Бурение скважин на воду технология процесса. Бурение скважин водой

Решение о строительстве собственного водозаборного устройства на участке обосновано несколькими причинами, среди которых:

• отсутствие централизованного водоснабжения;
• желание иметь источник воды с повышенным ее качеством без обработки хлорирующими составами;
• большая потребность в воде для полива огорода – при нынешних ценах на живительную влагу из водопроводной сети, ведение приусадебного хозяйства становится дорогостоящим удовольствием, иногда просто нерентабельным.

Независимо от того, будут ли выполняться работы сторонней организацией или самостоятельно, технология бурения скважин на воду должна быть как можно лучше знакома. Это поможет избежать обмана исполнителями и лишних затрат на реализацию замысла.

Выбор способа зависит от нескольких факторов:

1. Наличие воды на участке. В первом приближении это можно определить наблюдениями за окружающей средой, имеется ряд признаков, свидетельствующих о ее наличии или отсутствии. Можно также произвести несколько опытов с различными предметами, чтобы получить ответ на этот вопрос.
2. Характеристика состава грунтов, характерного для данной местности, от чего зависит выбор способа бурения. Такие данные можно получить в местной гидрогеологической организации, там же нужно уточнить собственные прогнозные оценки по наличию воды на участке.
3. Глубина залегания верховодных (песчаных) слоев и оценка глубины залегания артезианских (известняковых) водоносных горизонтов.

При наличии таких данных можно сделать вывод о предпочтительности использования той или иной технологии бурения.

Разновидности способов прохождения стволов скважин

Роторное бурение

Обычно применялось при нефтеразведочном бурении. В последнее время, с увеличение потребности в скважинах, используется и при строительстве водяных водозаборов.

Особенностью способа является высокая энергозатратность и применяемость его на тяжелых или особо тяжелых грунтах с включением скальных образований, а также по сплошным известнякам.

При вращении ротор разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочным раствором. В состав его входит и цемент. В результате часть участка будет безнадежно испорчено. Кроме того, по окончании работ такая скважина нуждается в длительной промывке чистой водой для удаления из пор породы цемента, входящего в состав раствора.

Для небольшого загородного участка такая технология представляется нежелательной.

Бурение гидроразмывом

Это наиболее легкая технология бурения . В процессе выполнения работ производится размывка грунта внутри , которая опускается под собственным весом. Только в начале процесса, когда обсадная колонна еще легкая, приходится прибегать к ее проворачиванию специальным ключом.

Для осуществления такого способа понадобятся:

• два насоса, один из них, способный подавать жидкость под давлением не менее 6 атм, второй – для откачки отработавшей воды обратно в бак, соответствующей производительности;
• бак; емкость зависит от планируемого размера и глубины скважины и рассчитывается из соотношения:

V = R обс 2 (см) х 3,14 x H (см) , где

V – объем бака,

R – внутренний радиус обсадной трубы,

3,14 – число ПИ.

Так, для скважины диаметром 273 мм (максимально возможный диаметр ствола скважины при таком методе проходки), внутренний диаметр обсадки составит 260 мм (радиус 13 см), предполагаемая глубина скважины – 15 метров (15000 см) необходимый объем бака составит:

13 2 х 3,14 х 1500 = 756000 (см 3) = 756 (литров) .

Учитывая, что при отсутствии воды в баке работать невозможно, принимаем потребную емкость бака 2 кубометра. Этот расход не станет обузой, поскольку правильное пользование участком предполагает применение промежуточной прогревочной емкости в системе полива огорода.

• гидромонитор – шланг с металлической трубой на конце. Выходное отверстие которой должно быть порядка 20 мм.

Выполнение процесса происходит следующим образом:

1. Забуривание – производится садовым буром, диаметр которого больше диаметра обсадной трубы на 30 – 40 мм. Глубина предварительного отверстия порядка 1,5 метра.
2. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
3. Гидромонитор вводится отверстие обсадной трубы, подается вода под давлением. Обсадную трубу при этом нужно проворачивать вокруг ее оси, способствуя ее проседанию по мере размывки грунта.
4. По мере углубления ствола промывку периодически приостанавливают, чтобы установить очередную секцию обсадки.
5. Откачку воды производят по мере ее накопления, отводя жидкость обратно в бак.

Недостатком такого способа является его применимость только на песчаных и супесных грунтах, а также существует ограничение по глубине скважины. Как правило, они бывают не глубже 12 – 15 метров, в редких случая достигают 20.

Ударный способ

Технология ударным методом – один из самых древних способов, применявшихся еще в древнем Китае. Он состоит в следующем:

1. Отрывается приямок глубиной порядка 1,5 метров размерами 1,5 – 1,5 метра.
2. Производится забуривание для установки первой секции обсадной трубы глубиной до 2-х метров.
3. Устанавливается буровая вышка – тренога высотой не менее 3-х метров. Высота буровой зависит от длины секций обсадных труб, максимальный их размер составляет 6 метров.

Ударная часть, подвешенная на тросе от лебедки, вводится в отверстие обсадной трубы и отпускается в свободное падение. При попадании на грунт, она активно разрушает его и он, в измельченном виде попадает внутрь ударной части (изготавливается из трубы). На конце ударника нарезаны зубья и разведены как на пиле.

