Perforación hidráulica de pozos de agua por sus propias manos: descripción general de la tecnología de ejecución de trabajos
Un pozo en una parcela de campo proporcionará agua a los propietarios. Sin embargo, la orden de perforación en una organización de perforación, francamente, no está al alcance de todos. Los propietarios de terrenos rurales que desean reducir al máximo los gastos en la instalación de su propia fuente tienen una opción – la perforación hidráulica. No todos conocen esta tecnología, ¿está de acuerdo? Aquellos que se han interesado por ella deberían primero entender el método.
Les contaremos detalladamente a los aficionados interesados cómo se realiza la perforación hidráulica de pozos por sus propias manos. Tenemos expuestas minuciosamente las sutilezas tecnológicas, enumerados los matices de preparación y ejecución de las obras. Utilizando la información cuidadosamente verificada y presentada por nosotros, usted podrá manejar sin la menor dificultad el complejo proceso de perforación.
Además de la exposición meticulosa de la tecnología de perforación hidráulica, el autor del artículo describe la especificidad de la preparación del sitio para realizar trabajos de perforación independientes. Presenta datos sobre la máquina de perforación necesaria, herramientas y dispositivos improvisados. Las fotos informativas y las guías en video brindarán una ayuda sustancial en el dominio de este complejo tema.
Contenido del artículo:
Características distintivas del método
El uso de pozos como fuente autónoma de agua potable es un método bastante antiguo y probado. Junto con las tecnologías tradicionales, a veces costosas, el método de perforación hidráulica se puede considerar legítimamente como económico y universal.
Los métodos populares de perforación de pozos se han considerado en nuestro otro artículo.
Este método bastante sencillo de perforar un pozo tiene algunos matices, cuya ignorancia puede anular todos sus esfuerzos. Su esencia consiste en un enfoque integral.
Aquí se combinan dos procesos principales: la destrucción directa de las rocas con herramienta de perforación y el lavado hacia el exterior de los fragmentos de suelo perforados con fluido de trabajo. Es decir, sobre la roca se ejerce la acción del taladro y la presión del agua.
La carga necesaria para la penetración en el terreno la proporciona el peso de la columna de varillas de perforación y el equipo especial de perforación que bombea el fluido de lavado al interior del pozo que se está formando.
El fluido de lavado es una mezcla de partículas muy finas de arcilla y agua. Se prepara con una consistencia ligeramente más espesa que el agua pura. Desde el foso, una motobomba extrae el fluido de perforación y lo dirige a presión hacia el pozo.
El agua en el esquema de perforación hidráulica cumple varias funciones simultáneamente:
- lava las partículas perforadas del suelo destruido;
- arrastra junto con la corriente los detritos a la superficie;
- enfría las superficies de trabajo de la herramienta de perforación;
- durante el movimiento, pule la superficie interior del pozo;
- refuerza las paredes del pozo no revestidas, reduciendo el riesgo de derrumbe y de llenado del pozo con escombros.
A medida que se profundiza, la columna de perforación se va alargando con varillas – segmentos de tubería VGP de 1,2 a 1,5 m de longitud, Ø 50-80 mm. La cantidad de varillas alargadas depende de la profundidad del acuífero. Esta se puede determinar de antemano preguntando a los vecinos sobre el nivel del agua en sus pozos o sondeos.
La profundidad estimada del futuro pozo se divide por la longitud de una varilla para calcular cuántas se necesitan preparar para el trabajo. En ambos extremos de cada varilla se debe hacer una rosca para el acoplamiento de la columna de trabajo.
Un lado debe equiparse con un manguito, que es preferible soldar a la varilla para que no se desenrosque en el pozo.
En la práctica, la perforación hidráulica en su forma pura se usa raramente, porque se necesita una gran presión de agua. También es difícil perforar capas arcillosas densas. Con frecuencia se realiza perforación hidráulica con un barrenador de inicio.
