Устройство водозабора – одна из первых задач, которую решают владельцы загородных участков. Освоение надела и комфортное проживание на нем невозможно, если не иметь качественную воду в достаточном количестве. Наиболее достоверные результаты о наличии живительной влаги и условиях ее размещения может обеспечить только разведочное бурении скважины малого диаметра своими руками. Кроме того, такое мероприятие дает ценную информацию о составе грунтов над водоносным пластом, а, следовательно, какое использовать оборудование для бурения и подобрать буровой инструмент.
Бурильное оборудование для скважины, выполняемой с целью разведки, может применяться самое простое, начиная от садового шнекового бура, и выполняется, как правило, своими руками.
Такой инструмент вполне может быть изготовлен своими руками.
Более продвинутым инструментом является бур с приводом, который также относится к ручным инструментам.
Однако, следует заметить, что применение такого способа применяется, обычно, при разведке на грунтовую воду, залегающую на глубине до 7 – 10 метров. Дальнейшее продвижение скважины с их применением затруднительно.
Для более глубоких скважин на воду успешно применяется малогабаритное буровое оборудование с возможностью использовать различный буровой инструмент в широкой гамме.
МГБУ просты в эксплуатации, что позволяет использовать их для производства работ своими руками. Большинство установок оснащается вертлюгами, что позволяет использовать такое буровое оборудование для выполнения работ с прямой промывкой. Такая технология дает возможность выполнять шурфы глубиной до 70 метров.
Такие установки оснащаются бурильными трубами с различными видами соединений между собой, в комплект входит и буровой инструмент.
По результатам исследования грунтов выбирается один из способов исполнения скважины.
Ударно – канатный способ
Самый простой метод проходки скважин, дающий наилучшие результаты по качеству вскрытия пластов, но, в то же время, самый трудоемкий. Оборудование для бурения по такой технологии наиболее простое, состоит обычно, из треноги с блоком.
Буровой инструмент представляет собой трубу с желонкой (клапан для удержания разрыхленного грунта внутри трубы). За канат труба приподнимается на высоту приблизительно в полтора метра и резко отпускается. При падении она и разрыхляет грунт. После нескольких таких циклов трубу нужно поднять для выемки грунта.
Таким способом проходят шурфы глубиной до 70 метров в различных грунтах. По мере углубления скважины процесс становится все менее производительным.
Способ идеально подходит для исполнения своими руками, поскольку вышку и буровой инструмент легко изготовить самостоятельно.
Колонковый способ проходки
Сущность его состоит в том, что разрыхление породы происходит не по полному диаметру скважины, а только по ее краям. Середина остается цельной и через буровую колонну извлекается на поверхность.
Буровой инструмент нагружается значительно меньше, что позволяет увеличить скорость проходки и уменьшить нагрузки на механизм буровой установки. При бурении скважин на воду шурф в некоторых случаях дополнительно проходят шнеком. При бурении таким способом возможна проходка шурфа глубиной до 70 метров за один рабочий день.
Способ, по сложности оборудования, нельзя рекомендовать для исполнения своими руками при бурении скважин на воду.
При проходке скважин на воду колонковые установки применяются в мобильном исполнении на шасси различных транспортных средств, что обеспечивает их мобильность. Возможно использование установок такого типа для выполнения шурфов своими руками, при этом технику можно взять в аренду на несколько дней.
Роторное бурение
Название методу дали от способа приведение во вращения буровой колонны в при помощи ротора. Такой способ исключает создание усилий на буровой инструмент в осевом направлении. Подача производится только под собственным весом буровой колонны. В начале процесса, когда вес еще невелик, а также на тяжелых грунтах, для увеличения подачи используются УБТ – утяжеленные бурильные трубы.
Особенностью процесса является высокая скорость проходки с усиленными нагрузками на породоразрушающий инструмент. При этом он нагревается и быстро выходит из строя. Чтобы избежать этого явления в шурф подается вода, как для охлаждения инструмента, так и для размягчения грунта. Для хранения запаса жидкости непосредственно у места производства работ необходимо отрыть две емкости в грунте: основную, являющуюся также шламосборником, и питающую, куда отстоянная в основной емкости вода поступает самотеком. Поступающая по внутреннему каналу буровой колонна, выполнив свое назначение, выносится наверх вместе с продуктами бурения.
