Процесс бурения скважины на воду

Пробурить артезианскую скважину на воду можно не только мощной техникой. Реально решить задачу и «руками». Но! Все по порядку.

Для начала вспомним, что такое артезианская скважина в классическом понимании:

Артезианскими называют скважины, в которых под действием давление статический уровень воды поднимается выше нижней отметки верхнего водоупора. [Ничего иного за красивым словом «артезианская» не скрывается].

Ранее опубликована статья на тему: какая скважина является артезианской

Рекомендуем почитать по теме: глубина артезианской скважины

Теперь разберемся чем же можно пробурить такие скважины с учетом разных водоносных слоев.

Бурение артезианских скважин на песок

Как ни странно это прозвучит, но такие варианты водозаборных сооружений встречаются. Больше того, бывают даже артскважины на водоносные пески с самоизливом. Создать такие водозаборы с наибольшей вероятностью можно рядом с реками и крупными естественными водными объектами. Признаком залегания артезианских вод может служить естественный уклон местности по направлению к водоему.

Если тема бурения артезианских скважин на воду близка и интересна – задавайте свои вопросы в комментариях. Постараемся оперативно ответить или подготовить развернутый материал по теме вопроса.

Можно ли пробурить артезианскую песочную скважину руками?

Да. Это вполне реальная задача. Конечно, если речь идет о водоносных песках на небольшой глубине (метров до 10). При этом можно использовать и шнековое бурение ручным инструментом, и ударно-канатное бурение. Иногда применяют для проведения буровых работ "самопальные" методы, например, бурение скважины с помощью обсадной трубы и вибрационного насоса.

Как уже отмечено выше, артезианские водоносные слои на небольших глубинах залегают обычно в дельтах рек и рядом с крупными естественными водными объектами. Принимая решение о ручном бурении подобных водозаборных сооружений нужно понимать и возможные сложности. Разрез в таких местах обычно имеет сложную структуру. Часто встречаются мощные плывуны. Работа руками (при отсутствии опыта) может оказаться очень трудоемкой.

Бурение песчаных артезианских скважин малой техникой

Это решение получило широкое распространение в последние годы. И выбор техники достаточно большой (от разборной до станков на базе Газели), и рынок имеет место быть (дачные поселки с высокой плотностью застройки).

Бурение выполняют обычно с промывкой. Если для такого метода нет возможности, то можно использовать шнековую технологию. Стенки скважины укрепляют пластиковой или стальной обсадной трубой. Обычно используют фильтровую конструкцию обсадной колонны.

Бурение артскважин песчанок крупногабаритной техникой

Решение целесообразно при значительных глубинах залегания водоносов (30 – 40 метров) или при необходимости поставить скважину большого диаметра для забора значительного количества воды. Для проведения работ в месте размещения скважины должна быть возможность для подъезда крупногабаритной техники.

Источник: zen.yandex.ru

Разновидности водоносных скважин

Водоносные скважины отличаются между собой и зависимости от того, какой именно водный пласт проводит их питание. Всего различают 3 водоносных слоя:

• почвенные воды (верховодка);
• песчаные воды;
• артезианские воды.

Для скважин 2. 2 и 3.

Вреховодка залегает на глубине 4-5 м. Поскольку эти воды очень близки к поверхности, то зачастую имеют сомнительную чистоту. В них довольно часто находятся болезнетворные бактерии, которые могут вызывать дисбактериоз. Такая вода категорически не рекомендована для употребления. Такие колодцы могут быть использованы для полива растений. При этом нужно учитывать, что в жаркое лето такой источник полностью пересыхает, поэтому часто бывает сезонным.

Песчаный водоносный горизонт залегает более глубоко – примерно на 7-10 м от поверхности и глубже. Эти воды могут быть размещены на нескольких уровнях, между которыми сохраняется песчаная или глиняная прослойка. Вода из такого пласта имеет удовлетворительную степень естественной фильтрации, поэтому может быть использована для хозяйственных и пищевых нужд. В зависимости от специфики участка, глубина до воды составляет до полусотни метров или ее может не быть вообще.

Артезианский водоносный слой является самым глубоким и безопасным. В нем очень большой запас воды, который быстро заполняет скважину, что исключает необходимость ожидания при большом заборе. Срок эксплуатации одного источника, обычно, составляет до пятидесяти лет.

Какой вариант бурения лучше

При выборе подходящей технологии в учет следует взять следующие факторы:

1. Присутствует ли на участке водоносный слой. Чтобы это определить, стоит внимательно понаблюдать за окружающей природой. Существует несколько признаков, которые указывают на близость к поверхности земли воды. Кроме того, есть специальные приспособления, позволяющие найти воду на участке.
2. Специфика состава грунта в данном районе. Подобную информацию могут предоставить местные гидрогеологические компании. Они также смогут подтвердить достоверность данных, полученных пользователем при исследовании участка на воду.
3. Необходимо вооружиться информацией о глубине залегания различных водоносных слоев. Дело в том, что на одном участке на разной глубине может находиться верховодка, грунтовые воды, межпластовые и артезианские горизонты.

Вооружившись этими данными, намного легче определиться со способом бурения скважин под воду на приусадебной территории.

Типы бурения

Есть несколько технологий, как бурить скважину на воду. Каждая из них имеет свою специфику реализации и область применения.

Распространенные способы бурения скважин

Любая скважина представляет собой вертикальное углубление в поверхности земли небольшого диаметра, глубина которого доходит до водоносного слоя. Специалистами разработано несколько эффективных способов бурения, которые позволяют обеспечить доступ к подземным питьевым запасам. Самыми эффективными и часто применяемыми считаются:

• лопастные буры на шнеках;
• роторный гидравлический бур;

Данная технология является одной из самых простейших. Она подразумевает применение бура с острыми лопастями, который при осуществлении оборотов углубляется в землю. После некоторого заглубления наращивается шнековая колонна и шлам с нее извлекается вручную или реже механическим способом. По мере углубления бура к нему добавляются дополнительные звенья, которые удлиняют его, обеспечивая тем самым возможность более глубокого погружения.

Подобная технология является очень эффективной, особенно при использовании на местностях, в почве которых нет камней. В случае попадания препятствий устанавливается бур со специальными твердыми напайками, которые способны дробить гранит и другую тяжелую породу. Шнековая технология используется не только при механическом бурении, но даже при ручном выполнении работы.

При использовании бура со шнеками важно точно соблюдать вертикальное положение оси, поскольку любое отклонение в сторону повлечет за собой удлинение скважины. По мере углубления бур достигнет первого слоя почвенных вод, поэтому срезанный грунт быстро превратится в жижу. В таком случае при извлечении бура очистить скважину невозможно. Для этого на вал одевается специальная насадка, называемая  желонкой. Она обеспечивает принудительный захват жидкой грязи для извлечения.

Подобное оборудование наиболее эффективно при бурении скважин. Позволяет добраться до глубоких залежей артезианского водоносного слоя. Технология бурения создает два способа воздействие на грунт – гидравлическое размывание и физическое разрушение.

Оборудование для гидравлического роторного бурения представляет собой бур, который помимо разрушения грунта путем вращения подает вглубь получаемой скважиной буровой раствор под высоким давлением. Жидкость размывает  шлам, что обеспечивает его откачивание без необходимости постоянного подъема бурового инструмента.

При таком виде бурения используют буровые шарошечные долота. Они не имеет лопастей, поскольку не выполняет подъем шлама. Такое оборудование – довольно тяжелое, поэтому его часто устанавливают на автомобильное шасси повышенной проходимости  .

Несмотря на то, что чуть более 2/3 жителей Московской области имеют доступ к водопроводу, а значит, что в наличии воды они практически, а то и полностью не нуждаются, ещё треть остаётся совершенно не обеспечена драгоценной жидкостью. В этом случае решить проблему водоснабжения поможет бурение скважин на воду.

Чтобы скважина служила долго, а качество работы было безупречным, необходимо выбрать хорошую компанию, которая профессионально выполнит бурение артезианской скважины. Мы работаем в данной сфере уже более 15 лет, а потому имеем колоссальный опыт, большой штат квалифицированных сотрудников, а также профессиональные буровые установки высочайшего качества.

