Ударно канатное бурение

Промышленное бурение скважин для воды стало применяться совсем недавно. До этого повсюду использовалось ручное бурение скважин своими руками, которое состояло в поднятии выработанного грунта ударно-вращательным способом. Это тяжелый физический труд, и в настоящее время ударно канатное бурение скважин применяется везде.

Несложная технология дает возможность бурения скважин своими руками для личного хозяйства, а также в местах, где невозможно применение буровой техники. Канатное бурение позволяет вести строительство скважины совершенно отвесно и на большие глубины. Применив механическую лебедку, можно значительно ускорить строительство.

Технологии ударно канатного бурения

Они дают возможность пробивать скважины глубиной до 70 м и диаметром до 250 мм.

Канатно ударное бурение скважин отличается преимуществами:

• длительный срок эксплуатации скважин;
• возможность строительства скважин большого диаметра;
• герметичность соединений, исключающая возможность загрязнения воды в скважине;
• экономическая эффективность.

Технология канатного бурения имеет и ряд недостатков:

• значительное снижение скорости бурения на большой глубине;
• небольшая глубина скважины при бурении сыпучих грунтов.

Проходку скважин ведут 2 способами:

1. Применение различных видов буров, которые круговым движением разрыхляют породу и вытаскивают ее на поверхность.
2. Применение в твердых пластах долота и стаканов различной конфигурации для дробления почвы на куски, которые также подаются на поверхность.

Для ударно канатного бурения необходимы инструменты:

• бурав;
• долото;
• штанга;
• конический или цилиндрический стакан;
• стальной трос;
• канатный замок.

Строительство скважин ударно канатным бурением

Простым по своему изготовлению является буровой снаряд Шатца, описанный в начале XX века профессором Скорняковым Е.Е. По его мнению, этим устройством можно пробурить скважину глубиной до 20 м в течение дня.

Вначале ручным буравом делают неглубокую скважину до 1 м. В нее устанавливают столб диаметром в 20 см с твердой фиксацией на поверхности. К столбу крепится перекладина с откосом и блоком. Закрепленным на блоке буравом отмечают центр скважины и начинают проходку специально изготовленным стаканом. Он может иметь коническую или цилиндрическую форму и крепится на металлический трос. Поднимая стакан на небольшую высоту (до 1,5 м), его резким движением бросают в скважину. При ударе о дно скважины стакан захватывает часть грунта. Натягивая трос, заполненный стакан вытаскивается на поверхность.

В зависимости от плотности грунта бур забирает немного почвы или совсем не забирает. Если он плотный, очень сухой и сыпучий, то в скважину доливают воду, чтобы смочить грунт. Или, наоборот, если почва, пропитанная водой, не захватывается, то добавляют сухую почву и немного воды. В таком случае начинают работать цилиндрическим стаканом или желонкой, имеющей специальный клапан для задержания грунта внутри. Желонка может забирать и небольшие камни, которые по своему размеру пройдут в отверстие клапана.

Бурение своими руками скважины — процесс не из легких.

Установка обсадной трубы

После проходки ее на глубину до 4 м начинают установку обсадной трубы, которую можно сделать из металла, асбоцемента, пластика или чугуна. Устанавливают 1 — 2 ее звена. Их установка на такой глубине обычно не вызывает затруднений. Отдельные звенья обсадной трубы могут достигать длины в 4 м. Обычно для соединения на них нарезают резьбу или сваривают их. Трубы в 50 мм можно соединить муфтами, а больший диаметр лучше сварить. Для более глубоких колодцев рекомендуется использовать стальные трубы, так как они имеют большой запас прочности и соединить их довольно просто.

При установке обсадной трубы встречаются твердые включения породы. Для предохранения торца трубы от деформации внизу приваривают или крепят резьбовым соединением фрезер или башмак, а сверху для защиты трубы вставляют металлический патрубок. Ее звенья, соединенные между собой, висят свободно на стальном хомуте, удерживающем их. Крепление трубой необходимо при бурении нижних слоев почвы, чтобы пластичные или сыпучие верхние породы не сужали скважину. Сужение затруднит доступ к нижним слоям грунта бурового оборудования.
Ударно канатное бурение можно использовать и при бурении твердых пластов грунта, но для этого необходимо увеличение силы удара. Поэтому производят утяжеление ударной штанги. Она может быть цельной или составной.