Инструмент применяется самый разнообразный
При прохождении промежуточных водоносов производится обсадка стенок скважины до упора в нижний изолирующий слой, после чего бурение производится инструментом меньшего диаметра. Таким образом, скважина принимает вид телескопического устройства. Щелевой зазор между стенками обсадной колонны и шурфа заливается бетоном.
Производительность процесса роторного бурения высокая, что позволяет быстро произвести проходку и запустить процесс промывки скважины. Он может занять довольно продолжительное время, что вызвано необходимостью удалить из водоноса продукты промывки.
Несмотря на кажущуюся сложность процесса, такой способ довольно широко используется для выполнения скважин на воду своими руками.
Турбинное бурение
Это разновидность вращательного процесса проходки шурфов, при котором как породоразрушающий инструмент применяются турбобуры.
Такой способ проходки шурфов применяется для глубокого и сверхглубокого бурения. Применяются бурильные головки, изготовленные из сверхтвердых и композитных материалов, режущие части выполняются из твердых сплавов или с алмазными напайками. При использовании в качестве промывочной жидкости чистой воды, ее подают в скважину под увеличенным давлением по сравнению с вариантом использования глинистого раствора. В процессе проходки мягких грунтов скорость вращения снижается, что увеличивает стойкость инструмента и величину проходки за один рейс.
Целенаправленно такой метод проходки шурфов для добычи воды применяется только при бурении артезианских скважин промышленного назначения на большую глубину. Для бурения на песок он нерентабелен.
Заключение
Выбор способа бурения скважины зависит от гидрогеологической обстановки на месте выполнения работ. Поэтому ее изучение, как и бурение разведочных скважин, является обязательным элементом процесса строительства собственного водозабора. Успехов вам!
Советуем почитать: Малогабаритная буровая установка
oburenie.ru
Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.
Буровая установка – это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины.
В состав буровой установки входят (рис. 4.1):
– буровая вышка;
– оборудование для механизации спускоподъемных операций;
– наземное оборудование, непосредственно используемое прибурении;
– силовой привод;
– циркуляционная система бурового раствора;
– привышечные сооружения.
Буровая вышка – это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25-36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.
Различают два типа вышек: башенные (рис. 4.2) и мачтовые (рис. 4.3).
Их изготавливают из труб или прокатной стали.
Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, козлы 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.
Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.
В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 – предохранительный пояс, маршевые лестницы 16, шарнир 17.
А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.
Основные параметры вышки – грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса. Грузоподъемность вышки – это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины. Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций.
Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300-500 м используется вышка высотой 16-18 м, глубину 2000-3000 м – высотой – 42 м и на глубину 4000-6500 м – 53 м. Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает, на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.
Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2 x 2 м или 2,6 x 2,6 м, нижнего 8 x 8 м или 10 x 10 м.
Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.
Оборудование для механизации спускоподъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 4.4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 4.5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка.
Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.
Иногда применяют крюкоблоки – совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка. На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении – с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях – с помощью штропов и элеватора (рис. 4.6).
Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:
1) спуска и подъема бурильных и обсадных труб; удержания на весу бурильного инструмента; подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.
Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.
Ключ АКБ-ЗМ (рис. 4.7) устанавливается между лебедкой и ротором 4 на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 5. Блок ключа – основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы.
Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.
Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера. Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.
Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.
Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг (рис. 4.8) – это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4.
В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе присоединяется напорный рукав (рис. 4.8) для подачи промывочной жидкости в скважину. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.
Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.
Ротор (рис. 4.9) передает вращательное движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой установлен на подшипнике стол 2 с укрепленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным колесом с одной стороны и конической шестерней – с другой, кожуха 5 с наружной рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.
Силовой привод обеспечивает функционирование всей буровой установки (рис. 4.10) – он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор.
Привод буровой установки может быть дизельным, электрическим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим.
Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока отличается простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и экономичностью, но применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический привод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но в отличие от дизельного не содержат громоздких коробок перемены передач и сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.
Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть – компрессорами, вырабатывающими сжатый воздух, используемый в качестве источника энергии для автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического клинового захвата и др.
Циркуляционная система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает (рис. 4.11) систему отвода использованного раствора (желоба 2) от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8, шламовый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину.
К привышечным сооружениям относятся:
1) помещение для размещения двигателей и передаточных механизмов лебедки;
2) насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей;
3) приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей;
4) запасные резервуары для хранения бурового раствора;
5) трансформаторная площадка для установки трансформатора;
6) площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;
7) стеллажи для размещения труб.
Буровое оборудование и инструмент
В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом.
Турбобур (рис. 4.12) – это многоступенчатая турбина (число ступеней до 350), каждая ступень которой состоит из статора, жестко соединенного с корпусом турбобура, и ротора, укрепленного на валу турбобура. Поток жидкости, стекая с лопаток статора, натекает на лопатки ротора, отдавая часть своей энергии на создание вращательного момента, снова натекает на лопатки статора и т.д. Хотя каждая ступень турбобура развивает относительно небольшой момент, благодаря их большому количеству, суммарная мощность на валу турбобура оказывается достаточной, чтобы бурить самую твердую породу.
При турбинном бурении в качестве рабочей используется промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по бурильной колонне к турбобуру. С валом турбобура жестко соединено долото. Оно вращается независимо от бурильной колонны.
При бурении с помощью электробура питание электродвигателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб. В этом случае вместе с долотом вращается лишь вал электродвигателя, а его корпус и бурильная колонна остаются неподвижными.
Основными элементами винтового двигателя (рис. 4.13) являются статор и ротор. Статор изготовлен нанесением специальной резины на внутреннюю поверхность стального корпуса. Внутренняя поверхность статора имеет вид многозаходной винтовой поверхности. А ротор изготовляют из стали в виде многозаходного винта. Количество винтовых линий на одну меньше, чем у статора.
Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом. Благодаря этому, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей – шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, а самое главное – именно в них давление жидкости создает вращающий момент, передаваемый долоту.
Инструмент, используемый при бурении, подразделяется на основной (долота) и вспомогательный (бурильные трубы, бурильные замки, центраторы).
Как уже отмечалось, долота бывают лопастные, шарошечные, алмазные и твердосплавные.
Лопастные долота (рис. 4.14) выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные и многолопастные. Под действием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента – скалывают ее. В корпусе долота имеются отверстия, через которые жидкость из бурильной колонны направляется к забою скважины со скоростью не менее 80 м/с. Лопастные долота применяются при бурении в мягких высокопластичных горных породах с ограниченными окружными скоростями (обычно при роторном бурении).
Шарошечные долота (рис. 4.15) выпускаются с одной, двумя, тремя, четырьмя и даже с шестью шарошками. Однако наибольшее распространение получили трехшарошечные долота. При вращении долота шарошки, перекатываясь по забою, совершают сложное вращательное движение со скольжением. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее. Шарошечные долота успешно применяются при вращательном бурении пород самых разнообразных физико-механических свойств. Изготавливают их из высококачественных сталей с последующей химико-термической обработкой наиболее ответственных и быстроизнашивающихся деталей, а сами зубки изготавливаются из твердого сплава.
Алмазные долота (рис. 4.16) состоят из стального корпуса и алмазонесущей головки, выполненной из порошкообразной твердо сплавной шихты. Центральная часть долота представляет собой вогнутую поверхность в форме конуса с каналами для промывочной жидкости, а периферийная зона – шаровую поверхность, переходящую на боковых сторонах в цилиндрическую.
Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород, как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы.
Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород. Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения и высокая износостойкость алмазов повышают их срок службы до 200-250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спускоподъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15-20 шарошечными долотами. Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.
Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового и т.п.
