HU212384B - Method for deepening of a driven well - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás kút hidraulikus alábővítésére, amelynek során ismert módon elkészített, irányítócsővel (1), béléscsőrakattal (2) és palástcementezéssel (3) ellátott kútfuratba (5) alábővítő fúrót (7) juttatunk, ezen keresztül öblítőfolyadékot fecskendezünk a kút falára és azzal azt bontjuk. A bontott talaj, a nyomás következtében az öblítőfolyadékkal a felszínre távozik. Az alábővítés során a fúrószárat vízszintes értelemben forgatjuk és a fúrószár rendszeres kiemelésével a kibővítés mértékét mérjük. HU 212 384 B Λ leírás terjedelme: 6 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

Description

A találmány tárgya eljárás kút alábővítésére, főleg ismert módon elkészített, iránycsővel, béléscsőrakattal, palástcentezéssel ellátott kútfuratok alatt.

Közismert, hogy a fúrt kutak esetében a vízhozam növelésének hatásos módja, hogy a vízadó rétegben a szűrőberendezések környezetében a talajt fellazítva, esetleg fúrás után bővítve, talajcserével, kavics elhelyezésével jó vízáteresztővé teszik. A kút vízhozama a réteg áteresztő képességének, a vízadó réteg vastagságának, a létesített depressziónak, a kút sugarának, és a tápterület távolságának a függvénye. Mivel a rétegvastagság, áteresztőképesség, a rétegben uralkodó hidrosztatikus nyomás a hidrológiai viszonyok által meghatározott érték, így csak a depresszió és a sugár változtatására nyílik lehetőség. A depresszió túlzott növeléséhez a kőzetpórusokban áramló víz sebességének növelésével elérhető egy kritikus érték, amikor a szivárgási nyomás a kőzetszemcsét elmozdítja, a kút homokolását előidézi, illetve a szűrővázat eltömíti. A szűrőfelületen kialakuló kritikus szivárgási tényező nagysága behatárolja a hagyományos kútkiképzési eljárással kivitelezett kutak maximális vízhozamát, és a biztonságos üzemeltetés feltételeit.

Ismert a 195 987 számú magyar szabadalom szerinti eljárás, amelyben a furat bővítését szárnyas bővítő fúróval végzik. Ezen találmányhoz tartozik egy berendezés is kutak fúrására, főleg termelő béléscsővel és szűrőegységgel rendelkező mélyfúrású vízadó kutak létesítéséhez és meglévő kutak felújításához, amely fúrócsővel hajtókapcsolatban lévő, öblítővíz kibocsátására alkalmas nyílásokkal ellátott, szárnyakkal rendelkező lapostestű bővítő fúrót tartalmaz. Jellegzetessége, hogy a fúrócső súlyosbító rudazat közbeiktatásával van a szárnyas bővítő fúróhoz csatlakoztatva, a furócsőre és a súlyosbító rudazatra egy vagy több központosító tárcsa van fölszerelve, a szárnyas bővítő fúró fúróteste előnyösen három darab, a vezető furat átmérőjéhez igazodó vágóélle] rendelkező, célszerűen félgömb alakú alsó részben végződik, a szárnyak pedig a fúrótest két oldalára kétirányban elfordulásképesen vannak felerősítve.

A 195 987 számú magyar szabadalom szerinti eljárás során a vízadó réteg megközelítéséig a fúrást kitámasztó zagy célszerűen bentonitzagy védelme alatt végzik, majd termelő béléscsövet építenek be és palástcementezést hajtanak végre. Ezután a vízadó rétegekben a béléscső átmérőjénél nagyobb átmérőjű üreget képeznek ki, az üregbe szűrőegységet juttatnak, végül pedig a szűrőegység környezetét legalább a termelő béléscső alsó végéig szemcsés anyaggal, például kavicscsal töltik ki. Fenti találmány szerinti berendezés fúrócsővel hajtókapcsolatban lévő, öblítővíz kibocsátására alkalmas nyílásokkal ellátott, szárnyakkal rendelkező lapostestű bővítő fúrót tartalmaz.

Az idézett szabadalom szerinti eljárás és berendezés alkalmazásával csak a bővítő fúró felépítésének és méreteinek megfelelő méretű, viszonylag kis átmérőjű bővítést végezhetünk. A szabályos bővítő fúrónak olyan felépítésűnek kell lennie, hogy azt a termelő béléscsövön keresztül a vízadó rétegig le lehessen juttatni.

