Сухое бурение скважин технология. Как производится бурение скважин на воду: технология процесса. Ударно-канатный способ бурения скважин на воду

Скважина на воду своими руками – это реальный способ обеспечить водой участок в рамках частного дома, тем самым построив на перспективу надежное водоснабжение на загородном участке, где отсутствует централизованная подача воды.

Обустройство такого водного источника требует существенных финансовых и трудовых затрат . Для бурения потребуются специальные приспособления и оборудование, но при правильной организации работ все можно сделать самостоятельно и надежно.

Для того, чтобы обустроить собственную скважину на воду, необходимо отыскать нужный водный пласт , определить глубину его залегания и пробурить в земле канал (ствол скважины), входящий в этот продуктивный слой. Ниже рассмотрены основные способы бурения.

Шнековый метод

Для такого бурения используется бур (шнек) в виде стержня с резцом на торце и лопастями , расположенными по винтовой линии. Элементарными шнеками можно считать садовые или рыболовные буры.

Суть технологии состоит во вкручивании инструмента в грунт путем его вращения и извлечении земли при его подъеме. Процесс может осуществляться вручную или механическим способом. Вручную шнековым способом можно пробурить скважину до глубины 8-10 м .

Такая методика считается наиболее простой и доступной, но ее можно использовать только при наличии достаточно мягкого или сыпучего грунта. Нельзя ее использовать и при наличии плывунов и скальных выходов. При наличии более твердой почвы или при более глубоком бурении необходима механизация вращения инструмента . По мере углубления ствола шнек прикручивается к секции бурильной трубы (колонны).

Гидробурение (гидродинамическое бурение)

Технология основывается на объединении традиционного бура и гидравлического воздействия .

При этом в зону бурения постоянно подается под давлением промывочная жидкость, которая:

помогает разрушать землю;
вымывает выбуренную почву, вынося ее на поверхность;
охлаждает буровой инструмент;
выравнивает стенки всего ствола по мере своего продвижения.

Она представляет собой воду, утяжеленную глиной, а подается в скважину при помощи помпы . При помощи гидробурения обычно делаются скважины глубиной 30-50 м , но с принципе, можно пробурить ствол и глубже 200 м. Для увеличения глубины бурения собирается бурильная колонна из штанг — труб длиной 1,3-2 м, диаметром 45-75 мм.

Пневмобурение (пневмоударное бурение)

Относится к ударно-вращательной технологии. При такой методике разрушение породы происходит путем ударного воздействия пневматическим инструментом (пневмоударником), при этом всей буровой колонне придается вращательное движение.

Для пневмобурения не страшны твердые породы , а проблемы возникают при глинистых, вязких грунтах, которые быстро забивают инструмент. Глубина бурящихся скважин невелика – до 50 м (обычно 15-25 м) . Важное преимущество – большая скорость проходки.

Алмазный инструмент

Самым эффективным, но очень дорогим способом бурения скважин считается колонковая проходка с использованием насадок с алмазными коронками . Такие буровые установки способны осуществлять бурения с очень большой скоростью в грунте любой твердости. Основные недостатки – малый диаметр ствола (до 15-17 см) и стоимость проходки до 500-700 руб на 1 м.

Турбинная технология

Способ основан на продольном продвижении бурового долота , вращательное движение которому обеспечивает турбобур. Все это располагается на погружаемой колонне, которая наращивается штангами по мере углубления ствола.

Основной элемент – турбобур представляет собой двигатель, который погружается в забойную зону, т.е. не вращает всю бурильную колонну. Бурение может обеспечиваться малоскоростными (120-300 об/мин) и высокоскоростными (450-600 об/мин) двигателями, при этом в движение их приводит гидродинамическая сила, создаваемая потоком жидкости, действующим на лопасти двигателя.

Электробур

Эта технология принципиально не отличается от турбинного бурения. В данном случае вместо турбобура с лопастями в зону забоя погружается электродвигатель асинхронного типа . Использование электрического привода позволяет отказаться от бурильной колонны в виде труб и опускать электробур на кабель-канате.

Основной недостаток – пониженная работоспособность кабеля в скважинных условиях при частых спуско-подъемных операциях.

Винтовые двигатели

Это современные, усовершенствованные привода, опускаемые в забойную зону. Они представляют собой объемные, гидравлические установки роторного типа . Их вращение обеспечивается буровым раствором, а эффективность повышается использованием камер низкого и высокого давления.

