Un put este o groapa sapata prin foraj artificial în scoarta pamântului, prin care se poate extrage apa, petrol sau un alt lichid aflat într-un zacamânt. Puturile pot fi realizate pentru explorare ori în alte scopuri tehnice.

          Puturile de apa pot fi de doua tipuri: puturi de mica adâncime si puturi de mare adâncime. În cazul celor dintâi apa poate fi obtinuta foarte usor, dar impuritatile pot ajunge usor în lichid astfel încât exista un risc serios de contaminare. Pentru puturile de adâncime mare nu exista risc de contaminare, ele neavând impuritati organice.

          Construirea de puturi forate de adâncime 30…200m, mecanizat, dupa tehnologie americana, foraj rotatic cu circulatie directa de fluid de foraj si echipate cu pompa submersibila, conducta de refulare, statie de tratare, rezervor si conducte ramificate de distributie.

          Construirea acestor tipuri de puturi rezolva problema sursei de apa pentru comunitatile rurale si suburbane unde:

• 1. Resursele de suprafata nu pot fi captate si unde nu exista apa potabila în pânza freatica de suprafata;
• 2. Exista certitudinea ca sursa de apa se afla la o adâncime accesibila (nu mai mare de 200m);
• 3. Costul exploatarii surselor de suprafata este mult prea mare.

          Aceasta solutie (vezi fig. 2.5) prezinta urmatoarele caracteristici si include urmatoarele componente -put forat de adâncime, H=30…80 m, Diametrul putului D=230mm, foraj mecanizat dupa tehnologie americana, foraj rotativ hidraulic cu circulatie directa de fluid de foraj. Tubajul este constituit din tuburi PVC speciale pentru puturi de apa, de culoare albastra, cu mufa, filet si garnitura cu dimensiunile 125x5,4mm ; 140x5,4mm ; 160x5,4mm. Captarea apei se face pe adâncime, prin stratul acvifer si sub strat, cu 20 m de filtre SCREEN (tuburi speciale, cu fante cu g=0,3…0,5mm) si cu strat de filtraj de pietris margaritar cu granulatia g=3…5mm, în spatiul inelar dintre tub si putul forat, pe toata lungimea filtrelor SCREEN

           Instalatiile de foraj care utilizeaza principiul forajului mecanizat rotativ hidraulic clasic, cu circulatie directa de fluid de foraj, au în general urmatoarea componenta si functionare: Garnitura de prajini de foraj cu sapa de foraj atasata se roteste fiind antrenata mecanic de la un cap de foraj cu actionare mecanica de la un motor termic sau hidrostatica de la un motor hidrostatic lent. Introducerea si scoaterea unui pas de prajina de foraj se face secvential, pas cu pas, prin blocarea garniturii de prajini la podul sondei într-o broasca cu pene si o furca speciala care intra în locasul frezat de blocaj al prajinilor si se sprijina si se blocheaza în broasca cu pene. Manevrarea garniturii de prajini de foraj pentru introducerea / scoaterea unui pas se face cu un troliu manual cu sistem de manevra cu cablu tip macara-geamblac (palan mobil), cu multiplicare de forta, sau cu un mecanism de actionare cu lant si cu cilindru hidraulic, cu multiplicare de cursa Pentru realizarea forajului hidraulic, în garnitura de prajini (tip teava) se injecteaza prin intermediul unui cap de spalare fluid de foraj, de la grupul motopompa de foraj. Fluidul de foraj circula prin interiorul prajinilor si prin duzele sapei de foraj spala sub presiune talpa sondei, îndepartând sfarâmaturile de roca si detritusul, care se evacueaza apoi prin spatiul inelar dintre prajini si putul forat, pâna la suprafata. Acesta este procedeul de foraj rotativ hidraulic cu circulatie directa de fluid de foraj. Daca nu ar exista spalarea continua a talpii sondei si îndepartarea sfarâmaturilor si detritusului cu fluidul de foraj, sapa s-ar bloca imediat , nu ar înainta nici un pas de prajina. Fluidul de foraj se recupereaza printr-un sant într-o groapa de decantare, care comunica printr-un sant cu meandre (pentru decantare) cu alta groapa de alimentare, de unde este din nou recirculat de catre grupul motopompa de foraj si procesul se repeta. Este de o mare importanta existenta unei circulatii continue de fluid de foraj, fara de care sapa nu ar avansa si s-ar bloca; de asemenea evitarea prabusirii putului, înainte de tubaj se face prin presiunea hidraulica a fluidului de foraj asupra peretilor putului. La aparitia pierderii de circulatie, forajul se opreste, se ridica sapa cu un pas de prajina si se adauga aditiv de foraj pentru restabilirea circulatiei. Tubajul se face dupa terminarea completa a forajului pe toata adâncimea putului si la diametrul final al putului. Pentru evitarea pierderii de circulatie în straturi poroase si a colapsului (prabusirea putului), pentru decantarea în batal a detritusului, în fluidul de foraj se adauga aditiv de foraj (bentonita+CMC+soda calcinata). Fluidul de foraj se prepara în batal cu o zi înainte de începerea forajului, pentru hidratarea si omogenizarea perfecta a amestecului.

