Je dobře známo, že hlavním účelem vrtů je těžba nerostů, kterými jsou ropa, plyn a voda, z útrob země, ale málokdo ví, že existují i jiné druhy. Vrty slouží k provádění pomocných, injekčních, speciálních a průzkumných prací. Ačkoli se design studny pro každý vyrobený zdroj nebo vykonanou práci výrazně liší od analogů, existuje mezi nimi mnoho podobností.
Studna je opracování kruhového průřezu v zemské kůře, jehož průměr je výrazně menší než jeho délka, získané vrtáním z povrchu nebo v zemi v libovolném úhlu k horizontu bez přímého přístupu člověka do kanálu. Při zvažování návrhu všech typů vrtů se používá terminologie přijatá k jejich popisu v těžebním průmyslu.
Rýže. 1 Odběr vody ze studny elektrickým čerpadlem
Koncepce designu a hlavní prvky studny
Návrh pro studnu je soubor prvků zemního výkopu s průměrem mnohem menším, než je jejich délka, což zajišťuje trvalé a spolehlivé vytvoření kanálu mezi zemským povrchem a exponovanou hlubokou zásobní tekutinou. Hlavním účelem vrtného kanálu je geologický průzkum a vyhodnocování podzemních zdrojů, studium struktury úseku, udržování tlaku pracovní vrstvy, sledování těžby ložisek a těžby přírodních zdrojů.
Studny jsou rozděleny do následujících složek:
- Vrt je výkop, ve kterém jsou umístěny pažnice a filtrační potrubí.
- Ústí je začátek vrtu z trubkového segmentu upevněného na povrchu země.
- Dno – spodní část vrtu, dno.
- Cementovací prstenec je cemento-písková směs čerpaná do prostoru mezi stěnami vrtu a pažnicí, která plní funkce těsnění a zpevnění kanálu vrtu.
Rýže. 2 Schematické provedení studny
- Filtr – spodní část trubek pláště studny, ponořená do formace s vytěženým zdrojem. Jako filtr se používá část vrtu bez pažnicových trubek, na jejíž dno je umístěn jemnozrnný štěrk nebo speciální filtrační zařízení.
- Pažnice – pažnicové trubky spojené dohromady a ponořené do vrtu jsou potřebné k izolaci vrtu od hliněné horniny vrtu. Zajišťuje efektivní a spolehlivý provoz vrtu, zabraňuje vniknutí zeminy do kanálu a chrání jej před vnějším tlakem.
V ropném a plynárenském průmyslu se mezilehlé pažnicové řetězce používají k oddělení nekompatibilních geologických zón, které vyžadují různé způsoby vrtání vrtu. Ve vrtném průmyslu se používají následující střední vrtné kolony:
- Pevný. Kompletně zakryjte celý kmen, bez ohledu na umístění hlavního intervalu.
- Shanks. Sloupy určené pro opláštění pouze intervalu otevřených otvorů s částečným překrytím hlavního.
- Letáky. Speciální meziplášťové struny, které slouží pouze k uzavření vadných prostorů hlavní struny, s výjimkou následujících obalových strun.
Rýže. 3 návrh studny – schematický řez
Související články:
Jak najít vodu v místě studny – lidové a vědecké metody. Může být zajímavé přečíst si rozšířený článek o možnostech pro nezávislé a se zapojením vodních specialistů na místě pro vrtání studny nebo kopání studny.
Princip fungování studny na vodu
Studna je namontována pro odběr vody z podzemních zdrojů vody, přičemž se provádějí následující operace:
- Vrtání půdy se provádí pomocí různých zařízení a nástrojů v závislosti na hloubce, typu zdroje příjmu vody a vlastnostech výstavby studny v oblasti.
- Do získaného kanálu do vodonosné vrstvy jsou spouštěny pažnicové trubky s filtrem na konci, které jsou vzájemně spojeny do monolitického sloupu pomocí závitového spojení.
- Voda je čerpána pomocí ručních nebo elektrických čerpadel pro povrchové a ponorné studny napojené na vodovodní potrubí pomocí potrubí.
- Voda vstupující do domu je akumulována ve velkoobjemové vodní nádrži umístěné v horních patrech nebo je organizován automatický systém zásobování vodou pomocí spotřebičů.
Návrh vodní studny – základní prvky
Při vrtání studní jsou přijímána opatření na ochranu kanálu před proléváním, k tomu je v zařízení studní na výrobu vody zahrnuto několik základních prvků.