Важно . Выбор способа бурения зависит от глубины залегания продуктивного, водного пласта, характеристик грунта и наличия сложных участков в зоне проходки, а также планируемого дебита скважины и наличия оборудования и финансовых возможностей.

Как бурят скважины для водоснабжения?

Любая скважина предназначена для подъема воды из глубинного водного пласта на поверхность. Ее принцип действия основан на обустройстве ствола в виде трубопровода за счет монтажа обсадной колонны (трубы) так, чтобы забойная часть с фильтром грубой очистки оказалась внутри источника воды, при этом подъем жидкости обеспечивается насосом погружного или поверхностного типа.

Таким образом, вода проникает через отверстия в нижней части колонны и принудительно поднимается по скважинному стволу на поверхность.

Виды

С учетом конструктивных особенностей и глубины выделяются следующие виды скважин на воду:

Абиссинская скважина (трубчатый колодец). Она сооружается путем забивания трубы в грунт, а потому глубина составляет не более 6-10 м . Вода поднимается с самого верхнего пласта (грунтовые воды) и имеет значительное загрязнение. Ее можно использовать в технических целях или для питья, но только после кипячения.
Скважина на песок . Она бурится на глубину 14-25 м , что позволяет использовать любой способ бурения. Обычно она обсаживается трубой диаметром 12-20 см. Дебит такой скважины небольшой и она предназначается для небольших хозяйств. В работе используется центробежный насос, устанавливаемый на поверхности.
Артезианская скважина бурится до нижнего, продуктивного водного пласта на глубине более 50 м . Вода в ней абсолютно чистая и используется для питья. Подъем из нее может осуществляться только с помощью погружного насоса.

Функциональные узлы

Любая скважина, независимо от глубины и разновидности, имеет следующие функциональные зоны и узлы:

Забойная зона или водозаборник . Это нижняя часть скважины, которая располагается в водном пласте. Здесь через перфорацию вода поступает внутрь обсадной колонны. Обязательный элемент – фильтр .
Обсадная колонная (труба) или всасывающая магистраль. Ее задача обеспечить герметичный канал для воды от забойной зоны до входа в насос (водозаборник насоса), который обязательно снабжается обратным клапаном для предотвращения обратного водного потока.
Насос . Он обеспечивает подъем воды, для чего создает определенное давление.
Гидроаккумулятор или накопительный бак . Этот узел отвечает за защиту оборудования от гидравлических ударов , обеспечения водного резерва и создания нужного давления в водопроводном трубопроводе.
Реле давления и контролирующая аппаратура.
Оголовок скважины . Это верхняя, наземная часть скважины, обеспечивающая защиту ее от загрязнения сверху, промерзания и распределения поднятой воды.

Оборудование

Для обустройства скважины на воду необходим такой инвентарь и оборудование:

Насос . Он выбирается с учетом глубины и производительности скважины, размеров обсадной колонны, протяженности водопроводной магистрали. При глубине ствола до 10-12 м чаще всего используется поверхностный, центробежный насос нужной мощности. Для глубоких скважин применяется насос погружного типа. Для него необходим несущий, страховочный трос и погружной электрокабель.
Насосная станция с системой автоматического управления процессом. В ней обязательно наличие контролирующих приборов и устройств защиты от перегрузок.
Гидропневмобак . Он предназначен для поддержания стабильного давления в системе и оптимизации работы насоса. Постоянный уровень воды в нем поддерживается с помощью реле уровня. Размеры резервуара зависят от мощности оборудования и дебита скважины. Объем может колебаться в широких пределах от 20-30 до 1000 л. Оптимальным считаются емкости объемом порядка 100-150 л.
Кессон . Скважинный оголовок может обустраиваться разными способами, но наиболее популярен кессон, представляющий собой металлический короб (бак), герметизирующий устье скважины. Он монтируется с небольшим заглублением (до 1-1,2 м) и имеет размеры, достаточные для размещения соединительного оборудования и обслуживающего человека.
Коммуникации . Кабель, провод для обеспечения надежного электропитания и водопроводные трубы от кессона до точек потребления воды.

Обратите внимание

Верхняя часть скважины и водопровод находятся в зоне промерзания грунта, а потому их необходимо надежно утеплять.

