Технология и способы бурения скважин на воду. Технология бурения скважин: ручная работа и ударно-канатное бурение

Скважина на воду представляет собой сложное гидротехническое сооружение и от того на сколько правильно выбрана конструкция и соблюдена технология бурения скважины на воду, зависит срок ее службы, производительность, качество воды и т.д.

Выбор места бурения скважины на воду

Перед началом работ по бурению необходимо правильно выбрать точку расположения скважины, определить место установки буровой и вспомогательных машин, определить рабочую зону, зону для слива технической воды, складирования оборудования для бурения и т.д.

В общем случае по технологии бурения артезианских скважин требуется ровная площадка размером 4х12 метров, для проезда бурового станка и водовозки въездные ворота не менее 3 м (при возможности заезда в них по прямой), отсутствие проводов в радиусе 2 метров над точкой бурения.

Расположение артезианской скважины выбирается в основном из экономических соображений – чем ближе к месту ввода, тем меньше траншей копать и короче трубы закладывать. Но при этом необходимо учесть, что по технологии бурения скважину на воду можно располагать не ближе 3 метров от дома, необходимо оставить возможность постоянного подъезда буровой техники и ни в коем случае не строить над ней никаких строений.

Технология бурения скважин

Существует множество различных технологий бурения скважин, но при этом неизменно выполняются три основные операции: разрушение породы, подъем ее на поверхность, закрепление стенок пробуренной скважины.

Разрушение породы

Производится, как правило, механическим способом с помощью различных породоразрушающих приспособлений. Существует также множество других методов: термический, электрический, взрывной и др., но эти технологии при бурении скважин на воду используются реже.

Подъем породы на поверхность

Существует несколько способов:

Гидравлический (подъем на поверхность осуществляется с помощью промывочной жидкости (вода, глинистый раствор),
Механический (с использованием специального оборудования для бурения (шнек, желонка, различные специальные буры и др.)),
Пневматический (с использованием сжатого воздуха),
Комбинированный.

Закрепление стенок

Для большинства видов скважин на воду их стенки крепятся металлическими обсадными трубами. Чаще всего используются трубы из черной стали, электросварные или цельнотянутые, на резьбовых или сварных соединениях. Использование оцинкованных труб не рекомендуется для питьевых нужд, а нержавеющая сталь слишком дорога и нерентабельна.

В настоящее время в большинстве артезианских скважин на воду используется современная технология двойной обсадки. Основную стальную колонну дополняет пластиковый вкладыш из трубы ПНД или ПВХ. При такой конструкции срок службы, по сравнению с однотрубной, значительно возрастает, повышаются потребительские и эксплуатационные свойства.

Технология бурения артезианских скважин на воду

В нашей стране при устройстве артезианских скважин на воду используют в основном станки для бурения скважин УРБ 2А-2 на базе ЗИЛа, а также КАМАЗа или УРАЛа. Технология при использовании этой установки подразумевает разрушение породы механическим способом, в качестве породоразрушающего инструмента используется шарошечное долото, которое крепиться на конце буровых штанг и приводится во вращение с помощью двигателя машины для бурения скважины.

Подъем разрушенной породы на поверхность осуществляется гидравлическим способом, а в качестве промывочной жидкости используется вода или специальный глинистый раствор. Такая технология бурения скважин на воду имеет название «бурение с промывкой». Суть его состоит в том, что промывочная жидкость подается по штангам на забой с помощью насоса, а затем поднимается обратно вверх уже вместе с разрушенной породой. На поверхности она выливается в специальный отстойник, из которого насосом закачивается обратно. Контролируя какие породы выходят на поверхность вместе с промывочной жидкостью, буровики составляют геологический разрез скважины.

При прохождении не твердых слоев (песок, суглинок, глина) в качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор. Если разрез начинается с глинистых слоев, то такой раствор получается естественным образом с добавлением воды, иначе его делают при помощи специально привезенной бентонитовой глины. Кроме подъема разрушаемой породы на поверхность, глинистый раствор закрепляет стенки скважины и не дает им обрушиться.

