi extragere din talpa sondei a instrumentelor de dislocare şi a sculelor speciale;
Asigură efectuarea operaţiilor auxiliare: carotaj mecanic, probare de strate, instrumentaţii.
Construcţia garniturii de foraj
Garnitura de foraj este formată din: prăjini grele, prăjini de foraj,prăjina de antrenare,racorduri şi reducţii. Prăjinile grele se află la parte inferioară a garniturii, prăjina de antrenare, la partea superioară, iar între ele sunt prăjinile de foraj, ele având lungimea cea mai mare în garnitură.
Prăjini grele
Prăjinile grele realizează prin greutatea proprie apăsarea pe sapă şi menţin prin rigiditatea lor verticalitatea găurii, evitând devierea. Ele se montează deasupra sapei sau carotierei şi pot asigura 70-80% din apăsarea pe sapă.
Prăjinile grele sunt de două tipuri: obişnuite şi speciale.
Prăjinile grele obişnuite, sunt tuburi cilindrice cu peretele gros, construite în variantele:mufă-cep, mufă-mufă şi cep-cep. Diametrele nominale sunt cuprinse între 3 1/8 ” şi 11″. În aceste cazuri pentru îmbinare se folosesc racorduri cep sau mufă. Sunt confecţionate din oţel aliat, crom-molibden, sau crom-nichel. După confecţionare sunt tratate termic. Cele de diametru mare pot fi confecţionate din oţel carbon.
Prăjinile grele speciale sunt utilizate pentru prevenirea devierii găurii de sondă. Acestea au o rigiditate mai mare şi reduc flambajul prăjinilor.
Prăjini de foraj
Prăjinile de foraj sunt tuburi din oţel, aluminiu, sau aliaje uşoare (cu titan). Pentru mărirea capacităţii de rezistenţă la îmbinări, capetele lor sunt îngroşate (ramforsate). Tăierea filetului în acest caz nu slăbeşte rezistenţa prăjinii.
Diametrul nominal al prăjinilor de foraj corespunde diametrului exterior al corpului prăjinii şi este cuprins între 60,3mm (2 3/8 in) şi 168,3mm (6 5/8 in).Pentru fiecare diametru pot exista de la una la patru grosimi de perete.
Îmbinarea prăjinilor se face cu ajutorul racordurilor speciale. Racordul este format din dintr-un cep special montat la un capăt al prăjinii şi o mufă specială, montată la celălalt capăt al acesteia. Mufa şi cepul special au filet cu pasul mare, pentru înşurubare-deşurubare în timp relativ scurt. Racordurile speciale pot fi: înfiletate şi sudate, funcţie de modul cum sunt fixate la capătul prăjinilor. Prăjinile de foraj cu racorduri înfiletate au la capete cepuri cu filet normal, cu conicitatea şi pasul, mai mici decât la filetele speciale.
Prăjinile cu racorduri sudate sunt cele mai utilizate. Se renunţă astfel la filetul normal, mărunt, al cepului prăjinii, care produce mai multe inconveniente. Se sudează racordul de corpul prăjinii.
Prăjini de antrenare
Acest tip de prăjini fac legătura între garnitura de foraj şi capul hidraulic. Prăjina primeşte mişcarea de rotaţie de la masa rotativă, prin intermediul unor piese adaptoare. Pentru a putea primi mişcarea, prăjinile de antrenare au corpul profilat la exterior. În secţiune transversală au formă de pătrat, hexagon, octogon, etc. Cele mai folosite sunt cele pătrate şi hexagonale (pentru sonde de mare adâncime). Racordurile fac corp comun cu corpul prăjinii. Filetele de la parte superioară a prăjiniilor de antrenare au sensul invers filetelor din garnitură, pentru a evita deşurubarea.
Reducţii
Reducţiile permit legătura dintre prăjinile de foraj de dimensiuni diferite, sau dintre prăjini şi diferite scule de foraj, sau cu prăjina de antrenare şi prăjina grea. Sunt tuburi scurte (400-700mm), cu filet cep-cep, mufă-cep, sau mufă-mufă.
Solicitările garniturii de foraj
În procesul de foraj, garnitura este supusă unor solicitări variate funcţie de metoda de foraj aplicată, condiţiile din sondă, sau tipul de operaţie efectuat. Solicitările pot acţiona simultan sau separat.
La forajul rotativ asupra garniturii acţionează următoarele solicitări:
Întindere axială, produsă de: propria greutate, presiunea în interior ca urmare a circulaţiei fluidului, frecarea de peretele sondei, forţele de inerţie, etc.;
Compresiune axială, consecinţă a forţei de apăsare pe sapă, a frecării de peretele sondei la introducerea garniturii şi a forţelor de inerţie;
Răsucire, sub acţiunea momentului ce trebuie transmis sapei;
Încovoiere, generată de schimbarea direcţiei găurii de sondă, acţiunea forţelor centrifuge la rotirea garniturii;
Presiune interioară, de la circulaţia fluidului;
Presiune exterioară, dacă garnitura este goală (fără fluid);
Oscilaţii longitudinale, de răsucireşi transversale, create de acţiunea sapei în talpă şi de imperfecţiunile garniturii.
În perioada de exploatare prăjinile de foraj sunt supuse unor controale care constau în verificarea stării racordurilor speciale, a filetelor, a diametrului exterior şi interior, a rectilinităţii şi a rezistenţei.
Sapa şpiţ (sapa cu vârf) se obţine dintr-o sapă coadă de peşte, subţire, căreia i se taie colţurile lamelor.
Acest tip de sapă se foloseşte la corectarea găurilor de sondă cu neregularităţi, sau curăţirea sondelor în care au avut loc surpări. Se foloseşte şi la frezatea şiului după cimentare, pentru continuarea forajului.
Sapa cu lame elicoidale se utilizează la devierea voluntară a găurilor de sondă.
Lărgitoarele sunt folosite pentru mărirea diametrului găurii de sondă. Pot fi cu lame (pentru roci slabe) şi cu role, pentru rocile tari.
Pentru foraj de alimentare cu apa si de cercetare hidrogeologica pana la 800 m adancime. Poate fora cu noroi bentonitic dar si cu aer cu ciocan de fund.
Are motor separat pentru partea hidraulica.
Foloseste prajini de foraj de 9 m
Forta de tractiune / ridicare 50 tone
Masa rotary mecanica cu 4 viteze
Pompa de noroi cu pistoane model Ballerini, model 7” x 8”; debit maxim 1620 litrit/min,presiune maxima 17-20 bar
Completa cu toate accesoriile fara prajini de foraj
Aveti mai jos un film care arata principalii pasi pesi in alegerea si montarea unei pompe de caldura.
Desi nu sunt prezentate detaliile, acst film este un bun punct de plecare pentru cei care doresc sa-si instaleze un asemenea sistem de incalzire geotermala.
Partea de foraj prezentata este facuta cu aer cu ciocan de fund cu tubare simultana.
- foraje de cercetare hidrogeologică (prospecţiune şi explorare);
- foraje de exploatare;
- foraje hidrogeologice pentru alimentare cu apă;
- foraje hidrogeologice pentru asecare şi drenare;
- foraje cu destinaţie specială (foraje de observaţie – urmăresc variaţia nivelului dinamic al apei şi sunt sonde cu diametru mic).
din punct de vedere constructiv:
- sonde fără filtru – când acviferele sunt alcătuite din roci în care apa nu antrenează nisip (calcare, gresii);
- sonde cu filtru pentru traversarea unor nisipuri acvifere. Coloana filtrantă poate fi unică (varianta cu pietriş mărgăritar), pierdută, combinată.
din punct de vedere al nivelului apeiîn sondă:
- sonde de apă cu nivel liber (în acvifere fără presiune);
- sonde de apă cu nivel ascendent (în acvifere cu presiune), cu nivel care urcă deasupra stratului acvifer;
- sonde de apă cu nivel artezian, cu nivel care depăşeşte suprafaţa solului.
după modul şi gradul de de deschidere a stratului acvifer:
- sonde de apă perfecte- sonda hidrodinamică perfectă are lungimea filtrului egală cu grosimea stratului şi în timpul extragerii fluidului nu există pierderi de presiune la intrarea apei din strat în sondă;
- sonde de apă imperfecte
după modul de amplasare:
- sonde de apă singulare, sunt sonde obişnuite, al căror scop este determinarea nivelului hidrostatic, a debitului specific şi a posibilităţilor de exploatare;
- sonde de hidroobservaţii, au rol în determinarea nivelului hidrostatic, se tubează provizoriu cu diametru mic;
- sonde centrale cu sateliţi, folosite pentru determinarea caracteristicilor hidrogeologice pentru mai multe orizonturi acvifere. Sonda centrală se execută în carotaj mecanic continuu, urmat de carotaj geofizic. Se tubează pentru orizontul acvifer apropiat de talpa sondei. Sateliţii se execută în sapă pentru orizonturile superioare.