Последовательность монтажа

Погружной насос монтируется в такой последовательности:

установка обратного клапана (если его нет в комплекте насоса);
закрепление на тросе и подключение кабеля;
погружение насоса на нужную глубину;
установка и подключение гидроаккумулятора (гидропневмобака);
подключение и регулировка системы управления и контроля;
установка и подсоединение фильтров тонкой очистки;
подсоединение к точкам потребления (нагревательное оборудование, смесители и т.д.).

Схема скважинного устройства

Стандартное устройство глубокой скважины с погружным насосом имеет такую базовую конструкцию :

перфорированный водозаборник обсадной трубы с отстойником;
фильтр грубой очистки воды;
погружной насос с обратным клапаном и водозаборником;
водовод или труба (шланг) для подъема воды, соединенная с насосом;
водонепроницаемый кабель для электропитания насоса;
скважинный колодец или расширенная верхняя часть скважинного ствола;
оголовок, кессон;
запорная аппаратура (кран шарового типа);
контролирующие приборы, манометр (до 8-10 Бар);
механизм прокачки с шаровым краном.

Схема работы скважины достаточно стандартна:

Вода под напором пласта просачивается в отстойник и накапливается в нем.
При включении насоса вода поднимается вдоль обсадной колонны, поступает в насосный водозаборник и направляется вверх по водоводу.
В кессоне вода направляется в гидроаккумулятор, где создается определенный ее запас, после чего поступает в водопровод.

Как обустраивается скважина?

При достижении в процессе бурения продуктивного пласта – водоноса, начинается этап обустройства скважины для воды. Вначале в ствол опускается нижняя фильтрующая колонна, представляющая собой трубу с перфорированным наконечником, отстойной камерой и фильтром из нескольких сеток, которые предотвращают проникновение крупных фракций примесей.

Далее монтируется вся обсадная колонна, а зазор между ней и грунтом засыпается песком и щебнем мелкой фракции. Одновременно с засыпкой смеси осуществляется прокачка скважины путем подачи воды с герметизацией устья.

После очистки забоя на тросе опускается погружной насос с подключенным водоводом диаметром 25-50 мм в зависимости от дебита скважины. На оголовке производится закрепление обсадной колонны и устьевой защиты. В отводящей системе устанавливается запорный вентиль. В кессоне производится соединение водовода и водопроводного трубопровода.

Скважина является достаточно сложным гидротехническим сооружением , но при ее правильном обустройстве появляется надежное собственное водоснабжение. Все операции, начиная с бурения ствола, можно осуществить своими руками, но для этого необходимо соблюдать все рекомендации специалистов и пользоваться стандартным оборудованием.

Полезные видео

Самый дешевый и простой в изготовлении гидробур и его тест при бурении водоносной скважины:

Как пробурить своими руками из листового металла, смотрим:

Та же скважина, назначение и устройство:

Способы и варианты очистки бытовой скважины от заиливания своими руками:

Перед бурением важно убедиться в достаточной продуктивности водного пласта, для чего необходимы профессиональные геологические исследования .

Бурением называется воздействие спецтехники на почвенные слои, в результате чего в земле образуется скважина, через которую будут добывать ценные ресурсы. Процесс бурения нефтяных скважин осуществляется по разным направлениям работы, которые зависят от расположения почвенного или горного пласта: оно может быть горизонтальным, вертикальным либо наклонным.

В результате работы в земле образуется цилиндрическая пустота в виде прямого ствола, или скважина. Ее диаметр может быть различным в зависимости от назначения, но он всегда меньше параметра длины. Начало скважины расположено на поверхности почвы. Стены называются стволом, а дно скважины – забоем.

Ключевые этапы

Если для водных скважин может использоваться среднее и легкое оборудование, то спецтехника для бурения нефтяной скважины может использоваться только тяжелая. Процесс бурения может осуществляться только при помощи специального оборудования.

Сам процесс делится на следующие этапы:

Подвоз техники на участок, где будет производиться работа.
Собственно бурение шахты. Процесс включает в себя несколько работ, одна из которых – углубление ствола, которое происходит при помощи регулярного промывания и дальнейшего разрушения горной породы.
Чтобы ствол скважины не был разрушен и не засорил ее, пласты породы укрепляют. С этой целью в пространство прокладывают специальную колонну из соединенных между собой труб. Место между трубой и породой закрепляют цементным раствором: эта работа носит название тампонирования.
Последней работой является освоение. На нем вскрывается последний пласт породы, формируется призабойная зона, а также проводится перфорация шахты и отток жидкости.