Изготовление ударной штанги

Для изготовления составной штанги используются цельные стальные болванки, а в штанги для утяжеления заливают бетон. Болванки соединяют фланцами и болтами. Соединение болванок при помощи резьбы не рекомендуется. Практика показывает, что при сильном ударе резьба сминается и дальнейшее их разъединение по окончании работ невозможно. То есть это будет разовый инструмент.
Ударяя о дно скважины долотом, его необходимо поворачивать на небольшой угол, чтобы отрезать часть грунта. Используя простую веревку это сделать невозможно. Для канатного бурения лучше всего подходит металлический трос, с помощью которого создается канатный замок. Между стенками обсадной трубы и буровым инструментом обязательно должен быть зазор минимум в 10 мм. Звенья обсадной трубы при установке обрезают лишний грунт со стен скважины.

Применение расширителя скважин

Установка скажины в твердых грунтах создает строителям трудности проходки.

Универсальным в такой проходке является расширитель скважины.

Это специальный буровой инструмент, имеющий 2 резца, закрепленных на оси, и 2 пружины, удерживающие их в нерабочем состоянии. В рабочем состоянии расширителя скважин резцы выступают за пределы стенок обсадной трубы и, срезая грунт, делают скважину нужного диаметра. Для того чтобы опустить расширитель на дно скважины, необходимо отогнуть резцы вниз, сжав находящуюся между ними пружину. При ударе о почву дна пружина выталкивает резцы, устанавливая их в рабочее состояние. Чтобы поднять расширитель из скважины, надо потянуть его вверх. При движении резцы упираются в торец обсадной трубы, проворачиваются по оси вниз. Преодолев сопротивление пружины, расширитель свободно поднимается по трубе на поверхность.

Изготовление канатного замка

Детали замка:

• металлический корпус;
• втулка;
• опорная шайба.

Для очистки корпуса от воды высверливают несколько отверстий. На верхнюю часть замка устанавливают конусную гребенку, которая в аварийной ситуации поможет поднять его специальным ловителем на поверхность. Опорная шайба предохраняет корпус замка от расклепывания при сильных ударах о грунт.

Через втулку протягивают конец троса и разъединяют его на составляющие. Каждую проволоку зачищают и загибают вверх так, чтобы они могли свободно войти в расточку втулки. Протягивают немного трос и заливают легким сплавом металла. После того как он застынет, втулка должна свободно перемещаться и вращаться в корпусе замка.
При поднятии режущего инструмента натяжение троса увеличивается, и он раскручивается, поворачивая долото. При ударах о пласт почвы, когда нагрузка снижается, трос закручивается, поворачиваясь в замке.

Для усиления силы удара о дно скважины нужно оттягивать трос. Для этого устанавливают дополнительную лебедку. На вал редуктора нужно установить небольшой барабан и закрепить на нем один конец капроновой веревки, сделав несколько витков. Второй конец закрепить на тросе. Этой веревкой оттягивается канат, который затем отпускается. Ударная штанга с закрепленным на ней инструментом падает в скважину, срезая часть грунта.

moyaskvazhina.ru

Бурильный инструмент

В основе применяются три вида пробивных приспособлений:

• стакан – отрезок трубы нужного диаметра, нижний (ударный) конец может быть заточен до остроты по внутренней кромке или на нем нарезают зубья как на пиле для улучшения процесса разрушения грунта. Применяется для прохождения влажных глинистых или глинисто – песчаных слоев. Липкая глина приливает к стенкам стакана и извлекается наружу. Такое простое приспособление легко изготовить своими руками.
• желонка – такой же отрезок трубы, на входе в которую устанавливается плоский клапан, пропускающий грунт внутрь и не позволяющий ему просыпаться обратно. По наполнении желонка извлекается из ствола для очистки;
• долото – применяется на грунтах с каменистыми включениями или при прохождении известняковых стволов.

Каждая разновидность таких снарядов претерпела ряд изменений, в результате чего в арсенале профессиональных бурильщиков имеется около полутора десятков разновидностей различных наименований.

Особенности бурения по различным грунтам

1. Если ударно канатное бурение скважин производится по пескам или зыбучим пескам (плывунам), для выемки грунта применяют ударники с плоскими желонками. Частота ударов снижается. Установка обсадки на таких грунтах в процессе бурения обязательно. Важно не допускать выхода ударника из обсадной трубы более, чем на полметра, в противном случае она может быть перекошена и заклинена в стволе, что приведет к потере инструмента и пробуренной скважины.
2. Ударное бурение по гравийным пластам и галечникам производится с использованием долот в форме двутавра. Для выемки грунта используются желонки с клапаном плоской формы.
3. При прохождении слоев по вязким и пластичным глинам используются долота специальных конструкций, представляющих собой доработанные плоскостные или инструменты в форме двутавра. Дополнительные детали придают им крестообразную форму.

