Бурильная установка

Бурить скважины чаще всего требуется при устройстве скважины на воду, но и кроме того периодически такие работы нужны: установить металлические столбы под забор (беседку, перголу), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками. 

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку.
  
  инцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.
• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.
• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

 

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

• Сначала должны быть вертлюг и штанги. Если вы не квалифицированный токарь или у вас нет такого на примете, то эти детали лучше купить. При их изготовлении требуется высокая точность, что можно достичь при высокой квалификации. Причем резьба на вертлюге и штангах должна быть одинаковой, или потребуется переходник. Резьба на штангах лучше — трапеция, так как потом конусную мало кто из токарей может сделать.
• Купить мотор-редуктор. Если питание будет от 220 в, то характеристики его такие: мощность 2,2 кВт, оборотов — 60-70 в минуту (лучшие : 3МП 31,5 или 3МП 40 или 3МП 50). Более мощные поставить можно только при условии наличия питания в 380 В, да и более мощные редко нужны.
• Покупаете лебедку, может быть ручной или электрической. Грузоподъемность желательно не менее 1 тонны (если есть возможность, лучше — больше).
• Когда все эти составляющие имеются на руках, можно варить каркас и делать бур. Ведь все это оборудование крепится на него, а виды крепления могут быть разными, угадать невозможно.

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

• горизонтальной платформы;
• вертикальной рамы;
• подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

 

 

Как провести воду от скважины к дому читайте тут. 

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.

stroychik.ru

Типы буровых установок

Огромный ассортимент оборудования, который представлен моделями отечественного и иностранного производства, позволяет группировать машины по многим параметрам.

Наиболее часто используемыми классификационными критериями являются:

• методика бурения скважины;
• тип работы машины;
• тип привода оборудования;
• глубина проделываемых скважин;
• способ перемещения;
• место базирования устройства.

Классификация по методу бурения

На основании этого показателя выделяют следующие типы буровых установок для бурения скважин:

• Машины для вращательного бурения. Техника проделывает отверстие и разрушает грунт при помощи специального инструмента. Он вращается и плотно прилегает к забою. Породоразрушающим устройством может выступать долото или усиленная коронка. Подобную технику применяют для неглубокого бурения.
• Машины для вращательно-ударного бурения. Они воздействуют на грунт или породу посредством ударов по инструменту, который постоянно вращается. Породоразрушающим инструментом может быть коронка или долото, армированное усиленными вставками. Устройство этого типа может применяться для проделывания скважин до 2000 метров глубиной.
• Техника для ударного бурения. Она работает на основе падающего снаряда. Также удары могут наноситься по установленному в забое снаряду.
• Установки с вибрационным бурением. Породоразрушающее приспособление снабжено колонкой бурильных труб. Через нее передается вибрационная нагрузка. Генератором вибрации выступает поверхностное устройство, а основной элемент системы — виброзонд. Подобные машины можно использовать только при бурении пород, которые подвергаются физическому уплотнению.


• Техника для огнеструйного бурения. Машина разрушает породу и проделывает скважину при помощи газовых струй высоких температур. Огненные потоки передвигаются со скоростью звука и генерируются в недрах специальной горелки. Устройства подобного вида используются для грунта и пород с кристаллической основой.
• Техника для разрядно-импульсного бурения. Машины воздействуют на грунт электрическими разрядами и могут использоваться исключительно для глубинного уплотнения пород.
Методы бурения


Разделение по виду выполняемых работ

В соответствии с этим критерием установки для бурения скважин бывают:

• Эксплуатационные. Машины применяются на стадии разведки пород в месторождении. Их основная цель — забор проб грунта для уточнения данных о геологии.
• Разведывательные. Эта техника применяется для сбора проб грунта с месторождения. По итогам его исследования необходимо определить значение промышленного объекта.
• Для бурения технических скважин. Отверстия необходимы при строительстве зданий и сооружений различного назначения, для устройства фундаментов. Также их можно причислить к типу буровых установок на нефть и газ.



По виду приводного устройства

Буровые машины бывают:

1. Электрические. Работоспособность системы обеспечивается питанием от электрического генератора или электрической сети. Подобные машины применяются в основном для проделывания водозаборных скважин индивидуального использования.
2. Электрогидравлические. Машины применяются для бурения скважин в твёрдых грунтах. Основными рабочими механизмами являются конусообразный цилиндр и диэлектрический держатель. Преимущественные сферы эксплуатации техники — строительство, разведывание месторождений, добыча полезных ископаемых.
3. Дизель-электрические. Особенностью машины является независимая работа основных механизмов. В действие они приводятся электрическим приводом.
4. Дизельные. Эти машины выпускаются преимущественно малогабаритными. Они обладают высокой степенью мобильности, а работоспособность обеспечивает мощный дизель.

Классификация по способу передвижения

Исходя из этого критерия, буровая техника бывает:



• Самоходная. Она оборудована моторной рамой и кабиной. Иными словами, установка базируется на транспортном средстве большой грузоподъёмности.
Самоходная буровая установка



• Передвижная или мобильная буровая установка. Модульная структура установки снабжена индивидуальной мобильной базой.
На фото мобильная буровая установка

• Стационарная. Блочная система оборудована элементами для монтажа и усиленными опорами.
Стационарная буровая установка


По глубине скважин

Установки способны проделывать отверстия:

• неглубокие — до 600 метров;
• средней глубины — до 6000 метров;
• глубокие — более 6000 метров.

allspectech.com

Разновидности скважин и установка

Скважина на песок

Огромную популярность этот тип получил за счет небольшой стоимости работ и возможности произвести все работы вручную. В плане конструкции, скважина на песок представляет собой одну колонну с фильтром на дне. Дебет этой скважины может составлять 10-150 м.куб. в сутки. Как правило, глубина бурения ограничивается 15-ю метрами (при бурении машиной — 35 м). Для выкачки воды устанавливается насосный аппарат или ручной насос. Время эксплуатации обычно 12-20 лет.

Артезианская скважина или скважина на известняк

Встречается не так часто. Причинами являются: необходимость в разрешении на проект бурения в местных органах управления (например, «Водоканал») и высокая стоимость работ. Конструкционная особенность скважины более сложна. Она имеет две колоны – рабочую и обсадную. Последняя крепится до известняка, первая – непосредственно в самом известняке. Скважина на известняк имеет более высокий дебет 12-45 м.куб. в час (это зависит от диаметра трубопровода) и время эксплуатации около 50 лет. Бурение делается с помощью спецтехники и глубина может быть до 350 метров.