- grup de sonde hidrogeologice, se execută pentru a urmări raza de influenţă. Dintr-o sondă se extrage apa şi se urmăreşte evoluţia nivelului în celelalte sonde.
2. Săparea sondelor hidrogeologice
Pentru executarea găurilor de sondă la forajul hidrogeologic se pot folosi următoarele metode de foraj: manual, cu şnec, percutant şi rotativ.
Forajului rotativ aplicat la sonde hidrogeologice prezintă particularităţi în privinţa circulaţiei fluidului de foraj. Circulaţia poate fi directă şi inversă. Circulaţia directă se aplică la forajele cu diametru normal. Pentru săparea sondelor hidrogeologice cu diametru mare se utilizează circulaţia inversă (prin exhaustare, aerlift).
Circulaţia inversă prin exhaustare presupune absorbţia fluidului de foraj din interiorul garniturii de foraj cu ajutorul unei pompe centrifuge.
Circulaţia inversă prin aerlift constă în introducerea în interiorul prăjinilor de foraj a aerului sub presiune, prin ţevi de aer cu o anumită submergenţă. Aerul antrenează fluidul de foraj spre suprafaţă şi odată cu el şi detritusul. Prin capul hidraulic, special construit, se introduce aerul în ţevile de aer, care sunt în lichid pe o lungime stabilită. Metoda se aplică după ce s-a săpat o anumită adâncime din sondă (10-20m).
3. Construcţia sondelor hidrogeologice
Programul de construcţie al unei sonde hidrogeologice se face funcţie de acviferele ce urmează a fi exploatate.
Alegerea şi introducerea filtrului la nivelul acviferului şi punerea în producţie, este operaţiunea care stabileşte calitatea executării sondei. Adâncimea pozării filtrului se face după corelarea carotajului mecanic cu carotajul geofizic. Filtrele sunt confecţionate din burlane de foraj, din beton poros, material plastic, sârmă, sau tablă ştanţată.
Coloana filtrantă este coloana de burlane perforată în dreptul acviferului. Ea poate fi: unică, combinată, cu filtru mobil şi pierdută.
Coloana filtrantă unică este o coloană egală ca dimensiune cu adâncimea sondei şi diametrul filtrului egal cu al coloanei de prelungire.
Coloana filtrantă combinată, are lungimea egală cu adâncimea sondei, iar diametrul filtrului este mai mic decât al coloanei de prelungire.
Coloana filtrantă cu filtru mobil este coloana la care, în în interiorul coloanei filtrante unice sau combinate se introduce un alt filtru.
Coloana filtrantă “pierdută” are lungimea mai mică decât adâncimea sondei şi nu ajunge la suprafaţă, doar în interiorul coloanei de burlane tubate anterior. Izolarea celor două coloane se face cu un dispozitiv de etanşare. Coloanele filtrante se confecţionează din burlane , PVC, rar ciment poros.
Coloana filtrantă este alcătuită din: filtru, decantor, coloana de prelungire. Anexele coloanei filtrante sunt dispozitivele de etanşare (la coloane filtrante pierdute), dispozitive de lansare (la coloane filtrante pierdute), dispozitive de protecţie şi centrorii.
Filtrele sunt elementul cel mai important al coloanei filtrante deoarece influenţează calitatea şi cantitatea apei, precum şi buna exploatare a sondei. Cele mai utilizate sunt filtrele din burlane metalice: simple, cu ţesătură metalică şi cu pietriş mărgăritar, precum si material plastic slituit.
Filtrele simple se confecţionează din burlane metalice, în varianta cu şliţuri, cu fantă, şi se dimensionează funcţie de granulometria orizontului acvifer, sau de diametrul pietrişului mărgăritar introdus în spatele filtrului.
Filtre cu ţesătură metalică se confecţionează cu ţesătură metalică aleasă corespunzător analizei granulometrice a nisipului acvifer. Se foloseşte un burlan carcasă, în care se execută perforaţii cu secţiune circulară, sau dreptunghiulară. Se matisează burlanul cu sârmă la 2-3 cm. Se îmbracă apoi burlanul cu ţesătura metalică aleasă şi se înfăşoară peste ea sârmă, pentru a o proteja la transport şi la introducerea în sondă. Spirele se cositoresc să nu existe riscul desfacerii lor în timpul diverselor operaţii.
Filtre cu pietriş mărgăritar se realizează în sondă, sau la suprafaţă (se introduce pietriş mărgăritar între două filtre simple, metalice, concentrice). Pentru filtrele executate în gaura de sondă, se introduce pietrişul de la suprafaţă în spatele coloanei filtrante, în circuit ascendent sau descendent.
Decantorul este partea inferioară a coloanei filtrante şi este construit în scopul decantării nisipului intrat în sondă. Este format dintr-un burlan neperforat, solidar cu carcasa filtrului. Forma lui depinde de roca pe care se aşează (închis la partea inferioară, dacă se aşează pe nisip, deschis, dacă se aşează pe marnă), metoda de foraj şi adâncimea forajului.
Coloana de prelungire este coloana de burlane care se găseşte deasupra ultimului filtru şi care ajunge la suprafaţă, sau 10m în interiorul altei coloane, în cazul coloanelor filtrante pierdute.
Anexele coloanei filtrante:
Dispozitivul de etanşare se foloseşte la coloanele filtrante pierdute pentru etanşarea spaţiului dintre coloana filtrantă şi coloana definitivă.
Dispozitiv pentru protecţia coloanei filtrante se utilizează pentru inchiderea coloanei filtrante la forajele de hidroobservaţii.
Cap de coloanăpentru sonde cu nivel artezian permite dirijarea apei ieşite la suprafaţă.
Niplu de cimentare se utilizează la sondele la care este necesară cimentarea deasupra filtrului pentru a izola acviferele superioare.
Cap de cimentare este folosit pentru executarea operaţiei de cimentare şi asigură legătura cu agregatul de cimentare.
Centrori pentru burlane se folosesc pentru obţinerea unui inel de ciment, sau de pietriş mărgăritar corespunzător.
4. Valorificarea forajelor hidrogeologice
sonda foraje puturi apa
Forajele hidrogeologice sunt utilizate pentru drenarea şi asecarea apelor subterane, precum şi pentru utilizarea apelor subterane în scopuri industriale sau alimentare. Debitul unei sonde poate scădea din motive variate. Exceptându-le pe cele privind posibilităţile acviferului, alte cauze pot fi: conţinutul mare de coloizi în noroiul de foraj, cantităţi mari de nisip, care poate colmata filtrul, depunerile de săruri, care micşorează orificiile.
Punerea în producţie a unei sonde se face în trei etape: decolmatarea, denisiparea şi pompările experimentale.
Decolmatarea este prima fază de punere în producţie pentru sondele la care acviferul a fost traversat cu noroi de foraj.
