Методы бурения скважин

• Главная »
• Водоснабжение »
• Скважины »
• Способы бурения скважин

Чтобы понять, с чем придется столкнуться при устройстве автономной точки водозабора, владелец индивидуального участка должен хотя бы в общих чертах понимать, какие виды бурения существуют и чем они отличаются один от другого. Правда, это не значит, что он сможет выбрать любую технологию, которую захочет. Методы бурения скважин на воду определяются с учетом геологических особенностей конкретной местности, расположения точки бурения относительно построек на участке, а также финансовых возможностей потребителя.

Классификация способов бурения

Ключевым фактором, определяющим, какие способы бурения могут быть использованы на участке, является глубина залегания водоносных горизонтов. При этом, в идеале, скважину нужно бурить в самой его низкой точке. Если окажется, что «до воды» не более 20 метров, то обустройством автономного объекта вододобычи можно заняться собственноручно, а если глубина будет большей, то риск не справиться с задачей значительно возрастает.

Если же рассмотреть способы бурения скважин, то в настоящее время на практике применяются:

Способ # 1 Ударно канатное бурение

Ударно-канатное бурение – процесс трудозатратный и небыстрый. Подходит не только для малых глубин – можно успешно пробурить скважину глубиной до 300 м. Основная рабочая нагрузка приходится на:

• Желонку – бросается в скважину с высоты. При ударе наполняется грунтом за счет наличия клапана. Далее она вытаскивается «на гора», очищается от грунта и снова бросается вниз.
• Стакан забивной «функционирует» по аналогу желонки, однако в нем нет клапана. Грунт при ударе о дно шахты скважины застревает в стакане благодаря силе трения.

Внимание! Способы бурения скважин на воду своими руками ударно-канатным методом предполагают, что желонка используется для бурения песчаных или обводненных грунтов. А забивному стакану покоряются грунты глинистые и суглинистые, то есть очень вязкие. Именно такая масса при отрыве стакана застревает в нем.

Способ # 2 Роторное бурение

Такие методы бурения скважин предполагают задействование буровых установок – их можно купить, а можно сконструировать самостоятельно. Разрушение породы в этом случае происходит при помощи шарошечного долота. За поднятие же грунта на поверхность «отвечает» буровой раствор. Другими словами, речь идет о бурении с промывкой. Данная технология подходит для бурения:

• известняка;
• скального включения;
• морены.

Вращение буровых штанг происходит за счет крутящего момента ротора. При необходимости штанги могут утяжеляться.

Способ # 3 Шнековое бурение

Способы бурения построены на основе энергии вращения. В качестве породоразрушающего элемента используется либо керноприемник большого диаметра, а попросту бур, либо долото на 2-3 лопасти. Посредством шнека, разрушенная порода подается наверх.

Эта технология очень быстрая – за рабочий день реально пройти до 40 м забоя, но в том случае, если порода податливая и мягкая. Шнековое бурения является отличным решением при выполнении скважины на песок, но только не на большую глубину.

Способ # 4 Ручное бурение

В данном случае могут применяться указанные выше виды бурения скважин – просто конструкции в каждом случае создаются собственноручно. Если же говорить о самом примитивном и недорогом ручном бурении, то в этом случае хорошим примером будет бурение скважины с помощью ледоруба. По сути это шнековое бурение, а рабочее приспособление создается на основе ледоруба. Ствол скважины формируется обсадной трубой. Важно постоянно контролировать вертикальность шахты – для выравнивания под рукой стоит иметь деревянные колышки.

Способ # 5 Колонковое бурение

Такие виды бурения скважин на воду подходят для пород любой твердости. В глубину данный способ позволяет пробиться до 12 км, что актуально в первую очередь при геологоразведке. Технология предполагает породоразрушение по периферийной части забоя, при этом сохраняется колонка породы (керн). Для очистки шахты используется буровой насос или же компрессор. Посредством колонны бурильных труб внутрь забоя может нагнетаться:

• вода;
• эмульсия;
• глинистый раствор;
• пена;
• полимерная жидкость;
• аэрированный раствор;
• сжатый воздух.

Извлечение керна происходит при поднятии бурильных труб. При этом задействуются съемные керноприемники. Как вариант, керн может быть извлечен через колонну труб непосредственно в процессе бурения обратным потоком промывочной жидкости. Основную работу выполняет, в зависимости от твердости пород, буровая коронка или колонковое долото.

