Для того чтобы обеспечить частный дом водой, необходимо пробурить скважину. Некоторые хозяева земли за городом выполняют эту работу самостоятельно. Однако с использованием садового бура можно организовать только очень неглубокую, недолговечную шахту. В большинстве случаев на загородных участках обустраивается все же более основательная водозаборная скважина – «на песок» или даже «на известь». В этом случае бурение, конечно же, поручается специалистам.
Подготовительные работы
Перед тем как приступать к бурению скважины, обязательно следует провести геологические изыскания. Для этого также стоит пригласить профессионалов. Дело в том, что работы по бурению шахт оплачиваются в зависимости от глубины последних (за каждый пройденный метр). Поэтому, конечно же, то место на участке, где вода подходит к поверхности ближе всего, поискать стоит. Найти специалиста, способного провести такие изыскания качественно, особого труда не составит. Обычно эту услугу оказывают сами компании, занимающиеся бурением шахт.
Виды скважин
Основных типов водозаборных шахт существует всего два:
- фильтрационные;
- артезианские.
Водоносные слои под землей располагаются неравномерно. Первый их уровень расположен чаще всего не слишком глубоко, в зависимости от местности, — в 15-50 м от поверхности земли, под песчаным пластом. Для забора такой воды бурится, соответственно, не слишком глубокая фильтрационная скважина. По-другому она называется шахтой “на песок”. Второй уровень подземных вод залегает под слоем известковых отложений. Располагается он на глубине до 120 и более метров. Скважины, предназначенные для забора такой воды, называются артезианскими.
В сравнении с фильтрационными шахты «на известняк» имеют массу преимуществ. Во-первых, вода в них гораздо вкуснее и чище. А во-вторых, поток из шахт этой разновидности бьет под напором. В большинстве случаев такая водозаборная скважина (фото ее можно видеть ниже) может эксплуатироваться даже и без использования насосного оборудования.
Но несмотря на все преимущества артезианских шахт, большинство хозяев загородных участков предпочитает использовать недорогой вариант «на песок». В эксплуатации такие шахты достаточно удобны и служат долго.
Водозаборная скважина: схема подачи воды в дом
Бурят шахты с помощью специальной техники. Диаметр скважины может быть разным. Но, конечно же, лучше заказывать шахту пошире (от 15 см). В этом случае и воды в ней будет больше. Для того чтобы стенки шахты не осыпались, после окончания бурения в нее устанавливается обсадная труба из пластика либо металла.
На следующем этапе обустраивается кессон. Так называют специальный «колодец» с бетонным дном и стенками, в котором в последующем устанавливается необходимое для перекачки воды в дом насосное оборудование. В холодных регионах кессон и его крышка обязательно утепляются с использованием минваты или пенополистирола.
От дома к кессону и к находящейся в нем обсадной трубе выкапывается траншея. В ней прокладывается магистраль, подсоединяемая к насосному оборудованию. Как и кессон, в холодных регионах при необходимости использования воды не только в летний, но и в зимний период труба в траншее утепляется.
Оборудование для скважины
Итак, как видите, само устройство водозаборной скважины не слишком сложное. Собственно, за перекачку воды из шахты в дом могут отвечать:
- глубинный скважинный насос;
- водозаборная станция.
Последний тип оборудования в использовании считается более удобным. Однако устанавливать станции допускается обычно только на не слишком глубокие скважины (до 20 м). В остальных случаях используются глубинные насосы. Наиболее популярными марками такого оборудования у нас в стране являются: отечественный «Водомет», украинский «Водолей» и итальянские «Педролло».
Правила эксплуатации
Иногда случается так, что пробуренная совсем недавно водозаборная скважина заиливается и прекращает эффективно выполнять свою функцию. Чаще всего такие проблемы доставляют хозяевам загородного участка шахты «на песок». Для того чтобы этого не происходило, следует соблюдать одно очень важное правило — скважина должна регулярно прокачиваться. Допускать простоя шахты нельзя. Даже если вода нужна не слишком часто, насос для откачки следует включать периодически. Делать это нужно обязательно. Ремонт скважины — удовольствие не из дешевых. В любом случае затраты на него будут намного большими, чем на использованное при прокачке электричество.