La sondele pentru apă, dacă acviferul nu a fost traversat cu fluid de foraj, nu este necesară operaţia. La sondele arteziene schimbarea noroiului cu apă este suficientă. La sondele cu nivel liber sau la cele cu nivel ascensional se schimbă noroiul cu apă şi se extrage apa din sondă prin lăcărit. Prin această operaţie se obţine o denivelare sub nivelul hidrostatic, se crează o diferenţă de presiune, condiţie necesară fluxului de apă spre sondă. Dacă aceste operaţii nu dau rezultate se trece la pistonare.
Operaţiile componente ale decolmatării sunt :
Spălare interioară şi exterioară a filtrului pentru eliminarea noroiului de foraj din sondă. Se introduce apă curată prin prăjini, care iese prin parte inferioară a decantorului şi prin spatele coloanei filtrante. Circuitul prin spatele coloanei filtrante se execută până la obţinerea apei curate în circuit şi nu mai mult, deoarece apa va pătrunde în acvifer.
Lăcăritul este operaţia care constă în extragerea apei din sondă cu ajutorul unei linguri, introdusă în coloana filtrantă cu ajutorul unui cablu. Lingurile de lăcărit sunt confecţionate din burlane cu supapă în formă de disc, sau bilă. Lungimea lor este de 1,5-2m. Se introduce lingura în filtru, chiar şi atunci când nivelul apei este mult mai sus, pentru a desfunda mai uşor filtrele prin aspiraţie provocată în dreptul lor.
Pistonarea se excută prin coborârea în sondă a unui piston, care prin mişcări de urcare şi coborâre curăţă filtrul. La ridicarea pistonului se crează o depresiune şi apa pătrunde în sondă, iar la pătrundere are loc o presiune asupra coloanei de apă, care pătrunde în acvifer.
Denisiparea este a doua fază de punere în producţie şi presupune pomparea în care particulele mici de nisip sunt extrase şi eliminate din stratul de apă, iar particulele mari rămân în jurul filtrului formând filtru natural. Acest filtru natural va proteja ulterior, la pompările de exploatare şi experimentale, filtrul introdus în sondă.
Denisiparea se face cu ajutorul instalaţiei aerlift, la care utilajele principale sunt compresorul şi pompa de aer comprimat (Mamuth).
Pomparea experimentalăşi testarea au acelaşi scop şi anume determinarea debitului în funcţie de denivelare, urmărindu-se în acelaşi timp nivelul apei în sondele vecine, pentru determinarea razei de influenţă. Pomparea şi testarea şi se fac prin metode diferite (aerlift şi submersibile). Parametrii obţinuţi sunt folosiţi în stabilirea tipului de pompă submersibilă utilizată pentru exploatare.
Operaţiile din timpul testării sunt următoarele:
deschiderea pompării – se fac probe cu pompa submersibilă pentru cunoaşterea debitului şi a denivelării circa 24 ore.
Testarea de eficacitate – se excută 4 reprize a 6 ore, cu debite diferite, dar constante la o denivelare şi egală ca durată. După fiecare denivelare se fac măsurători pentru restabilirea nivelului hidrostatic.
Testarea de performanţă – se pompează 100 de ore cu debit maxim al utilajului pentru stabilirea regimului de curgere. După terminarea testării de performanţă se fac măsurători privind revenirea nivelului hidrostatic.
Pentru punerea în producţie a unor sonde de alimentare cu apă potabilă, se recoltează probe de apă pentru analize fizico-chimice şi bacteriologice.
Carotierele se utilizează în forajul de prospecţiune şi explorare, pentru obţinerea carotelor (eşantioane) în procesul de carotaj mecanic. Funcţie de locul recoltării se numesc: carotiere pentru carotaj în talpa sondei şi carotiere laterale (ciupitoare).
1. Carotiere pentru carotaj în talpa sondei au în partea inferioară instrumentul de dislocare (capul de carotieră).
coroane diamantate
Carotierele simple sunt formate din tubul carotier, reducţie (piesă care face legătura cu prăjina), capul de carotieră şi reţinătorul de probă. Fluidul de foraj circulă prin spaţiul dintre carotă şi tub.
Carotiere duble utilizate la forajul sondelor pentru petrol şi gaze, sunt formate din două tuburi concentrice (tub carotier şi tub portcarotă, cu supapă de evacuare a fluidului), reducţie, cap de carotieră şi reţinătorul de probă. Tubul portcarotă poate fi fix, sau mobil, atunci când legătura cu tubul carotier se face cu ajutorul unor rulmenţi. Acest din urmă tip se foloseşte la obţinerea unor probe netulburate în roci slab consolidate.
Carotiere amovibile sunt cele la care tubul portcarotă se lansează de la suprafaţă prin interiorul garniturii de foraj. Extragerea se face cu ajutorul unui dispozitiv special (coruncă) lansat prin garnitură cu un cablu. Se utilizează în cazul carotajului pe intervale mari, sau în carotajul intermittent, la intervale mici. Avantajul constă în extragerea de carotă, fără scoaterea garniturii.
Carotiere pentru extragerea probelor orientate sunt instrumente speciale, din două sau trei tuburi concentrice, prevăzute cu dispozitive de măsurare a orientării carotei.
2. Carotiere pentru recoltarea probelor din pereţii găurii de sondă (carotiere laterale, ciupitoare laterale) sunt alcătuite dintr-un corp central, pe care sunt legate ciupitoarele (păhărele). Acestea sunt împinse în peretele sondei cu diferite metode (frecvent prin explozie) şi sunt apoi extrase la suprafaţă.
Capetele de carotieră sunt de tipul: cu lame, cu inserţii (ştifturi), cu role şi cu diamante.
Capetele de carotieră cu lame se folosesc pentru forajul în roci slab consolidate.
Coroanele cu inserţii din material dur (sinterizat), de tip widia (wie-diamant = ca diamantul) (carbură de wolfram), se folosesc în roci cu duritate variabilă (slabe până la tari). Funcţie de duritate se alege tipul de aliaj din care sunt alcătuite inserţiile. Acestea sunt plăcuţe cu forme diferite (paralelipipedică, rombică, hexagonală, pentagonală) şi lungimi de 7-24mm.
Capetele de carotieră cu role se utilizează în roci cu durităţi medii şi mari. Pot să fie echipate cu 4, 6, sau 8 role.
Capetele de carotieră cu diamante sunt asemeni sapelor, cu diamante insertate, sau cu diamante impregnate.
Ondrill importa orice tip de tub carotier simplu, dulu, triplu, carotiera introductibila precum si coroane vidia, diamantate, etc
Funcţie de tipul dislocării, sapele de foraj se clasifică:
sapa de foraj cu 3 lame
- Sape de tip despicător-aşchietor – prin apăsare se realizează despicarea, iar prin rotaţie, aşchierea. În această categorie se încadrează sapele cu lame.
- Sape de tip sfărâmător-rozător – sapele cu inserţii şi sapele cu diamante.
- Sape de tip sfărâmător – aşchietor – sapele cu role.
Sape cu lame
Aceste sape pot fi cu două sau trei lame (la 120º). Sapele cu două lame se numesc şi sape coadă de peşte (cu lame subţiri şi cu lame groase). Părţile de contact cu roca sunt armate cu material dur prin sudură.
Sape cu inserţii
Aceste sape se numesc şi sape monolit. Sapa are un corp masiv, în care sunt fixate inserţii de diferite forme (plăcuţe şi ştifturi) din carbură de wolfram, cu liant de cobalt. Inserţiile se fixează prin lipire cu un aliaj cu alamă, sau prin presare la rece.
Sape cu diamante
Sapele cu diamante sunt utilizate în roci cu durităţi variabile, de la roci puţin tari până la roci extratari. Sunt foarte eficiente la rocile abrasive, în special la adâncimi mari, având o mare rezistenţă la uzură. Durata lor de utilizare este mare, comparativ cu a altor tipuri de sape.
Diamantele, sunt elementele active (diamante industriale) şi sunt prinse într-o matrice (suport), realizată din aliaje dure sinterizate, de tipul carburii de wolfram în amestec cu lianţi (cobalt, fier, cupru, nichel, etc.). Există sape cu diamante insertate, la care granulele de diamant sunt fixate (împlântate) în matrice, sau sape cu diamante impregnate (granule de dimensiuni mici sunt distribuite în masa matricei).