Внутри ударника установлен клапан, пропускающий рыхлый грунт внутрь, но препятствующий его высыпанию при очередном подъеме. При прохождении глинистых влажных слоев применяется ударник без дополнительных приспособлений (стакан), влажная глина хорошо держится в нем за счет прилипания к стенкам. После прохождения расстояния около метра, ударник нужно извлечь из ствола и очистить его полость.

В арсенале профессиональных буровиков количество модификаций ударников доходит до 10 видов и более. Различные конструкции применяются для прохождения грунтов с отличающимися свойствами. Таким образом, широкий выбор инструмента позволяет проходить практически любые грунты, кроме скальных пород. Качество скважин при этом остается самым высоким. Поэтому, не являясь производительной, технология ударной пробивки остается самой популярной.

Шнековое бурение

Такая технология бурения скважины под воду становится все более популярной по причине высокой производительности и простоте исполнения.

По сути – это сверление вращающимся инструментом, при это режущая часть разрушает грунт в направлении движения, а спиральный шнек выносит его наружу. На поверхность выноситься порядка 40 – 50 % грунт, остальной уходит на уплотнение стенок. Таким образом, есть возможность производить бурение без одновременной обсадки стенок. Обсадная колонна опускается в ствол по окончании бурения.

У такого способа есть определенные недостатки, не позволяющие применять на песчаных и других сыпучих грунтах, а также ограничение по глубине столов до 50 метров. Дальнейшее заглубление производится с периодическим извлечением рабочего инструмента для очистки.

Бурение производится с применением очень разнообразного оборудования, а часто и вручную своими руками для скважин на верховодку. Так, промышленностью освоены и выпускаются различные миниатюрные буровые станки, при помощи которых выполняются скважины на глубину до 50 метров по легким и средней тяжести грунтам, исключая песчаные.

Такое оборудование активно применяются для обустройства водозаборов на загородных участках, зачастую нет необходимости его приобретать, а можно взять в аренду.

В то же время мощные артезианские скважины с большим дебетом выполняются с использованием настолько же мощных буровых установок.

Перфоративное бурение

Производится путем забивки «копья» бабкой или штангой. Применяется, как правило, для оборудования абиссинских колодцев с ручным насосом для откачки воды. Ограниченный диаметр скважины позволяет выполнение работ самостоятельно и в короткий промежуток времени.

Кроме описанных способов, наиболее популярных на практике, применяются многие приемы, комбинирующие особенности различных способов.

Самым доступным и простым источником водоснабжения для частного дома, дачи или бани является скважина на воду.

Чтобы обеспечить земельный участок чистой водой, потребуется предварительная подготовка: анализ основных параметров грунта, расчет глубины залегания водоносных горизонтов, выбор подходящего варианта обустройства водозаборной точки. На основании полученных данных определяется эффективный способ забоя и выполняется бурение скважин на воду.

При этом обустроить скважину самостоятельно доступно любому владельцу участка, главное – грамотно применить технологию бурения.

Можно ли самому бурить скважину на воду

Бурение водяных скважин – трудоемкий и ответственный процесс, требующий правильного подхода к применению современных методов бурения. Основной комплекс работ можно выполнить самостоятельно с минимальным набором оборудования, не привлекая сторонних подрядчиков.

Это позволит сэкономить на профессиональном бурении и аренде специализированного оборудования. Важной статьей расходов на обустройство скважины станет проведение основных расчетов и сбор аналитических данных по состоянию грунта и расположению водоносного горизонта.

Самый популярный тип гидросооружения, которое можно обустроить самостоятельно, – скважина на воду с глубиной обсадки до 35 метров. Конструктивно она представлена трубой, которая устанавливается в шахту и оснащается фильтром для донной очистки воды.

Для самостоятельной разработки водозаборной точки специалисты рекомендуют выбирать метод шнекового бурения с применением электрической или бензиновой буровой установки. Это значительно упрощает сам процесс и сокращает временные затраты на обустройство скважины.

Правильный выбор места для разработки скважины

Как бурят скважину на воду? Все начинается с выбора подходящего места для обустройства водозаборной точки. Для определения водного источника на земельном участке рекомендуется учитывать такие признаки:

1. Скопление растительности, которая предпочитает высокую влажность почвы в определенных зонах.
2. Скопление мелких насекомых, а также отдых домашних животных – котов и собак – в местах пролегания водоносного слоя.
3. Возникновение влажного тумана и росы в вечернее и утреннее время. В зимний период появление проталин.

Вышеперечисленные признаки обнаружения водоносного горизонта считаются косвенными, поэтому для получения более точных результатов рекомендуется провести основные геологические изыскания.

Специалисты помогут определить глубину прохождения водоносных горизонтов и предоставят аналитические данные о состоянии грунта на земельном участке.

Разновидности скважин под воду

Существует несколько видов скважин для организации системы водоснабжения, которые зависят от уровня прохождения водоносных слоев.

