Méthodes de forage de puits : principes technologiques et caractéristiques des principales méthodes

Catégories de puits existants

Selon le but du puits, il existe les catégories suivantes:

1. Paramétrique - permettant de définir une section d'une couche verticale.
2. Exploration - avoir un petit diamètre, déterminer les perspectives de forage.
3. Exploration - déterminer le potentiel des minéraux.
4. Opérationnel - capable d'extraire des minéraux des entrailles de la terre.

Les puits pour la production d'eau sont opérationnels et sont divisés en types supplémentaires:

• production ou injection ;
• spécialisée pour l'eau technique et potable, y compris absorbante;
• pour surveiller et surveiller la pression du réservoir ;
• doublures pour la production;
• estimé pendant le fonctionnement./li>

Chacun d'eux a ses propres caractéristiques lors du forage et lors de l'utilisation.

Matériel et outils de forage

Lors du forage de puits artésiens, les appareils de forage sont utilisés par des professionnels. Pour les petits puits, un trépied conventionnel avec un treuil convient. Il abaissera et élèvera l'outil de forage, composé d'un carottier, de tiges de forage, d'un noyau pour le forage, d'une perceuse.

L'équipement spécial, sans lequel il est problématique de faire un puits, est un outil de forage qui aidera à pénétrer profondément dans le sol (tarière), un trépied et un treuil. Pour forer un puits de vos propres mains, vous aurez besoin d'une tarière en métal. Une perceuse à glace, qui est utilisée pendant la pêche hivernale, peut servir de tarière. L'essentiel est que la perceuse soit en acier à haute résistance. C'est l'option la moins chère pour forer un puits. En plus du trépied, vous aurez besoin de tuyaux de différents diamètres (conduites d'eau, tuyaux, tubage), de vannes, de caissons, de filtres, d'une pompe de puits.

Le processus de forage d'un puits artésien

outil de forage

Voyons maintenant quel foret quel sol et comment forer, voir fig. sur la droite:

Outil de perçage pour perçage manuel

1. Foret à tarière, ou simplement tarière - pour le forage rotatif de sols homogènes cohésifs de densité normale; simplement - pour la terre, les limons, les limons sableux légèrement humides, les argiles molles. Contrairement à une perceuse de jardin, la tarière de forage est bidirectionnelle, sinon l'asymétrie de la force de résistance du sol conduira la perceuse sur le côté et elle se coincera ;
2. Perceuse à verre ou outil de forage Schitz - pour les sols cohésifs, mais visqueux et très collants dans lesquels la tarière se coince. Forage - câble-percussion;
3. Perceuse à cuillère - pour les sols meubles et meubles qui ne tiennent pas dans les tours de la tarière et dans le verre. Forage - percussion-rotatif ou rotatif;
4. Écope - pour nettoyer le tronc de la terre qui s'effrite, du limon, etc. roche semi-liquide molle très lâche ou flottante. Forage - câble-percussion;
5. Comme on dit, pah-pah-pah sur l'épaule gauche, et Dieu nous en préserve, vous n'avez pas besoin d'un foret pour casser des rochers. Coupe transversale - une plaque aux bords arrondis. Calibre - le diamètre intérieur du boîtier moins 3-5 mm. Forage - tige de percussion.

Les tranchants de tous les forets sont en acier trempé. Des dessins d'un verre de forage fait maison, un analogue d'une perceuse à cuillère (les lames de coupe sont réglées par une hélice à un angle de 3 à 10 degrés) et un diagramme d'écope sont présentés ci-dessous. riz. sur la droite. Les diamètres extérieurs de tous ces forets peuvent être modifiés en fonction du calibre du puits.

Changer le liquide pour un plus léger

Le fluide du puits est changé par rinçage direct ou inverse avec un tubage abaissé et une tête de puits scellée. La bouillie est remplacée par de l'eau de formation, l'eau de formation par de l'eau douce ou de l'huile, et l'huile est remplacée par divers systèmes de mousse.

