Способы бурения скважин

Ударно-канатное бурение

Этот способ бурения скважин является очень старым и впервые его стали применять древнем Китае. Некоторые особенности всё же отличаются от ударно-канатного бурения сегодня, однако, принцип в целом один и тот же. В древности конусообразный груз подкидывали вверх, после чего при падении он раздвигал почву и уплотнял землю. Сегодня для создания скважин таким способом берутся забивные стаканы и всевозможные желонки. Желонка представляет собой простой снаряд, который бросают в скважину с высоты. Когда происходит удар о землю, снаряд заходит в грунт и из-за специального клапана остаётся в нем. После этого оборудование достаётся наверх, из неё выбирают землю и заново бросают. Также используется забивной стакан, который также представляет собой желонку, но только без специального клапана, вследствие чего земля остаётся в стакане под силой трения.

Используя желонки и забивные стаканы, делают скважины в обводных грунтах, а также на песке. Благодаря использованию забивного стакана можно делать скважины на глинистой земле, на суглинке, на вязкой земле в целом. Когда стакан отрывается, такая земля остаётся внутри него и хорошо достаётся.

Такой способ бурения скважин довольно сложный и занимает много сил и времени. Порой для того, чтоб пробить твердые каменные грунты применяют ударно-канатное бурение с использованием бурового патрона. С его помощью пробивают твердые породы грунта. Породу удаляют из скважины, используя желонку.

Ударно-канатным бурением создаются большие и глубокие шахты – до трёхсот метров глубины. Однако, если глубина скважины большая, то здесь не обойтись без телескопической структуры. Это значит, что верхняя часть скважины создаётся из трубы, которая обладает наибольшим диаметром. После этого, проходя определённую глубину, следуют трубы меньшего диаметра, затем ещё меньше и меньше. Также для удобства используют переносные буровые станки, которые подходят для бурения ударно-канатным методом.

Подобное бурение скважин отнимает много времени, весь процесс медленный и занимает много сил и времени, в отличие от шнекового бурения, однако, чтоб создать скважину таким образом, не нужно много специально оборудованного места.

Роторное бурение

Подобный способ бурения скважин требует наличия спецтехники, в частности буровых машин. Часто используют АРБ-2А2. При подобном бурении горная порода разрушается под воздействием шарошечного долота, а перемененную землю поднимает наверх буровой раствор.

добное строительство скважин называется бурение с промывкой. Таким образом, можно разрушить прослойки извести, включения скальной породы. Буровые штанги приводятся в движение крутящим моментом от ротора, который находится на самой буровой машине, и от двигателя внутреннего сгорания, который располагается непосредственно на машине, идет привод к ротору. Для того чтобы долото крутилось и бурило, сверху на него поступает большая нагрузка. Этого можно достигнуть благодаря тяжелым бурильным штангам.

Канатно-вращательное бурение

Когда для бурения скважины используется подобный метод, то он подразумевает использование полой штанги, с одного конца которой находится забурник. Земля, которая размягчена таким оборудованием, достаётся наверх благодаря промывке с использованием бурового раствора.

Этот раствор далее поступает в отстойник шлама. Так бурение скважины проводится с использованием обратной воды.

Подобный способ бурения осуществим благодаря использованию переносных бурильных установок. Чаще всего это вологодские, курганские, минские установки. Такой метод подходит для бурения скважин в сложных и труднодоступных местах. Он также подходит для бурения скважины на песок, глубина которой до пятидесяти метров. Бурение скважины осуществляется с использованием не просто воды, а особого бурового раствора, который содержит в себе бентиновую глину. Бентин при строительстве скважины позволяет укрепить стены скважины, а также не даёт им обрушиться. После этого, рабочее буровое оборудование достаётся из скважины и в отверстие помещаются пластиковые трубки и фильтры на дно. Вместе с тем, диаметр трубы должен составлять до 125 миллиметров, а диаметр скважины – до двухсот миллиметров. Оставшееся место между трубой и скважиной засыпается щебнем, фракции которого в среднем составляют от пяти до двадцати миллиметров. Усыпка гравием значительно улучшает работу скважины, её характеристику и эксплуатационные качества, срок использования.

Так можно создавать глубокие и большие скважины, глубиной до трёхсот метров. Однако если глубина скважин составляет более трёхсот метров, то она будет иметь телескопическую конструкцию.