Sistemul de spălare al sapei permite circulatia fluidului de foraj în vederea evacuării detritusului, precum şi pentru curăţirea şi răcirea suprafeţelor active.
Sape cu role
Sapa cu role cu dinti frezati
Sapele cu role au elementele active sub forma unor proeminenţe numite dinţi, care sunt plasaţi pe suprafaţa unor corpuri de rostogolire, numite rolele. Rotirea sapei în jurul axei sale determină rostogolirea rolelor. Contactul dinţilor cu roca este periodic şi limitat ca timp. Pătrunderea dinţilor în rocă produce sfărâmarea ei. Când, pe lângă pătrundere, dinţii mai execută o mişcare de translaţie faţă de talpă, dislocarea rocii se face prin sfărâmare şi aşchiere. În acest caz rolele execută o mişcare combinată, de rostogolire şi translaţie. Cu cât roca este mai dură şi abrazivă, mişcarea de alunecare trebuie să fie mai scăzută, ea lipsind la rocile foarte dure şi abrasive.
Cele mai utilizate sape (săparea sondelor pentru petrol, gaze) sunt sapele cu trei role. Mai există sape cu o rolă, cu două role şi cu mai mult de trei role.
Sapa cu trei role (conuri) este alcătuită din:
- corpul sapei format din trei fălci;
- conurile sapei care sunt purtătoarele dinţilor. Pot fi conuri perfecte sau conuri conjugate (cu două, sau trei conuri);
- dinţii sapei sunt plasaţi pe suprafaţa activă (de lucru), sub formă de coroane circulare paralele. Există sape cu dinţi frezaţi şi sape cu dinţi insertaţi (sape cu ştifturi). Ştifturile sunt confecţionate din carburi sinterizate şi sunt fixate prin presare în locaşuri practicate în corpul rolelor.
În rocile plastice detritusul colmatează spaţiul dintre dinţi, reducând înălţimea dinţilor şi producând manşonarea sapei, cu blocarea rolelor. Pentru evitarea manşonării, s-au construit sape cu autocurăţire, la care dinţii coroanelor unui con calcă în canalele dintre coroanele celorlalte conuri.
- lagărele sapei reprezintă sistemul de rulmenţi pentru fixarea în sapă a rolelor şi asigură posibilitatea de mişcare a acestora.
- dispozitivele de spălare au rolul de a îndepărta detritusul din talpă şi de a curăţa sapa (dinţii). La sapele moderne spălarea este exterioară, orificiile de circulaţie sunt plasate în exteriorul sapei, între conuri, aproape de talpă. Orificiile sunt echipate cu duze speciale, iar fluidul de foraj iese sub formă de jet. (sape maxijet sau cu spălare exterioară joasa).
Sapele au simboluri din combinaţii de litere care dau indicaţii privind tipul de rocă pentru care este construită, tipul de dantură, tipul de lagăre şi tipul de spălare.
Ex: SM – 9 5/8 KLM = sapă pentru rocă slabă-medie (SM), cu diametrul 9 5/8 in (244,5 mm), dantură din stifturi insertate (K), cu lagăre etanşe (L) şi spălare exterioară joasă (maxijet) (M).
Urmatoarele instalatii de foraj sunt de vanzare la pachet . 60.000 eur + TVA toate 3 utilajele ( 2 instalatii si 1 compresor).
Instalatie de foraj pe senile
Utilajele sunt in Romania si se pot vedea la lucru oricand.
NEMEK 300T pe senile 8T- foraj vertical + foraj orizontal – an fabricatie 1987 (pentru foraje cu rotopercutie)
GM 4000 – pe senile 8T – foraj geotehnic in roci dure – (carotaj) + penetrometru greu – an fabricatie 1994
Compresor Atlas Copco XRHS 350 – 21 BAR – 21 m³/min – pentru forajul cu ciocan de fund in roci dure ( Dobrogea, zone montane) dar si in pietrisuri , bolovanisuri !
Camionul este inmatriculat si omologat ca vehicul special cu compresor.
Instalatie foraj geotehnic
Toate utilajele sunt intretinute in stare foarte buna in atelier propriu.
Compresorul functioneaza la parametrii normali, nu prezinta uzura nici partea de compresor, nici partea de motor.
Presiunea joasa sub sarcina - 4-5 Bari
Presiunea joasa fara sarcina – 0.5 – 1 Bar
Presiunea ridicata in sarcina pana la 21 Bari – in mod de lucru
Pentru mai multe detalii nu eziyati sa ne contactati aici .
Compresor ciocan de fund 21 bari
Instalatie de foraj cu aer cu ciocan de fund. Foreaza orizonytal si vertical.
Eficienţa dislocării rocilor în talpa sondei, precum şi stabilitatea pereţilor sondei sunt influenţate de proprietăţile fizice şi mecanice ale rocilor traversate.
duritate roci
2.1.1. Proprietăţile fizice ale rocilor
a. Porozitatea – se referă la volumul spaţiilor dintr-o rocă, neocupat de substanţa solidă şi se exprimă prin raportul dintre volumul golurilor şi volumul total al rocii. Prezenţa porilor reduce duritatea rocii şi rezistenţa ei la pătrunderea unui corp solid. Într-o primă etapă, până la o anumită valoare a forţei de apăsare, roca se deformează, fără a obţine dislocare.
b. Permeabilitatea – capacitatea unui corp poros de a permite deplasarea prin golurile sale comunicante a unui fluid, la crearea unei diferenţe de presiune. În talpa sondei are loc pătrunderea de fluid de foraj pe o anumită adâncime, ceea ce duce la echilibrarea diferenţei de presiune dintre zona de deasupra şi cea de sub talpă, realizându-se condiţii favorabile dislocării rocii cu instrumentele de lucru.
c. Neomogenitatea – este specifică rocilor, ele fiind neomogene din punct de vedere al compoziţiei mineralogice, porozităţii, permeabilităţii, gradului de fisurare, tasare, etc. Această proprietate condiţionează comportamentul rocilor la solicitările mecanice din timpul dislocării.
d. Abrazivitatea – este capacitatea rocilor de a uza prin frecare instrumentele de dislocare. Capacitatea abrazivă a rocilor se manifestă asupra instrumentelor de dislocare, dar şi asupra altor componente ale echipamentului de foraj.
Abrazivitatea rocilor este o proprietate relativă. Un oţel poate fi uzat abraziv de o rocă, dar aceeaşi rocă poate să aibă o capacitate abrazivă nesemnificativă asupra unui aliaj dur, de tipul unor carburi metalice.
Uzura abrazivă a instrumentelor de dislocare depinde de abrazivitatea rocii, dar mai depinde şi de rugozitatea suprafeţelor de contact, presiunea de contact, temperatura, viteza relativă de deplasare, natura şi compoziţia noroiului de foraj, etc.
Abrazivitatea rocilor depinde de microduritatea mineralelor componente, de forma şi dimensiunile lor, de forma şi proprietăţile suprafeţelor de contact, etc. În general rocile polimenerale, chiar foarte compacte cum sunt cele magmatice, sunt mai abrazive decât cele monominerale.
Rocile sedimentare cele mai abrazive sunt gresiile cuarţoase. La compoziţii mineralogice similare rocile detritice rezultate din claste cimentate ulterior, sunt mai abrazive decât rocile cristalizate.
2.1.2. Proprietăţile mecanice ale rocilor
Elasticitatea
Unele roci precum şi minerale componente ale rocilor se comportă asemeni unor corpuri elastice. La aplicarea unor presiuni exterioare în interiorul lor se produc deformaţii liniare. Rocile poliminerale nu sunt corpuri elastice.
