VÝPLACHOVÉ A TĚSNÍCÍ LÁTKY

Vývoj výplachové techniky začal objevením rotačního způsobu vrtání, který si nechal roku 1845 patentovat Angličan jménem Beart. Původně byla k výplachu používána voda, která byla vývojem vrtných prací nahrazena vrtnou drtí a tvořila suspenzi, označovanou jako vrtný kal. Zkušenosti ukázaly, že vrtné směsi, zvlášť po prohloubení mají lepší vlastnosti než čistá voda. Poté se s úspěchem začala místo čisté vody používat směs vody a jílu.

  • 1921 - bylo poprvé nasazeno zatěžkávadlo (baryt) ve vrtech v silnotlakém nalezišti.
  • 1929 - byly přidány chemikálie a ve vodě rozpustné polymery k optimalizaci výplachových vlastností.

Dnes jsou k dispozici komplexní výplachové systémy pro prakticky každý druh vrtných prací.
Jako vrtný výplach lze označit všechny, během vrtných prací kontrolované, cirkulující kapaliny nebo plyny.
vrtny_vyplach.jpg 

Význam vrtného výplachu se nechá shrnout do těchto 5-ti bodů:

  • Výnos vrtné drti ze spodu vrtu na povrch
  • Udržet nevypažený vrt otevřený a stabilní
  • Kompenzace zvýšeného ložiskového nebo horninového tlaku (voda/ropa/plyn).
  • Šetrnost k obhospodařování provrtaných horizontů.
  • Chlazení a mazání vrtného nářadí.

Dle získaných zkušeností nelze těchto požadavků dosáhnout v dostatečné míře při použití čisté vody jako výplachového prostředku. Její použití je omezeno na několik výjimečných případů jako vrtání v pevných, málo propustných skalách.

Výnos vrtné drtě ze dna vrtu na povrch podstatně ovlivňují tři faktory:

  • Rychlost toku použitého výplachu.
  • Rozdíl hustot výplachu a vrtné drti
  • Viskozita vrtného výplachu.

i10._vyplachove_hospodarstvi_mat.jpg

Obzvlášť při způsobu vrtání s přímým výplachem (tlakový výplach) je vrtný průměr dimenzován tak, že v mezikruží vyvrtaného vrtu dosáhne tok výplachu rychlosti mezi 0,5-1,0 m/s.

Výplachová kapalina je obvykle suspenze jílového materiálu, zatěžkávadla a některých chemikálií.

K oddělení horninových úlomků a výplachu, který se vrací zpět do vrtu, dochází na (vibračních) sítech. Výplach tak cirkuluje v podstatě uzavřeným systémem. Do výplachu jsou přimíchávány různé komponenty a je odstraňován písek, tak aby byly udržovány požadované parametry jako měrná hmotnost a viskozita.

Firma GE-TRA s.r.o. nabízí širokou škálu produktů pro výrobu jak bentonitového tak polymerového výplachu. Ve spolupráci s naším partnerem, firmou GWE pumpenboese, která má v této oblasti dlouholeté zkušenosti, jsme schopni dodat veškeré stroje, příslušenství, měřící techniku i know-how potřebné k správné a bezpečné přípravě těchto směsí. 

Utěsnění mezikruží ve studnařství a geotermii

Požadavky na výplň mezikruží

  • Ochrana spodních vod - Během vrtné procesu dochází k provrtání vrstev horniny, které v přirozeném stavu od sebe oddělují jednotlivé zvodně. Tyto díry musí být znovu vyplněny, aby nedošlo k nátoku horních, znečištěných vod do hlouběji ležících zvodní. Vyplněním se také zamezí hydraulickým zkratům a dojde k znovunastolení přirozených tlakových a tokových poměrů v provrtané hornině.
  • Termická účinnost - Vyplnění mezikruží u geotermáních sond je nedílnou součástí celého termodynamického systému. Zaručuje pevné a úplné spojení zemní sondy s okolní horninou a díky výborné tepelné vodivosti také vyšší efektivitu celého díla.

Studnařství

tesneni_mezikruzi.jpgPři tvorbě vrtů k získání, pozorování a průzkumu výskytu spodních vod, se vrtá z pravidla v soudržných sedimentech, které tvoří svou neporušenou strukturou hydraulickou bariéru. Oddělují naleziště spodní vody s rozdílnou kvalitou a mineralizací a zamezují proniknutí antropogeně zatížených vod do hluboko položených zvodní. Při demontáži resp. přestavbě vrtu na studnu nebo měřící místo, vzniká požadavek, provrtané jílovyté vrstvy použitím vhodných těsnících materiálů znovu stmelit.

Ve spolupráci s firmou GWE pumpenboese, jako hlavním výrobcem a dodavatelem studnařských materiálů, disponuje naše firma kvalifikovaným sortimentem účinných těsnících produktů na bázi bobtnavých jílů, stejně jako plastických, čerpatelných směsí tmelu a jílu. Stabilní suspenze jsou smíchány s vodou a kontrakčním postupem zabudovány ve velkých hloubkách.


Požadavky
:

  • Účinné utěsnění - systémová těsnost
  • Nezávadnost vůči pitné vodě
  • Bezpečné cílené umístění
  • Geofyzikálně měřitelnost

Pro tvorbu těsnění ve studnařství se obzvlášť osvědčili vysoce bobtnavé jílovité produkty. Jejich významnou část tvoří jílovitý minerál Bentonit.

Rozhodující přednost oproti méně bobtnavým minerálům z kaolinitických jílů spočívá ve schopnosti nabrat na objemu a vytvořit tak tlakem napětí. Tímto dosáhneme pevného napojení jilového utěsnění na ohraničující plochy (použitá pažnice/stěna vrtu), čímž se zamezí odtoku po okrajích a dojde k požadované systémové těsnosti.

Geotermie

i2._zainjektovany_vrt.jpgK zajištění kompletního a bezpečného napojení tepelného výměníku na okolní horninu po celé délce vrtu, jsou používány speciální teplosměnné injektážní látky, kterými je vrt od spodu nahoru utěsněn.
Vyplnění musí po vytvrdnutí zajistit těsné a dlouhodobé, fyzikálně a chemicky stálé napojení sondy na okolní horninu.
Injektážní směs je do vrtu vtlačována tvz. injektážní trubkou, která se do vrtu zavede spolu se sondou. Tímto potrubím se poté tlakově vyplňuje vrt odspoda nahoru.




Funkce utěsnění mezikruží
:

  • Zabránění hydraulickým zkratům a obnovení přirozených poměrů tlaku a proudění v provrtané hornině.
  • Ochrana hlubinných zvodní před přitékáním povrchových vod znečištěných člověkem.
  • Realizace vrtu s nízkým termický odporem díky pevnému napojení zemní sondy na okolní horninu bez vzduchových bublin.
  • Dobrá tepelná vodivost zásypových materiálů, které optimálně odpovídají okolní hornině.

Produkty, které tyto funkce splňují, se vyvíjejí, zkoušejí a optimalizují pro uvedení na trh ve vlastní laboratoři firmy GWE. Všechny těsnící materiály nabízené naší firmou splňují požadavky VDI 4640 pro utěsnění geotermálních vrtů.

Firma GE-TRA spolupracuje v této oblasti také s Firmou MAT Mischanlagetechnik GmbH, která se specializuje na výrobu míchacích a injektážích zařízení, zaručujících výrobu stabilních suspenzí při efektivním využití materiálu.