Инструменты и приспособления для бурения скважины
- Металлический шнек. Наиболее распространенный инструмент для строительства шахт. Применяется для работы на несыпучих грунтах. Бур-шнек заводского производства двухзаходный. Такая конструкция не позволит увести инструмент в сторону и перекосить его. Нижнее основание изготавливают размерами 45-85 мм, диаметр лезвия — 258-290 мм.
- Бур-долото. Предназначен для работы в твердых породах. С его помощью разрыхляют породу. Наконечник бывает крестовым и плоским. Его можно использовать с ударной штангой.
- Бур-ложка. Применяется для рытья скважин в песчаных почвах, т.к. на обычном шнеке песок держаться не будет. Используется при ударно-вращательном или вращательном сверлении.
- Бур-стакан (снаряд Шитца). С его помощью создают шахты в вязких, сильно облипающих грунтах, в которых обычный роторный инструмент увязнет. Он используется при ударно-канатном бурении.
- Желонка. Применяется для прохождения плывунов при ударно-канатном бурении.
- Скважина-игла. Используется для создания абиссинского колодца. В подобной конструкции насадка, штанга и обсадочная труба представляют собой монолитную конструкцию, которая остается под землей после достижения водоносного слоя.
Часто для строительства одной скважины используют поочередно несколько видов инструментов. Например, для работы на глинистых почвах применяют шнек, желонку и бур-ложку. Для прохождения галечных пластов — желонку, долото и обсадные трубы.
Отличительные особенности метода
Использование скважин в качестве автономного источника питьевой воды довольно старый и проверенный способ. Наряду с традиционными, порой дорогостоящими технологиями, метод гидробурения можно заслужено назвать экономным и универсальным.
Этот достаточно простой способ пробить скважину имеет некоторые нюансы, игнорирование которыми может свести на нет все ваши старания. Суть его заключается в комплексном подходе.
Галерея изображений
Фото из
Специфическая особенность гидробурения заключается в том, что разрушенную породу извлекают не буровым инструментом, а напорной струей воды
Одновременно с процессом бурения производится промывка выработки, благодаря чему сокращают этапы работ перед введением ее в эксплуатацию
Водозаборную скважину проходят с обязательной установкой обсадки, которая должна слегка опережать буровой инструмент
Воду из выработки через шланг сливают в зумф. После отстаивания в емкости и оседания на дно частиц грунта воду используют снова
Для производства работ по гидробурению не нужна высокая буровая вышка. Вполне подойдет мини станок, т.к. нет необходимости в извлечении из ствола буровой колонны
Проходка скважины при гидробурении осуществляется шнековым или колонковым способом. В самодельных станках вода подается к буру через полость колонны штанг
Веским минусом гидробурения признают грязь и слякоть, сопровождающую работу. Для того чтобы ее не разводить, для воды следует приготовить пару емкостей или выкопать углубления
Вода в скажину должна подаваться с хорошим напором, потому перед началом буровых работ следует запастись достаточно мощным оборудованием
Специфика гидробурения скважин
Сомещение расчистки и промывки
Оборудование для проходки скважины
Циркуляция воды при гидробурении
Мини станок для производства работ
Ощутимые недостатки гидробурения
Оборудование для нагнетания воды
Здесь сочетаются два основных процесса – это непосредственное разрушение пород буровым инструментом и вымывание наружу выбуренных фрагментов грунта рабочей жидкостью. То есть, на породу оказывается воздействие бур и давление воды.
Необходимую для погружения в грунт нагрузку дает вес колонны буровых штанг и специальная буровая оснастка, закачивающая промывочную жидкость в тело образующейся скважины.
Промывочный раствор является смесью мельчайших частиц глины и воды. Затворяют ее в консистенции слегка гуще, чем чистая вода. Из приямка буровой раствор забирает мотопомпа и под давлением направляет в скважинный ствол.
Простота метода гидробурения, доступность технологии и быстрота исполнения сделали его таким популярным в среде самостоятельных владельцев загородных участков
Вода в схеме гидробурения выполняет одновременно несколько функций:
- вымывает выбуренные частички разрушенного грунта;
- выносит вместе с течением отвал на поверхность;
- охлаждает рабочие поверхности бурильного инструмента;
- при движении шлифует внутреннюю поверхность скважины;
- укрепляет не закрепленные обсадкой стенки скважины, уменьшая риск обрушения и заполнения отвалом ствола.