Подготовка площадки

Для организации процесса бурения нефтяной скважины потребуется провести также подготовительный этап. В случае, если разработка ведется в области лесного массива, требуется, помимо оформления основной документации, заручиться согласием на работы в лесхозе. Подготовка самого участка включает следующие действия:

Вырубка деревьев на участке.
Разбитие зоны на отдельные части земли.
Составление плана работ.
Создание поселка для размещения рабочей силы.
Подготовка основания для буровой станции.
Проведение разметки на месте работы.
Создание фундаментов для установки цистерн на складе с горючими материалами.
Обустройство складов, завоз и отладка оборудования.

После этого необходимо заняться подготовкой оборудования непосредственно для бурения нефтяных скважин. В этот этап входят следующие процессы:

Установка и проверка техники.
Проводка линий для энергоснабжения.
Монтаж оснований и вспомогательных элементов для вышки.
Установка вышки и подъем на нужную высоту.
Отладка всего оборудования.

Когда оборудование для бурения нефтяных скважин будет готово к эксплуатации, необходимо получить заключение от специальной комиссии, что техника находится в исправном состоянии и готова к работе, а персонал обладает достаточными знаниями в области правил безопасности на производстве подобного рода. При проверке уточняется, правильную ли конструкцию имеют осветительные приборы (они должны иметь устойчивый к взрывам кожух), установлено ли по глубине шахты освещение с напряжением 12В. Замечания, касающиеся качества работы и безопасности, необходимо принять во внимание заранее.

До начала работ по бурению скважины необходимо установить шурф, завезти трубы для укрепления бурового ствола, долото, малую спецтехнику для вспомогательных работ, обсадные трубы, приборы для измерений в ходе бурения, обеспечить водоснабжение и решить другие вопросы.

Буровая площадка содержит объекты для проживания рабочих, технические помещения, лабораторное строение для анализа проб почвы и получаемых результатов, склады для инвентаря и малого рабочего инструмента, а также средства для медицинской помощи и средства безопасности.

Особенности бурения нефтяной скважины

После установки начинаются процессы по переоснащению талевой системы: в ходе этих работ монтируется оборудование, а также апробируются малые механические средства. Установка мачты открывает процесс забуривания в почву; направление не должно разойтись с осевым центром вышки.

После того, как завершается центровка, проводится создание скважины под направление: под этим процессом понимается установка трубы для усиления ствола и заливка начальной части цементом. После установки направления центровка между самой вышкой и роторными осями регулируется повторно.

Бурение под шурф осуществляется в центре ствола, и в процессе работы делается обсадка при помощи труб. При бурении шурфа используется турбобур, для регулировки скорости вращения необходимо удерживать его посредством каната, который фиксируется на самой вышке, а другой частью удерживается физически.

За пару суток до запуска буровой установки, когда прошел подготовительный этап, собирается конференция с участием членов администрации: технологов, геологов, инженеров, бурильщиков. К вопросам, обсуждаемым на конференции, относятся следующие:

Схема залегания пластов на нефтяном месторождении: слой глины, слой песчаника с водоносами, слой нефтяных залежей.
Конструктивные особенности скважины.
Состав горной породы в точке исследований и разработок.
Учет возможных трудностей и осложняющих работу факторов, которые могут появиться при бурении нефтяной скважины в конкретном случае.
Рассмотрение и анализ карты нормативов.
Рассмотрение вопросов, связанных с безаварийной проводкой.

Документы и оборудование: основные требования

Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:

Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
Карта нормативов.
Журнал по растворам для бурения.
Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
Учет функционирования дизелей.
Вахтовый журнал.

К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:

Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
Оборудование для обеспечения безопасности.
Каротажные механизмы.
Техническая вода.
Реагенты для различных целей.
Вода для питья.
Трубы для обсадки и собственно бурения.
Площадка под вертолет.

Типы скважин

В процессе бурения нефтяной скважины в горной породе формируется шахта, которую проверяют на наличие нефти либо газа посредством перфорации ствола, при котором происходит стимуляция притока искомого вещества из продуктивной области. После этого бурильная техника демонтируется, скважина пломбируется с указанием даты начала и окончания бурения, а затем мусор вывозится, а металлические части подвергаются утилизации.

