Perfuração hidráulica de poços de água faça você mesmo: visão geral da execução dos trabalhos

Um poço em um terreno de casa de campo fornecerá água aos proprietários. No entanto, contratar a perfuração em uma empresa de perfuração, francamente, não está ao alcance de todos. Para os proprietários de terrenos rurais que desejam reduzir ao máximo os gastos com a instalação de sua própria fonte, existe uma opção – a perfuração hidráulica. Nem todos conhecem essa tecnologia, concorda? Para aqueles que se interessaram, vale a pena primeiro entender o método.

Explicaremos detalhadamente aos interessados artesãos caseiros como é feita a perfuração hidráulica de poços com as próprias mãos. Apresentamos minuciosamente as sutilezas tecnológicas, listamos os detalhes da preparação e execução dos trabalhos. Usando as informações cuidadosamente verificadas e apresentadas por nós, você enfrentará o complexo processo de perfuração sem a menor dificuldade.

Além da descrição minuciosa da tecnologia de perfuração hidráulica, o autor do artigo descreve as especificidades da preparação do terreno para a realização de trabalhos de perfuração independentes. Apresenta dados sobre a sonda de perfuração necessária, ferramentas e dispositivos auxiliares. Fotos e guias em vídeo informativos fornecerão uma ajuda essencial no domínio dessa questão complexa.

Características distintivas do método

O uso de poços como fonte autônoma de água potável é um método bastante antigo e comprovado. Juntamente com as tecnologias tradicionais, por vezes caras, o método de perfuração hidráulica pode ser justamente chamado de econômico e universal.

Os métodos populares de perfuração de poços são abordados em nosso outro artigo.

Este método bastante simples de perfurar um poço tem alguns detalhes que, se ignorados, podem anular todos os seus esforços. Sua essência está em uma abordagem integrada.

Aqui combinam-se dois processos principais – a destruição direta das rochas pela ferramenta de perfuração e a lavagem para fora dos fragmentos de solo perfurados pelo fluido de trabalho. Ou seja, a rocha é afetada pela broca e pela pressão da água.

A carga necessária para a penetração no solo é fornecida pelo peso da coluna de hastes de perfuração e pelo equipamento especial de perfuração que bombeia o fluido de lavagem para o interior do poço em formação.

O fluido de lavagem é uma mistura de partículas minúsculas de argila e água. É misturado até uma consistência ligeiramente mais espessa que a água pura. Do poço de decantação, a motobomba retira o fluido de perfuração e o envia sob pressão para o poço.

A simplicidade do método de hidroperfuração, a acessibilidade da tecnologia e a rapidez de execução o tornaram tão popular entre os proprietários independentes de terrenos suburbanos.

A água no esquema de hidroperfuração desempenha várias funções simultaneamente:

• lava as partículas perfuradas do solo destruído;
• transporta os detritos para a superfície junto com o fluxo;
• resfria as superfícies de trabalho da ferramenta de perfuração;
• pula a superfície interna do poço durante o movimento;
• reforça as paredes do poço não revestidas, reduzindo o risco de desabamento e preenchimento do poço com detritos.

À medida que aprofunda, a coluna de perfuração é estendida com hastes – segmentos de tubo VGP com comprimento de 1,2 – 1,5 m, Ø 50 – 80 mm. O número de hastes estendidas depende da profundidade do aquífero. Pode ser determinada antecipadamente ao perguntar aos vizinhos sobre o nível da água em seus poços ou cacimbas.

A profundidade estimada do futuro poço é dividida pelo comprimento de uma haste para calcular quantas peças precisam ser preparadas para o trabalho. Em ambas as extremidades de cada haste, é necessário fazer roscas para aparafusar a coluna de trabalho.

Um lado deve ser equipado com uma luva, que é preferível soldar à haste para evitar que se desenrosque no poço.

A tecnologia de hidroperfuração permite criar uma fonte de água técnica na casa de campo sem a necessidade de uma equipe de perfuração

Na prática, a hidroperfuração pura é raramente utilizada, pois é necessária uma grande pressão de água. Também é difícil perfurar camadas argilosas densas. Mais frequentemente, realiza-se hidroperfuração com broca piloto.