При прохождении твердых слоев, на пример известняков, в качестве промывочной жидкости используется простая вода. Она имеет и второе назначение, когда буровиками проходится водоносный известняк начинается поглощение воды, т.е. вода начинает уходить в скважину. По степени поглощения определяется дебит, когда он достигает необходимых значений, бурение прекращается.

Технология бурения артезианских скважин на воду предполагает последовательную обсадку трубами. После того, как скважина была пробурена до известняка, в нее монтируют стальные обсадные трубы. Дальше разрабатывают известняк долотом меньшего диаметра и при необходимости обсаживают пластиковыми трубами. Безусловно, это самый простой вариант устройства артезианской скважины, когда нет геологических осложнений, больших глубин, низкого дебита и т.д. На самом деле существует множество различных конструкций артезианских скважин .

Завершающим этапом работ следует прокачка скважины до чистой (прозрачной) воды. Так же во время прокачки замеряют необходимые параметры (дебит, динамический и статический уровни) для подбора и монтажа водоподъемного оборудования.

Звоните нам

Практически все вопросы по технико-экономическим параметрам, монтажу, эксплуатации, сервису установок ЮНИЛОС отражены в наших статьях. Но, живое общение позволит сэкономить вам время.
Звоните нам по телефону 8(916) 858-32-14 .
Ответим на все ваши вопросы.

Для того чтобы обеспечить полноценное автономное водоснабжение загородного дома, дачи или приусадебного участка производится .

В зависимости от особенностей технологического сопровождения и геологических особенностей грунта, производится выбор технологии бурения скважин водой.

Исходя из особенностей технологии бурения скважины водой, глубина ее может достигать 150 метров. Некоторые технологии бурений скважины водой позволяют создавать в 10 метров.

1 Какие есть виды скважин на воду?

Прежде чем начать бурение, следует учесть, что каждая отдельно взятая технология бурения скважин на воду определяется типом создаваемой скважины.

Современные технологии бурения ориентируются, в первую очередь, на то, какой вид скважины будет наиболее подходящим для той или иной местности.

Технология строительства скважин подразумевает, что большинство объектов пронизывают первый водоносный горизонт и доходят до первого толстого пласта, залегающего под землей песка.

Технология бурения скважин на воду при наличии качественного бура рунного типа и бензобура, позволяет без особых затруднений произвести бурение такого объекта своими силами.

2 Современные технологии бурения: виды, отличия, преимущества и недостатки

На сегодняшний день активно применяются четыре основных способа . Каждый из них имеет свои специфические особенности и технологию проведения работ. Эти способы представлены в виде:

Шнекового бурения;
Роторного бурения;
Ударно-канатного бурения;
Ручного бурения.

Ряд отличий заключен в способах реализации разрушения пород и методах извлечения грунта из скважинного ствола. Каждый из вариантов предусматривает применение особых видов оборудования. Это оказывает влияние как на качество, так и на общую стоимость проводимых работ.

2.1 Шнековое бурение

Такой способ повсеместно считается наиболее простым и экономически целесообразным. Смысл применяемой технологии заключается в том, что выемка грунта из лунки производится при содействии классического инструмента – Архимедова винта, который называется .

Представленный способ применяется для создания скважин, глубина которых не будет превышать более 10 метров. Это подойдет не только для водяных, но и для
. Для промывки сооружения и шнека от налипшей почвы применяется вода или образовавшийся буровой раствор.

Для проведения представленных работ активно применяется так называемая установка для шнекового бурения. Осуществление такого типа бурения не может проводиться во всех видах грунтов.

Как правило, он применяется в сухих и обладающих относительной мягкостью разновидностях грунта. Такой способ не подходит и твердых скальных пород.

При осуществлении выбора исполнителей для проведения подобных работ, в первую очередь стоит учитывать их опыт и квалификацию. Достоинства метода шнекового бурения заключаются в:

Простоте организационных работ;
Мобильности;
Доступности используемой техники (Газ-66 или ЗиЛ-131).