Если на пути ствола попадаются валуны, это может привести к его уводу от вертикали, из за чего бурение зачастую приходится переносить в другое место. Чтобы разрушить валуны могут применяться утяжеленные инструменты в виде долот.

Прохождение трещиноватых слоев представляет опасность их склонность к осыпанию и обвалам. Поэтому бурение производится с особой осторожностью с контролем параллельной обсадки ствола.

Обсаживание стенок скважин

Ударно канатный способ бурения предусматривает одновременную обсадку, предохраняющую стенки ствола от разрушения, особенно в рыхлых и песчаных слоях. Для этой цели применяются целенаправленно производимые трубы для ообсадки. Они выпускаются в двух исполнениях:

• трубы для обсадки муфтовые – на обоих концах у них нарезана резьба, соединении производится с применением муфт с внутренней резьбой;
• трубы обсадные с высаженными концами – на одном из концов труб выполняется высадка – уширение горячим способом с увеличением диаметра на величину толщины стенки. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном конце наружная того же размера, что дате возможность стыковки труб без применения муфт.

Применяются также пластиковые обсадные трубы из ПВХ.

Следует рассмотреть конструкцию первой трубы обсадной колонны подробнее.

Нижний конец оснащается «юбкой» — это насадка специальной формы, привариваемая или устанавливаемая на резьбу с торца трубы.

Устройство увеличивает диаметр ствола на 25 – 30 мм, при этом:

1. Создаются условия бурения, не допускающие повреждение фильтра, находящегося над юбкой.
2. Размер ствола позволяет свободное перемещение обсадной трубы вместе с муфтами или безмуфтовых внутри скважины.
3. Острая режущая кромка снизу активно разрушает остатки породы в шурфе после прохождения ударника, способствуя увеличению скорости проходки.

Фильтр выполняется из нержавеющей проволоки диаметром 1,0 – 1,5 мм намотанной виток к витку. В процессе намотки витки уплотняют. Жизненный цикл такого фильтра составляет порядка 70 лет при условии периодической промывки при заиливании. Технология позволяет без особых затруднений выполнить работу своими руками.

Скважина на участке

Первой задачей при обустройстве водозаборного устройства – выяснение гидрогеологической обстановки в месте предполагаемых работ. Это должно решать задачи:

• прояснение вопроса наличия или отсутствия достижимых бурением водоносных горизонтов;
• характеристики и свойства грунтов;
• желательную комплектность бурового инструмента по видам;
• конструкцию и направленность скважины – на верховодку или второй песчаный горизонт (12 – 15 метров глубиной), до известняка артезианских горизонтов, в связи с этим – потребное количество обсадных труб;
• принятие решения о привлечении сторонних организаций или выполнении работ своими руками на арендованном оборудовании.

При необходимости установки буровой вышки собственной конструкции, ее можно изготовить своими руками из бревен средней толщины, труб, деревянных брусков – то есть, из подручных материалов. При этом нужно предусмотреть наличие тельфера для подъема обсадных труб и лебедки для работы с ударником. Высота буровой вышки определяется длиной обсадных труб.

Порядок выполнения работ

Ударно канатное бурение скважин производится в следующем порядке:

1. Подготовка приямка для устья скважины размером приблизительно 1,5 х1,5 х 1,5 метра.
2. Забуривание на глубину 1,0 – 1,5 метра.
3. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
4. Размещение внутри обсадной трубы ударника.
5. Бурение сбросом ударника с высоты, по заглублении его на полметра, ударник извлечь и очистить от грунта. Операцию повторять до достижения водоносного слоя.

Бурение производится своими руками с помощью одного или двух человек.

Недостатки и преимущества процесса

Из недостатков отмечают:

• наиболее существенный недостаток – низкая скорость прохождения ствола;
• недоступность для исполнения в отдельных видах песчаных грунтов;
• заметное падение производительности при прохождении глубоких скважин;
• возможность только вертикального исполнения.

Преимущества:

• пласт вскрывается качественно, без повреждения его пористой структуры, что позволяет сохранить максимальный дебет водоносного слоя;
• не применяется промывочная жидкость и глина, засоряющая поры пласта;
• возможность успешного бурения в галечно – валунных слоях;
• скважина может быть освоена сразу же по окончании бурения и обустройства;
• возможно выполнение буровых работ инструментом большого диаметра – от 500 мм;
• естественный контроль проходимых пород при извлечении очередного керна.

В странах Северной Америки такой способ бурения скважин на воду до сих пор остается приоритетным, поскольку правильная выполненная скважина может работать до 70 лет.

