Самым простым и доступным способом создания скважин считается ударно-канатное бурение. Его особенность заключается в том, что операции можно производить без привлечения тяжелой спецтехники. Монтаж установки осуществляется самостоятельно в короткие сроки. Ударно канатный способ является самым популярным способом бурения, позволяющим вскрывать поверхностные водоносные пласты.
Данной технологией бурения пользовались еще в древности. Упоминания о ней можно встретить в трудах Конфуция. Сегодня для того, чтобы приступить к работе, необходимо располагать следующим набором приспособлений и инструментов:
- забивной стакан,
- трос,
- штанга,
- блок и лебедка,
- каркас установки.
Основным элементом считается забивной стакан, представляющий собой отрезок стальной трубы, скошенный вовнутрь, имеющий прочную нижнюю режущую кромку. Сверху забивного стакана идет наковальня. По ней производит удары штанга. Опускание и подъем забивного стакана осуществляют с помощью лебедки. Порода, которая попадается в стакан, удерживается в нем за счет силы трения. Для того чтобы проникнуть в грунт максимально глубоко используют ударную штангу – ее бросают на наковальню. После заполнения стакана грунтом его поднимают наверх, после чего очищают. Операция повторяется до того момента, пока не будет достигнута необходимая глубина скважины.
Чаще всего забивные стаканы применяют на глинистых, мягких несыпучих почвах.
Бурение скважины на сыпучих грунтах производится с использованием желонки. Последняя представляет собой стальную трубу, на нижнем конце которой установлен задерживающий капан. После попадания желонки в почву, клапан открывается, и грунт попадает внутрь трубы. При подъеме конструкции происходит закрывание клапана. После извлечения на поверхность желонка очищается, и операция повторяется снова.
Для того чтобы предотвратить обсыпание скважины во время бурения применяют обсадные трубы. Их забиваются по мере углубления. Причем первый фрагмент обсадной трубы обязательно оборудуют расширительным башмаком конусной формы. Стоит отметить, что диаметр обсадных труб обязан превышать диаметр забивного стакана, для того чтобы ствол стакана мог беспрепятственно перемещаться внутри.
Для создания скважин на каменистых твердых грунтах используют долото. Под его ударами происходит измельчение твердой породы, которая в дальнейшем извлекается на поверхность с помощью желонки. При установке обсадных труб на таком грунте должен использоваться расширитель. Это позволит обеспечить конструкции необходимый диаметр.
При прохождении промежуточного водоносного пласта также применяют обсадные трубы. И забивка производится в слой грунта, рассоложенный ниже уровня водоносного пласта. Далее осуществляется откачка скопившейся жидкости и очищение дна скважины от смеси грунта и воды с помощью желонки. Если осуществляя ударно-канатное бурение скважины своими руками, вы используете забивной стакан, то перед тем как приступить к очистке дна, следует подсыпать грунт, для того чтобы получить более вязкую массу.
Во время проведения операций по бурению особое внимание следует уделить вертикальности скважины. Даже небольшое искривление может стать причиной того, что в источник перестанут опускаться обсадные трубы, и работа остановится. Рекомендуется работать забивным стаканом, длина которого составляет не менее 2-ух метров. Это облегчит задачу сохранения вертикальности скважины.
Видео инструкция – ударно конатное бурение своими руками
Особые требования предъявляются к прочности троса. От того, насколько он надежен, зависит, выдержит ли он нагрузку при заклинивании забивного стакана. Лучше всего использовать стальной трос, диаметром не менее 12 мм.
К неоспоримым преимуществам ударно-канатного способа бурения скважин можно отнести:
- значительный срок службы скважины;
- возможность создавать источники большого диаметра;
- отсутствие риска попадания примесей в воду во время бурения;
- возможность контролировать водоносность горизонта и уровня воды;
- экономическую эффективность бурения в зимнее время года.
К недостаткам относят:
- ограничение глубины пробивания скважин на сыпучих грунтах;
- низкую скорость прохождения пород при бурении скважин на значительную глубину.
При проведении ударного бурения следует строго придерживаться правил безопасности.