Технология бурения скважины

Порядок работ при сооружении скважины довольно простой. Сначала потребуется найти подходящее место для бурения. К нему должен быть хороший доступ, чтобы проводить своевременное обслуживание. Располагать точку бурения скважины необходимо в самой нижней точке загородной территории. Затем бурят ствол, монтируют обсадные трубы и оборудование.

Если задумано бурить глубокую скважину, следует обратиться к профессионалам. Они обладают специальной техникой, что позволяет проводить бурение быстро и без лишних затрат. Особое внимание стоит уделить самостоятельному обустройству скважины.

Прежде чем начинать бурение скважины на воду, следует сначала обустроить приямок. Он должен иметь размеры 1,5х1,5 м. Глубина приямка должна быть около 2 м. Он может и не обустраиваться. Однако с приямком можно использовать более длинные штанги при бурении.

Дальнейшая последовательность работ по бурению скважины такова:

• Необходимо обустроить буровую вышку. Она может представлять собой треногу, собранную из бревен и труб. Могут использоваться и полупрофессиональные вышки. Их часто берут напрокат для выполнения скважин на частной территории.
• При бурении понадобится определенное количество насадок. Каждая из них необходима для прохождения определенных пород. К примеру, чтобы пробурить мягкий грунт, понадобится змеевик. Когда будут буриться плотные слои грунта, следует использовать буровые ложки. Для разбивания камней используют долото. Чтобы удалять спесь и пройти плывун, понадобится желонка.
• Основным элементом, которым проводится бурение скважины, является буровая колонна. Она представляет собой металлическую трубу диаметром 25 мм. На нее надевают насадки. Колонна является составной. При погружении на определенную глубину трубу удлиняют дополнительными секциями. Элементы колонны соединяются как штифтами, так и при помощи резьбы.
• Один ход при бурении позволяет погрузиться в грунт на 0,5 м. Затем колонну следует вытаскивать и очищать. После вскрытия кровли пласта необходимо перейти на желонку. Она имеет обратный клапан. Водоносный пласт является довольно мягким. Его можно пройти довольно легко. Дальше, чем на 0,5 м, заглубляться не следует. Если при бурении не учитывать этот момент, можно пробить подошву, и вода начнет уходить вниз.

Можно воспользоваться и более простой технологией бурения – ударной. Принцип работы при этом довольно прост. Такой метод бурения включает следующие этапы:

• Мягкий слой грунта проходят шнеком.
• Затем из трубы необходимо выполнить снаряд. Его длина должна быть около 0,5 м. С нижней стороны снаряд затачивают и закаляют. Можно воспользоваться готовой буровой коронкой.
• С обратной стороны, чтобы утяжелить снаряд, понадобится приварить штангу, а к ней привязать шнур.

Бурение при помощи такой конструкции объясняется довольно просто. Снаряд бросают в ствол. Он заглубляется под своим весом. Затем его необходимо вытащить за шнур и очистить. Однако у такого способа имеется один недостаток. Стенки ствола не будут ровными. Его диаметр при этом окажется довольно маленьким. Такое бурение проводить довольно просто. Работа выполняется быстро и без особых усилий.

Обсадка колонны

Когда бурение ствола будет завершено, его укрепляют при помощи осадных труб. Существует 3 варианта, которые следует рассмотреть подробнее:

• Трубы из стали. Их используют при бурении, если грунт на участке нестабильный, а также при большой глубине бурения. Такие изделия очень прочны и надежны. Их единственным недостатком является подверженность ржавлению.


• Асбестоцементные трубы. Их используют для укрепления колонн довольно часто. Однако для таких задач подходят только напорные трубы, отличающиеся дороговизной. Соединяются они муфтой, что уменьшает диаметр колонны.
• Трубы из пластика тоже широко распространены при бурении скважин. Их стоимость довольно невысокая, такой материал не ржавеет, отличается экологической нейтральностью и долговечностью. Если грунт стабильный, а бурение проводится на глубину до 50 м, использоваться пластиковые трубы можно без опасений.

Важно! При встрече на пути бурения плывуна использовать необходимо только стальные трубы. При выборе пластиковых их сомнет, а асбестоцементные – сломает.

Скважина не может эксплуатироваться без фильтровального комплекса. В конструкции обязательно располагается колонна, в которой имеется сетка для грубой очистки воды и перфорация. Перфорированный сектор дополняется фильтрующим слоем. В конструкции фильтрующей системы присутствует отстойник, в котором оседает шлам. Фильтр в колонне может быть щелевым или с дырчатой перфорацией.

Дырчатые фильтры выполняются довольно просто. Их можно сделать, если просверлить некоторое количество отверстий необходимого диаметра. Выполнять дырки нужно в шахматном порядке.

Большей эффективностью обладают щелевые колонны. Щели в них нарезают определенными секторами. Сетка для фильтрации, расположенная вокруг колонны, выбирается в зависимости от глубины бурения скважины.

Важно! При расчете количества и диаметра дырок необходимо помнить, что все отверстия должны иметь площадь не менее 25% от всей площади колонны.

Фильтр можно установить своими руками. Для этого следует выполнить ряд простых действий. Сначала из колонны удаляют шлам и заглушают ее низ. Чтобы решить такую задачу, необходимо выполнить небольшой мешочек (по размеру колонны) и засыпать цементной смесью. Состав должен содержать 1 кг песка и столько же цементного порошка. Мешочек опускают на дно колонны. Спустя трое суток, пробка надежно схватится.

Адаптер или кессон

Кессон представляет собой колодец, устанавливаемый в верхней части конструкции. Он необходим для возможности круглогодично обслуживать скважину. Одна из его основных функций – утепление. Кроме того, он также выполняет защитную функцию. В кессон помещают специальные приборы, которые позволяют скважине нормально функционировать. Одним из преимуществ установки кессона является отсутствие шума от работающего оборудования.

Кессоны выполняют из различных материалов. Они могут быть пластиковыми или железобетонными. Самыми распространенными являются изделия из металла и пластика. Это объясняется их долговечностью и герметичностью. При стабильном грунте лучше использовать пластиковые трубы. Это позволит сэкономить на устройстве скважины. При наличии плывуна или грунтовых вод устанавливают металлическую колонну.

Адаптер является специальным переходником, позволяющим сделать выход колонны из обсадной трубы абсолютно герметичным. Уго устанавливают ниже уровня промерзания грунта. Его стоимость ниже, чем у кессона. Однако спустя каждые 2-3 года в нем необходимо менять прокладки. По этой причине многие выбирают установку кессона.

Принцип работы скважины на воду довольно простой. Вода в ней поднимается из подземных озер наверх за счет высокого давления. В дом она подается за счет насоса. Насос при этом играет основную роль в работе системы автономного водоснабжения. Бытовые насосы при монтаже скважины на воду использовать не следует. Они не подходят для долговременной эксплуатации. В результате постоянной вибрации ил, поднимающийся со дна, забивает систему фильтрации.

Прежде чем выбирать конкретный насос, следует определить уровень зеркала воды. Если он располагается на глубине 8 м, следует использовать самовсасывающие агрегаты. При уровне зеркала на 15 м применяют такие же приборы, но верхним эжектором. Для погружения на глубину более 20 м выбирают глубинные насосы.

В список сопутствующего оборудования входят:

• Оголовок для обсадной трубы. Благодаря этому элементу конструкции в ствол не попадает мусор. Его тоже изготавливают из пластика или металла. Пластиковый оголовок способен выдержать нагрузку до 200 кг. При использовании металлического изделия максимальная масса груза может составлять 500 кг. Соединение выполняют фланцевое. Оно является абсолютно герметичным. Для этого используется резиновая прокладка.
• Гидроаккумулятор предназначается, чтобы компенсировать гидроудар. За счет его использования насос эксплуатируется менее интенсивно. Его нередко называют мембранным баком. Емкость гидроаккумулятора выбирают исходя из мощности установленной конструкции. Устанавливают гидроаккумулятор в кессоне.

Другая аппаратура для скважины представляет собой реле давления. Оно контролирует включение насоса. Кроме того, за счет него включается манометр давления и клапан удаления воздуха из системы.

Обычно эта технология используется при поиске залежей нефти. Из-за роста популярности буровых скважин на воду ее стали применять для бытовых нужд. Для ее реализации необходимы мощные энергозатратные механизмы, позволяющие успешно преодолевать тяжелые и особо тяжелые грунты со скальными включениями. Также это касается сплошных известняков.