Советуем почитать: Колонковое бурение

oburenie.ru

Самым простым и доступным способом создания скважин считается ударно-канатное бурение. Его особенность заключается в том, что операции можно производить без привлечения тяжелой спецтехники. Монтаж установки осуществляется самостоятельно в короткие сроки. Ударно канатный способ является самым популярным способом бурения, позволяющим вскрывать поверхностные водоносные пласты.

Данной технологией бурения пользовались еще в древности. Упоминания о ней можно встретить в трудах Конфуция. Сегодня для того, чтобы приступить к работе, необходимо располагать следующим набором приспособлений и инструментов:

• забивной стакан,
• трос,
• штанга,
• блок и лебедка,
• каркас установки.

 
Основным элементом считается забивной стакан, представляющий собой отрезок стальной трубы, скошенный вовнутрь, имеющий прочную нижнюю режущую кромку. Сверху забивного стакана идет наковальня. По ней производит удары штанга. Опускание и подъем забивного стакана осуществляют с помощью лебедки. Порода, которая попадается в стакан, удерживается в нем за счет силы трения. Для того чтобы проникнуть в грунт максимально глубоко используют ударную штангу – ее бросают на наковальню. После заполнения стакана грунтом его поднимают наверх, после чего очищают. Операция повторяется до того момента, пока не будет достигнута необходимая глубина скважины.

Чаще всего забивные стаканы применяют на глинистых, мягких несыпучих почвах.

Бурение скважины на сыпучих грунтах производится с использованием желонки. Последняя представляет собой стальную трубу, на нижнем конце которой установлен задерживающий капан. После попадания желонки в почву, клапан открывается, и грунт попадает внутрь трубы. При подъеме конструкции происходит закрывание клапана. После извлечения на поверхность желонка очищается, и операция повторяется снова.

Для того чтобы предотвратить обсыпание скважины во время бурения применяют обсадные трубы. Их забиваются по мере углубления. Причем первый фрагмент обсадной трубы обязательно оборудуют расширительным башмаком конусной формы. Стоит отметить, что диаметр обсадных труб обязан превышать диаметр забивного стакана, для того чтобы ствол стакана мог беспрепятственно перемещаться внутри.

Для создания скважин на каменистых твердых грунтах используют долото. Под его ударами происходит измельчение твердой породы, которая в дальнейшем извлекается на поверхность с помощью желонки. При установке обсадных труб на таком грунте должен использоваться расширитель. Это позволит обеспечить конструкции необходимый диаметр.

При прохождении промежуточного водоносного пласта также применяют обсадные трубы. И забивка производится в слой грунта, рассоложенный ниже уровня водоносного пласта. Далее осуществляется откачка скопившейся жидкости и очищение дна скважины от смеси грунта и воды с помощью желонки. Если осуществляя  ударно-канатное бурение скважины своими руками, вы используете забивной стакан, то перед тем как приступить к очистке дна, следует подсыпать грунт, для того чтобы получить более вязкую массу.

Во время проведения операций по бурению особое внимание следует уделить вертикальности скважины. Даже небольшое искривление может стать причиной того, что в источник перестанут опускаться обсадные трубы, и работа остановится. Рекомендуется работать забивным стаканом, длина которого составляет не менее 2-ух метров. Это облегчит задачу сохранения вертикальности скважины.

Видео инструкция — ударно конатное бурение своими руками

Особые требования предъявляются к прочности троса. От того, насколько он надежен,  зависит, выдержит ли он нагрузку при заклинивании забивного стакана. Лучше всего использовать стальной трос, диаметром не менее 12 мм.  

К неоспоримым преимуществам ударно-канатного способа бурения скважин можно отнести:

• значительный срок службы скважины;
• возможность создавать источники большого диаметра;
• отсутствие риска попадания примесей в воду во время бурения;
• возможность контролировать водоносность горизонта и уровня воды;
• экономическую эффективность бурения в зимнее время года.

К недостаткам относят:

• ограничение глубины пробивания скважин на сыпучих грунтах;
• низкую скорость прохождения пород при бурении скважин на значительную глубину.

При проведении  ударного бурения следует строго придерживаться правил безопасности.

aquagroup.ru

Характеристика технологии

Главной особенностью такого типа технологии является постепенное разрушение почвы путем её дробления. Бурение скважин на воду характеризуется высоким дебетом. Если пробурить скважину таким методом, есть большая вероятность того, что она прослужит очень долгое, некоторые объекты успешно эксплуатируются на протяжении многих десятилетий. Но преимущества не только в длительности использования, но и простоте и доступности метода.