Способ # 6 Бурение малогабаритной установкой (МГУ)

Очень распространенный способ устройства точек водоподачи. Ключевое достоинство технологии – мобильность установок. Их можно использовать в любой точке участка. Нет необходимости сносить забор, ландшафтные объекты и пр., обеспечивая подъезд транспорту с буровой установкой, поскольку конструкция МГУ разборная. По окончании работ вокруг скважины газонная трава, к примеру, приобретает первоначальный вид очень быстро. А еще такой способ является самым малозатратным, если сравнивать с другими технологическими решениями.

Функционирование МГУ базируется на эффекте бурения обратной водой. Это значит, что задействуется насос, вода от которого поступает в шахту, где она идет штангами, вымывая через отверстие бура почву на поверхность. Справиться с такой работой может команда из 2 бурильщиков. Неглубокая скважина в среднем обустраивается за 8-10 часов. Единственное, что нужно позаботиться об источнике питания 220 В, для обеспечения работы насоса. Правда, есть МГУ, основанные на ручном труде, но сейчас они практически не используются в силу высокой трудозатратности.

Поклонники метода утверждают, что на данный момент бурение малогабаритной установкой – технология, не имеющая конкурентов по различным параметрам в сфере выполнения неглубоких скважин на индивидуальных подворьях.

Способ # 7 Гидробурение

Такие способы бурения скважин на воду базируются на канатно-вращательной технологии. Однако в конструктивном решении установки отсутствует забурник. Размывание грунта происходит под большим напором воды. Метод отлично работает на рыхлых почвах, песчаных и супесях. Среди важных минусов, в первую очередь, стоит отметить невозможность бурения слоя юрской глины. Если в процессе бурения на пути попадется плывун, то имеет место большое поглощение воды, а оседающий песок бурение тормозит.

Если же состав грунта не преподносит сюрпризов, то бурение выполняется оперативно. Правда, заранее нужно подготовить обсадную колонну, опускаемую в скважину. Буровая вода предполагает включение хлористоводородной кислоты. Концентрация – 1:20 000. Это предупредит загрязнение водоносного горизонта.

Еще одним ограничительным фактором, при использовании технологии гидробурения, является глубина. Граничные параметры полученной скважины – 15 метров в глубину, а диаметр 50-300 мм. Обязательный завершаются этап устройства такой скважины – цементирование столба объекта снаружи. Такой пояс в глубину должен быть минимум 3 м относительно поверхности земли.

Рекомендация

Какой именно метод бурения скважины на воду будет уместным в вашем конкретном случае и с технической точки зрения, и с экономической, правильно определить смогут только профессионалы с большим опытом выполнения таких работ. Прежде, чем сделать выбор, обязательно проконсультируйтесь у специалиста. А еще лучше доверьте эту ответственную работа бригаде профильных бурщиков. 

www.novoe-mesto.ru

Содержание

Бурение — сложный технологический процесс, состоящий из параллельных, последовательных, комбинированных локальных процессов. Если рассматривать все существующие виды и разновидности, получится книга, причем неоконченная: любое, даже незначительное, изменение в технологии, инструментарии, составе промывочного агента — повод отразить это в названии.

Поэтому оставим теорию и займемся актуальным, практикой — повсеместно применяемыми методами бурения скважин на воду.

Механическое бурение скважин на воду ↑

Из разновидностей бурения для артезианских скважин наиболее часто применяют вращательное роторное. Оно относится к бескерновым (используют шарошечные долота), и важной задачей становится своевременный вынос на поверхность разрушаемой по всей площади забоя породы. Способ этот скоростной, экономичный, но подходит не для всех пород, поэтому его комбинируют с другими видами, когда это требуется. Для устройства фильтровых скважин часто применяют шнековый метод.

Механический шнековый способ ↑

Метод шнекового бурения скважины на воду применяют, когда не требуется глубокий проход, а породы не являются твердыми (глубоко и в камнях бур попросту не пройдет: резец не справится). Фильтровые скважины на воду неглубоки (бурят только до песка), твердые породы располагаются ниже, поэтому шнековое бурение применяют чаще всего. Шнек — транспортер измельченной породы на поверхность, что делает этот вид бурения рациональным: не нужны дополнительные оборудование и мероприятия для подъема грунта; сразу видно, какой пласт проходит бур.

С применением шнекового способа бурения скважину на воду устраивают за один день в подавляющем большинстве случаев.