Так как предполагаются буровые установки своими руками, то рассмотрим подробней обустройство скважин на песок, как самой доступной в плане самостоятельного сооружения.

Определение глубины скважины

Неглубокая скважина (до трех метров) делается в случае, когда водоносная жила расположена близко к поверхности земли, а вода будет применяться лишь для полива или технических целей. Для бурения этой скважины достаточно ручного насоса, обсадной трубы и бура.

Среднеглубокая скважина (до семи метров) позволит иметь воду пригодную для питья. Чтобы сделать буровую установку своими руками, кроме бура будет необходима лопата и время на обустройство шурфа. Шурф, размерами 2х2х2 метра используется для облегчения процесса бурения на большую глубину. Для облегчения работы, его можно закрепить досками или фанерой. После завершения работ шурф засыпается. Забор воды происходит при помощи насоса.

Глубокая скважина (больше семи метров), даст возможность полностью покрыть необходимость в воде всех жителей коттеджа или частного дома. Причем воды хватит не только для индивидуального использования, но и для технических целей, полива, санитарных требований, содержания пруда или бассейна.

В общем же, выбор вида водозабора будет определяться после геологического исследования участка сооружения скважины. Предлагаем подробней изучить последний вариант – сооружение глубокой скважины своими руками, как самого сложного из описанных.

Варианты бурения скважины

Вышеперечисленные разновидности скважин (к скважинам «на известь» или артезианским это не относится) можно пробурить с помощью таких технологий:

• Роторное бурение (происходит за счет подвижной буровой установки).
• Колонковое бурение (используется кольцевидный бур).
• Шнековое бурение с помощью установки шнекового бура.
• Ударно-вращательное бурение. Заглубление бура дополнительно происходит с вымыванием земли водой. Этот вариант трудоемкий для индивидуального использования.
• Ударно-канатное бурение. В этом варианте устанавливается буровое долото, забивающееся в землю без выемки земли. Земля просто уплотняется по сторонам от центра долото. Вбивается долото при помощи треноги с лебедкой.

Проект на бурение

В случае когда точно определена глубина нахождения водоносной жилы можно пробурить непосредственно с длиной бура под обсадную трубу. Когда нет, необходимо вначале выяснить, на какой глубине находится слой воды.

То есть, каждая буровая скважина – это индивидуальный проект и на него влияют такие характеристики:

• выбранный вариант бурения;
• глубина расположения водоносного слоя. При этом подразумевается не первый слой, к которому дошел бур, а тот, который отвечает условиям использования в плане обеспечения дебета количества воды;
• геологическое строение почвы;
• требование выдерживать нужное расстояния до мест нахождения (установка «санитарной зоны»);
• требования, выдвигающиеся к качеству воды и количеству.

Необходимые инструменты для буровой установки

Так как мы рассказываем про ударно-канатный способ ручного бурения, то необходимо выделить его основные достоинства:

• невысокие требования к квалификации бурильщика и простота установки оборудования;
• отсутствие каких-то ограничений на место бурения. Вручную можно бурить почти в любом месте участка;
• сохранение большей части полезной площади земли в исходном состоянии. То есть тяжелая спецтехника не повредит насаждения на вашей территории.

Для работы будут необходимы:

• емкость с водой;
• бур с усиленной кромкой. Рекомендация: усилить бур можно с помощью приваривания на винт буровых резцов, их роль могут играть элементы металлической шинки или напильник. Помимо этого, резцы можно наточить, с помощью болгарки;
• лопата;
• насос со шлангом наподобие «малыш»;
• тележка для вывоза земли.

Для буровой установки также пригодятся:

• металлическая проволока для фильтра;
• гравий или щебенка для подушки;
• проволока для устройства фильтра на дне;
• трубы.

Обустройство шурфа и выбор места

При помощи специалистов или народными способами (барометрический способ, лозоходство, с помощью силикагеля, разведочным бурением, по количеству россы и т.д.) определяем участок, где водоносный слой расположен ближе всего к земле.

Затем выкапываем шурф. Это выработка земли некоторой глубины, предназначение которой упростить процесс бурения. Устройство шурфа важная стадия по нескольким причинам;

1. Не допускается возможность обвала земли вокруг скважины.
2. Уменьшается глубина бурения непосредственно буром.

Габариты шурфа выбирает бурильщик, но, как правило, они составляют 1,5х1,8 и 1,8-3 м. в глубину. Для того чтобы земля не обсыпалась, шурф укрепляют металлом, досками или фанерой.

Варианты бурения

Тренога

Тренога – это канатно-ударный механизм для бурения. Опорная конструкция необходима, чтобы упростить процедуру бурения за счет использования бурового стакана.

Треногу можно изготовить из дерева (не допускаются сучки) или профильной трубы. Длина трубы или бруса обязана составить около 4,5-5,5 м.

Затем к треноге фиксируется механическая лебедка с тросом, где прикреплен буровой стакан.

Эта буровая установка довольно небольшая и имеет достаточный запас прочности. Принцип работы механизма довольно прост: стакан, опускаясь в землю, вбирает в себя грунт. С учетом состава почвы за один удар можно достать 0,30-1,2 м. земли. Упростить работу можно наливая в участок бурения воду. Периодически буровой стакан необходимо чистить от набитой земли.

Трос, где фиксируется бур, обязан быть длиннее размера скважины. Иначе он оборвется, а бур упадет на дно.

Обсадную трубу можно ставить одновременно с прохождением на глубину либо после всех проделанных работ.

Бур и обсадная труба

Во время бурения можно одновременно ставить обсадную трубу. В этом случае ее диаметр обязан быть больше размера бура, чтобы он смог свободно передвигаться в трубе.

Делая работу необходимо все время следить за влажностью вынимаемой земли, чтобы не пропустить водоносную жилу (иначе ее можно просто закрыть трубой).

Затем, когда обнаружена водоносная жила, необходимо произвести выкачку грязной воды, чтобы определить достаточно ли запасов воды в этом слое. Для чего применяется ручной или погружной насос. Если после откачки нескольких ведер грязной воды, чистая все еще не пошла, то необходимо бурить дальше до более емкой жилы.

Насос не рассчитан на эти условия эксплуатации, потому после очистки воды он может сломаться. Лучше всего использовать качественный насос.

Обсадка скважины

Для обсадки можно использовать пластиковые или стальные трубы (время работы до 50 лет). А вот установка оцинкованных труб нежелательна, из-за риска загрязнения воды цинковыми примесями.