Плюсы и минусы

На данный момент такой способ бурения скважин на воду является одним из самых простых. Позволяет существенно сэкономить деньги. Возможно качественно вскрыть водоносную жилу, а затем выполнить дальнейшее оборудование водозаборного объекта. В процессе работы нет необходимости в материалах для промывки. Выполнять работу можно даже в условиях грунтов, которые быстро впитывают промывку. Сразу же после бурения отверстия можно переходить к обустройству. Метод очень безопасный, поскольку предотвращает загрязнения водоносной жилы. Можно сделать отверстия большого диаметра – от 50 см. Немаловажно, что такой способ позволяет очень просто брать пробы почвы для анализа. Можно всю работу выполнять самостоятельно.

Но есть также и недостатки. Главный из которых – медленное продвижение вглубь. В некоторых типах грунтов невозможно использовать данный метод. Не получиться пробурить скважину большой глубины. Важно понимать, что данный метод отлично подойдет только в том случае, если нужно сделать вертикальное отверстие. При этом следите, чтобы в процессе не было перекосов – это значительно усложнит дальнейшее обустройство.

Что требуется для работы

Для того чтобы пробурить скважину канатно-ударным методом, Вам нужны будут специальные инструменты, а также материалы, чтобы сделать оборудование. Обязательный элемент – патрон, а также штанга. Они нужны для углубления. Чтобы подвесить снаряд, нужно установить трос или канат. Обязательное условие – его прочность, поскольку во время отрыва, существует большая угроза обрыва. Закрепляем на вышке с блоком и лебёдкой.

Основным элементом во всей конструкции является забивной стакан или патрон. Для его изготовления нужно использовать толстостенную трубу. Нижнюю часть нужно заострить, она обязательно должна быть из прочной закаленной стали со скосом в центре детали. Это нужно для того, чтобы снаряд мог проникать в почву как можно глубже. Сверху нужно обустроить наковальню.

Для вышки нужно оборудовать треногу. Такой тип конструкции обладает большей продуктивностью. Вышку нужно сделать из труб или же дерева. Нужно делать высоту больше, чем снаряд, чтобы конструкция могла функционировать. Сверху на вышке нужно приделать блок, через который пропускаем канат. Проще всего сделать вышку в виде, напоминающем колодезный ворот.

Особенности обустройства в мягком грунте

Для того чтобы пробить отверстие в таком типе грунта, нужно обязательно использовать патрон. Если конструкцию сделать правильно, процесс бурения должен выполняться быстро. Мягкий грунт хорошо прилипает на стенки патрона. Исключение составляет песчаная почва. Частицы в полости патрона не удерживаются. Поэтому для такого типа грунта нужно использовать другие типы бурильных установок.

Процесс работы должен выполняться в строгом порядке

1. С помощью лебедки патрон поднимаем над отверстием и опускаем вниз.
2. Когда патрон ударяется об грунт, часть попадает внутрь.
3. Чтобы выполнять углубление, нужна ударная штанга.
4. После того, как сделали несколько таких ударов, патрон будет полностью заполнен грунтом. Его нужно поднять на поверхность и прочистить. Сила трения способствует тому, что в процессе ударения он накапливается внутри и не высыпается. Чтобы прочистить стакан, нужно использовать тяжелый молоток.
5. После того, как патрон прочистили от породы, работы продолжаются так же.

Как бурить в сыпучих породах

В данном случае патрон здесь будет малоэффективным, поскольку грунт в нем задерживаться не будет. Стакан заменяют желонкой.

Ход работы такой:

1. Устанавливается клапан, который предотвращает преждевременное высыпание.
2. Клапан закрывается и блокирует высыпание. Таким образом, порода удерживается внутри.
3. Дальше нужно поднять снаряд наверх и прочистить от грунта и продолжить работу.

Чтобы обеспечить высокую эффективность в процессе работы и получить хороший результат, нужно соблюдать правила. Поскольку такой тип породы не отличается устойчивостью, в процессе он может попросту осыпаться. Чтобы этого не произошло, обязательно устанавливать обсадные трубы.

Как бурить в твёрдых породах

Возможно делать отверстие даже в твёрдой почве. В этом случае конструкция патрона должна быть другой. Должно быть долото, оно отлично размельчает твердую породу. Если уверенны, что справитесь сами – следуйте нашим советам.