• Скважины на песок . Самый распространенный вариант гидросооружений, который отличается дешевизной и доступностью проведения работ. Конструктивно подобная скважина представлена обсадной колонной, оснащенной фильтром донной очистки. Водный дебет источника может составлять от 6 до 950 кубических метров в сутки. Скважина в песчанике обустраивается на глубину от 5 до 11 метров (при автоматическом бурении – до 25 метров). Срок службы гидросооружения – от 8 до 16 лет.
• . Самый трудоемкий и дорогостоящий вариант обустройства сооружений для подачи воды, который предусматривает обязательное наличие проектной документации и . Конструкция скважины представлена двумя колоннами – обсадной и водяной. Труба для обсадки монтируется в обычный грунт, водная – в известняковые залежи, при этом подача воды осуществляется под высоким давлением. Водный дебет сооружения составляет от 8 до 42 кубических метров в час, в расчет берется диаметр трубы. Максимальная глубина прокладки обсадки достигает 300 метров. Срок службы сооружения – до 45 лет.
• . Обустраиваются в подвижных грунтах с высоким содержанием песка и щебня, обладают невысоким водным дебетом – до 3 кубических метров в час. Максимальная глубина прокладки не превышает 12 метров. Скважина не подлежит ремонту и восстановлению, склонна к быстрому высыханию и заиливанию.

Поскольку предусматривается бурение скважины своими руками, далее будут рассмотрены самые доступные технологии для самостоятельного освоения.

Основные технологии обустройства водоносных скважин

Самостоятельно пробурить скважину под воду можно с применением следующих доступных технологий:

Шнековая технология бурения

Самый простой и доступный способ обустройства скважинного канала при помощи буровой установки. Применяется в подвижных сыпучих грунтах – глинистых, суглинистых и влажных супесях.

Бур, оснащенный вращающимися лопастями (шнек), вводится в мягкие пласты почвы. При прохождении метрового участка установка поднимает на поверхность часть изъятой грунтовой смеси (шлам). По мере углубления в землю буровая штанга удлиняется за счет дополнительных звеньев. Вращение шнека обеспечивается ручным способом или при помощи электропривода.

Технология является наиболее производительной и эффективной. Она позволяет выполнять весь комплекс работ вручную без оборудования или при помощи самодельных малогабаритных буровых установок – буровой треноги и подъемного механизма. Подобные конструкции обеспечивают легкое прохождение грунта и подъем массы на поверхность.

Колонковая технология бурения

Принцип работы бурового оборудования схож с предыдущим, отличие заключается в конструкции режущей части бура. Бур представляет собой цилиндрическое пустотелое устройство, оснащенное напайками для прохождения пород различной плотности. Шлам собирается внутри в цилиндре и удаляется из него каждый раз при подъеме на поверхность.

Подобная технология применяется на участках с различными типами грунта и позволяет обустроить скважину нужного диаметра.

Колонковое бурение редко используется для самостоятельной разработки скважинного канала, поскольку предусматривает привлечение дорогостоящего специализированного оборудования, которое обеспечивает равномерную нагрузку на буровую установку.

Роторная гидравлическая технология бурения

В процессе бурения осуществляется беспрерывная подача промывочной жидкости под давлением. Она предназначается для вымывания шлама и очищения установки для бурения.

Предусмотрено два способа подачи жидкости:

• Прямая промывка – когда вода подается в колонну и со шламом выводится в пространство между трубой и колонной.
• Обратная промывка – жидкость поступает в скважинную колонну из затрубного пространства, после чего выводится на поверхность.

Для бурения скважины применяются МГБУ с гидравликой, обеспечивающие прямой способ промывки колонны.

Подобная технология эффективна для обустройства скважин, глубина которых превышает 10 метров.

Технология ударно-канатного бурения

Подобная технология бурения скважины отличается сложностью и трудоемкостью реализации, но при этом остается самой практичной и надежной.

Проходка выполняется за счет последовательных толчков бурильной цилиндрической установки при смене положения вверх-вниз. Грунтовая смесь попадает в цилиндрическую полость и поднимается на поверхность.

Преимуществом подобного способа бурения является возможность прохождения различных типов грунтов, при этом не требуется удлинение бура на глубине. К тому же подобное оборудование можно изготовить самостоятельно из подручных средств.

Для подъема бурового цилиндра может быть использован механический или электрический механизм.

Разновидности бурового инструмента

Основным рабочим инструментом для бурения скважины и подъема грунта является бур. Для различных способов бурения применяются:

1. Шнек, или змеевик, применяется для роторной бурильной установки при прохождении грунтов средней плотности – суглинков, супесей, глины и земли. Оснащается металлической насадкой с заточенными кромками, выполняющими сверление грунта.
2. Стакан, или снаряд Шитца, применяется для вязких и плотных грунтов в канатно-ударных буровых установках.
3. Ложка используется для сыпучих и подвижных грунтов – песчаных, щебеночных. Способ бурения – вращательный и ударно-вращательный.
4. применяется для очистки скважинного канала от полужидких и сыпучих грунтовых смесей, оставшихся после прохождения долота. Предназначается для канатно-бурильной установки.
5. Долото используется для прохождения твердых и каменистых пород. Представляет собой специальную пластину с округленными гранями калибром, равным внутреннему диаметру обсадной колонны минус 5 мм. Предназначается для канатно-ударного способа бурения.

Режущие элементы буров изготавливаются из закаленных стальных листов толщиной 3–5 мм.

Особенности обсадки скважины

Любая скважина для воды предусматривает обязательную установку обсадки. Для этого используются металлические, пластиковые или асбестоцементные трубы.

Монтаж трубы для обсадки осуществляется на этапе бурения или обустройства скважины.

После завершения проходки на скважинное дно выполняется установка обсадной трубы, на конце которой имеется донный фильтр, оснащенный мелкоячеистой сеткой для удаления сторонних примесей из воды. Чтобы предотвратить возможное проседание трубы, ее надежно фиксируют хомутами.