Вращающийся ротор разрушает породу на мелкие фрагменты. Далее промывочная жидкость выносит их на поверхность. Учитывая наличие в этой жидкости цемента, есть реальная угроза засорения плодородных почв на участке. Кроме того, готовую скважину необходимо долго промывать чистой водой, чтобы очистить ее от цементных частиц.

Какой скважине отдать предпочтение?

В нашей компании вы можете заказать два основных типа скважин:

1. На песок. Они бурятся до водоносного песка. Качество получаемой воды не всегда безупречно, а подача не превышает 1,5 кубометров в час. Однако для владельцев дач или небольших коттеджей скважины на песок вполне достаточно: они более экономичны, поскольку слои водоносного песка залегают на небольшой глубине, и бурятся в течение 1-2 дней.
2. На известняк. Такая скважина в среднем выдает 3-4 кубометра артезианской воды в час: этого количества хватает для того, чтобы готовить пищу, купаться, выполнять бытовую работу, поливать огород и сад и даже наполнять бассейны. Такая вода имеет отличное качество и почти всегда подходит для питья с дополнительной фильтрацией. Однако известняк залегает на гораздо большей глубине, чем песок, а потому стоимость и оборудование такой скважины выше, а время бурения – дольше.

Гидроразмыв

Это самая простая в реализации технология бурения скважин под воду. Она реализуется методом размывки почвы внутри обсадной трубы: ее погружение происходит самопроизвольно, под собственным весом. Усилия необходимо прикладывать в самом начале работы, когда обсадная колонна еще не набрала нужную массу.

В состав комплекса для реализации гидроразмыва входят следующие узлы:

• Пара насосов. Один из них предназначен для подачи жидкости под давлением не менее 6 атм. С помощью второго устройства отработанную воду откачивают обратно в накопительный бак.
• Бак. Его объем подбирается в зависимости от параметров скважины. Имеется в виду диаметр, вместительность и глубины скважины.
• Гидромонитор. Речь идет о шланге, оснащенной металлической насадкой. Оптимальный диаметр выходного отверстия – 20 мм.

Для расчета объема бака используют формулу V = Rобс2(см) х 3,14 x H(см). Здесь V – объем бака, R – внутренний радиус обсадной трубы, 3,14 – число пи. К примеру, если скважина имеет диаметр 273 мм (максимальное значение для бурения скважин на воду по технологии процесса гидроразмыва), то оптимальный внутренний диаметр обсадки будет 260 мм (радиус 13 см). За глубину скважины можно взять 15000 см. Подставив эти значения в формулу, получают V= 132 х 3,14 х 1500 = 756000 см3 (или 756 литров).

Порядок работы:

1. Забуривание. Для этого используют обычный садовый бур. Важно, чтобы его диаметр превосходил сечение обсадной трубы на 30 – 40 мм. Для забуривания достаточно пройти вглубь на 1,5 метра.
2. Монтаж первого модуля секции обсадной трубы. Его вставляют в забуренное углубление.
3. Подключение гидромонитора. Его вводят внутрь обсадной трубы, что обеспечит оптимальный напор подаваемой воды. На начальной стадии размывки требуется проворачивание обсадной трубы по часовой стрелке, для чего используют специальный ключ.
4. По ходу реализации процесса необходимо делать паузы для монтажа следующего модуля обсадки.
5. По мере накопления воды ее откачивают в бак, используя один из двух насосов.

Как мы работаем?

Наша компания работает исключительно в рамках заключаемого договора. Вы можете связаться с нами через сайт или по телефону: менеджеры вышлют на ваш участок специалистов, которые произведут первичный анализ и расчёт стоимости и глубины скважины, который осуществляется при помощи кадастровой информации и накопленной за 15 лет статистики, а также помогут подобрать оптимальное соотношение «цена-качество». После уточнения всех нюансов нашей работы, мы готовы приступить к бурению. Для обсуждения вы можете выбрать любой удобный вам способ:

• в офисе;
• у вас дома.
• На месте предстоящего бурения

После этого согласовывается время прибытия нашей бригады. От вас требуется подготовить участок к их приезду и встретить рабочих. В случае необходимости, мы готовы помочь с подготовкой.

Ударный метод

Этот способ относится к сухому бурению скважин на воду. Впервые его применили в Китае.

Ударный способ реализуется таким образом:

1. Выкапывают в грунте ствол глубиной примерно 1,5 метров. Оптимальные размеры – 1,5х1,5 м.
2. Посредине выборки забуривают место под первый модуль обсадной трубы глубиной 2 м.
3. Монтируют буровую вышку. Она имеет вид треноги высотой от 3-х м. На ее точные параметры влияет длина обсадных модулей (максимальное значение – 6 м).
4. Вводят ударный модуль в отверстие обсадной трубы и отпускают в свободное падение. Взаимодействуя с породой, она начинает активно разрушать породу. Измельченный грунт оказывается внутри полости ударной части. Для большей эффективности конец ударника оснащают специальными зубьями.
5. Внутри ударной трубы имеется клапан. Он пропускает измельченную породу внутрь, и не дает ей высыпаться во время очередного подъема. При работе на глинистых влажных грунтах насадной стакан обычно снимают, т.к. влажная глина начинает налипать на его стенки. Согласно правилам бурения скважин на воду, чистку ударника нужно проводить после прохождения каждого метра породы.

Что учесть перед приездом бригады?

Чтобы бригада могла беспрепятственно выполнить бурение, необходимо, чтобы на участке соблюдались следующие условия:

1. Проезд к месту бурения не может быть уже 3 м.
2. У места бурения должны беспрепятственно разместиться две машины (вторая машина может стоять поодаль).
3. Потребуется дополнительное пространство для размещения оборудования: труб, инструментов и т. д.
4. Наличие электричества на участке (на непредвиденный случай у каждой бригады имеется генератор)

Также необходимо учитывать, что буровые установки машины издают значительный шум, а их проезд по участку может испортить его эстетические свойства, повредив газон и прочие насаждения. Стоит подготовиться к тому, что бурение – процесс довольно грязный, а значит, «пострадает» не только непосредственное место бурения, но и, возможно, близлежащие постройки и насаждения (их лучше укрыть). Заранее предупредите родных и соседей, чтобы не доставить им неудобств!

Способы бурения на воду

Популярность этого способа бурения скважин под воду объясняется его высокой эффективностью и простоте реализации. Шнековая технология основывается на сверлении породы вращающимся приспособлением. Роль режущей кромки сводится к разрушению грунта по направлению движения. После этого он в измельченном состоянии выносится на поверхность спиральным шнеком.

Есть также интересный вариант с ручным изготовлением скважины на верховодку. Для этого в продаже имеется несколько моделей портативных буровых станков, позволяющих сооружать скважины глубиной до 50 м, при условии наличия на участке легких и средних грунтов (кроме песчаных). Данные приспособления очень популярны среди дачников и владельцев загородных домов.

Технология бурения скважины под воду позволяет вести работу несколькими способами:

• шнековым;
• роторным;
• ударно-канатным;
• ручным.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Шнековое бурение скважин — самый распространенный и доступный способ. Шнек в виде винта входит в почву и разрыхляет ее. Бурить можно только сухой и мягкий грунт. Шнеки совершенно не годятся для плывунов. Этот инструмент разрушает породу и поднимает ее в скважинное устье. Шнеки бывают диаметром от 60 до 800 мм. Бурить ими можно до глубины 60 м, иногда и до 100 м. Шнековое бурение скважин невозможно на скальных грунтах.

Роторный способ — это непрерывное действие инструмента, который называется ротором. Он постоянно вращается. Порода вымывается глинистым раствором. Этот способ сравнительно дешевый и достаточно быстрый. Но в холодную погоду он требует утепления системы, по которой циркулирует вода. Бурение осуществляется с помощью машин:

• УРБ-2А2;
• МБУ-2М;
• УРБ-2,5;
• УРБ-3АМ.

УРБ-2А2 способна пробурить почву до глубины 55 м, УРБ-2,5 — до 300 м, а УРБ-3АМ — до 500 м.

Ударно-канатный способ является самым трудоемким. Но его не стоит забывать, так как он самый качественный. Порода разрушается после удара тяжелого предмета. Это особой формы заостренный стакан из стальной трубы. Он падает с высоты, ударяется о почву, забирает разрушенный грунт и поднимается. Наверху стакан чистят и снова бросают вниз.