Este método se asemeja en algo a la perforación rotatoria, pero sin rotor. Para un mejor centrado del pozo y superar fácilmente las zonas densas, se utiliza una forma de broca de pétalos o cónica.
La perforación hidráulica no es adecuada para atravesar terrenos rocosos y semirrocosos. Si las rocas sedimentarias en la región de perforación son grava, guijarros, arenas con gran inclusión de cantos rodados, también habrá que descartar este método.
Es técnicamente imposible lavar y elevar desde el pozo, con la ayuda de agua, piedras pesadas y fragmentos de rocas duras.
Ventajas de la perforación hidráulica de pozos
La tecnología de perforación hidráulica para agua se ha vuelto popular hace relativamente poco tiempo, por lo que tiene muchas interpretaciones incorrectas. En primer lugar, es errónea la idea de que el método solo sirve para pozos pequeños. No es así.
Con el deseo y el soporte técnico adecuado, con la perforación hidráulica se pueden perforar pozos de más de 250 metros. Pero la profundidad más común de los pozos domésticos es de 15 a 35 metros.
La opinión sobre el alto costo del método tampoco se confirma con los cálculos. La buena velocidad de trabajo reduce los costos financieros.
Entre las ventajas evidentes del método también se pueden mencionar:
- compacidad del equipo;
- posibilidad de perforación en un área extremadamente limitada;
- mínimo de operaciones tecnológicas;
- alta velocidad de trabajo, hasta 10 m por día;
- seguridad para el paisaje y el equilibrio ecológico;
- posibilidad de perforación manual;
- costo mínimo.
Quizás la ventaja más importante de la perforación hidráulica sigue siendo la posibilidad de realizar perforaciones en áreas urbanizadas sin inconvenientes estéticos significativos.
Las ventajas de la perforación hidráulica también se vuelven muy evidentes si se compara con la tecnología de perforación seca, donde es necesario sacar constantemente la herramienta de trabajo del pozo para limpiarla y volver a cargarla.
Esta tecnología está más adaptada para trabajar con suelos sedimentarios de grano fino, que son los más fáciles de extraer del pozo mediante una cuchara de perforación. Y el lodo de perforación permite prescindir del uso de la cuchara.
Por supuesto, para un buen resultado de la empresa, es necesario adquirir los medios de mecanización adecuados, porque con un solo taladro casero, incluso a poca profundidad, no se puede.
Equipo necesario para el trabajo
El tipo estándar de trabajos de hidroperforación se realiza mediante equipos compactos. Para su propio terreno, es una excelente solución y la forma óptima de obtener agua por sus propios medios.
Es necesario suministrar el fluido de trabajo al pozo con una presión significativa, y para ello se necesita una bomba o motobomba para líquidos contaminados.
A veces, para aumentar la fuerza de penetración, se añade perdigones o arena gruesa a la solución de trabajo. Para triturar la grava grande que pueda aparecer en las capas de arena, son útiles las brocas de cono y de corte.
Las más demandadas por el consumidor para fines de hidroperforación son las unidades compactas especiales MBU. Se trata de un equipo de 3 m de altura y 1 m de diámetro.
Los componentes de esta estructura ensamblada son:
- bastidor metálico de tipo desmontable;
- herramienta de perforación;
- cabrestante;
- motor que transmite la fuerza al taladro;
- swivel, parte del circuito para la fijación deslizante de piezas;
- motobomba de agua para asegurar la presión en el sistema;
- taladro de exploración o de paletas;
- varillas de perforación para formar la columna;
- mangueras para suministrar agua desde la motobomba hasta el swivel;
- unidad de control.
Entre el equipo necesario, también es recomendable tener un convertidor de corriente. Se necesita para que el suministro de energía del proceso sea estable. Además, es imprescindible un cabrestante para elevar/bajar las tuberías de revestimiento y de montaje.
Al elegir la motobomba, es mejor optar por un aparato más potente, ya que se prevén grandes cargas. Para la hidroperforación también se necesitarán herramientas de fontanería como una llave de tubo, una abrazadera manual y una horquilla de cambio.