Далее выполняются монтаж следующей трубы аналогичным способом и соединение с предыдущим элементом. Излишки грунта удаляются желонкой. В верхней части конструкции над землей устанавливается оголовок для защиты скважины от возможных загрязнений.

После завершения монтажа обсадки выполняются и её обустройство, а также подсоединение к водопроводной системе.

Пошаговая инструкция по разработке скважины на воду

Теперь разберемся как сделать скважину в песчаном грунте с использованием .

Разработка нового гидросооружения начинается с подготовки рабочего проекта. Чтобы не допустить серьезных ошибок в проектировании, эту работу лучше поручить специалистам.

Технология самостоятельного бурения предусматривает следующие этапы:

1. Нанесение разметки на выделенную зону под бурение скважины.
2. Выкапывание по готовой разметке шурфа размером 150 × 150 см для погружения бурильного инструмента – желонки, шнека или бура. Шурф представляет собой специальное углубление в грунте, которое предназначено для разработки скважинного канала.
3. Установка рабочего инструмента.
4. Осуществление бурения с учетом выбранного способа.
5. После завершения проходки монтаж фильтровой установки – конструкции, которая состоит из донного фильтра, отстойника и подающей трубы.
6. Засыпка затрубного пространства песчано-щебеночной смесью. Это позволит закрепить обсадку в скважинном канале.
7. Герметизация верхней части трубы и заполнение полости водой при помощи насоса для прочистки фильтра.
8. Откачка жидкости из скважины желонкой или шнековым насосом.
9. После полной прочистки гидросооружения и водоносного слоя спуск насосного оборудования в обсадку при помощи металлического троса.
10. Подключение шланга и водопроводной трубы к насосному оборудованию.
11. Монтаж вентиля на трубе для регулировки напора воды.
12. Установка гидроизоляции надземной части обсадной трубы для защиты от повышенной влажности и перепадов температур.
13. Монтаж на скважинном устье кессона с фиксацией на оголовок.
14. Прокладка водопроводных труб от дома в земляных траншеях.
15. Выполнение наружной обсыпки кессона землей и обустройство бетонной отмостки.

Это общая схема того, как самому можно осуществить бурение водоносной скважины для организации автономного водоснабжения.

При самостоятельном проведении работ главное – не спешить и соблюдать все основные этапы технологического процесса разработки скважины. При этом не стоит забывать, что применение качественных и долговечных комплектующих (насосного оборудования, фильтра и труб) является гарантией надежной и безопасной эксплуатации скважины.

Чтобы загородный дом или дача, расположенные вдали от централизованных сетей водоснабжения, не были лишены благ цивилизации, а именно воды, стоит пробурить скважину на участке для обеспечения хозяйственно-бытовых и питьевых нужд водопотребления. Главным преимуществом такого гидротехнического сооружения является стабильная подача воды круглый год. Первое, что нужно сделать на этапе сооружения такого источника, – это пробурить проходку. При этом может использоваться разная технология бурения скважин. У каждого метода есть свои нюансы, преимущества и недостатки. Чтобы вам было проще разобраться в особенностях бурения скважины на воду, мы предлагаем вашему вниманию видео процесса.

Для обеспечения водоснабжения дома от подземного водного горизонта можно использовать разные виды скважин:

• абиссинская скважина-игла или колодец;
• выполнение проходки на песок;
• сооружение артезианской скважины.

Главным преимуществом постройки колодца является простота процесса, возможность его самостоятельного выполнения и финансовая выгода. В таком сооружении постоянно присутствует около двух кубометров воды. К недостаткам колодцев можно отнести необходимость их постоянной чистки, иначе вода начнёт заиливаться, вероятность загрязнения и пересыхания.

Неплохой недорогой альтернативой колодцу может стать абиссинская скважина. Её глубина доходит до 15 м. Однако это сооружение тоже недолговечно. Гидротехнические сооружения на песок бурятся на глубину 15-30 м. Они могут прослужить пару десятков лет. Однако такая скважина тоже может заилиться.

Самая чистая и качественная вода добывается из артезианской скважины. Такие водоносные горизонты залегают на значительной глубине (свыше 50 м) среди пластов пористого известняка. Срок службы этого гидротехнического сооружения самый внушительный (до 50 лет).

Методы бурения

Для строительства гидротехнического сооружения может использоваться один из следующих методов бурения:

1. Роторная технология бурения скважин на воду заимствована у нефтяной отрасли. Процесс бурения проходит за счёт разрушения породы при помощи шарошечного долота. Для его вращения используется привод внутреннего сгорания, расположенный на машине. Этот метод бурения подходит в тех случаях, когда скважина должна пройти через прочные скальные породы и известняк. Для подъёма разрушенной породы на поверхность используется специальный промывочный раствор.
2. Ударно-канатная методика бурения была заимствована у китайцев. Для разрушения породы используется специальный груз с заострённым концом, который сбрасывается в скважину со значительной высоты. Груз располагается в специальной трубе. Кроме него используются желонки или стаканы. Стакан применяется на глинистых почвах, поскольку порода хорошо прилипает к его стенкам. Желонка хорошо удерживает сыпучую и рыхлую породу за счёт наличия клапана, который открывается при ударе о землю. Это самый трудоёмкий и медленный способ бурения. Среди преимуществ стоит назвать простоту выполнения и минимальное количество необходимых приспособлений.
3. Гидробурение подходит для рыхлых и песчаных пород. Этот метод делится на две разновидности:
   • В одном случае процесс проходит без забурника. Бурение происходит за счёт воды, подающейся вниз под высоким давлением. Метод считается самым быстрым при условии, что на пути не попадутся крупные камни и твёрдые породы. Максимальная глубина забоя составляет 15-20 м. Зато выбор диаметра скважины довольно большой от 5 см до 30 см. Также облегчается выбор насосного оборудования.
   • Вторая разновидность гидробурения подразумевает использование забурника, которым оборудуется полая штанга. В этом случае для бурения используется не чистая вода, а смесь воды и бентонитовой глины. Этот раствор позволяет дополнительно укрепить стенки скважины. Разрушенная порода вымывается в шламоотстойник. Глубина забоя может быть любой. Однако ствол шахты будет иметь телескопическую форму из-за необходимости использования полых труб.