Plasticitatea
În procesul dislocării unele roci se deformează plastic, deformare care începe atunci când starea de tensiune depăşeşte limita elasticităţii. Plasticitatea rocilor depinde de compoziţia mineralogică. Creşterea conţinutului de cuarţ, feldspaţi, sau alte minerale cu duritate mare, reduce plasticitatea rocilor. Cea mai mare plasticitate o au argilele hidratate.
Plasticitatea rocilor influenţează mult procesul dislocării. În cazul acestor roci (plastice) efortul pentru separarea de fragmente în talpa sondei este mai mare. Deci contează foarte mult viteza şi tipul de sapă cu care se acţionează.
Rezistenţa (tăria) rocilor
Rezistenţa unei roci este capacitatea sa de a se opune la deformare, în momentul în care este solicitată de către o forţă.
Este o proprietate care influenţează în mare măsură procesul de dislocare prin foraj, respectiv viteza de avansare a sapei, uzura sapelor, tendinţa de deviere, etc. Rezistenţa rocilor este dependentă de tipul solicitării, care poate fi: compresiune, întindere, sau forfecare. Rezistenţa mecanică a rocilor este influenţată de factori naturali şi de factori tehnici. Dintre factorii naturali putem aminti:
Compoziţia mineralogică a rocilor – natura mineralelor şi cantitatea;
- tipul şi cantitatea cimentului;
Gradul de fisurare, stratificaţia, clivajul (ex. în roci cu şistuozitate, rezistenţa la compresiune uniaxială este de două ori mai mare, în planul perpendicular pe cel de şistuozitate);
Structura şi textura rocilor- rocile cu structură cristalină fină au o rezistenţă mai mare;
Gradul de porozitate;
Adâncimea rocilor – cu cât sunt situate mai adânc în scoarţa terestră, au o rezistenţă mai mare (vezi presiunea);
Gradul de alterare.
Factorii tehnici care pot influenţa rezistenţa rocilor:
Durata de acţionare a sarcinii- rezistenţa scade cu creşterea duratei de acţionare;
Viteza de aplicare a forţei de dislocare- experimental s-a constatat că tăria rocilor creşte cu viteza de aplicare a solicitărilor.
Duritatea sau rezistenţa la pătrundere
Prin rezistenţa la pătrundere se înţelege valoare presiunii din centrul suprafeţei de acţiune a sapei, la care se atinge starea limită şi roca cedează. Această proprietate este dependentă de chimismul şi structura cristalină a mineralelor componente.
Deosebim o duritate a mineralelor (duritate absolută) şi o duritate a rocilor (duritate agregativă). Duritatea mineralelor influenţează durata de uzură a elementelor de dislocare (capul carotierei cu role, vidia sau diamante), iar duritatea agregativă influenţează viteza de avansare a sculei de dislocare. Pentru rocile monominerale duritatea se stabileşte cu ajutorul scarii Mohs.
Duritatea rocilor poliminerale se determină cu ajutorul mai multor metode. Una dintre acestea este metoda lui Schreiner. Metoda permite determinarea durităţii, precum şi a elasticităţii şi plasticităţii rocilor şi se bazează pe pătrunderea prin apăsare, a unui poanson într-o rocă cu suprafaţa plană, bine şlefuită. Elementul activ al poansonului este un cilindru cu suprafaţa frontală plană. Sarcina pe poanson creşte treptat (se încarcă), cu posibilitatea ca la fiecare sarcină, deformaţia să se producă până la capăt. Dependenţa dintre deformaţie şi sarcina pe poanson este ilustrată cu ajutorul unor curbe caracteristice, diferitelor tipuri de roci. După această metodă rocile se împart în trei grupe (slabe, medii şi tari), fiecare grupă cu patru categorii.
Pentru majoritatea rocilor, valoarea rezistenţei la pătrundere este mai mare decât rezistenţa la compresiune.
2.1.3. Forabilitatea rocilor
În practica săpării sondelor, dificultatea dislocării rocilor se apreciază printr-un indicator global, numit forabilitate. Forabilitatea depinde de proprităţile fizico-chimice ale rocilor, de duritatea, structura şi textura rocilor, etc. Depinde în egală măsură de instrumentul de dislocare şi metoda de foraj aplicată.
Forabilitatea este o proprietate caracteristică a rocilor, în lucrările de planificare şi normare, de ea depinzând cheltuielile şi durata forajului.
2.1.4. Clasificarea rocilor după rezistenţa lor la forare şi perforare
Rocile se clasifică după proprietăţile lor fizico-mecanice, dar nu există o proprietate care să caracterizeze complet comportamentul unei roci. Complexitatea interacţiunilor din talpa sondei în procesul de dislocare al rocii, face imposibilă găsirea unui criteriu unic de clasificare al rocilor. Interacţiunile complexe sunt generate de comportamentul variabil al rocilor la solicitare, de tipurile de instrumente care acţionează diferit.
Clasificarea rocilor din punctul de vedere al forabilităţii, serveşte la planificarea lucrărilor de foraj, la elaborarea devizelor şi a normativelor de consum de materiale, precum şi la stabilirea normelor de lucru pentru echipa de foraj.
Această clasificare împarte rocile în şase grupe (foarte moale, moale, semitare, tare, foarte tare, extra tare), cu 12 categorii. (fig.)
2.3. Mecanismul dislocării rocilor
Dislocarea rocilor are loc prin pătrunderea sub apăsare, a elementelor active ale instrumentelor de lucru, acestea având forme şi dimensiuni diferite.
Printre procesele simple de dislocare se numără:
Despicarea – este un proces de dislocare realizat de un corp cu o anumită formă, la simpla pătrundere în rocă sub acţiunea unei forţe. Se întâlneşte la unele sape cu role şi apare la forarea rocilor elastice şi plastice foarte tari.
Aşchierea – deformare apărută la pătrunderea unui corp în rocă, de o parte şi alta a suprafeţelor de contact corp-rocă. Se întâlneşte la argilele moi. În acest caz, pentru a obţine dislocarea rocii, este necesar ca odată cu pătrunderea, corpul să execute o mişcare de deplasare paralelă cu suprafaţa rocii, sub acţiunea unei forţe.
Erodarea – proces superficial de dislocare, care apare atunci când instrumentul de lucru are o suprafaţă mare de contact cu roca şi execută deplasarea paralelă cu suprafaţa ei, fiind sub apăsarea unei sarcini. Acest tip de dislocare apare la forajul cu sape cu lame, la sapele cu diamante, în roci tari şi extratari.
2.4. Condiţiile din sondă în procesul de dislocare
Factorii din sondă care influenţează proprietăţile fizico-mecanice ale rocilor din talpă, deci şi eficienţa dislocării sunt: temperatura, presiunea şi fluidul din sondă.
Temperatura
În scoarţa terestră temperatura creşte cu adâncimea (gradientul geotermic 2-3 grade/100m). Gradientul geotermic este variabil de la o zonă la alta, funcţie de o serie de factori din crusta terestră.
La creşterea temperaturii domeniul deformărilor plastice se măreşte, iar limita de curgere şi rezistenţa se micşorează. Fluidul de foraj prezent în talpa sondei reduce temperatura. Rezistenţa rocilor argiloase, calcarelor şi dolomitelor scade cu creşterea temperaturii.
Presiunea
La o anumită adâncime în roci se manifestă presiunea litostatică (pg – geostatică), presiunea laterală (pl – confinare) şi presiunea de strat (ps – presiunea fluidului din porii rocii). În procesul de forare, asupra rocii din talpă acţionează un sistem de presiuni care duc la compresiune triaxială. În planul vertical acţionează presiunea fluidului de foraj (pn), iar în plan orizontal presiunea laterală.
Un foraj se execută în condiţii de siguranţă, dacă presiunea fluidului de foraj este mai mare decât presiunea fluidului din porii rocii. Compresiunea triaxială este uniformă dacă pn=pl şi neuniformă dacă pn diferit pl.