Механический роторный способ ↑

Этот метод бурения применяют для проходки глубоких скважин (в основном артезианских). Используют тяжелую технику: буровые агрегаты, смонтированные на базе грузовых автомобилей «Урал», «КамАЗ», «МАЗ», «ЗИЛ». Разрушение породы проводят вращающимся долотом. Крутящий момент от двигателя (маршевый двигатель автомобиля или палубный, установленный на платформе) посредством сцепления и карданного вала передается ротору, ротор вращает бурильную трубу. Шарошечное долото соединено с бурильной трубой УБТ (утяжеленная бурильная труба), увеличивающей нагрузку на забой.

Бурение с промывкой (продувкой) ↑

Бурение с промывкой (вращательное роторное) активно применяют в устройстве артезианских скважин. В процессе проходки верхних слоев используют глинистый раствор, в процессе проходки известнякового слоя — чистую воду. Задачи промывочной жидкости — охлаждение рабочего элемента, вывод на поверхность разрушаемой породы, закрепление стенок скважины в процессе работ, снижение силы трения, создание давления на продуктивный горизонт. Циркуляцию промывочной жидкости обеспечивает либо насос, либо компрессор, либо оба устройства.

Промывка бывает прямой и обратной. Применяя прямой способ, промывочный агент закачивают внутрь трубы, а обратно он поступает через затрубное пространство. Применяя обратный способ, промывочный агент закачивают в затрубное пространство, а на поверхность он поступает непосредственно через трубу. Выбор способа промывки каждый раз индивидуален (зависит от параметров скважины, результатов геологических исследований). Промывочный агент не только выносит на поверхность породу (что позволяет делать забор керна в процессе работ), но и помогает определить дебит будущей скважины (его прогнозируют по поглощению раствора).

Обратную циркуляцию часто используют в бурении крупных скважин (большой диаметр кондуктора/обсадных труб) при проходе неустойчивых пород, в бурении с выносом керна. Продувка — то же, что промывка, но в качестве агента используют газ (скважину не промывают, а продувают).

Бурение скважин на воду своими руками ↑

Методы бурения скважин на воду, устраиваемых своими руками, относятся к ручным, но мало отличаются от механических. Главные различия — производительность и глубина. Однако бурят даже с промывкой. Часто используют садовый бур, применяют шнековый способ, другие виды буров, реже — ударно-канатный метод.

Ударно-канатный способ ↑

Ударно-канатный способ — самый простой. Бурят без помощи тяжелой техники, пользуясь специальной установкой, состоящей из:

• каркаса,
• ударной штанги,
• забивного стакана,
• троса, лебедки и блока.

Установка простейшая — тренога с забивным стаканом; стакан соединен тросом с лебедкой. Лебедкой стакан поднимают вверх, а затем отпускают: острой кромкой снаряд режет грунт. Стакан извлекают, грунт из него изымают и продолжают процесс. Если грунт сыпучий, используют желонку (простой стакан в таком случае не годится, так как теряет в пути все набранное) с заслонкой в нижней части, закрывающейся при наполнении снаряда. На каменистых грунтах нужно работать сначала долотом, а потом желонкой извлекать измельченную породу, но целесообразнее применить другой метод.

Ручной роторный способ ↑

В ручном роторном бурении из оборудования применяют:

• бурильную вышку,
• лебедку,
• бурильные штанги,
• обсадные трубы и сам бур.

Вышка и лебедка обеспечивают подъем бура и его спуск вместе со штангами (бурильная колонна). Здесь также можно использовать треногу как вышку. Трубы соединяют друг с другом — они образуют бурильные штанги; бур крепят к нижней. При использовании бура-ложки обсадную трубу устанавливают в процессе; такой бур свободно проходит сквозь нее. При использовании спирального бура его периодически извлекают и освобождают от грунта, разбирая бурильную колонну, а затем вновь собирая. Занятие не из легких, но пройти глинистые или гравийные пласты можно только спиральным буром («ложка» не возьмет гравий).

Шнековый способ ↑

Еще один ручной способ — бурение садовым буром, наращиваемым по ходу действия такими же бурами. Измельченную породу выносит на поверхность шнек (бур особой конструкции: резец разрушает породу, лопасти подают ее наверх). Вышка при таком способе не требуется, а садовый бур работает от простейшего двигателя, значительно облегчая проходку за счет снижения доли ручного труда. По окончанию бурения 10-метровую трубу (соединенные несколько) помещают в скважину и забивают в песок. При применении механического способа шнеком бурят разведочные скважины, получая керн непосредственно в процессе прохода.