Правильная эксплуатация водозаборных скважин предполагает также выбор наиболее подходящего оборудования. Так, к примеру, не стоит приобретать для шахты роторный насос. Его использование сильно ускоряет заиливание. Лучше купить современную вибрационную модель. Разумеется, сама обсадная труба должна быть закрыта сверху (герметично). Любой попадающий в скважину мусор также способствует ее быстрому заиливанию.
Ну и, конечно же, при эксплуатации шахты следует следить за тем, чтобы поблизости от нее не появлялись никакие свалки или выгребные ямы. Просачивающаяся в грунт грязь легко может попасть в саму скважину или в водоносный слой.
Особенности ремонта
Но что же делать, если водозаборная скважина все-таки заилилась? Конечно же, своими силами в данном случае обойтись удастся вряд ли. Для очистки скважины придется вызывать специалистов. Эту услугу также обычно оказывают компании, специализирующиеся на бурении шахт.
Собственно, сам ремонт водозаборных скважин может производиться тремя способами:
- прокачкой;
- промывкой;
- продувкой.
В первом случае из шахты выкачивается сразу вся вода вместе с илом. Сливают ее в любое удобное место. Промывка осуществляется путем помещения в скважину колонны труб и подачи через них сильного напора воды. Примерно так осуществляется и продувка. Однако в данном случае водозаборная скважина прочищается с использованием воздуха.
Если шахта заилилась, а денег на вызов специалистов нет, в качестве временной меры можно использовать и самостоятельную прокачку. В этом случае обычно применяется какой-нибудь недорогой насос. К примеру, можно воспользоваться хорошо известным всем дачникам оборудованием «Малыш». Взболтать ил в скважине можно, если просто несколько раз опустить и поднять сам насос на тросе.
Вывод
Таким образом, решить проблему водоснабжения загородного дома очень легко – путем бурения скважины. Однако, для того чтобы шахта работала стабильно, а ее дебет долгое время оставался высоким, нужно, конечно же, соблюдать правила ее эксплуатации — не допускать простаивания и использовать для откачки воды современное вибрационное оборудование.
businessman.ru
Способы самостоятельного бурения скважин на воду
Скважины на воду бурят или забивают — разные технологии предполагают разные способы. Бурение скважин на воду своими руками возможно далеко не всеми методами, но некоторые использовать реально.
Шнековое бурение
При этой технологии скважину проделывают при помощи специального бура — шнека. Это стальная труба, с наваренными по спирали лопастями. При вращении снаряд погружается в грунт. После того, как он уйдет на вся свою глубину, его вынимают, грунт, оставшийся на лопастях высыпают. Шнек снова опускают в скважину, дорастив сверху трубу, продолжают выемку грунта. Так, раз за разом вынимая снаряд и стряхивая грунт, бурят скважину. Трубы на концах могут иметь резьбу или соединяться при помощи шпилек.
Недостаток этого метода — подходит он не для всех типов грунтов. Нормально бурятся мягкие или средние по твердости породы. Если встречается каменистый или скалистый слой, работа будет неэффективной — шнек тут бессилен. В сыпучих грунтах будут наблюдаться завалы, что тоже проблематично.
По этой технологии работают довольно мощные установки, но есть даже ручные шнековые буры. Ими работать очень тяжело, но возможно. Есть простое устройство, которое делает шнековое бурение скважин на воду своими руками проще — это тренога с воротом и укрепленным вверху блоком. При помощи троса, лебедки и блока проще доставать буровой снаряд, а делать это надо часто.