El proceso de hidroperforación desde el principio hasta el final incluye una circulación constante del fluido de trabajo. Con la ayuda de la bomba, la suspensión acuosa con el suelo erosionado sale del pozo, va directamente al sumidero y, después de la sedimentación de los sólidos en suspensión, se vuelve a introducir en el pozo.
Además de este procedimiento, es posible realizar la hidroperforación de pozos poco profundos sin utilizar un sumidero. Este método no requiere una excavación para la decantación de la solución de trabajo, ahorra tiempo y permite perforar un pozo incluso en garajes y sótanos.
Para la perforación hidráulica se selecciona una motobomba capaz de bombear agua muy sucia. Es recomendable comprar un equipo con altura de elevación de 26 m, presión de 2,6 atm y caudal desde 20 m3/h.
Una bomba más potente garantiza una perforación rápida y sin problemas, y un mejor lavado del pozo. Para una perforación de calidad, es importante que siempre haya un buen flujo de agua desde el pozo.
Análisis paso a paso de los trabajos
La tecnología de perforación hidráulica es muy específica, por lo que requiere el correcto cumplimiento de las etapas de trabajo. Es necesario preparar el equipo de perforación, preparar la solución de lavado, preparar la tubería de revestimiento. Luego sigue el montaje de la instalación y el inicio de la perforación.
La columna de revestimiento se va alargando a medida que se avanza en el pozo para reforzar las paredes. El revestimiento es necesario para que la arena suelta no se desmorone dentro del pozo, no entre la grava que yace cerca del pozo, y no “empuje” la marga o arena limosa hinchada por el agua.
La perforación se detiene cuando aparece la capa acuífera. Todos los procesos de perforación hidráulica tienen algunos matices, cuyo conocimiento solo llega con la experiencia práctica.
Paso #1 – determinación de la ubicación de los acuíferos
Para el éxito de toda la operación, la búsqueda de agua y al menos la determinación aproximada de la profundidad del acuífero en el sitio tienen gran importancia.
Si no se ha podido obtener esta información mediante la consulta a los vecinos, se puede averiguar en la empresa local de perforación o construcción que haya realizado trabajos cerca del terreno previsto para la perforación.
Por lo general, las primeras capas saturadas de agua se encuentran en los primeros 1,5 – 6 m del pozo. Popularmente, estos estratos saturados de agua se denominan agua de la capa superficial.
El agua de la capa superficial no pertenece a los horizontes de categoría potable; proporciona agua con características técnicas debido a la contaminación habitual por aguas residuales domésticas y aceites derramados en el suelo, líquidos que contienen productos derivados del petróleo.
Si se busca agua más limpia, habrá que perforar hasta 15 – 25 m. A esta profundidad, las probabilidades de obtener agua vital con estatus potable son aproximadamente del 70 %, si están cubiertas por un horizonte impermeable de marga o arena limosa.
Las capas acuíferas subyacentes con profundidades de 25-50 m o más garantizan en un 90% la presencia de agua potable de calidad.
Con la perforación hidráulica es fácil obtener un pozo de 10-30 m o más. En este caso, tenemos un proceso de perforación simple y una fácil instalación de las tuberías de revestimiento. Los especialistas recomiendan realizar una perforación exploratoria con una broca de 100 mm.
Si los resultados son positivos a 10 m, simplemente se puede dejar en el pozo la columna de perforación con la barra de arranque perforada como filtro. Si el agua está más profunda, se perfora con una broca de 200 mm y se introduce una tubería de revestimiento de 116-125 con una bomba sumergible.
Por lo general, los acuíferos están compuestos por arena de grano medio y grueso, grava o depósitos de cascajo. Son rocas sedimentarias cuyas partículas no están unidas entre sí.
Las rocas no consolidadas tienen las mejores cualidades de filtración. Dentro de ellas, el agua se mueve y se filtra libremente hacia las capas subyacentes.