1. Шнековая технология бурения скважин – это самый недорогой и простой метод выполнения проходки. Единственный недостаток – такой способ подходит только для песчаных почв. Бурение происходит за счёт вращения керноприёмного бура. Поскольку скорость бурения внушительная, установку обсадных труб производят по мере углубления забоя, чтобы предотвратить обсыпание стенок шахты.
2. Перфоративное бурение . Этот метод подходит для сооружения абиссинских колодцев. Скважина-игла делается при помощи копья, надетого на железные штанги. Небольшая глубина забоя и незначительный диаметр позволяют проводить работу без использования специальной техники. Бурение выполняется при помощи бабки или штанги. Второй инструмент предпочтительнее, поскольку резьбовому соединению придётся выдерживать только нагрузки на растяжении.

Выбор технологии бурения

Технология бурения скважин на воду выбирается в зависимости от требуемой глубины забоя и состава грунта. В любом случае для получения полных данных требуется провести геологоразведочные работы. По полученным результатам можно подобрать подходящий метод бурения.

Важно знать: для сооружения артезианских скважин используется роторный способ. Такое бурение позволяет выполнять забой нужной глубины и диаметра. Метод также подходит по экономическим и экологическим соображениям. Бурение можно проводить в рыхлых породах со скальными вкраплениями.

Для обустройства неглубокой скважины на песок в песчаном или рыхлом грунте можно выбрать метод гидробурения. Также с этой задачей неплохо справится технология шнекового бурения. Это самый простой и доступный способ сооружения скважин на песок. Рассмотрим особенности технологического процесса самых востребованных методов бурения.

Метод роторного бурения

Это самая распространённая технология. Работа ведётся при помощи бурильной трубы с расположенным внутри вращающимся валом. На конце вала находится долото. Для создания необходимой нагрузки используется гидравлическая установка. О том, как происходит процесс роторного бурения, можно узнать из предложенного в конце статьи видео. Если кратко описать процедуру бурения, то она заключается в следующем:

1. В почву заглубляется долото большого размера. Агрегат приводится в движение двигателем внутреннего сгорания.
2. Между долотом и бурильной колонной монтируются утяжеляющие трубы для увеличения нагрузки.
3. В ходе работы в скважину под давлением подаётся промывочный раствор. Он облегчает выход измельчённой породы на поверхность по каналу ротора. Именно поэтому второе название данной технологии – бурение с промывкой.
4. Когда первая часть проходки выполнена, для предотвращения обрушения стенок устанавливается обсадная труба. Просвет между обсадной колонной и стенками проходки цементируется.
5. Дальнейшая работа ведётся долотом меньшего диаметра. После выполнения второго участка монтируется обсадная труба меньшего диаметра.
6. Когда бурильные работы будут закончены, делают «разглинизацию» проходки. Это необходимо для того, чтобы промывочный раствор не забивал поры скважины и не препятствовал поступлению артезианской воды.

Для вымывания грунта из скважины выполняется промывка ствола бурильным раствором. Он может подаваться двумя способами:

1. Прямая промывка. При помощи насоса прямо во внутреннее пространство бурильной трубы. Выход раствора с породой происходит самотёком через затрубное пространство.
2. Если промывочная жидкость подаётся в затрубное пространство, то её выход осуществляется через бурильную трубу, откуда её выкачивают при помощи насоса. Этот способ называется обратной промывкой. Он считается лучшим, поскольку позволяет качественнее вскрыть водный пласт, что позволит увеличить производительность скважины в будущем. Однако его трудоёмкость и цена выше.

Преимущества роторного бурения:

• Скорость выполнения работ у данного метода самая высокая.
• Бурение можно выполнять на любую глубину в любой породе.
• Нет необходимости заготавливать заранее большое количество обсадных труб.
• В сравнении с другими методами стоимость работ значительно ниже.
• Такая методика бурения позволяет добраться до требуемого горизонта с водой даже, если на пути будут располагаться залежи известковой породы.
• Метод позволяет обустраивать песчаные фильтры. Для этого нужно засыпать песок в пространство между стенками проходки и обсадной трубой.

Шнековый метод

Обычно малогабаритные буровые установки работают именно по этой технологии ввиду её простоты и дешевизны. Для разрушения породы и её извлечения на поверхность используется шнек или Архимедов винт.

Глубина гидротехнического сооружения в этом случае может доходить до 60 м. Главные ограничения при такой методике бурения – это возможность работы только в сухих и мягких почвах. Если на пути движения шнека окажется твёрдая порода и плывуны, то дальнейшее бурение будет невозможным.