Главная задача установки обсадки состоит в следующем:

• не допустить заиливания скважины;
• не допустить осыпания стенок;
• исключить риск загрязнения скважины;
• не допустить вероятности для попадания в скважину верховодки.

Монтаж обсадной трубы делается сразу же после завершения работ или прямо во время бурения.

Промывка скважины и установка донного фильтра

Монтажом обсадной трубы дело не завершается. Затем необходимо промыть скважину. Для чего в нее заводится труба, через которую вода подается под давлением. За счет напора воды из скважины выйдет слой песка и глины, который и необходимо откачать. Когда появится чистая вода ее необходимо сдать на исследование. Требования к качеству регламентируются СНиП 2141074-01. При нормальном качестве воды можно производить бурение скважины своими руками дальше.

Главное предназначение донного фильтра – защитить от заиливания трубу. Как изготовить фильтр?

Своими руками можно сделать щелевой фильтр. Для чего необходимо выполнить на конце трубы насечки болгаркой.

Для насечек необходимо выбрать тонкий круг (0,7 мм). Обращайте внимание – большое количество насечек сделает слабее трубу.

Как один из вариантов можно сделать отверстия в трубе. Затем место сверления/насечек необходимо обмотать сеткой или проволокой. Полученный так фильтр уложить на подушку из щебня, засыпка которого не позволит фильтру забиться.

Размер трубы-фильтра обязан быть меньше размера основных труб, чтобы была возможность опустить его без проблем в скважину. Наиболее простым способом является покупка готового фильтра.

Без фильтра скважина недолго проработает. Его отсутствие возможно лишь в глубоководных скважинах (больше 50 метров).

Дебет и раскачка скважины

Для того чтобы получить полное понятие о емкости скважины необходимо подождать сутки, а после узнать уровень приходящей воды. Когда поступившей воды хватает для нужд использования, можно засыпать пространство между обсадной трубой и грунтом. Шурф тоже нужно закапать.

Раскачка скважины также немаловажный этап. Чтобы сделать раскачку или просто окончательную очистку скважины необходимо поставить мощный центробежный насос и время от времени выкачивать воду на протяжении 14 дней.

Необходимо предварительно определить, куда перенаправить выкачанную воду.

Монтаж насоса

Обращайте внимание, что поверхностные насосы не подходят для их установки в скважину из-за ограничения определенной глубины в 9 метров. Для этого подходит лишь погружной насос – вибрационный или центробежный. Каждый из видов имеет свои преимущества, а окончательно выбрать можно, если проанализировать влияние таких факторов:

• уровень воды;
• глубина скважины;
• дебет;
• размер обсадной трубы;
• цена скважинного насоса;
• напор воды.

Сдача скважины в эксплуатацию

Когда бурение скважины производилось не своими руками, а с помощью сторонней компании, то перед тем как принимать работу необходимо затребовать следующие документы:

• паспорт скважины;
• гидрогеологическое заключение о реализации проекта;
• акт проделанных работ;
• разрешение санэпидемстанции.

Когда же все работы будут происходить своими руками, то в этом случае главное не спешить, а внимательно посмотреть обучающее видео, соблюдать все основные моменты процесса бурения и выдерживать технологию. Причем помните, что лишь выбор качественных материалов (в числе которых, насос и трубы) будет залогом продолжительной работы скважины.

nashgazon.com

Виды скважинных установок для бурения

Производительная мини буровая установка успешно предусмотрена для обустройства неглубоких водоносных скважин.

Исходя из доступных способов бурения, агрегаты разделены на следующие виды:

1. Ударные установки. Они представлены рамочной треугольной конструкцией с прочным основанием, к которому прикреплен гибкий трос с желонкой и долотом. Отличаются простотой монтажа и надежностью эксплуатации.
2. Шнековые установки. Оборудование оснащено буровым шнеком для выемки грунта в необходимом объеме без дополнительного промывания гидросооружения водой.
3. Роторные установки. Производительное оборудование, которое предусматривает гидравлическое бурение скважин. Ручная роторная установка – самый доступный вариант, в котором не используется электрический двигатель, а все работы по бурению выполняются вручную.



Бурильная установка предусмотрена для эксплуатации на земельных участках, где нет возможности устанавливать полноценные буровые агрегаты. Она компактная и мобильная, поэтому легко транспортируется и применяется на рельефных участках со сложными подъездными путями.



Достоинства самодельных бурильных установок

Самодельные конструкции МГБУ успешно применяются при разработке скважин на воду для частных домовладений. Достоинств у подобного оборудования имеется немало:

• компактные размеры и малый вес;
• простая конструкция;
• высокая эффективность и многофункциональность;
• доступная транспортировка, быстрый монтаж и демонтаж;
• отсутствие негативного воздействия на ландшафт участка, где проводится разработка скважины;
• возможность использования на небольших участках и в ограниченном пространстве (домовые пристройки, гаражные и подвальные помещения);
• подключение к стандартной электросети или автономному источнику питания;
• доступная стоимость самодельных устройств;
• высокая ремонтопригодность.



Бурение ударным способом

Самый надежный способ разработки гидросооружения, для которого применяется малая БУ, – металлическая труба, оснащенная желонкой. Оборудование эксплуатируется на участках с подвижными и мягкими грунтами – желонка захватывает часть породы из скважинного канала, извлекая на поверхность.

Ударное бурение – трудоемкий вариант разработки скважинного канала, к которому предъявляются особые требования:

• повышенная прочность гибкого троса для извлечения больших объемов грунта;
• безопасность монтажа и эксплуатации;
• высокая производительность.



К основным достоинствам подобного бурения относят:

• длительный срок эксплуатации готовой скважины;
• возможность обустройства гидросооружения с большим диаметром;
• исключение засорения воды сторонними примесями при разработке скважины;
• возможность контроля уровня водоносного горизонта;
• высокую эффективность проведения работ в зимний период.

Среди недостатков можно выделить:

• сниженную скорость преодоления пород, если глубина сооружения значительная;
• обязательное обустройство обсадной колонны;
• возможность обвала отдельных слоев грунта при прохождении плывунов.



Бурение шнековым способом

Эффективный и безопасный способ обустройства неглубокой водоносной скважины в подвижных и легких грунтах с высоким содержанием песка. Разработка рабочего канала для гидросооружения выполняется шнековым стержнем, оснащенным концевым резцом и лопастными элементами, которые предназначаются для подъема грунта на поверхность.

Буровая машина для бурения шнековым способом может быть компактной или крупногабаритной, требующей предварительного монтажа на спецтехнику.



