Wiertnica Płuczkowa i Technologia Recyklingu Płuczek

Budowa samodzielnej wiertnicy do studni czy otworów pod pompy ciepła wymaga starannego doboru komponentów, zwłaszcza w zakresie napędu, pomp i układu hydraulicznego. Forumowicze aktywnie dyskutują na temat optymalnych rozwiązań, koncentrując się na efektywności i kosztach.

Projektowanie Układu Hydraulicznego Wiertnicy

Napęd i Rozdział Obiegów

Aby zasilić obrót żerdzi, stawianie masztu, pompę płuczki oraz uchwyty żerdzi w samodzielnie budowanej wiertnicy, najlepiej jest rozdzielić układ hydrauliczny na kilka obiegów. Zamiast próbować zasilać wszystko jedną pompą, zaleca się stosowanie:

• Osobnego obiegu o dużym wydatku, około 150 l/min, dla pompy płuczki. W większych konstrukcjach mówiono nawet o znacznie większych przepływach.
• Mniejszych obiegów, około 40 l/min, dla jazdy, podpór i stawiania masztu.
• Do obrotu i podnoszenia karetki warto połączyć dwa mniejsze obiegi zaworami zwrotnymi, aby uzyskać około 70-80 l/min.

Warto również przewidzieć zbiornik oleju co najmniej 100 l, a najlepiej z chłodzeniem. W jednym z projektów zastosowano zbiornik 35l z wbudowanym chłodzeniem, gdzie przez rurki blisko dna przepuszczana jest płuczka.

Wybór Pompy i Silnika

Do połączenia silnika spalinowego z pompą nie należy stosować bezpośrednio pasków czy łańcuchów na samej pompie. Zamiast tego, zaleca się wykonanie płyty montażowej i adaptera ze sprzęgłem kłowym, ponieważ pompy nie tolerują obciążeń promieniowych ani osiowych.

W przypadku pompy płuczkowej, pompa tłokowa zazwyczaj sprawdza się lepiej niż wirnikowa. Dla otworu o średnicy około 160 mm, praktyczna wartość przepływu to około 200 l/min.

Jeśli planowane jest wiercenie w piaskach i żwirku z docelową średnicą wiercenia 160mm pod rurę 125mm, należy dobrać odpowiednią moc silnika. Przykładowo, przy 95 l/min i 160 barach, na silniku hydraulicznym uzyskuje się 31 kW, co oznacza, że silnik spalinowy musi napędzić pompy hydrauliczne z mocą minimum 1,3 x 31 kW.

W jednym z projektów zastosowano silnik z Ursusa C-330, planując zamontowanie dwóch pomp: jednej do wiercenia i ruchu góra-dół, drugiej do jazdy, kierowania, łap i stawiania masztu oraz szczęk do żerdzi. Proponowana pompa do wiercenia miała wydajność w przedziale 80-100 L/min.

Do podwozia, sterowania, szczęk żerdzi, czterech podpór hydraulicznych, uchylania masztu na czas transportu i uchylnej głowicy wiercącej, rozważano pompy NSZ16 lub NSZ32. Pompa NSZ32 miała dodatkowo zasilać opcjonalnego "trolla" do kopania.

Głowica Obrotowa i Udar

Dla głowicy obrotowej, forumowicze wskazywali na hydromotor OMV 500 lub BMV 630. Przykładowe parametry pracy to 100-120 obr/min i momenty rzędu 650-1460 Nm, przy czym około 100 obr/min uznano za sensowny zakres.

Moment obrotowy w zakresie 1000-1200 Nm jest wystarczający do wiercenia przy mocy 10 kW, dla odwiertów do 80 m głębokości.

Jeśli potrzebny jest udar na kamień, lepiej jest dołożyć górny młot/udar przemysłowy, niż próbować kombinować z udarem w samym napędzie obrotu.