При начале процесса диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу редко доходит до 16,5 см. В ходе работы строительство скважины делается в несколько этапов:

Углубление дня скважины, для чего используется буровое оборудование: оно размельчает горную породу.
Удаление обломков из шахты.
Закрепление ствола при помощи труб и цемента.
Работы, в ходе которых исследуется полученный разлом, выявляются продуктивные расположения нефти.
Спуск глубины и ее цементирование.

Скважины могут отличаться по заглубленности и делятся на следующие разновидности:

Небольшие (до 1500 метров).
Средние (до 4500 метров).
Углубленные (до 6000 метров).
Сверхуглубленные (более 6000 метров).

Бурение скважины подразумевает измельчение цельного пласта породы долотом. Полученные части удаляют посредством вымывания специальным раствором; глубина шахты делается больше при разрушении всей забойной площади.

Проблемы в ходе бурения нефтяных скважин

В ходе бурения скважин можно столкнуться с рядом технических проблем, которые замедлят или сделают работу практически невозможной. К ним относятся следующие явления:

Разрушения ствола, обвалы.
Уход в почву жидкости для промывки (удаления частей породы).
Аварийные состояния оборудования или шахты.
Ошибки в сверлении ствола.

Чаще всего обвалы стенок происходят из-за того, что горная порода обладает нестабильной структурой. Признаком обвала является увеличенное давление, большая вязкость жидкости, которая используется для промывки, а также повышенное число кусков породы, которые выходят на поверхность.

Поглощение жидкости чаще всего случается в случае, если залегающий ниже пласт целиком забирает раствор в себя. Его пористая система или высокая степень впитываемости способствует такому явлению.

В процессе бурения скважины снаряд, который движется по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Проведение скважины доходит до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Чтобы скважина не была размыта, в начало погружается труба, она же служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.

Буровой снаряд, а также шпиндель может вращаться с разной скоростью и частотой; этот показатель зависит от того, какие виды горных пород требуется пробить, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость контролируется посредством регулятора, который регулирует уровень нагрузки на коронку, служащую для бурения. В процессе работы создается необходимое давление, которое оказывается на стены забоя и резцы самого снаряда.

Проектирование бурения скважины

Перед началом процесса по созданию нефтяной скважины составляется проект в виде чертежа, в котором обозначаются следующие аспекты:

Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды).
Глубина скважины, угол ее наклона.
Диаметр шахты в конце: это важно для определения степени влияния на него твердости горных пород.
Метод бурения скважины.

Проектирование нефтяной скважины необходимо начинать с определения глубины, конечного диаметра самой шахты, а также уровня бурения и конструктивных особенностей. Геологический анализ позволяет разрешить эти вопросы вне зависимости от типа скважины.

Методы бурения

Процесс создания скважины для добычи нефти может осуществляться несколькими способами:

Ударно-канатный метод.
Работа с применением роторных механизмов.
Бурение скважины с использованием забойного мотора.
Бурение турбинного типа.
Бурение скважины с использованием винтового мотора.
Бурение скважины посредством электрического бура.

Первый способ относится к наиболее известным и проверенным методам, и в этом случае шахту пробивают ударами долота, которые производятся с определенной периодичностью. Удары делаются посредством влияния веса долота и утяжеленной штанги. Поднятие оборудования происходит из-за балансира оборудования для бурения.

Работа с роторным оборудованием основана на вращении механизма при помощи ротора, который ставится на устье скважины через трубы для бурения, которые осуществляют функцию вала. Бурение скважин малого размера производится посредством участия в процессе шпиндельного мотора. Роторный привод соединен с карданом и лебедкой: такое устройство позволяет контролировать скорость, с которой вращаются валы.

Бурение при помощи турбины производится посредством передачи вращающегося момента колонне от мотора. Такой же способ позволяет передавать и энергию гидравлики. При этом методе функционирует только один канал подачи энергии на уровне до забоя.

Турбобур – это особый механизм, который преобразует энергию гидравлики в давлении раствора в механическую энергию, которая и обеспечивает вращение.

Процесс бурения нефтяной скважины состоит из опускания и подъема колонны в шахту, а также удерживание на весу. Колонной называется сборная конструкция из труб, которые соединяются друг с другом посредством специальных замков. Главной задачей является передача различных типов энергии к долоту. Таким образом осуществляется движение, приводящее к углублению и разработке скважины.