Видео: бурение скважин на воду различными методами ↑

В представленных роликах показаны различные методы бурения скважин на воду.

Ручное бурение скважины на воду ударно-канатным способом ↑

Грунт удачный: молодой человек справляется, судя по всему, легко.

Механическое шнековое бурение ↑

Очень наглядный ролик. Нашли отличную линзу (вода пошла, почти как с артезианской). Будем надеяться, подозрительное дощатое сооружение не то, что мы думаем, а своеобразный сарай для хранения лопат (и септик где-то рядом не зарыт). Во избежание сюрпризов такого рода услугу надо заказывать «под ключ». Тогда на подрядчика ложится ответственность за близстоящие подозрительные сооружения: и моральная (я испортил воду всему поселку своим септиком), и уголовная (по части первой, самой легкой, 80 000 р. — гораздо выше, чем стоимость разведки).

Оптимистичное видео бурения своими руками ↑

То есть абсолютно — при помощи ручного ямобура. 50 см грунта за 2,5 минуты! Представив, как бур наращивают, каждый раз достают, разбирают колонну, освобождают от грунта рабочий элемент, вновь собирают, а главное, сколько на все это нужно простой физической силы (уже на вторых 50 см человек достал бур с трудом), мы пришли к выводу, что метод незаменим в геолокации кротов (правда, он несколько разрушающий) и создании расширенной карты их ходов, но не более.

aqua-guru.ru

Роторный способ

Для проведения указанного способа бурения чаще всего используют буровые машины. Размельчение породы проводится при помощи шарошечного долота, а наверх все подается буровым раствором, с применением промывки.

Буровые штанги приводятся в действие ротором, а он работает от двигателя. Для того чтобы долото эффективно бурило, ему надо придать соответствующую нагрузку, что делается за счет утяжеленных буровых штанг.

Ударно-канатный и шнековый метод

Ударно-канатный метод представляет собой древний способ бурения скважин, который использовался еще в Древнем Китае. Если раньше на грунт бросали с высоты утяжеленный конус, то сейчас применяются забивные стаканы и желонки.

В качестве снаряда используется желонка, во время удара которой грунт набивается внутрь (наличие клапана не дает грунту выпасть). После чего желонка достается на поверхность, из нее удаляют грунт и снова бросают ее.

Забивной стакан по своей конструкции напоминает желонку, но в нем нет клапана, и порода держится в нем за счет силы трения.

Бурение скважин желонкой может проводиться в песчаных или обводненных грунтах.

Для того чтобы бурить в вязких грунтах, лучше использовать забивной стакан.

Это достаточно длительный и трудоемкий метод, но он позволяет работать на глубине до 250-300 м. При необходимости проведения бурения на значительную глубину используется телескопическая структура, позволяющая по мере углубления уменьшить диаметр скважины.

Хотя это и трудоемкий процесс, но для него надо минимальное количество оборудования.

Шнековое бурение осуществляется за счет работы бура или 2- 3-лопастного долота, а разрушенная порода поднимается при помощи шнека.

Данный способ позволяет проходить до 40 м за день, но он не используется для работы на сыпучих почвах. Его хорошо применять на глинистой почве, делая скважины диаметром до 76 см.

Это дешевый и доступный способ бурения, но на известняке или камне его использовать нельзя.

Канатно-вращательный метод и гидробурение

Для канатно-вращательного бурения скважин используется пустая внутри штанга, на конце которой имеется забурник. После разрыхления породы на поверхность земли она подается способом промывки. Полученный раствор идет в шламоотстойник, и работа выполняется оборотной водой.

Данный метод, позволяющий проходить на глубину 45-50 м, дает возможность работать на песчаных грунтах, в местах, где трудно бурить. Для промывки используется раствор с добавлением бентонитовой глины, что дает возможность укрепить сыпучие стенки скважины.

После того как выполнена работа, инструмент вытягивается, а на его место устанавливается пластиковая труба. В пространство, что образовалось между трубой и почвой, засыпают гравий, улучшающий характеристики скважины и увеличивающий срок ее службы.

Данный способ позволяет бурить на глубине до 200-300 м, но после 30 м надо делать телескопическую структуру.

Гидробурение имеет такой же принцип работы, но вместо забурника используется напор воды. Этим способом можно работать на рыхлых почвах и песках, но нельзя пробурить плотную глину. Процесс происходит достаточно быстро, поэтому надо сразу подготовить обсадную трубу.