Lors du changement d'eau de formation d'une densité de 1200 kg/m3 en huile d'une densité de 900 kg/m3, la chute de pression maximale ne sera que de (1200-900)/1200 * 100% = 25% de la pression créée par la formation colonne d'eau. Si cette méthode ne parvient pas à induire un afflux de pétrole depuis le réservoir, d'autres méthodes de développement sont utilisées. Il s'agit généralement d'un écouvillonnage ou d'une compression.

Puits artésien

Schéma d'un puits artésien.

Le nom de ce type d'exploitation vient de la langue française - de l'endroit où le premier puits coulant a été foré : la province d'Artois. La grande longueur du puits et les roches solides du sol traversé sur le chemin de l'aquifère nécessitent l'utilisation d'appareils de forage puissants - la méthode à la tarière ne fonctionnera pas.

La construction de l'ouvrage est précédée de l'étape de la documentation. Le forage d'un puits artésien n'est pas une activité autorisée, mais pour utiliser l'eau de celui-ci, de nombreux permis et approbations doivent être délivrés, y compris l'obtention d'un permis d'utilisation du sous-sol. Le processus est long et coûteux.

Principales étapes : coordination de la localisation du site et du puits, projet d'études géologiques, délivrance d'une licence de l'exploration, le forage, la déclaration et l'inscription des réserves au bilan de l'État.

Les puits artésiens sont divisés en 4 types :

1. Un développement à double enveloppe - un tuyau perforé est monté dans la partie inférieure de la colonne dans l'aquifère et une pompe y est placée, l'autre moitié est installée sur le dessus, atteignant la couche de calcaire. À travers les trous de la biellette inférieure, l'eau pénètre dans le tuyau et est pompée à l'embouchure avec une pompe. Utilisé lorsque la pression du réservoir est faible.
2. Un puits d'eau avec une transition est aménagé avec une section géologique variable. 3 tubes de tubage sont montés - grand diamètre dans la partie supérieure, moyen - dans les pierres et les sables, petit - directement dans la couche productive. Utilisé pour une bonne alimentation en eau.
3. Le puits est classique - avec un tube de tubage pour des conditions normales.
4. Un baril avec un conducteur - à partir de 2 boîtiers: dans les parties supérieure et inférieure.

La technologie de forage est complexe. La construction d'une prise d'eau artésienne est réalisée par des organismes spécialisés.

Avantages

Avantages d'un puits artésien.

Les principaux avantages d'un puits artésien sont l'éloignement de la prise d'eau de la surface et la présence d'eau dans le calcaire poreux, excluant la présence d'impuretés mécaniques dans le liquide. Cela vous permet de pomper une ressource souterraine sans installer de crépine au fond.

De ce fait, d'autres avantages des puits artésiens apparaissent :

• pureté écologique de l'eau;
• indépendance vis-à-vis des conditions climatiques et météorologiques;
• approvisionnement en eau ininterrompu : les réserves d'eau souterraine sont confirmées par des études géologiques.

La source reste inépuisable pendant ≥50 ans. Dans ce cas, vous n'avez pas besoin de dépenser de l'argent pour le nettoyage périodique du filtre : il n'y en a pas.

Défauts

Associés aux coûts au stade de l'organisation de la construction et du forage des travaux en profondeur. La durée de la période allant de la conception à l'obtention d'un passeport pour un puits artésien est de 2 ans.

Il ne sera pas possible de construire une prise d'eau dans une zone limitée : la surface minimale pour un appareil de forage est de 6 x 9 m L'eau contient des formations minérales acquises lors de la filtration à travers le sol et est dure.

puits de sable

Schéma d'un puits de sable.

Ils sont forés à l'aide d'une méthode à vis - la pénétration s'effectue dans des roches tendres: limon, sable et cailloux. Diamètre de fouille ≥100 mm.

Il existe 2 types de puits de sable par profondeur :

• jusqu'à 40 m - sur la couche supérieure avec un débit de 1 m³;
• 40-90 m - troncs profonds avec un débit d'eau 2 fois supérieur.

Une colonne de tubage constituée de tuyaux en métal ou en plastique avec un filtre dans la partie de fond du puits est descendue dans l'ouvrage foré. L'eau est soulevée par une pompe submersible.

