Δειγματοληπτικές Γεωτρήσεις

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ-ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗΣ Σοφία Σταματάκη Καθηγήτρια Δειγματοληπτικές Γεωτρήσεις Εφαρμογή στη Μεταλλευτική Έρευνα Υλικό από τις διαλέξεις που δίδονται στα πλαίσια του μαθήματος «Μεταλλευτική Έρευνα» του 4 ου εξαμήνου Αθήνα 2006

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γεώτρηση καλείται κατακόρυφη ή κεκλιμένη κυκλικής διαμέτρου οπή, η οποία ορύσσεται στο υπέδαφος με ειδικό μηχάνημα και κατάλληλο εξοπλισμό. Κατά την εκτέλεση της γεώτρησης λαμβάνεται δείγμα κυλινδρικής μορφής από τους διατρυόμενους σχηματισμούς. Σκοπός των δειγματοληπτικών γεωτρήσεων είναι : Η συγκέντρωση στοιχείων για τη δομή και τη σύσταση των γεωλογικών σχηματισμών. Η λήψη δειγμάτων από διάφορα βάθη για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών. Η εκτέλεση δοκιμών μέσα στη γεώτρηση για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών των σχηματισμών στο φυσικό τους περιβάλλον. Ο προσδιορισμός του προσανατολισμού των στρώσεων, ρηγμάτων και άλλων τεκτονικών χαρακτηριστικών. Η ανίχνευση και ο εντοπισμός υδροφόρων στρωμάτων και ο προσδιορισμός των υδραυλικών χαρακτηριστικών τους (πορώδες, διαπερατότητα). Οι δειγματοληπτικές γεωτρήσεις χρησιμοποιούνται ευρέως στη μεταλλευτική έρευνα τόσο στη φάση της αναζήτησης όσο και στη φάση της διερεύνησης και της ανάπτυξης μιας μεταλλοφόρου συγκέντρωσης. Συμβάλλουν στο προσδιορισμό και στην περιχάραξη του οικονομικά ενδιαφέροντος όγκου, στο σχεδιασμό του βέλτιστου τρόπου εκμετάλλευσης και στη σύνταξη της μελέτης σκοπιμότητας για την λήψη των αποφάσεων σχετικά με την πραγματοποίηση της μεταλλευτικής επένδυσης. Οι γεωτρήσεις δειγματοληψίας είναι επίσης ευρύτατα διαδεδομένες σε μελέτες και κατασκευές τεχνικών έργων (γεωτεχνικές μελέτες) για τη συλλογή στοιχείων και την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη φύση και την κατάσταση των πετρωμάτων καθώς και για τις γεωλογικές, υδρογεωλογικές και τεκτονικές συνθήκες που επικρατούν στο περιβάλλον εκτέλεσης του έργου. Οι γεωτρήσεις, γενικά, πέραν του ερευνητικού χαρακτήρα τους μπορούν να είναι και έργα παραγωγής. Σε αυτές εντάσσονται οι γεωτρήσεις παραγωγής πετρελαίου ή φυσικού αερίου καθώς και οι υδρογεωτρήσεις. Με την ευρεία έννοια του όρου γεώτρηση, μπορούν να ενταχθούν σε αυτόν έργα εξυπηρέτησης όπως, γραμμές μεταφοράς ενέργειας ή φυσικού αερίου, προσπέλασης ή αερισμού υπογείων έργων, υπόγειοι αγωγοί διοχέτευσης νερού καθώς και οι γεωτρήσεις για την εκτέλεση τσιμεντενέσεων. 1

3 Για την όρυξη των γεωτρήσεων εφαρμόζονται διάφορες τεχνικές όπως: Ελικοειδής διάτρηση (flight augering) για μαλακούς σχηματισμού (σχήμα 1, εικόνα 1). Με τη μέθοδο αυτή και με περιστροφή, επιτυγχάνεται η προχώρηση στο έδαφος ενός κοίλου σωλήνα με εξωτερικό ελικοειδές σπείρωμα. Η εξωτερική διάμετρος είναι συνήθως mm και το βάθος προχώρησης φθάνει τα 30-50m. Τα εδαφικά δείγματα που λαμβάνονται με τη μέθοδο αυτή (όχι κοκκώδη ή σκληρά) είναι τελείως διαταραγμένα. Σχήμα 1. Ελικοειδής διάτρηση Εικόνα 1. Γεωτρύπανο Ελικοειδούς διάτρησης Υδραυλική διάτρηση (wash boring), κατά την οποία η προχώρηση γίνεται με ειδική διάταξη κοπτικών που διεισδύουν στο έδαφος και το κερματίζουν, ενώ με εισπίεση νερού απομακρύνονται τα θρύμματα και τα εδαφικά τεμάχια. H μέθοδος δεν προσφέρεται για μικτά εδάφη και τα μόνα αποκτώμενα στοιχεία για τις υπεδαφικές στρώσεις είναι το χρώμα και η φύση του υλικού (άμμος, άργιλος, ιλύς) και έμμεσα η σκληρότητα ή η πυκνότητα, μέσω της ταχύτητας διάνοιξης της γεώτρησης. Κρουστική διάτρηση (percussion drilling, shell and auger) κατά την οποία η προχώρηση στο έδαφος (συνεκτικό ή κοκκώδες) γίνεται με κρούσεις (εικόνα 2). Στους συνεκτικούς εδαφικούς σχηματισμούς είναι δυνατή η λήψη αδιατάρακτων δειγμάτων. Στους βραχώδεις σχηματισμούς η προχώρηση της γεώτρησης γίνεται με θρυμματισμό του πετρώματος, οπότε λαμβάνονται μόνο θρύμματα του πετρώματος. 2

4 Εικόνα 2. Κρουστικό Γεωτρύπανο Περιστροφική διάτρηση (rotary drilling), κατά την οποία η διάνοιξη της γεώτρησης γίνεται με περιστροφή της διατρητικής στήλης, και τη χρήση κοπτικών κεφαλών (συμπαγών ή κοίλων) καθώς και ειδικών δειγματοληπτών που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τις κοίλες κοπτικές κεφαλές. Με τη μέθοδο αυτή είναι δυνατή η διάνοιξη γεωτρήσεων, είτε δειγματοληπτικών με τη λήψη πυρήνων (rotary coring), είτε χωρίς τη λήψη πυρήνων (nοn-coring rotary drilling). Τύποι περιστροφικών γεωτρυπάνων δίδοντα στις εικόνες 3 και 4. Στα πλαίσια των διαλέξεων μας θα επικεντρώσουμε στην περιστροφική διάτρηση, δεδομένου ότι αυτή είναι η κυρίως μέθοδος που εφαρμόζεται στις δειγματοληπτικές γεωτρήσεις. Εικόνα 3. Αρθρωτό χερσαίο περιστροφικό γεωτρύπανο Εικόνα 4. Αυτομεταφερόμενο χερσαίο γεωτρύπανο 3

5 ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ 1. Μηχανισμός αποσύνθεσης του πετρώματος Κατά την περιστροφική διάτρηση, η αποσύνθεση του πετρώματος επιτυγχάνεται με την ταυτόχρονη πίεση και περιστροφή επί του πετρώματος κατάλληλου κοπτικού άκρου (σχήμα 2), το οποίο φέρει στην επιφάνεια προσβολής με το πέτρωμα κοπτικές ακμές από σκληρό χάλυβα ή από καρβίδια του βολφραμίου και κοβαλτίου ή από μικρά βιομηχανικά διαμάντια. Ανάλογα με το σχήμα της επιφάνειας του κοπτικού άκρου, το πέτρωμα αποσυντίθεται είτε πλήρως, οπότε το δείγμα που λαμβάνεται είναι μορφής θρυμμάτων, είτε υπό μορφή κυκλικού δακτυλίου, οπότε, εκτός από θρύμματα, λαμβάνεται δείγμα κυλινδρικής μορφής (πυρήνας). Σχήμα 2. Αποσύνθεση πετρώματος κατά την περιστροφική διάτρηση 2. Μηχανολογικός εξοπλισμός Ένα πλήρες γεωτρητικό συγκρότημα αποτελείται από το γεωτρύπανο και το βοηθητικό εξοπλισμό του. Τα γεωτρύπανα κατασκευάζονται σε πολλούς τύπους και μεγέθη ανάλογα με το σκοπό της έρευνας και τις απαιτήσεις σε ιπποδύναμη. Το βάθος διάτρησης και η διάμετρος της γεώτρησης είναι συνάρτηση της ισχύος του κινητήρα του γεωτρύπανου. Επομένως, τα γεωτρύπανα διακρίνονται σε ελαφρού τύπου (από τα χειροκίνητα γεωτρύπανα έως εκείνα τα οποία έχουν ικανότητα διάτρησης μέχρι βάθος 200 μέτρων), μεσαίου τύπου τα οποία φθάνουν σε βάθος μέχρι 400 μέτρα και βαρέως τύπου για μεγαλύτερα βάθη. Άλλα από αυτά στηρίζονται επί πλαισίου το οποίο έχει σχήμα ελκήθρου και άλλα επί αυτοκινήτου ή άλλου κατάλληλου οχήματος ή εδράζουν στο έδαφος. (εικόνες 2 και 3, σχήμα 3). 4

6 Σχήμα 3. Τυπικό γεωτρητικό συγκρότημα αποτελούμενο από το γεωτρύπανο και το βοηθητικό του εξοπλισμό. Το πλαίσιο στήριξης είναι μορφής ελκήθρου 5