1. При ударе происходит раздробление породы.
2. Чтобы поднять грунт на поверхность используется желонка.
3. При опускании расширителя, резцы складываются, чтобы оборудование могло пройти свободно.
4. При выходе расширителя из обсадной трубы в отверстии, резцы автоматически раскладываются, поскольку установлена специальная пружина, что позволяет срезать со стенок грунт, тем самым отверстие расширяется и обсадная труба соскальзывает вниз.
5. В процессе работы могут встречаться водные линзы, которые значительно усложняют работу. Именно поэтому обсадные колонны рекомендуется использовать.

Правила выполнения работы

Прежде, чем начать процесс бурения, нужен шурф несколько метров в глубину и ширину. Длина должна быть примерно 5 метров. Он нужен, чтобы предотвратить обвал. Стенки укрепляем с помощью щитов из досок. Только теперь можно монтировать вышку.

Бывают ситуации, когда патрон заклинивает в шахте. Поэтому трос должен быть толщиной минимум 1 см. Снаряд должен быть длиной не менее 2 м.

kolodeconline.ru

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

• лебедка и блок;
• буровая штанга;
• забивной стакан;
• каркас установки;
• трос.

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают.

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.
к меню ↑

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости.
6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

к меню ↑

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка. Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.
к меню ↑

1.3 Особенности проведения работ (видео)

к меню ↑

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

byreniepro.ru

Преимущества и недостатки

К достоинствам ударно-канатного бурения можно отнести:

• в большинстве случаев качественное вскрытие и дальнейшее опробование водоносного пласта;
• отсутствие необходимости обеспечения установки глиняным раствором и водой;
• успешное проведение бурения в галечниково – валунных прослойках, а также в породах, легко впитывающих промывочные жидкости;
• возможность освоения скважины в краткие сроки – сразу после завершения бурильных работ. Благодаря применению данного способа водоносные горизонты не засоряются, они сохраняются в таком же виде, что и до бурения:
• возможность выполнения бурильных работ скважины при больших начальных диаметрах, достигающих 500 мм и более;
• взятие раздельных проб (образцов) водоносного горизонта во время бурения.

Недостатки ударно-канатного бурения:

• самый большой недостаток — это низкая скорость бурения;
• невозможность бурения в некоторых песчанных грунтах;
• проблематичность бурить глубокие скважины;
• только вертикальное бурение.

Бурение в различных почвах и климатах

Песок

Технология проведения бурильных работ ударно-канатным способом зависит в основном от геологических условий. Когда работы проводятся в песках или зыбучих песках – так называемых плывунах – тогда обязательно используется желонка с плоским клапаном. В этом случае одновременно с бурением нужно произвести крепление стенки скважины обсадными трубами.

Если песок чистый и водоносный – используются желонки с короткими ударными штангами. Для соблюдения правильности технологического процесса важно, чтобы частота ударов была как можно меньше.

Внимание! Категорически нельзя опускать желонки ниже закрепленного башмака обсадной трубы больше чем на 50 см. Если не придерживаться этого правила, то не исключено, что песчаные карьеры скважины попадут под обвал и захватят при этом и желонку. В результате может полностью остановиться весь процесс бурения.

При бурении скважины в песках, она заполняется песком, перемешанным с водой, который поднимается за желонками. Тут важно проследить, чтобы не произошло переполнение желонок, так как в этом случае порода перебросится через них и может привести к заклиниванию или прихвату. А это чревато остановкой бурильных работ и, следовательно, снижением показателей. Этот момент нужно учесть именно при бурении в песках-плывунах. Поскольку они характеризуются высокой плавучестью, их бурение следует проводить быстрее, чем в простых песках. В таких местах при данном способе бурение категорически нельзя останавливать.

Гравий

В гравийной породе и в галечниках бурение проводится двутавровыми долотами. Единственная желонка, применяемая в этом случае, это желонка с плоским клапаном и низко посаженным башмаком. Также двутавровым долотом проводят бурение в глинистой породе.

После разрыхления до глубины 1,5м применяется любая желонка. Буровой станок используется только при проведении бурения в сильно песчаных глинах. Желонка в этом случае может быть без крепления клапана.

Глина

Вязкие, пластичные глины бурят специальным долотом, изготовленным из плоского или двутаврового долота, на конце которого дополнительно приваривают несколько лопастей, после чего долото приобретает крестообразный вид. Работая с таким специальным долотом, нужно помнить, что в скважину следует долить примерно 5 л водного раствора, а процесс бурения продолжается несколько минут, не более. Образующийся внутри скважины шлам удаляется с помощью долота.

При наличии в породе большого количества валунов есть риск искривления ствола скважины во время бурения, вследствие чего невозможно будет добывать качественную воду. Для случаев, когда требуется раздробить встречающиеся при бурении валуны, существуют утяжеленные долота.