Avantages et inconvénients

Le principal avantage est la méthode de forage à la tarière, qui vous permet de construire un puits en 1 à 2 jours sans trop d'effort. La mécanisation de toutes les opérations est assurée par la conception de la foreuse sur châssis automoteur ou mobile.

Autres avantages :

• pureté de l'eau;
• un permis pour la construction d'une prise d'eau n'est pas requis;
• durée de vie - jusqu'à 30 ans.

Des inconvénients sont notés dans les puits de faible profondeur: la dépendance du débit aux précipitations, la sensibilité de la composition de l'eau à la contamination de surface à l'emplacement de la mine. Un autre inconvénient a déjà été identifié - la tendance à l'envasement de la prise d'eau.

Caractéristiques des problèmes de forage offshore

Les plates-formes de forage offshore sont confrontées à un certain nombre de problèmes qui peuvent réduire considérablement l'efficacité du travail effectué.

Les problèmes les plus élémentaires incluent les suivants :

Appareil de forage

• dérive et tangage d'une plate-forme de forage mobile ;
• instabilité des roches meubles des sections du fond marin sur le site de forage, leur fort arrosage;
• préservation de la propreté de l'environnement;
• la difficulté d'organiser les travaux sur la circulation fermée de l'eau ;
• l'impossibilité pour le foreur de voir la tête de puits proche du fond ;
• panne prématurée d'équipements, d'outils dans un environnement agressif;
• sélection de schémas spéciaux et de méthodes de forage, etc.

De plus, le puits est rempli d'eau jusqu'au niveau du fond marin. Cela conduit à un affaiblissement de l'énergie d'impact. La dérive et les sous-courants rendent difficile le maintien d'une stricte verticalité de l'outil de percussion et fragilisent son immersion dans la roche de travail.

Outils et montages pour forer un puits

1. Tarière en métal. L'outil le plus courant pour la construction de mines. Il est appliqué pour travailler sur des sols non friables.La tarière de forage de la production en usine est bidirectionnelle. Cette conception ne vous permettra pas de prendre l'outil sur le côté et de l'incliner. La base inférieure est faite avec des dimensions de 45-85 mm, le diamètre de la lame est de 258-290 mm.
2. foret. Conçu pour travailler dans les roches dures. Avec son aide desserrer la roche. La pointe est croisée et plate. Il peut être utilisé avec une barre de choc.
3. Cuillère ennuyeuse. Il est utilisé pour creuser des puits dans des sols sablonneux, car. le sable ne tiendra pas sur une tarière conventionnelle. Il est utilisé pour le forage à percussion ou rotatif.
4. Percer le verre (projectile de Schitz). Avec son aide, des mines sont créées dans des sols visqueux et très collants, dans lesquels un outil rotatif conventionnel se coincera. Il est utilisé dans le forage à percussion.
5. Écope. Il est utilisé pour le passage des sables mouvants lors des forages à corde.
6. Bien-aiguille. Utilisé pour créer un puits abyssin. Dans cette conception, la buse, la tige et le tubage forment une structure monolithique qui reste souterraine après avoir atteint l'aquifère.

Souvent, plusieurs types d'outils sont utilisés alternativement pour la construction d'un même puits. Par exemple, une tarière, une écope et une cuillère de forage sont utilisées pour travailler sur des sols argileux. Pour le passage des couches de galets - une écope, un ciseau et des tuyaux de tubage.

Classification des aquifères

On distingue les principaux types d'aquifères suivants :