Este método é um tanto semelhante à perfuração rotativa, mas sem rotor. Para melhor centralização do poço e superação fácil de trechos densos, utiliza-se uma broca em forma de pétala ou cônica.

A hidroperfuração não é adequada para avançar em terrenos rochosos e semirochosos. Se as rochas sedimentares na região de perfuração são compostas por cascalho, seixos, areias com grande inclusão de pedregulhos, também será necessário abandonar este método.

Lavar e remover do poço com água pedras pesadas e fragmentos de rochas densas é tecnicamente impossível.

A adição de abrasivo ao fluido de trabalho aumenta a velocidade de avanço devido ao reforço da ação destrutiva

Vantagens da perfuração hidráulica de poços

A tecnologia de hidroperfuração para água tornou-se popular entre as pessoas relativamente há pouco tempo, portanto possui muitas interpretações errôneas. Em primeiro lugar, é equivocada a ideia de que o método serve apenas para poços pequenos. Isso não é verdade.

Com vontade e suporte técnico adequado, é possível perfurar poços de mais de 250 metros com hidroperfuração. Mas a profundidade mais comum de poços domésticos é de 15 a 35 metros.

A opinião sobre o alto custo do método também não é confirmada por cálculos. A boa velocidade do trabalho reduz os custos financeiros.

As vantagens óbvias do método também incluem:

• compacidade do equipamento;
• possibilidade de perfuração em espaço extremamente limitado;
• mínimo de operações tecnológicas;
• alta velocidade de trabalho, até 10 m por dia;
• segurança para a paisagem e equilíbrio ecológico;
• possibilidade de perfuração manual;
• custo mínimo.

Talvez, a vantagem mais significativa da hidroperfuração seja a possibilidade de realizar a perfuração em áreas urbanizadas sem grandes inconvenientes estéticos.

A tecnologia de hidroperfuração com a máquina MBU permite realizar um ciclo de trabalho em uma pequena área e não prejudica a infraestrutura do terreno

As vantagens da hidroperfuração também se tornam muito evidentes quando comparadas com a tecnologia de perfuração a seco, onde é necessário constantemente retirar a ferramenta de trabalho do furo para limpeza e recolocá-la novamente.

Acima de tudo, esta tecnologia é adequada para trabalhar com solos sedimentares de fragmentos finos, que são mais fáceis de extrair do poço com o auxílio de uma concha de perfuração. E o fluido de perfuração permite dispensar o uso da concha.

Claro, para obter um bom resultado no empreendimento, é necessário adquirir os meios de mecanização adequados, pois uma broca caseira, mesmo em pequenas profundidades, não é suficiente.

Equipamento necessário para o trabalho

O tipo padrão de trabalho de hidroperfuração é realizado por meio de unidades de pequeno porte. Para o seu próprio terreno, esta é uma excelente solução e a maneira ideal de obter água por conta própria.

Fornecer fluido de trabalho ao furo do poço deve ser feito com pressão significativa, e para isso é necessária uma bomba ou motobomba para líquidos contaminados.

Às vezes, para aumentar a força de penetração, adiciona-se esferas ou areia grossa à solução de trabalho. Para triturar seixos grandes que podem ser encontrados em camadas de areia, brocas de cone e brocas de corte são úteis.

Se durante a perfuração de poços ou construção de poços em terrenos vizinhos foram encontrados pedregulhos ou seixos grandes, a haste inicial deve ser equipada com uma broca reforçada – um cinzel. A ferramenta deve ser fixada na haste de modo a não interferir no fornecimento de água ao furo.

As unidades especiais de pequeno porte MBU são as mais procuradas pelos consumidores para fins de hidroperfuração. É uma unidade com altura de 3 m e diâmetro de 1 m.

Esta estrutura montada inclui:

• estrutura metálica do tipo desmontável;
• ferramenta de perfuração;
• guincho;
• motor que transmite a força à broca;
• swivel, parte do contorno para fixação deslizante das peças;
• motobomba de água para garantir pressão no sistema;
• broca de prospecção ou broca de pétalas;
• hastes de perfuração para formar a coluna;
• mangueiras para fornecer água ao swivel a partir da motobomba;
• unidade de controle.