Сама бурильная установка может быть сделана своими руками из труб или из бревен в виде треугольного конуса. Этот конус оборудован лебедкой с тросом. Технология бурения скважин на воду не требует использования глинистого раствора. Но установка обсадных труб должна проводиться своевременно. Такой установкой можно пробурить диаметр 10-30 см. Но глубина не может превышать 10 м. Для бурения можно применять установки УКС-22М2, УГБ-50, УГБ-1ВС.

Ручной способ используется довольно часто. При нем пользуются забивными трубами или шнеком. Трубы разрезают на куски длиной примерно 2-3 м. На концах их нарезается наружная резьба. На нижний конец трубы наваривается наконечник. Он имеет вид конуса, диаметр которого на 1 см больше диаметра трубы. Над наконечником 60-100 см трубы просверливается через 5 см сверлом диаметром 6 мм.

• различные буры;
• штанги;
• трубы для обсадки;
• лебедку;
• бурильную вышку.

Если скважина не будет очень глубокой, необходимость в вышке отпадает. Процесс выполнения работ довольно прост. Нужно выкопать ямку глубиной около 50 см, установить бур и начать его вращать. Работать лучше вдвоем. Через каждые 50 см бур вынимают из земли и чистят его. Метод этот стоит дешевле остальных, но имеет ограничения по глубине.

• Скважина на песок. Большее распространение этот вид получил
  благодаря низкой стоимости работ и возможности выполнения работ вручную. С
  точки зрения конструкции, песчаная скважина представляет собой одну колонну с
  донным фильтром (см. схему). Дебет скважины составляет от 5 до100 м.куб. в
  сутки. Глубина бурения ограничивается 10-ю метрами (при машинном бурении 30 м).
  Для выкачивания воды используется ручной насос (ручная колонка для скважины)
  или насосный аппарат. Срок службы составляет 10-15 лет.

• Скважина на известняк или артезианская скважина. Встречается
  гораздо реже. Причиной этому могут быть: высокая стоимость работ и
  необходимость согласования проекта бурения в местных разрешительных
  организациях (типа КП «Водоканал»). Конструкционное решение скважины более
  сложное. Она состоит из двух колон – обсадной, и рабочей. Первая
  устанавливается до известняка, вторая – непосредственно в известняке. Артезианская скважина имеет больший дебет от 7 до 40 м.куб. в час (зависит от диаметра трубы) и служит до 50 лет. Бурение происходит с привлечением техники, а глубина может достигать 320 метров.

Поскольку предполагается бурение своими руками, рассмотрим
более подробно устройство скважин на песок, как наиболее доступных в плане
самостоятельной реализации.

• неглубокая (до 3-х м) скважина пробивается в том случае,
  если водоносная жила находится близко к поверхности грунта, а воду
  предполагается использовать только для технических нужд или полива. Для бурения
  такой скважины достаточно бура, обсадной трубы и ручного насоса;

• среднеглубокая (до 7 м) скважина даст возможность получить
  воду пригодную для употребления человеком. Чтобы самостоятельно пробурить
  скважину помимо бура понадобится лопата и время на устройство шурфа. Шурф (яма)
  с размерами 1,5х1,5х1,5 предназначена для облегчения бурения на большую
  глубину. Для удобства работы его можно укрепить фанерой или досками. После
  окончания работ шурф засыпается. Подача воды осуществляется с помощью насоса;

• глубокая (более 7 м) скважина, позволит полностью закрыть
  потребность в воде всех жителей частного дома или коттеджа. При этом, воды
  будет достаточно не только для индивидуального потребления, но и для
  технических нужд, санитарных требований, полива, содержания бассейна или пруда
  (водоема).

В целом, выбор типа водозабора определяется после
геологического исследования места организации скважины. Предлагаем рассмотреть
последний вариант – устройство глубокой скважины своими руками, как наиболее
сложного из представленных.

Подробное описание принципов организации водоснабжения частного дома из скважины

Шнековое бурение скважины на водуШнековое бурение с использованием шнекового бура.

Колонковое бурение (применяется кольцевидный бур).

Ударно-канатное бурение. В данном случае используется буровое долото, которое забивается в почву без выемки грунта. Грунт просто уплотняется в стороны от оси долота. Забивается долото с помощью треноги с
лебедкой.

Ударно-вращательное бурение. Работа бура дополняется вымыванием грунта водой. Способ трудоемкий для индивидуального применения.

Роторное бурение (обеспечивается передвижной буровой установкой).

На фото показана малогабаритная буровая установка МГБ50П-02С с подвижным гидравлическим вращателем, производства фирмы Горизонталь.

В том случае, если точно известна глубина залегания
водоносной жилы можно бурить непосредственно с размером бура под обсадную
трубу. Если же нет, потребуется сначала выяснить, на какой глубине залегает
водоносный слой.

Таким образом, любая скважина – это индивидуальный проект,
на который влияют такие параметры:

• геологическое строение грунта;

• выбранный способ бурения;

• требования, которые выдвигаются к количеству и качеству воды;

• требование выдерживать необходимые расстояния до мест загрязнений (обустройство «санитарной зоны»);

• глубина нахождения водоносной жилы. Причем, имеется в виду не первая жила к которой добрался бур, а той, которая будет отвечать условиям использования с точки зрения обеспечения дебета скважины.

Поскольку описывается ударно-канатный метод ручного бурения, то нужно отметить его преимущества:

• сохранение большей части полезного слоя почвы в исходном
  состоянии. Т.е. тяжелая техника не повредит насаждения на участке;

• отсутствие ограничений на место бурения. Ручным буром можно
  бурить практически в любой части участка;

• простота оборудования и минимальные требования к квалификации бурильщика.

Для работы потребуются:

• бур с усиленной режущей частью. Совет: усилить бур можно
  путем наваривания на винт резцов, роль которых могут играть элементы напильника
  или металлическая шинка. Кроме того, резцы можно заточить, применяя болгарку;

• тележка для вывоза вынутого грунта;

• насос типа «малыш» со шлангом;

Для обустройства пригодятся:

• щебенка или гравий для подушки;
• стальная проволока для фильтра;
• трубы;
• проволока для обустройства донного фильтра.

С помощью нанятых специалистов или народными методами
(лозоходство, барометрический метод, с использованием силикогеля, по количеству
россы, разведочным бурением и т.п.) определяем место, где водоносная жила
находится ближе всего к поверхности.

Рытье шурфа под скважину на водуДалее выкапываем шурф. Это выработка грунта определенной глубины, назначение которой облегчить процесс бурения скважины.

Обустройство шурфа важный этап по двум причинам.

Во-первых, сокращается глубина бурения буром.

Во-вторых, исключается возможность обвала грунта вокруг скважины.

Размеры шурфа определяются бурильщиком, но обычно составляют
1,5х1,5 и 1,5-2,5м. в глубину. Чтобы грунт не обсыпался, шурф укрепляют
фанерой, досками или металлом.

Как происходит бурение?

Начало работ включает в себя два основных процесса: выкопку ямы, предназначенной для отвода технической воды (она называется зумфом), и установку по уровню бура, а также регулирование подачи воды.

Перед началом работ к участку подъедут две машины: непосредственно бурильная установка на автомобильном шасси, а также кунг — водовоз — им потребуется место, чтобы беспрепятственно расположиться вблизи участка.

Само бурение осложняется подготовительными работами. Полностью процесс создания скважины может занимать до 10 дней. Бурение длится до тех пор, пока столб скважины не достигает водоносного слоя – песчаного или известнякового. По его достижении рабочие обсаживают ствол трубами. Для обсадки всегда используются металлические трубы, они надежны и долговечны.

После обсадки скважины бурение продолжается долотом меньшего диаметра внутри обсадной колонны и после его окончания  устанавливаются пластиковые трубы, они надежны, долговечны, не подвержены коррозии и отличаются невысокой стоимостью.  После окончания обсадки внутрь скважины опускается насос, который выкачивает оттуда всю грязную воду. Откачка продолжается до тех пор, пока не начнется осветление воды и вода не станет визуально чистой.

После того как процесс бурения завершается, мастера, или менеджеры вручают владельцу скважины её паспорт, в котором указываются все параметры, начиная от глубины и заканчивая уровнем воды в ней, а также договор на готовую скважину и приемо – сдаточный акт. На основе этих данных подбирается оптимальное оборудование для обустройства скважины, которое превратит источник в автономную водопроводную систему.