Fluidul din sondă
Rezistenţa rocilor este influenţată în condiţiile compresiunii triaxiale (uniforme sau neuniforme) de fluidul pătruns în porii rocilor. Acesta provine de cele mai multe ori din fluidul de foraj. Rocile sunt corpuri hidrofile şi se umectează uşor. Apa din fluidul de foraj influenţează stabilitatea rocilor. Pot apărea deformaţii plastice, diverse reacţii chimice, funcţie de substanţele existente în fluidul pătruns în rocă, influenţând rezistenţa rocii, în sensul creşterii sau scăderii ei.
2.5. Instrumente de dislocare a rocilor
Instrumentele de dislocare a rocilor se impart în trei grupe:
Sape de foraj – pentru dislocarea pe întreaga suprafaţă a tălpii sondei;
Carotiere – folosite pentru extragerea de probe (carote). Dislocarea în acest caz se face pe o suprafaţă inelară;
Instrumente de dislocare cu destinaţie specială – pentru operaţii deosebite în gaura de sondă.
Desi nu este adus la zi, aveti mai jos un curs despre foraje :
1. Introducere în forarea sondelor
Dezvoltarea societăţii umane a fost şi este dependentă de resursele naturale (apa-potabilă şi industrială, combustibili fosili-hidrocarburi, cărbuni, minereuri). Plasarea acestora în scoarţa terestră, la adâncimi nu întotdeauna accesibile, a impus găsirea unor soluţii pentru identificarea şi exploatarea lor. S-au dezvoltat în consecinţă de-a lungul istoriei tehnicile şi tehnologiile de foraj.
Astăzi lucrările de foraj sunt folosite în mai multe domenii: cercetare geologică, extracţie de petrol şi gaze, exploatarea apelor subterane, executarea de lucrări miniere (puţuri, găuri de ventilaţie), cercetări geotehnice.
instalatie de foraj
Sonda este o construcţie minieră specială, de formă cilindrică, verticală sau înclinată, caracterizată printr-un raport mare între lungime (adâncime) şi diametru, executată cu instalaţii speciale. Deschiderea de formă cilindrică, fără consolidare cu burlane, se numeşte gaura de sondă. Partea superioară a unei sonde se numeşte gura sondei, iar parte inferioară –talpa sondei. Gaura de sondă este delimitată lateral de peretele găurii de sondă.
Forarea (forajul) cuprinde un complex de lucrări de traversare, consolidare şi izolare a rocilor traversate, necesar executării unei sonde. Este o operaţie de dislocare a rocilor şi de evacuare la suprafaţă a fragmentelor rezultate (detritus).
Forarea sau săparea sondelor se execută cu ajutorul instalaţiilor de forare (foraj). Funcţie de scopul urmărit instalaţiile de foraj sunt de capacitate mare (sonde sau instalaţii grele de foraj) şi instalaţii de foraj de mică adâncime (sondeze, sau instalaţii uşoare de foraj).
Sondele au putere instalată mare (mii de CP), execută găuri la adâncimi mari (mii de metri), cu diametre mari (sute de mm la 7000mm- forajele de mare diametru). Garnitura de foraj utilizată este de diametru mare (se măsoară în inci=tol; 1inci=25,4mm).
Sondezele au puteri instalate mici (sute de CP), execută găuri frecvent de până la 1000m, dar pot ajunge şi la 2000m, găuri cu diametre mici.
Dislocarea rocii în talpa sondei se execută cu instrumente speciale. Scopul executării forajului impune modul în care se face dislocarea rocii în talpa sondei. Pentru forajele de cercetare, care urmăresc obţinerea unor eşantioane, dislocarea în talpa sondei se face circular, cu ajutorul unui instrument numit cap de carotieră (freză). În acest caz vorbim de forajul prin carotaj mecanic. Eşantioanele obţinute se numesc carote.
Dacă dislocarea în talpa sondei este circulară completă, instrumentul de dislocare se numeşte sapă.
Instrumentul de dislocare este antrenat cu ajutorul garniturii de foraj (prăjini de foraj), iar detritusul este scos la suprafaţă de fluidul de foraj (de circulaţie).
1.1.Clasificarea forajelor
Clasificarea se face după mai multe criterii.
1. după scop
1.1. Foraje de cercetare geologică
• foraje de referinţă – sunt destinate cercetărilor regionale, se execută la adâncimi relativ mari, în carotaj mecanic continuu;
• foraje de prospecţiuni – urmăresc studiul complex al depozitelor dintr-o anumită regiune, cu precizarea tuturor aspectelor privind litologia, tectonica, resursele minerale, etc. Se execută în carotaj mecanic continuu;
• foraje de explorare – au drept obiectiv conturarea unor zăcăminte, cu determinarea parametrilor cantitativi şi calitativi, necesari în calculul rezervelor, precum şi stabilirea condiţiilor geologice de zăcământ.
1.2. Foraje de exploatare – a hidrocarburilor (petrol, gaze), precum şi a apelor subterane. În această categorie sunt cuprinse şi sondele de injecţie (pentru refacerea presiunii în zăcămintele de ţiţei) şi sondele de observaţie care urmăresc procesul de exploatare. Sarea poate fi exploatată cu ajutorul sondelor.
1.3. Foraje cu destinaţie specială
• de interes minier – se execută la zi, în cariere (derocări prin găuri de explozie), sau în subteran, pentru cercetare geologică, găuri de puşcare, drenaj, aeraj, consolidare rocilor, etc.;
• foraje hidrogeologice – executate pentru identificarea, stabilirea condiţiilor de zăcământ (parametrii calitativi şi cantitativi) şi exploatarea apelor subterane (potabile, termale, minerale);
• foraje geotehnice – utilizate pentru cunoaşterea proprietăţilor fizico-mecanice ale rocilor de fundaţie pentru construcţii civile, industriale, baraje, tuneluri, etc.;
• foraje de interes seismic – utilizate pentru provocarea unor explozii artificiale.
• lucrări de foraj cu diametre mari – utilizate în amenajări hidrotehnice, ca şi lucrări miniere (suitori, puţuri de aeraj, etc.), sau rezervoare subterane.
2. după energia utilizată la acţionarea instalaţiei
2. 1. Foraj manual
2.2. Foraj mecanic – acţionarea se face cu motoare cu abur, cu combustie internă, electrice, hidraulice, sau pneumatice.
3. după energia utilizată la dislocarea rocii
• foraj cu dislocare mecanică
• foraj cu dislocare hidromecanică
• foraj cu dislocare termică
4. după modul de acţionare asupra rocii forajul mecanic este:
4.1. Foraj percutant – dislocarea rocii în talpa sondei se face prin lovire repetată cu o sapă specială, de forma unei dălţi (trepan). Are două variante: percutant-uscat (cu tije sau cablu) şi percutant-hidraulic. În primul caz sapa este antrenată cu ajutorul unui cablu sau a unei tije (metal, lemn). Detritusul este evacuat prin introducerea unei cantităţi mici de apă şi extragerea periodică a noroiului format, cu o lingură cilindrică. În forajul percutant-hidraulic sapa este antrenată cu ajutorul prăjinilor (ţevi de oţel), prin care se pompează continuu fluid pentru spălarea tălpii de detritus.
4.2. Foraj rotativ – cel mai utilizat este forajul rotativ-hidraulic, cu evacuarea materialului dislocat prin circulaţie de fluid. Are două variante: cu rotaţie de la suprafaţă (cu masă rotativă, sau cap rotativ la sondeze) şi cu motoare submersibile. Procesul de forare este continuu, cu evacuarea permanentă a detritusului cu ajutorul fluidului de foraj. Dislocarea rocii se realizează cu diferite tipuri de sape, care execută o mişcare de rotaţie şi pătrundere în teren.
Metoda rotativ-hidraulică se numeşte şi rotary. Sapa este rotită de motoarele instalaţiei prin intermediul masei rotative şi a prăjinilor de foraj. Pentru pătrunderea sapei în roci apăsarea este asigurată de garnitura de foraj. Fluidul de foraj este pompat în talpă prin interiorul prăjinilor.