Entre os equipamentos necessários, também é desejável ter um conversor de corrente. Ele é necessário para que o fornecimento de energia do processo seja estável. Além disso, é obrigatório ter um guincho para levantar/descer tubos de revestimento e de montagem.

Ao escolher a motobomba, é melhor optar por um aparelho mais potente, pois são esperadas cargas elevadas. Para hidroperfuração, também serão necessárias ferramentas de encanamento, como chave de tubo, grampo manual e garfo de transferência.

O processo de hidroperfuração, do início ao fim do trabalho, envolve uma circulação constante do fluido de trabalho. Com a ajuda da bomba, a suspensão aquosa com solo erodido sai do poço, vai diretamente para a bacia de decantação e, após a sedimentação dos sólidos em suspensão, é novamente alimentada no poço.

Além dessa ordem, é possível realizar hidroperfuração de poços rasos de água sem usar a bacia de decantação. Esse método não requer um poço para decantação da solução de trabalho, economiza tempo e permite perfurar poços até mesmo em garagens e porões.

Se houver um lago abandonado perto do terreno, também é possível dispensar a construção de bacias de decantação. Não há requisitos especiais para a qualidade da água fornecida ao poço.

Para hidro-perfuração, selecione uma motobomba capaz de bombear água muito suja. É recomendável adquirir um equipamento com altura manométrica de 26 m, pressão de 2,6 atm e vazão de pelo menos 20 m³/h.

Uma bomba mais potente garante perfuração rápida e sem problemas, além de melhor limpeza do poço. Para uma perfuração de qualidade, é importante que um bom fluxo de água saia sempre do poço.

Análise passo a passo dos trabalhos

A tecnologia de hidro-perfuração é muito específica, por isso exige a correta observação das etapas. É necessário preparar o equipamento de perfuração, preparar a solução de lavagem e preparar o tubo de revestimento. Em seguida, ocorre a montagem da unidade e o início da perfuração.

A coluna de revestimento é estendida à medida que o poço avança para fortalecer as paredes. O revestimento é necessário para evitar que areia solta desmorone no furo, que cascalho próximo ao furo entre, ou que argila ou silte inchados pela água se projetem.

A perfuração é interrompida quando a camada aquífera é atingida. Todos os processos de hidro-perfuração têm algumas nuances que só são aprendidas com a experiência prática.

Passo #1 – determinação da localização dos aquíferos

Para o sucesso de todo o empreendimento, a busca por água e a determinação, pelo menos aproximada, da profundidade da camada aquífera no terreno são de grande importância.

Se não for possível obter essas informações perguntando aos vizinhos, elas podem ser obtidas na empresa de perfuração ou construção local que realizou trabalhos perto do local planejado para a perfuração.

Geralmente, as primeiras camadas saturadas de água estão situadas nos primeiros 1,5 a 6 m do poço. Popularmente, essas camadas aquíferas são chamadas de lençol freático superior.

As camadas aquíferas associadas a depósitos sedimentares clásticos e argilosos ocorrem em camadas relativamente horizontais. Portanto, a profundidade aproximada do aquífero no próprio terreno pode ser determinada pelo nível da água em poços e cacimbas dos vizinhos.

O lençol freático superior não pertence às categorias de água potável, fornecendo água com características técnicas devido à contaminação tradicional por esgoto doméstico e óleos, líquidos contendo derivados de petróleo derramados no solo.

Se você estiver interessado em água mais limpa, será necessário perfurar até 15 a 25 m. Nessa profundidade, as chances de obter água potável são de aproximadamente 70%, desde que haja uma camada impermeável de argila ou silte acima.

As camadas aquíferas subjacentes, com profundidade de 25 a 50 m ou mais, garantem 90% de probabilidade de presença de água potável de qualidade.