En su estado natural, los suelos clásticos no consolidados suelen alternarse con depósitos arcillosos: areniscas y margas. Las partículas finamente dispersas de las rocas arcillosas están cementadas, lo que impide el paso libre del agua a través de ellas.
No permiten el paso ni absorben el agua, formando plataformas – acuiclusos para la acumulación de agua.
Al atravesar capas de arcilla densa, la perforación avanza más lentamente; atraviesa rápidamente arenas y otras rocas clásticas. Al topar con una capa de arcilla impermeable que subyace al acuífero, la perforación se ralentiza un poco.
Si el agua bombeada es expulsada del pozo en una cantidad mayor que la que impulsa la bomba, significa que se ha alcanzado un acuífero. Se debe detener la perforación y esperar a que la suspensión se absorba en el suelo.
Se puede orientar mediante las marcas del pozo de trabajo. Mientras la perforación no haya alcanzado un acuífero, el agua en el pozo de trabajo se mantendrá en el mismo nivel. Si la excavación se profundiza en una capa con agua subterránea, el volumen de agua en el pozo de trabajo aumentará.
Paso #2 – preparación del lugar de trabajo
Una preparación adecuada del lugar de perforación evitará contratiempos durante el trabajo y contribuirá a un buen resultado, ya que las interrupciones en el método de inyección de lodo son muy desaconsejables.
Es importante disponer de suficiente agua. Para garantizar la cantidad necesaria de agua durante la perforación hidráulica, se debe calcular 15 m3 y preparar el depósito correspondiente.
Se pueden preparar depósitos adicionales de aproximadamente 2 m3 o cavar un pozo de 5 m3 o más, tratando las paredes con mortero de arcilla.
Una vez preparada la reserva de agua, se procede al montaje de la unidad de perforación de tamaño reducido MBU. El equipo se instala según las instrucciones. El montaje dura aproximadamente una hora y no presenta dificultades técnicas.
La condición principal para una instalación correcta – la colocación estrictamente horizontal del dispositivo. Incluso con una mínima inclinación de la perforadora, usted no podrá instalar posteriormente la tubería de revestimiento.
A una distancia de 1,5-2 m de la estructura se excavan pozos técnicos para el llenado y almacenamiento del fluido de perforación.
Los pozos son excavaciones en el suelo similares a pequeñas bañeras. Se conectan mediante un canal de desborde – una zanja en forma de bandeja o canaleta. En estas bañeras se encuentra el fluido de lavado antes de bombearlo al pozo, y también se vierte junto con el detrito.
El tamaño óptimo de los pozos se considera de 1x1x1 m. En un pozo se recogerá el líquido del pozo para la sedimentación de partículas sólidas. El agua sedimentada que se desborda a través de la canaleta hacia el segundo pozo se bombea nuevamente a la instalación mediante una bomba.
El primer pozo funciona como sedimentador y puede ser de menor tamaño. Durante el proceso, es necesario limpiarlo periódicamente de las fracciones de perforación depositadas en el fondo. El segundo pozo se considera el principal.
Junto a él se coloca la motobomba (bomba). La manguera de la entrada de la motobomba se sumerge en el pozo principal. La manguera de la salida va hacia la unidad de perforación.
El agua inyectada en la columna de perforación enfría la broca, lo que aumenta significativamente la vida útil de la herramienta. Durante el proceso de perforación, el agua circula sin calentarse. Una vez finalizada la perforación, el agua simplemente se bombea a las excavaciones hechas para ella.
En caso de que sea necesario dejar el equipo inactivo durante la noche, el carro con el órgano de trabajo se eleva con un cabrestante hasta el nivel superior de la MBU y se fija.
Al día siguiente, se enciende la bomba, funciona durante media hora/una hora y se enciende el accionamiento. Luego, la columna de varillas se baja y se levanta con el cabrestante. Cuando el carro comience a moverse con facilidad, se puede reanudar la perforación.
Paso #3 – perforación del pozo con MBU
Después de las preparaciones técnicas y el montaje de la unidad de perforación MBU, los pozos se llenan con fluido de trabajo y comienza la perforación.