Бурильные трубы отличаются повышенной толщиной стенки и, как правило, имеют коническую резьбу с обеих сторон. Трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков (рис. 4.17). Для обеспечения прочности резьбовых соединений концы труб делают утолщенными. По способу изготовления трубы могут быть цельными (рис. 4.18) и с приварными соединительными концами (рис. 4.19). У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь или наружу.
При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89,102, 114, 127 и 140 мм. Толщина стенки труб составляет от 7 до 11 мм, а их длина 6, 8 и 11,5м.
|
Рис. 4.17 Бурильный замок: а – замковый ниппель; б – замковая муфта.
Рис. 4.18 Бурильные трубы с приварными соединительными концами
Рис. 4.19 Бурильные трубы с высаженными концами:
а – высадка внутрь; б – высадка наружу
Наряду с обычными используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Их назначением является создание нагрузки на долото и повышение устойчивости нижней части бурильной колонны.
Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим – к обычной бурильной трубе круглого сечения.
Длина граней ведущей трубы определяет возможный интервал проходки скважины без наращивания инструмента. При малой длине ведущей трубы увеличивается число наращиваний и затраты времени на проводку скважины, а при большой – затрудняется их транспортировка.
Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля (рис. 4.17 а) и замковой муфты (рис. 4.17 б).
Непрерывная многозвенная система инструментов и оборудования, расположенная ниже вертлюга (ведущая труба, бурильные трубы с замками, забойный двигатель и долото) называется бурильной колонной. Ее вспомогательными элементами являются переводники различного назначения, протекторы, центраторы, стабилизаторы, калибраторы, наддолотные амортизаторы.
Переводники служат для соединения в бурильной колонне элементов с резьбой различного профиля, с одноименными резьбовыми концами (резьба ниппельная-ниппельная, резьба муфтовая-муфтовая), для присоединения забойного двигателя и т.п. По назначению переводники подразделяются на переходные, муфтовые и ниппельные.
Протекторы предназначены для предохранения бурильных труб и соединительных замков от поверхностного износа, а обсадной колонны – от протирания при перемещении в ней бурильных труб. Обычно применяют протекторы с плотной посадкой, представляющие собой резиновое кольцо, надетое на бурильную колонну над замком. Наружный диаметр протектора превышает диаметр замка.
Центраторы применяют для предупреждения искривления ствола при бурении скважины. Боковые элементы центратора касаются стенок скважины, обеспечивая соосность бурильной колонны с ней. Располагаются центраторы в колонне бурильных труб в местах предполагаемого изгиба. Наличие центраторов позволяет применять более высокие осевые нагрузки на долото.
Стабилизаторы – это опорно-центрирующие элементы для сохранения жесткой соосности бурильной колонны в стволе скважины на протяжении некоторых, наиболее ответственных участков. От центраторов они отличаются большей длиной.
Калибратор – разновидность породоразрушающего инструмента для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ее ствола в случае износа долота. В бурильной колонне калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота.
Наддолотный амортизатор (забойный демпфер) устанавливают в бурильной колонне между долотом и утяжеленными бурильными трубами для гашения высокочастотных колебаний, возникающих при работе долота на забое скважины. Снижение вибрационных нагрузок приводит к увеличению ресурса бурильной колонны и долота. Различают демпфирующие устройства двух типов: амортизаторы-демпферы механического действия, включающие упругие элементы (стальные пружины, резиновые кольца и шары) и виброгасители-демпферы гидравлического или гидромеханического действия.
studopedia.ru
Виды скважинных установок для бурения
Производительная мини буровая установка успешно предусмотрена для обустройства неглубоких водоносных скважин.
Исходя из доступных способов бурения, агрегаты разделены на следующие виды:
- Ударные установки. Они представлены рамочной треугольной конструкцией с прочным основанием, к которому прикреплен гибкий трос с желонкой и долотом. Отличаются простотой монтажа и надежностью эксплуатации.
- Шнековые установки. Оборудование оснащено буровым шнеком для выемки грунта в необходимом объеме без дополнительного промывания гидросооружения водой.
- Роторные установки. Производительное оборудование, которое предусматривает гидравлическое бурение скважин. Ручная роторная установка – самый доступный вариант, в котором не используется электрический двигатель, а все работы по бурению выполняются вручную.