4.3. Foraj rotativ –percutant
1.2. Dezvoltarea forării sondelor
Primele deschideri prin foraj sunt cunoscute din antichitate. În Egipt în timpul construirii piramidelor s-au executat sondaje cu ajutorul unor tuburi din bronz, armate cu grăunţi de diamant. În China (cu 1700 ani î.e.n.) se săpau sonde cu adâncimi de 500m în sistemul percutant, cu prăjini de bambus şi cu acţionare manuală.
Instalatie de forat pe camion
Exploatare şi prelucrarea petrolului a determinat dezvoltare forajului. Până la utilizarea forajului în exploatarea petrolului, aceasta se realiza prin puţuri săpate manual.
Prima sondă pentru petrol a fost forată în Rusia, lângă Baku (1848), în sistem percutant uscat. Abia în 1859, se forează prima sondă pentru petrol în SUA (Pensylvania).
În România, prima sondă de petrol (mijloace mecanice) a fost forată în 1861 la Mosoare (Târgu Ocna). A fost folosit sistemul percutant uscat cu prăjini de lemn.
Primele sonde se sapă în sistemul percutant uscat, dar se trece la forajul percutant hidraulic, la care evacuarea detritusului se realiza continuu, prin circulaţia apei. Acest sistem permitea adâncimi mai mari de forare şi creşterea siguranţei de lucru. În România sistemul a fost aplicat în 1896 în Prahova (Băicoi).
Când apare sistemul sistemul rotativ (sistemul rotary)? La începutul secolului 20 apare în SUA. În România, primele sonde în acest sistem, au fost forate în 1906 (Moreni-Prahova, Tescani –Bacău).
Dezvoltare sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adâncimilor sondelor.
În fosta URSS, după 1922 se introduce forajul cu turbină, care este un sistem de foraj rotativ, cu un motor amplasat deasupra sapei. La noi s-a aplicat după 1952. Este preferat în cazul rocilor dure şi la forajul dirijat.
Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit îl prezintă flexo-forajul. Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil, cu o structură specială.
Cu toată diversitatea sistemelor şi variantelor, sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit.
Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12.390m (Murmansk-Rusia). În România adâncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi).
1.3. Componentele instalatiilor de forare
Instalaţiile de forare, sonde sau sondeze, au componentele de bază comune. Aceste componente se împart în componente de suprafaţă şi componente de interior. Componentele de suprafaţă, funcţie de rolul lor sunt:
• Grup de forţă-pentru acţionare, format din motoare, motoare electrice de fund;
• Turla cu substructură;
• Sistemul de manevră-pentru intoducerea şi extragerea garniturii de foraj cu instrumentele de dislocare (sapă, freză). Este alcătuit din macara, troliu, geamblac, cârlig, cablu de foraj, şi scule de manevră (elevatoare, pene, cleşti);
• Sistemul de rotaţie-antrenează garnitura într-o mişcare rotativă. Cuprinde masa rotativă şi capul hidraulic;
• Sistemul de circulaţie-asigură circulaţia fluidului de foraj în sondă. Cuprinde pompa de noroi şi conductele de aspiraţie şi împingere (manifold, din engl. manifold=conductă de aducţie), furtun,
Componentele de interior cuprind: coloana de tubaj, garnitura de foraj şi instrumentele de dislocare.
Ciclul de foraj cuprinde succesiunea operaţiilor executate de la montarea unei instalaţii pe o locaţie şi până la demontarea şi transportul spre o altă locaţie. El poate cuprinde:
Lucrări de suprafaţă – amenajarea terenului, montajul instalaţiei de foraj şi anexelor;
Lucrări pregătitoare – verificarea stării de funcţionare a utilajelor, săparea şi consolidarea găurii prăjinii pătrate;
Săparea găurii de sondă – sau forajul propriu-zis, cuprinde un ciclu de operaţii repetat la fiecare introducere a unei sape noi în locul celei uzate şi a garniturii de prăjini până în talpa sondei. Pe măsura adâncirii sondei, la garnitura de foraj se adaugă o nouă prăjină de foraj (“bucata de avansare”). O viteză mică de avansare poate indica uzarea sapei. Extragerea garniturii se face în “paşi” (câte 2-3 prăjini), care se sprijină în turlă, la pod. Toate manevrele se execută cu ajutorul sistemului de manevră şi a mesei rotative (cap rotativ).
Lucrări de consolidare şi izolare a găurii de sondă – forarea începe cu o sapă cu diametru mare, se sapă o porţiune, se tubează prima coloană (coloana de ancoraj) şi se cimentează în spatele coloanei. Se continuă forajul cu o sapă cu diametru mai mic. Funcţie de scopul sondei şi funcţie de condiţiile geologice (natura rocilor, tectonica regiunii) după coloana de ancoraj se tubează direct coloana de exploatare, sau 1-2 coloane intermediare şi apoi coloana de exploatare. Tubarea este operaţiunea de introducere a unor burlane de oţel în gaura de sondă. Burlanele se cimentează în spate în totalitate, sau parţial, pe o anumită înălţime de la talpă.
Operaţii de investigare – la forarea unei sonde, înainte de operaţiunea de tubare se pot executa diferite investigaţii geofizice de tipul carotaj electric, carotaj radioactiv, cavernometrie, măsurători de deviaţie, etc.
Lucrări de punere în producţie – au loc la forajele executate în scopul exploatării unor resurse (hidrocarburi). Sunt specifice la forajele hidrogeologice, sau lipsesc la forajele de cercetare şi la unele dintre cele speciale.
Lucrări de demontare şi transport – reprezintă etapa de finalizare a forajului.
Lucrări de instrumentaţie – sunt lucrări speciale executate pentru rezolvarea unor accidente în gaura de sondă (prinderi la puţ, ruperi de prăjini, etc.). Acestea se execută cu ajutorul unor scule de instrumentaţie.
Unele etape pot să fie suprimate (consolidare şi izolare, investigare) funcţie de scopul forajului.
Se da un foraj si un consumator ( casa, pensiune, etc).
Avem datele forajului si adica :
- nivel static
- curba nivel dinamic / debit ( sau 3 denivelari la 3 debite diferite)
- diametrul de tubare
- pozitia filtrelor
- debitul maxim
Avem si datele consumatorului :
- debit lunar necesar
- debit zilnic necesar
- debit maxim necesar
Plecand de la datele de mai sus exista multe variante a;e instalatiei de alimentare cu apa de la foraj.
Debitul maxim necesar < debitul maxim al forajului , nivel dinamic < 8m ( fata de suprafata solului) = un simplu hidrofor montat in caminul forajului sau chiar la intrarea in casa va rezolva tot necesarul.
Cazul de mai sus dar nivel dinamic intre 8 si 30 m = Un hidrofor cu ejector cu absorbtie de pana la 30 m.
Cazul de mai sus cu nivel dinamic > 30 m = pompa submersibila ( mare atentie la alegerea corecta a ei ) , cu presostat si vas tampon.
Debitul maxim necesar > debitul maxim al forajului . Aici incep calculele. Va fi nevoie de un recipient pentru acumularea temporara a apei . Cat de mare ? Pai depinde de cat e diferenta intre consumul maxim ( si pe ce perioade de timp) si cat da forajul. Pentru o casa familiala un metru cub e suficient. Pentru pensiuni incepe de la 3 metri cubi si poate depasi si 10 metri cubi. Alimentarea recipientului tampon de la foraj se face cu o automatixzare ( plutitor) , respectand regulile de mai sus ( 1. , 2. sau 3. ) . De la bazin spre consumator un simplu hidrofor e de obicei arhi suficient.
Stiati ca :
un foraj da un debit constant 24h/24 265 zile / an.
numarul de porniri dese ale consumatorului ( pompa sau hidrofor)nu sunt sanatoase nici pentru consumator nici pentru foraj.
alegerea pompei e o treaba inginereasca. Cunosc vanzatori de astfel de pompe care nu cunosc corect modul de alegere a unei pompe pentru un anumit foraj.
alegerea gresita a pompei de exploatare e cauza principala a distrugerii/ nisiparii forajelor.