Внимание: несмотря на то, что шнековое бурение – довольно простая технология, важно не только пробурить скважину, но и правильно защитить её от верховодки, которая может загрязнить воду в источнике.

Ударно-канатная методика

Это самая трудоёмкая и медленная технология. Однако качество проходки самое высокое. Суть технологии в следующем:

1. Заострённый мощный снаряд поднимается на определённую высоту и резко отпускается.
2. Измельченная порода вынимается из шахты посредством желонки. Для работы в мягком грунте желонку и долото можно объединять в один снаряд.

Главное преимущество в том, что это сухое бурение не требует использования воды или промывочного раствора. Благодаря этому достигается высокая точность вскрытия водоносного пласта, а также значительно увеличивается срок эксплуатации гидротехнического сооружения (до 50 лет), которое будет давать максимальную производительность.

Недостатком является дороговизна метода. Также в ходе бурения необходимо постоянно изолировать вышерасположенные водоносные горизонты, что требует заготовить много обсадных труб.

Как проводится бурение скважин на воду (видео):

Организация автономного водоснабжения становится актуальным вопросом при удаленности участка от центральной магистрали. Существует несколько способов обеспечения водой: от до применения специализированной буровой техники. Среди них имеются такие, которые позволяют построить скважину своими силами, и она будет давать воду высокого качества в необходимом количестве.

Виды скважин на воду

Скважина на песок

Бурение в этом случае производится на глубину 15-30 метров до момента достижения горизонта, содержащего воду. Чаще всего, для этого применяется шнековый способ. Труба, имеющая диаметр более 100 мм, оснащенная фильтром, является скважиной. В качестве фильтра используют перфорированную трубу. Его устанавливают в песках крупной фракции, имеющих примесь гальки. Дебет таких скважин находится в пределах 0,6-1,2 куб. м. в час, что дает возможность обеспечить водой дом с двумя точками забора.

Срок эксплуатации скважин на песок находится в пределах 5-10 лет при постоянном использовании. В случае нерегулярной эксплуатации скважины этот срок существенно снижается и составляет 2-3 года. После чего заилившуюся скважину очищают под напором воды, имеющим сильное давление. При отсутствии требуемого эффекта от промывки требуется бурение новой скважины.

Артезианская скважина

Французская провинция Артуа дала имя этому виду бурения. Это связано с тем, что именно там было осуществлено первое бурение на известняк, где имело место явление саморазлива воды из скважины. Практика показывает, что не все скважины такого типа способны фонтанировать. В процессе бурения необходимость в установке сетчатого фильтра отпадает. Воды в этом случае залегают в известняке, однако не в каждом из них может присутствовать вода. Дебит скважины на известняк находится в пределах 3-10 куб. м. в час. Количества воды достаточно на минимум 60 лет, а ее качество находится на высоком уровне. Для производства буровых работ требуется применение специальной техники, что подразумевает потребность в пространстве для ее заезда и развертывания.

Стоимость работ по бурению артезианской скважины достаточно высока, но качество и больше, чем достаточное количество воды, а также долговечность ее компенсируют затраты.

Способы бурения

Шнековое бурение

Шнековое бурение скважин характеризуется простотой и относительно небольшими затратами. Многие малогабаритные установки для бурения работают с применением этого способа. Для выемки грунта используется архимедово колесо, в технике оно именуется шнеком. Глубина скважин, получаемых таким образом, менее 10 метров. В этом случае нет необходимости в воде или буровом растворе, используемых при промывке.

Применение шнекового бурения ограничено характеристиками грунта. Способ широко используется при сухом или мягком грунте. Работать шнеком в плавунах или скальных породах не представляется возможным. Для проведения буровых работ требуется соответствующая квалификация, так как помимо умения пробивки отверстия необходимо уметь проводить мероприятия по защите водоноса от проникновения верховодки и сточных вод.

Роторный способ бурения

Таким способом получают скважины большой глубины. В качестве инструмента для бурения скважин используют специальную бурильную трубу. В ее полости располагается вал, оснащенный на конце долотом, работающем от гидравлической установки. Таким образом можно достичь любой глубины скважины. С целью промывки скважины от грунта используется бурильный раствор. Подача его может происходить следующим образом:

• прямой промывкой, при которой происходит подача насосом раствора, и он выводится на поверхность самотеком;
• обратной промывкой, когда раствор попадает самотеком, а откачивается вместе с породой насосом.

Промывка обратным способом дает возможность иметь значительный дебит скважины. Это связано с существенным повышением качества вскрытия горизонта, содержащего воду. При этом стоимость работ значительно возрастает вследствие применения дорогостоящего сложного оборудования. В этом отношении прямая промывка предпочтительнее.

Бурение ударно-канатным способом

Бурение на воду таким способом производится уже длительный период времени. Характеризуют его высокая трудоемкость и малая скорость производства работ. При этом качество скважины находится на высоком уровне, она может эксплуатироваться до пятидесяти лет.

Технология бурения состоит в дроблении грунта путем воздействия снаряда, обладающего значительной массой. Снаряд поднимают на определенную высоту, и при его падении происходит разрушение грунта. Для удаления породы, подвергшейся разрушению, применяется желонка.

Бурение, происходящее таким образом, не требует промывки водой или бурильным раствором. Такая специфика технологии позволяет произвести точное вскрытие водоносного слоя, что обеспечивает максимальный дебит и эксплуатационный срок скважины.