Важно! Заказывать обустройство скважины желательно в той же компании, которая занималась бурением.

Источник: ventcondition.ru

Первые шаги по выбору технологии бурения

Выбор способа зависит от нескольких факторов:

1. Наличие воды на участке. В первом приближении это можно определить наблюдениями за окружающей средой, имеется ряд признаков, свидетельствующих о ее наличии или отсутствии. Можно также произвести несколько опытов с различными предметами, чтобы получить ответ на этот вопрос.
2. Характеристика состава грунтов, характерного для данной местности, от чего зависит выбор способа бурения. Такие данные можно получить в местной гидрогеологической организации, там же нужно уточнить собственные прогнозные оценки по наличию воды на участке.
3. Глубина залегания верховодных (песчаных) слоев и оценка глубины залегания артезианских (известняковых) водоносных горизонтов.

При наличии таких данных можно сделать вывод о предпочтительности использования той или иной технологии бурения.

Разновидности способов прохождения стволов скважин

Роторное бурение

Обычно применялось при нефтеразведочном бурении. В последнее время, с увеличение потребности в скважинах, используется и при строительстве водяных водозаборов.

Особенностью способа является высокая энергозатратность и применяемость его на тяжелых или особо тяжелых грунтах с включением скальных образований, а также по сплошным известнякам.

При вращении ротор разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочным раствором. В состав его входит и цемент. В результате часть участка будет безнадежно испорчено. Кроме того, по окончании работ такая скважина нуждается в длительной промывке чистой водой для удаления из пор породы цемента, входящего в состав раствора.

Для небольшого загородного участка такая технология представляется нежелательной.

Бурение гидроразмывом

Это наиболее легкая технология бурения скважин на воду. В процессе выполнения работ производится размывка грунта внутри обсадной трубы, которая опускается под собственным весом. Только в начале процесса, когда обсадная колонна еще легкая, приходится прибегать к ее проворачиванию специальным ключом.

Для осуществления такого способа понадобятся:

• два насоса, один из них, способный подавать жидкость под давлением не менее 6 атм, второй – для откачки отработавшей воды обратно в бак, соответствующей производительности;
• бак; емкость зависит от планируемого размера и глубины скважины и рассчитывается из соотношения:

V = R_обс²(см) х 3,14 x H(см), где

V – объем бака,

R – внутренний радиус обсадной трубы,

3,14 – число ПИ.

Так, для скважины диаметром 273 мм (максимально возможный диаметр ствола скважины при таком методе проходки), внутренний диаметр обсадки составит 260 мм (радиус 13 см), предполагаемая глубина скважины – 15 метров (15000 см) необходимый объем бака составит:

13² х 3,14 х 1500 = 756000 (см³) = 756 (литров).

Учитывая, что при отсутствии воды в баке работать невозможно, принимаем потребную емкость бака 2 кубометра. Этот расход не станет обузой, поскольку правильное пользование участком предполагает применение промежуточной прогревочной емкости в системе полива огорода.

• гидромонитор – шланг с металлической трубой на конце. Выходное отверстие которой должно быть порядка 20 мм.

Выполнение процесса происходит следующим образом:

1. Забуривание – производится садовым буром, диаметр которого больше диаметра обсадной трубы на 30 – 40 мм. Глубина предварительного отверстия порядка 1,5 метра.
2. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
3. Гидромонитор вводится отверстие обсадной трубы, подается вода под давлением. Обсадную трубу при этом нужно проворачивать вокруг ее оси, способствуя ее проседанию по мере размывки грунта.
4. По мере углубления ствола промывку периодически приостанавливают, чтобы установить очередную секцию обсадки.
5. Откачку воды производят по мере ее накопления, отводя жидкость обратно в бак.

Недостатком такого способа является его применимость только на песчаных и супесных грунтах, а также существует ограничение по глубине скважины. Как правило, они бывают не глубже 12 – 15 метров, в редких случая достигают 20.

Ударный способ

Технология бурения скважин на воду ударным методом – один из самых древних способов, применявшихся еще в древнем Китае. Он состоит в следующем:

1. Отрывается приямок глубиной порядка 1,5 метров размерами 1,5 – 1,5 метра.
2. Производится забуривание для установки первой секции обсадной трубы глубиной до 2-х метров.
3. Устанавливается буровая вышка – тренога высотой не менее 3-х метров. Высота буровой зависит от длины секций обсадных труб, максимальный их размер составляет 6 метров.

Ударная часть, подвешенная на тросе от лебедки, вводится в отверстие обсадной трубы и отпускается в свободное падение. При попадании на грунт, она активно разрушает его и он, в измельченном виде попадает внутрь ударной части (изготавливается из трубы). На конце ударника нарезаны зубья и разведены как на пиле.

Внутри ударника установлен клапан, пропускающий рыхлый грунт внутрь, но препятствующий его высыпанию при очередном подъеме. При прохождении глинистых влажных слоев применяется ударник без дополнительных приспособлений (стакан), влажная глина хорошо держится в нем за счет прилипания к стенкам. После прохождения расстояния около метра, ударник нужно извлечь из ствола и очистить его полость.

В арсенале профессиональных буровиков количество модификаций ударников доходит до 10 видов и более. Различные конструкции применяются для прохождения грунтов с отличающимися свойствами. Таким образом, широкий выбор инструмента позволяет проходить практически любые грунты, кроме скальных пород. Качество скважин при этом остается самым высоким. Поэтому, не являясь производительной, технология ударной пробивки остается самой популярной.

Шнековое бурение

Такая технология бурения скважины под воду становится все более популярной по причине высокой производительности и простоте исполнения.

По сути – это сверление вращающимся инструментом, при это режущая часть разрушает грунт в направлении движения, а спиральный шнек выносит его наружу. На поверхность выноситься порядка 40 – 50 % грунт, остальной уходит на уплотнение стенок. Таким образом, есть возможность производить бурение без одновременной обсадки стенок. Обсадная колонна опускается в ствол по окончании бурения.

У такого способа есть определенные недостатки, не позволяющие применять на песчаных и других сыпучих грунтах, а также ограничение по глубине столов до 50 метров. Дальнейшее заглубление производится с периодическим извлечением рабочего инструмента для очистки.

Бурение производится с применением очень разнообразного оборудования, а часто и вручную своими руками для скважин на верховодку. Так, промышленностью освоены и выпускаются различные миниатюрные буровые станки, при помощи которых выполняются скважины на глубину до 50 метров по легким и средней тяжести грунтам, исключая песчаные.

Такое оборудование активно применяются для обустройства водозаборов на загородных участках, зачастую нет необходимости его приобретать, а можно взять в аренду.

В то же время мощные артезианские скважины с большим дебетом выполняются с использованием настолько же мощных буровых установок.

Перфоративное бурение

Производится путем забивки «копья» бабкой или штангой. Применяется, как правило, для оборудования абиссинских колодцев с ручным насосом для откачки воды. Ограниченный диаметр скважины позволяет выполнение работ самостоятельно и в короткий промежуток времени.

Кроме описанных способов, наиболее популярных на практике, применяются многие приемы, комбинирующие особенности различных способов.

Советуем почитать: Скважина на воду

Источник: oburenie.ru

Способы промышленного бурения

Шнековый метод применяется при ведении работ на участках с песчано-гравийным грунтом. Водоносные породы могут располагаться на глубине нескольких десятков метров. При таком способе почва выталкивается наружу лопастями вращающегося устройства. Данный метод выработки считается достаточно скоростным. Но он чаще используется при сооружении конструкций небольших размеров.

Схема ударного бурения

При ударно-канатном способе для выработки грунтовых пород используется мощное заострённое долото. Оно производит поступательно-возвратные движения, осуществляя разрушение грунта. Для более эффективной выработки применяется специальная утяжеляющая штанга. Она присоединяется к буровой конструкции.

Самым производительным методом выработки грунта при сооружении водозаборных устройств считается роторный способ. Его эффективность в несколько раз выше канатно-ударного метода. Это достигается за счёт определённых конструктивных особенностей установки:

• при работах применяется шарошечное долото в составе бурильной колонны;
• его вращение осуществляется с помощью ротора;
• для увеличения производительности используется утяжелённая бурильная труба;
• стенки скважины обрабатываются специальным промывочным раствором;
• для окончательного обустройства скважины применяют обсадные трубы, фильтрационные устройства и насосные агрегаты.