Преимуществами подобного способа являются:

• скорость выполнения комплекса работ по бурению;
• простота сборки и установки оборудования на участке;
• отсутствие необходимости привлечения квалифицированных специалистов и дорогостоящего оборудования для поднятия грунта на поверхность;
• возможность эксплуатации на маленьких участках.



Бурение роторным способом

Эффективный способ закладки частной водоносной скважины в твердых и неподвижных грунтах с высоким содержанием известняка, гальки и гравия.

Для разработки скважины применяется гидравлическая роторная установка – буровой снаряд, оснащенный вращающимся долотом и роторным механизмом.

Роторное бурение обеспечивает эффективную разработку скважинного канала, быстрое достижение глубоких водоносных слоев и стабильный дебит скважины.



На участках с сыпучими и подвижными грунтами, содержащими песок и глину, скважина обустраивается с применением ложкового бура – цилиндрической установки с отверстиями спиралевидной формы. Для плотных суглинистых грунтов используется бур змеевиковый, работающий по принципу штопора. Для каменистых и плотных грунтов подойдет долото заостренной конструкции.

У подобного способа только два недостатка: существенный расход раствора для промывки скважинного канала и возможное проникновение глинистых частиц в водоносный горизонт.



Бурение с промывкой скважины

Самый высокопроизводительный и эффективный способ разработки скважинного канала глубиной свыше 35 метров. Мини-установка для бурения скважин на воду способна обеспечивать скорость проходки до 12 м/час, что гораздо выше, чем у других способов.

Процесс бурения предусматривает обязательную промывку канала скважины прямым и обратным способом.

• Промывка прямым способом – подача раствора для вымывания и выброса грунта на поверхность.
• Промывка обратным способом – подача раствора в скважинный канал и последующая откачка с грунтовой массой при помощи насосного оборудования.

В качестве канала для подачи промывочного раствора используются трубы или шланги для бурения.



Бурильный раствор предназначен для выполнения следующих функций:

• охлаждение и смазка рабочих элементов установки для бурения;
• вымывание грунта из скважинного канала;
• укрепление обсадной колонны.

Для подачи промывочного раствора в канал используется буровое насосное оборудование или мотопомпы.



Сборка малогабаритной буровой установки с ручным приводом

Для изготовления установки в домашних условиях необходимо подготовить основные комплектующие и рабочие инструменты:

• соединительный крест сантехнический;
• ножовку по металлической поверхности;
• металлическую трубу диаметром 0,5 дюйма;
• стальные пластины;
• ключ разводной;
• сгон диаметром 0,5 дюйма.

Важно! Некоторые элементы конструкции для бурового агрегата невозможно изготовить собственноручно, поэтому их необходимо заранее приобрести.



Самостоятельная сборка ручной конструкции предусматривает подготовку отреза трубы, который будет использован в качестве основания для бурильной установки.

Все работы проводятся в следующем порядке:

1. Для создания крестовой конструкции на концах трубы проделываются насечки длиной 2 см.
2. Стальные пластины в форме наконечника привариваются с торца трубы.
3. Шланг для подачи воды соединяется с крестовым отверстием, а для более надежной фиксации используется переходник. Осуществляется подача воды для проверки работоспособности конструкции.
4. В крестовое отверстие устанавливается резьба сантехническая, лучше, если она будет изготовлена из пластика или пенькового волокна.
5. К основанию трубы подсоединяется отрезок, оснащенный наконечником при помощи сгона.



Важно! После завершения бурения скважины и при достижении метровой глубины выполняется замена наконечника с удлиненным отрезом трубы.

Изготовление установки для бурения с электрическим приводом

Чтобы сделать буровую установку с электроприводом своими руками, следует начать с подготовки рабочих материалов и инструментов:

• электродрель со сверлами;
• отвертка;
• болгарка;
• аппарат для сварки;
• желонка (бур);
• стакан;
• каркас (станина);
• редуктор.

Для непрерывной подачи воды в скважинный канал предусмотрено подключение установки для бурения к редуктору, который выполняет функцию электропривода. Очистка канала выполняется желонкой.



Изготовление установки для бурения проводится следующим образом:

1. Предварительное изготовление стакана из отреза металлической трубы диаметром до 12 см. Чем больше масса установки, тем выше скорость прохождения грунта.
2. В нижней части отреза проделывается отверстие в форме треугольных зубцов.
3. На участке подготавливается котлован для спуска буровой установки.
4. Бур изготавливается из металлической трубы диаметром 10 см. В верхней части накручивается винтовая резьба, а на противоположное окончание устанавливается винтовой элемент диаметром до 22 см.

Важно! Рекомендуется изготавливать шнек на два витка, чтобы предотвратить его поломку при разработке шахты на большой глубине.

5. К шнеку при помощи сварки фиксируются острые ножи из металла под углом для увеличения скорости прохождения грунта.
6. Для упрощения работы со шнеком к штанге при помощи тройника подсоединяется отрез трубы длиной до 150 см. Это обеспечит эффективный перехват бура при ручной эксплуатации установки.

Далее выполняется запуск буровой установки – углубление бура в грунт с постепенным удлинением штанги.

Важно! При разработке скважинного канала глубиной свыше 8 метров установка для бурения монтируется на специальной треноге из металла или древесины.

Малогабаритная буровая установка – это производительное оборудование для разработки водоносной скважины на частном земельном участке. Конструкция буровых установок отличается простотой и надежностью. При этом имеются существенные отличия между установками в отношении цены, технических параметров и срока эксплуатации.



К тому же изготовить самодельные буровые агрегаты достаточно просто, главное – подготовить качественные комплектующие и следовать пошаговой инструкции.

gidpovode.ru

Какие буровые установки бывают?

Конструкция приспособления зависит от метода, который выбран для бурения скважины. При ударно-канатном бурении грунт разрушают с помощью груза, который просто бросают вниз. Рыхлый грунт вынимают и затем повторяют цикл, пока глубина скважины не достигнет необходимых размеров.

Вынимать грунт с помощью вращающегося бура одновременно и проще, и сложнее. Проще, потому что требуется меньшее физическое усилие, а сложнее, поскольку такие установки имеют более сложную конструкцию, их размеры крупнее, а затраты на их создание выше. Часть элементов для надежной буровой установки создать самостоятельно невозможно. Что-то придется купить в специализированной фирме, что-то можно заказать у опытного токаря. Но в результате получится вполне профессиональный агрегат, который можно использовать на стороне, начав вполне успешный бизнес в качестве наемного бурильщика.

