در این روش‌ها با ایجاد نیروهای مکانیکی توسط مکانیزم‌ها و اثرگذاری آنها بر رسوبات، عملیات بازسازی انجام میشود. این روش‌ها دارای طیف وسیعی هستند، تاثیر مطلوبی دارند و حداقل اثرات منفی را روی جدار و آبخوان می‌گذارند، به همین جهت بهترین روش‌ها برای احیای چاه‌های آب هستند. جداسازی رسوبات به یکی از این سه روش صورت می‌گیرد:
- روش هیدرولیکی، یعنی جریان دادن به آب، به صورت رفت و برگشتی و نوسانی
- ایجاد شوک و دادن انرژی ناگهانی به رسوبات
- به صورت حرارتی برای ایجاد انقباض و انبساط در اجزای رسوبات (این روش نسبتا کم‌کاربرد است.)
پس از جداسازی رسوبات، باید آنها را ااز چاه خارج نمود. عملیات خروج رسوبات را می‌توان به صورت پیوسته و در زمان جداسازی، و یا به صورت منقطع و پس از جداسازی انجام داد، که خارج‌سازی پیوسته موجب صرفه‌جویی در زمان عملیات میشود، اما در روش منقطع سهولت بیشتری وجود دارد و تجهیزات کمتری مورد نیاز است. مهم‌ترین عملیات مكانیكی در بازیابی چاه‌های آب عبارت‌اند از: برس‌زنی، پیستون‌زنی، واترجت، ضربه‌ی هوای فشرده، مکش موضعی، امواج فراصوت (آلتراسونیک) و طناب انفجاری
روش برس‌زنی
برس با حرکت رفت و برگشتی یا چرخشی، رسوبات را از روی جدار تمیز و روی مشبک‌ها را باز می‌کند. عملیات برس‌زنی تنها بین 5 تا 10 درصد در بهبود کارایی چاه موثر است، زیرا بیشتر مشکل گرفتگی چاه در پشت لوله‌ی جدار و بین گراول پک می‌باشد. برس‌زنی با تمیز کردن داخل جدار، شرایط را برای به کار بردن سایر روش‌ها آماده می‌نماید. انتخاب جنس برس در کیفیت برس‌زنی بسیار مؤثر است. در گذشته از برس‌های فولادی برای زدودن رسوبات داخل چاه استفاده می‌شد، که تاثیر نسبتا مطلوبی نیز داشت. اما مشاهدات نشان داد خراش‌های کوچک ایجاد شده توسط سیم‌های فولادی برس باعث میشود که لوله‌ی جدار دچار خوردگی با سرعت قابل توجهی شود. امروزه بیشتر از برس‌های پلاستیكی برای زدودن رسوبات استفاده میشود.
روش پیستون‌زنی
پیستون‌زنی از روش‌های مرسوم در توسعه‌ی چاه‌هاست که به صورت گسترده در بازیابی چاه‌ها نیز استفاده میشود. مکانیزم تاثیر پیستون‌زنی بسیار ساده است و از یک دیسک پکر که در تماس با سطح داخلی لوله‌ی جدار به صورت رفت و برگشتی حرکت می‌کند، تشکیل‌شده است. حرکت رفت و برگشتی پیستون درون لوله‌ی جدار موجب تولید امواج تند آب میشود. ضربات ناشی از این امواج موجب جدا شدن رسوبات و ذرات بین دانه‌های گراول میشود كه با خارج شدن آنها از چاه، افزایش ظرفیت آبدهی چاه حاصل خواهد شد.
معمولا یک سوراخ یا شیر روی دیسک پیستون تعبیه میشود تا از افزایش بیش از حد فشار جلوگیری شود. افزایش فشار ممکن است به لوله یا پکر آسیب بزند. پس از حرکت رو به پایین، دیسک رو به بالا حرکت می‌کند و باعث جابجایی ستون آب بالای خود میشود. خلأ ایجاد شده در پایین دیسک باعث مکش آب به درون چاه میشود که همراه خود رسوبات را کنده و به داخل چاه می‌آورد. روش پیستون‌زنی در چاه‌های دارای جدار جانسون و UPVC، و نیز در چاه‌هایی كه عمر بیشتری دارند و رسوبات آنها سخت‌تر شده است، تاثیر اندكی در افزایش راندمان چاه دارد.
روش آلتراسونیک
امواج صوتی در گستره‌ی فرکانسی بالاتر از محدوده‌ی شنوایی انسان (بیشتر از 20 کیلو هرتز) آلتراسونیک نامیده می‌شوند. توان امواج آلتراسونیک در حدود 105 وات بر سانتی‌متر مربع است که در مقایسه با صدای شلیک توپ (3−10 وات بر سانتی‌متر مربع) یا صدای صحبت کردن معمولی انسان (9−10 وات بر سانتی‌متر مربع) مقدار بسیار زیادی است. موج آلتراسونیک توسط یک نوسان‌ساز الکترومغناطیسی پیزوالکتریک از یک نوع کریستال تولید میشود، وقتی ذرات کریستال در معرض جریان متناوب قرار می‌گیرند، شروع به ارتعاش می‌کنند و سرعت ارتعاش آنها وابسته به فرکانس جریان اعمالی است.