К недостаткам относится невозможность осуществления бурения на большую глубину, работы в скальных породах, сыпучих песках и плывунах.

2.2 Роторное бурение

2.4 Ручное бурение

Данная разновидность бурения является наиболее практичной и эффективной в тех случаях, когда возникают условия, связанные с ограничением площади проводимых работ.

Оно производится с применением обычного , диаметр которого мажет варьироваться от 10 до 30 см. При этом, активно используются переходные штанги, рукоятки и всевозможные приспособлении для проведения очистки бура.

Глубина такой скважины, в большинстве случаев, составляет 10 метров. Это связанно с тем, что осуществление дальнейшей проходки требует применения значительных физических усилий.

Если в наличии имеется специальное подвесное устройство и блок лебедки, то глубина скважины может быть значительно увеличена. Среди достоинств представленного метода особенно стоит отметить:

Возможность применения малогабаритных устройств;
Отсутствие в необходимости использования тяжелой техники;
Быстроту и сравнительную легкость организации проводимых работ;
Возможность создания скважины в саде или подвале;
Короткие сроки строительства;
Быстрый и легкий ремонт;
Общую дешевизну, связанную с малой глубиной.

Однако представленный способ имеет и ряд недостатков. Основным считается отсутствие возможности получения точной информации о присутствии водоносного горизонта.

Это напрямую связанно с малой глубиной проводимых бурильных работ. Кроме того, работы можно проводить только в тех грунтах, породы которых обладают мягкой или средней степенью твердости.

2.5 Как происходит шнековое бурение скважины на воду? (видео)

Организация автономного водоснабжения становится актуальным вопросом при удаленности участка от центральной магистрали. Существует несколько способов обеспечения водой: от до применения специализированной буровой техники. Среди них имеются такие, которые позволяют построить скважину своими силами, и она будет давать воду высокого качества в необходимом количестве.

Виды скважин на воду

Скважина на песок

Скважина обеспечит дом водой

Бурение в этом случае производится на глубину 15-30 метров до момента достижения горизонта, содержащего воду. Чаще всего, для этого применяется шнековый способ. Труба, имеющая диаметр более 100 мм, оснащенная фильтром, является скважиной. В качестве фильтра используют перфорированную трубу. Его устанавливают в песках крупной фракции, имеющих примесь гальки. Дебет таких скважин находится в пределах 0,6-1,2 куб. м. в час, что дает возможность обеспечить водой дом с двумя точками забора.

Срок эксплуатации скважин на песок находится в пределах 5-10 лет при постоянном использовании. В случае нерегулярной эксплуатации скважины этот срок существенно снижается и составляет 2-3 года. После чего заилившуюся скважину очищают под напором воды, имеющим сильное давление. При отсутствии требуемого эффекта от промывки требуется бурение новой скважины.

Артезианская скважина

Французская провинция Артуа дала имя этому виду бурения. Это связано с тем, что именно там было осуществлено первое бурение на известняк, где имело место явление саморазлива воды из скважины. Практика показывает, что не все скважины такого типа способны фонтанировать. В процессе бурения необходимость в установке сетчатого фильтра отпадает. Воды в этом случае залегают в известняке, однако не в каждом из них может присутствовать вода. Дебит скважины на известняк находится в пределах 3-10 куб. м. в час. Количества воды достаточно на минимум 60 лет, а ее качество находится на высоком уровне. Для производства буровых работ требуется применение специальной техники, что подразумевает потребность в пространстве для ее заезда и развертывания.

Стоимость работ по бурению артезианской скважины достаточно высока, но качество и больше, чем достаточное количество воды, а также долговечность ее компенсируют затраты.

