Úvod do rotačních vrtných souprav

Vrtací nástroj se spoléhá na rotační pohyb, aby rozbil skalní útvar a vytvořil díry. Zahrnují hlavně velké a malé kuželové vrtné soupravy, vrtací soupravy s otočným stolem s dopředným a zpětným oběhem, vrtací soupravy s hydraulickou hlavou
stroj, vibrační rotační vrtná souprava pro vrtání otvoru atd. Jednoduchá rotační vrtná souprava má pouze vrtací zařízení, zatímco dobře strukturovaná rotační vrtná souprava se skládá z vrtacího zařízení a zařízení na mytí cirkulačních studní. Vrtací nástroje rotační vrtné soupravy pro vodní studny zahrnují vrtné trubky a vrtáky. Běžně používané vrtné trubky mají čtyři jmenovité průměry: 60, 73, 89 a 114 mm. Vrtáky jsou rozděleny do dvou kategorií: vrtáky pro komplexní vrtání a vrtáky pro prstencové vrtání. Velké a malé hrncové kužely používají své vrtací nástroje ve tvaru hrncového kužele k otáčení a řezání vrstvy půdy. Podle velikosti vrtacích nástrojů se nazývají velké hrncové kužely a malé hrncové kužely, které mohou být poháněny lidskou silou nebo silou. Nařezané třísky půdy padají do květináče a jsou zvednuty na zem, aby se vysypaly. Konstrukce je jednoduchá a efektivita práce nízká. Lze jej použít pouze pro obecné vrstvy půdy nebo vrstvy s pískem a oblázky o průměru nejvýše 10 cm a obsahu nejvýše 50 %. Průměr otvoru malého kužele je 0,55 metru a hloubka vrtání je 80 až 100 metrů; průměr otvoru velkého hrncového kužele je 1,1 metru a hloubka vrtání je 30 až 40 metrů. Rotační vrtné soupravy na mytí bahna s pozitivním a zpětným oběhem Běžně používaná rotační vrtná souprava (obrázek 1), to znamená, že rotační vrtná souprava na mytí bahna s pozitivním oběhem se skládá z věže, navijáku, točny, vrtacích nástrojů, kalového čerpadla, a kohoutek a motor. Během provozu hnací stroj pohání točnu přes převodové zařízení a aktivní vrtná trubka pohání vrták tak, aby rotoval a rozbíjel skalní útvar rychlostí 30 až 90 otáček za minutu. Bahno je nasáváno a natlakováno kalovým čerpadlem a následně vtlačováno do duté vrtné trubky kohoutkem nad vrtací trubkou. Stéká dolů do vrtáku a je vyhazován z vodního otvoru, aby chladil a lubrikoval vrták; odřezky spodního otvoru jsou vyvedeny prstencovým kanálem vně vrtné trubky. V ústí vrtu, po usazení v sedimentační nádrži, bahno odtéká zpět do kalové nádrže k recyklaci. Způsob vrtání a struktura rotační vrtné soupravy na mytí bahna s reverzní cirkulací jsou v zásadě stejné jako výše, ale metoda cirkulace bahna je opačná: bahno po usazení v sedimentační nádrži samo odtéká z ústí vrtu na dno vrtu. a bahno nesoucí odřezky se čerpá čerpadlem na písek a štěrk. Vstup vody do vrtné korunky je nasáván vnitřní dutinou vrtné trubky směrem nahoru ze studny a vrácen do sedimentační nádrže. Tato metoda se nazývá čerpací reverzní cirkulace. Vodní čerpadlo může být také použito pro vstřikování tlakové vody ze dna studny do vnitřní dutiny vrtné trubky přes trysku, čímž se vytvoří stoupající vodní proud nesoucí odřezky, což se nazývá proudová reverzní cirkulace. Vrtná souprava může vytvářet vysokou rychlost proudění směrem nahoru ve vrtné trubce a má silnou schopnost vypouštět odřezky a oblázky, takže rychlost vrtání je rychlejší. Je vhodný pro sypké vrstvy, kde je průměr zeminy, obecného písku a oblázků menší než vnitřní průměr vrtné trubky. Vnitřní průměr použité vrtné trubky je větší, obecně 150 až 200 mm, a maximum může být 300 mm. Avšak kvůli omezením sací nebo tlakové kapacity čerpadla je hloubka vrtání obecně do 150 metrů a účinnost odstraňování třísek je vyšší, když je hloubka vrtu do 50 metrů. Rotační vrtná souprava na čištění studní stlačeným vzduchem používá vzduchový kompresor místo kalového čerpadla na rotační vrtné soupravě a místo bahna používá stlačený vzduch k mytí studny. Obvykle se používá metoda reverzní cirkulace, známá také jako reverzní cirkulace plynového výtahu (obrázek 2). To znamená, že stlačený vzduch je posílán do směšovací komory vzduch-voda ve studni potrubím pro přívod vzduchu, takže se mísí s proudem vody ve vrtacím potrubí a vytváří proud provzdušněné vody se specifickou hmotností menší než 1 Působením gravitace prstencového vodního sloupce kolem vrtné trubky proud provzdušňované vody ve vrtné trubce unáší odřezky a neustále stoupá a je vypouštěn ven ze studny a proudí do sedimentační nádrže. Vysrážená voda teče zpět do studny samospádovým způsobem. Když je hloubka vrtu velká (více než 50 metrů), je kapacita odstraňování třísek u tohoto typu vrtné soupravy větší než u vrtných souprav využívajících sání čerpadla nebo reverzní cirkulaci proudem. Proto je vhodný pro situace s velkou hloubkou studní, aridní oblasti bez vody a vrstvy permafrostu ve studené zóně.