Después de sumergir la varilla de inicio en el suelo al 95% de su longitud, se conecta con el siguiente tramo de la columna de perforación mediante enroscado. El proceso continúa hasta que el agua en el pozo comience a aumentar bruscamente.
Todo el proceso de perforación hidráulica puede durar de 1 a 7 días, dependiendo de la habilidad del operador y del tipo de rocas presentes en la zona.
Para perforar en arenas sueltas con poca humedad, se necesita una cierta reserva de fluido de perforación, ya que estos depósitos absorben agua rápidamente.
El componente arcilloso de la suspensión impide la filtración de agua. Obstruye los poros en las paredes del pozo, reduciendo así la absorción de líquido por la arena
Es mejor preparar la solución mezclando arcilla con agua en un depósito con un mezclador. Antes de comenzar el trabajo, verifique el buen estado del cabrestante y la bomba, ya que durante la perforación de suelo arenoso no se realizan paradas
Para prevenir derrumbes del amplio pozo, la tubería de revestimiento se baja casi simultáneamente con la profundización de la columna de perforación. Es deseable que en arenas, el revestimiento adelante ligeramente a la herramienta de perforación. Esto es necesario para detener la entrada constante de material suelto derrumbado en el pozo desde los lados
Para el revestimiento se utilizan tuberías de aleación de acero o plástico. Hoy en día, las tuberías de plástico han ganado gran popularidad debido a su durabilidad, resistencia a deformaciones y corrosión
Sin embargo, con este método de perforación, las tuberías de revestimiento a menudo deben ser forzadas a presión dentro del pozo. Por lo tanto, es mejor preferir la opción de acero con rosca para enroscar el siguiente tramo
Para asegurar firmemente la columna de revestimiento en el pozo, es mejor instalar una abrazadera inmediatamente durante el acople. Estas también se utilizan para extraer parcialmente el revestimiento del pozo, lo que se realiza para exponer el filtro en el pozo
En ausencia de abrazaderas, se puede usar un cable resistente colocado en el taladro en forma de bucle. El otro extremo del cable se fija a un árbol, tronco u otro objeto masivo antes de desenroscar la parte superior del taladro
El esquema más simple de perforación hidráulica es difícil de no entender, y mucho menos de no poder implementarlo. Con una motobomba, la solución se suministra a la manguera conectada a la columna de perforación. A través del interior de las barras, el líquido se desplaza hacia la herramienta de perforación y adicionalmente contribuye a la destrucción de la roca perforada
El líquido que ha capturado el material de desecho se dirige al primer depósito (de filtración). Después de que los sedimentos se asienten en el fondo del depósito, el líquido fluye hacia la excavación adyacente y se reutiliza
La composición de la mezcla de perforación debe ajustarse según las formaciones que se atraviesan. Para arenas se utiliza un lodo arcilloso espeso: fortalecerá las paredes evitando que se derrumben
El suelo arcilloso, las arenas limosas con margas, se pueden perforar con agua limpia, y para atravesar rocas densas se puede agregar abrasivo, granalla o arena gruesa a la solución
La MBU funciona bien a profundidades de 10-50 m. En la práctica, con este equipo se perforan pozos incluso de hasta 120 m.
Paso #4 – instalación del filtro y acondicionamiento del pozo
Después de abrir el acuífero, se perfora hasta topar con la capa impermeable subyacente. Esto se puede detectar por la ralentización y dificultad en el descenso de la columna de perforación. Las varillas de perforación se extraen después de un lavado minucioso del pozo con agua limpia.
Si se realizó la perforación de un pozo ancho para la posterior instalación de una bomba sumergible, entonces hay que preocuparse por el dispositivo de filtro. Para ello, se inserta otra tubería de menor diámetro dentro de la columna de revestimiento.
El primer tramo del revestimiento interior debe tener ranuras longitudinales o agujeros perforados en disposición alternada.
Para mejorar la calidad de la filtración, el tramo del filtro se complementa con una fina malla de acero o un revestimiento de polipropileno.