Стоимость буровых работ ударно-канатным способом значительна. Трудоемкость в этом случае существенно выше, чем при роторном методе. Помимо этого при выходе на последующие слои водоносного грунта необходимо использование обсадных колонн для изоляции более высоких горизонтов.

Технология ручного бурения скважин на воду

Шнековый способ бурения

Процесс производства буровых работ этим способом происходит с достаточно высокой скоростью. В его ходе одновременно ведутся работы по продавливанию и укладке стен скважины, что не допускает обрушения почвы. Скважина оборудуется бетонными или металлическими стенками.

Основным инструментом является шнек для бурения, в качестве которого используется труба с навивкой из металлической ленты. Для осуществления технологических операций используется механизмы, оборудованные подвижным вращателем. Соединение его со шнеком происходит при помощи резьбы или за счет сопряжения элементов фигурного сечения. Максимальный шаг подачи составляет 15 м.

Конструктивно шнек выполняется полым и снабжается реверсивным замком и разными долотами.

Высококачественная сталь замков износоустойчива, что дает возможность уменьшить производственный цикл.

В случае ведения работ на грунте, имеющем повышенную мягкость и рыхлость, лопасти располагают под углом к забою 30-60 градусов. Буровые работы в плотных породах или на гальке и гравии производятся с расположением долота под прямым углом. Показатель твердости почвы определяет соответствующий угол.

В ходе бурения за счет трения рабочих частей долота и почвы происходит их значительный разогрев. Спиральная поверхность шнека способствуют перемещению отработанного грунта на поверхность.
Шнек для бурения скважин, имеющий центральный канал является наиболее эффективным. С его помощью происходит подача при помощи насоса воды или воздуха, что существенно снижает коэффициент трения. Применение этой технологии дает возможность заглубляться на уровень 50 м. При необходимости обустройства скважин большей глубины, шнековое бурение комбинируется с другими способами выполнения буровых работ.

Станки, служащие для выполнения этого вида работ, оборудуются литыми головками, элементами, производящими резание и хвостовиком. Нередко на лопастях производится наплавка специальными сплавами, обладающими высокой твердостью, или оснащаются техническими алмазами.

Шнековое бурение производится с глубиной, соответствующей габаритам штанги. Достигнув ее, происходит отключение станка и отсоединение штанги для ее извлечения и наращения еще одной штангой. После этого работы возобновляются.

Роторное бурение

Для осуществления буровых работ требуется применения фрезерных двух- или трехлопостных долот. Долото срезает породу, находясь под воздействием колонн. Этот инструмент применим при сооружении колодцев трубчатого типа с мягким грунтом. Для твердых пород следует использовать долота с алмазной рабочей поверхностью. Универсальным инструментом является шарошечное долото, которое может работать с различными по твердости видами пород.

В основу процесса бурения положена передача от двигателя вращения ротору. Начальный этап требует применения долота с большими размерами. Нагрузка, направленная вертикально, передается от бурового снаряда инструменту, который производит работу по срезанию и раскрашиванию грунта. При окончании работ, достигнув определенного участка, производят монтаж обсадной трубы. При проходке очередного участка применяется инструмент и труба с меньшим диаметром по сравнению с предшествующим участком.

Бурение с обратной промывкой

Для удаления отработанной породы происходит подача воды самотеком. В процессе стекания по трубе и поверхности стенок ствола осуществляется вымывание измельченного грунта. Образующийся раствор из выработанной почвы и воды откачивают сквозь отверстие бурильного инструмента при помощи насоса или эрлифта. Жидкость, поднятая на поверхность, по трубе или лотку перемещается для очистки в специальную емкость. При подаче воды также происходит охлаждение инструмента. Глубина скважин при использовании этого способа достигает одного километра.

Бурение с прямой промывкой

В этом случае применяется глинистый раствор, который закачивают в шахту по буровым колоннам. В процессе данного мероприятия происходит вымывание выработанного грунта, его подъем на поверхность вместе с водой. После чего раствор передается на отстой в емкость.

Ударно-канатное бурение

Для разрушения породы используется забивной стакан, который обладает существенной массой. С целью создания необходимого усилия для бурения, инструмент понимается на некоторую высоту, после чего опускается. При соприкосновении с грунтом происходит его забор полостью стакана, а при подъеме осуществляется удаление породы. Трудоемкость таких работ значительна, но при этом обслуживание такой установки возможно одним человеком. Подобная технология широко применяется в мягком грунте.
Конструкции буровых вышек для роторного и ударно-канатного бурения аналогичны. Она представляет собой треногу, которая имеет высоту больше длины стакана на 1,5 м. На вершине устройства зафиксирован блок лебедки. К тросу прикрепляется забивной стакан или ударная штанга. При применении стакана выемка грунта происходит за счет собственной массы. Использование штанги подразумевает дополнительное усилие при осуществлении забивания.

Стакан изготавливается из трубы с длиной 0,7-3 м, для выполнения режущей кромки которой применяется сталь высокой прочности. Кромку подвергают заточке внутрь стакана на конус. Если применяется ударная штанга, то ее конструкция выполняется из трубы, вверху которой приварена наковальня. В процессе погружения происходит заполнение стакана породой, а при подъеме через отверстие сбоку его очищают.