7 Τα κύρια μέρη από τα οποία αποτελείται το γεωτρύπανο είναι : α. Το πλαίσιο στήριξης Η συνήθης μορφή είναι αυτή του τύπου ελκήθρου (σχήμα 3 και λεπτομέρειες σχήματος 4), το οποίο διευκολύνει τη μεταφορά αλλά και τη μετατόπιση από θέση σε θέση. Στην περίπτωση που το γεωτρύπανο φέρεται επί αυτοκινούμενου οχήματος (εικόνα 4 και σχήμα 5), το όχημα ακινητοποιείται στη θέση εκτέλεσης της γεώτρησης στηριζόμενο πάνω σε δοκούς ή με τη χρήση γρύλων για τη διασφάλιση πλήρους ακινητοποίησης αλλά και ευστάθειας. Εάν η γεώτρηση πρόκειται να πραγματοποιηθεί σε θαλάσσιο ή λιμναίο περιβάλλον, το γεωτρύπανο φέρεται σε πλωτή κατασκευή (πλατφόρμα) (εικόνες 5 και 6). β. Το σύστημα παραγωγής και μετάδοσης της κίνησης Η ενέργεια που χρειάζεται για την κίνηση των μηχανισμών του γεωτρυπάνου παρέχεται από τον κινητήρα ο οποίος φέρεται επί του πλαισίου στήριξης. Πετρελαιοκινητήρες ή βενζινοκινητήρες (σε ελαφρού τύπου γεωτρύπανα) χρησιμοποιούνται σε γεωτρύπανα τα οποία εργάζονται στην επιφάνεια του εδάφους. Σε γεωτρήσεις που εκτελούνται σε υπόγειους χώρους χρησιμοποιούνται ηλεκτροκινητήρες, ιδιαίτερα όταν οι συνθήκες αερισμού δεν επιτρέπουν τη χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης. Η παραγόμενη από τον κινητήρα ενέργεια, μεταφέρεται με ένα κεντρικό άξονα στον οποίο παρεμβάλλεται ο συμπλέκτης και το κιβώτιο ταχυτήτων και μέσω ενός συστήματος οδοντωτών τροχών μεταδίδεται στο σύστημα περιστροφής της διατρητικής στήλης (σχήμα 4). γ. Μηχανισμός μετάδοσης περιστροφικής κίνησης στη διατρητική στήλη. Η περιστροφική κίνηση της διατρητικής στήλης γίνεται μέσω της ατράκτου (σχήμα 4), η οποία βρίσκεται στο εμπρός μέρος του γεωτρυπάνου και σε κατακόρυφη ευθεία με τη θέση της γεώτρησης. Αποτελείται από μια κατακόρυφη χαλύβδινη δοκό μήκους 1-1,5 μέτρων, κοίλη εσωτερικά για να διέρχεται μέσω αυτής η διατρητική στήλη. Η διάμετρος της ατράκτου καθορίζει και τη μέγιστη διάμετρο των διατρητικών στελεχών που μπορεί να υποστηρίξει. Η άτρακτος στο κατώτερο άκρο της καταλήγει στην κεφαλή (σχήμα 4), η οποία φέρει σιαγόνες που ρυθμίζονται υδραυλικά ή μηχανικά με κοχλίες ώστε η διατρητική στήλη η οποία περνά μέσα από αυτήν να σφίγγεται δυνατά στην άτρακτο. Καθώς η άτρακτος περιστρέφεται, περιστρέφεται και η διατρητική στήλη. Ο μηχανισμός προώθησης της διατρητικής στήλης είναι υδραυλικός, τα σύγχρονα όμως γεωτρύπανα διαθέτουν και μηχανικό σύστημα. 6

8 Σχήμα 4. Μηχανολογικές λεπτομέρειες αδαμαντογεωτρυπάνου. α κινητήρας, β συμπλέκτης, γ κιβώτιο ταχυτήτων, δ οδοντωτοί τροχοί μετάδοση κίνησης, ε άτρακτος, στ σύστημα γωνιακής μετάδοσης, ζ συλλέκτης δύο κλιμάκων ταχυτήτων, η τύμπανο κύριου βαρούλκου, θ συρματόσχοινο, ι σύστημα πλανητών, κ πλανητοφόρος στεφάνη, λ άλλη στεφάνη τυμπάνου, μ βοηθητικό βαρούλκο, ν κεφαλή ατράκτου. 7

9 Περιστρεπτός τροφοδότης Αντλία λάσπης Χοάνη ανάμιξης Σωλήνας αναρρόφησης Εύκαμπτος σωλήνας μεταφοράς της λάσπης Περιστροφική τράπεζα εξαμενές λάσπης ιατρητικά στελέχη ακτύλιος Βαριά διατρητικά στελέχη Κοπτικό άκρο Σχήμα 5. ιάταξη γεωτρητικών εργασιών με αυτοκινούμενου γεωτρύπανο 8

10 Εικόνα 5. Φορτηγίδα που φέρει γεωτρύπανο Εικόνα 6. Μπάρτζα με γεωτρύπανο Η περιστροφή, σε άλλους τύπους γεωτρυπάνων παρέχεται από την περιστροφική τράπεζα που είναι τοποθετημένη στο δάπεδο του γεωτρυπάνου (σχήμα 5) ή, σε περισσότερο σύγχρονους τύπους, από σύστημα το οποίο βρίσκεται στην κορυφή του πύργου (top drive), σχήμα 6. Σχήμα 6. Σύστημα περιστροφής στην κορυφή του γεωτρυπάνου (top drive) 9

11 δ. Το σύστημα ανόδου και καθόδου της διατρητικής στήλης - Βαρούλκο και πύργος Ο πύργος είναι μεταλλική κατασκευή τύπου δικτυώματος, η οποία υψώνεται κατακόρυφα πάνω από τη θέση εκτέλεσης της γεώτρησης και συνοδεύει τα γεωτρύπανα τα οποία εδράζουν επί του εδάφους (σχήμα 3). Στα αυτομεταφερόμενα γεωτρύπανα (επί οχήματος) ή στα πλωτά, δεν υπάρχει η πρόσθετη κατασκευή αυτή, αλλά το δικτύωμα το οποίο ανυψώνεται στο πίσω μέρος του οχήματος και επί του οποίου αναρτάται η διατρητική στήλη αποτελεί τον πύργο (σχήμα 5 και εικόνες 5 και 6). Περιστρεπτός τροφοδότης Kelly Ο πύργος παρέχει το χώρο (ύψος) για την ανέλκυση (άνοδο) και την καθέλκυση (κάθοδο) της διατρητικής στήλης. Όταν για παράδειγμα χρειάζεται η αλλαγή του κοπτικού άκρου είτε λόγω φθοράς, είτε λόγω μεταβολής των χαρακτηριστικών των διατρυόμενων σχηματισμών, απαιτείται η σταδιακή άνοδος και αποσύνδεση (με ειδικά κλειδιά, βλέπε εικόνα 6) της διατρητικής στήλης, η αφαίρεση του παλαιού κοπτικού, η τοποθέτηση του νέου και στη συνέχεια η σταδιακή σύνδεση της στήλης και η κάθοδός της στην θέση όπου συνεχίζεται η διάτρηση (σχήμα 7). Το ίδιο συμβαίνει και σε κάθε περίπτωση που ολοκληρώνεται η λήψη δείγματος και απαιτείται το δείγμα να ανελκυθεί και να παραληφθεί στην επιφάνεια του εδάφους. Σε κάθε περίπτωση το τμήμα της διατρητικής στήλης το οποίο παραμένει αιωρούμενο μέσα στη γεώτρηση έως ότου ολοκληρωθεί η προσθαφαίρεση των στελεχών, συγκρατείται με ειδικά έμβολα (αρπάγες) τα οποία προσαρμόζονται πάνων στην περιστροφική τράπεζα. Το ύψος του πύργου καθορίζει και το μήκος των στελεχών, επομένως και τον αριθμό των στελεχών, που μπορεί να διαχειριστεί. Στα μικρά γεωτρύπανα το ύψος Νέο διατρητικό στέλεχος που πρσστίθεται Βοηθητική οπή για τη στήριξη των στελεχών Περιστροφική τράπεζα ιατρητική στήλη μέσα στη γεώτρηση σε αναμονή για την πρόσθεση του νέου στελέχους Σχήμα 7. ιαδικασία προσθαφαίρεσης διατρητικών στελεχών αυτό είναι περίπου 4 μέτρα, επομένως, ένα-ένα τα στελέχη (προκειμένου για στελέχη μήκους 3 μέτρων) συνδέονται και αποσυνδέονται, ενώ στα μεγαλύτερα γεωτρύπανα το ύψος του 10

12 πύργου είναι 7-8 μέτρα και ως εκ τούτου διπλά στελέχη μπορούν ταυτοχρόνως να μετακινηθούν. Ειδικό κλειδί για συναρμολόγησηαποσυναρμολόγηση δειγματοσυλλέκτη Ειδικό κλειδί για συναρμολόγηση-αποσυναρμολόγηση σωλήνωσης Εικόνα 7. Ειδικά κλειδιά χειρισμών Συστήματα που παρέχουν τη δυνατότητα ανόδου και καθόδου της στήλης, πέραν του πύργου, είναι το βαρούλκο, το συρματόσχοινο και η τροχαλία. Το βαρούλκο εδράζει επί του πλαισίου στήριξης του γεωτρυπάνου, φέρει ένα τύμπανο στο οποίο προσδένεται το ένα άκρο του συρματόσχοινου και σε αυτό περιελίσσεται και όλο το μήκος του συρματόσχοινου, το δε άλλο άκρο του, αφού περάσει από την τροχαλία που βρίσκεται στην κορυφή του πύργου προσδένεται στον ανυψωτήρα (κοτσαδόρο) ο οποίος αποτελεί το άνω ακρότατο μέρος της διατρητικής στήλης (σχήμα 3). Με την περιστροφή του τυμπάνου του βαρούλκου και μέσω της ανάπτυξης ή της περιέλιξης του συρματόσχοινου, επιτυγχάνεται η κάθοδος ή η άνοδος της στήλης αντίστοιχα. ε. Διατρητική στήλη Η διατρητική στήλη αποτελείται από αλληλοσυνδεόμενα τεμάχια ειδικών χαλύβδινων σωλήνων (διατρητικά στελέχη) τα οποία επιμηκύνονται σταδιακά με την πρόοδο της γεώτρησης. Μέσω της διατρητικής στήλης μεταφέρεται η απαιτούμενη πίεση και περιστροφή στο κοπτικό άκρο για την πραγματοποίηση της διάτρησης. Από το εσωτερικό της διοχετεύεται ρευστό υπό πίεση για την ψύξη του κοπτικού άκρου και την απαγωγή των θρυμμάτων στην επιφάνεια. 11