Com hidro-perfuração, é fácil obter um poço de 10 a 30 m ou mais. Nesse caso, temos um processo de perfuração simples e fácil instalação dos tubos de revestimento. Os especialistas recomendam fazer uma perfuração exploratória com broca de 100 mm.

Com resultados positivos a 10 m, você pode simplesmente deixar a coluna de perfuração com a haste inicial perfurada no furo como filtro. Se a água estiver mais profunda, o poço é perfurado com uma broca de 200 mm e um tubo de revestimento 116-125 com bomba submersa é introduzido.

Geralmente, os aquíferos consistem em areia média e grossa, cascalho ou depósitos de brita. São rochas sedimentares cujas partículas não estão ligadas entre si.

Rochas não coesas têm as mais altas qualidades de filtração. Dentro delas, a água se move livremente e percola para as camadas subjacentes.

Na ocorrência natural, solos detríticos não coesos geralmente alternam com depósitos argilosos: areias siltosas e argilas siltosas. As partículas finamente dispersas das rochas argilosas são cimentadas, o que impede a passagem livre da água através delas.

Eles não permitem nem absorvem água, formando plataformas características – aquicludes para acumulação de água.

Ao atravessar camadas argilosas densas, a broca avança mais lentamente, passa rapidamente pelas areias e outras rochas detríticas. Ao encontrar uma camada argilosa impermeável subjacente ao aquífero, a perfuração desacelera um pouco.

A espessura das camadas aquíferas e aquicludes é facilmente determinada pelo número de hastes instaladas durante a perfuração

Se a água bombeada parece ser empurrada para fora do furo em quantidade maior do que a bomba transferia, significa que o aquífero foi penetrado. A perfuração deve ser interrompida e aguardar um tempo para permitir que a suspensão seja absorvida pelo solo.

Você pode se orientar pelos marcadores da fossa. Enquanto a perfuração não penetrar no aquífero, a água na fossa permanecerá no mesmo nível. Se a escavação se aprofundar em uma camada com água subterrânea, o volume de água na fossa aumentará.

Passo #2 – preparação do local de trabalho

Uma preparação adequada do local de perfuração evitará contratempos durante o trabalho e contribuirá para um bom resultado, pois as interrupções no método com fornecimento de lama são altamente indesejáveis.

Não menos importante é a disponibilidade de água suficiente. Para garantir a quantidade necessária de água durante a hidroperfuração, é necessário calcular 15 m³ e preparar o tanque adequado de acordo.

Você pode preparar recipientes adicionais de cerca de 2 metros cúbicos ou cavar um buraco de 5 metros cúbicos ou mais, tratando as paredes com argamassa de argila.

Quando o suprimento de água estiver preparado, é feita a montagem da unidade de perfuração compacta MBU. O equipamento é instalado de acordo com as instruções. A montagem leva cerca de uma hora e não apresenta dificuldades técnicas.

A condição principal para uma montagem correta é a colocação estritamente horizontal do dispositivo. Na presença de qualquer inclinação mínima da unidade de perfuração, você não conseguirá instalar o tubo de revestimento posteriormente.

A uma distância de 1,5-2 m da estrutura, são escavados poços técnicos para o enchimento e armazenamento do fluido de perfuração.

Dois poços adjacentes são necessários para preparar o fluido de perfuração antes de sua injeção no poço. Na primeira escavação, o fluido é decantado, fazendo com que a areia lavada do poço se assente no fundo; da segunda, a suspensão é injetada no poço.

Os poços são escavações no solo em forma de pequenas bacias. Eles são conectados por um canal de transbordo – uma trincheira em forma de calha ou canaleta. Nessas bacias, o fluido de lavagem é armazenado antes de ser injetado no poço, e também é despejado junto com os detritos.

O tamanho ideal dos poços é considerado 1x1x1 m. Em um poço, o líquido do poço se acumula para a sedimentação das partículas sólidas. A água decantada que transborda pelo canal para o segundo poço é bombeada de volta para a instalação por meio de uma bomba.

O primeiro poço funciona como decantador e pode ser de tamanho menor. Durante o processo, ele deve ser limpo periodicamente das frações perfuradas que se depositam no fundo. O segundo poço é considerado o principal.