По мере заглубления буровую колонну наращивают штангами — отрезками ВГП трубы длиной по 1,2 — 1,5 м, Ø 50 — 80 мм. Количество наращенных штанг зависит от глубины залегания водоноса. Ее можно заранее определить в ходе опороса соседей на предмет отметки зеркала воды в их скважинах или колодцах.
Предположительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы вычислить, сколько штук надо приготовить для работы. На обоих краях каждой штанги необходимо сделать резьбу для свинчивания рабочей колонны. Одну сторону надо оснастить муфтой, которую желательно приварить к штанге, чтобы не развинчивалась в стволе.
Технология гидробурения позволяет устроить источник технической воды на даче без привлечения буровой бригады
На практике гидробурение в чистом виде применяют редко, потому что нужен большой напор воды. Также тяжело бурить плотные глинистые слои. Чаще производят гидробурение с забурником. Этот метод чем-то похож на роторное бурение, но без ротора. Для лучшей центровки скважины и легкого преодоления плотных участков используют лепестковую или конусообразную форму бура.
Гидробурение не подходит для проходки по скальным и полускальным грунтам. Если осадочные породы в регионе бурения представлены щебнем, галечником, песками с большим включением валунов, от этого метода тоже придется отказаться. Вымыть и поднять из скважины с помощью воды увесистых камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.
Добавление в рабочую жидкость абразива увеличивает скорость проходки за счет усиления разрушающего действия
Требования к участку для бурения
Схема работы установки для бурения скважины водой под давлением.
Возведение скважин под воду проводится только на подготовленном земельном участке. К нему предъявляются определенные требования. Во-первых, место должно быть достаточно большим, чтобы при надобности могла подъехать техника. Во-вторых, необходимо учитывать высоту установки и ее ширину. Чтобы бурильная установка смогла без труда заехать на участок, ширина дороги должна составлять не менее 3 метров. В-третьих, поверхность земельного участка должна быть ровной. Допускается небольшой уклон.
Если же это невозможно организовать, то бурить рекомендуется на самом возвышенном месте, чтобы в период таяния снега или дождя скважину не затопило сточными и ливневыми водами. В-четвертых, чтобы вода соответствовала по санитарным показателям и была безопасной в эпидемическом отношении, бурение скважины проводится на расстоянии не менее 50 метров от выгребных ям, свалок. В-пятых, по окончании работ сверху скважину требуется закрыть люком. В-шестых, бурить скважину не рекомендуется у самого дома.
Очистка воды из скважины
Универсальная система очистки воды из скважины — обратный осмос. Удаляются сразу несколько видов примесей, обеспечивается высокое качество жидкости. Поэтому для полного избавления от железа, гуминовых соединений, вирусов и бактерий можно использовать только эту систему.
После лабораторных анализов нужно обратиться к специалистам, которые подберут наиболее эффективную систему очистки.
Существуют такие типы фильтров для воды:
Тип «кувшин». Содержит активированный уголь, который частично уменьшает количество загрязняющих примесей в воде. «Кувшин» не может удалить большое количество неорганических, органических примесей и бактерии. Вода фильтруется медленно. Через месяц нужно менять картридж.
Угольный. Содержит активированный уголь, который хорошо очищает воду от хлора. Из-за возможного перерыва в работе водоснабжения, картридж часто засоряется, поэтому вода по составу может стать токсичной вдвойне. Не уменьшает количество бактерий, вирусов и неорганических примесей.
Керамический. Способствует очищению воды только от «мусора» крупных фракций. Органические и неорганические вещества, вирусы и бактерии не задерживаются. Кроме того, фильтр быстро забивается грязью. Поэтому ему требуется частая очистка и дезинфекция.
С обратным осмосом. Намного понижает содержание вредных и токсичных примесей в воде. Механические барьеры и мембрана очищают жидкость почти идеально, но теряются полезные минералы и возникает эффект дистилляции. Поэтому к фильтру нужно подключать минерализатор. Не уничтожает бактерии и вирусы.