• -metoda are avantajul ca se evita prabusirea (colapsul ) putului prin presiunea hidraulica a fluidului de foraj, si prin lipirea peretilor putului cu aditivi din fluidul de foraj. De aceea se poate fora la adâncimi mari, pe toata adâncimea putului si pâna la diametrul maxim, fara sa fie nevoie sa se tubeze în timpul forajului; tubajul se face la final, dupa terminarea forajului; aceasta reprezinta o simplificare si o crestere de productivitate enorma din punctul de vedere al tehnologiei de foraj; -pentru depistarea surselor bogate si curate de apa, si pentru a se putea sti pozitionarea exacta a filtrelor SCREEN de captare, dupa foraj si înainte de tubaj se poate face cercetare geofizica, carotaj electric, metoda rezistiva. Se obtine astfel o diagrafie cu conformatia exacta a straturilor forate si cu pozitionarea exacta a straturilor acvifere curate si bogate în apa; se pot astfel pozitiona cu exactitate pe verticala filtrele SCREEN si zona straturilor curate si bogate si se evita captarea unor straturi infestate cu mâl foarte fin, care nu poate fi eliminat la deznisipare;
• -punerea in productie si deznisiparea putului se face cu pompa MAMUT prin procedeul aer-lift (tub ejector); se introduce aer sub presiune printr-un furtun subtire în dispozitivul de sifonare, amestecul aerat cu densitate mica de apa-aer-nisip-detritus este evacuat printr-un furtun gros legat de dispozitivul de sifonare pâna la limpezirea apei din strat si decolmatarea putului ; furtunul cu aer trebuie imersat în apa 60% din lungimea lui. Pentru a putea functiona, sifonul mamutului trebuie sa aiba deasupra o coloana de apa cu adâncimea de minim 30 de metri, mamutul nu functioneaza eficient decât pentru adâncimi mai mari de 30m. De aceea se foreaza prin aceasta metoda numai puturi de apa mai adânci de 30de metri, se ofera astfel cel mai bun raport pret/calitate de pe piata, se ofera apa curata, filtrata, fara mâl si nisip, la un debit bun Q=80…100 litri/min si stabil.
• - Forarea mecanica se executa cu ajutorul unei instalatii de foraj care se aduce la amplasamentul stabilit. Aceasta metoda, foraj mecanizat rotativ cu circulatie directa de fluid de foraj are raportul cel mai bun pret/calitate prin utilizarea instalatilor ultrausoare si usoare de foraj hidrogeologic, care au costuri de foraj/tubaj atractiv. Instalatile de foraj industriale, de puteri mari (100…300CP) pe autosasiu au preturi foarte mari de exploatare, utilizarea acestor instalatii masive de foraj impune preturi foarte mari, 100-200 euro per metru forat si tubat, preturi prohibitive pentru comunitatile rurale si suburbane, piata tinta a prezentului program de cercetare. Instalatile usoare si ultrausoare de foraj oferite în foraj ecologic, sunt de dimensiuni mici, se pot transporta usor, ofera flexibilitate operatiilor tehnologice, spre deosebire de instalatile de foraj, masive, de puteri mari, pe autosasiu, care foreaza neecologic, distrug proprietatea micilor gospodarii particulare, au un acces greoi pe proprietatea particularului iar în unele zone nu pot avea acces pe proprietatea particularului. Aceasta metoda de asigurare a resurselor de apa mai cuprinde urmatoarele componente: -casa putului (izolarea si sanitarizarea suprafetei superioare a putului de apa);
• -conducta principala PEHD L=150m cu D=100 mm;
• -statie de tratare;
• -pompa submersibila + hidrofor special pentru pompa submersibila + instalatile hidraulice si electrice;
• -rezervor Q=20 m3 realizat din fibra de sticla, pozitionat la înaltime, de obicei în podul casei;
• -conducta de distributie L=1000m cu D = 110 mm;
• -cismele publice: 1-3 buc.