Шнековое бурение скважин

Данный способ бурения ещё называют вращательным. Оборудование, которое разрушает породу, может быть двух основных типов:

1. Бур представляет собой керноприемник крупного диаметра.

2. Долото с двумя или тремя лопастями.

Сам шнек доставляет разрушенную породу на поверхность. При этом подобный способ строительства скважин является одним из наиболее быстрых и эффективных. За день работы шнековым бурением можно углубиться на сорок метров, однако, это возможно при условии мягкой породы. Вращательное бурение используют для геологоразведочных скважин, при строительстве скважин на песок. Однако этот способ не подходит, если нужно сделать скважины на мягком сыпучем грунте, например на песках, на большую глубину. Стены сооружения могут запросто обвалиться, прежде чем будут поставлены обсадные колонны. Для суглинка и глинистой земли этот способ является одним из наиболее эффективных и качественных. Диаметр скважины, которая бурится шнеком, составляет в среднем от пятидесяти до семисот шестидесяти миллиметров.

Когда шнек достают из скважины, можно увидеть, какова глубина залегания водоносного песка. Водоносный песок представляет собой песок с большими частичками породы и иногда с примесями гальки.

Данный способ бурения является абсолютно доступным и недорогим. Однако, если при бурении будут обнаружены валуны, известковая прослойка, то он будет совершенно не эффективным и сделать таким образом скважину будет невозможно.

Гидробурение

По большому счету, подобный тип бурения скважин очень схож с канатно-вращательным. Разница состоит только в забурниках. Земля размывается под воздействием большого напора воды. Он идеально подходит для рыхлой земли, суспеси и песка. Однако он обладает некоторыми недостатками, один из них – он не может справиться с прослойкой юрской глины. Когда он попадает на плывун, поглощается много воды, а песок, который выпадает в осадок, замедляет процесс бурения.

Бурение скважины происходит быстро. Именно поэтому, важно раньше подготовить обсадную трубу для того, чтоб быстро установить её в земле. В воду для бурения должны входить хлористоводородная кислота, концентрация которой должна составлять один к двадцати тысячи.

а не даёт пласту воды загрязниться при строительстве скважины. Процесс создания скважины сам по себе довольно быстрый, однако, обсадную колонну нужно подготавливать заранее к установке ещё до того, как бурение начнется. Поток воды должен содержать в себе, как минимум, пятьдесят миллионных долей хлористоводородной кислоты. Это позволяет предупредить загрязнение слоя воды.

Таким способом бурения можно проделать скважину, глубина которой будет до пятнадцати метров, а диаметр от пятидесяти до трёхсот миллиметров. После того, как ставятся обсадные колонны, столб заливают снаружи от колонны, как минимум метра на три от земли.

Перфоративное бурение

Такой способ бурения используют для строительства абиссинского колодца.

Для этого используется труба из железа, которая собрана из отрезков разной длины, которые между собой скреплены с помощью муфт. По своей форме они похожи на своеобразное копье и поэтому её ещё называют скважин иглой. Герметичность соединений резьбы чрезвычайно важна и добиваются её использованием силикона, или же сантехнического льна.

Прежде всего, бурение проводят до начала обводненного слоя земли. Скважина должна быть в диаметре от пятидесяти до восьмидесяти миллиметров в сухой земле. После этого скважину ставят в фильтр, а обсадные колонны забиваются.

Внизу такой трубы располагается фильтр, представляющий из себя простую трубу с таким же диаметром. В ней имеется много отверстий в среднем диаметров от пяти до восьми миллиметров. Снаружи она защищена фильтровой сеткой, способной пропускать влагу и задерживать взвеси и песок. Сквозь подобную сетку с галунным плетением проходят частички только самого маленького диаметра и размеров.

Для установки такой трубы в грунт на глубину от восьми до двенадцати метро применяют всевозможное оборудование, от штанг до бабки.

geobur.ru

Выбор места для бурения

Чтобы знать, как определить где бурить скважину под воду нужно знать несколько важных нюансов. В земле имеются несколько водоносных слоев. Их разделяют водоупорные слои различных горизонтов. Первый водяной слой (верховодка) расположен на глубине около 20 метров. Это фильтрованная смесь из атмосферных осадков и талых вод. Такая вода используется в хозяйственных нуждах и поливе растений.