Породы с повышенным содержанием трещин больше других склонны к обвалам и обрушениям. Поэтому при бурении в них нужно проявлять особую осторожность. Канат бурильной установки нужно держать натянутым, чтобы избежать раскачиваний инструмента и в то же время аккуратно выполнять обсадку скважины.

В районах вечной мерзлоты, характеризующимися устойчивыми окаменелыми породами (плотные глинистые сланцы, песчаники, известняки), бурение производится так же, как и в обычных климатических условиях.

Элементы и устройство конструкции

Основными элементами предварительной конструкции скважины при бурении ударно-канатным способом являются:

• глубина залегания скважины;
• ее расчетный диаметр;
• обсадные трубы (необходимо указать длину и количество колонн);
• необходимые для работы специализированные устройства;
• фильтр, колонна, расположенная над ним, отстойник, стакан, изготовленный из цемента.

Существуют некоторые условия, выполнение которых гарантирует создание правильной конструкции скважины ударно-канатным методом бурения.

И вот какие именно:

• размер выхода обсадной колонны из труб не должен превышать 30 м;
• углубление прикрепленных башмаков обсадных труб в водоупорную породу производится на 2 м ниже водоупорной кровли;
• применяемый диаметр долота нужно изменять через одного;
• во избежание расшатывания обсадных труб, их загоняют в грунт насколько можно плотнее;
• обсадная колонна, которую соединяют с последующим участком обсадной трубы, должна входить в нее не больше чем на 5 м при глубине скважины до 50 м и не более чем на 7м при ее глубине более 50м.

Обсадные колонны применяют с целью закрепления стен скважин, пробуренных в неустойчивых породах. Их используют также для изолирования водоносных горизонтов, не подлежащих дальнейшему использованию. Опробование отдельных участков происходит также с использованием обсадных труб.

Рассмотрим основные диаметры используемых при бурении обсадных труб. Минимальный наружный диаметр имеет 219 труба. Ее внутренний диаметр составляет 205 мм. Следующие диаметры труб – 273 и 325 мм. Стенки этих труб имеют толщину 9мм. Трубы с толщиной стенки 10мм имеют большие наружные диаметры – 377 и 426 мм.

В процессе производства работ по бурению в не совсем устойчивых, рыхлых породах обсадные колонны опережают снаряд бурового инструмента. В этом случае рекомендуется использовать обсадные трубы с соединением без муфтового захвата, другими словами, труба в трубу.

Такая конструкция достойна внимания из нескольких соображений. В первую очередь, гораздо легче становится обсаживание скважин, как и их выемка при консервации или полной ликвидации.

Кроме того, для такой конструкции допустимы трубы горячей прокатки, стоимость которых намного меньше стоимости обычных труб.

Для скважин глубиной до 100м применяется для обсаживания набор асбоцементных труб диаметром до 300 мм с соединениями резьбовыми и без резьбы.

Инструмент

Рабочий инструмент, с помощью которого разрушается порода – долото. Желонка, служащая для извлечения разрушенной породы на поверхность. Буровой снаряд, составными частями которого являются ножницы, штанга для ударов, канат и канатный замок.

Вспомогательный инструмент, с помощью которого производят сборку и установку бурового снаряда. К ним относятся различные ключи, в том числе рожковые и гаечные, затяжные трещотки, отвертки.

Специальные инструменты для работы непосредственно с обсадными трубами. Это — башмак, забивные головки и снаряды, хомуты.

Инструмент для ловли и установки труб.

Перечень установок для проведения бурильных работ ударно-канатным способом не такой большой, как для роторного способа. В него включены УКС22М-2, УКСЗОМ-2, установки для комбинированного бурения, когда роторное бурение сочетается с ударно-канатным способом и обратной промывкой.

Комбинированные буровые установки очень часто используются в США. Они дают возможность сочетать вращательный и ударно-канатный методы проведения бурильных работ, делать обратную промывку. Но стоимость таких комбинированных установок гораздо больше стоимости обычных бурильных установок и чтобы окупить данное оборудование нужно выполнять немалые объемы работ. Поэтому они невыгодны у нас для многих мелких фирм.

udobnovdome.ru

Что бы избавиться от большого количества обсадных колонн и уменьшить изначальный диаметр скважины, ударно-канатное бурение скважин проводят с использованием тиксотропной рубашки, препятствующей  обрушению слабоустойчивых пород, ощутимо снижающей трение и в подавляющем большинстве случаев предотвращающей захват породой обсадных труб.