Бурильная установка предусмотрена для эксплуатации на земельных участках, где нет возможности устанавливать полноценные буровые агрегаты. Она компактная и мобильная, поэтому легко транспортируется и применяется на рельефных участках со сложными подъездными путями.
Достоинства самодельных бурильных установок
Самодельные конструкции МГБУ успешно применяются при разработке скважин на воду для частных домовладений. Достоинств у подобного оборудования имеется немало:
- компактные размеры и малый вес;
- простая конструкция;
- высокая эффективность и многофункциональность;
- доступная транспортировка, быстрый монтаж и демонтаж;
- отсутствие негативного воздействия на ландшафт участка, где проводится разработка скважины;
- возможность использования на небольших участках и в ограниченном пространстве (домовые пристройки, гаражные и подвальные помещения);
- подключение к стандартной электросети или автономному источнику питания;
- доступная стоимость самодельных устройств;
- высокая ремонтопригодность.
Бурение ударным способом
Самый надежный способ разработки гидросооружения, для которого применяется малая БУ, – металлическая труба, оснащенная желонкой. Оборудование эксплуатируется на участках с подвижными и мягкими грунтами – желонка захватывает часть породы из скважинного канала, извлекая на поверхность.
Ударное бурение – трудоемкий вариант разработки скважинного канала, к которому предъявляются особые требования:
- повышенная прочность гибкого троса для извлечения больших объемов грунта;
- безопасность монтажа и эксплуатации;
- высокая производительность.
К основным достоинствам подобного бурения относят:
- длительный срок эксплуатации готовой скважины;
- возможность обустройства гидросооружения с большим диаметром;
- исключение засорения воды сторонними примесями при разработке скважины;
- возможность контроля уровня водоносного горизонта;
- высокую эффективность проведения работ в зимний период.
Среди недостатков можно выделить:
- сниженную скорость преодоления пород, если глубина сооружения значительная;
- обязательное обустройство обсадной колонны;
- возможность обвала отдельных слоев грунта при прохождении плывунов.
Бурение шнековым способом
Эффективный и безопасный способ обустройства неглубокой водоносной скважины в подвижных и легких грунтах с высоким содержанием песка. Разработка рабочего канала для гидросооружения выполняется шнековым стержнем, оснащенным концевым резцом и лопастными элементами, которые предназначаются для подъема грунта на поверхность.
Буровая машина для бурения шнековым способом может быть компактной или крупногабаритной, требующей предварительного монтажа на спецтехнику.
Преимуществами подобного способа являются:
- скорость выполнения комплекса работ по бурению;
- простота сборки и установки оборудования на участке;
- отсутствие необходимости привлечения квалифицированных специалистов и дорогостоящего оборудования для поднятия грунта на поверхность;
- возможность эксплуатации на маленьких участках.
Бурение роторным способом
Эффективный способ закладки частной водоносной скважины в твердых и неподвижных грунтах с высоким содержанием известняка, гальки и гравия.
Для разработки скважины применяется гидравлическая роторная установка – буровой снаряд, оснащенный вращающимся долотом и роторным механизмом.
Роторное бурение обеспечивает эффективную разработку скважинного канала, быстрое достижение глубоких водоносных слоев и стабильный дебит скважины.
На участках с сыпучими и подвижными грунтами, содержащими песок и глину, скважина обустраивается с применением ложкового бура – цилиндрической установки с отверстиями спиралевидной формы. Для плотных суглинистых грунтов используется бур змеевиковый, работающий по принципу штопора. Для каменистых и плотных грунтов подойдет долото заостренной конструкции.
У подобного способа только два недостатка: существенный расход раствора для промывки скважинного канала и возможное проникновение глинистых частиц в водоносный горизонт.
Бурение с промывкой скважины
Самый высокопроизводительный и эффективный способ разработки скважинного канала глубиной свыше 35 метров. Мини-установка для бурения скважин на воду способна обеспечивать скорость проходки до 12 м/час, что гораздо выше, чем у других способов.
Процесс бурения предусматривает обязательную промывку канала скважины прямым и обратным способом.