Пригодной для питья считается вода второго и третьего слоя.

Определить близость нахождения воды под скважину можно различными способами. Эффективным является метод применения селикагеля. Это вещество, поглощающее и удерживающее влагу, позволяет определиться с наиболее подходящим местом для бурения будущей скважины.

Предварительно высушенные гранулы вещества взвешиваются, складываются в неглазированную емкость (горшок), заворачиваются в плотную ткань и закапываются на глубину 1-1,5 метра на участок будущего бурения скважины. Через 24 часа емкость откапывается и взвешивается для определения количества впитанной влаги. Величина нового веса горшка пропорциональна близости водоносного слоя. Использование нескольких емкостей более точно определяет оптимальное место бурения.

Самым же надежным способом по поиску воды является разведочное бурение обычным садовым ручным буром. Производится глубина разведочной скважины (8-10 метров) при помощи наращивания длины ручки бура. Наличие влажного серебристого песка укажет на наличие в данном месте воды.

Лучшим местом под скважину является возвышенный участок, расположенный в 30-40 метрах от источников загрязнений: дренажных сооружений, компостных ям, мусорных нагромождений.

Этапы бурения

Самостоятельный процесс бурения скважины собственными руками является ответственной работой, состоящей из нескольких последовательных этапов:

• проведение разведочных работ по определению места бурения;
• приобретение нужного рабочего оборудования;
• непосредственный процесс бурения;
• установка обсадочных труб;
• подведение добытой воды к месту потребления.

Точную глубину скважины нельзя определить предварительно. Ориентировка осуществляется по глубине аналогичной скважины, расположенной на близлежащем участке.

Выбор типа скважины

Перед процессом бурения необходимо определиться с типом скважин на воду. Это может быть:

• Колодец, оборудованный бетонными кольцами. Он является небольшим накопителем воды (2-3 кубометра) и отличается небольшими затратами по его оборудованию. Недостатки сооружения – способность к пересыханию, необходимость периодической чистки, бактериологическое загрязнение.
• Скважина на песок. Объект водоснабжения из ближайшего водоносного горизонта (20–30 метров). Она представляет собой трубу диаметром 120–150 мм с фильтром, установленным в крупнофракционном песке, имеющем примесь гальки. Производительность скважины 1–1,5 м3 в час. Используется в основном на дачных участках. Срок службы 10–15 лет.
• Артезианская скважина дает воду из слоев пористого известняка. Отличается большим количеством воды (5–10 м3) и долговечным сроком службы (50–70 лет). Процесс бурения осуществляется специальной бурильной машиной.
• Абиссинский колодец является наиболее дешевым вариантом водоснабжения. Это трубчатый колодец (7–10 метров глубины) с чистой мягкой водой, не содержащей излишних минералов и солей.

Виды бурения скважин

Выбор способа бурения скважины зависит от различных геологических условий, глубины водоносного горизонта, потенциального ресурса водозабора.

Существуют самые разные методики по бурению скважин. Чаще всего используются методы:

• ударно-канатный;
• ударно-вращательный;
• шнековый.

Ударно-канатный способ

Этот способ бурения предполагает ряд последовательных этапов:

1. Установка треноги с вмонтированным в верхней части блоком или барабаном с ручкой под местом бурения. Высота треноги должна быть 2 метра.
2. Через блок перекидывается трос с закрепленным в его конце приспособлением. Процесс поднятия и опускания рабочей части осуществляется с помощью троса.
3. Поднятие тяжелого бурового инструмента на высоту 1,5–2 метра и под силой тяжести опускания на место бурения. При этом порода разбивается, подбирается режуще-захватывающим приспособлением и поднимается наверх. Такие приспособления (желонки) выполняются разных видов (со сточенными или зубчатыми краями нижней части трубы) в зависимости от структуры почвы. Желонка очищается через проделанное отверстие, которое расположено в 50–60 см от нижнего ее края.

Ударно-вращательный метод

Этот способ бурения отличается от ударно-канатного способностью буровой установки выполнять одновременно вращательные и ударные действия. Это позволяет вести ускоренный процесс бурения. Данный способ применим для бурения скважин на твердых каменистых грунтах. Процесс бурения облегчается при помощи вливания в скважину воды.