Бурение скважины на воду

Способы бурения

Шнековое бурение

Шнековое бурение

Шнековое бурение скважин характеризуется простотой и относительно небольшими затратами. Многие малогабаритные установки для бурения работают с применением этого способа. Для выемки грунта используется архимедово колесо, в технике оно именуется шнеком. Глубина скважин, получаемых таким образом, менее 10 метров. В этом случае нет необходимости в воде или буровом растворе, используемых при промывке.

Применение шнекового бурения ограничено характеристиками грунта. Способ широко используется при сухом или мягком грунте. Работать шнеком в плавунах или скальных породах не представляется возможным. Для проведения буровых работ требуется соответствующая квалификация, так как помимо умения пробивки отверстия необходимо уметь проводить мероприятия по защите водоноса от проникновения верховодки и сточных вод.

Роторный способ бурения

Таким способом получают скважины большой глубины. В качестве инструмента для бурения скважин используют специальную бурильную трубу. В ее полости располагается вал, оснащенный на конце долотом, работающем от гидравлической установки. Таким образом можно достичь любой глубины скважины. С целью промывки скважины от грунта используется бурильный раствор. Подача его может происходить следующим образом:

прямой промывкой, при которой происходит подача насосом раствора, и он выводится на поверхность самотеком;
обратной промывкой, когда раствор попадает самотеком, а откачивается вместе с породой насосом.

Промывка обратным способом дает возможность иметь значительный дебит скважины. Это связано с существенным повышением качества вскрытия горизонта, содержащего воду. При этом стоимость работ значительно возрастает вследствие применения дорогостоящего сложного оборудования. В этом отношении прямая промывка предпочтительнее.

Образец трехгранной конструкции из стали

Бурение ударно-канатным способом

Бурение на воду таким способом производится уже длительный период времени. Характеризуют его высокая трудоемкость и малая скорость производства работ. При этом качество скважины находится на высоком уровне, она может эксплуатироваться до пятидесяти лет.

Технология бурения состоит в дроблении грунта путем воздействия снаряда, обладающего значительной массой. Снаряд поднимают на определенную высоту, и при его падении происходит разрушение грунта. Для удаления породы, подвергшейся разрушению, применяется желонка.

Бурение, происходящее таким образом, не требует промывки водой или бурильным раствором. Такая специфика технологии позволяет произвести точное вскрытие водоносного слоя, что обеспечивает максимальный дебит и эксплуатационный срок скважины.

Приспособление для данного метода

Стоимость буровых работ ударно-канатным способом значительна. Трудоемкость в этом случае существенно выше, чем при роторном методе. Помимо этого при выходе на последующие слои водоносного грунта необходимо использование обсадных колонн для изоляции более высоких горизонтов.

Технология ручного бурения скважин на воду

Шнековый способ бурения

Процесс производства буровых работ этим способом происходит с достаточно высокой скоростью. В его ходе одновременно ведутся работы по продавливанию и укладке стен скважины, что не допускает обрушения почвы. Скважина оборудуется бетонными или металлическими стенками.

Инструменты для работы

Основным инструментом является шнек для бурения, в качестве которого используется труба с навивкой из металлической ленты. Для осуществления технологических операций используется механизмы, оборудованные подвижным вращателем. Соединение его со шнеком происходит при помощи резьбы или за счет сопряжения элементов фигурного сечения. Максимальный шаг подачи составляет 15 м.

Конструктивно шнек выполняется полым и снабжается реверсивным замком и разными долотами.

Высококачественная сталь замков износоустойчива, что дает возможность уменьшить производственный цикл.

В случае ведения работ на грунте, имеющем повышенную мягкость и рыхлость, лопасти располагают под углом к забою 30-60 градусов. Буровые работы в плотных породах или на гальке и гравии производятся с расположением долота под прямым углом. Показатель твердости почвы определяет соответствующий угол.