- Промывка прямым способом – подача раствора для вымывания и выброса грунта на поверхность.
- Промывка обратным способом – подача раствора в скважинный канал и последующая откачка с грунтовой массой при помощи насосного оборудования.
В качестве канала для подачи промывочного раствора используются трубы или шланги для бурения.
Бурильный раствор предназначен для выполнения следующих функций:
- охлаждение и смазка рабочих элементов установки для бурения;
- вымывание грунта из скважинного канала;
- укрепление обсадной колонны.
Для подачи промывочного раствора в канал используется буровое насосное оборудование или мотопомпы.
Сборка малогабаритной буровой установки с ручным приводом
Для изготовления установки в домашних условиях необходимо подготовить основные комплектующие и рабочие инструменты:
- соединительный крест сантехнический;
- ножовку по металлической поверхности;
- металлическую трубу диаметром 0,5 дюйма;
- стальные пластины;
- ключ разводной;
- сгон диаметром 0,5 дюйма.
Важно! Некоторые элементы конструкции для бурового агрегата невозможно изготовить собственноручно, поэтому их необходимо заранее приобрести.
Самостоятельная сборка ручной конструкции предусматривает подготовку отреза трубы, который будет использован в качестве основания для бурильной установки.
Все работы проводятся в следующем порядке:
- Для создания крестовой конструкции на концах трубы проделываются насечки длиной 2 см.
- Стальные пластины в форме наконечника привариваются с торца трубы.
- Шланг для подачи воды соединяется с крестовым отверстием, а для более надежной фиксации используется переходник. Осуществляется подача воды для проверки работоспособности конструкции.
- В крестовое отверстие устанавливается резьба сантехническая, лучше, если она будет изготовлена из пластика или пенькового волокна.
- К основанию трубы подсоединяется отрезок, оснащенный наконечником при помощи сгона.
Важно! После завершения бурения скважины и при достижении метровой глубины выполняется замена наконечника с удлиненным отрезом трубы.
Изготовление установки для бурения с электрическим приводом
Чтобы сделать буровую установку с электроприводом своими руками, следует начать с подготовки рабочих материалов и инструментов:
- электродрель со сверлами;
- отвертка;
- болгарка;
- аппарат для сварки;
- желонка (бур);
- стакан;
- каркас (станина);
- редуктор.
Для непрерывной подачи воды в скважинный канал предусмотрено подключение установки для бурения к редуктору, который выполняет функцию электропривода. Очистка канала выполняется желонкой.
Изготовление установки для бурения проводится следующим образом:
- Предварительное изготовление стакана из отреза металлической трубы диаметром до 12 см. Чем больше масса установки, тем выше скорость прохождения грунта.
- В нижней части отреза проделывается отверстие в форме треугольных зубцов.
- На участке подготавливается котлован для спуска буровой установки.
- Бур изготавливается из металлической трубы диаметром 10 см. В верхней части накручивается винтовая резьба, а на противоположное окончание устанавливается винтовой элемент диаметром до 22 см.
Важно! Рекомендуется изготавливать шнек на два витка, чтобы предотвратить его поломку при разработке шахты на большой глубине.
- К шнеку при помощи сварки фиксируются острые ножи из металла под углом для увеличения скорости прохождения грунта.
- Для упрощения работы со шнеком к штанге при помощи тройника подсоединяется отрез трубы длиной до 150 см. Это обеспечит эффективный перехват бура при ручной эксплуатации установки.
Далее выполняется запуск буровой установки – углубление бура в грунт с постепенным удлинением штанги.
Важно! При разработке скважинного канала глубиной свыше 8 метров установка для бурения монтируется на специальной треноге из металла или древесины.
Малогабаритная буровая установка – это производительное оборудование для разработки водоносной скважины на частном земельном участке. Конструкция буровых установок отличается простотой и надежностью. При этом имеются существенные отличия между установками в отношении цены, технических параметров и срока эксплуатации.
К тому же изготовить самодельные буровые агрегаты достаточно просто, главное – подготовить качественные комплектующие и следовать пошаговой инструкции.
gidpovode.ru