Шнековый метод

Этот способ применяется при бурении мелких скважин. Почва разрушается и поднимается наверх при содействии лопастей шнека. Лопасти исполняются двух разновидностей: сваренных под прямым углом и под углом 40–70 градусов. Первые режут почву под прямым углом, измельчают и подают ее на поверхность. Вторые, разрезая грунт, его не измельчают, способствуя меньшему осыпанию частиц земли в скважину. Облегчение процесса бурения облегчается периодичной заливкой воды.

Бурение скважин с помощью коронки и ледобура

Колонковый метод осуществляется при помощи инструмента, состоящего из трубы, в нижней части которой прикрепляется колонка с прочными металлическими резцами. Шлам собирается в колонковой трубе и поднимается на поверхность. При этом труба, вращаясь вместе с колонкой, углубляясь в почву, образует скважину нужного диаметра.

Шлам освобождается с помощью ударов кувалды. В процессе бурения подается вода с добавлением глины. Это способствует укреплению стенок скважины, предохраняя их от разрушения. Верхняя часть колонковой трубы оборудуется крепежным приспособлением для наращивания дополнительных штанг, что способствует формированию технологической колонны.

Важно, чтобы соединение стакана и трубы было максимально прочным с отсутствием люфта и нежелательных подвижек.

Бурение с помощью ледобура потребует минимального финансового вложения. При этом используется обычный бур и наращиваемые на него штанги. Роль шнека будет выполнять его нож, а штанг – обычные металлические трубы. Для ускорения процесса бурения к кромкам ножа привариваются дополнительные резцы. В наличии должны быть обсадные трубы, формирующие ствол скважины.

Бурение ледобуром предусматривает ряд последовательных действий:

1. подготовку направляющего углубления (рытье ямы глубиной 50–60 см);
2. после пройденного метра глубины осуществляется формирование ствола скважины: производится опускание обсадной трубы, диаметр которой больший диаметра бура;
3. при опускании бура на всю длину прикрепляются с помощью резьбового соединения удлиняющие штанги (формируется обсадная колонна);
4. периодически производится проверка вертикальности ствола скважины с помощью забитых между обсадной трубой и грунтом деревянных клиньев;
5. после появления в скважине воды и решения прекратить дальнейшее бурение, устанавливается фильтр и засыпается пространство между обсадной трубой и грунтом.

Иногда производится монтаж обсадной трубы после бурения. Соединенные последовательно с помощью резьбы или пайки трубы вводятся в скважину, а забой дополнительно очищаются от шлама.

Важнейшим условием комфортного проживания является наличие в доме воды. При отсутствии центрального водопровода реальный выход – бурение скважины. Индивидуальная скважина – это и решение забот, связанных с доставкой воды, ее экономией, созданием определенного водного запаса. Если к процессу отнестись грамотно и ответственно, правильно подобрать способ бурения, соответствующие материалы, то результатом работы будет собственная скважина с чистой водой.

Альтернативным вариантом может быть водоснабжение дачи из колодца.

greenologia.ru

Виды буровых способов

Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном ручным способом. Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения. Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

Различают три основных способа механического бурения:

• Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
• Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
• Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на три основных вида бурения:

• колонковое;
• шнековое;
• роторное.

Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение — механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу — коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой — нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для ручного бурения колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

• геологоразведка полезных ископаемых;
• бурение разведочных скважин;
• устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

Для устройства частных скважин на воду в некоторых случаях колонковый способ используется перед тем, как начать шнековое или роторное бурение, выполняя одновременно разведывательную и подготовительную роль.

В устройстве частных скважин колонковое бурение используется в комплексе с ударно-канатным. Глинистые слои проходят колонковой трубой. Пески неплотного сложения, гравий и галечник с песчаным заполнителем, которые не задерживаются в колонковой трубе, извлекают из ствола желонированием.

По эффективности колонковый метод несколько уступает шнековому способу бурения водозаборных скважин. Шнеком бурят быстрее, но он не позволяет полностью освободить ствол от пробуренной породы. Их редко используют в паре. А уж если приведется, то шнеком проходят первые несколько метров.