Обратите внимание! Самодельные бурильные установки можно использовать не только для создания скважин на воду, но и при работах по монтажу свайного фундамента.

Специалисты выделяют четыре типа малогабаритных бурильных установок (МГБУ):

1. Установка для УКБ — ударно-канатного бурения. Представляет собой раму с треугольным основанием. Рабочими элементами являются трос и закрепленное на нем долото или желонка.
2. Шнековые буровые установки, при использовании которых грунт вынимается с помощью шнека, при этом промывка скважины водой не используется.
3. Роторные буровые установки, работающие по принципу гидробурения.
4. Ручные роторные установки — простейший вариант, в котором вместо электромотора используется ручной труд. Из-за высоких затрат физического труда этот тип МГБУ используется довольно редко.

Для самостоятельного изготовления даже самого простого приспособления такого типа понадобится сварочный аппарат, дрель и болгарка, а также навыки работы со всеми этими инструментами.

Простейшая МГБУ для ударно-канатного бурения

Для создания такой буровой установки понадобится сделать:

• разборную станину;
• ударный патрон («стакан»);
• желонку.

Чтобы облегчить бурильные работы, установку подключают к мотору редуктору, на барабан которого наматывается трос с закрепленным патроном или желонкой. Для эффективной работы понадобится патрон весом около 80 кг. С помощью желонки забой очищают от разрушенного грунта. Вполне эффективна желонка и на глинистых грунтах.

Главный рабочий элемент буровой установки такого типа — патрон или «стакан». Для его изготовления понадобится отрезок толстостенной трубы диаметром около 80-120 мм, чем тяжелее будет материал, тем лучше. Внизу обычно вырезают треугольные «зубы», которые разрыхляют грунт, но можно оставить эту часть патрона и ровной. Кроме того, нижнюю кромку «стакана» обычно затачивают. Сверху делают несколько отверстий, чтобы надежно закрепить канат. Длина патрона может варьироваться в пределах 1-2 метров.

Перед началом работы рекомендуется с помощью бура сделать в грунте отверстие, в которое затем будет опускаться патрон. Диаметр этого отверстия должен быть лишь немного больше диаметра патрона.

Самая простая конструкция шнековой МГБУ

Рабочий элемент такой установки — бур. Для его изготовления понадобится стальная труба сечением 100 мм. Верхний конец трубы снабжают наружной винтовой резьбой. На противоположном конце делают шнековый винт диаметром около 200 мм. Достаточно будет одного-двух витков шнека. К концам шнека следует приварить два стальных ножа таким образом, чтобы в вертикальном положении они находились под углом к горизонтальной поверхности грунта.

Чтобы вращать бур было удобнее, нужно взять еще один отрезок трубы длиной около 1,5 метров и приварить его к тройнику, имеющему внутреннюю винтовую резьбу. Тройник навинчивают на часть разборной штанги. Длина отрезка такой штанги также составляет 1,5 метра.

Бур углубляют в грунт, проворачивают три раза, затем извлекают, чтобы удалить разрыхленный грунт. Процесс повторяют, пока углубление не достигнет примерно одного метра. Затем штангу необходимо удлинить, для чего с помощью муфты к ней присоединяется еще один отрезок стальной трубы.

Для устройства скважины глубиной более восьми метров понадобится закрепить конструкцию на специальной вышке-треноге. В верхней части этой конструкции нужно сделать отверстие, в котором штанга будет двигаться свободно. Поскольку вес штанги по мере ее увеличения также становится внушительным, следует использовать для подъема конструкции лебедку. Вышка может быть выполнена как из металла, так и из древесины.

Наглядно работа такой буровой установки представлена в следующем видеоматериале:

Как сделать надежную конструкцию?

Чтобы буровая установка для скважин была надежной и позволяла выполнять буровые работы на профессиональном уровне, необходимо приобрести ряд элементов, изготовленных в заводских условиях с использованием высокоточной техники. Понадобится приобрести:

• вертлюг;
• буровую штангу;
• лопастной бур;
• мотор-редуктор;
• мотопомпу с рукавом;
• шланг для подачи бурового раствора.

Раму для монтажа этого оборудования можно изготовить самостоятельно из прочной стали.

Вертлюг необходим для передачи движущего момента от мотора-редуктора к буру, а также для подачи промывочного раствора. В корпусе вертлюга находится подвижная часть, на которой закреплены буровые штанги. Через специальный герметичный патрубок подается промывочная жидкость. Хотя конструкция этого элемента сложностью не отличается, от качества его выполнения зависит срок эксплуатации всей буровой установки. Из-за высоких нагрузок для изготовления вертлюга следует использовать высокопрочную сталь, соблюдая при этом минимальный зазор между движущимися элементами устройства. Некачественный вертлюг выйдет из строя после изготовления нескольких скважин.

Буровую штангу выбирают в зависимости от типа бурения (ударное, вращательное, с промывкой и т.д.). Штанга может иметь круглое или шестигранное сечение. Она передает движущий момент непосредственно к буру. В процессе работы штанга опускается вниз и ее необходимо наращивать. Для соединения используются специальные замки со специальной конической или трапециевидной (прямоугольной) резьбой, обеспечивающей максимально надежное соединение. По внутреннему сечению штанги в скважину подают жидкость, которая размягчает грунт и позволяет производить бурение более быстро и успешно.

Бур — это рабочий элемент, предназначенный для размельчения грунта. Для профессионального использования подходят специальные трехлопасные буры, которые вращают циклическим методом. Диаметр бура может варьироваться в пределах 80-350 мм. Изготавливают этот элемент из качественной стали, в которую вплавлены высокопрочные пластины, например, ВК-8. На твердых грунтах рекомендуется использовать бурение в несколько проходов. Сначала производят так называемое разведочное бурение 80-миллиметровым буром, затем скважину проходят бурами большего диаметра, пока отверстие не достигнет необходимых размеров.

aqua-rmnt.com

Основные виды буровых установок

Буровые установки отличаются по своей конструкции из-за выбора различных методов создания скважины. Например, ударный бур разрушает почву при помощи специального груза, привязанного к пирамидальной опорной раме. А вот вращающийся бур представляет собой значительно более сложную конструкцию, но углубление необходимого размера в почве с его помощью сделать намного проще. По типу конструкции можно разделить на несколько категорий:

• Ударно-канатные установки. Конструкция представлена рамой с основанием пирамидальной формы, к которой надежно крепится трос со снарядом (желонка). Принцип действия подобной установки до банального прост: груз опускается и поднимается такое количество раз, которое потребуется для создания в почве отверстия необходимой глубины.
• Шнековые установки. Бурение осуществляется при помощи шнека, прорывающего землю по принципу вращения. При этом углубление, прорытое в процессе бурения, не промывается.