Метод коагуляции. При добавлении коагулянтов вода разделяется на 3 слоя. В верхнем собираются легкие примеси, в нижнем — токсины в виде осадка. Средний слой — питьевой. Требуется специальное оборудование. В домашних условиях процесс опасен, поскольку в воду могут попасть токсичные вещества из других слоев.
В завершении материала предлагаем посмотреть видео, на котором представлены работы по бурению:
Скважина внутри дома
Бурение внутри помещения
Немалый интерес представляет скважина, которая находится непосредственно в доме:
- Система снабжения водой внутри помещения предполагает установку для подъема воды с напорным баком и насосом периодического типа действия, она удовлетворит самые амбициозные запросы. К тому же, установка, находящаяся в центре дома (в подвале) экономична, не требует больших расходов материалов
- На чердаке может быть установлен водонапорный бак
- Установка в подвальном помещении или напорный бак на чердаке (в утепленной пристройке) обеспечит полную автоматизацию водоснабжения вашего дачного дома
- Скважина в подвальном помещении дома бурится во время закладки фундамента, на этапе строительства, когда ещё нет перекрытия
- Делать скважину в подвальном помещении можно и в том случае, если сделано перекрытие первого этажа, а над скважиной оставлен временный проём
- В наше время иногда ещё пользуются ручными поршневыми насосами. В таком случае на чердаке должен располагаться бак, из которого вода под напором будет поступать в умывальник или душ
Как сделать погреб в частном доме или на даче своими руками: схемы, пошаговое руководство, правильная вентиляция (55+ Фото & Видео) +Отзывы
Выбор и установка насоса
Чтобы после бурения правильно обустроить скважину на воду, выбирают тип электронасоса с необходимыми характеристиками, от его параметров зависит выбор кессонного колодца или адаптера при обустройстве источника водоснабжения. Все электронасосы по способам расположения относительно скважины делят на две большие группы, отличающиеся друг от друга своими параметрами.
Поверхностные
Поверхностные центробежные насосы с КПД около 50% чаще других типов используют для подачи воды, у большинства моделей глубина всасывания не превышает 8 м, поэтому их размещают рядом со скважиной или на небольшом удалении от нее.
При большом расстоянии между насосом и источником каждый метр водяного столба по вертикали переводят в 7 м по горизонтали при диаметре труб 1 дюйм с учетом гидравлических потерь в арматуре, отводах, тройниках. Таким образом, поверхностный насос можно размещать не только в кессоне, но и доме, если водный уровень близок к поверхности почвы, к примеру, при зеркале (статическом уровне) в 5 м электронасос можно установить в подвале коттеджа на 20 м от скважины.
Отдельно стоящие наружные насосы очень редко используют в бытовом водоснабжении, обычно их эксплуатируют в составе станций, где на один каркас ставят электронасос, гидравлический аккумулятор, напорное реле и манометр, соединяя их через фитинги и гибкую подводку.
Поверхностные бытовые насосные станции способны прокачивать воду объемом до 5 м3/ч при максимуме напора около 50 м, что делает их пригодными для снабжения водой дома с семьей из пяти человек.
Центробежный поверхностный насос – внутреннее устройство
Погружные
Большая группа глубинных насосов работает по центробежной схеме, такие агрегаты обладают наивысшим КПД среди всех видов, доходящим до 65% у высокотехнологичных дорогих моделей Grundfos. По параметрам погружные насосы значительно превосходят наружные, объем прокачиваемой жидкости в бытовых моделях доходит до 20 м3/ч, максимальный напор достигает 300 м благодаря использованию ряда ступеней с рабочими колесами, последовательно повышающими давление.
На рынке насосного оборудования встречаются другие виды погружных электронасосов с иным принципом действия, их список состоит из следующих типов:
Вибрационные
Популярные бытовые модели электромагнитного принципа действия, всасывающие воду за счет обратного и поступательного движения встроенного поршня, присоединенного к якорю электромагнитной катушки. Максимальный объем подачи вибрационных помп не превышает 1,5 м3/ ч, напор доходит до 80 м при КПД около 35%.