Оборудование

Роторное бурение невозможно осуществить без  специального оборудования, которое включает следующие приспособления и механизмы:

• вышка;
• ротор;
• буровая установка с приводом;
• насосное оборудование поршневого типа;
• буровой вертлюг;
• механизмы и оборудование для выполнения очистки при помощи промывочного раствора;
• талевая система, состоящая из кроноблока;
• желоб;
• вибросито;
• гидроциклоны (обычно используются при бурении нефтяных скважин).

В мобильной версии буровой установки для роторного бурения есть все вышеперечисленные составляющие механизмы, кроме системы очистки при помощи промывочного раствора.

Наклонный способ

Для выполнения наклонной методики бурения необходимы следующие инструменты и материалы:

Буровой земляной инструмент:

• Тесак;
• Балка;
• Бечевка;
• Длинный буровой направляющий штырь;
• Кабель;
• Обсадные трубы;
• Металлический трос.

Такой способ чаще всего используется при ремонте коммуникаций, особенно в тех случаях, когда жилое здание уже сооружено, но необходимо провести канализацию или водопровод через фундамент. Чтобы избежать рытья глубоких траншей, используют наклонное бурение. Для начала рассчитывают угол наклона так, чтоб нижняя часть шурфа совпадала с концом закладной трубы.

Земляной бур устанавливают в заранее выбранное место и сразу придают ему желаемый угол наклона с помощью поперечной балки, уложенной на траншею. На бур устанавливают направляющий штырь, позволяющий сохранить заданное перед началом работы направление, и начинают сверление отверстия. Здесь требуется непрерывный контроль процесса, так как при заглублении или отклонении от нужной траектории следует подтесывать стенки шурфа.

Когда шурф готов, в него опускают обсадную трубу, повторяющую диаметр скважины.

Структура обсадной трубы

В трубу пропускают кабель и металлический трос, затем с помощью троса протаскивают в трубу необходимый кабель или шланг. К тросу привязывают бечевку, с помощью которой при необходимости трос тянут назад.

Если в трубе размещен силовой трос, шланг или кабель легко поддаются замене. В этом случае можно справиться только с помощью одного лишь наклонного сверления, при этом рыть глубокую траншею и нарушать целостность фундамента не придется.

Сферы использования подобной технологии

Среди точек применения колонкового бурения скважин, стоит выделить несколько основны.

Горнодобывающая промышленность – разработка горных месторождений твердых полезных ископаемых.

Результат прохода – керн с цельной структурой, по которому выполняют анализ пород в этой местности. Его периодически извлекают, чтобы узнать картину залегания пород на этом участке.

Автономное водоснабжение – организация процесса нуждается в исследовании недр частных землевладений, чтобы иметь доступ к подземным источникам воды. Гидрогеологическое бурение необходимо для выбора местонахождения водной скважины.

Строительство – для бурения диктующей скважины под забивку свай – обустраивая свайные фундаменты. Строителям нужно знать, на какой глубине будет песчаная прослойка или начинаются крупные камни. От этого зависит устойчивость здания. Подобная технология идеальна, чтобы в железобетонных конструкциях просверлить отверстия большого диаметра.

Подобный способ подходит для вертикального прохождения скважин, горизонтального и под нужным углом.

Способ искусственного искривления

Искусственное искривление оси бурового стакана применимо, когда необходимо бурение нефтяных или газовых скважин. Искусственное отклонение подразделяют на кустовое и многозабойное. Такой способ успешно применяется в следующих случаях:

• Для работы с глубинными слоями под спусками;
• При отклонении выполненного ствола;
• При залегании нефти под слоем соляных залежей;
• При необходимости обхода осыпающихся мест;
• Для вскрытия слоев, находящихся под дном водоема;
• При строительстве забоя на слои под жилыми домами;
• При невозможности устранения засыпанной скважины;
• Для ухода в сторону с новым направлением;
• Для экономии времени на разбуривание;
• При бурении кустовым методом на равнинной территории;
• При прохождении пласта угля для дегазификации.

Для процесса принудительного искривления необходимы специальные двигатели, в числе которых электробур, турбобур и винтовой двигатель.

https://youtube.com/watch?v=f74Rdq0gXeQ

Многозабойный способ

Такой способ заключается в проведении двух стволов из главного забойного стакана, при этом главный ствол используется не единожды.

В таком случае растет рабочая площадь и поверхность фильтрации, но сокращаются объемы бурильной работы в поверхностном пласте.

В зависимости от вспомогательных стволов возможны следующие виды многозабойной конструкции:

• Радиальная – горизонтальный главный ствол и радиальные – вспомогательные.
• Разветвленная – состоит из наклонных двух стволов и наклонного главного.
• Горизонтально разветвленная – похожа на предыдущий тип, но угол вспомогательных стволов составляет девяносто градусов.

Выбор типа многозабойной конструкции определяется формой конструкции вспомогательных стволов и их размещением в пространстве.

Виды скважин

Скважины бывают 3 основных видов:

• фильтровыми;
• артезианскими;
• абиссинскими.

Фильтровая скважина (на песок)

Фильтровая скважина выкапывается до глубины 40-50 метров. Пределом для нее служит песчаный слой. Глубже него бурение скважин данного типа не проводится.

Схема артезианской скважины с кондуктором

Артезианские считаются самыми глубокими типами. Глубина их пробуривания колеблется в диапазоне от 50 до 400 метров. Основная цель таких отверстий — получение чистой артезианской воды высокого качества.

Абиссинские — самые неглубокие. Глубина их пробуривания не превышает 30 метров. При создании отверстий такого типа не используется погружной насос по причине небольшого диаметра трубы.

Для частных домов организации, осуществляющие бурение скважин, вырывают колодец фильтрового типа на глубину от 40 до 50 метров. Подобные водоскважины часто называют артезианскими, что приводит к подмене понятий. Отличие их от фильтровых колодцев не только в глубине, но и качестве получаемой воды. Большая разница в цене работ и сложности проведения.

Особенности технологии

Для начала определимся, что такое способ роторного бурения. Это особая технология бурения скважин, которая применяется в том случае, если необходимо, чтобы гидротехническое сооружение давало большие объёмы экологически чистой питьевой воды. При этом скважина будет отличаться стабильной и долговечной работой. В этом случае данный способ подходит лучше, чем какая-либо другая технология бурения.

Роторная буровая установка и сама технология имеют следующие преимущества перед другими бурильными конструкциями и методиками:

• Скважина, пробуренная таким способом, будет обладать высокой производительностью, то есть давать воду в большом объёме.
• Долговечность гидротехнического сооружения.
• Подача воды из скважины осуществляется стабильно (без снижения уровня и перебоев).
• Качество добываемой жидкости будет на высоте. Её смело можно использовать в питьевых целях.

Такой способ бурения скважин позволяет получить гидротехническое сооружение, которое будет обладать настолько высоким дебетом, что воды из источника хватить не только для водоснабжения жилого дома, но и для полива огорода, наполнения бассейнов и других резервуаров, а также для удовлетворения различных технических нужд.

Роторная буровая установка используется в том случае, если необходимо бурить глубокую скважину на воду. Суть метода заключается в следующем: в бурильную трубу опускается вал с наконечником в виде долота. Во время вращения вала долото разрушает породу. Вращение осуществляется за счёт функционирования гидравлической установки.

Чтобы очищать скважину от находящейся в ней породы, используют специальный промывочный раствор. Он подаётся в проходку по трубам. При этом может использоваться два способа подачи:

1. Бурильный раствор закачивается в бурильную трубу при помощи специального насосного оборудования. После этого он выдавливается наружу через затрубное пространство. Такой метод называется прямая промывка. Именно он показан на видео в конце статьи.
2. Второй способ делается иначе. Раствор подаётся в затрубное пространство, а затем при помощи насосного оборудования выкачивается из бурильной трубы вместе с измельчённой породой. Этот метод называется обратная промывка.

Способ обратной промывки имеет одно неоспоримое преимущество – с использованием такой методики можно получить гидротехническое сооружение с большим дебетом, поскольку вскрытие водоносного слоя происходит наиболее качественно. Среди недостатков стоит назвать необходимость привлечения сложной высокотехнологичной техники, поэтому данная методика более дорогостоящая.