Внимание! Имейте в виду, что буровые установки подобного типа представляют собой конструкцию слишком сложную для того, чтобы ее можно было создать своими руками: большую часть ее функциональных элементов практически невозможно создать при отсутствии соответствующих навыков и инструментов.

• Роторы. Роторные конструкции работают по принципу гидравлики.
• Ручные конструкции роторного типа. Эти установки считаются наиболее простыми в большей степени по той причине, что в своей конструкции не имеют двигателя. Соответственно, процесс создания в почве скважины осуществляется вручную, что требует немалых физических затрат. Именно поэтому подобные ручные конструкции очень редко применяются.

Преимущества самодельной установки

Несомненно, буровая установка для создания скважины на воду обладает рядом некоторых преимуществ. К ним можно отнести:

1. Приемлемую стоимость. Отмечено, что заводская конструкция для бурения водной скважины в большинстве случаев стоит намного дороже той, которая был сделана своими руками.
2. Компактность и небольшой вес конструкции.
3. Технические характеристики буровой установки, сделанной вручную, как оказалось, ничем не уступают агрегатам заводского производства.
4. Простота монтажа. Самодельные буровые установки очень просто как монтировать, так и демонтировать.
5. Мобильность. Благодаря своим габаритам и особенностям конструкции, самодельную установку можно использовать для бурения скважин на самых труднодоступных участках. Кроме того, разобранную буровую установку довольно легко перевозить, поскольку она помещается в обычный прицеп.

Особенности изготовления различных малогабаритных буровых своими руками (назначение ветрлюга)

В целом, технология сборки различных буровых установок практически одинакова (и об этом речь пойдет чуть далее), но рабочий инструмент у конструкций разного типа кардинально отличается. Поэтому для начала следует рассмотреть технологию изготовления главного механизма (бура) у разных конструкций и только после этого приступать непосредственно к созданию основной рамы и прикрепляемых к ней рабочих элементов.

Итак, рассмотрим детально наиболее часто используемые бурильные установки (установку со «стаканом» и шнековую установку).

Бурильная установка с «патроном» в качестве основного рабочего механизма использует так называемый «патрон» («стакан»). Если вы хотите сделать его самостоятельно, то вам понадобится лишь отрезок трубы диаметром около 1 м. При создании подходящей рамы-основания для подобной бурильной установки габариты «патрона» учитываются в обязательном порядке. Сам «патрон» должен иметь не только внушительные габариты, сколько немалый вес для эффективного бурения почвы.

Если вы не хотите придавать краям «патрона» треугольную форму, позаботьтесь о том, чтобы они были остры (при необходимости наточите их).

«Стакан» будем крепить при помощи троса, поэтому необходимо сделать несколько отверстий на грузе (в верхней части). Крепим трос и затем цепляем его к предварительно заготовленной раме. Учтите, что длина троса должна быть такова, чтобы «патрон» мог падать вниз и подниматься наверх совершенно свободно.

Шнековая установка в качестве действующего рабочего механизма использует бур. Для его изготовления также вполне подойдет обычная металлическая труба. На верхней части трубы сделайте винтовую резьбу, а на нижней – бур шнекового типа (наиболее удобная длина бура – около 2 м).

Совет. 2-3 витка на буре будет вполне достаточно для создания водной скважины средней глубины.

К концам бура необходимо прикрепить пару ножей при помощи сварочного аппарата: они должны быть расположены таким образом, чтобы во время процесса бурения они погружались в почву под некоторым углом.

Чтобы конструкция была удобна в работе, приварите к тройнику часть металлической трубы (около 1,5-2 м длиной). Сам тройник необходимо оснастить внутри винтовой резьбой.

Отдельно следует сказать о вертлюге, который используется в буровых установках в качестве компенсатора противодействия подвижной части установки (бура) и неподвижной части, подающей воду. Устройство этой детали довольно простое: пара фланцев, перегородки с уплотнительными резиновыми кольцами, непосредственно корпус (выполненный из куска металлической трубы) и металлический пруток.

Следует отметить, что самостоятельно изготовить эту деталь можно лишь при наличии токарного опыта и умении делать технические чертежи.

Технология сборки МГБУ (малогабаритной буровой установки)

Итак, рабочий механизм буровой установки подготовлен, теперь можно приступать непосредственно к сборке всей конструкции. Учтите, что вам понадобятся некоторые инструменты для работы: электродрель, болгарка, сварочный аппарат, а также оцинкованная труба, сгон и крест сантехнический. Рассмотрим процесс сборки конструкции пошагово:

• Подготавливаем отрезки трубы для создания основы бурильной установки. Их нужно будет крепить в сгон и крест. На концах отрезков труб нарежьте резьбу вглубь на пару сантиметров.
• К торцам металлических отрезков приварите предварительно заостренные пластины из металла (подобная установка позволит осуществлять непрерывную подачу воды).
• Чтобы в установку осуществлялась подача воды, к одному из отрезков креста подсоедините насосный шланг.
• Подсоединяем подготовленные детали к резьбовым соединениям. К нижней части основной трубы привариваем металлический отрезок с наконечником.
• Приступаем к сбору основы установки из квадратного профиля. Металлические опоры соединяем с основной стойкой посредством сварки.
• К профилю крепим двигатель и платформу. Сам профиль должен быть прикреплен к основной стойке таким образом, чтобы он свободно по ней перемещался.
• Мощность двигателя будет регулироваться при помощи редуктора, к валу которого нужно прикрепить фланец. К нему крепим еще один, а между фланцами прокладываем резиновую шайбу.
• Осталось осуществить последний шаг – проверить подачу воды. Она должна происходить бесперебойно.

На этом мы заканчиваем рассмотрение технологии создания в домашних условиях буровой установки для подачи воды. Желаем удачи!

Буровая установка: видео

sandizain.ru

Буровые свайные фундаменты

Бурение грунта с последующей заливкой в полученное углубление бетонной смеси позволяет получить высокоэффективное сооружение. Для некоторых вариантов строительства данная технология выступает лучшим и единственным способом обеспечить устойчивость здания. Так удается пройти сложные грунты и выйти на твердую основу.

При выполнении бурения создается форма для сваи в земле, и свая заливается непосредственно на участке. Так удается достигать оптимальных характеристик и параметров опоры для конкретного объекта.