13 Η διατρητική στήλη αποτελείται, από κάτω προς τα πάνω, από τα παρακάτω μέρη (σχήμα 8): Το κοπτικό άκρο (κορώνα) (γίνεται εκτενής αναφορά στην συνέχεια) και εντός του οποίου τοποθετείται το ελατήριο συγκράτησης του δείγματος. Τον περικοπτήρα ή διευρυντήρα, κοινώς φρέζα, ο οποίος είναι σωλήνας μικρού μήκους που, στην εξωτερική του επιφάνεια, φέρει οπλισμό (διαμάντια ή καρβίδια) και λειτουργεί στην κατεύθυνση της ενίσχυσης του πλευρικού οπλισμού του κοπτικού άκρου και στην ομαλοποίηση των τοιχωμάτων της γεώτρησης (εικόνα 8). Τον δειγματοσυλλέκτη, κοινώς καροταρία, εντός του οποίου αποθηκεύεται το δείγμα (εκτενής αναφορά στη συνέχεια). Τα διατρητικά στελέχη, χαλύβδινοι κυλινδρικοί, κοίλοι εσωτερικά, σωλήνες με μήκος 1,5 ή συνήθως 3 μέτρα και οι οποίοι κοχλιώνονται σταδιακά καθώς προχωρεί η γεώτρηση σε βάθος. Το Kelly, το πρώτο από τα άνω στέλεχος της διατρητικής στήλης και έχει τετραγωνική ή εξαγωνική διατομή. Το στέλεχος αυτό εφαρμόζει στα ρουλεμάν του μηχανισμού περιστροφής (άτρακτος, ή περιστροφική τράπεζα) και ολισθαίνει με την πρόωση. Πρακτικά, το Kelly μεταφέρει την περιστροφή σε όλη την διατρητική στήλη και το μήκος του καθορίζει το μήκος της προχώρησης. Όταν η διαδρομή του Kelly ολοκληρωθεί, απαιτείται η ανάρτησή του, η αποκοχλιώση του, η πρόσθεση νέου διατρητικού στελέχους, η εκ νέου κοχλίωση του Kelly και η συνέχιση της διάτρησης. Τον περιστρεπτό τροφοδότη ρεστού, εξάρτημα που παρεμβάλλεται μεταξύ του ελαστικού (εύκαμπτου) σωλήνα στον οποίο καταλήγει το δίκτυο τροφοδοσίας νερού ή πολφού (αντλίες) και του kelly. Μέσω του περιστρεπτού τροφοδότη το νερό ή γενικώς το ρευστό διάτρησης διοχετεύεται υπό πίεση από την αντλία στο εσωτερικό της στήλης, στο κοπτικό άκρο και στη συνέχεια μέσω του δακτυλίου της γεώτρησης στην επιφάνεια. 12

14 Περιστρεπτός τροφοδότης νερού ή λάσπης ιατρητικά στελέχη Σύνδεσμοί μεταξύ διατρητικών στελεχών ή μεταξύ διατρητικών στελεχών και δειγματοσυλλέκτη ειγματοσυλλέκτης ειγματοσυλλέκτης με σπείρωμα αντίθετο Περικοπτήρας ή φρέζα Ελατήριο συγκράτησης του δείγματος Κοπτικό άκρο Σχήμα 8. Κύρια μέρη της διατρητικής στήλης. 13

15 Εικόνα 8.. ιάφοροι τύποι περικοπτήρων Οι τύποι και τα μεγέθη των μερών αυτών ακολουθούν συγκεκριμένη σειρά σύμφωνα με την ισχύουσα τυποποίηση και εξαρτώνται από τον σκοπό για τον οποίο εκτελείται η γεώτρηση και το μέγεθος των δειγμάτων (πυρήνων) που προγραμματίζεται να ληφθούν. στ. Το σύστημα καθαρισμού της γεώτρησης από τα προϊόντα της αποσύνθεσης του πετρώματος (θρύμματα) Κατά τη διάτρηση, μέρος του διατρυόμενου σχηματισμού λαμβάνεται υπό μορφή δείγματος, ενώ μέρος υπό μορφή θρυμμάτων, τα οποία δημιουργούνται από την αποσύνθεση του πετρώματος. Τα θρύμματα πρέπει να διοχετεύονται έξω από τη γεώτρηση, έτσι ώστε να καθαρίζεται συνεχώς η επιφάνεια προσβολής του πετρώματος και η διάτρηση να συνεχίζεται απρόσκοπτα. Πέραν τούτου, επιβάλλεται η μείωση των θερμοκρασιών (ψύξη) που αναπτύσσονται κατά την περιστροφή της στήλης και του κοπτικού άκρου, καθώς και η λίπανση του κοπτικού και η ελαχιστοποίηση των τριβών. Σημαντική λειτουργία του συστήματος κυκλοφορίας ρευστού μέσα στη γεώτρηση αποτελεί η σταθεροποίηση των πιέσεων που μπορεί να προκύψουν μέσα στη γεώτρηση, για παράδειγμα από την παρουσία υδροφόρων στρωμάτων. Βασικό μέρος του συστήματος αυτού είναι οι αντλίες, οι οποίες εδράζουν επί του πλαισίου στήριξης του γεωτρυπάνου ή βρίσκονται παράπλευρα αυτού. Είναι εμβολοφόρες αντλίες για να εξασφαλίζουν υψηλές πιέσεις με μικρές σχετικά παροχές. Μπορεί να φέρουν ένα, δύο ή και 14

16 τρία έμβολα σε παράλληλη διάταξη για να επιτυγχάνεται ομοιόμορφη ροή. Η αντλία πρέπει να μπορεί να παρέχει μια μέγιστη παροχή ρευστού με ορισμένη πίεση, μεγέθη που εξαρτώνται από τη διάμετρο και το μήκος του δικτύου μεταφοράς του ρευστού, τη διάμετρο της γεώτρησης, τη διάμετρο και το μήκος των στελεχών. Το κύκλωμα συνεχούς κυκλοφορίας ρευστού (νερού ή πολφού) περιλαμβάνει τα ακόλουθα μέρη (σχήματα 9 και 5): Την κεντρική δεξαμενή (δεξαμενή αναρρόφησης (1)) από την οποία αντλείται το ρευστό. Τις αντλίες μέσω των οποίων εισπιέζεται στον εύκαμπτο πλαστικό σωλήνα ο οποίος συνδέεται με τον περιστρεπτό τροφοδότη στην κορυφή της διατρητικής στήλης. Το ρευστό διοχετεύεται μέσα από τα διατρητικά στελέχη και το κοπτικό άκρο, και εξέρχεται προς την επιφάνεια από το διάκενο (δακτύλιο) που σχηματίζεται μεταξύ στελεχών και τοιχωμάτων της γεώτρησης. Εξερχόμενο, περνά από δονούμενα κόσκινα έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ένας πρώτος καθαρισμός αλλά και για να μπορούν να συλλέγονται θρύμματα προς ανάλυση. Στη συνέχεια, διοχετεύεται σε βοηθητική δεξαμενή (δεξαμενή καταβύθισης (2)) όπου τα αιωρούμενα, μικρότερου μεγέθους θρύμματα που διέρχονται από τα κόσκινα καθιζάνουν, η δε υπερχείλιση από τη δεξαμενή, με φυσική ροή, διοχετεύεται στην κεντρική δεξαμενή από όπου αντλείται εκ νέου. Οι αναπόφευκτες απώλειες ρευστού αντιμετωπίζονται με, κατά διαστήματα, συμπλήρωση του περιεχομένου της κεντρικής δεξαμενής. Ο προσδιορισμός της απαιτούμενης παροχής, για παράδειγμα νερού, βασίζεται στη λογική αρχή ότι η ταχύτητα ανόδου του νερού στο δακτύλιο πρέπει να είναι μεγαλύτερη της ταχύτητας καταβύθισης των θρυμμάτων. Από την πράξη και την έρευνα έχει προκύψει ότι ανοδικές ταχύτητες νερού μεταξύ των τιμών cm/sec είναι ικανές να μεταφέρουν τα θρύμματα στην επιφάνεια. Συνιστάται ταχύτητα ανόδου ίση με 40 cm/sec. Είναι αυτονόητο ότι όσο μεγαλώνει η διάμετρος και το βάθος της γεώτρησης τόσο αυξάνει η απαίτηση για μεγαλύτερες παροχές. Όταν διατρύονται μαλακοί σχηματισμοί, τα θρύμματα είναι μεγαλύτερου μεγέθους γι αυτό η ταχύτητα ανόδου του νερού πρέπει να είναι μεγαλύτερη. Αντίθετα, σε κατακερματισμένα και εύθρυπτα πετρώματα ενδείκνυται η μείωση της παροχής στο ελάχιστο για να προστατεύεται το δείγμα. 15

17 Περιστρεπτός τροφοδότης Αντλία θρύμματα εξαμενή (2) καταβύθισης θρυμμάτων εξαμενή (1) αναρρόφησης Νερό ή λάσπη αναρροφάται από τη δεξαμενή (1) και δια της αντλίας εισπιέζεται στη γεώτρηση μέσω του περιστρεπτού τροφοδότη, του Kelly και των διατρητικών στελεχών. Εξέρχεται από το κοπτικό άκρο και ρέει αντίστροφα μέσω του δακτυλίου (το διάκενο μεταξύ τοιχωμάτων γεώτρησης και διατρητικής στήλης). Κατά την αντίστροφη αυτή ροή ανυψώνει και μεταφέρει στην επιφάνεια τα θρύμματα. ιοχετεύεται στη δεξαμενή καταβύθισης (2) όπου τα θρύμματα καθιζάνουν με την βαρύτητα. Η απαλλαγμένη από τα θρύμματα υπερχείλιση μεταφέρεται από την δεξαμενή (2), στην (1) για την συνεχή επανατροφοδότηση του συστήματος κυκλοφορίας του ρευστού. Σχήμα 9. Κύκλωμα συνεχούς κυκλοφορίας ρευστού. 16