Используемое оборудование и инструменты

Для колонкового бурения используются следующие инструменты:

• буровые коронки из алмазного или другого твёрдосплавного материала (сталь, вольфрам, победит);
• колонковая труба;
• труба для отвода шлама;
• штанги, требующиеся для наращивания буровой колонны;
• муфтовые соединения, переходники между трубами, промывочный сальник.

При бурении в скальных породах буровая коронка быстро изнашивается и подлежит замене. Материал коронки — дорогостоящий, выдерживающий колоссальные нагрузки, наибольшее распространение получили алмазные буровые варианты. Все используемые в процессе бурения инструменты должны соответствовать соосности, т.е. располагаться ровно относительно оси бурения.

Технология колонкового бурения

Главная особенность колонкового бурения — прохождение породы с полным её сохранением в колонковой колонне. Т.е., при работе бурильного оборудования коронка по кольцу разрушает грунт, который по мере заглубления проталкивается в колонковую трубу и удерживается в ней за счет собственной плотности. При извлечении наполненной трубы из ствола выработки, ее освобождают от керна путем простукивания кувалдой.

Поэтапный процесс колонкового бурения выглядит следующим образом:

• бурильную коронку соединяют с колонковой трубой;
• колонковая труба соединяется со штангами, которые наращиваются по мере углубления;
• верхняя штанга закрепляется в буровом станке;
• бурильный станок вращает буровую колонну и постепенно «ввинчивает» ее в грунт;
• колонковая труба постепенно наполняется керном — заклинившим в ее полости грунтом;
• после проходки 50 — 70 см буровая колонна извлекается на поверхность, штанги по очереди отсоединяются до тех пор, пока не извлечется колонковая труба;
• трубу освобождают от выбуренной породы;
• опорожненный снаряд снова опускают на забой, наращивая буровую колонну штангами.

Действия производятся в описанном порядке до тех пор, пока скважина не вскроет водоносный горизонт и не заглубится на 50 см в нижележащую водонепроницаемую породу.

Если фиксация верхнего водоносного горизонта не является целью проходки, то верхние слои можно бурить с промывкой. В этом случае насос продаёт промывочный раствор через шланг внутрь труб. Затем раствор выносит выработанный грунт на поверхность.

Веские достоинства и недостатки

В сравнении с ударно-канатным и роторным способом механического бурения колонковое производится довольно быстро, значительно сокращая время проведения работ. Главный его недостаток — невозможность подъема рыхлых грунтов и насыщенных водой галечников. Медленно продвигается по скальным породам, для проходки валунов требуется долото.

К достоинствам колонкового бурения относят:

• высокую производительность и возможность бурить скважины глубиной свыше 100 м;
• сокращение нагрузок на бурильное оборудование за счёт разрушения глинистой породы, сравнимым с ее вырезанием;
• возможность применения мобильной буровой установки компактных габаритов.

Колонковое бурение — один из самых скоростных методов устройства водозаборных выработок. Скважину на песок с его применением можно пройти за один рабочий день.

Особенности шнекового бурения

Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования. Метод напоминает ввинчивание, позволяет бурить на глубину и одновременно удалять ненужный грунт.

Используемый для бурения инструмент называется шнек. Представляет собой металлический стержень с лопастями. Завинчиваясь в грунт, шнек разрушает породу, которая задерживается на его лопастях. Из-за специфики конструкции шнеком невозможно полностью освободить забой от отвала. Поэтому его в основном применяют для проходки верхних слоев.

Бурение с использованием шнека не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду. Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

Задействованное оборудование и инструменты

Шнековое бурение производится буровой установкой, главным элементом которой является бурильный инструмент винтового типа, выполненный из высокопрочного металла. Буровую колонну по мере заглубления наращивают шнеками равного размера. В комплекте иногда применяются лопастные долота, необходимые для прохождения рыхлых пород, а также долота с круглыми или конусообразными головками, используемые для разработки твёрдых пород.

Большинство современных бурильных установок оборудованы полыми снарядами, оснащёнными реверсивными замками, которые не допускают движение инструмента в обратную сторону. Режущие части шнека в процессе бурения охлаждаются за счёт разрабатываемого грунта, а разработанная порода поднимается вверх по спиралям. Это позволяет проводить бурения без остановок, значительно уменьшая временные и энергетические затраты на создание водоносной скважины.