Средняя цена вибрационных помп лежит в районе 1400 руб., в быту их не используют для постоянного водоснабжения из-за низких технических характеристик, применяя в основном для полива, дренажных работ, прокачки скважин, заполнения бассейнов и резервуаров водой, других хозяйственных целей. Вибрационные помпы могут откачивать сильно мутную и грязную воду без повреждения электрической части и корпуса (поэтому их используют для прокачки скважин), но резиновые поршень и клапан обратного хода истираются частицами песка и через некоторое время могут потребовать замены.
Центробежный и вибрационный погружные электронасосы – внутреннее устройство
Шнековые
Агрегаты такого принципа действия часто называют винтовыми, по принципу действия они напоминают бытовую мясорубку, в которой жидкость перемещается за счет вращения спирального шнека. Винтовые модели не столь популярны на рынке, их преимуществом является возможность работы с вязкими и мутными средами. КПД шнековых агрегатов не превышает 50%, подача до 15 м3/ч, напор доходит до 100 м.
Вихревые
В подобного типа электронасосах вода всасывается лопастями рабочего колеса через отверстие сбоку корпуса и выталкивается крыльчаткой через боковой патрубок в той же плоскости. Расстояние между лопастями и стенками рабочей камеры для снижения гидравлических потерь минимально, поэтому вихревые модели работают только с чистой водой из артезианских скважин. КПД таких устройств также невысок (около 50%), бытовые агрегаты имеют средние технические параметры с наивысшими подачей в 5 м3/ч и напором 100 м.
Винтовой и вихревой насосы — конструкция
Необходимое оборудование для работы
Стандартный тип работ по гидробурению выполняется посредством малогабаритных установок. Для собственного участка — это замечательное решение и оптимальный способ своими силами добыть воду.
Поставлять рабочую жидкость в скважинный ствол необходимо со значительным напором, а для этого необходим насос или мотопомпа для загрязненных жидкостей.
Иногда для увеличения пробойной силы в рабочий раствор добавляют дробь или крупный песок. Для дробления крупной гальки, которая может встретиться в песчаных слоях, пригодятся шарошечные и резцовые долота.
Если при бурении скважин или строительстве колодцев на соседских участках встречались валуны или крупная галька, стартовую штангу необходимо оснастить усиленным буром – долотом. Инструмент должен быть закреплен так на штанге, чтобы не мешал поставки воды в ствол
Наиболее востребованы у потребителя для целей гидробурения специальные малогабаритные установки МБУ. Это агрегат с высотой 3 м и диаметром 1 м.
В состав этой сборной конструкции включены:
- металлическая рама разборного типа;
- инструмент для бурения;
- лебедка;
- двигатель, передающий усилие на бур;
- вертлюг, часть контура для скользящего крепления деталей;
- водяная мотопомпа для обеспечения давления в системе;
- разведочный или лепестковый бур;
- буровые штанги для формирования колонны;
- шланги для подачи воды к вертлюгу от мотопомпы;
- блок управления.
В числе необходимого оборудования также желательно иметь преобразователь тока. Он нужен, чтобы энергообеспечение процесса было стабильным. Еще обязательно нужна лебедка на поднятие/спуск обсадных и наборных труб.
При выборе мотопомпы лучше остановиться на более мощном аппарате, так как предполагаются большие нагрузки. Для гидробурения понадобиться еще и такой сантехнический инструмент, как трубный ключ, ручной зажим, пересадочная вилка.
Процесс гидробурения с самого начала и до конца работ включает постоянный круговорот рабочей жидкости. С помощью насоса водная суспензия с размытым грунтом выходит из скважины, поступает прямо в приямок и после осаждения взвеси снова подается в скважину.
Кроме такого порядка возможно проводить гидробурение неглубоких скважин на воду, не применяя приямка. Такой способ не требует наличия углубления для отстаивания рабочего раствора, экономит время и дает возможность бурить скважину даже в гаражах и подвалах.
Если рядом с участком есть заброшенный пруд, то можно также обойтись без устройства зумфов – приямков. К качеству поставляемой в скважину воды не предъявляются особые требования
Для гидробурения подбирается мотопомпа, способная перекачивать сильно загрязненную воду. Желательно купить агрегат с напором 26 м, давлением 2,6 атм и производительностью от 20 м3/ч.
Более мощная помпа гарантирует быстрое, беспроблемное бурение и лучшую промывку скважины
Для качественного бурения важно, чтобы из скважины всегда шел хороший поток воды
Отличительные черты метода
Способ заключается в извлечении отработанной породы водой, под давлением нагнетаемой в полость шахты. Буровой инструмент для удаления разрушенных слоев не применяется.