Ez a követelmény jelentősen korlátozza a bővítő fúró által elvégezhető bővítés átmérőjét. A bővítő fúró felépítésének következménye az a hátrányos tény is, hogy a bővítő fúró által készített furat átmérője nem változtatható, és a talajvízviszonyokhoz nem alkalmazkodik. További hátrány, hogy a bővítő fúró szárnyainak beszorulása a bontott talajszemcsék lerakódásának következtében gyakran előfordul, és lehetetlenné teszi a fúró kiemelését a furatból. Ezt figyelembe véve a szárnyas bővítő fúró alkalmazása technológiai szempontból nem biztonságos.

A 198 312 számú magyar szabadalom szerinti eljárásban vízsugaras bontófejet alkalmaznak fúratbővítésre. A tervezett kavema felső határán utószilárduló anyagot sajtolnak a talajba, ilyen módon kavema fedőboltozatot készítenek, majd a kavemát a kavema fedőboltozat védelme alatt készítik el. Az előre elkészített szűrőcsövet vízsugaras bontófejjel szerelik fel és az így összeállított szűrőcső rakatot központosítva beépítik úgy, hogy a szűrőcső alja a vízsugaras bontófejjel a béléscső csősaruja alatt legyen és a szűrőcsőrakatot rögzítik, majd a kavema kialakítását végzik el. A nagy térfogatú kavema kialakításához jelentős, több köbméter homokfrakciót kell kitermelni, melyet a termelőcső és a szűrőrakat között kialakított gyűrűstéren keresztül kompresszoros termeléssel valósítanak meg.

Ezen szabadalom szerinti eljárásnak jelentős hátrányai vannak. Az idézett eljárásban a kút végleges kiképzéséhez kavema fedőboltozatot kell kiképezni, mert egyébként az eljárás nem alkalmazkodik a talajviszonyokhoz. Jelentős hátrány, hogy vízsugaras bontás során a vízsugaras bontófej nem mozgatható, sem függőleges, sem vízszintes értelemben, így a kavema kialakítása sem irányítható. További hátrány, hogy munka közben a vízsugaras bontófejet nem lehet kiemelni a kútból, a kavema mérete nem ellenőrizhető, bőségmérés nem hajtható végre. Végül hátránya az eljárásnak az is, hogy a vízsugaras bontófej az eljárás befejezésekor a szűrőcsőrakat végén a kútban marad, így csak egyszer használható.

Ismert a 2 757 484 számú német szabadalom, amely kutak vízhozamának javítására szolgáló berendezésre vonatkozik. A megoldás lényege, hogy utólag lehet a kútfejre vízhozam növelő berendezéseket csatlakoztatni. Ezek költséges és a beépítés után a helyszínen maradó berendezések.

Ismert továbbá a 204 315 lajstromszámú magyar szabadalom, amelyben víztermelő kutak tisztításához lazító-mosatófej van előirányozva. A lazító-mosatófejnek az ismert módon kiképzett kútban a szűrő tartományában való lefelé és felfelé mozgatásával a szűrő körüli rétegkömyezetet fel lehet lazítani majd a szűrőn átjutó finomszemcsés részeket a kútcsőbe mosatva szivattyúzással távolítják el.

A fent idézett szabadalom szerinti eljárásnak az a hátránya, hogy a kút tisztítását a környezet szűrőrétegének fellazításával, alábővítés és ellenőrzés nélkül végzi. A fellazított réteget ezzel az eljárással nem lehet kaviccsal kitölteni, ami a kút újbóli gyors elszennyeződéséhez vezet. Hátránya az is, hogy a bontott szennyeződést szivattyúzással kell a felszínre juttatni.

HU 212 384 Β

A találmány célja a fenti hátrányok kiküszöbölésére olyan alábővítő eljárás kialakítása, amelynek során meglévő kútban hidraulikus bontófej segítségével szabályos, ellenőrizhető méretű üreg, vagy üregek készíthetők a vízadó rétegben, és amellyel az ismert megoldásoknál egyszerűbben, jobban, biztonságosabban, valamint gazdaságosabban valósítható meg a vízadó rétegek kibővítése a vízhozam növelése céljából.