1. Verkhovodka. C'est le nom des porteurs d'eau situés près de la surface de la terre (2-7 m). Il s'agit de volumes limités d'eau non pressurisée entourés de couches résistantes à l'eau (par exemple de l'argile). Le liquide qu'ils contiennent est, en règle générale, de nature pluviométrique et inondable. La nature de l'accumulation est saisonnière.Les principaux avantages de telles sources sont les suivants: faible profondeur, possibilité de levage sans pompe, faibles coûts lors du forage de puits. Le principal inconvénient : la mauvaise qualité de l'eau. Le filtre naturel a une faible épaisseur et n'est pas en mesure de nettoyer complètement le liquide. Divers composés chimiques peuvent y être présents et l'eau est donc destinée à des fins techniques. Pour boire, il ne peut être utilisé qu'après un nettoyage et une ébullition supplémentaires. Un autre inconvénient est une diminution du débit (jusqu'à un arrêt complet de l'approvisionnement en eau) en saison chaude, ainsi qu'une instabilité saisonnière.
2. Apprêt. Le premier aquifère permanent sous forme d'eau souterraine est situé à une profondeur de 6 à 22 m.Une telle couche est située entre des couches imperméables ou n'est limitée que par les aquicludes inférieurs et peut atteindre des tailles importantes. Il se forme à la suite d'infiltrations de sédiments et d'infiltrations de masses d'eau. Le porteur d'eau peut être de type sous pression ou sans pression. Dans le premier cas, l'eau y est sous pression. Le niveau d'occurrence des eaux souterraines peut subir des changements saisonniers, diminuant en été. Avantages : accessibilité aisée et facilité de remontée en surface. L'eau peut être utilisée en toute sécurité pour tous les besoins domestiques, mais elle doit être filtrée et bouillie avant de la boire ou de la cuisiner./li>
3. Aquifères interstrates. Ce sont des dépôts d'eau, colmatés entre deux couches résistantes à l'eau. Ils sont situés à une profondeur de 25 à 75 m et sont toujours sous pression (type pression). Avec une sortie indépendante vers la surface, les accumulations interstrates créent des ressorts. Le principal avantage est la pureté de l'eau. Vous pouvez le boire. Inconvénients : emplacement profond, difficultés de forage, augmentation des coûts de construction des puits.En raison de la présence d'une pression constante, l'eau peut monter indépendamment jusqu'à une certaine hauteur. S'il ne suffit pas d'atteindre la surface, il devient alors nécessaire d'installer un équipement de pompage.

Types de puits par profil

Avant d'atteindre le minerai, la mine peut traverser plusieurs couches de sol

Il est important de choisir la bonne méthode pour forer un puits. Selon le nombre de plans où la mine se courbe, il peut y avoir les types de puits suivants :

• courbe dans un plan;
• courbe dans l'espace.

Cela dépend de la courbure de l'arbre. À cet égard, la courbure dans le plan peut avoir les variétés suivantes :

• un pilier pair, se terminant par une pente en bas;
• coude en forme de S ;
• J - dessin figuratif.

Ces coudes sont formés en raison de la densité différente des couches de sol. À son tour, la courbure dans l'espace peut se manifester sous des formes géométriques plus complexes lors du forage de puits de pétrole et de gaz. Les puits d'eau sont pour la plupart rectilignes, des virages peuvent être utilisés pour contourner les rochers.

Quelle technologie est utilisée le plus souvent

Tout dépend de la profondeur de conception du puits et de la composition du sol sur le site. Sur la base des données d'exploration, la méthode la plus optimale est sélectionnée. Vous devez également comprendre comment trouver de l'eau pour un puits.

Pour le forage de puits artésiens, une méthode rotative est utilisée. Cette méthode est la plus justifiée économiquement, écologiquement et donne des puits de différentes profondeurs et diamètres dans des sols meubles avec des inclusions rocheuses.

Son essence est la suivante :

• Au bout du rotor, entraîné par un moteur à combustion interne, se trouve un foret spécial. Il écrase la race.
• Le puits est alimenté en eau sous pression. Il érode le sol.
• De plus, l'eau est évacuée vers le haut à travers le canal creux du rotor. Cette technologie est aussi appelée « forage avec rinçage »
• Après avoir installé un tube de tubage de grand diamètre, les travaux se poursuivent avec un foret plus petit.
• À la fin des travaux de forage, il est nécessaire de produire le soi-disant. "décomposition" du puits. Cela est nécessaire car la solution eau-argile obstrue les pores à travers lesquels l'eau artésienne s'écoulera dans le puits.

Le puits vous donne la possibilité d'avoir une réserve d'eau sur votre site pour l'arrosage de vos plantes dans des serres en polycarbonate à ciel ouvert, dont vous trouverez les informations ici.