В ходе бурения за счет трения рабочих частей долота и почвы происходит их значительный разогрев. Спиральная поверхность шнека способствуют перемещению отработанного грунта на поверхность.
Шнек для бурения скважин, имеющий центральный канал является наиболее эффективным. С его помощью происходит подача при помощи насоса воды или воздуха, что существенно снижает коэффициент трения. Применение этой технологии дает возможность заглубляться на уровень 50 м. При необходимости обустройства скважин большей глубины, шнековое бурение комбинируется с другими способами выполнения буровых работ.

Станки, служащие для выполнения этого вида работ, оборудуются литыми головками, элементами, производящими резание и хвостовиком. Нередко на лопастях производится наплавка специальными сплавами, обладающими высокой твердостью, или оснащаются техническими алмазами.

Шнековое бурение производится с глубиной, соответствующей габаритам штанги. Достигнув ее, происходит отключение станка и отсоединение штанги для ее извлечения и наращения еще одной штангой. После этого работы возобновляются.

Роторное бурение

Для осуществления буровых работ требуется применения фрезерных двух- или трехлопостных долот. Долото срезает породу, находясь под воздействием колонн. Этот инструмент применим при сооружении колодцев трубчатого типа с мягким грунтом. Для твердых пород следует использовать долота с алмазной рабочей поверхностью. Универсальным инструментом является шарошечное долото, которое может работать с различными по твердости видами пород.

Установка

В основу процесса бурения положена передача от двигателя вращения ротору. Начальный этап требует применения долота с большими размерами. Нагрузка, направленная вертикально, передается от бурового снаряда инструменту, который производит работу по срезанию и раскрашиванию грунта. При окончании работ, достигнув определенного участка, производят монтаж обсадной трубы. При проходке очередного участка применяется инструмент и труба с меньшим диаметром по сравнению с предшествующим участком.

В процессе

Бурение с обратной промывкой

Для удаления отработанной породы происходит подача воды самотеком. В процессе стекания по трубе и поверхности стенок ствола осуществляется вымывание измельченного грунта. Образующийся раствор из выработанной почвы и воды откачивают сквозь отверстие бурильного инструмента при помощи насоса или эрлифта. Жидкость, поднятая на поверхность, по трубе или лотку перемещается для очистки в специальную емкость. При подаче воды также происходит охлаждение инструмента. Глубина скважин при использовании этого способа достигает одного километра.

Бурение с прямой промывкой

В этом случае применяется глинистый раствор, который закачивают в шахту по буровым колоннам. В процессе данного мероприятия происходит вымывание выработанного грунта, его подъем на поверхность вместе с водой. После чего раствор передается на отстой в емкость.

Ударно-канатное бурение

В процессе работы

Для разрушения породы используется забивной стакан, который обладает существенной массой. С целью создания необходимого усилия для бурения, инструмент понимается на некоторую высоту, после чего опускается. При соприкосновении с грунтом происходит его забор полостью стакана, а при подъеме осуществляется удаление породы. Трудоемкость таких работ значительна, но при этом обслуживание такой установки возможно одним человеком. Подобная технология широко применяется в мягком грунте.
Конструкции буровых вышек для роторного и ударно-канатного бурения аналогичны. Она представляет собой треногу, которая имеет высоту больше длины стакана на 1,5 м. На вершине устройства зафиксирован блок лебедки. К тросу прикрепляется забивной стакан или ударная штанга. При применении стакана выемка грунта происходит за счет собственной массы. Использование штанги подразумевает дополнительное усилие при осуществлении забивания.

Стакан изготавливается из трубы с длиной 0,7-3 м, для выполнения режущей кромки которой применяется сталь высокой прочности. Кромку подвергают заточке внутрь стакана на конус. Если применяется ударная штанга, то ее конструкция выполняется из трубы, вверху которой приварена наковальня. В процессе погружения происходит заполнение стакана породой, а при подъеме через отверстие сбоку его очищают.

Орудие

В случае буровых работ в грунте, который обладает повышенной сыпучестью или влажностью, обычный забивной стакан заменяют желонкой. В ее конструкции предусмотрен клапан, который открывается в момент врезания в грунт и закрывается при его подъеме.

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.

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.