           Se apreciaza ca un put forat astfel poate alimenta cu apa aproximativ 130 de gospodarii cu 650 locuitori ce locuiesc la o distanta de aproximativ 125 de metri dar nu mai mult de 250 de metri de putul forat. Aplicarea acestei solutii este conditionata de efectuarea unui studiu hidrogeologic ce trebuie sa confirme existenta apei de adâncime si la calitatile acceptate de STAS nr.1342. De asemenea la proiectarea captarii apei subterane prin puturi individuale se vor respecta prevederile SR 1629-2/1996 referitoare la captarea apelor subterane prin puturi. Detalii referitoare la tehnologia de realizare a forajelor mecanice, care sunt obiectul programului actual de cercetare, sunt oferite la capitolul referitor la „Analiza tehnologiilor de foraj mecanizat hidrogeologic” Costurile orientative pentru aplicarea acestei solutii sunt oferite în Anexa 14. Detalii referitoare la operatiunile tehnice necesare pentru pregatirea si executarea puturilor forate, tipuri de filtre, decantarea, colmatarea si decolmatarea, deznisiparea si pomparea experimentala sunt prezentate în Anexele 4,5 si 6. Punctele tari: · acces la apa de calitate mai buna a locuitorilor; sunt captate straturile de adâncime mare (începând de la al treilea strat acvifer în jos), bogate si curate, nepoluate, fara nitriti, fara agenti patogeni; · pentru forajul cu instalatii ultrausoare si usoare de foraj, se obtine cel mai bun raport pret calitate, pretul de 30…40 euro / metru forat si tubat pentru o resursa de apa ieftina si curata, la debit bun si stabil Q=80…100 litri/min , suficient pentru gospodariile individuale din comunitatile rurale si suburbane; · întretinerea se poate face foarte usor si cu costuri minime; · metoda are avantajul ca se evita prabusirea (colapsul ) putului prin presiunea hidraulica a fluidului de foraj, si prin lipirea peretilor putului cu aditivi din fluidul de foraj. De aceea se poate fora adâncimi mari, pe toata adâncimea putului si pâna la diametrul maxim, fara sa fie nevoie sa se tubeze în timpul forajului; tubajul se face la final, dupa terminarea forajului, se simplifica si se optimizeaza foarte mult tehnologia de foraj, comparativ cu complicatiile si improvizatiile care trebuie facute la saparea manuala uscata, unde trebuie folosit burlan de urmarire, trebuie tubat pe portiuni în timpul forajului si trebuie asigurate tuburile deja introduse contra prabusirii peste sapa manuala-crivac, iar uneori crivac-ul trebuie sa fie în constructie extensibila , pentru a putea fi introdus prin tuburile cu care s-a tubat deja. · Metoda are avantajul ca permite cercetarea geofizica prin metoda carotaj electric-rezistivitate pentru depistarea straturilor de acvifer bogate în apa si curate, si pentru pozitionarea exacta pe adâncime a filtrelor SCREEN de captare · Metoda are avantajul ca permite deznisiparea, limpezirea si punerea în productie eficienta a putului de apa prin folosirea metodei de deznisipare cu pompa MAMUT prin procedeul aer-lift, la adâncimi mai mari de 30m, oferindu-se o resursa de apa ieftina si curata, la debit bun si stabil · Se permite un foraj ecologic, fara distrugerea proprietatii gospodariei individuale particulare, instalatiile ultrausoare si usoare de foraj sunt flexibile, au un grad ridicat de trasportabilitate, se pot strecura pe zone înguste de proprietate, au acces la zone inaccesibile instalatiilor mari, masive, pe autosasiu pentru locatiile de foraj Puncte slabe: Comparativ cu celelalte metode prezentate pâna acum, forajul mecanizat cu instalatii usoare si ultrausoare de foraj pentru gospodariile individuale din comunitatile rurale si suburbane, nu prezinta dezavantaje si puncte slabe, de aceea aceasta metoda de foraj hidrogeologic va fi luata în considerare în cadrul programului de cercetare actual