Принцип создания включает 2 ключевых этапа:

1. Установка бурильного агрегата в определенную точку на участке, с последующим бурением скважины.
2. Заливка бетона и формирование опоры.

В современном домостроении свайные основания зарекомендовали себя с лучшей стороны. Для бурения опор разработаны специальные установки, которые обеспечивают точность и эффективность строительства.

к оглавлению ↑

Устройство буровой установки для буронабивных свай

Машина для бурения свай представляет собой специализированную технику, которая предназначена для создания углублений необходимой величины и параметров в грунте для последующей заливки бетона и установки опор фундамента.

Основными рабочими частями установки являются двигатель и рабочий элемент. В роли последнего выступает подвижная мачта, которая имеет возможность изменять свое положение и обеспечивает точное бурение скважины. В определенное положение данный элемент приводится с помощью гидроцилиндров.

Для решения задач разной направленности и сложности применяются универсальные установки, которые позволяют сменить агрегат и установить шнек необходимых характеристик при монтаже элемента на келли-штангу. Этот конструктивный элемент является определяющим. Штанга представляет собой телескопическое устройство, которое передаёт создаваемый крутящий момент на рабочий инструмент.

С помощью келли-штанги установка может выйти на установленную глубину. Телескопические элементы позволяют изменять длину рабочего агрегата. В зависимости от характеристик, штанги могут иметь различные показатели по следующим параметрам:

• Различный диаметр внешней и внутренней вращательных головок.
• Длина подъемной части конструкции.
• Возможная глубина бурения.

Сама келли-штанга может быть нескольких типов:

• Фрикционная штанга, которая может иметь до 6 секций и создавать скважины до 100 метров.
• Штанги блокирующего типа, имеющие 2-3-4 секции.
• Штанги, имеющие амортизирующее устройство.

В процессе бурения всегда есть риск обрушения стенок скважины, поэтому часто применяют установки, которые обеспечивают защиту. Для таких работ применяют установки со специальными элементами. В качестве защиты чаще всего используются обсадные трубы, которые после бурения уже не извлекаются.

Буровая установка для свай призвана обеспечить надежную фиксацию опор в грунте и гарантировать сохранность конструкции во времени.

к оглавлению ↑

Популярные модели буровых установок

Бурильная машина для свай может различаться по множеству технических и эксплуатационных характеристик. Сегодня на рынке представлен широкий выбор вариантов для выполнения данного вида строительных работ.

Широким спросом пользуются модели от компании SANY. Этот бренд известен как крупный производитель бурильных установок – ежегодный выпуск составляет около 1500 машин. Роторные машины бренда работают на крупнейших стройках, в том числе применялись при возведении объектов в Сочи к Олимпиаде.

Часто можно увидеть бурильную установку УБМ-85. Она ценится за счет универсальности и многозадачности. В ней успешно сочетаются функции бурильной машины и специальной установки для погружения винтовых свай. Пользователям предоставлено дистанционное и электрическое управление на выбор.

Для выполнения работ применяется сменное оборудование. Установка пригодна для выполнения бурения на разных категориях грунтов, в том числе особенно сложные, вроде вечной мерзлоты.

Бурильная установка Entaco Е400 предназначена для создания скважин до 54 метров. При диаметре до 2 метров такие отверстия способны удовлетворить большинство запросов различных проектов строительства.

Пользователи выделяют высокую производительность машины и эффективность для создания скважин как с защитой стенок, так и без. Сменное навесное оборудование, которое прилагается в комплекте, позволяет решать задачи разной сложности и выходить на желаемые показатели при обустройстве основания.

С помощью специальной техники, которая создана для бурения, можно создать фундамент установленных параметров с минимальными затратами, но высокой эффективностью.

stroykarecept.ru

Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.



Буровая установка — это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины.

В состав буровой установки входят (рис. 4.1):

— буровая вышка;

— оборудование для механизации спускоподъемных операций;

— наземное оборудование, непосредственно используемое прибурении;

— силовой привод;

— циркуляционная система бурового раствора;

— привышечные сооружения.

Буровая вышка — это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25-36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Различают два типа вышек: башенные (рис. 4.2) и мачтовые (рис. 4.3).

Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, козлы 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.

В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 — предохранительный пояс, маршевые лестницы 16, шарнир 17.

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.



Основные параметры вышки — грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса. Грузоподъемность вышки — это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины. Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций.

Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300-500 м используется вышка высотой 16-18 м, глубину 2000-3000 м — высотой — 42 м и на глубину 4000-6500 м — 53 м. Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает, на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2 x 2 м или 2,6 x 2,6 м, нижнего 8 x 8 м или 10 x 10 м.

Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

Оборудование для механизации спускоподъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 4.4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 4.5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка.



 



Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Иногда применяют крюкоблоки — совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка. На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении — с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях — с помощью штропов и элеватора (рис. 4.6).

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

1) спуска и подъема бурильных и обсадных труб; удержания на весу бурильного инструмента; подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Ключ АКБ-ЗМ (рис. 4.7) устанавливается между лебедкой и ротором 4 на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 5. Блок ключа — основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы.



Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера. Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг (рис. 4.8) — это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4.

В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе присоединяется напорный рукав (рис. 4.8) для подачи промывочной жидкости в скважину. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.

Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.



Ротор (рис. 4.9) передает вращательное движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой установлен на подшипнике стол 2 с укрепленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным колесом с одной стороны и конической шестерней — с другой, кожуха 5 с наружной рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.

Силовой привод обеспечивает функционирование всей буровой установки (рис. 4.10) — он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор.



Привод буровой установки может быть дизельным, электрическим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока отличается простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и экономичностью, но применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический привод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но в отличие от дизельного не содержат громоздких коробок перемены передач и сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.



Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть — компрессорами, вырабатывающими сжатый воздух, используемый в качестве источника энергии для автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического клинового захвата и др.

Циркуляционная система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает (рис. 4.11) систему отвода использованного раствора (желоба 2) от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8, шламовый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину.

К привышечным сооружениям относятся:

1) помещение для размещения двигателей и передаточных механизмов лебедки;

2) насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей;

3) приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей;

4) запасные резервуары для хранения бурового раствора;

5) трансформаторная площадка для установки трансформатора;

6) площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;

7) стеллажи для размещения труб.

Буровое оборудование и инструмент

В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом.