Решение о строительстве собственного водозаборного устройства на участке обосновано несколькими причинами, среди которых:

отсутствие централизованного водоснабжения;
желание иметь источник воды с повышенным ее качеством без обработки хлорирующими составами;
большая потребность в воде для полива огорода – при нынешних ценах на живительную влагу из водопроводной сети, ведение приусадебного хозяйства становится дорогостоящим удовольствием, иногда просто нерентабельным.

Независимо от того, будут ли выполняться работы сторонней организацией или самостоятельно, технология бурения скважин на воду должна быть как можно лучше знакома. Это поможет избежать обмана исполнителями и лишних затрат на реализацию замысла.

Выбор способа зависит от нескольких факторов:

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.
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.
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

Рис.3. Инструмент для бурения скважин роторным способом

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 . В процессе выполнения работ производится размывка грунта внутри , которая опускается под собственным весом. Только в начале процесса, когда обсадная колонна еще легкая, приходится прибегать к ее проворачиванию специальным ключом.

Рис.4. Бурение с размывом грунта водой под давлением

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 обс 2 (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:

13 2 х 3,14 х 1500 = 756000 (см 3) = 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:

Забуривание – производится садовым буром, диаметр которого больше диаметра обсадной трубы на 30 – 40 мм. Глубина предварительного отверстия порядка 1,5 метра.
Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
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.
По мере углубления ствола промывку периодически приостанавливают, чтобы установить очередную секцию обсадки.
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 ударным методом – один из самых древних способов, применявшихся еще в древнем Китае. Он состоит в следующем:

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

Рис. 5. Самодельная буровая установка для ударного бурения

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.

Рис.6. Бур шнековый

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.

Рис.7. Буровая установка для промышленного бурения

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.

Во многих регионах при невозможности подключения к централизованному водоснабжению прибегают к бурению водозаборных скважин из подземных горизонтов.

Изолированные от поверхностных источников загрязнения толщами горных пород как правило, отвечают санитарным нормам, установленным для воды бытового назначения. При дополнительной очистке, проходя через фильтровальное устройство, они приобретают высокое качество питьевых.

Что нужно знать

Определяющими критериями выбора способа бурения водозаборной скважины являются глубина уровня подземных вод и породы геологического разреза, которые подлежат проходке. Правильно выбранная технология бурения скважин на воду позволит быстро пробурить скважину, избежать аварийных ситуаций при бурении. В итоге это даст возможность получить наиболее высокий в данных условиях дебит

Что подразумевает технология под воду? Это способ и режим разрушения различных горных пород, очищение ствола скважины и крепление ее стенок, оборудование водоприемной части.

Способы бурения

Для строительства глубоких водозаборных скважин обычно применяют вращательное и ударно-канатное бурение. Технология бурения скважин на воду этими способами различная. Особенности каждого не позволяют применять их без ограничений в любых условиях. Технология бурения скважин на воду буровой установкой с вращением породоразрушающего инструмента (долота) в данной статье приводится на примере шнекового и роторного способов.

Технология шнекового бурения

В песчаных и глинистых породах, не содержащих крупных включений, применяется бурение комплектом из долота и шнеков, транспортирующих разбуриваемую породу с забоя наверх. Из двух разновидностей шнекового бурения для устройства водозаборной скважины в районе с хорошо изученным геологическим строением чаще применяют сплошной забой непрерывным рейсом, рейсовыми заходками и завинчиванием. Там, где необходимо получение высококачественной информации о породах и глубинах их залегания, применяется способ кольцевого забоя.

Непрерывный рейс (поточное бурение) - разбуриваемая порода выносится шнековой колонной на дневную поверхность. По мере углубления буровой снаряд наращивается дополнительными шнеками. Применяют для проходки однородных песков без прослоек илов или других слабых пород. Частота вращения шнеков 250-300 об/мин. Недопустимо излишне быстрое погружение во избежание переполнения лопастей породой и заклинивания снаряда в скважине по этой причине. Достаточная нагрузка - собственный вес шнеков и вес вращателя.

В пластичных и тугопластичных глинистых породах применяют рейсовые заходки - долото и шнековая колонна вбуривается в породу с последующим извлечением для очистки реборды от разбуренной массы. Величина рейсового погружения в пределах 1 метра. Частота вращения от 100 и не более 300 об/мин. Нагрузка 500 Н.