Технология заключается в сочетании 2 процессов:
- образование вертикальной скважины в земле посредством поочередного разрушения почвенных пластов;
- извлечение из скважинного ствола измельченных фрагментов грунта под действием рабочей жидкости.
Процесс замешивания раствора на бурение.
Созданию необходимого усилия, требующегося для погружения режущего инструмента в породу, способствует собственный вес оборудования, состоящего из колонны штанг для бурения и оснащения для закачки жидкости в скважину.
Для изготовления промывочного раствора в отдельном приямке в воде затворяют небольшое количество глиняной взвеси, строительным миксером размешивают ее до консистенции кефира. После этого буровая жидкость мотопомпой под напором направляется в скважинный ствол.
При гидробурении жидкая среда выполняет следующие функции:
- удаление из тела водяной шахты фрагментов разрушенной породы;
- охлаждение режущего инструмента;
- шлифовка внутренней полости шурфа;
- укрепление шахтных стенок, позволяющее снизить вероятность обрушения выработки и засыпания отвалом скважинного ствола.
Из отрезков трубы длиной 1,5 м, соединяемых резьбовыми креплениями, формируют колонну, удлиняющуюся за счет наращивания фрагментов по мере заглубления скважины.
Технология гидробурения оптимальна для пород с высокой концентрацией песка и глины. Применять эту методику для обустройства автономного источника на скалистых и болотистых грунтах нецелесообразно: массивные и вязкие слои почвы тяжело вымываются водой.
Сложности при бурении нефтяных скважин
В процессе бурения скважин достаточно часто приходится сталкиваться с техническими проблемами, появление которых может сильно замедлить работы или сделают работу практически невозможной. К таким проблемам относятся следующие явления:
- Разрушения ствола, обвалы;
- Уход в почву жидкости для промывки (удаления частей породы);
- Аварийные состояния оборудования или шахты;
- Ошибки в сверлении ствола.
Достаточно часто обвалы стенок скважины происходят из-за нестабильности горной порода. Признаками обвала является увеличенное давление, большая вязкость жидкости, которая используется для промывки, а также повышенное число фрагментов породы, которые выходят на поверхность.
Чаще всего поглощение жидкости случается, если залегающий ниже пласт целиком забирает раствор в себя. Его пористая структура или высокая степень впитываемости способствует такому явлению.
В процессе бурения скважины буровой снаряд, движущийся по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Скважины доходит до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Чтобы скважина не была размыта, в начало погружается труба, она же служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.
Буровой снаряд, а также шпиндель может вращаться с различной скоростью и частотой; этот показатель зависит от того, какие виды пород требуется пробить, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость контролируется посредством регулятора, который регулирует уровень нагрузки на коронку, служащую для бурения. В процессе работы создается необходимое давление, которое оказывается на стены забоя и резцы самого снаряда.
Особенности разных видов
Начать стоит с абиссинского колодца. Так как глубина тут не сильно большая (3-12 м), то необходимо учесть место расположения. Нужно позаботиться, о том, чтобы разместить скважину как можно дальше от потенциальных мест скопления грязи. То есть рядом не должно быть мусорных ям, компоста, которые могут загрязнить воду и сделать ее непригодной. Бывают случаи, когда твердые породы или галечники отсутствуют на данном участке, тогда остается один выход – пробурить источник прямо в подвале дома. Но тут может возникнуть ряд проблем, так как придется заняться оборудованием скважины ручными колонками и насосом, дабы была возможность добывать жидкость без лишних затрат электроэнергии.
Как уже отмечалось выше, песочную скважину можно прорубить на глубину не более 50 метров. Прежде чем заняться бурением, нужно составить план-схему, то есть выбрать подходящее место. Скважина должна быть как можно дальше от различных источников загрязнения. Под это понятие попадают даже баня или птицефабрика. Нужно также учитывать будущие постройки, так как перенести источник будет практически невозможно.
Типы скважин
Перед началом буровых работ следует изучить состав грунта на участке, чтобы хотя бы примерно представить свою будущую скважину.