Более удобны моторизованные бурильные установки, причем не обязательно покупные. Есть интересные самоделки. В любом случае это рама с подвижно закрепленным мотором, который приводит в движение бур. Пример подобной установки в следующем видео. Шнековый бур используется не для скважин на воду, но суть самой установки и принцип работы от этого не меняется.
При небольших размерах шнека и штанг, которыми наращивается длина (до 1,5 м), этот метод бурения скважин на воду можно использовать и внутри дома, дачи, бани. Главное, чтобы грунты были подходящими.
Гидробудрение (при помощи помпы или насоса)
Как понятно из названия этот способ использует для бурения скважин воду. При самостоятельном применении чаще всего воду подают насосом в трубу. Она выходит через специальные отверстия внизу бура, вытекает самотеком через зазор между наружной стенкой трубы и стенками скважины.
Кроме бура и труб с резьбой для этого метода еще необходима помпа. Перед началом работ возле будущей скважины копаются два приямка. В первом оседает основное количество грунта, во второй поступает вода, лишенная большей части примесей. Воды для процесса надо немного — она постоянно циркулирует. Из первого приямка периодически осадки убирают обычно совковой лопатой. При необходимости, если вода стала слишком уж грязной, ее можно заменить. Ее откачивают при помощи той же помпы, только не подают в скважину, а сливают куда-то на участок. Залив новую партию воды можно бурение продолжать.
После того как скважина достигла требуемой глубины, в нее заводится обсадная труба с фильтром на конце. В последнее время чаще всего используется труба ПНД или ПВХ. С ПНД работать проще — она хорошо гнется. Фильтр — это дырки, насверленные на конце обсадной трубы. Длинна такого фильтра — около метра. Потом поверх можно намотать проволоку из нержавейки, а сверху мелкую сетку из той же нержавейки.
Ударно-канатный метод
Один из самых простых в реализации способов сделать скважину самостоятельно — ударно-канатный. Но он и самый медленный, при отсутствии механизации требует значительных физических усилий. С другой стороны, его можно рассматривать как тренажер. Причем очень эффективный — работают почти все мышцы тела.
Ударно-канатное бурение скважин на воду своими руками — универсальный метод, который можно применять на любом виде грунтов. Меняется только снаряд, а технология и установка остается такой же:
- На глинистых и других несыпучих грунтах используют отрезок толстостеной металлической трубы, на конце которой сделана режущая кромка, скошенная внутрь. Его еще называют бур-стакан за характерную форму. Его несложно сделать своими руками. Главное — найти трубу с толстой стенкой (чем толще, тем лучше). Остается заточить нижнюю режущую кромку, сделать прорези в боках (для легкого удаления грунта), а в верхней части сделать «ушки» для крепления карабина и троса.
- В слое сыпучих пород — щебня, песка — используют желонки. Это отрезок трубы ко дну которого приварен подпружиненная клапан. При ударе клапан открывается, грунт попадает внутрь трубы. При подъеме под действием сила тяжести клапан закрывается, не давая высыпаться породе.
- В тех же грунтах иногда эффективнее использовать бур-ложку. Он так назван за специфическую форму нижней части — двух загнутых навстречу друг другу лепестков.
- На скальных породах применяется буровое долото. Сначала порода дробиться, потом вынимается при помощи одного из описанных выше снарядов — каким удобнее, таким и работают.
Установка канатного бурения может быть выполнена по-разному. Самый распространенный вид — тренога, в центре которой закреплен блок. Но блок может крепиться и к Г-образной конструкции, также для облегчения труда можно использовать электродвигатель с редуктором.
Сама технология ударно-канатного бурения очень проста: снаряд поднимают, отпускают в свободное падение. Так повторяется много раз. С каждым ударом скважина становится чуть-чуть глубже. Когда пройден участок в 50 см, снаряд вынимают, освобождают от грунта. И все повторяется заново.