Чтобы не загрязнять водоносный слой, в воде, использующейся для бурения, должна быть хлористоводородная кислота в пропорции 1:20 000. Гидробурение можно выполнять на глубине до 12-15 метров.

Перфоративный метод

Перфоративный способ, иными словами, представляет собой создание абиссинского колодца. При этом используются отрезки металлической трубы, герметично соединенные между собой при помощи муфт.

Преимущества абиссинского колодца:

• хорошее качество воды;
• в минуту можно получать 10-30 л воды, что достаточно для средней семьи;
• низкая стоимость работ и возможность создания такого колодца в подвале дома;
• срок службы до 30 лет.

Единственным недостатком такой скважины будет то, что ее нельзя сделать в любом месте.

Сначала бурят до обводненного грунта, потом вставляют в него фильтр и трубу, которую затем забивают на необходимую глубину. Фильтр — это такая же труба, но с множеством отверстий, обмотанная снаружи фильтровой сеткой. Для забивания трубы используются штанги и бабки.

Штанга представляет собой прут диаметром 16-22 мм и служит для ударов по наконечнику, находящемуся на фильтре. За счет того что на резьбах оказывается растягивающая нагрузка, они не повреждаются.

Бабка — приспособление, которое распределяет нагрузку по стволу скважины. Так как вся нагрузка приходится на резьбы, бывает, что они довольно часто ломаются.

Резьбы обязательно должны быть соосными с осью трубы, и сделать это кустарным способом практически невозможно. Для подачи воды применяют самовсасывающий насос, который создает в трубе разрежение и подает воду на поверхность.

Как ухаживать за скважиной и как ее ремонтировать?

Для того чтобы провести ремонт скважины, понадобятся специальные навыки, так как этот процесс по сложности сопоставим с процессом ее бурения. Если вы не участвовали в создании скважины и не знаете, как она устроена, то лучше, чтобы ремонт проводили специалисты.

Для того чтобы увеличить срок службы скважины, надо периодически поднимать со дна фильтр и чистить его. Скважина от засыпки чистится с применением желонки. После того как фильтр станет на свое место, расстояние между ним и стенками надо засыпать песком.

Как видите, есть различные способы бурения скважин. Чтобы выбрать тот, который подойдет для вашего участка, надо учитывать качество грунта, расположение участка, подъезд техники и другие параметры. Поэтому лучше пригласить специалистов, они выберут способ бурения и качественно выполнят все работы.

moyaskvazhina.ru

Механические способы бурения.

Технология механического бурения включает операции по разрушению породы, подачу ее на поверхность, обеспечение стенкам буровых выработок устойчивости и вспомогательные операции. Для разрушения грунта в забое применяют такие приемы, как резание, истирание, удар, скол и комбинированное воздействие (например, истирание и удар).

Транспортировку измельченного грунта на поверхность выполняют двумя методами: сухим, где измельченный грунт устраняют винтовыми конвейерами или сжатым воздухом; и гидравлическим, где грунт удаляют вымыванием его водой под давлением. Далее грунт уже вывозится самосвалами, при отсутствии достаточно количества средств можно купить самосвал бу.

Существуют три основных способа механического бурения: вращательный (буровой инструмент разрушает грунт вращением), ударный (буровой снаряд разрушает грунт ударами) и вибрационный (грунт разрушают колебаниями высокой частоты). Чтобы получить наибольшую эффективность, иногда при бурении используют комбинированные способы: ударно-вращательный или вибровращательный. Механическое бурение совершают машинами и буровыми станками. Если объемы работы небольшие или нужно пробурить мягкий грунт глубиной не больше 5 м, то в этих случаях применяют ручное бурение.

Для вращательного способа бурения характерна высокая производительность (в 3-4 раза превышающей производительности бурения ударами), более низкая стоимость буровых затрат, возможность бурения наклонных, горизонтальных и вертикальных скважин. При вращательном способе бурения буровой инструмент, жестко прикрепленный к нижнему концу вращающейся штанги, истирает, режет или скалывает породу забоя.