Próximo a ele, é colocada a motobomba (bomba). A mangueira da entrada da motobomba é mergulhada no poço principal. A mangueira da saída vai para a sonda de perfuração.

Apesar da existência de um plano claro de preparação do local de trabalho, a tecnologia de hidroperfuração é muito simples e econômica. Os poços permitem não poluir a área.

A água injetada na coluna de perfuração resfria a broca, o que aumenta significativamente a vida útil da ferramenta. Durante a perfuração, a água circula em circuito fechado sem se aquecer. Após a perfuração, a água é simplesmente bombeada de volta para as escavações feitas para ela.

Caso seja necessário deixar o equipamento inativo durante a noite, o carro com o órgão de trabalho é elevado pelo guincho até o nível superior da MBU e fixado.

No dia seguinte, a bomba é ligada, funciona por meia hora/uma hora e o acionamento é iniciado. Em seguida, a coluna de hastes é baixada e levantada pelo guincho. Quando o carro começar a se mover facilmente, pode-se reiniciar a perfuração.

Passo #3 – perfuração do poço com a sonda MBU

Após os preparativos técnicos e a montagem da sonda MBU, os poços são preenchidos com fluido de trabalho e a perfuração é iniciada.

Após a imersão da haste inicial no solo em 95% de seu comprimento, ela é conectada ao próximo segmento da coluna de perfuração por rosqueamento. O processo continua até que a água no poço comece a aumentar abruptamente.

Todo o processo de hidroperfuração pode às vezes durar de 1 a 7 dias, dependendo da habilidade do operador e do tipo de rochas presentes na área.

Para perfurar em areias soltas e com baixa umidade, é necessário um certo estoque de fluido de perfuração, pois esses sedimentos absorvem água rapidamente.

A perfuração hidráulica de solos arenosos requer grande reserva de água e uma argila espessa.

O componente argiloso da suspensão impede a infiltração de água. Ele obstrui os poros nas paredes do poço, reduzindo assim a absorção de líquido pela areia.

O melhor é preparar a solução misturando a argila com água em um poço usando um misturador. Antes de iniciar o trabalho, verifique obrigatoriamente o funcionamento do guincho e da bomba, pois durante a perfuração de solo arenoso não são feitas paradas.

Para evitar desmoronamentos de um poço largo, o tubo de revestimento é descido quase simultaneamente com o avanço da coluna de perfuração. É desejável que, em areias, o revestimento avance um pouco à frente da ferramenta de perfuração. Isso é necessário para impedir a entrada constante de material solto desmoronado lateralmente no poço.

Para a instalação do revestimento, são utilizados tubos de liga de aço ou plástico. Hoje, os tubos plásticos ganharam grande popularidade devido à sua durabilidade, resistência a deformações e corrosão.

No entanto, neste método de perfuração, os tubos de revestimento geralmente precisam ser pressionados com força no poço. Por isso, é melhor preferir a opção de aço com rosca para enroscar a próxima seção.

Para fixar firmemente a coluna de revestimento no poço, é melhor instalar um grampo imediatamente durante a extensão. Eles também são usados para a extração parcial do revestimento do poço, que é feita para expor o filtro no poço.

Na ausência de grampos, pode-se usar um cabo forte colocado na broca em forma de laço. A outra extremidade do cabo, antes de desapertar o topo da broca, é presa a uma árvore, tronco ou outro objeto maciço.

Para facilitar o processo de rosqueamento dos tubos de revestimento, eles são fixados com grampos. A parte inferior da coluna de revestimento permanece imóvel neste caso, e as seções são desapertadas uma por uma.

O esquema mais simples de perfuração hidráulica é difícil de não entender, e mais ainda de não conseguir implementar. A solução é bombeada por uma motobomba para uma mangueira conectada à coluna de perfuração. Pelo interior das hastes, o líquido se move para a ferramenta de perfuração e ajuda adicionalmente a destruir a rocha perfurada.

O líquido que carregou o rejeito é direcionado para o primeiro poço (de filtragem). Após a sedimentação das partículas suspensas no fundo do poço, o líquido flui para a escavação adjacente e é reutilizado em um novo ciclo.