A találmány tehát eljárás kút alábővítésére, amelynek során ismert módon elkészített kútfurat alatt a víznyerő rétegekben bővítő fúrást végzünk, majd fúvókákkal ellátott alábővítő fúrót juttatunk a kútba és azt a vízadó réteg, vagy rétegek magasságában fel-le mozgatva üreget, vagy üregeket képzünk ki.

A találmány lényege abban van, hogy az alábővítő fúrót vízszintes értelemben forgatjuk, miközben annak fúvókéiból kiáramló víz, vagy más öblítőanyag sugarával a talajt bontjuk és a keletkezett zagyot a felszínre szállítjuk, majd a hidraulikus alábővítő fúrót a furatból kiemeljük, bőségmérővel ellenőrző méréseket végzünk a kialakított üregben és az alábővítést szükség szerint az eljárást megismételve addig folytatjuk, amíg a kívánt üreg méreteket és/vagy vízhozamot elérjük, majd ezt követően a szűrőrakatot a kútfuratba leengedve az üregeket fenékszelepen át történő folyamatos öblítés mellett kaviccsal kitöltjük.

A találmány tehát azon a felismerésen alapul, hogy kismélységű kutakban a vízadó rétegek vízhozama növelhető a furat kibővítésével, ha ezt csak a laza vízadó rétegben vagy rétegekben végezzük el, és hogy a vízhozam függ a kibővítés méretétől, ezért azt a munka során méréssel ellenőrizni kell.

A találmány szerinti eljárás a hagyományos kútfúró eljárások technológiai folyamatának egyik része, abba jól illeszkedik. így a hidraulikus alábővítés az iránycső, a béléscsőrakat elhelyezése, valamint a béléscsőrakat és a furat palástja közötti tér palástcementezése után a béléscsőrakat alján lévő cementdugó átfúrásával kezdődik. Ezután hagyományos bővítő fúrást végzünk, a kijelölt talpmélységig, amelynek során kialakul a kútfurat a béléscsőrakat alsó éle és a kijelölt talpszint között. Ezután a bővítő fúrót kiemeljük a fűrócső segítségével a furatból, leszereljük a fúrócsőről, majd helyére szereljük a hidraulikus alábővítő szerszámot. A hidraulikus alábővítő szerszámmal felszerelt fúrócsövet ismét a furatba engedjük. Ezután kezdődik a tulajdonképpeni alábővítés. A fúrócsövet olyan magasságba helyezzük, hogy a rászerelt hidraulikus alábővítő szerszám a kibővítendő vízadó réteg magasságába kerüljön. Ezután öblítőközeget, célszerűen vizet nyomunk a fúrócsövön keresztül az aláöblítő szerszámba, ahonnan az a fúvókákon keresztül a furat tengelyére merőleges irányban az alkalmazott nyomásnak megfelelő folyadéksugár formájában távozik, a furat falának ütközik, és bontja azt. Közben a fúrócsövet, s így vele együtt a hidraulikus alábővítő fúrót forgatjuk, valamint függőleges irányban le, fel mozgatjuk. A fúró forgatása csak kis forgatónyomatékot igényel, így elkerülhető a fúrószár törése. A folyadéksugár bontó hatása és a fúrószár forgatása, valamint függőleges mozgatása nyomán az előre kijelölt furatszakaszon tervezett átmérőjű hengeres alábővítést készíthetünk. A munka során bármikor ki lehet emelni a furócsővel együtt a hidraulikus alábővítő fúrót abból a célból, hogy bőségmérő lejuttatásával ellenőrizhessük az alábővítés méreteit.

A találmány szerint előnyös, ha az alábővítő fúrót

10-30 fordulat/perc fordulatszámmal forgatjuk.

Előnyös az is, ha az alábővítő fúrót 0,1 méter/perc sebességgel süllyesztjük.

Végezetül előnyös, ha az öblítőanyag nyomása legfeljebb 40 bar.

A találmány szerinti eljárásnak jelentős előnyei vannak. Hatásosan, pontosan gazdaságosan alakíthatók ki a kút vízhozamát jelentősen befolyásoló alábővítések, ezek méretét és helyét munka közben folyamatosan ellenőrizni lehet, így biztosítva, hogy az alábővítések helye és mérete a legjobb, a tervezettnek megfelelő legyen. Fontos előny, hogy az alábővítő szerszám könnyen mozgatható fel-le és könnyen forgatható, kezelése egyszerű. Előnye az is, hogy a munka befejezése után az alábővítő szerszám kiemelhető, és ismét használható. Segítségével nem csak új kutak vízhozama növelhető, hanem régi kutak felújításánál is sikeresen alkalmazható. Az eljárás további előnye, hogy az alábővítéseket kavema-fedőboltozat készítése nélkül lehet megvalósítani.