18 Στο σχήμα 10 παρουσιάζεται η ταχύτητα καταβύθισης τεμαχίων διαφόρων υλικών σε σχέση με τη διάμετρο και την πυκνότητά τους (ρ). Είναι φανερό πως όσο αυξάνει η διάμετρος και η πυκνότητα ενός τεμαχίου, αυξάνει και η ταχύτητα καταβύθισής του. Γενικώς, η ταχύτερη απαγωγή των θρυμμάτων αυξάνει την ταχύτητα διάτρησης. Ο υπολογισμός της απαιτούμενης παροχής νερού της αντλίας (σε l/min), έτσι ώστε να επιτυγχάνεται αποτελεσματικός καθαρισμός της γεώτρησης, για διάφορους συνδυασμούς διαμέτρου γεώτρησης (διάμετρος διατρήματος) και διατρητικής στήλης (διάμετρος στελέχους), γίνεται με τη βοήθεια του νομογράμματος που ακολουθεί (σχήμα 11) στη βάση της συνιστώμενης ταχύτητας ανόδου του νερού ίσης με 40 cm/sec. Ο προσδιορισμός είναι προσεγγιστικός. 17

19 Σχήμα 10. Ταχύτητα καταβύθισης θρυμμάτων στο νερό, σε σχέση με τη διάμετρό τους. 18

20 Σχήμα 11. Νομόγραμμα υπολογισμού απαιτούμενης παροχής νερού της αντλίας, ανάλογα με τη διάμετρο της γεώτρησης και της διατρητικής στήλης. Για να κυκλοφορήσει η απαιτούμενη ποσότητα νερού στο κύκλωμα της γεώτρησης, πρέπει αυτό να τεθεί υπό πίεση μεγαλύτερη ή ίση με τη συνολική πτώση πίεσης λόγω τριβών σε όλο το σύστημα σωληνοειδών μέσων των οποίων το νερό κυκλοφορεί (διατρητικά στελέχη, δειγματοσυλλέκτη, δακτύλιο). Το νομόγραμμα (σχήμα 12) αφορά στον προσδιορισμό της πτώσης πίεσης μέσα στα διατρητικά στελέχη. Η τιμή η οποία προκύπτει προσαυξάνεται κατά 30% για να καλύψει την πτώση πίεσης στο δειγματοσυλλέκτη, καθώς και την πτώση πίεσης στο δακτύλιο (διάκενο μεταξύ διατρητικής στήλης και τοιχωμάτων γεώτρησης). Σε περίπτωση χρήσης πολφού, η τιμή η οποία προκύπτει από το νομόγραμμα, πολλαπλασιάζεται επί το ειδικό βάρος του πολφού. 19

21 Σχήμα 12. Νομόγραμμα προσδιορισμού πτώσης πίεσης μέσα στα διατρητικά στελέχη (οι διαστάσεις των στελεχών στις ευθείες του νομογράμματος δίνονται σε mm). Παράδειγμα υπολογισμού απαιτούμενης παροχής και πίεσης νερού σε γεώτρηση Σε γεώτρηση διαμέτρου 76 mm, η διάτρηση εκτελείται με διατρητική στήλη η οποία αποτελείται από διατρητικά στελέχη διαμέτρου 50 mm και μήκους 3 μέτρων (3.000 mm) το καθένα. Αν η γεώτρησή μας προβλέπεται να φθάσει σε βάθος 150 m: 1) Ποια πρέπει να είναι η παροχή του νερού μέσω της αντλίας ώστε να είναι αποτελεσματικός ο καθαρισμός της γεώτρησης; 2) Ποια πίεση πρέπει να ασκηθεί στην ποσότητα αυτή του νερού για να κυκλοφορήσει μέσα στο σύστημα σωληνοειδών της γεώτρησης (διατρητικά στελέχη δακτύλιος); Συνιστώμενη ταχύτητα ανόδου του νερού: 40 cm/sec. 20

22 Επίλυση Ο προσδιορισμός των παραμέτρων που ζητούνται γίνεται στο τελικό βάθος της γεώτρησης διότι εκεί τα προβλήματα της απαγωγής των θρυμμάτων και της κυκλοφορίας του ρευστού είναι μεγαλύτερα. Πρακτικά, προσδιορίζονται οι μέγιστες απαιτούμενες τιμές των παραμέτρων. Στο νομόγραμμα του σχήματος 11, εντοπίζεται η ευθεία που αντιστοιχεί στη διάμετρο της γεώτρησης (διάμετρο διατρήματος) και τη διάμετρο των στελεχών. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα η ευθεία που ζητάμε είναι η Ακολούθως, από τον κατακόρυφο άξονα που αντιστοιχεί στην ταχύτητα ανόδου του νερού (σε cm/sec), φέρεται παράλληλη προς τον οριζόντιο άξονα, η οποία ξεκινά από τη συνιστώμενη τιμή ταχύτητας ανόδου του νερού που στο παράδειγμα είναι 40 cm/sec (οριζόντια διακεκομμένη γραμμή σχήματος 11). Από το σημείο που η οριζόντια γραμμή που μόλις φέραμε τέμνει την καμπύλη των (σημείο Α, σχήμα 11), φέρεται κάθετη προς τον οριζόντιο άξονα. Το σημείο τομής αυτής της κάθετης με τον οριζόντιο άξονα υποδεικνύει την απαιτούμενη παροχή νερού, που για τη συγκεκριμένη γεώτρηση είναι ~60 l/min. Όπως έχει αναφερθεί, για να κυκλοφορήσει η ποσότητα αυτή του νερού μέσα στη γεώτρηση μήκους 150 m, πρέπει να τεθεί υπό πίεση ίση ή μεγαλύτερη από τη συνολική πτώση πίεσης λόγω τριβών στο σύστημα των σωληνοειδών (στελέχη + δακτύλιος). Για τον υπολογισμό της πτώσης πίεσης του νερού μέσα στα διατρητικά στελέχη, ανατρέχουμε στο σχήμα 12. Εκεί εντοπίζουμε την ευθεία που αντιστοιχεί στη διάμετρο και το μήκος των διατρητικών στελεχών. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα η ευθεία που ζητάμε είναι η 50x3.000 (το μήκος των διατρητικών στελεχών στο σχήμα 12 είναι σε mm). Στον κατακόρυφο άξονα που αντιστοιχεί στην παροχή νερού (σε l/min), εντοπίζεται η τιμή των 60 l/min που για τη συγκεκριμένη γεώτρηση υπολογίστηκε ως η απαιτούμενη παροχή. Από το σημείο όπου η οριζόντια γραμμή των 60 l/min συναντά την ευθεία 50x3.000 (σημείο Β, σχήμα 12), φέρεται κάθετη προς τον οριζόντιο άξονα του νομογράμματος (κάθετη διακεκομμένη γραμμή σχήματος 12). Το σημείο τομής αυτής της κάθετης με τον οριζόντιο άξονα υποδεικνύει τη ζητούμενη πτώση πίεσης του νερού εντός των διατρητικών στελεχών που χρησιμοποιούνται στη γεώτρηση. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα η πτώση πίεσης του νερού προσδιορίζεται σε ~ 1,4 kg/cm 2, ανά 100 m στελεχών. Επειδή η γεώτρησή μας είναι στα 150 m, συνεπάγεται ότι. στο σύνολο των στελεχών,, η πτώση πίεσης θα είναι: 1,4 x 1,5 = 2,1 kg/cm 2. Επειδή ζητούμε τη συνολική πτώση πίεσης, η τιμή 2,1 kg/cm 2 προσαυξάνεται κατά 30%, έτσι ώστε να συμπεριλάβει και το δακτύλιο της γεώτρησης. Επομένως, για να κυκλοφορήσει το νερό μέσα στο σύστημα της γεώτρησής μας πρέπει να τεθεί υπό πίεση P 2,73 kg/cm 2 (2.68 bar ή 2.64 atm) kg/cm 2 = 0, bar 1 kg/cm 2 = 0, atm 21

23 Σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί πεπιεσμένος αέρας αντί νερού ή πολφού. Στην περίπτωση αυτή η απαιτούμενη ελάχιστη ταχύτητα ανόδου του αέρα είναι τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από αυτήν του νερού για ίδια διάμετρο και ειδικό βάρος τεμαχιδίων, όπως φαίνεται στο σχήμα 10. Παράδειγμα υπολογισμού ταχύτητας καταβύθισης θρυμμάτων σε νερό και αέρα (σχήματα 10 και 13) Έστω ότι η γεώτρηση ορύσσεται μέσα σε γαληνίτη, ο οποίος έχει ειδικό βάρος ρ=7,5 g/cm 3. Κατά την όρυξη του γαληνίτη παράγονται θρύμματα διαμέτρου ~0,5 mm. Προσδιορίσετε την ταχύτητα καταβύθισης των θρυμμάτων αυτών σε γεώτρηση που χρησιμοποιείται νερό ή πεπιεσμένος αέρας. Επίλυση Στο διάγραμμα του σχήματος 10, που παρουσιάζει την ταχύτητα καταβύθισης των θρυμμάτων στο νερό σε σχέση με τη διάμετρό τους, παρατηρούμε ότι για θρύμματα γαληνίτη (ρ=7,5 g/cm 3 ), διαμέτρου ~0,5 mm, η τελική ταχύτητα καταβύθισής τους στο νερό είναι ~10 cm/sec ή 0,1 m/sec. Αντίστοιχα, στο διάγραμμα του σχήματος 13, που παρουσιάζει την ταχύτητα καταβύθισης των θρυμμάτων στον αέρα σε σχέση με τη διάμετρό τους, παρατηρούμε ότι για θρύμματα ειδικού βάρους ρ=7,5 g/cm 3, διαμέτρου ~0,5 mm, η τελική ταχύτητα καταβύθισής τους στον αέρα είναι ~10 m/sec (λίγο μικρότερη από 10 m/sec). Επομένως, αφού η ταχύτητα καθίζησης των θρυμμάτων στον αέρα είναι περίπου 100/πλάσια αυτής στο νερό, η ελάχιστη απαιτούμενη ταχύτητα ανόδου του αέρα στο δακτύλιο θα πρέπει να είναι δύο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από αυτήν του νερού για την ίδια διάμετρο και ειδικό βάρος θρυμμάτων. Προκύπτει συνεπώς ότι απαιτούνται πολύ μεγαλύτερες ποσότητες αέρα. 1 kg/cm 2 = 14,22334 psi 22