Rýže. 4 Vzhled plášťových trubek
Pažnicové trubky se používají ke zpevnění a utěsnění vrtu, hlavními materiály pro jejich výrobu jsou kov, plast a azbestocement. Kovové trubky se vyrábí z obyčejné nebo nerezové oceli, existují také pozinkované a smaltované typy.
Kromě závitování se trubky spojují svařováním nebo pomocí spojek.
V poslední době jsou obzvláště oblíbené HDPE trubky, které se hojně používají v běžných pískových vrtech. Plastový výrobní řetězec může být tvořen trubkami o délce 3 nebo 6 metrů a jejich vnější průměr, určený pro instalaci ponorných elektrických čerpadel, je obvykle 90, 113 nebo 125 mm.
Spodní filtr
Zařízení vrtů produkujících vodu na písku nutně obsahuje filtr, který je umístěn ve spodní části pažnicové větve a je ponořen do zvodnělé vrstvy. Existuje několik typů studňových filtrů, které se liší konstrukcí a principem činnosti.
Štěrk
Nejjednodušší typ vzniká přidáním jemnozrnného štěrku na dno studny. Štěrkový polštář zabraňuje nasávání bahenního roztoku ve studni z písku a bahna ze dna a snižuje tak zatížení filtračních ploch pažnicových trubek a elektrického čerpadla.
Rýže. 5 Spodní filtry – konstrukční vlastnosti
štěrbinový
Jednoduché zařízení se stěnou pláště s příčnými nebo podélnými perforacemi ve formě tenkých řezů. Voda dobře prochází úzkými trhlinami a malé částečky písku jsou odlučovány. Toto provedení se používá hlavně v HDPE trubkách.
Síťovat
Jedná se o jemnou síťovinu z korozivzdorných materiálů (potravinářská nerezová ocel nebo sklolaminát), která je vysoce odolná proti oděru. Hlavní nevýhodou konstrukce je její zvýšená odolnost proti proudění vody (o 20-40%), v některých případech to může při nízkém průtoku vést k nedostatku vody ve zdroji.
perforovaný
Provedení se používá v podmínkách, kde je požadována vysoká pevnost, jedná se o trubku s velkým množstvím vyčeřených kulatých otvorů. Perforovaný filtr se používá u zdrojů s malým objemem přívodu a nízkým tlakem.
Je vyroben z nerezového drátu trojúhelníkového průřezu navinutého v hustých řadách na perforované plášťové trubce. Vyznačuje se vysokou pevností a odolností, přímo související s průřezem drátu, který je v něm použit.
- Může to být zajímavé: Jak čerpat studnu po vrtání
Základní metody a zařízení pro stavbu studní
Pro odběr vody ze studní, ponorných a externích elektrických čerpadel se používají čerpací stanice, povrchové čerpací zařízení může být umístěno v blízkosti ústí vrtu nebo v určité vzdálenosti od něj. Pro připojení elektrických čerpadel ke spádovému zdroji se používají různé metody a zařízení, určené pro různé typy elektrických čerpadel.
Hlava
Pokud je nutné vyřešit otázku upevnění ponorného elektrického čerpadla a ochrany kanálu vrtu před pronikáním nečistot a usazenin, používá se hlavice, která se instaluje přes plášť. Zařízení je navrženo pro standardní průměr, může být vyrobeno z plastu, oceli nebo litiny, odolá hmotnosti závěsného čerpacího zařízení do 250 kg. v plastovém provedení a do 500 kg. při použití kovu. Standardní provedení počítá s umístěním karabiny pro zavěšení elektročerpadla a vývodem, kterým prochází tlaková trubka při připojení k vedení.
Konstrukčně je hlavice tvořena dvěma díly, které se spojí po ponoření elektrického čerpadla do studny. K tomu se na plášťovou trubku nasadí příruba, přitlačí se k povrchu země, nainstaluje se pryžový kroužek a nahoře se umístí druhá příruba se zavěšeným elektrickým čerpadlem, která je nehybně upevněna šrouby.
Nástavec
Adaptér umožňuje připojit povrchové odstředivé elektrické čerpadlo nebo čerpací stanici ke studni potrubím, pokud jsou umístěny v určité vzdálenosti. Potrubí je přitom umístěno pod zemí, což vylučuje jejich zamrzání v zimním období, druhou výhodou tohoto spojení je zvýšení hloubky zanoření tlakového potrubí do vrtu jeho snížením pod úroveň terénu, což u povrchových čerpadel nepřesahuje 9 metrů.