Технология шнекового бурения

После выполнения проходки, глубина которой составляет 1,5 — 2,0 м, шнек извлекается, и в скважину устанавливаются обсадные трубы. Диаметр водозаборной скважины, пробуренной при помощи шнека, составляет 50 — 200 мм и зависит от размера используемого инструмента.

Обрушение стенок скважины предотвращают обсадные трубы. Особенно это важно для рыхлых несвязных грунтов, поэтому у бурильщиков существует правило: использовать при проходке супесей и суглинков шнеки с расположением лопастей под углом 30 — 60º, а при бурении песков плотного сложения инструмент с лопастями под углом 90º. При меньшем наклоне витков шнековой спирали больше несвязного отвала выносит на поверхность шнек.

Плюсы и минусы применения шнека

Шнековый метод бурения позволяет произвести устройство скважины максимально быстро, при условии, что размер шнека и угол наклона долота были подобраны правильно. К достоинствам шнекового бурения относят:

• грунт поднимается на поверхность сразу в процессе бурения;
• высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
• нет необходимости делать промывку ствола скважины;
• компактной шнековой установкой или ручным шнеком можно бурить внутри дома (в подвале);
• нет необходимости поднимать на поверхность первое звено и разбирать/собирать буровую колонну как при колонковом методе.

Главным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на сыпучих и очень твёрдых грунтах, но в то же время шнек — идеальный инструмент для бурения в суглинистых, смешанных (глина и супесь) и мягких глинистых грунтах. Ещё один недостаток, ограничивающий применение шнека для устройства водоносных скважин — необходимость применять ударно-канатный способ для очистки ствола от отваленной породы.

Характеристика роторного бурения

Роторное бурение — метод вращательного бурения, при котором разрушение грунта осуществляется при помощи долота, приводимого в движение в забое скважины от ротора буровой установки. Ротор вращается от двигателя автомобиля или отдельно установленного электродвигателя посредством приводного вала. Разработанный грунт вымывается из шахты скважины методом прямой или обратной промывки. Промывочный раствор может подаваться как самотёком, так и насосной станцией.

Роторное бурение применяется для разработки скальных и полускальных грунтов при устройстве глубоких скважин до 150 м. Роторная буровая установка с правильно подобранным долотом и утяжеленными бурильными трубами отлично справляется со скальными породами.

Специалисты-буровики рекомендуют использовать этот метод бурения при соблюдении следующих условий:

1. Гидрогеологический разрез участка изучен достаточно хорошо. Известно, что бурить предстоит скальные породы. Известен уровень залегания водоносной зоны в коренных породах.
2. Подземная вода обладает характерным для артезианских скважин напором
3. Имеется возможность бесперебойной доставки технической воды для промывки скважины.

В южных районах роторное бурение можно производить круглый год, а в северном климате применение этого способа ограничено из-за возможности замерзания промывочной жидкости.

Применяемое оборудование и инструменты

Роторное бурение водоносных скважин осуществляется с применением рамной или решётчатой вышки, на которой расположено подъёмное оборудование и остальные элементы буровой установки. Вышка даёт возможность поднимать и опускать в скважину бурильные колонны.

В состав буровой установки роторного типа входит:

• рамная или решётчатая вышка;
• двигатель с приводом;
• ротор и бурильная колонна;
• насосное оборудование и система очистки промывочной жидкости;
• подъёмное оборудование, напорная магистраль, вертлюг, сальники и т.д.

В самоходных установках в качестве двигателя используется ДВС автомобиля, на базе которого размещен буровой комплекс. В данном случае мощностью двигателя регулируются обороты бурового инструмента.

Ротор при помощи зубчатого устройства передаёт вращение на ведущую трубу, которая в свою очередь сообщает его на основной бурильный инструмент — долото. Долото может иметь различную форму и изготавливается из высокопрочных материалов: композиты, сталь с алмазным напылением и др. Для каждого типа грунта подбирается особый размер и форма долота, обеспечивая тем самым высокую эффективность и скорость проходки.