24 Σχήμα 13. Ταχύτητα καταβύθισης θρυμμάτων στον αέρα, σε σχέση με τη διάμετρό τους. 23

25 3. Προσωρινή ή μόνιμη σωλήνωση (επένδυση) της γεώτρησης Σε περιπτώσεις όπου συναντώνται προβλήματα ευστάθειας των τοιχωμάτων της γεώτρησης ή υδροφορίες οι οποίες δημιουργούν προβλήματα στο ασφαλές περιβάλλον όρυξης του πηγαδιού, η γεώτρηση επενδύεται εσωτερικά από σύστημα αλληλοσυνδεόμενων σωλήνων (σωλήνες επένδυσης - casing). Με αυτόν τον τρόπο απομονώνονται οι παράγοντες που δημιουργούν το πρόβλημα και η γεώτρηση μπορεί να συνεχιστεί με ασφάλεια. Εικόνα 9. Αλληλοσυνδεόμενες σωλήνες επένδυσης Οι σωλήνες επένδυσης καταβιβάζονται μέσα στη γεώτρηση με τρεις τρόπους: βαρύτητα περιστροφή και πρόωση κρούση. Για την διευκόλυνση της καταβίβασης των σωλήνων επένδυσης, προσαρμόζεται στο κατώτερο άκρο της στήλης των σωλήνων κατάλληλο κοπτικό άκρο (προσοχή μη συγχέετε το κοπτικό άκρο που προσαρμόζεται στη διατρητική στήλη και χρησιμοποιείται για διάτρηση ή δειγματοληψία με αυτό των σωλήνων επένδυσης). Η μέθοδος της βαρύτητας εφαρμόζεται όταν τα τοιχώματα της γεώτρησης επιτρέπουν την ανεμπόδιστη καταβίβαση της στήλης των σωλήνων μέχρι το επιθυμητό βάθος. Η καταβίβαση πραγματοποιείται από τον πύργο και το βαρούλκο του γεωτρύπανου, όπως ακριβώς καταβιβάζεται η διατρητική στήλη, αφού προηγουμένως κοχλιωθεί από τον πρώτο σωλήνα απλό χαλύβδινο πέλμα. Η στήλη συγκρατείται στην επιφάνεια με σφιγκτήρες. Στην προκειμένη περίπτωση, για αποφυγή ατυχημάτων από πιθανή αποκοχλίωση των σωλήνων 24

26 επένδυσης καθώς μέσα σ αυτούς περιστρέφεται στη συνέχεια η διατρητική στήλη για την προχώρηση της όρυξης, συνιστάται η χρησιμοποίηση αριστερόστροφων σωλήνων επένδυσης, δεδομένου ότι η διάτρηση είναι δεξιόστροφη. Συνηθέστερος τρόπος είναι η καταβίβαση της στήλης των σωλήνων με περιστροφή και πρόωση. Εφαρμόζεται όταν, λόγω διόγκωσης των τοιχωμάτων ή καταπτώσεων, δεν μπορεί να εφαρμοστεί ο μέθοδος της βαρύτητας. Στην περίπτωση αυτή, πάνω στον πρώτο σωλήνα κοχλιώνεται αδαμαντοφόρο κοπτικό άκρο χωρίς εσωτερικό οπλισμό ή σπανιότερα από σκληρό μέταλλο. Η καταβίβαση πραγματοποιείται όπως η διάτρηση, με περιστροφή και πρόωση, με τη βοήθεια της ατράκτου του γεωτρύπανου. Απαραίτητη προϋπόθεση είναι η δυνατότητα διέλευσης από τη διαμήκη οπή της ατράκτου του γεωτρύπανου, της ενδεικνυόμενης από τη γεώτρηση διαμέτρου των σωλήνων επένδυσης. Τέλος, σε ορισμένες περιπτώσεις, η στήλη των σωλήνων καταβιβάζεται μέσα στη γεώτρηση, με αλλεπάλληλες κρούσεις και με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού. Βασική αρχή είναι ότι κάθε τμήμα της σωλήνωσης επένδυσης της γεώτρησης φιλοξενεί μέσα του το επόμενο σε διάμετρο τμήμα της σωλήνωσης επένδυσης, ενώ μέσα από το εσωτερικό της επένδυσης κατέρχεται κοπτικό άκρο μικρότερης διαμέτρου. Με αυτόν τον τρόπο η γεώτρηση εξελίσσεται τηλεσκοπικά με μειούμενη σταδιακά διάμετρο (σχήμα 14). Επιφανειακή σωλήνωση Ενδιάμεση σωλήνωση Σχήμα 14. Σταδιακά μειούμενη διάμετρος γεώτρησης με σωλήνωση. 25

27 Μετά το πέρας κάθε φάσης σωλήνωσης, η διάτρηση συνεχίζεται με την αμέσως μικρότερη διάμετρο διατρητικού εξοπλισμού. Η επένδυση μπορεί να είναι μόνιμη ή προσωρινή (ανάκτηση των σωλήνων επένδυσης μετά το πέρας του έργου) για λόγους οικονομίας. Κάθε στήλη σωλήνων επένδυσης που τοποθετείται μέσα στη γεώτρηση δεν αφαιρείται μετά την καταβίβαση της νέας. Παραμένει στη θέση της και όλες οι στήλες εξάγονται με αντίστροφη σειρά από αυτή που εισάγονται, μετά την ολοκλήρωση της γεώτρησης. Η εξαγωγή της στήλης των σωλήνων δεν είναι πάντα εύκολη διαδικασία. Οι δυσχέρειες κατά κανόνα αυξάνονται όσο ο χρόνος παραμονής των σωλήνων επένδυσης μέσα στη γεώτρηση μεγαλώνει, όσο το μήκος της στήλης της επένδυσης αυξάνει και βέβαια όσο πιο προβληματικά από πλευράς διογκώσεων είναι τα τοιχώματα της γεώτρησης. Επειδή η σωλήνωση αποτελεί σημαντικό μέρος του κόστους ενός γεωτρητικού έργου και η ανάκτησή της δεν είναι πάντα εφικτή, επιχειρείται, όπου αυτό μπορεί να εφαρμοστεί, η όσο το δυνατόν επιμήκυνση της ίδιας διαμέτρου στήλης σωλήνων επένδυσης σταδιακά με την εξέλιξη της διάτρησης. Με τον τρόπο αυτό αποφεύγεται η μείωση της διαμέτρου της γεώτρησης αλλά και τα αλληλεπικαλυπτόμενα τμήματα του πηγαδιού με σωληνώσεις μειούμενης διαμέτρου. Η επιμήκυνση αυτή διευκολύνεται με διεύρυνση της διαμέτρου του τμήματος της γεώτρησης κάτω από την επένδυση, με τη βοήθεια της διατρητικής στήλης που είναι εφοδιασμένη με ειδικό περικοπτήρα. Εάν από τη γεωλογία της περιοχής αναμένονται σχηματισμοί οι οποίοι δημιουργούν κατακρημνίσεις ή διογκώσεις, επιβάλλεται η έναρξη της γεώτρησης με μεγαλύτερη διάμετρο έτσι ώστε να μειώνεται ο κίνδυνος αστοχίας της γεωμετρίας συνολικά του πηγαδιού και ως εκ τούτου και της διαμέτρου της πυρηνοληψίας. ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΤΡΗΤΙΚΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ 26

28 Κατά την εκτέλεση της γεώτρησης, όλα τα μέρη του διατρητικού εξοπλισμού που έχουν αναφερθεί παραπάνω, πρέπει να ακολουθούν μια αλληλουχία μεγεθών όσον αφορά τις εξωτερικές και τις εσωτερικές διαμέτρους τους, έτσι ώστε η γεώτρηση να μπορεί να πραγματοποιείται τεχνικά άρτια αλλά και να εξελίσσεται ομαλά ως προς το βάθος προχώρησης. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται όταν η γεώτρηση επενδύεται με σωλήνωση. Η αλληλουχία αυτή εξασφαλίζεται με συστήματα τυποποίησης διαμέτρων και προδιαγραφών για κάθε μέρος του εξοπλισμού. Με την πάροδο του χρόνου δημιουργήθηκαν από ορισμένα κράτη διάφορες τυποποιήσεις. Στην πράξη, όμως, παρουσιάστηκαν πολλά προβλήματα εφαρμογής όλων αυτών των διαφορετικών τυποποιήσεων. Τελικά επικράτησαν διεθνώς δύο συστήματα τυποποίησης, που είναι τα εξής: Τυποποίηση D.C.D.M.A. (Diamond Core Drill Manufacturer s Association). Το σύστημα πήρε το όνομά του από την Ένωση Κατασκευαστών Γεωτρυπάνων ειγματοληψίας, αναπτύχθηκε στις Η.Π.Α. και χρησιμοποιείται από τις χώρες της Αμερικής και την Αγγλία. Οι διαστάσεις του συστήματος τυποποίησης δίνονται σε πόδια (ft) ή ίντσες (inches). Τυποποίηση Μετρική ή Σουηδική ή Craelius. Αναπτύχθηκε στη Σουηδία από την εταιρεία δειγματοληπτικών γεωτρυπάνων Craelius και χρησιμοποιείται από τις ευρωπαϊκές χώρες. Οι διαστάσεις του συστήματος τυποποίησης δίνονται σε μέτρα (m) ή χιλιοστά (mm). 1. Τυποποίηση D.C.D.M.A (Diamond Core Drill Manufacturer s Σύμφωνα με την τυποποίηση D.C.D.M.A. κάθε τμήμα του εξοπλισμού χαρακτηρίζεται από μια σειρά δύο ή τριών λατινικών γραμμάτων, ως εξής: 1. Το πρώτο γράμμα αντιστοιχεί στην ονομαστική διάμετρο της γεώτρησης (hole size) στην οποία χρησιμοποιείται ο εξοπλισμός. 2. Το δεύτερο γράμμα αντιστοιχεί στην ομάδα (group) των εξαρτημάτων με τα οποία ο εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί. 3. Το τρίτο γράμμα στα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά και την κατασκευή (design) ενός εξαρτήματος. Πιο αναλυτικά: 27