Преимуществом роторного бурения с прямой промывкой можно назвать его относительную дешевизну в сравнении со вторым методом. Именно поэтому данный способ чаще всего используется при бурении скважин на воду на территории частных владений.

Основные способы забуривания скважин

В зависимости от вида и состояния горных пород в приповерхностном слое, диаметра и типа породоразрушающего инструмента, способа бурения, вида очистного агента и бурильной колонны применяют следующие основные способы забуривания скважин.

• 1. Установка трубы-направления скважины в шурф, предварительно выкопанный вручную. После установки в шурф трубу-направление или цементируют или закапывают. Этот способ применяется при бурении скважин большого диаметра шарошечными долотами с промывкой скважины глинистым раствором (в основном скважины на нефть и газ) и при бурении геологоразведочных скважин ударно-канатным способом.
• 2. Забуривание скважины «всухую», т. е. без промывки или продувки. Этот вариант находит применение при бурении с поверхности земли в тех случаях, если верхний интервал геологического разреза представлен осадочными породами при использовании обычных снарядов (без съемного керноприемника). Для бурения колонковый набор оснащают твердосплавной коронкой типа СМ или СА, а забуривание производят при медленном вращении колонны и повышенных нагрузках на глубину 2-3 м до коренных пород. Если коренные породы залегают глубже, то «всухую» бурят до предельно возможной глубины, а затем устанавливают трубу-направление и ведут бурение до коренных пород уже с промывкой инструментом меньшего размера.

Возможен вариант забуривания «всухую» посадкой обсадной колонны, оснащенной коронкой или башмаком в рыхлые сыпучие породы с вращением и под действием повышенной осевой нагрузки на предельно возможную глубину. Обсадную колонну после этого не извлекают, а породу внутри колонны разбуривают уже с промывкой колонковым набором меньшего размера.

3. Забуривание с продувкой пневмоударником или шарошечным долотом может применяться по любым, в том числе твердым, выветрелым породам, породам, насыщенным крупными обломками и на значительные глубины. Этот способ рекомендуется для различных условий бурения, но только в том случае, если не требуется керн в интервале забуривания. Для забуривания может использоваться, например, пневмоударник П-105 (диаметр долота 105 мм) и компрессор, обеспечивающий давление воздуха 0,2-0,5 МПа. Для оперативного забуривания целесообразно иметь в организации мобильный компрессор с комплектом бурового инструмента именно для осуществления операций забуривания.

При бурении по неустойчивым, аллювиальным, сыпучим породам бурение пневмоударником может осуществляться с поверхности с опережающим креплением ствола скважины, когда разрушение породы на забое сопровождается забиванием и обсадной колонны, оснащенной башмаком или специальным долотом. По данной схеме реализуется бурение в соответствии с методами OD, ODEX и DEPS компании Atlas Copco.

4. Забуривание с промывкой алмазным или твердосплавным инструментом проводят при бурении из подземных горных выработок без установки обсадных труб, если породы устойчивые и несклонные к набуханию и обваливанию.

Техническая вода в этом случае удаляется из скважины изливом и попадает в зумпф по канавке.

Устье скважины при бурении горизонтальных или восстающих скважин, буримых из подземных горных выработок, обязательно оборудуется специальным герметизирующим устье скважины патрубком при использовании для бурения снаряда ССК. Тогда доставка и извлечение керноприемника и овершота производится за счет регулируемого гидравлического напора в герметичном пространстве ствола скважины.

Вариант забуривания с промывкой практикуется и при бурении скважин с поверхности ССК. В этом случае забуривание производят с промывкой водой колонковым набором ССК с твердосплавной или алмазной коронкой до предельной глубины и извлекают на поверхность керноприемник с керном. Техническая вода, на начальном этапе, изливается из скважины и удаляется за пределы буровой установке по канавке. Далее производят обуривание оставленной в скважине и выходящей на поверхность колонковой трубы обсадной трубой большего размера, оснащенной армированным башмаком. После обуривания обсадной трубой бурение снарядом ССК продолжается, а обуривание обсадной колонной проводят до тех пор, пока обсадная колонна не войдет в плотные коренные породы.

Забуривание с промывкой производят и при бурении двойной колонной КГК (гидротранспорт керна). В этом случае вода циркулирует через зазоры в колонне и попадает в зумпф не изливаясь и не контактируя со стенками скважины.

Предварительные работы

После того, как буровая машина установлена, прибывает спецкомиссия на проверку оборудования, техники и качества труда.

Когда бурильная установка готова, начинаются работы по приготовлению к бурению. Как только буровая машина установлена и возведение сооружений закончено, буровую проверяет спецкомиссия. Мастер бригады бурения, принимая комиссию, вместе с ней следит за качеством работ, проверяет технику и исполнение охраны труда.

Например, светильники по способу исполнения должны быть во взрывобезопасном кожухе, по шахте должно быть распределено аварийное освещение на 12 V. Все замечания производимые комиссией должны быть учтены до начала работ по бурению.

До того как начать буровые работы, техника оснащается соответствующим оборудованием: шурфом под квадрат, буровыми трубами, долотом, приспособлениями малой механизации, обсадными трубами под кондуктор, контрольно-измерительными приборами, водой и т. д.

На буровой должны быть домики для жилья, беседка, столовая, баня для сушки вещей, лаборатория для анализа растворов, инвентарь для тушения пожаров, вспомогательный и рабочий инструмент, плакаты по технике безопасности, аптечки и медикаменты, склад для бурильного оборудования, вода.

Схема установки вышки для бурения.

После того как вышка для бурения была установлена, начинается ряд работ по переоснастке талевой системы, в процессе чего осуществляется установка оборудования и апробирование средств малой механизации. Технология забуривания начинается с установки мачты. Ее направления должно быть установлено точно по центру оси вышки.

После центровки вышки производится бурение под направление. Это опускание трубы для упрочнения скважин и заливка ее верхнего конца, который должен по направлению совпадать с желобом, цементом. После того, как направление в процессе бурения скважин было установлено, еще раз проверяют центровку между осями ротора и вышки.

В центре скважины производят бурение под шурф для квадрата и в процессе обсаживают трубой. Бурение шурфа скважины исполняется турбобуром, который во избежание слишком быстрого вращения удерживается пеньковым канатом. Одним концом он крепится к ноге вышки, а второй удерживается в руках через блочок.

Этапы процесса

Технология реализуется в такой последовательности:

• Поверхность очищают от мусора и посторонних предметов.
• Недалеко от будущего отверстия роют яму двухметровой глубины для слива промывочной жидкости.
• В грунте пробивают отверстие для размещения бура, коронку соединяют с колонковой трубой, она наращивается по мере проходки.
• После с бурильными трубами – верхняя закрепляется в буровом станке, работающем от двигателя – в такой способ начинается проходка.
• При полном заполнении трубы ее поднимают на поверхность, извлекая из нее породу при помощи молотка, удары наносят не слишком сильно.
• Бур опять погружают в скважину и бурят, пока не достигнут необходимой глубины.

Бурение проходит с промывкой, но если для этого нет достаточного объема воды, рабочий процесс осуществляют на сухую. Если в работе специалисты задействуют алмазный инструмент, для регулярной промывки они используют специальную эмульсию.

В случае песчаного грунта, добавляют в раствор жидкое стекло, глинистую массу, укрепляющие стенки отверстия.

Для грунтов с неустойчивой структурой, скважину, в процессе углубления, укрепляют обсадными трубами. Часто, вместо промывания водой, используют более дешевую продувку сжатым воздухом.

Оборудование для продувки скважин сжатым воздухом

Бурение песчаной скважины

Для бурения скважины своими руками можно использовать ударный способ. На выбранной местности подготовьте площадку для монтажа треноги.

Тип снаряда зависит от типа грунта – плотный глиняный грунт пробивают стаканом, а рыхлый глинистый пробивают желонкой. Стакан можно превратить в желонку, приварив конус с металлическим мячом с внутренней стороны трубы.

Вышка собирается в виде треноги из металлических труб, вверху крепят шкив для подвижного каната. В основании крепится подъемный механизм и вал, на который наматывается канат.

Бурение песчаной скважины

В том месте, где планируется скважина, делают углубление для обсадной колонны на полметра. В эту яму должен попасть снаряд. Снаряд поднимается и резко опускается в углубление. Через каждый метр буровой инструмент поднимают и чистят от налипшей земли.

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.