Вращательный способ бурения подразделяется на следующие основные виды: колонковое, шнековое, роторное, выполняемые самоходными установками или станками. Колонковым бурением проходят скважины диаметром 4,5…13 см и глубиной до 199 м. Колонковые станки или установки обладают лебедкой подъема трубчатых штанг и механизмом, вращающей эти штанги. На конце штанги расположен колонковый снаряд, имеющий кольцевую коронку (рабочая часть), армированной алмазами или резцами на твердых сплавах. Бурильный снаряд, вращаясь, внедряет колонку в породу, при этом образуется кольцевая выработка породы вокруг керна, который входит в колонковую трубу. Сделав проходку на необходимую глубину, буровые штанги, колонковый снаряд, керн поднимают на поверхность лебедкой. В процессе бурения насосом по бурильным трубам в забой скважины подают раствор из глины (или воду), который, смешиваясь с частицами разрушенной породы, выносит их через кольцевое пространство между стенками скважины и штангами на поверхность. Глинистый раствор обеспечивает охлаждение бурильного инструмента и одновременно защищает стенки скважины от обрушения.

Шнековое бурение используют для скважин диаметром 11…12,5 см и глубиной до 30 м в мерзлых и мягких грунтах. Шнековый буровой станок имеет металлическую раму. Она состоит из 2-ух направляющих стоек, которые установлены на полозьях или передвижной платформе. Направляющие стойки рамы служат для перемещения электродвигателя с редуктором. В шпиндель электродвигателя вставлены буровые рабочие штанги, представляющие собой трубы, где на их поверхности по линии винта наварены реборды (стальные полосы). Штанги извлекают ручной лебедкой. При углублении скважины штанги необходимо наращивать, для этого их между собой соединяют патронами. Звенья штанг заканчиваются долотом (или лопастным резцом), являющимся рабочей частью, при вращении штанг они врезаются в породу. Выбуренную породу винтовым конвейером выдают на поверхность.

Роторным бурением устраивают скважины диаметром 30…40 см и глубиной 150…1200 м. В роторную бурильную установку входят вращатель (ротор, сборная вышка) и оборудование, промывающее скважины раствором из глины. Круглый стол ротора имеет вкладыши, через которые проходит рабочая труба. Роторные вкладыши передают вращение от двигателя к бурильным трубам, прикрепленным к рабочей трубе. Благодаря соответствию размеров вкладышей ротора и наружного диаметра рабочей трубы, последняя может, одновременно вращаясь, перемещаться вниз и вверх. Лопастные и шарошечные долота, установленные на нижнем конце бурильной трубы, разрабатывают грунт забоя скважины по всей площади. Рабочая труба верхним концом соединена с вертлюгом, к которому присоединен насосный рукав, предназначенный для подачи глинистого раствора в бурильные трубы. Вся система бурильных и рабочих труб с вертлюгом подвешивается к крюку. Трубы (рабочие и бурильные) поднимают и опускают с помощью каната, навитого на лебедочный барабан.

Для бурения шпур в породах, имеющих мягкую и среднюю твердость, и в мерзлых грунтах применяют сверлильные машины, работающие на электрическом токе. Сверлильные машины могут быть легкими (с ручной подачей) и тяжелыми (колонковые). Осевое давление в ручной электрической сверлильной машине создается мускульной энергией бурильщика. Колонковая электросверлильная машина имеет автоматическую подачу. Буровая штанга сверл закрепляется в патроне шпинделя. Нижний конец ручной электросверлильной машины оснащают резцом, сделанной из твердого сплава. Подбор буровых штанг выполняют комплектно, соответствуя глубине шпура. Когда бурят ручной электросверлильной машиной, в шпуре образуется буровая мелочь или шлам, который нужно удалить. Для этого сверло быстро вытаскивают из шпура, при этом его вращение не должно прекращаться. Работая колонковыми электросверлильными машинами, шлам устраняют промывкой.

Ударным бурением разрабатывают скважины на полное сечение с начальным диаметром 30 см и конечным 15 см, глубиной до 250 м. Разработка скважин ведется сплошным забоем. Ударным способом бурят скважины для водоснабжения, проводят детальную разведку каменных материалов и инженерно-геологические исследования, замораживают грунт, устраивают набивные сваи и т. д. Ударное бурение подразделяют на ударно-вращательный, ударно-канатный, ударно-штанговый.

Применяют ударно-вращательное бурение для устройства шпур и скважин, обладающих различной крепостью. Станками ударно-вращательного бурения производят проходку скважин до 30 м. При данном способе бурения ударное действие и вращение инструмента совершают двумя независимыми механизмами – пневмоударником и вращателем. Пневмоударник является пневматическим молотком, в котором баек движущегося возвратно-поступательного поршня со штоком наносит удары по коронковому хвостовику. Коронка во время бурения может перемещаться вдоль оси пневмоударника на 2 см. Сжатый воздух к пневмоударнику поступает через буровые штанги. Вращатель состоит из электродвигателя и редуктора, при работе станка он приводит во вращение пневмоударник и буровую штангу, который внедряются в грунт. Штанга должна вращаться с частотой 25 об./мин. Буровую пыль, выходящую из скважины, улавливает обеспыливатель.