29 Το πρώτο γράμμα, που αντιστοιχεί στην ονομαστική διάμετρο της γεώτρησης (hole size), μπορεί να είναι όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. Σύμφωνα με την τυποποίηση κατά D.C.D.M.A. ο εξοπλισμός ομαδοποιείται σε έντεκα ονομαστικές διαμέτρους γεωτρήσεων που χαρακτηρίζονται με τα γράμματα R, E, A, B, N, K, H, P, S, U και Z (βλ. Πίνακα 1). Το πρώτο γράμμα της τυποποίησης αναφέρεται σε όλο τον απαιτούμενο εξοπλισμό (κοπτικό, περικοπτήρας, διατρητικά στελέχη, δειγματοσυλλέκτης, σωλήνωση) που έχει σχεδιαστεί να χρησιμοποιείται από κοινού για την όρυξη ενός τμήματος της γεώτρησης με δεδομένη ονομαστική διάμετρο. Στη μεταλλευτική έρευνα χρησιμοποιούνται συνήθως οι ονομαστικές διάμετροι E, A, B και N και λιγότερο οι R και H, ενώ η διάμετρος K είναι μόνο ενδεικτική και δεν κατασκευάζεται για αυτήν κανενός είδους εξοπλισμός. Σημειώνεται ότι η ονομαστική διάμετρος της γεώτρησης, που αντιστοιχεί στο πρώτο γράμμα της τυποποίησης κατά D.C.D.M.A., είναι προσεγγιστική και όχι επακριβώς η πραγματική. Πίνακας 1 Συμβολισμός και ονομαστική διάμετρος γεώτρησης κατά την τυποποίηση D.C.D.M.A. Συμβολισμός Ονομαστική Διάμετρος Γεώτρησης (ίντσες) (mm) R 1 25 E 1 1 / 2 40 A 2 50 B 2 1 / 2 65 N 3 75 K 3 1 / 2 90 H P S U Z Το δεύτερο γράμμα, που αντιστοιχεί στην ομάδα (group) του εξοπλισμού, μπορεί να είναι X ή W. Αναφέρεται στις βασικές διαμέτρους (εσωτερικές και εξωτερικές) που έχουν τυποποιηθεί στη βάση μιας ολοκληρωμένης ομάδας εξοπλισμού κατάλληλης αντοχής για τη σταδιακή όρυξη μιας γεώτρησης μειούμενης διαμέτρου, με την τοποθέτηση σωλήνωσης και την ελάχιστη δυνατή μείωση της διαμέτρου του λαμβανόμενου δείγματος (καρότου). Στους Πίνακες 2 και 3 παρουσιάζεται η τυποποίηση κατά D.C.D.M.A. του εξοπλισμού για τη 28

30 διάνοιξη και επένδυση των προαναφερθέντων διαμέτρων γεωτρήσεων. Ο Πίνακας 2 αναφέρεται στα κοπτικά άκρα, τους περικοπτήρες και τον εξοπλισμό της σωλήνωσης για την επένδυση της γεώτρησης (φρέζα της σωλήνωσης, διάμετροι σωλήνων και συνδέσμων μεταξύ των σωλήνων). Ο Πίνακας 3 αναφέρεται στα διατρητικά στελέχη & τους συνδέσμους τους. Η σωλήνωση τύπου flush coupled περιλαμβάνει στελέχη με εσωτερικό σπείρωμα στα άκρα τους που συνδέονται μεταξύ τους με σύνδεσμο διπλού πείρου (pin) (βλ. σχήμα 15α). Η σωλήνωση τύπου flush joint περιλαμβάνει στελέχη με εξωτερικό σπείρωμα στα άκρα τους που συνδέονται μεταξύ τους με σύνδεσμο διπλής θήκης (box) (βλ. σχήμα 15β). 29

31 Πίνακας 2 Τυποποίηση κατά D.C.D.M.A. εξοπλισμού όρυξης % επένδυσης δειγματοληπτικών γεωτρήσεων (κοπτικά άκρα, περικοπτήρες & εξοπλισμός σωλήνωσης) ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Σωλήνωση Συμβολισμός Διάμετρος γεώτρησης Συμβολισμός Εξωτερική διάμετρος Κοπτικό άκρο Εσωτ. διάμ. (ταυτίζεται με τη διάμετρο του δείγματος) Περικοπτήρας (φρέζα) Εξωτερική διάμετρος (ταυτίζεται με διάμετρο γεώτρησης) Κοπτικό ή φρέζα σωλήνωσης Εξωτερική διάμετρος Σύνδεσμος σωλήνωσης Εσωτερική διάμετρος Εσωτερική διάμετρος Flush coupled Στελέχη σωλήνωσης Εξωτερική διάμετρος Εσωτερική διάμετρος Flush joint Εξωτερική διάμετρος (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) R 1 25 RX ή 1,160 29, ,175 29, ,187 30,1 1,187 30,1 1,437 36,5 1,187 30,1 1,437 36,5 RW E 1 1 / 2 40 EX ή 1,470 37,3 0,845 21,4 1,485 37,7 1,890 48,0 1,500 38,1 1,625 41,2 1,812 46,0 1,500 38,1 1,812 46,0 EW A 2 50 ΑΧ ή 1,875 47,6 1,185 30,0 1,890 48,0 2,360 59,9 1,906 48,4 2,000 50,8 2,250 57,1 1,906 48,4 2,250 57,1 AW B 2 1 / 2 65 BΧ ή 2,345 59,5 1,655 42,0 2,360 59,9 2,980 75,6 2,375 60,3 2,562 65,0 2,875 73,0 2,375 60,3 2,875 73,0 BW N 3 75 NΧ ή 2,965 75,3 2,155 54,7 2,980 75,6 3,360 92,2 3,000 76,2 3,187 80,9 3,500 88,9 3,000 76,2 3,500 88,9 NW H HΧ ή HW 3,890 98,8 3,000 76,2 3,907 99, , ,0 4, ,7 4, ,3 4, ,6 4, ,3 30

32 Στέλεχος σωλήνωσης Στέλεχος σωλήνωσης ΣΥΝΔΕΣΜΟΣ ΣΩΛΗΝΩΣΗΣ Στέλεχος σωλήνωσης Στέλεχος σωλήνωσης (α) Σωλήνωση τύπου flush coupled (β) Σωλήνωση τύπου flush joint Σχήμα 15. Σωλήνωση τύπου flush coupled και flush joint. Πίνακας 3 Τυποποίηση κατά D.C.D.M.A. εξοπλισμού όρυξης δειγματοληπτικών γεωτρήσεων (διατρητικά στελέχη & σύνδεσμοι) ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Συμβολισμός Διάμετρος γεώτρησης Συμβολισμός Διατρητικό στέλεχος & σύνδεσμος Εξωτερική διάμετρος Διατρητικό στέλεχος Σύνδεσμος Εσωτερική διάμετρος (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) Σπει-- ρώματα ανά ίντσα R 1 25 E 1 1 / 2 40 A 2 50 B 2 1 / 2 65 N 3 75 H RX RW 1,093 27,7 0,719 18,2 0,406 10,3 4 EX 1,313 33,3 0,844 21,4 0,438 11,6 3 ΕW 1,375 34,9 1,000 25,4 0,437 11,1 3 ΑΧ 1,625 41,3 1,125 28,6 0,563 14,3 3 ΑW 1,718 43,6 1,344 34,1 0,625 15,8 3 BΧ 1,906 48,4 1,469 37,3 0,625 15,8 4 BW 2,125 53,9 1,750 44,4 0,750 19,0 3 NΧ 2,375 60,3 2,000 50,8 1,000 25,4 5 NW 2,625 66,6 2,250 57,1 1,375 34,9 3 HΧ HW 3,500 88,9 3,062 77,7 2,375 60,3 3 31