Pregatirea si efectuarea operatiei de tubare

           Generalitati Tubarea este operatia de consolidare a putului forat prin introducerea unei coloane formata din burlane îmbinate intre ele. Coloana de tubaj care se introduce în putul forat este alcatuita din : burlane, filtre, siul coloanei, inelul de retinere si centrori. Operatia de tubare are o deosebita importanta pentru terminarea putului forat în bune conditii. În scopul asigurarii unei reusite depline, înaintea începerii tubarii se efectueaza o serie de operatii de pregatire a burlanelor, a instalatiilor si a sculelor care au ca rezultat evitarea unor complicatii pe parcurs, cât si introducerea coloanei pâna la talpa fara dificultati Forajele pot fi tubate fie cu burlane din otel aliat, fie cu plastic (PVC). În ultima perioada s-a generalizat utilizarea burlanelor PVC speciale pentru puturi de apa, de culoare albastra, cu mufa, filet TPN4 si garnitura. Sunt utilizate pentru tubaj burlane PVC cu dimensiunile 125x5,4mm ; 140x5,4mm ; 160x5,4mm Aceste burlane PVC se remarca printr-o grosime mare a peretilor (5,4mm) si printr-o îmbinare sigura cu filet, elemente cerute de urmatoarele solicitari în exploatare: 1. În burlane este introdus aer comprimat la presiune 8…10bar, în timpul operatiei de deznisipare. Daca peretii ar fi mai subtiri sau daca nu ar fi o îmbinare sigura cu filet, coloana s-ar sparge sau s-ar desprinde din îmbinare în timpul deznisiparii; 2. În timpul exploatarii, coloana de burlane este supusa presiunii orizontale a solului; daca peretii ar fi mai subtiri sau daca nu ar fi o îmbinare sigura cu filet s-ar produce spargerea coloanei de burlane sau smulgerea burlanelor din îmbinare datorita presiunii deviationale orizontale a solului Detalii referitoare la operatia de tubare se gasesc în Anexa 3 La un foraj hidrogeologic, filtrul este cel mai important element al coloanei filtrante, deoarece influenteaza în mare masura cantitatea si calitatea apei, precum si buna functionare în exploatare. Functia principala pe care o îndeplineste un filtru este aceea de a sustine peretii portiunii deschise a stratului acvifer si de a lasa sa treaca apa din strat in put fara pierderi mari de presiune. În prezent, filtrele cele mai utilizate sunt cele confectionate din burlane metalice sau din PVC. S-a generalizat, datorita avantajelor pret/calitate utilizarea filtrelor PVC SCREEN cu fante cu grosimea g=0,3…0,5mm, confectionate de din propriile burlane PVC albastre de tubaj Deosebim doua tipuri de sisteme de filtrare: - simple folosite atunci când roca în care este forat putul este mai stabila ; - cu pietris margaritar cu granulatia g=3..5mm în spatiul inelar dintre tub putul forat, grosimea stratului filtrant, minim 50…100mm pe raza (se folosesc în cazul cercetarii sau exploatarii unui orizont acvifer cu nisipuri fine); Aceste filtre se realizeaza la suprafata sau în put. La filtrele ce se executa la suprafata, procedeul de executie consta în introducerea pietrisului margaritar între doua filtre simple, metalice, concentrice. Decantorul Decantorul este partea inferioara a coloanei filtrante si are ca scop decantarea nisipului ce intra din strat în put, în timpul exploatarii sau pomparilor experimentale. Decantorul este constituit, în cel mai simplu caz dintr-un PVC obisnuit de tubaj (cu mufa, filet si garnitura) cu lungimea de 4..5 m, atasat la baza coloanei de tubaj, între siul de capat si tubul de filtraj SCREEN.

Punerea în productie a putului forat

          Desfasurarea operatiunilor pentru punerea în productie a putului forat, sunt cuprinse în cele trei faze (decolmatare, deznisipare, pompare experimentala si testare).

COLMATAREA.

          Colmatarea se caracterizeaza prin micsorarea permeabilitatii stratului acvifer din jurul putului ca urmare a operatiilor de foraj, când calitatea fluidului de foraj si diferenta de presiune dintre acesta si strat permit intrarea fluidului în stratul acvifer.

DECOLMATAREA

          Prima faza de punere în productie pentru puturile la care stratul acvifer a fost traversat cu noroi de foraj este decolmatarea. La puturile pentru apa, la care stratul acvifer nu a fost traversat cu fluid de foraj, nu este nevoie de aceasta faza, deoarece apa din strat, la intrarea în gaura de put, nu întâlneste rezistenta produsa de colmatare.

DEZNISIPAREA

          Dupa terminarea decolmatarii urmeaza a doua faza de punere în productie a unui put forat pentru apa si anume Deznisiparea. Prin deznisipare se întelege pomparea în care particulele mici de nisip sunt extrase si eliminate din stratul de apa, iar particulele mai mari ramân în jurul filtrului, formând un filtru natural. La pomparile urmatoare, de testare, de exploatare sau experimentale, filtrul natural protejeaza filtrul introdus în put, împotriva înfundarii. Pomparea în timpul deznisiparii se face intens, debitul de apa extras din put fiind mai mare decât debitul maxim viitor, de exploatare sau pompare experimentala, cu aproximativ 25%. Durata necesara de pompare depinde de structura stratului acvifer. În lipsa unui strat impermeabil deasupra stratului acvifer, sau în cazul unui învelis slab, o extragere prea mare a particulelor de roca poate provoca deplasarea rocilor de-a lungul putului, facând inactiva o parte din suprafata filtrului.

Lucrari premergatoare punerii în exploatare a putului forat

          Pentru a pune în exploatare un put forat, este necesar sa se execute în prealabil urmatoarele lucrari:

• construirea cabinei putului;
• montarea pompei de exploatare cu echipamentul ei auxiliar, mecanic si electric;
• instituirea zonei de protectie sanitara.