Чтобы бурение шло быстрее, необходим тяжелый снаряд. Если стенки трубы толстые, масса и так может быть значительной. При необходимости можно утяжелить — залить свинцом верхнюю часть трубы. Также для ускорения прохождения нижний край можно заточить, но делать это надо так, чтобы скос был направлен внутрь. Еще один момент: обратите внимание на прорези в буровых снарядах. Они облегчают удаление породы. Особенно это важно при прохождении плотных, вязких глиняных пластов.
Трос для ударно-канатной буровой установки нужен диаметром 10-12 мм. Если работать будете вручную, необходимы перчатки. При прохождении верхних слоев проще использовать ручной бур, а для более легкого прохождения верхних слоев в сухое время, можно в пробуренную скважину залить воды.
Обсадная труба и фильтр
Все описанные выше технологии самостоятельного бурения скважин на воду имеют общие черты. После того как скважина вышла на водоносный горизонт (в породе появится вода в больших количествах), еще некоторое время продолжают бурить, углубляясь в глубь водоноса на 1-2 метра. Затем весь буровой снаряд разбирают, а внутрь скважины устанавливают обсадную трубу.
С обсадной трубой надо разобраться. Диаметр выберите в зависимости от того, какого размера вам пробурили скважину и от типа насоса, который планируете использовать. Надо внимательно отнестись к выбору материала. Некоторое время для обсадной трубы использовали асбестовые трубы. Но они очень вредны — сильнейший канцероген. Не стоит использовать и оцинкованные трубы — цинк из организма не выводится, накапливается. А отравление им имеет очень плохие последствия.
Остается не такой большой выбор — трубы из стали и нержавейки, а также пластиковые — ПНД и ПВХ. Нержавейка — практически идеальный вариант, за исключением цены и сложности сварки. Чтобы шов не ржавел необходима сварка в аргонной среде, а это непросто. Хотя, в некоторой степени помочь могут специальные электроды для сварки нержавейки.
В последние годы все более популярны трубы из пластика. ПВХ и ПНД — дешево и сердито, но для их установки скважина должна быть идеально ровной. Еще один момент — пластик не очень хорошо переносит нагрузки. Потому их использовать можно на небольшой глубине — метров до 15. В любом случае ставить для скважины канализационные трубы не стоит, лучше все-таки найти водопроводные, хоть они и дороже стоят: стенки в них разной толщины, так что вложения оправдаются.
Стальные трубы точно не сомнутся и простоят долго, но и у их есть существенный недостаток: они ржавеют. Тем не менее, из описанных выше вариантов именно металл оптимальный, если нет средств на нержавейку.
Чтобы внутрь обсадной трубы поступала вода, в нижней ее части, которая погружается в водоносный горизонт, делают фильтр. В трубе делают отверстия. Есть два варианта. Первый — сверлом большого диаметра, в четыре ряда в шахматном порядке. Второй — прорезают болгаркой продольные щели (размер 1,5-2,5 мм).
Поверху трубы наматывают проволоку (3-4 мм диаметром), а сверху нее крепят сетку с очень мелкой ячейкой. Лучше всего использовать нержавейку. В этом случае можно будет промывать фильтр от отложений при помощи промывочных растворов, а проволоку и сетку можно приварить к трубе.
Если использовать любой другой металл, через некоторое время фильтр выйдет из строя. Черный металл ржавеет, остальные разрушаются из-за электролитической коррозии.
Абиссинский колодец или скважина-игла
Это вид ручного бурения скважин на воду и бурением не назовешь — специальную штангу с литым конусообразным наконечником забивают в грунт, наращивая по мере надобности трубами-штангами (длинна одной 1-2 метра), которые соединяются при помощи резьбы. Называют этот тип скважин по-разному, забивная, абиссинская, игла. Все это об одном методе.
Отличие от всех других методов в том, что эти трубы так и остаются в земле, именно по ним будет поступать вода. То есть это скважина без установки обсадной трубы. Ее пробивают при помощи этих труб, их же потом и используют. Потому в качестве штанг, которыми наращивают иглу, используют водопроводные трубы с толстой стенкой. Диаметр от 25 -32 мм. Так как трубы забиваются навсегда, их соединение должно быть герметичным. Традиционно для повышения надежности используют подмотку (обычно — льняную), можно ее обмазать герметиком.