33 Όπως προκύπτει από τον Πίνακα 2, τα γράμματα ομάδας του εξοπλισμού, Χ και W (δεύτερο γράμμα κατά την τυποποίηση κατά D.C.D.M.A.) είναι συνώνυμα όσον αφορά τις διαμέτρους (εξωτερική και εσωτερική) του κοπτικού άκρου, του περικοπτήρα και του εξοπλισμού της σωλήνωσης (φρέζα, σύνδεσμοι & στελέχη σωλήνωσης). Αντίθετα, όπως προκύπτει από τον Πίνακα 3, οι διάμετροι, τόσο η εξωτερική, όσο και η εσωτερική, των διατρητικών στελεχών της ομάδας Χ είναι μικρότερες από τις αντίστοιχες διαμέτρους της ομάδας W. Ωστόσο, η μεγαλύτερη εξωτερική διάμετρος των διατρητικών στελεχών της ομάδας W τους δίνει τη δυνατότητα να «ευθυγραμμίζονται» καλύτερα με τις εξωτερικές διαμέτρους του κοπτικού άκρου και του περικοπτήρα, με αποτέλεσμα να εξασφαλίζουν σταθερότερη από άποψη δονήσεων διατρητική στήλη, συνθήκη ιδιαίτερα απαραίτητη κατά την εκτέλεση της δειγματοληψίας. Η μικρότερη εξωτερική διάμετρος των διατρητικών στελεχών της ομάδας Χ εξασφαλίζει μεγαλύτερο δακτύλιο και επομένως καλύτερη απαγωγή θρυμμάτων, συνθήκη σημαντική για την καλύτερη όρυξη όταν δεν εκτελείται δειγματοληψία (μεγαλύτερος όγκος θρυμμάτων). Σημειώνεται, επίσης, ότι οι ομάδες Χ και W των διατρητικών στελεχών διαφέρουν και ως προς τον αριθμό των σπειρωμάτων. Το τρίτο γράμμα, που αντιστοιχεί στα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά και την κατασκευή (design) του εξοπλισμού, μπορεί να είναι G, M ή T). Αναφέρεται στην τυποποίηση περαιτέρω χαρακτηριστικών του εξοπλισμού, πέραν της ονομαστικής διαμέτρου της γεώτρησης και της ομάδας (εξωτερική & εσωτερική διάμετρος και αριθμός σπειρωμάτων), όπως π.χ. τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του σπειρώματος. Η τυποποίηση του εξοπλισμού κατά το τρίτο γράμμα εξασφαλίζει την εναλλαξιμότητα του εξοπλισμού που προέρχεται από διαφορετικούς κατασκευαστές και αναφέρεται, κυρίως, στους δειγματοσυλλέκτες. Έτσι, στον Πίνακα 4 παρουσιάζεται η τυποποίηση του εξοπλισμού δειγματοληψίας κατά D.C.D.M.A. για τους δειγματοσυλλέκτες των σειρών G και Μ. Οι δειγματοσυλλέκτες της σειράς Τ είναι ειδικού σχεδιαστικού τύπου και δεν περιλαμβάνονται στον Πίνακα 4 για λόγος απλούστευσης. Οι δειγματοσυλλέκτες της σειράς G είναι εναλλάξιμοι με τους δειγματοσυλλέκτες της σειράς M και έχουν τυποποιημένο μήκος 10 ft (3,05 m) (το μήκος αναφέρεται στο μήκος του λαμβανόμενου δείγματος). Οι δειγματοσυλλέκτες της σειράς Μ (που διατίθενται μόνο σε τύπο διπλού σωλήνα) διαφέρουν από τους αντίστοιχους της σειράς G στο ότι φέρουν επέκταση του εσωτερικού σωλήνα που εξασφαλίζει την ελάχιστη δυνατή επαφή του δείγματος με το νερό. Οι δειγματοσυλλέκτες που ανήκουν στην ομάδα Χ (δεύτερο γράμμα τυποποίησης) έχουν πλέον εκλείψει. Αντ αυτών χρησιμοποιούνται οι δειγματοσυλλέκτες της ομάδας W, σειρά G. 32

34 Πίνακας 4 Τυποποίηση εξοπλισμού δειγματοληψίας κατά D.C.D.M.A. (δειγματοσυλλέκτες) ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Δειγματοσυλλέκτες Συμβολισμός Διάμετρος γεώτρησης Συμβολισμός ΜΟΝΟΥ ΣΩΛΗΝΑ Εξωτερική Εσωτερική ΔΙΠΛΟΥ ΣΩΛΗΝΑ Εξωτερικός σωλήνας (εξωτερική διάμετρος) Εσωτερικός σωλήνας (εσωτ. διάμ.) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) E 1 1 / 2 40 A 2 50 B 2 1 / 2 65 N 3 75 EWG 1,437 36,5 0,937 23,8 EWM AWG 1,812 46,0 1,281 32,5 AWM BWG 2,281 57,9 1,750 44,4 BWM NWG 2,906 73,8 2,250 57,1 NWM 1,437 36,5 0,937 23,8 1,812 46,0 1,250 31,7 2,281 57,9 1,718 43,6 2,906 73,8 2,250 57,1 H HWG 3,750 95,2 3,125 79,3 3,750 95,2 3,062 77,7 HWM Ο συγκεντρωτικός Πίνακας τυποποίησης κατά D.C.D.M.A. του εξοπλισμού διάνοιξης και επένδυσης δειγματοληπτικών γεωτρήσεων περιλαμβάνεται στο τέλος του μέρους αυτού. Εκτός του ως άνω αναφερθέντος εξοπλισμού, προκειμένου για λήψη πυρήνων μεγάλης διαμέτρου, χρησιμοποιούνται δειγματοσυλλέκτες διπλού σωλήνα που ανήκουν στη λεγόμενη «Μεγάλη Σειρά» (Large Series), τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των οποίων παρουσιάζονται στον Πίνακα 5. Στον ίδιο Πίνακα περιλαμβάνονται και τα αντίστοιχα κοπτικά άκρα και ο τύπος της σωλήνωσης που είναι κατάλληλος για γεωτρήσεις μεγάλης ονομαστικής διαμέτρου. Σημειώνεται ότι οι δειγματοσυλλέκτες της «Μεγάλης Σειράς» συμβολίζονται με δύο αριθμούς εκ των οποίων ο πρώτος αντιστοιχεί κατά προσέγγιση στη διάμετρο του πυρήνα και ο δεύτερος στη διάμετρο της γεώτρησης (εξωτερική διάμετρος περικοπτήρα). 33

35 2. Μετρική τυποποίηση Στον Πίνακα 6 παρουσιάζεται η Μετρική Τυποποίηση του εξοπλισμού όρυξης και επένδυσης δειγματοληπτικών γεωτρήσεων. Η παρουσίαση των δειγματοσυλλεκτών φαίνεται πιο σύνθετη, πρακτικά όμως χρησιμοποιούνται κυρίως εκείνοι που χαρακτηρίζονται από τα στοιχεία Τ2-.. (αριθμός) όπου είναι διαθέσιμοι ή Τ6- (αριθμός) όπου η σειρά Τ2-.. (αριθμός) δεν είναι διαθέσιμη (π.χ σε μεγάλες διαμέτρους). Στο σχήμα 16 παρουσιάζεται η χρήση των δύο τυποποιήσεων DCDMA και Μετρική για γεώτρηση που καταλήγει σε ανάλογη διάμετρο (21,4 mm ή 22 mm) αντίστοιχα. Οι γενικές αρχές που ισχύουν σε κάθε περίπτωση τυποποίησης είναι : Η διάμετρος τμήματος μιας γεώτρησης ταυτίζεται με την εξωτερική διάμετρο του περικοπτήρα που αντιστοιχεί στη διάταξη με την οποία ορύσσεται. Η διάμετρος του σωληνωμένου τμήματος μιας γεώτρησης ταυτίζεται με την εσωτερική διάμετρο του συνδέσμου της αντίστοιχης σωλήνωσης. Η διάμετρος του πυρήνα (καρότου) ταυτίζεται με την εσωτερική διάμετρο του κοπτικού άκρου Κάθε ορυσσόμενο τμήμα της γεώτρησης, πρέπει να επιτρέπει να διέρχεται από αυτό η επόμενη διάταξη για την ομαλή συνέχεια της όρυξης του επόμενου τμήματος 34

36 Πίνακας 5 Τυποποίηση εξοπλισμού «Μεγάλης Σειράς» (Large Series) Συμβολισμός Δειγματοσυλλέκτης Κοπτικό άκρο Περικοπτήρας (φρέζα) Σωλήνωση (εσωτ. Ø δειγματοσυλ. x εξωτ. Ø περικοπτήρα) Εξωτερικός σωλήνας (εξωτερική διάμετρος) Εσωτερικός σωλήνας (εσωτερική διάμετρος) Εξωτερική διάμετρος Εσωτερική διάμετρος (ταυτίζεται με τη διάμετρο του δείγματος) Εξωτερική διάμετρος (ταυτίζεται με διάμετρο γεώτρησης) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (Συμβολισμός) 2 ¾ x 3 7 / 8 3,625 92,0 2,781 70,6 3,840 97,5 2,690 68,3 3,875 98,4 HX ή HW 4 x 5 ½ 5, ,3 4, ,7 5, ,0 3, ,8 5, ,5 SW 6 x 7 ½ 7, ,1 6, ,5 7, ,4 5, ,6 7, ,8 ZW 35