Le forage rotatif est le plus couramment utilisé.

Avantages par rapport aux autres méthodes :

Épilogue

Les maîtres de forage qui maîtrisaient autrefois Tyumen et Urengoy sont toujours en vie. Il n'y avait pas d'équipement géophysique capable de créer une image 3D de ce qu'il y a dans la terre sur un écran d'ordinateur, et il n'y avait pas d'appareils de forage entièrement robotisés à l'époque, mais ils voyaient déjà à travers la terre avec leur intuition, leur expérience et étaient sur "vous" avec tous les esprits des entrailles. Et les ministres et membres du Politburo de l'époque, qui avaient plus d'arrogance que les boyards de l'Ancien Testament et les princes spécifiques, s'adressaient à ces as comme "vous" par leur nom et leur patronyme et leur serraient respectueusement la main.

Ainsi, tous les anciens foreurs de bisons ont des puits infructueux à leur compte, ce dont ils ne se gênent pas - tel est le travail. Que dire alors aux débutants agissant de manière autonome ? Ne vous découragez pas en cas d'échec, tout à coup le premier puits sera vide, ou s'effondrera, ou la foreuse se bloquera. Pas sans cela dans le secteur du forage.Mais l'agacement et la déception s'apaiseront instantanément sous une pression puissante, comme on dit maintenant, positive, dès que votre puits donnera de l'eau.

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Pourquoi un puits vaut-il mieux qu'un puits ?

Auparavant, les problèmes n'étaient résolus que d'une seule manière - un puits était creusé, l'eau était transportée dans la maison dans des seaux. Plus tard, ils ont commencé à utiliser les pompes submersibles les plus simples, ils sont descendus dans des puits et ont pompé de l'eau dans de grands récipients, d'où ils ont été introduits dans la maison par gravité. Mais cette technologie présente de nombreux inconvénients.

Le puits présente des avantages significatifs par rapport au puits

1. En hiver, les conteneurs devaient être isolés très efficacement, et même de telles mesures ne garantissaient pas la sécurité de l'eau.
2. Une légère pression ne permettait pas l'utilisation de machines à laver et autres appareils électroménagers utilisant de l'eau sous pression.
3. Le puits contient de l'eau provenant de couches peu profondes. Il ne répond pas aux exigences existantes de SanPiN à bien des égards. Surtout aujourd'hui, alors que la situation écologique s'est considérablement dégradée.
4. Lors des inondations, de fortes fontes de neige, de fortes pluies, de l'eau sale de la surface de la terre sont tombées dans le puits, ce qui a rendu impossible son utilisation pendant une longue période non seulement pour la cuisine, mais aussi pour les besoins domestiques. J'ai dû pomper complètement l'eau plusieurs fois et la désinfecter.
5. La saleté pénètre dans le puits, elle s'envase, elle doit être nettoyée périodiquement. C'est un travail physiquement très difficile, seuls des professionnels peuvent le faire.

Les principaux inconvénients du puits sont dus à sa faible profondeur.

Aujourd'hui, il existe un excellent moyen de résoudre tous les problèmes - forer un puits, et plus sa profondeur est grande, meilleure est la qualité de l'eau.

Fabrication d'outils de forage

Comme mentionné précédemment, les outils de forage peuvent être fabriqués par vous-même, empruntés à des amis ou achetés dans le commerce.

Parfois, une plate-forme de forage peut être louée. Cependant, l'objectif de l'auto-perçage est généralement de maintenir les coûts aussi bas que possible. Le moyen le plus simple de percer à moindre coût est de fabriquer des outils à partir de matériaux de rebut.

Le schéma montre la disposition des différents outils de forage. À l'aide d'un ciseau, un sol particulièrement dur peut être ameubli, puis retiré à l'aide d'une perceuse, d'une écope ou d'un autre appareil.

Option #1 - Perceuse spirale et cuillère

Le forage manuel peut être effectué avec une perceuse à spirale ou à cuillère. Pour la fabrication d'un modèle en spirale, une tige pointue épaisse est prise, à laquelle des couteaux sont soudés. Ils peuvent être fabriqués à partir d'un disque d'acier coupé en deux. Le bord du disque est affûté, puis les couteaux sont soudés à la base à une distance d'environ 200 mm de son bord.