Первый элемент абиссинского колодца называется иглой. Но наконечник-пика далеко не единственное отличие этой части от других. Почти во всю длину трубы насверлены в ней отверстия. Это — фильтр для воды. Через них внутрь будет поступать вода. Чтобы они не забивались породой, поверх трубы спиралью наматывают проволоку, а на нее крепят мелкую сетку. Чтобы скважина служила долго, не забивалась, была возможность сделать промывку, проволока и сетка должны быть из нержавейки. Только в таком варианте служить фильтр будет долго и без проблем. Использование других металлов, пусть и нержавеющих, намного сокращает срок службы скважины — металлы разрушаются за счет электролитической коррозии. Потому латунная, медная или какая-либо другая проволока или сетка на стальную трубу не подходят.
Еще один момент. Чтобы при забивании сетку и намотку не оторвало, их приваривают к трубе. Следующий момент: диаметр широкой части конуса должен быть шире диаметра трубы. При забивании конус оставляет отверстие большей ширины, чем идущая за ними труба с намоткой, потому ее не сорвет.
Техпроцесс забивания скважины-иглы чрезвычайно прост: бьют по трубе, загоняя ее в грунт. Но если стучать чем-то тяжелым по верхушке трубы, она деформируется. Потому делают специальное устройство — бабку и конус, который навинчивается на верхушку трубы. Внутри бабки ударная поверхность имеет тоже форму конуса. Имеющиеся полости внутри заливаются свинцом — для увеличения веса. Чем больше весит снаряд, тем быстрее будет забиваться труба, но учтите, что поднимать его надо руками и очень много раз.
Сама баба в диаметре намного больше, чем труба, которую будут забивать. Чтобы при ее движении не было люфта внизу устанавливается шайба подходящего диаметра (чуть больше наружного диаметра трубы). В результате бабка свободно ходит вверх/вниз, но без какого-либо люфта. Высота подъема снаряда определяется его размерами — надо чтобы она не слетала с забиваемой трубы. Внешний вид бабки для забивки абиссинского колодца и ее чертеж расположены ниже.
Это не единственное приспособление, при помощи которого забивают скважины. Делают на трубу мощный зажим, который фиксируется по принципу струбцины. Вместо бабки используют тяжелое металлическое кольцо с двумя ручками. Как им работать — смотрите в видео.
Как видите, пробить скважину на воду можно и внутри дома или даже на дне старого колодца. Не так много места надо.
stroychik.ru
Классификация
В зависимости от глубины и диаметра все водозаборные скважины делятся на 3 основных типа:
- Мелкая скважина, глубиной до 10 м и диаметром 3-5 см. Используется преимущественно для хозяйственно-бытовых нужд и для полива. Вода из таких скважин требует обязательной фильтрации ввиду большого количества примесей.
- Скважина средней глубины, до 30 м, и диаметром от 5 до 12 см. Самый распространенный тип водозаборных скважин. При сроке службы до 20 лет и рабочем напоре воды около 3-5 м³ в час является оптимальным вариантом в финансовом отношении.
- Глубокая скважина, глубиной до 150 м и диаметром до 35 см. Вода в таких скважинах наиболее чистая благодаря дополнительной фильтрации. Срок службы глубокой скважины может достигать 50 лет.
Учитывая глубину и направление бурения, а также характер проходимых пород, можно выделить и такие разновидности скважин, как:
- скважина на песок;
- скважина на известняк;
- абиссинский колодец;
- артезианская скважина.