Cuando el filtro se asiente en el fondo, se extrae ligeramente la tubería de revestimiento del pozo para exponer las aberturas filtrantes. El exceso de tubería se corta y se acondiciona la cabeza del pozo.
Y si se forma un espacio alrededor del pozo, se rellena con grava y se vierte mortero de cemento para fijar la embocadura del pozo y evitar la infiltración de aguas de inundación en el acuífero.
Se instala de manera que haya más de 3 m de agua por encima, pero de ningún modo debe tocar el fondo. Después de colocar correctamente la bomba, el pozo está listo para su uso.
Paso #5 – etapas finales de la perforación
Cuando el pozo está listo, se debe desmontar el equipo de perforación y ponerlo en funcionamiento.
En pozos estrechos, la columna de perforación junto con la broca cumplen la función de columna de revestimiento con filtro. No es necesario extraerlas del pozo, ya que la extracción de agua del punto de captación se realizará a través de los mismos canales por los que circulaba la suspensión de perforación.
El proceso de perforación hidráulica se caracteriza por una tecnología accesible que no requiere conocimientos teóricos especiales. Seguir los pasos básicos del proceso junto con equipos de calidad dará buenos resultados y le deleitará con agua subterránea limpia.
A usted también le puede ser útil la información sobre cómo desarrollar el pozo después de la perforación, considerada en este artículo.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Uso de la MBU para perforar un pozo de agua en suelos arenosos:
Realización de la perforación del pozo por sus propios medios:
Se pueden evitar errores y pequeños fallos en la perforación hidráulica si no se aparta de los principios tecnológicos.
Para reducir aún más los gastos financieros en una perforación hidráulica única de un pozo privado, puede no comprar la MBU, sino alquilar la unidad. De esta manera, con sus propias manos y en muy poco tiempo, obtendrá su propia fuente gratuita de suministro de agua durante muchos años.
¿Está familiarizado con el método de perforación hidráulica? ¿O prefiere un método más sencillo para perforar un pozo? ¿Quizás ha detectado una inexactitud en el algoritmo de perforación hidráulica que hemos descrito? Escríbanos al respecto – deje sus comentarios debajo del artículo.
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Tener su propio pozo – es muy relevante, y teniendo en cuenta los precios del agua, es totalmente necesario. Tengo un pequeño invernadero: si pago por el riego, es más barato comprar verduras en el mercado. Un vecino me ayudó a perforar el pozo, sin él no podría haberlo hecho, y además se necesita el equipo de todas formas. Todo lo hicimos a la antigua e intuitivamente. Tuvimos suerte, el acuífero está bastante alto, así que lo hicimos rápido. Pero, por supuesto, no es fácil.
Si perfora un pozo por su cuenta, se puede garantizar el suministro de agua a una parcela rural en cualquier lugar. Un conocido mío perforó pozos de captación con una barrena, y a medida que avanzaba, iba formando el conducto con tubería de revestimiento. Con una barrena se puede perforar casi cualquier tipo de roca, siempre que no se encuentre un canto rodado, que habrá que romper con un cincel. Para que fuera más rápido, mi conocido hacía girar la barrena no manualmente, sino que le acopló un motor. El suelo es atrapado por las paletas de la barrena y empujado hacia arriba desde el pozo. Para aumentar la profundidad, se añaden secciones adicionales a la barrena inicial.
Mis vecinos, al parecer, han parido )))
Quiero arriesgarme y probar a hacer por mi cuenta un pozo en la parcela de campo mediante el método de perforación hidráulica. La situación se complica por la falta de electricidad en la parcela (durante el proceso de cableado) y la total falta de experiencia en perforación. Resolví la primera dificultad tomando prestado un generador inverter de un familiar temporalmente, y la segunda, – estudiando una gran cantidad de materiales y videos en internet. Espero mucho que no me encuentre con piedras, y sin ellas todo parece bastante sencillo. Creo que durante las vacaciones podré manejarlo.