Ударно-штанговое бурение обеспечивает минимальное отклонение по вертикальной оси скважины. Опускают буровой снаряд в скважину на трубчатых бурильных штангах. Между собой штанги соединены замками на конической резьбе. Для подвешивания колонн буровых штанг используют вертлюги усиленной конструкции.

При ударно-канатном способе бурения буровой снаряд весом до 3 т падает в забой скважины с высоты больше 1 м, развивая значительную ударную силу. Станок, предназначенный для ударно-канатного бурения, работает так. Опорная мачта бурильного станка состоит из блока. Канат, перекинутый через этот блок, проходит под балансирным роликом и огибает далее ролик, являющийся направляющим. Канат закреплен на лебедочном барабане. Кривошипно-шатунная передача подает качательное движение балансирному ролику, благодаря этому буровой снаряд периодически подымается и падает. В буровой снаряд входят ударная штанга, канатный замок и долото. Различают долото плоское, двутавровое, крестовое и округляющее. Их изготовляют из легированной стали. В процессе бурения скважину заливают водой, с тонкоизмельченной породой она образует шлам. Его время от времени вычерпывают с помощью полого цилиндра (желонки), у которого на нижнем конце находится клапан. Станки ударно-канатного бурения имеют производительность до 30 м в смену. 

Инструменты бурения

Перфораторы, используемые для бурения шпуров, могут быть ручные (имеют массу до 24 кг, им бурят шпуры глубиной до 3 м) и колонковые (либо станковые, масса – до 40 кг, глубина бурения – до 5 м). Воздух к перфоратору подводится компрессором. Рабочим органом перфоратора является буровая головка. Нетрещиноватые породы, обладающие мягкой и средней крепостью, бурят головкой с одним долотом, который армирован твердыми сплавами. При бурении вязких и трещиноватых пород применяют двухдолотчатые головки. Крестообразными головками бурят породы средней крепости, имеющих незначительную трещиноватость, а также вязкие породы. Для бурения крепких и трещиноватых пород используют кресто- и звездообразные головки.

Перфораторные молотки, очищающие каналы от каменной мелочи и пыли, подразделяют на мокрые и сухие. У мокрых перфораторов есть специальные устройства, промывающие канал водой, а в сухих перфораторах канал продувается воздухом. Мокрое бурение лучше сухого, т. к. вода, применяемая для промывки канала, способствует снижению сопротивляемости породы и увеличению стойкости головки бура за счет охлаждения ее водой и уменьшения трения о канальные стенки.

Вибрационный способ применяют для бурения шпур и скважин в мягких грунтах диаметром до 12,5 см и глубиной до 25 м. При вибрационном бурении под воздействием вибрационного снаряда происходит выделение связной жидкости из грунта. При этом частицы грунта, находящиеся в контактной зоне с вибрирующими наконечниками, переходят в состояние подвижности, одновременно резко снижается и сопротивляемость грунта сдвигу. Таким образом, буровой инструмент начинает внедряться в породу. Методы устройства каналов вибрационным способом бурения сходны вибропогружению шпунта и свай. Скорость бурения при вибрационном способе довольно высокая (например, в суглинистой почве шпур глубиной до 1,1 м пробуривается за несколько секунд). По мере увеличения глубины выработки у бурового инструмента вибрация затухает, уменьшается скорость проходки, а на глубине 20…26 м проходка прекращается.

При любом механическом способе бурения скважинные стенки закрепляют обсадными трубами, у которых внутренний диаметр составляет 5…20 см. Колонны обсадных труб выполняют из звеньев длиной 1,6…4,4 м, при бурении их опускают, при этом начинают с большего диаметра. С увеличением глубины скважин переходят на малые диаметры. Соединяют звенья труб ниппелями, муфтами либо свинчивают между собой способом «труба в трубу». Диаметр бурового инструмента должен быть на 5…10 мм меньше внутреннего диаметра труб. Внизу на обсадных трубах устанавливают коронку (так колонны обсадных труб легче опускаются), вверху – патрубок, защищающий трубные нарезки от ударов буровой установкой.