Одним из наиболее простых и сравнительно дешевых видов водозаборных скважин является так называемый абиссинский колодец. Прохождение слоев грунта здесь осуществляется путем последовательного забивания труб диаметром до 5-6 см, соединенных между собой с помощью герметичного резьбового соединения посредством специальных муфт. На конце первой трубы устанавливают конусообразный наконечник несколько большего диаметра, что позволяет уменьшить трение трубы о грунт. Срок службы абиссинских колодцев может достигать 30 лет, скорость подачи воды на поверхность — от 10 до 30 литров в минуту.
Артезианские скважины обустраиваются в подавляющем большинстве случаев в известняковых породах. Объясняется это тем, что в известковых водоносных слоях присутствие воды является гарантированным в любом случае, независимо от местности и сезонно-климатических условий. Глубина скважины артезианского типа может составлять от 50 до 450 м в зависимости от гидрогеологических условий местности. Характерной особенностью артезианских скважин является их способность к самоизливанию, поэтому воду из них возможно откачивать со скоростью до 5 м³ в час, что в значительной степени превышает данный показатель для скважин на песок.
Основные принципы
В настоящее время для бурения водоносных скважин используют два основных принципа:
- ударный;
- вращательный.
Ударное бурение по характеру прохождения пород представляет собой бурение сплошным забоем. В зависимости от способа передачи усилия от силового агрегата к буровому наконечнику различают:
- ударно-штанговый метод;
- ударно-канатный метод.
Ударно-штанговый метод
Ударно-штанговое бурение осуществляется при помощи передачи ударной нагрузки на наконечник посредством штанг — металлических прутьев диаметром 16-22 мм. Удары штангой наносятся непосредственно по буровому наконечнику, что позволяет избежать деформации резьбовых соединений обсадных труб. Данный метод используют в случаях, когда невозможен подвод воды к буровой установке, в условиях крайнего севера и в труднодоступных местностях.
Ударно-канатный способ
Ударно-канатное подразумевает использование гибкой передачи ударной нагрузки на наконечник при помощи каната (троса). Этот метод использовался еще в Древнем Китае, когда с определенной высоты сбрасывался тяжелый конусообразный груз, уплотнявший и раздвигавший грунт. В настоящее время в качестве наконечника при ударно-канатном бурении используют так называемые желонки и забивные стаканы. Желонка имеет специальный клапан, при помощи которого удерживается выбираемый из скважины грунт. В стакане порода удерживается за счет силы трения.
Желонка используется преимущественно для бурения рыхлых песчаных грунтов, забивной стакан — для разработки глинистых почв и суглинков. Данный способ позволяет оборудовать достаточно глубокие скважины глубиной до 300 м. Наиболее глубокие скважины, разработанные ударно-канатным способом, имеют в продольном разрезе телескопическую структуру, сужающуюся по мере углубления.
Обе эти разновидности ударного бурения отнюдь не лишены недостатков. Бурение ударным методом — процесс длительный и достаточно трудоемкий ввиду малой глубины проходки. Кроме того, уплотнение стенок скважины в процессе прохождения сильно снижает удельную водоотдачу грунта. Тем не менее данный способ весьма распространен, поскольку предполагает минимальное использование специальной техники и может быть применен при самых неблагоприятных условиях.
Гораздо большую производительность имеют различные методы вращательного бурения, среди которых основными являются:
- роторное бурение;
- шнековое бурение.
Роторный вариант
Роторное бурение широко применяется для бурения скважин и представляет собой вращательное бурение сплошным забоем. Данный метод заключается в прохождении грунта вращающимся буром и последующем удалении разрушенной породы посредством подачи воды. По направлению циркуляции промывочного раствора и вывода шлама из скважины различают следующие разновидности роторного бурения:
- с прямым водотоком;
- с обратным водотоком.
При бурении роторным методом с прямым водотоком вода под давлением через штанги и бурильные трубы подается непосредственно в зону бурения. Затем вместе с частицами разрушенной породы вода поднимается к устью скважины и по лотку направляется в заранее оборудованный отстойник. В качестве промывочной жидкости используют обычно растворы глины или иных клеящих веществ различной плотности, позволяющие укрепить стенки скважины.