Турбобур (рис. 4.12) — это многоступенчатая турбина (число ступеней до 350), каждая ступень которой состоит из статора, жестко соединенного с корпусом турбобура, и ротора, укрепленного на валу турбобура. Поток жидкости, стекая с лопаток статора, натекает на лопатки ротора, отдавая часть своей энергии на создание вращательного момента, снова натекает на лопатки статора и т.д. Хотя каждая ступень турбобура развивает относительно небольшой момент, благодаря их большому количеству, суммарная мощность на валу турбобура оказывается достаточной, чтобы бурить самую твердую породу.

При турбинном бурении в качестве рабочей используется промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по бурильной колонне к турбобуру. С валом турбобура жестко соединено долото. Оно вращается независимо от бурильной колонны.



При бурении с помощью электробура питание электродвигателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб. В этом случае вместе с долотом вращается лишь вал электродвигателя, а его корпус и бурильная колонна остаются неподвижными.

Основными элементами винтового двигателя (рис. 4.13) являются статор и ротор. Статор изготовлен нанесением специальной резины на внутреннюю поверхность стального корпуса. Внутренняя поверхность статора имеет вид многозаходной винтовой поверхности. А ротор изготовляют из стали в виде многозаходного винта. Количество винтовых линий на одну меньше, чем у статора.

Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом. Благодаря этому, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей — шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, а самое главное — именно в них давление жидкости создает вращающий момент, передаваемый долоту.

Инструмент, используемый при бурении, подразделяется на основной (долота) и вспомогательный (бурильные трубы, бурильные замки, центраторы).

Как уже отмечалось, долота бывают лопастные, шарошечные, алмазные и твердосплавные.

Лопастные долота (рис. 4.14) выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные и многолопастные. Под действием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента — скалывают ее. В корпусе долота имеются отверстия, через которые жидкость из бурильной колонны направляется к забою сква­жины со скоростью не менее 80 м/с. Лопастные долота применяются при бурении в мягких высокопластичных горных породах с ограниченными окружными скоростями (обычно при роторном бурении).

Шарошечные долота (рис. 4.15) выпускаются с одной, двумя, тремя, четырьмя и даже с шестью шарошками. Однако наибольшее распространение получили трехшарошечные долота. При вращении долота шарошки, перекатываясь по забою, совершают сложное вращательное движение со скольжением. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее. Шарошечные долота успешно применяются при вращательном бурении пород самых разнообразных физико-механических свойств. Изготавливают их из высококачественных сталей с последующей химико-термической обработкой наиболее ответственных и быстроизнашивающихся деталей, а сами зубки изготавливаются из твердого сплава.

Алмазные долота (рис. 4.16) состоят из стального корпуса и алмазонесущей головки, выполненной из порошкообразной твердо сплавной шихты. Центральная часть долота представляет собой вогнутую поверхность в форме конуса с каналами для промывочной жидкости, а периферийная зона — шаровую поверхность, переходящую на боковых сторонах в цилиндрическую.

Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород, как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы.

Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород. Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения и высокая износостойкость алмазов повышают их срок службы до 200-250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спускоподъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15-20 шарошечными долотами. Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.

 





 

Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового и т.п.

Бурильные трубы отличаются повышенной толщиной стенки и, как правило, имеют коническую резьбу с обеих сторон. Трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков (рис. 4.17). Для обеспечения прочности резьбовых соединений концы труб делают утолщенными. По способу изготовления трубы могут быть цельными (рис. 4.18) и с приварными соединительными концами (рис. 4.19). У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь или наружу.

При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89,102, 114, 127 и 140 мм. Толщина стенки труб составляет от 7 до 11 мм, а их длина 6, 8 и 11,5м.

 

Рис. 4.17 Бурильный замок: а — замковый ниппель; б — замковая муфта.



Рис. 4.18 Бурильные трубы с приварными соединительными концами



Рис. 4.19 Бурильные трубы с высаженными концами:

а — высадка внутрь; б — высадка наружу

Наряду с обычными используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Их назначением является создание нагрузки на долото и повышение устойчивости нижней части бурильной колонны.

Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим — к обычной бурильной трубе круглого сечения.

Длина граней ведущей трубы определяет возможный интервал проходки скважины без наращивания инструмента. При малой длине ведущей трубы увеличивается число наращиваний и затраты времени на проводку скважины, а при большой — затрудняется их транспортировка.

Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля (рис. 4.17 а) и замковой муфты (рис. 4.17 б).

Непрерывная многозвенная система инструментов и оборудования, расположенная ниже вертлюга (ведущая труба, бурильные трубы с замками, забойный двигатель и долото) называется бурильной колонной. Ее вспомогательными элементами являются переводники различного назначения, протекторы, центраторы, стабилизаторы, калибраторы, наддолотные амортизаторы.

Переводники служат для соединения в бурильной колонне элементов с резьбой различного профиля, с одноименными резьбовыми концами (резьба ниппельная-ниппельная, резьба муфтовая-муфтовая), для присоединения забойного двигателя и т.п. По назначению переводники подразделяются на переходные, муфтовые и ниппельные.

Протекторы предназначены для предохранения бурильных труб и соединительных замков от поверхностного износа, а обсадной колонны — от протирания при перемещении в ней бурильных труб. Обычно применяют протекторы с плотной посадкой, представляющие собой резиновое кольцо, надетое на бурильную колонну над замком. Наружный диаметр протектора превышает диаметр замка.

Центраторы применяют для предупреждения искривления ствола при бурении скважины. Боковые элементы центратора касаются стенок скважины, обеспечивая соосность бурильной колонны с ней. Располагаются центраторы в колонне бурильных труб в местах предполагаемого изгиба. Наличие центраторов позволяет применять более высокие осевые нагрузки на долото.

Стабилизаторы — это опорно-центрирующие элементы для сохранения жесткой соосности бурильной колонны в стволе скважины на протяжении некоторых, наиболее ответственных участков. От центраторов они отличаются большей длиной.

Калибратор — разновидность породоразрушающего инструмента для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ее ствола в случае износа долота. В бурильной колонне калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота.

Наддолотный амортизатор (забойный демпфер) устанавливают в бурильной колонне между долотом и утяжеленными бурильными трубами для гашения высокочастотных колебаний, возникающих при работе долота на забое скважины. Снижение вибрационных нагрузок приводит к увеличению ресурса бурильной колонны и долота. Различают демпфирующие устройства двух типов: амортизаторы-демпферы механического действия, включающие упругие элементы (стальные пружины, резиновые кольца и шары) и виброгасители-демпферы гидравлического или гидромеханического действия.

studopedia.ru