Выбор насосных агрегатов для промышленных скважин

Вывод воды из водозаборной конструкции осуществляется с помощью специальных насосов. При их выборе необходимо учитывать следующие факторы:

• мощность используемого привода;
• тип оборудования;
• уровень рабочего давления;
• производительность насосного агрегата.

Насосные агрегаты используются для перекачки чистой воды, в которой может содержаться незначительное количество посторонних примесей. Для изготовления корпуса насоса применяются сплавы металлов, устойчивых к воздействию коррозии. Электродвигатель надёжно защищён герметичной оболочкой.

Для забора воды из промышленной скважины применяются насосные агрегаты погружного типа. Их рабочие лопасти погружаются в воду. Страховка насоса осуществляется с помощью нержавеющего троса.

Устройство погружного центробежного насоса

При окончательном обустройстве сооружения в нём монтируются водозаборные конструкции. С помощью них осуществляется доставка воды потребителю.

Суть технологии

Грунторазрушающим устройством служит колонковый бур (буровая коронка) – специальный инструмент, имеющий твердосплавные режущие части или алмазные вставки.

Колонковый бур

С его помощью профессиональные бурильщики максимально быстро образуют в грунте отверстия нужной глубины и диаметра.

Колонковое бурение скважин проводится мастерами при высоких оборотах основной детали, поэтому установка подвержена мощной нагрузке. Для устройства коронки – прочного и удобного кольца из стальной заготовки – пустотелого цилиндрического куска с острыми резцами – применяют твердые сплавы: вольфрам, победит и сталь или алмазы.

Коронка движется строго по краю, а порода изнутри остается нетронутой. После того как рабочий ствол заполнится грунтом, образцы периодически извлекают для исследования из керноприемника и определения геологического разреза места.

Небольшой диаметр бура до 160 мм позволяет преодолеть за смену до нескольких сотен метров, все зависит от твердости породы.

После выполнения колонковой проходки и изучения результатов, легко начинать шнековое бурение с полным извлечением содержимого скважины.

Классификация и общая характеристика способов бурения

Процесс бурения состоит из разрушения породы на забое шпура (скважины) буровым инструментом и удаления продуктов разрушения (буровой мелочи) из него.

При всех способах бурения выполняются следующие основные операции: подготовка и установка бурильной машины для начала работ, бурение (разрушение породы) с очисткой забоя скважины от продуктов разрушения, наращивание бурового става для достижения требуемой глубины бурения и его разборка после окончания работ, смена изношенного бурового инструмента и передвижение машины на новую точку бурения шпура или скважины.

В настоящее время применяются вращательный, ударно-поворотный, ударно-вращательный и вращательно-ударный способы бурения шпуров и скважин (механические способы бурения), а также огневое и комбинированное бурение. Исследуется эффективность применения энергии ВВ при взрывном бурении скважин, а также высоковольтных электрических разрядов при электроимпульсном бурении.

При вращательном бурении инструмент вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины и одновременно с определенным усилием подается на забой. Величина усилия задается из условия превышения предела прочности породы на вдавливание на площади контакта режущих лезвий инструмента с породой. При этом происходит последовательное разрушение от вдавливания и скалывание частиц породы с забоя. Продукты разрушения удаляют с помощью витых штанг (при бурении шпуров), шнеков (при бурении скважин), промывкой забоя водой или продувкой воздухом.

На горных предприятиях применяют: вращательное бурение шпуров резцами с помощью ручных и колонковых сверл; вращательное (шнековое) бурение скважин резцами и алмазным инструментом с помощью буровых станков.

При ударном способе бурения инструмент (долото или коронка) наносит удар по забою и разрушает породу под лезвием. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, чем обеспечивается последовательное разрушение всей площади забоя и получение круглого сечения шпура или скважины.

При ударно-поворотном бурении обычным и погружными бурильными молотками (перфораторами) инструмент поворачивается прерывисто только в промежутках между ударами вмонтированным в молоток поворотным устройством. В некоторых конструкциях бурильных молотков поворот инструмента происходит в период нанесения удара поршнем по инструменту.

При ударно-вращательном бурении погружными пневмоударниками и бурильными молотками с независимым вращением удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту. Разрушение породы при этих способах бурения происходит только в результате внедрения буровой коронки при ударах.

При вращательно-ударном бурении удары наносятся по непрерывно вращающемуся под большим осевым усилием инструменту. Разрушение происходит как в результате внедрения инструмента при ударах, так и вследствие скола породы при вращении инструмента.

Бурение шарошечными долотами выполняется как при ударном способе долотами чистого качения и при вращательно-ударном — долотами со скольжением, в которых зубцы, наряду с перекатыванием по забою, срезают породу скользящим движением вдоль поверхности забоя.

При огневом бурении разрушение породы на забое скважин происходит за счет термонапряжений, возникающих при быстром нагреве поверхности породы потоками раскаленных газов (2000°С), вылетающих из сопел горелки со сверхзвуковой скоростью (2000 м/с и более).

При взрывном бурении разрушение породы на забое скважин происходит последовательными взрывами небольших зарядов ВВ. Известны два метода взрывного бурения: патронный — с помощью патронов жидких или твердых ВВ, взрывающихся на забое от удара или детонатора, и струйный, при котором через бур на забой подаются жидкие компоненты ВВ (горючее и окислитель) и происходит формирование жидкого плоского заряда. Взрыв этого заряда вызывается впрыскиванием капли инициирующего состава (эвтектического сплава калия и натрия).

При электроимпульсном бурении разрушение пород на забое скважины происходит вследствие электрического пробоя его участка высоковольтным (до 200 кВ) разрядом. Мгновенно выделяемая энергия в канале пробоя разрушает породу, которую с забоя удаляют потоком диэлектрика, циркулирующего в скважине (соляровое масло, вода и т.п.).

Разрабатываются комбинированные способы бурения, в которых происходит совместное воздействие на забой ударного инструмента и шарошки (ударно-шарошечный способ), резцов и шарошек (режуще-шарошечный способ), шарошек и огневой горелки (термо-шарошечный способ), огневой горелки и ударного инструмента (термоударный способ).

Способы бурения

Процесс проделывания скважин, как и любая другая технология, имеет несколько видов:

• ударно-канатное;
• роторное;
• бурение с забойным двигателем;
• турбинное;
• с винтовым двигателем;
• электробуром.

Схема установки для ударно-канатного бурения скважин.

Ударно-канатный способ бурения скважин считается самым опробованным. При нем шахта скважины образуется за счет периодических ударов долота по забою. Этот процесс происходит под действием веса самого долота и тяжелой штанги. Поднятие долота вместе со штангой, которые закреплены на канате, происходит за счет балансира бурового механизма.

При роторном методе вращение инструменту передается посредством ротора. При этом виде бурения скважин ротор устанавливается на устье сквозь колону бурильных труб, которые играют роль полного вала. При бурении маленьких скважин (с небольшим диаметром ствола) процесс происходит за счет шпиндельных двигателей.

Привод ротора осуществляется от карданного вала, соединенного с лебедкой. Либо это может быть цепная передача от одного двигателя. Преимущество привода в том, что он может регулировать скорость вращения более с широким диапазоном, понижает нагрузку на лебедку и уменьшает ее изнашиваемость.

Ротор для бурения выбирается по степени нагрузки, мощности, а также по диаметру шахты. Роторное бурение имеет 2 канала передачи энергии для забоя:

• механический от привода;
• гидравлический от насосов.

Установка для бурения скважин роторным и турбинным способами и при помощи электробура.

При бурении турбинным способом, в процессе работы бурильная колонна не вращается, а перенимает вращающийся момент от забойного двигателя. При этом методе передается и гидравлическая энергия.

Турбинный способ — передача вращения долоту от вала турбины, которая приводится во вращение за счет движения потока раствора. Получается, что при турбинном способе в процессе задействован только 1 канал передачи энергии до забоя.

Турбобур, стоящий над инструментом, является машиной, которая приводит процесс преобразования гидравлической энергии давления потока используемой жидкости в механическую, направленную на вращение инструмента.

Процесс бурения представляет собой опускание, подъем бурильной колоны в скважину и поддержание ее на весу. Бурильная колона — это опущенная в шахту сборка из труб, скрепленных между собой бурильными замками. Ее задача — подача гидравлической и механической энергии к долоту.

Источник: mr-build.ru