Своеобразие роторной технологии

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

1. Разрушение породы при помощи долота.
2. Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
3. Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды. Как правило, в частных хозяйствах используется технология бурения с прямой промывкой, которая включает в себя следующие этапы:

• заглубление в грунт долота большого диаметра;
• вращение долота под воздействием ротора;
• установка бурильных труб и монтаж утяжелённых труб между ними и долотом;
• удаление отработанного грунта напором жидкости при помощи насоса;
• монтаж обсадной трубы, чтобы предотвратить обсыпание грунта внутри скважины;
• бурение долотом меньшего диаметра и повторение всего цикла.

При обратной промывке грунт выносится из скважины по трубам бурильной колонны, а промывочная жидкость заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотёком поступает в предварительно подготовленный резервуар, где происходит её очистка от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией отработанной породы.

Достоинства и недостатки роторного бурения

Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке. Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:

• высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
• возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
• высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин. Подводя итоги, можно сказать, что:

1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
3. Роторное бурение — оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость обустройства скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик с демонстрацией принципа классического колонкового бурения с извлечением керна напором воды:

Особенности бурения скважины шнеком:

Колонковое бурение скважины с промывкой забоя и установкой двойной обсадки, наружная часть которой выполнена стальными трубами, внутренняя полимерными:

Бурение водоносной скважины — трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты. Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя.

Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.

sovet-ingenera.com

Способы бурения

Архимедов винт, называемый шнеком, является основой данного способа. Он представляет собой трубу, которая напоминает штопор (так как имеет спиралевидные лопасти). Благодаря своей структуре шнек вращательными движениями погружается в землю, а затем, на обратном ходу, вынимает ее с глубины.

Малогабаритные установки строятся, как правило, по этому методу. Бурение шнеком — простой и доступный метод для обустройства скважины. Этот способ аналогичен проделыванию отверстия подо льдом во время зимней рыбалки. Технология бурения скважин с помощью шнека позволяет бурить грунт до 10 м, не промывая при этом оборудование специальным раствором.

Однако применение данного способа допустимо только на местностях с мягкой породой или средней твердости. Если на глубине располагается каменный или скалистый грунт (так называемые плывуны), то дальнейшая работа винтом будет бесполезной. Если почва суглинистая или глиняная, то шнеком можно пробить до 40 м в день. Сыпучий грунт (песок, подземные валуны, прослойки известняка), обработанный шнеком, будет осыпаться сверху, что приведет к обратному результату. Поэтому прежде всего обратите внимание на тип грунта и тогда можете приобретать необходимое оборудование.

Этот метод бурения скважины считается самым экономным. Помимо этого, подобный способ считается незаменимым в ручном бурении из-за скорости выполнения работы. Недостатком шнека является его ограниченность в применении, поэтому воспользоваться этим оборудованием можно лишь при условии, что грунт мягкий. Помимо этого, шнек уступает другим методам бурения в результате очищения забоя.

Если судить об остальных способах бурения, то можно с уверенностью сказать, что каждый из них направлен прежде всего на создание скважины. У каждого есть свои преимущества и недостатки, поэтому важно не ошибиться с выбором оборудования.

Роторный метод

Этот способ устройства скважин популярен и имеет широкое применение. Для работы вам потребуется специальная бурильная труба. Внутрь трубы помещаете долото (вращающийся вал, который имеет наконечник). Чтобы запустить процесс бурения, создается нагрузка на вал с наконечником при помощи гидравлической установки. Роторным методом вы сумеете пробурить скважину, имеющую почти любую глубину. При этом порода в этом случае имеет второстепенное значение.

Вымывание породы (грунта) из скважин осуществляется при помощи бурильного раствора, который можно подать в полость трубы двумя способами:

1. С использованием наноса, который закачает внутрь бурильной трубы раствор. Далее через затрубное пространство грунт с раствором выходит самотеком наверх.
2. Раствор попадает в отверстие прямой промывки, а выкачивается оттуда с помощью обратной. Обратная промывка считается наиболее эффективной, так как вскрывается весь водоносный горизонт. В этом случае вам потребуется специальное оборудование, что значительно увеличит ваши расходы. Поэтому многие люди предпочитают делать прямую промывку, что тоже дает неплохой результат.

В отличие от ударно-канатного способа бурения, роторный метод выигрывает в скорости. Однако недостатком этого метода является глинизация водоносного горизонта, что лишает вас возможности опробования во время проходки скважины.