Источник: aquagroup.ru
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:
- С использованием наноса, который закачает внутрь бурильной трубы раствор. Далее через затрубное пространство грунт с раствором выходит самотеком наверх.
- 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
- При помощи долота с большим диаметром начинается процесс бурения.
- Под воздействием ротора на колонну для буровых работ вращается долото.
- Нагрузка (утяжеленные трубы) устанавливается между долотом и трубами для бурения.
- Удаление жидкости происходит путем запуска бурового насоса с раствором.
- По завершении одного участка почвы вставляется обсадная труба. Делается это для того, чтобы не было осыпания верхних слоев грунта.
- 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.
Источник: www.vseoburenii.ru
Преимущества и недостатки
К достоинствам ударно-канатного бурения можно отнести:
- в большинстве случаев качественное вскрытие и дальнейшее опробование водоносного пласта;
- отсутствие необходимости обеспечения установки глиняным раствором и водой;
- успешное проведение бурения в галечниково – валунных прослойках, а также в породах, легко впитывающих промывочные жидкости;
- возможность освоения скважины в краткие сроки – сразу после завершения бурильных работ. Благодаря применению данного способа водоносные горизонты не засоряются, они сохраняются в таком же виде, что и до бурения:
- возможность выполнения бурильных работ скважины при больших начальных диаметрах, достигающих 500 мм и более;
- взятие раздельных проб (образцов) водоносного горизонта во время бурения.
Недостатки ударно-канатного бурения:
- самый большой недостаток — это низкая скорость бурения;
- невозможность бурения в некоторых песчанных грунтах;
- проблематичность бурить глубокие скважины;
- только вертикальное бурение.
Бурение в различных почвах и климатах
Песок
Технология проведения бурильных работ ударно-канатным способом зависит в основном от геологических условий. Когда работы проводятся в песках или зыбучих песках – так называемых плывунах – тогда обязательно используется желонка с плоским клапаном. В этом случае одновременно с бурением нужно произвести крепление стенки скважины обсадными трубами.
Если песок чистый и водоносный – используются желонки с короткими ударными штангами. Для соблюдения правильности технологического процесса важно, чтобы частота ударов была как можно меньше.
Внимание! Категорически нельзя опускать желонки ниже закрепленного башмака обсадной трубы больше чем на 50 см. Если не придерживаться этого правила, то не исключено, что песчаные карьеры скважины попадут под обвал и захватят при этом и желонку. В результате может полностью остановиться весь процесс бурения.
При бурении скважины в песках, она заполняется песком, перемешанным с водой, который поднимается за желонками. Тут важно проследить, чтобы не произошло переполнение желонок, так как в этом случае порода перебросится через них и может привести к заклиниванию или прихвату. А это чревато остановкой бурильных работ и, следовательно, снижением показателей. Этот момент нужно учесть именно при бурении в песках-плывунах. Поскольку они характеризуются высокой плавучестью, их бурение следует проводить быстрее, чем в простых песках. В таких местах при данном способе бурение категорически нельзя останавливать.
Гравий
В гравийной породе и в галечниках бурение проводится двутавровыми долотами. Единственная желонка, применяемая в этом случае, это желонка с плоским клапаном и низко посаженным башмаком. Также двутавровым долотом проводят бурение в глинистой породе.
После разрыхления до глубины 1,5м применяется любая желонка. Буровой станок используется только при проведении бурения в сильно песчаных глинах. Желонка в этом случае может быть без крепления клапана.
Глина
Вязкие, пластичные глины бурят специальным долотом, изготовленным из плоского или двутаврового долота, на конце которого дополнительно приваривают несколько лопастей, после чего долото приобретает крестообразный вид. Работая с таким специальным долотом, нужно помнить, что в скважину следует долить примерно 5 л водного раствора, а процесс бурения продолжается несколько минут, не более. Образующийся внутри скважины шлам удаляется с помощью долота.
При наличии в породе большого количества валунов есть риск искривления ствола скважины во время бурения, вследствие чего невозможно будет добывать качественную воду. Для случаев, когда требуется раздробить встречающиеся при бурении валуны, существуют утяжеленные долота.