37 ΙΑΜΕΤΡΟΣ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ ΚΟΠΤΙΚΟ & ΕΙΓΜΑΤΟΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ιάμετρος γεώτρησης (εξωτ. διάμ. ιάμετρος δείγματος (εσωτ. διάμ. ΙΑΤΡΗΤΙΚΑ ΣΤΕΛΕΧΗ & ΣΥΝ ΕΣΜΟΙ ιατρητικά στελέχη Βάρος Βάρος ΤΥΠΟΣ Εξωτ. ιάμ. Εσωτ. ιάμ. Εσωτ. ιάμ. ΤΥΠΟΣ Εσωτ. Εξωτ. διάμετρος ΤΥΠΟΣ διάμετρος κοπτικού) κοπτικού) (mm) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (kg/3m) (lb/10ft) (mm) (ίντσες) (mm) (ίντσες) (kg/3m) (lb/10ft) Β ,7 5, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 T146 Τ ,3 5, ,0 4, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 (143/134) T6-S ,7 4, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 Β ,7 4, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 T131 Τ ,3 5, ,0 4, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 (128/119) T6-S ,7 3, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 143,0 128,0 5,630 5, ,0 119,0 5,276 4,685 42,0 33,1 94,1 74,1 Β ,7 4, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 116 Τ ,3 4,579 93,0 3, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 T6-S ,7 3, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 Β ,7 3, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 101 Τ ,0 3, ,3 3,988 Τ ,0 3, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 T6-S ,7 2, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 Β-86 71,7 2, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 86 Τ ,0 2,835 86,3 3,398 Τ ,0 2, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 T6-S-86 57,7 2, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 Β-76 76,3 3,004 61,7 2, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 TNW 75,7 2,980 53,9 2,122 SE 50 50,5 1, ,7 1,642 22,0 0, ,0 35,8 76 Τ ,0 2,441 Τ ,3 3,004 57,0 2, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 T6-S-76 47,7 1,878 SE 50 50,5 1, ,7 1,642 22,0 0, ,0 35,8 Β-66 51,7 2,035 SE 50 50,5 1, ,7 1,642 22,0 0, ,0 35,8 66 Τ ,0 2, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 66,3 2,610 Τ ,0 1, ,0 2, ,0 1,890 25,0 0, ,6 57,3 T6-S-66 37,7 1, ,3 2, ,5 1,476 22,0 0, ,0 26,9 Β-56 41,7 1, ,3 2, ,5 1,476 22,0 0, ,0 26,9 56 Τ ,3 2,217 42,0 1, ,0 1, ,0 1,457 22,0 0, ,8 48,8 ΤΤ-56 45,5 1,791 SE 50 50,5 1, ,7 1,642 22,0 0, ,0 35,8 TBW 60,0 2,362 44,9 1, ,0 2, ,0 1,811 22,0 0, ,1 31,6 Β-46 31,7 1,248 SE 43 43,0 1, ,6 1,362 19,0 0, ,7 28,5 46 Τ ,3 1,823 32,0 1, ,0 1, ,2 1,268 22,0 0, ,1 39,3 ΤΤ-46 35,6 1, ,2 1, ,8 1,213 22,0 0, ,4 16,6 TBW 48,0 1,890 33,2 1, ,1 1, ,1 1,421 22,0 0, ,2 22,9 36 Τ ,3 1,429 22,0 0, ,5 1,653 23,7 1,299 15,0 0,590 10,6 23, ,4 1,315 20,9 0,823 15,0 0, ,1 11,4 1 Στελέχη αλουμινίου 2 Στελέχη ελαφρού τύπου Πίνακας 6 Μετρική Τυποποίηση Εξοπλισμού Γεώτρησης ειγματοληψίας Σύνδεσμος T116 (113/104) T101 (98/89) T86 (84/77) T76 (74/67) T66 (64/57) Τ56 (54/47) Τ46 (44/37) 113,0 4,449 74,0 2,913 64,0 2,520 57,0 44,0 104,0 4,094 98,0 3,858 89,0 3,504 84,0 54,0 3,307 ΣΩΛΗΝΩΣΗ Στελέχη σωλήνωσης 2,126 47,0 77,0 3,031 67,0 2,638 2,244 1,850 1,732 37,0 1,457 25,2 18,7 14,2 10,7 7,8 5,3 3,3 56,4 41,9 31,8 24,0 17,5 11,9 7,4 36

38 Μετρικό Σύστημα Τυποποίησης Σύστημα Τυποποίησης D.C.D.M.A. Σωλήν. Ø εξ./εσ. mm Τύπος δείγμασυλλέκτη Γεώτρ. Ø mm Πυρήνας Ø mm Πυρήνας Ø mm 1 Γεώτρ. Ø mm 2 Τύπος δείγμασυλλέκτη Σωλήν. Ø εξ./εσ. 3 mm ΝW 88,9/76,2 84/77 Η 76,2 99,2 ΗW Τ , /67 ΒW 73,0/60,3 Τ , /57 Ν 54,7 75,6 ΝW Τ , /47 Τ ,3 42 Β 42,0, 59,9 ΒW ΑW 57,1/48,4 44/37 Τ ,3 32 Α 30,1 48,0 ΑW ΕW 46,0/38,1 Τ ,3 22 Ε 21,4 37,7 ΕW 1 Η διάμετρος του πυρήνα (καρότου) ταυτίζεται με την εσωτερική διάμετρο του κοπτικού άκρου. 2 Η διάμετρος της γεώτρησης ταυτίζεται με την εξωτερική διάμετρο του περικοπτήρα. 3 Η εσωτερική διάμετρος της σωλήνωσης ταυτίζεται με την εσωτερική διάμετρο του συνδέσμου της σωλήνωσης. Σχήμα 16. Σύγκριση των δύο συστημάτων τυποποίησης εξοπλισμού στις πιο εύχρηστες διαμέτρους. 37

39 Παραδείγματα Συνδυασμών διατρητικού εξοπλισμού σε σωληνωμένες & μη γεωτρήσεις Εφαρμογή 1 Το πρόγραμμα για την όρυξη μιας γεώτρησης στα 150 m, είναι ως ακολούθως: Βάθος (m) Τελική διάμετρος γεώτρησης (mm), μετά τη σωλήνωση Σωλήνωση θα πραγματοποιείται σε κάθε αλλαγή διαμέτρου, δειγματοληψία δε, πρόγραμματίζεται να γίνει από τα 100 έως τα 150 m με δειγματοσυλλέκτη διπλού σωλήνα. Προσδιορίσετε: 1. τις διατάξεις της διατρητικής στήλης που θα χρησιμοποιηθούν στα αντίστοιχα βάθη 2. τη σωλήνωση σε κάθε τμήμα της γεώτρησης 3. το δειγματοσυλλέκτη που θα χρησιμοποιηθεί Από 0-50 m εδομένου ότι η γεώτρηση θα είναι σωληνωμένη, οι προαναφερόμενες επιθυμητές διάμετροι, αφορούν στην τελική ανά τμήμα διάμετρο με σωλήνωση. Επομένως στον Πίνακα 2 (εσωτερική διάμετρος συνδέσμου σωλήνωσης) οι σημειούμενες 76,2 (ΝΧ ή ΝW), 60,3 (ΒΧ ή ΒW) και 48,4 (ΑΧ ή ΑW) mm είναι κατά προσέγγιση οι απαιτούμενες τελικές. Για να επιτευχθεί αυτό, η γεώτρηση πρέπει να ξεκινήσει με διάμετρο της σειράς HW (στον Πίνακα 3 τα διατρητικά στελέχη είναι μόνο σειράς ΗW) που σημαίνει ότι η διάμετρος της γεώτρησής μας θα είναι πριν τη σωλήνωση 99,2 χιλ. (εξωτερική διάμετρος περικοπτήρα διατρητικών στελεχών) έτσι ώστε να μπορεί με άνεση να τοποθετηθεί η σωλήνωση η οποία θα έχει εξωτερική διάμετρο 88,9 mm. Επομένως από 0-50 μ (σειρά HW): Κοπτικό άκρο με εξωτ. διάμετρο Περικοπτήρας με εξωτ. διάμετρο Διατρητικά στελέχη με εξωτ. διάμετρο 98,8 mm 99,2 mm 88,9 mm Η ανωτέρω συνδεσμολογία αποτελεί τη διατρητική μας στήλη. Αφού ολοκληρωθούν τα 50 m με αυτόν τον τρόπο, θα ακολουθήσει η σωλήνωση του διατρυθέντος τμήματος με: Στελέχη σωλήνωσης με εσωτ. διάμ. 76,2 mm (σειρά ΝΧ ή ΝW) 38

40 Από m Το ήδη διατρυθέν και σωληνωμένο πρώτο τμήμα, έχει εσωτερική διάμετρο 76,2 mm. Η διάτρηση αυτού του τμήματος της γεώτρησης συνεχίζεται με κοπτικό της σειράς NΧ ή ΝW, με συνδεσμολογία διατρητικών στελεχών της ίδιας σειράς και η σωλήνωση πραγματοποιείται με σωλήνες της αμέσως επόμενης σειράς BΧ ή ΒW, σύμφωνα με τα όσα αναλυτικότερα έχουν αναφερθεί παραπάνω. Έτσι το δεύτερο τμήμα της γεώτρησης θα έχει, σωληνωμένο, διάμετρο 60,3 mm. Από m Η διάτρηση συνεχίζεται με κοπτικό της σειράς ΒW και με συνδεσμολογία διατρητικών στελεχών της ίδιας σειράς. Η διατρητική στήλη περιλαμβάνει και δειγματοσυλλέκτη δεδομένου ότι στο τμήμα αυτό γίνεται και δειγματοληψία. Ο δειγματοσυλλέκτης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί είναι ο διπλού σωλήνα της ίδιας σειράς ΒWG ή BWM, με εξωτερική διάμετρο 57,9 mm και εσωτερική 43,6 mm. Η διάμετρος του δείγματος είναι 42 mm ίση με την εσωτερική διάμετρο του κοπτικού άκρου και βεβαίως μπορεί να συλλεγεί άνετα στο δειγματοσυλλέκτη σας ο οποίος έχει εσωτερική διάμετρο 43,6 mm. Η σωλήνωση πραγματοποιείται με σωλήνα της αμέσως επόμενης σειράς ΑX ή ΑW, σύμφωνα με τα όσα αναλυτικότερα έχουν αναφερθεί παραπάνω. Έτσι το τρίτο τμήμα της γεώτρησης θα έχει, σωληνωμένο, διάμετρο 48,4 mm. Σχηματικά η διαδικασία αυτή παρουσιάζεται στις εικόνες που ακολουθούν. Όρυξη με σειρά HW (διάμετρος μη σωληνωμένης γεώτρησης 99,2 mm) Σωλήνωση με σειρά ΝΧ ή ΝW (διάμετρος σωληνωμένης γεώτρησης 76,2 mm) 0 m Διατρητικά στελέχη με OD 88,9 mm 0 m Περικοπτήρας με OD 99,2 mm Κοπτικό με OD 98,8 mm Σωλήνωση με ID 76,2 mm 50 m 50 m 39