Kwestia Pomp Dwusekcyjnych

Stosowanie pomp dwusekcyjnych do silników hydraulicznych budzi kontrowersje. Chociaż działają one podobnie do pojedynczych pomp, przetłaczając olej ze zmienną wydajnością, główną kwestią jest zachowanie obrotów przy dużym zapotrzebowaniu na moment. Pompa dwusekcyjna o dużej wydajności pracująca na niskim ciśnieniu i mniejszej wydajności pracująca na większym ciśnieniu, połączone ze sobą, są typowe dla pras hydraulicznych. Adaptacja takiego rozwiązania do silnika hydraulicznego, bez utraty obrotów, jest przedmiotem dalszych dyskusji.

Profesjonalne Wiertnice i Recykling Płuczek

Wiertnica H30S

Wiertnica H30S zabudowana na samochodzie ciężarowym służy do wykonywania pionowych otworów w gruncie metodą obrotową z użyciem płuczki (prawy obieg). Płuczka wiertnicza wynosi zwierciny i stabilizuje wiercony otwór. Samochód ciężarowy do zabudowy wiertnicy powinien mieć napęd 4×4, wyjścia z przystawki odbioru mocy minimum 90 kW oraz ładowność minimum 12 ton. W zastosowaniu do wiercenia otworów pod pompy ciepła, nominalne parametry wiertnicy H30S umożliwiają wykonanie otworu Ø180 na głębokość 150 m.

Technologia Oczyszczania i Recyklingu Płuczek Wiertniczych

Nowoczesna technika wiertnicza coraz częściej wykorzystuje recykling płuczek wiertniczych, co pozwala na wiercenie oszczędnie i wydajnie. Do najważniejszych zastosowań urządzeń do recyklingu i oczyszczania płuczek zalicza się:

• Horyzontalne przewierty sterowane (HDD).
• Wiercenia na płuczkę na prawy obieg wiertnicami pionowymi (budowa studni, odwierty pod pompy ciepła).
• Oczyszczanie popłuczyn powstających w procesie produkcji kostki brukowej.
• Roboty mikrotunelowe.

Tradycyjna Metoda Przewiertów Sterowanych HDD

Tradycyjna metoda wiercenia wymaga przygotowania i podania do otworu wiertniczego bardzo dużej ilości czystej płuczki wiertniczej. Powstałe błoto bentonitowe (mieszanina płuczki wiertniczej i zwiercin) stanowi odpad budowlany, który wymaga utylizacji i wywiezienia z placu budowy. Ta metoda jest typowa dla maszyn wiertniczych klasy średniej o sile ciągu do 200 kN.

Zapotrzebowanie na płuczkę wiertniczą jest proporcjonalne do wielkości zadania. Przykładowo, przy instalacji rurociągu o średnicy 400 mm na odległość 150 m, zapotrzebowanie na płuczkę może wynosić 150-200 tysięcy litrów. Ta ogromna ilość płuczki, powiększona o około 40-50 tysięcy litrów zwiercin, musi być wywieziona, co spowalnia prace i generuje duże koszty utylizacji.

Duże zapotrzebowanie na płuczkę spowalnia również roboty wiertnicze z powodu konieczności dostarczenia tak dużej ilości wody i mieszania jej z bentonitem, co często trwa około godziny na każde 5000 litrów. W rezultacie wydajność wiertnicy sterowanej oscyluje na poziomie 500-600 mth rocznie, a większość czasu wiertnica czeka na płuczkę. To "najwęższe gardło" technologii HDD ma duży wpływ na rentowność działalności.

Zintegrowana Metoda Przewiertów Sterowanych HDD

Metoda zintegrowana HDD zastępuje tradycyjne mieszalniki systemem recyklingu płuczki wiertniczej i separacji zwiercin w trybie ciągłym. Umożliwia to wielokrotne wykorzystanie tej samej płuczki wiertniczej, a stała frakcja zwierconej formacji geologicznej jest efektywnie odseparowana od błota bentonitowego. Do utylizacji pozostaje suchy piach, żwir, glina itp., w ilości odpowiadającej objętości otworu wiertniczego, co jest znacznie mniej niż w metodzie tradycyjnej.