прорабофф.рф

Ручные способы бурения

Метод #1 — абиссинская скважина

Абиссинский метод создания скважины самый простой из всех возможных и заключается в забивании в грунт стального стержня небольшого диаметра — порядка 3 см с заточенным наконечником. Отсюда происходит еще одно название данного вида скважины — скважина-игла. В народе такой источник воды часто называют абиссинским колодцем. Главный недостаток абиссинского метода — ограничение по возможной глубине скважины, которая не должна превышать 8 м. Не зная точно, где находится вода на участке, можно его «изрешетить» скважинами-иглами, так и не достигнув результата. Кроме того, малый диаметр абиссинского колодца приводит к невозможности использования погружного насоса. Это означает, что единственный вариант оборудования для добычи воды из такой скважины — поверхностный насос, который может не обеспечить должный напор в системе водоснабжения.

Основное преимущество скважины-иглы — доступность метода для самостоятельного бурения и наличие в стержне небольших отверстий, за счет чего он используется в качестве и обсадной трубы, и фильтра скважины.

Метод #2 — ударно-канатный

Бурение скважины этим способом широко эксплуатируется как небольшими компаниями, так и владельцами земельных участков за счет закладки скважины с использованием простейшей техники — треноги, лебедки и забивного стакана в виде полой трубы. Стакан имеет острую кромку, которая при забивании в землю, разрушает слои почвы. Труба-стакан подвешивается при помощи троса к треноге и посредством лебедки резко опускается и поднимается. При этом земля из ствола скважины набивается в стакан, поэтому нужно периодически освобождать его от почвы.

Данный метод бурения эффективен, когда грунт на участке мягкий и вязкий. Если же почва сухая и сыпучая, она не задерживается в полости трубы — в этом случае вместо стакана применяется желонка, которая захватывает породу из устья скважины и поднимает ее на поверхность. Ударно-канатное бурение — трудоемкий, затяжной и дорогостоящий, но и наиболее качественный тип создания канала скважины.

Метод #3 — роторное бурение

Достаточно простой способ, доступный для закладки скважин вручную — роторное бурение скважин. В данном случае для формирования ствола скважины применяется бур, похожий на большое сверло, который путем вращения «вгрызается» в землю и проделывает в ней вертикальный канал до водоносного слоя. Такой спиральный бур эффективен при бурении скважин в суглинистых и гравийных почвах. Если же на участке песчаные и сыпучие грунты, то скважина закладывается с использованием бура-ложки – цилиндра со спиралевидными отверстиями.

Механические способы бурения

Технологии бурения скважин с применением твердосплавных насадок на буровой снаряд и тяжелой техники относятся к механическим и служат для создания глубоких артезианских скважин — так называемых, скважин на известняк. Для данных скважин характерна высокая производительность и отменное качество воды.

Метод #1 — колонковое бурение

Самый эффективный метод из механических вариантов бурения, применяемый для прокладки скважин большой глубины (до 1000 м) в скальных породах — колонковое бурение, которое выполняется вращением бурового снаряда с насадкой в виде алмазной коронки высокой прочности. Основное преимущество данного типа бурения — высокая скорость проходки, компактные и маневренные буровые установки, высокий КПД бурения за счет разрушения породы не сплошным забоем, а кольцевым, когда выработка грунта представляет собой цельный стержень (керн).

К недостаткам колонкового бурения относится небольшой (до 16 см) диаметр скважины и быстрый износ буровых коронок. Стоимость проходки 1 м.п. колонковым способом варьируется от 300 до 500 руб. и зависит от сложности пород и глубины прокладки скважины.

Метод #2 — механическое роторное бурение

Роторное бурение выполняется при помощи долота, закрепленного на вращающемся буровом снаряде, который приводится в действие специальным механизмом — ротором. Данный способ бурения водоносных скважин применяется при крайне твердых почвах и относится к самым производительным методам. Использование роторного метода выступает залогом достижения глубинных водоносных горизонтов с чистой водой без соединений железа и высокого стабильного дебита скважины. Недостатком данной технологии бурения считается высокий расход глины и воды для замеса промывочного раствора и попадание частиц глины в водоносный горизонт при промывке ствола скважины.

Также существуют определенные сложности при выполнении бурения роторным способом в зимнее время из-за необходимости подогрева промывочного раствора. Стоимость прохода 1 м. п. при роторном бурении составляет около 2000 руб.

aqua-rmnt.com