При бурении с применением обратной промывки раствор самостоятельно поступает из отстойника в зазор между стенками скважины и бурильными трубами и достигает забоя. Затем при помощи насоса, расположенного на поверхности, вода вместе с частицами породы через отверстия в буре поднимается к устью и через шланги отводится в отстойник.
Бурение роторным методом как с прямым, так и с обратным водотоком, можно осуществлять на довольно большую глубину без осадки, поскольку стенки скважины удерживаются от обрушения избыточным давлением столба воды.
Роторное бурение с промывкой обладает рядом характерных преимуществ в сравнении с методами ударного бурения. Это и высокая скорость прохождения, и сравнительно малый расход обсадных труб, и возможность бурения скважин достаточно большого диаметра.
Роторно-турбинный метод
Вращательным методом с прямой подачей промывочного раствора является и так называемый роторно-турбинный метод бурения скважин. В этом случае к буровой колонне подключаются два спаренных турбобура, приводимых в движение напором поступающей сверху жидкости. При этом достигается наиболее равномерное прохождение грунта внутри всего забойного пространства.
Гидродинамический способ
Разработка скважин возможна и вовсе без бура (долота). Таковым является, в частности, так называемое гидробурение. Заключается оно в узконаправленной подаче струи воды под большим давлением в точку, намеченную под разработку. Процесс этот достаточно быстрый, но имеющий свои недостатки. Выбор гидродинамического метода может быть целесообразен только на рыхлых почвах — песках и супесях. При выходе на глинистые или известняковые горизонты возникают соответствующие проблемы. Кроме того, глубина скважин, пробуренных таким способом, не может превышать 15 м.
Шнековый
Шнековое бурение осуществляется без использования промывочного раствора и применяется при разработке скважин на глубину до 50 м (в редких случаях — до 80 м). Шнек представляет собой конструкцию, сваренную из стальной трубы и закрученной вокруг нее ленты винтообразной формы. На конце трубы закреплен породоразрушающий элемент — бур либо долото с двумя или тремя резцами. При вращении шнека разрушенная порода по винтовой направляющей поднимается наверх и выводится в отвал. Это называется бурением «всухую».
На проблемных и плохо изученных почвах возможно одновременное использование двух или более методов (например, ударно-канатный в сочетании с роторным). Подобные способы бурения скважин называют комбинированными.
Критерии выбора
Основными критериями выбора метода бурения скважин являются гидрогеологические условия местности, уровень залегания грунтовых вод, целевое предназначение скважины и другие факторы. Осуществляя выбор технологии бурения, в первую очередь необходимо оценить качественный состав грунта и предполагаемую глубину будущей скважины.
Так, при бурении песчаных и гравийно-галечниковых грунтов на глубину до 100 м при диаметре скважины до 20 см вполне подойдет шнековый метод. Ударно-канатный способ является наиболее подходящим для песчаных и твердоскальных грунтов при условии заглубления забоя не более чем на 150 м. Та же технология с использованием забивного стакана может быть оправдана на глинистых почвах и суглинках.
Роторный метод с прямым водотоком подойдет для разработки как песчаных и текучих пластичных грунтов, так и для наиболее твердых скальных пород. Роторный способ с применением обратной промывки будет оптимальным на рыхлых грунтах при глубине шахты забоя вплоть до 500 м и диаметре до 1 м.
На проблемных почвах с чередованием слоев различной плотности целесообразно применять комбинированные методы, например, ударно-канатный — в рыхлых водонесущих горизонтах на глубине до 150 м, и роторный — в безводных плотных слоях на глубине свыше 150 м.
В любом случае приступать к организации скважины нужно лишь после тщательной и всесторонней оценки конкретной отдельно взятой ситуации.
www.vseoburenii.ru
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 водозаборного сооружения.
Что подразумевает технология бурения скважин 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 стесненных условиях 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 трубы диаметром 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 – насос “Малыш”, 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.
fb.ru