W tej metodzie następuje znaczne zwiększenie wydajności wiercenia - wiertnice wyposażone w systemy oczyszczania płuczek osiągają zazwyczaj 2-3-krotnie większą wydajność, dochodzącą do 2000-2500 mth rocznie. Wiertnica nie czeka tak długo na wodę i płuczkę, ponieważ płuczka krąży w obiegu zamkniętym, a do wywiezienia jest sucha frakcja, która nie jest odpadem budowlanym. Stanowi to przewagę tej technologii również pod względem ochrony środowiska naturalnego.

Oprócz zwiększenia wydajności, obniżają się również koszty związane z:

• Mniejszym zużyciem wody (spadek o 50-80%).
• Mniejszym zużyciem bentonitów i polimerów.
• Mniejszym zużyciem paliwa.
• Obniżeniem kosztów wywozu błota bentonitowego i utylizacji odpadów budowlanych.

Urządzenie do recyklingu płuczki i separacji zwiercin, zwane w skrócie SOP (System Oczyszczania Płuczki), ma postać kontenera o masie około 7 ton. System SOP jest stawiany na samochodzie ciężarowym w miejsce zespołu mieszalników beczkowych i pełni podwójną funkcję: mieszalnika płuczki wiertniczej oraz urządzenia do oczyszczania błota bentonitowego, czyli oddzielenia zwiercin od płuczki.

Szczegółowy Proces Oczyszczania Płuczek Wiertniczych

1. Mieszanie: Woda z bentonitem mieszana jest w sekcji mieszalnika, wypełnionego wodą w ¾ objętości.
2. Oczyszczanie płuczki:
   1. Czysta płuczka wiertnicza jest transferowana z sekcji mieszalnika do pompy bentonitowej na wiertnicy.
   2. W wyniku postępu wiercenia w dołach technologicznych gromadzi się błoto bentonitowe (płuczka obciążona zwiercinami).
   3. Błoto bentonitowe jest transferowane (za pomocą dodatkowej pompy szlamowej) do sekcji sit, które wstępnie separują zwierciny większe od 150 mikronów.
   4. Wstępnie oczyszczona płuczka jest kierowana z sekcji sit do sekcji recyklonów, gdzie separowane są zwierciny większe od 20 mikronów.
3. Cyrkulacja: Oczyszczona płuczka wiertnicza jest transferowana do sekcji mieszalnika, skąd ponownie trafia do pompy bentonitowej na wiertnicy, zamykając cykl obiegu płuczki.

Wdrożenie technologii oczyszczania i recyklingu płuczek wiertniczych prowadzi do zmniejszenia zużycia wody, ma pozytywny wpływ na ochronę środowiska (nie generuje odpadów budowlanych) i zwiększa rentowność inwestycji dzięki obniżeniu kosztów i zwiększeniu wydajności.

Płuczka Wiertnicza - Definicja i Rodzaje

Podstawowe Zadania Płuczki

Płuczka wiertnicza to specjalistyczny płyn technologiczny wykorzystywany w procesach wiercenia otworów w przemyśle naftowym, gazowym oraz geotechnice. Jej główne zadania to:

• Chłodzenie i smarowanie narzędzi wiertniczych.
• Oczyszczanie dna otworu z urobku (zwiercin).
• Stabilizacja ścian otworu.

Istnieje wiele różnych rodzajów płuczek wiertniczych, dostosowanych do różnych warunków wiercenia i rodzajów skał.

Płuczka Bentonitowa

Płuczka wiertnicza bentonitowa to rodzaj płuczki składającej się z bentonitu, wody i dodatków. Bentonit to naturalny minerał o właściwościach żelujących, dzięki czemu płuczka bentonitowa jest bardzo gęsta i ma dobre właściwości filtracyjne. Stosuje się ją w wielu rodzajach wierceń, w tym w wierceniach otworów wiertniczych, studni, szybów i tuneli. Płuczka bentonitowa jest przygotowywana poprzez zmieszanie bentonitu z wodą i usuwana z otworu po zakończeniu wierceń.

Bentonit to osadowa skała ilasta, której głównym składnikiem jest montmorylonit - minerał z grupy krzemianów warstwowych. Jego właściwości sprawiają, że jest wszechstronny i ceniony w wielu dziedzinach.

tags: #wiertnica #pluczka #przystawka