O denivelare mica ( < 10 m ) intr-un foraj arata ca este exploatat cu debit mult mai mic decat cel al stratului acvifer
Nu este recomanda sa se monteze sorbul/pompa submersibila in dreptul filtrelor. Totusi exista situatii cand acest lucru trebuie facut- e bine ca asta sa se faca de un specialist pentru a urmari cantitatea de depuneri si a stabilii solutiile cele mai bune de exploatare a forajului.
foraj cu circulatie inversa – e un sistem “pe moarte” care se folosea pentru saparea cu diametre f mari ( 444 sau 607 mm) in soluri moi ( nisipuri, argile, etc) pentru tubari cu diametre mari ( >200 mm). Intrucat pompele submersibile s-au micsorat ca si diametru , nevoiea de foraje cu diametre mari a scazut, implicit si utilizarea forajului cu circulatie inversa.
foraje cu circulatie directa - e cel mai raspandit sistem de foraj la ora actuala. Presupune folosirea unui noroi bentonitic pentru stabilizarea gaurii forate si pentru eliminarea detritusului rezultat in urma forarii. Are randamente foarte bune ( de pana la 100 m /zi) in soluri moi ( nisipuri , argile) . Este recomandat in Romania pentru Campia Romana (fara Dobrogea) si Campia de vest . Are marele dezavantaj ca sapa foarte greu ( 1-5 metri / zi ) in soluri tari sau chiar semi tari ( pietrisuri, calcare, roci alterate sau compacte). Ambele sisteme mai au dezavantajul ca nu se stie exact daca si unde au intalnit un strat acvifer dacat dupa ce se efectueaza masuratori geofizice costisitoare.
Foraje uscate cu ciocan de fund – e o metoda mai noua care foloseste aerul pentru foraj. Sapa foarte usor in formatiuni dure si semi dure consolidate. Necesita tubare de protectie atunci cand formatiunile sapate nu sunt consolidate. Are marele avantaj ca sapa repede ( 10 metri / ora) si ca se observa imediat ce s-a intalnit un strat acvifer ( sau fisura circulata) . Se folosesc compresoare gigant de 24 bari, 24 metri cubi / minut. Mai are avantajul ca forajul este curat dupa tubare, nemaifiind necesare operatiuni de spalare pentru limpezirea apei. Sunt foarte eficiente in Romania in Zona Dobrogei ( calcare si sisturi verzi) , zona Ploiesti ( pietrisuri grosiere) , zona Cartpatica si subcarpatica , precum si tot Podisul Transilvaniei, maoi exact in orice zona de deal sau munte.
Aveti mai jos un fil facut saptamana trecuta in Dobrogea unde se vede foarte clar cum este eliminat detritusul uscat, vitesza de sapare foarte mare.
Forajul cu aer poate fi combinat cu cel cu circulatie directa cu sau fara tubare de protectie functie de specificul fiecarei zone.
Forajul cu ciocan de fund se poate folosi si la pompele de caldura, micropiloti si / sau alte foraje speciale.
Forajul geologic ( de cercetare geologica sau pentru cuantificarea rezervelor de substanta minerala) are ca rezultat extragerea de carote.
ladite probe lemn
Acestea trebuiesc depozitate, transportate si pastrate in faimoasele ladite de probe. Pana nu demult erau pe scara larga folosite ladite de lemn. Acestea aveau o gramada de dezavantaje – erau grele, se deteriorau in ploaie / la contactul cu apa, erau greu de acoperit si transportat, marcajul carotelor se pierdea usor, etc. In fotografia alaturata aveti o astfel de ladita de probe din lemn folosita multi ani la forajele geologice pe tot teritorilu Romaniei. Un relativ avantaj al acestor ladite din lemn era relativa rezistenta mecanica a lor pe timpul transportului .
De cativa ani au aparut si se folosesc pe scara larga laditele de proba din plastic cu capac. Acestea sunt standardizate pentru fiecare diametru de carota. Pe langa faptul ca sunt mai ieftine decat cele din lemn sunt si mai usoare, mai etanse, mai usor de transportat, marcat si pastrat. Mai jos aveti 2 astfel de poze – o ladita cu capac si un europalet care contine mai multe ladite ( numarul lor depinde de marimea lor desigur)
ladita proba geologie plastic
ladite caroaj continuu geologie
Daca va intereseaza sa achizitionati asa ceva din import va stam la dispozitie pe pagina de contact.
Tot ce trebuie sa ne comunicati e diametrul probelor / carotelor extrase si numarul total de metri forati care va sunt necesari .
Unul din promotorii acestor actiuni e cel care lupta antispam la Google – Matt Cutts.
Este incredibil cat de multi oameni inca nu au apa potabila la indemana. Desi tehnologia de foraj a avansat foarte mult , ea nu a ajuns si in tari sarace din Africa, etc.
Ferma de vant
Google – energie verde – O investitie in ferme eoliene care vor alimenta 55.000 case.
Daca o parte din profitul lor se duce aici e inca bine. Si mai investesc in niste data center noi care consuma mai putin si se racesc cu vapori . Si mai cumpara o fabrica veche de hartie din Finlanda tot pentru un data centre.
Desi e criza Google isi mareste profitul fata de anul trecut la $7.29 miliarde dolari. Detalii aici . Si in curand o sa ne bage reclame si jos pe paginile de cautare .
Si in final sa-i multumim lui Google pentru ca pune site-ul www.ondrill.ro pe locurile urmatoare in cautari :
Termen de cautare google
Pozitia in Google.ro
foraj mediu
1
foraje de mediu
1
ondrill
1
”sedimentare” sau ”exogene”
1
=ondrill=
1
absolventi geologie 2001
1
adancime inghet arges
1
adancime panza freatica ploiesti
1
adancimea apei put rmvalcea
1
adincime foraj pompe caldura
1
alcanii nu au activitate optica
1
alcatuirea substantelor
1
alge in apa potabila put manifestare
1
alimentare cu apa put forat
1
alimentare cu apă în mediul urban standard de cost
Am participat la un curs de proiectare pt forajele pompelor de cladura. Dovada mai jos. A fost interesant, util,dar f scurt. Am cunoscut oameni din domeniu de toate felurile .Din pacate practica a luat-o inaintea teoriei, invatamantului si legislatiei.
Vreau doar sa subliniez aici cateva concluzii importante pentru utilizatori :
exista o diferenta majora intre proiectarea, calcularea executia si functionarea pompelor de caldura mari ( cu zeci, sau chiar sute de foraje) si cele “casnice”cu 2..3 foraje .
va recomand sa folositi si pompele vara pt racire / cooling – pe langa confort veti inmagazina si in pamant o cantitate de caldura pentru iarna care va face pompa foarte rentabila
la sistemele mari nici nu se discuta de consumuri peste 20 % fata de o solutie clasica ( COP > 5)
transferul termic este maxim cand curgerea in sondele u ( circuit inchis) este turbulenta.
va recomand ca timp de circa un an sa faceti testari ale regimului de curgere ( prin reglarea pompei de recirculare)
sistemele deschise ( apa-apa ) sunt in cadere libera ( ca si procent din total sub 10 %) in special datorita legislatiilor in tarile europene ( nu si in Romania)
Exista aparatura de masurare a eficientei transferului sonda U – pamant – din pacate o masuratoare pleaca de la 3000 euro , si deci in cazul sistemeplor casnice mai bine faci un foraj de 100 m in plus si te costa jumatate.
iGeology is a new free iPhone App that lets you take a geological map of Britain with you wherever you go to help you learn about the rocks beneath your feet. And with the phone’s GPS, you’ll know exactly where you are.
Mergeti de va luati un Iphone sau un HTC sau macar un Galaxy s
inapoi la Site Ondrill
Institutul de hidrologie gospodarire a apelor
Web design
Optimizare SEO
Privacy Policy
Sitemap
Foraje
English language OnDrill webpage
Comentarii recente :