Роторный способ обусловливается наличием буровых машин, то есть грунт разрушает шарошечное долото, а размельченная порода поднимается наверх с раствором. С помощью этого метода бурения можно разрушить любую породу (прослойки известняка, скалистую почву). Чтобы буровые штанги вращались, используется крутящий момент ротора. Необходимо давать нагрузку сверху, чтобы была возможность бурить скважину. Процесс осуществляется путем работы бурильных штанг.

Технология работ

1. При помощи долота с большим диаметром начинается процесс бурения.
2. Под воздействием ротора на колонну для буровых работ вращается долото.
3. Нагрузка (утяжеленные трубы) устанавливается между долотом и трубами для бурения.
4. Удаление жидкости происходит путем запуска бурового насоса с раствором.
5. По завершении одного участка почвы вставляется обсадная труба. Делается это для того, чтобы не было осыпания верхних слоев грунта.
6. Дальше работа продолжается с применением долота меньшего диаметра. Затем погружается еще одна обсадная труба меньшим диаметром.

Ударно-канатный вариант

Основой этого способа является желонка, которая бросается с определенной высоты в углубление скважины. Когда происходит удар о дно, то, благодаря клапану, в нее входит разрушенный грунт. Затем желонка извлекается на поверхность и из нее вытряхивается вся порода, после чего она снова кидается в скважину. Помимо этого, в этом методе можно применять забивной стакан. Служит он с той же целью, что и желонка, только без наличия клапана. Грунт закрепляется в нем силой трения.

Желонкой бурят породу песчаного типа, а забивной стакан применяется для глинистого грунта, то есть для породы с вязкой текстурой.

Преимущество бурения скважины при помощи желонки заключается в возможности бурить до 300 м глубиной. По сравнению с методом шнекового бурения, ударно-канатный способ обусловливается длительностью и трудоемкостью работы. Однако для этого способа не требуется большого количества оборудования.

Подобный метод бурения является самым простым. Для выполнения работы вам необходимо будет соорудить треногу с блоком. Вам нужно перекинуть через этот блок трос и его конец соединить с желонкой. Инструмент поднимается на поверхность и опускается в забой при помощи установленного троса.

Ударно-канатный метод считается самым долговечным, так как характеризуется отличным качеством работы. Это самый эффективный способ, но им пользуются немногие из-за затрат большого количества времени и сил.

Главное преимущество способа заключается в отсутствии бурильного раствора. Таким образом вам удастся точно вскрыть водоносный горизонт, обеспечивая скважине максимальный размер дебита, что позволяет сохранить ее на долгие годы.

Абиссинский колодец

В эффективные методы бурения скважин входит и перфоративное бурение. Этот метод характеризуется наличием железной трубы, состоящей из частей различных длин (от 1 м до 3 м). Они соединены друг с другом муфтами герметично и формой похожи на копье. Этот способ носит название «скважина-игла» или «абиссинский колодец». Чтобы соединения были герметичными, применяют силикон или сантехнический лен.

Схема работы бурения перфоратором следующая: скважину забуривают до начала обводненных грунтов (плывунов). Диаметр скважины в сухой породе не более 8 см. Далее в скважину вставляются трубы и фильтр, тогда и начинается процесс забивания.

Составная труба имеет фильтр. Он состоит из нескольких просверленных отверстий диаметром до 1 см и фильтровой сетки, которая пропускает только воду без примесей. Через эту сеть пройдут лишь частицы диаметром менее 0,25 мм.

Для того чтобы такая труба забилась в землю, используются бабки и штанги. Штанга в виде прута из металла обычно имеет диаметр от 16 до 22 мм. Ее наращивают по мере углубления скважины. Удары по наконечнику установленного фильтра наносят с помощью прута, за счет чего и создается необходимая нагрузка.

Бабка представляет собой устройство, ударная сила которого приходится точно на устье скважины. Для этого на оголовок скважины накручивается специальная головка и уже непосредственно по ней ударяет бабка.

Такой способ бурения скважин имеет множество преимуществ. Среди них отличное качество воды, возможность расположения скважины в подвале, производительность до 30 л/час (что хватает для семьи), экономия и долговечность. Такой результат вы получите в случае правильного бурения, которое выполняется согласно инструкции.

www.vseoburenii.ru