В слабых породах применяют спиральное долото на шнековой колонне - их завинчивают на определенную глубину и затем извлекают без вращения лебедкой.

Кольцевой забой ведется специальными колонковыми шнеками, позволяющими извлекать керн (столбик пробуренной породы) без подъема бурильной колонны на поверхность. Режим бурения: 60-250 об/мин, величина рейса от 0,4 до 2,0 м. Применяется эта технология бурения скважин на воду редко, в основном геологическими организациями, занимающимися разведкой и попутно выполняющими бурение скважин на воду.

Технология вращательно-роторного бурения

Этим способом достигается большая скорость проходки и большие выходы колонн труб. К недостаткам относят кольматацию (глинизацию) водоносного горизонта, большие затраты на приготовление глинистого раствора, большие объемы воды на промывку скважины для восстановления водоотдачи горизонта, заглинизированного в ходе бурения.

Чаще применяется роторное с прямой промывкой: разрушенная порода с забоя выносится на поверхность глинистым раствором, закачивающимся в скважину насосом через бурильные штанги. Следует выдерживать скорости восходящего потока в интервале 0,5 - 0,75 м/сек. Циркулирование промывочного раствора нарушается в сильно трещиноватых зонах - он вместе со шламом уходит в трещины. Бурильщику нужно внимательно смотреть за режимом бурения, уменьшать при необходимости осевую нагрузку и бесперебойно подавать промывку, чтобы избежать прихвата снаряда.

Не нужно преследовать высокую механическую скорость, достигаемую увеличением числа оборотов: это чревато авариями. Нагрузка на долото и вращательная скорость регулируются в зависимости от проходимых пород, диаметра долота и бурильных труб, количества промывочной жидкости.

Обороты нужно уменьшать при:

увеличениях параметра долота;
уменьшении диаметра бурильной колонны;
увеличения крепости пород;
при чередовании слоев с небольшой мощностью (до 1,5 м).

На роторных установках типа УРБ и БА работают в основном на II- III скоростях. Проходка глинистых и глинисто-песчаных пород ведется при 300-400 об/мин (III-IV скорости). Для пород умеренной крепости (песчаники, известняки, мергели) пределы вращения ротора от 200 до 300 об/мин. Крепкие породы разбуриваются долотом со скоростью вращения 100-200 об/мин.

Бурильщик внимательно следит за режимом бурения, уменьшая осевую нагрузку и бесперебойно подавая промывку, чтобы избежать прихвата снаряда. Момент вскрытия водоносного пласта определяет внезапное понижение глинистого раствора и увеличение нагрузки на двигатель. Циркуляция раствора нарушается в сильно трещиноватых зонах - выбуренная порода и раствор уходят в трещины.

Если водоносные породы представлены коренными с мелкими трещинами, вскрытие горизонта проводится с качественным глинистым раствором с обязательным выходом его на поверхность.

Технология бурения скважин на воду малой буровой установкой аналогична технологии бурения мощными станками.

Сопутствующие работы

Крепление стенок скважины трубами проводится после бурения. Применяют металлические, асбестоцементные и пластмассовые трубы. Тип фильтра (дырчатый или сетчатый) выбирают в зависимости от водовмещающих пород.

Перед установкой фильтра раствор заменяют на более легкий, желателен удельный вес не более 1,15. После установки фильтра сразу же промывают скважину водой. Затем выполняют желонирование скважины - откачка столба жидкости из скважины желонкой. При осветлении промывки и появлении в ней песка начинают откачку эрлифтом. С прекращением выноса песка и полным осветлением воды устанавливают погружной насос.

Энергия свободнопадающего удара

Ударно-канатным способом вскрываются без проблем маломощные водоносные горизонты (менее 1 м). Возможно получение максимального дебита - водовмещающие породы незаглинизированы. Не нужна длительная откачка.

Способ применяют:

в малоизученной местности;
в безводных районах, где невозможна доставка воды для приготовления раствора;
при необходимости раздельного опробования нескольких горизонтов;
для скважин с большим начальным диаметром.

Недостатки ударно-канатного бурения:

небольшая скорость проходки;
большой расход труб на обсадку;
ограниченность глубины бурения (до 150 м).

Нормальную частоту ударов свободнопадающего снаряда рассчитывают. Она обратно пропорциональна квадратному корню из высоты падения: с увеличением высоты подъема долота над забоем частоту ударов уменьшают и, наоборот, с уменьшением высоты количество ударов увеличивают.