В случае буровых работ в грунте, который обладает повышенной сыпучестью или влажностью, обычный забивной стакан заменяют желонкой. В ее конструкции предусмотрен клапан, который открывается в момент врезания в грунт и закрывается при его подъеме.

Скважина на воду представляет собой сложное гидротехническое сооружение и от того на сколько правильно выбрана конструкция и соблюдена технология бурения скважины на воду, зависит срок ее службы, производительность, качество воды и т.д.

Выбор места бурения скважины на воду

Перед началом работ по бурению необходимо правильно выбрать точку расположения скважины, определить место установки буровой и вспомогательных машин, определить рабочую зону, зону для слива технической воды, складирования оборудования для бурения и т.д.

В общем случае по технологии бурения артезианских скважин требуется ровная площадка размером 4х12 метров, для проезда бурового станка и водовозки въездные ворота не менее 3 м (при возможности заезда в них по прямой), отсутствие проводов в радиусе 2 метров над точкой бурения.

Расположение артезианской скважины выбирается в основном из экономических соображений – чем ближе к месту ввода, тем меньше траншей копать и короче трубы закладывать. Но при этом необходимо учесть, что по технологии бурения скважину на воду можно располагать не ближе 3 метров от дома, необходимо оставить возможность постоянного подъезда буровой техники и ни в коем случае не строить над ней никаких строений.

Технология бурения скважин

Существует множество различных технологий бурения скважин, но при этом неизменно выполняются три основные операции: разрушение породы, подъем ее на поверхность, закрепление стенок пробуренной скважины.

Разрушение породы

Производится, как правило, механическим способом с помощью различных породоразрушающих приспособлений. Существует также множество других методов: термический, электрический, взрывной и др., но эти технологии при бурении скважин на воду используются реже.

Подъем породы на поверхность

Существует несколько способов:

• Гидравлический (подъем на поверхность осуществляется с помощью промывочной жидкости (вода, глинистый раствор),
• Механический (с использованием специального оборудования для бурения (шнек, желонка, различные специальные буры и др.)),
• Пневматический (с использованием сжатого воздуха),
• Комбинированный.

Закрепление стенок

Для большинства видов скважин на воду их стенки крепятся металлическими обсадными трубами. Чаще всего используются трубы из черной стали, электросварные или цельнотянутые, на резьбовых или сварных соединениях. Использование оцинкованных труб не рекомендуется для питьевых нужд, а нержавеющая сталь слишком дорога и нерентабельна.

В настоящее время в большинстве артезианских скважин на воду используется современная технология двойной обсадки. Основную стальную колонну дополняет пластиковый вкладыш из трубы ПНД или ПВХ. При такой конструкции срок службы, по сравнению с однотрубной, значительно возрастает, повышаются потребительские и эксплуатационные свойства.

Технология бурения артезианских скважин на воду

В нашей стране при устройстве артезианских скважин на воду используют в основном станки для бурения скважин УРБ 2А-2 на базе ЗИЛа, а также КАМАЗа или УРАЛа. Технология при использовании этой установки подразумевает разрушение породы механическим способом, в качестве породоразрушающего инструмента используется шарошечное долото, которое крепиться на конце буровых штанг и приводится во вращение с помощью двигателя машины для бурения скважины.

Подъем разрушенной породы на поверхность осуществляется гидравлическим способом, а в качестве промывочной жидкости используется вода или специальный глинистый раствор. Такая технология бурения скважин на воду имеет название «бурение с промывкой». Суть его состоит в том, что промывочная жидкость подается по штангам на забой с помощью насоса, а затем поднимается обратно вверх уже вместе с разрушенной породой. На поверхности она выливается в специальный отстойник, из которого насосом закачивается обратно. Контролируя какие породы выходят на поверхность вместе с промывочной жидкостью, буровики составляют геологический разрез скважины.

При прохождении не твердых слоев (песок, суглинок, глина) в качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор. Если разрез начинается с глинистых слоев, то такой раствор получается естественным образом с добавлением воды, иначе его делают при помощи специально привезенной бентонитовой глины. Кроме подъема разрушаемой породы на поверхность, глинистый раствор закрепляет стенки скважины и не дает им обрушиться.

При прохождении твердых слоев, на пример известняков, в качестве промывочной жидкости используется простая вода. Она имеет и второе назначение, когда буровиками проходится водоносный известняк начинается поглощение воды, т.е. вода начинает уходить в скважину. По степени поглощения определяется дебит, когда он достигает необходимых значений, бурение прекращается.

Технология бурения артезианских скважин на воду предполагает последовательную обсадку трубами. После того, как скважина была пробурена до известняка, в нее монтируют стальные обсадные трубы. Дальше разрабатывают известняк долотом меньшего диаметра и при необходимости обсаживают пластиковыми трубами. Безусловно, это самый простой вариант устройства артезианской скважины, когда нет геологических осложнений, больших глубин, низкого дебита и т.д. На самом деле существует множество различных конструкций артезианских скважин .

Завершающим этапом работ следует прокачка скважины до чистой (прозрачной) воды. Так же во время прокачки замеряют необходимые параметры (дебит, динамический и статический уровни) для подбора и монтажа водоподъемного оборудования.

Звоните нам

Практически все вопросы по технико-экономическим параметрам, монтажу, эксплуатации, сервису установок ЮНИЛОС отражены в наших статьях. Но, живое общение позволит сэкономить вам время.
Звоните нам по телефону 8(916) 858-32-14 .
Ответим на все ваши вопросы.