A composição da mistura de perfuração deve ser ajustada de acordo com as rochas atravessadas. Para areias, usa-se uma argila espessa — ela fortalecerá as paredes, impedindo que se desintegrem.

Solo argiloso, areia siltosa com argila, podem ser perfurados com água limpa, e para a passagem por rochas densas, pode-se adicionar abrasivo, granalha ou areia grossa à solução.

Após a conclusão da perfuração, o poço deve ser bem lavado com água limpa. Somente após a lavagem pode ser instalada uma bomba submersível ou inserido no poço uma mangueira de bomba de superfície equipada com filtro de tela.

A MBU funciona bem a profundidades de 10 a 50 m. Na prática, com esta unidade são feitos poços de até 120 m.

Passo #4 – instalação do filtro e preparação do poço

Após a abertura do aquífero, a perfuração prossegue até encontrar a camada impermeável subjacente. Ela pode ser identificada pela desaceleração e dificuldade na descida da coluna de perfuração. As hastes de perfuração são removidas após uma lavagem completa do poço com água limpa.

Para melhorar a qualidade da água, são instalados filtros no poço – tubos de revestimento duplicados de diâmetro menor com o primeiro segmento perfurado

Se a perfuração foi feita em um poço largo para posterior instalação de uma bomba submersível, é necessário cuidar da instalação do filtro. Para isso, insere-se outra coluna de revestimento, mas de diâmetro menor.

O primeiro segmento do revestimento interno deve ter fendas longitudinais ou furos perfurados em padrão xadrez.

Para melhorar a qualidade da filtração, o segmento do filtro é complementado com uma fina malha de aço ou revestimento de polipropileno.

Quando o filtro tocar o fundo, o tubo de revestimento é levemente puxado para fora para expor as aberturas de filtro. O excesso de tubo é cortado e a cabeça do poço é construída.

E se houver uma lacuna ao redor do poço, ela é preenchida com brita e selada com argamassa de cimento para fixar a boca do poço e evitar a infiltração de águas de enchente no aquífero.

Ele é instalado de forma que haja um nível de água acima de 3 m, mas em hipótese alguma deve tocar o fundo. Após o correto posicionamento da bomba, o poço está pronto para uso.

A bomba submersível é instalada no poço conforme as instruções do fabricante. Dependendo da marca, pode haver entre 0,5 e 1,0 m entre o fundo do poço e a bomba, necessário para evitar a sucção de água turva.

Passo #5 – etapas finais da perfuração

Quando o poço estiver pronto, é necessário desmontar a perfuratriz e colocar o poço em operação.

Em poços estreitos, a coluna de perfuração junto com a broca atua como coluna de revestimento com filtro. Não é necessário retirá-los do poço, pois a extração de água do ponto de captação será feita pelos mesmos canais pelos quais circulava a lama de perfuração.

O processo de hidroperfuração se destaca por sua tecnologia acessível, que não exige conhecimentos teóricos especiais. A observância das etapas básicas do processo, aliada a equipamentos de qualidade, certamente proporcionará bons resultados e lhe dará água subterrânea limpa.

Também pode ser útil para você a informação sobre como desenvolver o poço após a perfuração, abordada neste artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Uso de MBU para perfuração de poço de água em solos franco-arenosos:

Realização da perfuração de poço por conta própria:

Evitar erros e pequenos enganos na hidroperfuração é possível sem se desviar dos princípios tecnológicos.

Para reduzir ainda mais os custos financeiros na hidroperfuração única de um poço particular, você pode não comprar a MBU, mas alugar o equipamento. Dessa forma, com suas próprias mãos, em muito pouco tempo, você obterá sua própria fonte gratuita de abastecimento de água por muitos anos.

Você conhece o método de hidroperfuração? Ou prefere uma maneira mais simples de perfurar um poço? Talvez você tenha encontrado uma imprecisão no algoritmo de hidroperfuração que descrevemos? Escreva-nos sobre isso – deixe seus comentários abaixo do artigo.