Adaptér je vyroben ve formě dvou částí, z nichž jedna s připojeným tlakovým potrubím je umístěna v kanálu vrtu a druhá s připojeným vodovodním potrubím je umístěna venku. Obě části jsou spojeny skrz stěny plášťové trubky pomocí závitů a izolačního pryžového těsnění.
Rýže. 8 Adaptér – konstrukční zařízení
- Zajímavá může být informace o ochranném pásmu vodovodů a kanalizací
kesonová jáma
Kesonová jáma se používá v případech, kdy se elektrické čerpadlo a čerpací zařízení pro automatizaci jeho provozu nachází v blízkosti ústí vrtu. Obvykle je jáma vyrobena ve formě betonového prstence, prohloubeného do země, někdy se používají plastové nebo svařované kovové konstrukce, pokryté bitumenovou hydroizolací. Aby se zabránilo pronikání podzemní vody do spodního vrtu podél vrtu, je dno jámy pokryto cementově-pískovým potěrem.
Obvykle je v kesonových vrtech umístěna čerpací stanice nebo automatické ovládání hlubinného elektrického čerpadla: hydraulický akumulátor, spínač tlaku a volnoběhu, manometr. Kromě izolace od spodní vody zajišťuje keson ochranu před zamrznutím nejen ústí vrtu, ale i celého vodovodního řadu, které se při použití nachází pod zemí.
Rýže. 10 Kesonová studna
Související články:
Studna v zemi – metody a fáze vrtání, uspořádání. Může být zajímavé dozvědět se podrobněji nejen o designu studny, ale také o typech studní v zemi, možných možnostech vrtání a také o způsobech jejich vybavení
Spádové čerpací jednotky a automatizace
Pro odběr vody ze studní se používají především povrchová a ponorná elektrická čerpadla odstředivého principu činnosti. Výhodou tohoto provedení je možnost vytvoření vysokého tlaku v potrubí, díky použití jednotek s velkým počtem oběžných kol, které umožňují zvýšení tlaku v každém dalším stupni.
Ponorná elektrická čerpadla pro domácnost dokážou čerpat vodu z velmi velkých hloubek (asi 200 metrů), povrchové typy se používají u zdrojů s vodním zrcadlem v hloubce až 9 metrů od zemského povrchu. Pro zvýšení hloubky vzorkování povrchových modelů se někdy používají vestavěné nebo ponorné ejektory, i když jejich účinnost výrazně klesá.
Rýže. 11 Odstředivé elektrické čerpadlo
Hydraulický akumulátor, relé a manometr
Pro automatizaci provozu čerpacího zařízení pro přívod vody se používá automatizace studní nebo čerpací stanice, která se skládá z následujících zařízení:
- Hydraulický akumulátor. Jedná se o objemovou kovovou nádrž s gumovou hruškou uvnitř, která se po zapnutí elektrického čerpadla naplní vodou. Zařízení zabraňuje vodním rázům v systému a optimalizuje provoz elektrického čerpadla, čímž snižuje počet jeho zapínacích a vypínacích cyklů.
- Relé. Hlavním prvkem automatického řídicího systému je tlakový spínač, který se k lince připojuje pomocí armatury. Když tlak v systému stoupne nad nastavenou hodnotu, vestavěná membrána uvnitř pouzdra relé přeruší napájecí napětí elektrického čerpadla přes mechanický systém a to se vypne. Po spotřebování vody, když tlak v systému klesne, relé sepne kontakty a zapne elektrické čerpadlo.
- Tlakoměr. Zařízení je jedním z hlavních prvků v každém vodovodním systému, umožňuje vám ovládat tlak a nastavovat zařízení.
Rýže. 12 Automatizace v řídicím systému elektrických čerpadel
Konstrukce studní není příliš složitá, hlavními vnitřními prvky, které se instalují při vrtání, jsou pažnicové trubky a filtr v oblasti dna. Pro příjem vody po instalaci studny se používají další zařízení a inženýrské systémy (keson, hlava, adaptér), které umožňují efektivně připojit elektrické čerpadlo ke zdroji s ohledem na jeho umístění a typ.