Породы с повышенным содержанием трещин больше других склонны к обвалам и обрушениям. Поэтому при бурении в них нужно проявлять особую осторожность. Канат бурильной установки нужно держать натянутым, чтобы избежать раскачиваний инструмента и в то же время аккуратно выполнять обсадку скважины.
В районах вечной мерзлоты, характеризующимися устойчивыми окаменелыми породами (плотные глинистые сланцы, песчаники, известняки), бурение производится так же, как и в обычных климатических условиях.
Элементы и устройство конструкции
Основными элементами предварительной конструкции скважины при бурении ударно-канатным способом являются:
- глубина залегания скважины;
- ее расчетный диаметр;
- обсадные трубы (необходимо указать длину и количество колонн);
- необходимые для работы специализированные устройства;
- фильтр, колонна, расположенная над ним, отстойник, стакан, изготовленный из цемента.
Существуют некоторые условия, выполнение которых гарантирует создание правильной конструкции скважины ударно-канатным методом бурения.
И вот какие именно:
- размер выхода обсадной колонны из труб не должен превышать 30 м;
- углубление прикрепленных башмаков обсадных труб в водоупорную породу производится на 2 м ниже водоупорной кровли;
- применяемый диаметр долота нужно изменять через одного;
- во избежание расшатывания обсадных труб, их загоняют в грунт насколько можно плотнее;
- обсадная колонна, которую соединяют с последующим участком обсадной трубы, должна входить в нее не больше чем на 5 м при глубине скважины до 50 м и не более чем на 7м при ее глубине более 50м.
Обсадные колонны применяют с целью закрепления стен скважин, пробуренных в неустойчивых породах. Их используют также для изолирования водоносных горизонтов, не подлежащих дальнейшему использованию. Опробование отдельных участков происходит также с использованием обсадных труб.
Рассмотрим основные диаметры используемых при бурении обсадных труб. Минимальный наружный диаметр имеет 219 труба. Ее внутренний диаметр составляет 205 мм. Следующие диаметры труб – 273 и 325 мм. Стенки этих труб имеют толщину 9мм. Трубы с толщиной стенки 10мм имеют большие наружные диаметры – 377 и 426 мм.
В процессе производства работ по бурению в не совсем устойчивых, рыхлых породах обсадные колонны опережают снаряд бурового инструмента. В этом случае рекомендуется использовать обсадные трубы с соединением без муфтового захвата, другими словами, труба в трубу.
Такая конструкция достойна внимания из нескольких соображений. В первую очередь, гораздо легче становится обсаживание скважин, как и их выемка при консервации или полной ликвидации.
Кроме того, для такой конструкции допустимы трубы горячей прокатки, стоимость которых намного меньше стоимости обычных труб.
Для скважин глубиной до 100м применяется для обсаживания набор асбоцементных труб диаметром до 300 мм с соединениями резьбовыми и без резьбы.
Инструмент
Рабочий инструмент, с помощью которого разрушается порода – долото. Желонка, служащая для извлечения разрушенной породы на поверхность. Буровой снаряд, составными частями которого являются ножницы, штанга для ударов, канат и канатный замок.
Вспомогательный инструмент, с помощью которого производят сборку и установку бурового снаряда. К ним относятся различные ключи, в том числе рожковые и гаечные, затяжные трещотки, отвертки.
Специальные инструменты для работы непосредственно с обсадными трубами. Это — башмак, забивные головки и снаряды, хомуты.
Инструмент для ловли и установки труб.
Перечень установок для проведения бурильных работ ударно-канатным способом не такой большой, как для роторного способа. В него включены УКС22М-2, УКСЗОМ-2, установки для комбинированного бурения, когда роторное бурение сочетается с ударно-канатным способом и обратной промывкой.
Комбинированные буровые установки очень часто используются в США. Они дают возможность сочетать вращательный и ударно-канатный методы проведения бурильных работ, делать обратную промывку. Но стоимость таких комбинированных установок гораздо больше стоимости обычных бурильных установок и чтобы окупить данное оборудование нужно выполнять немалые объемы работ. Поэтому они невыгодны у нас для многих мелких фирм.
Источник: udobnovdome.ru