В зависимости от особенностей пролегания водоносного слоя различают три вида скважин:
- абиссинский колодец;
- фильтровая скважина;
- артезианская скважина.
Абиссинский колодец (или скважина-игла) может быть устроен практически повсеместно. Пробивают его там, где водоносный слой залегает относительно близко к поверхности и приурочен к пескам.
Для ее бурения используют технологию забивки, которая не подходит для сооружения скважин других видов. Все работы обычно можно выполнить в течение одного рабочего дня.
Эта схема позволяет изучить особенности устройства различных скважин, чтобы лучше понять технологию их бурения и выбрать подходящий метод (кликните для увеличения)
Но дебит таких скважин невелик. Чтобы обеспечить дом и участок достаточным количеством воды, иногда имеет смысл сделать две такие скважины на участке. Компактные размеры оборудования позволяют без особых проблем устроить такую скважину прямо в подвале.
Обычно это песчаные грунты, которые хорошо поддаются бурению. Глубина фильтровой скважины обычно варьируется в пределах 20-30 метров.
На этой схеме наглядно представлено устройство фильтровой скважины. В нижней ее части необходимо установить фильтр, чтобы предотвратить попадание песка и ила в воду
Работы при хорошем раскладе отнимут два-три дня. Фильтровая скважина нуждается в хорошем обслуживании, поскольку постоянное присутствие в воде частичек песка и ила может вызвать заиливание или запесочивание.
Обычный срок эксплуатации такой скважины может составлять 10-20 лет. Срок может быть больше или меньше в зависимости от качества бурения скважины и ее дальнейшего обслуживания.
Артезианские скважины, они же скважины “на известняк”, самые надежные, поскольку водонос приурочен к коренным отложениям. Воду вмещают многочисленные трещины скальной породы.
Заиливание такой скважине обычно не грозит, а дебит может достигать примерно 100 куб.м/ч. Но и глубина, на которую предстоит провести бурение, обычно оказывается более чем солидной – от 20 до 120 метров.
- Скважину глубиной 10 – 15 м можно пробурить без привлечения буровиков и техники, используя несложный буровой инструмент.
- Вручную без проблем бурятся осадочные несвязные и пластичные породы. К первым относятся пески разной крупности, щебень, дресва, гравий, ко вторым – суглинки с супесями.
- Механизация ручного бурения позволяет значительно повысить темпы выполнения буровых работ. Ускорят процесс двигатели и подъемные устройства.
- Для бурения грунтов, различающихся по физико-механическим свойствам, потребуется разные снаряды и технологии. Чаще всего для устройства одной выработки применяется несколько буровых способов в комплексе.
Разумеется, бурить такие скважины сложнее, а времени и материалов на выполнение работ уйдет значительно больше. Профессиональная бригада может справиться с работами дней за 5-10. А вот если мы бурим скважину на участке своими руками, может понадобиться и несколько недель, и даже месяц или два.
Но усилия стоят того, ведь артезианские скважины могут без проблем прослужить полвека, а то и больше. Да и дебит такой скважины позволяет снабжать водой не только один дом, но и небольшой поселок. Только для устройства подобной выработки не подходят ручные методы бурения.
Физико-механические свойства грунтов также имеют большое значение при выборе метода бурения.
В ходе работ может понадобиться пройти самые различные пласты, например:
- влажный песок, который поддается бурению практически любым способом относительно легко;
- водонасыщенный песок, извлечь который из ствола можно только с помощью желонки;
- крупнообломочные породы (гравийные и галечниковые отложения с песчаными и глинистыми заполнителями), бурят которые желонкой или стаканом в зависимости от заполнителя;
- плывун, представляющий собой мелкодисперсный песок, перенасыщенный водой, вычерпать его можно только желонкой;
- суглинок, т.е. песок с обильными включениями глины, пластичный, хорошо поддающийся бурению шнеком или колонковым стаканом грунт;
- глина, пластичная порода, с бурением которого справится шнек или стакан.
Как узнать, какие грунты залегают под поверхностью, и на какой глубине находится водоносный слой? Конечно, можно заказать геологические исследования грунта, но это процедура не безвозмездная.
Бурение новой скважины на небольшом расстоянии от уже существующего сооружения может и не пойти по точно такому же сценарию, но скорее всего, будет очень похожим.