A találmány lényegét egy megvalósítási példa kapcsán, a mellékelt ábrák segítségével mutatjuk be, ahol az

1. ábra a kút függőleges metszete, amely a kutat az alábővítés megkezdése előtt ábrázolja, a

2. ábra a kút függőleges metszete, amely a kutat véglegesen kiépített állapotában vázlatosan ábrázolja.

Az 1. ábrán a találmány szerinú kiviteli példán az eljárás megkezdése előtti állapotban 1 iránycső 2 béléscsőrakat és 3 palástcementezés van elkészítve. A 2 béléscsőrakat alján képződő cementdugó átfúrása után 6 fúrócsőre szerelt bővítőfúróval bővítőfúrást végzünk 4 talpig, melynek során 5 kútfuratot kapunk. Az 5 kútfuratból kiemeljük a bővítőfúrót, leszereljük a 6 fúrócsőről, és helyére hidraulikus 7 alábővítőfúrót szerelünk. Ezt a 6 fűrócső segítségével az 5 kútfuratba juttatjuk.

A 2. ábra a kész kútfuratot mutatja vázlatosan. Az 5 kútfuratba lejuttatott 7 alábóvítőfúróval hidraulikus úton, vagyis az abba nyomáson lejuttatott öblítőfolyadékkal, és ennek a 7 alábővítő fúróból nyomáson távozó sugarával bontjuk a 7 alábővítő fúró magasságában lévő vízáteresztő talajrétegeket, az így keletkező zagyot a felszínre szállítjuk az öbítőfolyadék nyomásának segítségével, miközben a 7 aláöblítő fúrót fel-le mozgatjuk és vízszintes értelemben forgatjuk. A fel-le mozgatás és a vízszintes értelmű forgatás következtében tervezett magasságú, és kívánt átmérőjű hengeres üreget, vagy az eljárást több talajrétegben elvégezve üregeket képezünk ki. A talajréteg vagy talajrétegek hidraulikus bontása közben az 5 kútfuratból rendszeresen kiemeljük a 7 alábővítő fúrót a 6 fűrócső segítségével, bőségmérőt juttatunk le és az alábővítést méréssel ellenőrizzük mindaddig, míg a kívánt méretet

HU 212 384 Β elérjük. Az 7 alábővítő fúróval kialakított 8 bővítést vagy bővítéseket 9 szűrőrakat elhelyezése után 11 fenékszelepen át történő folyamatos öblítés mellett 10 kaviccsal töltjük ki.

Ebben a megvalósítási példában az alábővítő fúrót 10-30 fordulat/perc sebességgel süllyesztjük, valamint az öblítőanyag, amely célszerűen víz vagy polimeriszap nyomása legfeljebb 40 bar.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás kút alábővítésére, melynek során ismert módon elkészített kútfurat alatt a víznyerő rétegben vagy rétegekben bővítő fúrást végzünk, majd fúvókákkal ellátott hidraulikus alábővítő fúrót juttatunk le a kútfuratba és azt a vízadó réteg vagy rétegek magasságában fel-le mozgatva üreget vagy üregeket képezünk ki, azzal jellemezve, hogy az alábővítő fúrót (7) vízszintes értelemben forgatjuk, miközben annak fúvókéiból nyomáson víz vagy más öblítőanyag sugarával a talajt bontjuk és a keletkezett zagyot a felszínre szállítjuk, majd a hidraulikus alábővítő fúrót (7) a kútfuratból (5) kiemeljük, bőségmérővel ellenőrző méréseket végzünk a kialakított üregben, és az alábővítést szükség szerint az eljárást megismételve addig folytatjuk, amíg a kívánt üreg méreteket és/vagy vízhozamot elérjük, majd ezt követően a szűrőrakatot (9) a kútfuratba leengedve az üreget vagy üregeket fenékszelepen (11) át történő folyamatos öblítés mellett kaviccsal (10) kitöltjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alábővítő fúrót (7) 10-30 fordulat/perc fordulatszámmal forgatjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alábővítő fúrót (7), 0,1 méter/perc sebességgel süllyesztjük.
4. 4. Az 1., 2. vagy 3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az öblítőanyag nyomása legfeljebb 40 bar.