روش آلتراسونیک یکی از روش‌های جدید در احیا و بازیابی چاه‌ها است. موج‌های تولید شده در اثر نوسان پیزوالکتریک در سطح چاه و درون گراول پک نفوذ می‌کند. این امواج در اثر برخورد با هر چیز انرژی زیادی آزاد می‌کنند که موجب شکسته شدن رسوبات روی جدار و درون گراول پک میشود. رسوبات خرد شده توسط پمپاژ موضعی از محل مشبک‌ها خارج می‌شوند.
نکته‌ی مهم در بکارگیری امواج آلتراسونیک در بازیابی چاه‌ها که معمولا توجهی به آن نمی‌شود، تاثیر فشار بر راندمان آلتراسونیک است. آزمایش نشان می‌دهد که با افزایش فشار (افزایش عمق) تاثیر امواج افزایش می‌یابد و در فشار کمتر از 2 بار (عمق کمتر از 20 متر) تقریبا این روش بی تاثیر است. حداقل تاثیر قابل قبول در عمق بیشتر از 50 متر است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که در فشار کمتر از 5 بار احتمال شکل‌گیری حباب کاویتاسیون نیز وجود دارد.
موارد دیگری که در استفاده از این روش مورد توجه هستند، عبارت‌اند از:ت
- تشدید تنش‌های مانده در لوله‌ی جدار چاه
- تاثیر ساییدگی ذرات موجود که در اثر اعمال امواج تحریک شده‌اند
- تهدید سلامت افراد نزدیک به دستگاه به دلیل اینکه امواج آلتراسونیک باعث تخریب دیواره سلولی میشود.
همچنین باید توجه داشت که در چاه‌هایی که سطح باز مشبک آنها کم است، امواج آلتراسونیک نمی‌تواند به خوبی به پشت مشبک نفوذ کند و در نتیجه تاثیر چندانی در بازسازی چاه ندارند. به همین دلیل و با توجه به این که مشبک‌های متداول در چاه‌های موجود در ایران این ویژگی را دارند، این روش در اکثر مناطق کشور پاسخ درخور توجهی نداشته است.
روش واترجت
یکی از روش‌های هیدرولیکی احیای چاه، شستشوی جدار به کمک پاشش آب با فشار بسیار بالا است. در این روش جریان آب با فشار بسیار بالا به سطح داخلی جدار و مشبک‌ها برخورد نموده و باعث جدا شدن کلیه‌ی رسوبات میشود. در این روش، که یکی از متداول‌ترین روش‌های توسعه‌ی چاه‌ها نیز هست، دو نازل که امکان گردش دارند، به درون چاه وارد می‌شوند. در اثر نیروی عکس‌العمل خروج آب از نازل‌ها، آنها شروع به چرخش می‌کنند و با این حرکت تمامی سطح داخلی لوله را شستشو می‌دهند. چنانچه جت آب مقابل یک مشبک قرار گیرد، آب پرفشار به درون گراول پک نفوذ کرده و موجب کنده شدن رسوبات گراول پک نیز میشود. تاثیر این روش و بازده آن نسبتا زیاد است، اما قبل از بکارگیری آن موارد زیر باید برای هر چاه بررسی شوند:
- تاثیر منفی فشار آب بر واشرهای حلقوی چاه‌هایی با جدار غیر فلزی و با اتصالات غیرجوشی
- ایجاد شکست و روریزی در گراول اطراف جدار
- تخریب لوله‌ی جدار در چاه‌هایی با جدار فرسوده
بازده روش جت آب در چاه‌هایی با مشبک جانسون، بسیار بیشتر از سایر مشبک‌ها است، چرا که فضای ورود جریان آب به داخل گراول بسیار بیشتر است. اما در چاه‌هایی با مشبک هوا برشی یا برش فرز، که در کشور متداول هستند، روش جت آب تاثیر زیادی ندارد.
روش طناب انفجاری
در روش طناب انفجاری که در چاه‌های نفت و آب مورد استفاده قرار می‌گیرد، مجموعه‌ای از انفجارها با فواصل معین و دقیق زمانی و مکانی درون چاه به وقوع می‌پیوندد. این انفجارها موجب ایجاد امواج بسیار پرقدرت می‌شوند که در جهات مختلف چاه پخش می‌گردد. این امواج در برخورد با جدار و گراول پک لرزش‌های شدیدی ایجاد می‌کنند که موجب کنده شدن رسوبات و جابجایی گراول و تا حدی آبخوان میشود. پس از اتمام انفجارها، رسوبات حاصل از چاه خارج میشود.
مشکل اصل استفاده از این روش، عدم دسترسی به مواد منفجره است. همچنین به دلیل استفاده از مواد منفجره، این روش دارای مخاطرات جانی و نیازمند انجام فرآیندهای بسیار دقیق ایمنی، در هنگام حمل و نقل مواد منفجره و نیز حین عملیات است. همچنین این روش باعث ایجاد تخریب در محیط زیست میشود و لذا استفاده از آن توصیه نمی‌گردد.
مقایسه‌ی روش‌های مکانیکی احیا
در کلیپ زیر، روش‌های مکانیکی اشاره شده در فوق از نظر معیارهای مهم در انتخاب، با یکدیگر مقایسه شده‌اند. همان طور که مشاهده میشود، در مجموع روش ضربه‌ی هوای فشرده، که در اینجا تشریح شده است، دارای مزایای بیشتری است.