Une perceuse à faire soi-même pour le forage à la tarière peut être de différentes conceptions. Ses éléments obligatoires sont des couteaux à bords pointus et un ciseau installé au fond.

Les couteaux doivent être placés à un angle par rapport à l'horizontale. Un angle d'environ 20 degrés est considéré comme optimal. Les deux couteaux sont placés l'un en face de l'autre. Bien entendu, le diamètre du foret ne doit pas dépasser le diamètre du tubage. Habituellement, un disque d'un diamètre d'environ 100 mm convient. Les couteaux de la perceuse finie doivent être affûtés avec précision, cela facilitera et accélérera le forage.

Une autre version du foret hélicoïdal peut être fabriquée à partir d'une tige et d'une bande d'acier à outils.La largeur de la bande peut varier entre 100 et 150 mm.

L'acier doit être chauffé et roulé en spirale, durci, puis soudé à la base. Dans ce cas, la distance entre les spires de la spirale doit être égale à la largeur de la bande à partir de laquelle elle est fabriquée. Le bord de la spirale est soigneusement aiguisé. Il convient de noter qu'il n'est pas facile de faire un tel exercice à la maison.

Une tarière en spirale pour le forage peut être fabriquée à partir d'un tuyau et d'une bande d'acier, cependant, il n'est pas toujours facile d'enrouler le ruban en spirale, de souder et de durcir l'outil à la maison

Pour fabriquer une perceuse à cuillère, vous avez besoin d'un cylindre en métal. Dans des conditions d'auto-fabrication, il est plus facile d'utiliser un tuyau d'un diamètre approprié, par exemple un tuyau en acier de 108 mm.

La longueur du produit doit être d'environ 70 cm, il sera difficile de travailler avec un appareil plus long. Dans ce cas, une fente longue et étroite doit être réalisée, verticale ou en spirale.

Une perceuse à cuillère maison est plus facile à fabriquer à partir d'un morceau de tuyau d'un diamètre approprié. Le bord inférieur est plié et affûté, et un trou est fait le long du corps pour nettoyer la perceuse

Deux couteaux en forme de cuillère sont montés dans la partie inférieure du corps, dont le tranchant est aiguisé. En conséquence, le sol est détruit par les bords horizontaux et verticaux du semoir.

La roche détachée pénètre dans la cavité du foret. Ensuite, il est retiré et nettoyé à travers la fente. En plus des couteaux, un foret est soudé le long de l'axe de l'appareil dans la partie inférieure du foret. Le diamètre du trou fait par un tel foret sera légèrement plus grand que l'appareil lui-même.

Option # 2 - écope et verre

Pour fabriquer une écope, il est également plus simple de prendre un tuyau métallique d'un diamètre adapté.L'épaisseur de paroi du tuyau peut atteindre 10 mm et sa longueur est généralement de 2 à 3 mètres. Cela rend l'outil suffisamment lourd pour que lorsqu'il touche le sol, il soit effectivement desserré.

Une chaussure avec une valve à pétales est fixée au bas de la écope. La vanne ressemble à une plaque ronde fermant hermétiquement la partie inférieure du tuyau et pressée par un ressort suffisamment puissant.

Cependant, un ressort trop serré n'est pas nécessaire ici, sinon le sol ne tombera tout simplement pas dans l'écope. Lorsque la écope est retirée, la valve sera pressée non seulement par le ressort, mais également par le sol recueilli à l'intérieur.

Le bord inférieur de la écope est aiguisé vers l'intérieur. Parfois, des pièces de renfort tranchantes ou des pièces de métal triangulaires aiguisées sont soudées au bord.

Un treillis de protection est constitué d'un fil épais sur le dessus et une poignée est soudée à laquelle un câble métallique est attaché. Un verre est également fabriqué de la même manière, seule une valve n'est pas nécessaire ici, et une fente doit être pratiquée dans le corps pour nettoyer l'appareil.