Tako rotacijsko vrtanje s pozitivnim obtokom kot rotacijsko vrtanje z vzvratnim obtokom sta običajna postopka gradnje vrtanja. Glede na različne geološke razmere lahko izbira različnih vrtalnih naprav izboljša učinkovitost in natančnost vrtanja. V nadaljevanju bomo razpravljali o razlikah in uporabi vrtalnih naprav s pozitivnim obtokom in vrtalnih naprav z obrnjenim obtokom iz različnih zornih kotov, da bi zagotovili osnovo za izbiro.
1. Načelo delovanja
Vrtalna naprava s pozitivnim obtokom
Načelo delovanja vrtalne naprave s pozitivnim obtokom temelji na prednjem toku blata. Vrtalna tekočina se transportira v vrtino s črpalko za blato, sveder pa se ohladi in prenaša z odrezki skozi vrtalno cev in šobo svedra. Potaknjenci se nato vrnejo v tla vzdolž zunanje stene vrtine. Celoten proces tvori zaprt pozitivni cikel. Ta metoda kroženja učinkovito očisti sveder in prenese odrezke na tla za obdelavo.
Vrtalna naprava za obratno cirkulacijo
Načelo vrtalne naprave z obratno cirkulacijo je nasprotno pozitivnemu kroženju, pri čemer se uporablja zračni ali hidravlični povratni tok. Vrtalna tekočina se črpa iz tal v dno vrtine skozi sredinsko luknjo vrtalne cevi, odpadki pa se s podtlakom ali plinskim dvigom posesajo v tla skozi središčno luknjo vrtalne cevi. Ker se ostanki odvajajo neposredno iz notranjosti vrtalne cevi, ima povratna cirkulacija večjo učinkovitost odstranjevanja ostankov in preprečuje kopičenje ostankov v vrtini.
2. Učinkovitost vrtanja
Zaradi razlike v poti odstranjevanja rezanja in učinkovitosti je vrtalna naprava z obratno cirkulacijo boljša od vrtalne naprave s pozitivno cirkulacijo glede učinkovitosti vrtanja.
Značilnosti učinkovitosti vrtalne naprave s pozitivnim obtokom
Primeren je za mehke kamnine in plasti zemlje, hitrost vrtanja pa je zmerna.
Odrezki se vračajo v tla vzdolž stene vrtine, pot pa je dolga, kar lahko povzroči povečanje viskoznosti blata in vpliva na učinkovitost odstranjevanja odrezkov.
Značilnosti učinkovitosti obratno cirkulacijske vrtalne naprave
Odrezki se odvajajo skozi notranjo luknjo vrtalne cevi s kratko potjo in visoko učinkovitostjo.
Dobro se obnese v trdih kamninah in kompleksnih formacijah ter lahko znatno poveča hitrost vrtanja.
3. Uporaba
Uporaba vrtalne naprave s pozitivnim obtokom
- Geološke razmere, kot so plasti prsti in formacije mehkih kamnin.
- Vrtine z globino vrtanja (500-1500 metrov), kot so vrtine za namakanje kmetijskih zemljišč in vrtine za geološko raziskovanje.
- Stroškovno občutljivi projekti, zaradi preprostega sistema pozitivne cirkulacije so obratovalni stroški nizki.
Uporaba obratno cirkulacijskih vrtalnih naprav
- Trda kamnina in zapleteni geološki pogoji, kot je vrtanje globokih vrtin in visoko trdotne kamninske formacije.
- Projekti z visokimi zahtevami glede kakovosti vrtanja, kot je rudarjenje in razvoj geotermalnih vrtin.
- Pri projektih z visokimi zahtevami glede varstva okolja lahko sistem povratne cirkulacije bolje nadzoruje uhajanje vrtalne tekočine in stabilnost vrtine.
4. Prednosti in slabosti
Prednosti in slabosti vrtalnih naprav s pozitivno cirkulacijo
Prednosti:
Sistem je preprost, enostaven za uporabo in vzdrževanje.
Stroški kroženja blata so nizki, primerni za projekte z omejenimi proračuni.
Motnje v formaciji so majhne, kar prispeva k stabilnosti vrtine.
Slabosti:
Učinkovitost odstranjevanja odrezkov je nizka, kar vpliva na hitrost vrtanja.
V kompleksnih formacijah je lahko kroženje blata ovirano, kar zmanjša delovno učinkovitost.
Prednosti in slabosti vrtalne naprave z obratno cirkulacijo
Prednosti:
Visoka učinkovitost odstranjevanja ostružkov in visoka hitrost vrtanja.
Učinkovito se lahko izogne kopičenju kamenih drobcev in izboljša kakovost vrtanja.
Dobro se obnese pri zapletenih formacijah in globokem vrtanju vrtin.
Slabosti:
Sistem je zapleten, stroški opreme in obratovalni stroški pa visoki.
Za delovanje so potrebni strokovni tehniki, kar poveča stroške dela.
5. Kako izbrati
Pri izbiri vrtalne naprave s pozitivnim obtokom ali vrtalne naprave z obrnjeno cirkulacijo je treba upoštevati naslednje dejavnike:
Vrtalne naprave s pozitivnim obtokom so primerne za projekte z omejenim proračunom in nizkimi obratovalnimi stroški.
- Če je formacija stabilna in je globina vrtanja plitva, je prednostna vrtalna naprava s pozitivnim obtokom.
- Če je formacija zapletena ali je trdota visoka, je treba izbrati vrtalno napravo z obratno cirkulacijo, da izboljšate učinkovitost in kakovost.
Proračun projekta
Vrtalne naprave s povratno cirkulacijo so primerne za projekte z velikimi zahtevami. Čeprav so stroški višji, sta učinkovitost in učinek boljši.
- Za projekte z visokimi zahtevami glede varstva okolja, kot so mestna gradnja ali okoljsko občutljiva območja, je mogoče izbrati vrtalne naprave z obratno cirkulacijo.
- Za navadne vodne vrtine in plitvo geološko raziskovanje zadoščajo vrtalne naprave s pozitivnim obtokom.
- Za zahtevne projekte, kot so globoke vrtine, rudniki ali geotermalne vrtine, so vrtalne naprave z obratno cirkulacijo boljša izbira.
6. Zaključek
Vrtalni stroji s pozitivnim kroženjem in vrtalni stroji z obratnim kroženjem kot dve pomembni opremi pri vrtanju imajo očitne značilnosti in prednosti. Vrtalne naprave s pozitivnim obtokom so zaradi svojih enostavnih in ekonomičnih lastnosti primerne za plitve in mehke formacije, medtem ko imajo vrtalne naprave z obrnjeno cirkulacijo prednosti v globokih vrtinah in zapletenih formacijah s svojimi zmožnostmi učinkovitega odstranjevanja odrezkov in močno prilagodljivostjo. Izvesti bi morali celovito oceno na podlagi posebnih potreb, geoloških pogojev in proračuna projekta, da bi dosegli najboljši učinek vrtanja in gospodarske koristi.