 Принцип этого метода заключается в следующем. Если позволяет грунт бурение начинают желонкой с одновременным забиванием направляющей колонны обсадных труб на глубину 15-25мм (рис. 1).По периметру верхней части обсадной колонны выкапывают шурф объемом 3-5 куб. м с наклонным в сторону скважины дном. На расстоянии 30-40 см от дна шурфа в направляющей колонне прорезают три-четыре отверстия

Рис. 1. Схема скважины с посадкой обсадных труб под защитой тиксотронной рубашки:
1 — настил; 2 — приемный шурф; 3 — желоб;  4 —  глиномешалка; 5 — направляющая колонна; 6 — стенки скважины; 7 — обсадная колонна; 8 — конусный  башмак;   9 — фильтровая колонна;   10 —   гравийная  обсыпка; 11 —   башмак-расширитель;    12   — тиксотропная  рубашка;  13 — окно; 14- бентонитовый раствор

В ранее опрессованную трубу, опускают фильтровую обсадную колонну диаметром на 110 мм меньше, на конце которой размешают башмак-расширитель. Как только фильтровая колонна коснулась забой, в межтрубное пространство засыпают высокодисперсную глину, для образования над подрезным башмаком, внешней обсадной трубы, плотного образования в виде тампона высотой 0,5 м. Затем шурф заполняют тиксотропным глинистым раствором, проникающим через отверстия в направляющей колонне и заполняющим кольцевой зазор между трубами. В плотных породах бурят долотом с последующей чисткой скважины желонкой, а в рыхлых породах — желонкой. Во избежание закупорки водоносного пласта ходовая колонна останавливается в водоупорной кровле продуктивного пласта. После этого в скважину спускают фильтровую колонну с конусным башмаком-расширителем. Параллельно с углублением скважины  желонкой осуществляют продвижение фильтровой колонны и обсыпку ее гравием. Толщина гравийной обсыпки должна быть 50-80 мм. Таким образом, скважина углубляется в почву водоносного пласт

 Компоновка бурового снаряда включает долото, переходник, ударную штангу и ударный патрон (ножницы), который посредством канатного замка соединяется с инструментальным канатом лебёдки.

Рис. 2. Буровой снаряд:
1 -долото; 2-переводник; 3 — ударная штанга; 4 — раздвижная штанга

Перед началом буровых работ в месте заложения скважины выкапывают шурф небольшого размера на глубину до 1 м, который перекрывают настилом из толстых досок. Через отверстие в настиле на дно шурфа опускают направляющую трубу длиной около 3 м, снабженную внизу башмаком. Выверяют вертикальность трубы и легкими ударами забивного снаряда погружают ее в грунт настолько, чтобы верхний конец трубы находился примерно в полуметре над настилом. Породу из трубы удаляют желонкой.

Для бурения на глубину до 10 м буровой снаряд собирают из долота, ударной штанги и стропы грузовые канатные. При большей глубине в состав бурового снаряда входит ударный патрон (ножницы). В обрушающихся породах параллельно с бурением крепят стенки скважины трубами. Долото и желонка меньше внутреннего диаметра обсадных труб.

Поэтому в мягких и сыпучих породах стенки скважины увеличивают до размеров, обеспечивающих опускание колонны обсадных труб путем срезки грунта башмаком. Колонну труб задавливают или забивают. В твердых породах диаметр скважины при необходимости увеличивают расширителями или эксцентричными долотами.

Преимущества ударно-канатного бурения

  а) возможность качественного вскрытия и опробования пласта,

  б )  нет необходимости снабжения установок водой и глиной, 

  в) возможность бурения в валунно-галечниковых отложениях. в породах поглощающих промывочную жидкость. и в   многолетнемёрзлых породах,

  г) возможность в короткие сроки после бурения обеспечивать качественное освоение скважин. так как при этом способе проходимые водоносные горизонты остаются чистыми

  д) бурение скважин с большим начальным диаметром ( более 500 мм), е) возможность раздельного опробования водоносных горизонтов в процессе бурения.

 Ударно-канатное бурение скважин на воду осуществляется относительно компактным оборудованием, построенным на принципе возвратно-поступательного движения бурового снаряда. Этот способ бурения ещё называют (ударно-канатным)

Это первый и основной метод бурения скважин на воду. Отличительные особенности скважин, пробуренных этим способом заключаются в сохранении высоких дебитов и больших сроков их службы 70-80 лет и больше… Хотя в нашей стране ударно-канатный способ вытесняется роторным бурением, за границей до сих пор отдают ему предпочтение.

oilloot.ru

Конструктивные особенности применяемого оборудования

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

• при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
• при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
• при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
• к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
• ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
• ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
• при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

promzn.ru