Нужна сила и смекалка

При неглубоком залегании зеркала подземных вод (как правило, это грунтовые воды) и геологическом разрезе, сложенном рыхлыми породами, в застроенного участка скважину можно пробурить, применяя мускульную силу людей - достаточно 2 человека.

Технология бурения скважин на воду ручным методом проста. Можно применить забивной способ или шнековый.

Для забивки стальной в 1 дюйм ее предварительно разрезают на отрезки по 2 или 3 метра. На концах делают наружную резьбу. По мере углубления отрезки трубы будут соединяться муфтами с внутренней резьбой. Изготавливается специальный стальной наконечник (хвостовик) в виде конуса, диаметр основания которого на 1 см больше диаметра трубы. Он приваривается на трубу. Около метра длины трубы над наконечником (достаточно 60 см) отведено под примитивный фильтр - водопринимающее устройство для проникновения в скважину воды из водоносного горизонта. Сверлом 6 мм делают отверстия через 5 см друг от друга.

На трубу надевают забивное устройство из двух отдельных частей. Первым - упор с конусной дырой под трубу. Его выходное отверстие больше внешнего диаметра забиваемой трубы на 5 мм, что достаточно для вставки в зазор снизу двух клиньев - разрезанного повдоль металлического усеченного конуса. Диаметр вершины конуса чуть больше диаметра трубы, но меньше выходного отверстия упора. Вторая часть - ударная "баба", груз со сквозным отверстием под трубу и две ручки для подъема над упором.

При опускании бабы в момент удара ее об упор клинья входят в отверстие и держат забиваемую трубу в своих "объятьях". После забивки отрезка трубы конус выбивают, трубу наращивают, свинчивая со следующим отрезком. Переставляют упор с клиньями, надевают "бабу" и продолжают забивание трубы до водоносного слоя. Периодически нужно поворачивать трубу вокруг оси.

Появление воды в скважине определяют опусканием внутрь ее грузика, привязанного к бечевке. Если его поднимут наверх мокрым, значит скважина углубилась в водоносный слой. Важно не "проскочить" этот слой, дающий воду. Нужно оставить перфорированный конец трубы в этой водонасыщенной породе. И приступать к прокачиванию минискважины вначале ручным насосом. По мере осветления воды переходят на откачку поверхностным водяным электронасосом.

Шнековое ручное бурение скважин на воду - технология подобна описанному с помощью буровой установки, которую здесь заменяют два человека. Разумеется, за параметрами механического режима бурения им не угнаться. Некоторые умельцы заменяют физическую силу на механизмы.

Бурение скважин водой

Технология простая при минимальных затратах материалов, силы и времени. Условия - глубина скважины до 10 м, разрез сложен рыхлыми грунтами.

Оборудование - емкость под воду (чем больше объем, тем лучше, но можно и бочку литров на 200). Ворот для поворачивания трубы делают из двух трубок и стяжного хомута.

Материалы: труба диаметром 120 мм, длиной на глубину скважины. На нижнем торце нарезают зубцы, верхний торец оборудован фланцем со штуцером, через который по шлангу будет поступать вода из бочки под давлением, создаваемым насосом "Малыш". Для крепления фланца к краю трубы приварены 4 ушка с отверстиями под болты М10.

Рабочая сила: легче работать вдвоем. Затраты времени - на 6 метров проходки по суглинкам 1-2 часа.

Процесс бурения: выкопать приямок глубиной около метра, установить вертикально в нем трубу и нагнетать в нее воду насосом. Вода, выходя через нижний конец с резцами, станет размывать грунт, освобождая пространство под трубу, которая станет оседать под собственным весом. Нужно только, покачивая, поворачивать трубу для того, чтобы зубцы крошили породу. Разбуренные частицы породы под давлением выходят вместе с водой в приямок. Из него можно вычерпывать воду и, процеживая, вновь использовать для промывки. Достигнув водоносного горизонта, снимают фланец, и в скважину под уровень воды, но не доходя до забоя, погружается насос для откачки.

Виды водозаборных скважин

Они подразделены на бесфильтровые и фильтровые. Бесфильтровые скважины устраивают в водоносных горизонтах, сложенных мелкозернистыми песками или в устойчивых трещиноватых скальных породах. Для других водоносных горизонтов подбирается фильтр в зависимости от фракций водовмещающих пород.