Оборудование для бурения скважин на воду: рассмотрим подробно

Виды бурения

Метод ударного бурения

Ударное бурение — это трудозатратный способ разработки скважины, к которому существуют особые требования:

• высокопрочный гибкий кабель для извлечения большого количества почвы;
• безопасность установки и деятельности;
• высокая производительность.

К основным преимуществам такого бурения относятся:

• длительная эксплуатация колодца;
• возможность расположения гидротехнических сооружений большого диаметра;
• предотвращение засорения воды сторонними добавками при разработке скважины;
• способность контролировать уровень водоносного горизонта;
• высокая эффективность работы в зимний период.

Недостатки также существуют:

• снижена скорость преодоления горных пород, если глубина строения значительна;
• необходимое расположение кожуха;
• возможность обрушения отдельных слоев грунта во время прохождения песка.

Бурение шнековым методом

Эффективный и безопасный способ разработки мелководной скважины на подвижных и легких почвах с высоким процентом песка в составе. Создание рабочего канала для гидротехнического сооружения осуществляется винтовой штангой, оснащенной концевой фрезой и лопастными элементами, которые предназначены для подъема грунта на поверхность.

Сверлильный станок для сверления винтовым методом может быть компактным или большим, требующим предварительной установки на специальное оборудование.

Преимущества данного метода:

• высокоскоростные работы по бурению;
• легкий агрегат и нессложная установка оборудования на месте;
• отсутствие привлечения профессионалов и дорогостоящего оборудования для подъема грунта на поверхность;
• возможность работы на небольших площадях.

Для разработки скважины используется гидравлический роторный агрегат — буровая установка, оснащенная вращающимся долотом и поворотным механизмом. Ротационное бурение обеспечивает эффективное освоение канала скважины, быстрое достижение глубоких водоносных горизонтов скважины.

На участках с рыхлыми и подвижными грунтами, в которых присутствует еще песок и глина, скважина оборудована ложечным сверлом – цилиндрической установкой со спиральными отверстиями. Для плотных суглинистых грунтов применяют спиральные сверла, работающие по принципу штопора. Для скалистых и плотных грунтов — долото заостренной конструкции.

Бурение с промывкой скважины

Наиболее эффективный и действенный способ создания скважины глубиной не менее 35 метров — это использование мини-установки для бурения скважин на воду, которая способна обеспечить скорость проходки до 12 м/ч, что значительно выше других методов.

Вопрос бурения включает в себя обязательную промывку скважины двумя способами (прямой и обратный).

• Прямой метод предполагает подачу раствора для выщелачивания и выброса грунта на поверхность.
• Обратная промывка предполагает подачу раствора в скважину и последующую откачку грунтовой массы с помощью насоса.
• В качестве канала передачи моющего раствора берутся трубы или шланги для бурения.

Буровой раствор выполняет следующие функции:

• Охлаждение, смазка рабочих элементов буровой установки;
• выщелачивание грунта из скважины;
• укрепление корпуса.

Для подачи моющего раствора в канал используются мотопомпы и другое буровое насосное оборудование.

Технология бурения скважины на воду

из металлических труб или бревен

Бурение нужно выполнять с помощником. Один должен ключом поворачивать штангу вокруг своей оси, а другой ― молотком бить сверху, создавая тем самым дополнительную нагрузку. Вообще, желательно, чтобы эту работу выполняли 4 человека: двое исполнителей занимались прокруткой бура, а остальные осуществляли его подъем и опускание лебедкой.

Бур необходимо вытаскивать через каждые 50 см и хорошо очищать от грунта. Определить нужную глубину можно по уровню воды в выработке. Затем в скважину устанавливается обсадная труба с фильтрующей системой. Промежуток между трубой и землей следует залить бетонным раствором. Она будет возвышаться над грунтом.

После этого выполняется обустройство глиняного замка вокруг скважины. Если его не сделать, то все время в выработку будет проникать с поверхности дождевая и талая вода, что ухудшит ее качество.

На страховочный трос фиксируется насос с трубой для подачи жидкости и силовой кабель. Трубу подачи необходимо вывести наверх и приварить к кессону.

При глубоком залегании водоносного слоя бурение следует проводить с помощью спецтехники. Тем более что в некоторых ситуациях приходится выполнять несколько контрольных бурений для определения наилучшего источника.

Перед бурением требуется выполнить экспертизу. Запрещено обустраивать скважину на воду около септиков, выгребных ям и скоплений мусора.

Самодельные

Буровые агрегаты встречаются не только заводского типа. Они также могут представлять собой конструкции которые делают своими руками. Хотя стоит сразу отметить, что самостоятельное изготовление такого устройства может быть оправдано только в случае его неоднократного применения или если у вас есть в наличии большая часть комплектующих, инструмента, сварочное оборудование и гаража.

Если вы хотите построить бурильную установку самостоятельно, то следует обратить внимание на простейшую шнековую бурилку, так как ее можно изготовить самостоятельно за несколько дней. Она устанавливается на основание, к которому привариваются направляющие, по ним будет подниматься и опускаться электродвигатель с редуктором, к нему посредством вертлюга будет крепиться бур

Порядок действий следующий:

1. Начать следует с закупки материалов, чтобы изготовить основания, штанг, вертлюг. Также необходимо приобрести лебедку, электродвигатель (2–2,5 кВт) и редуктор.
2. Затем следует изготовить основание, исходя из мощности двигателя и передаточного числа редуктора.
3. Далее нужно сделать вертлюг и штанги. Эти части устройства необходимо покупать, можно заказать у слесаря, он выточит эти детали с необходимой точностью.
4. Затем необходимо собрать всю конструкцию и подготовить место для крепления электродвигателя.
5. Только после этого производится монтаж двигателя и редуктора на раму.
6. Далее необходимо закрепить лебедку и соединить ее трос с рамой двигателя.

После того как собран каркас, смонтирован движок, редуктор и лебедка, можно приступать к изготовлению бура.

Под основания устройства можно взять толстостенную трубу с диаметром не менее 50 мм

В процессе изготовления каркаса важно помнить о геометрической правильности сборки – все устройство должно быть строго соосно. Не забудьте проверить вертикальность и горизонтальность, пробить диагонали и углы наклона

Размеры каждого устройства подбираются индивидуально в зависимости от мощности двигателя.

Обычный шнековый бур также делается самостоятельно из полуторадюймовой трубы и стальных полуколец, которые навариваются на нее в виде спирали, а потом затачиваются. Наконечник изготавливается – методом наваривания стальных полос на конец трубы. Если грунт в предполагаемом месте каменистый, то лучше приобрести заводской бур из закаленной стали.

Чертеж бура на 159 мм

Электрическая лебедка значительно ускорит выемку штанг из скважины. Ее желательно оборудовать пультом управления с возможностью реверса.

Следующим шагом будет создание вертлюга. К сожалению, делать его также должен слесарь по представленному чертежу. Если специалиста нет – вертлюг придется покупать.

Схема вертлюга

Чертеж вертлюга МГБУ

Сборка малогабаритной буровой установки с ручным приводом

Станок для бурения скважин можно изготовить своими руками.

На первом этапе потребуются следующие инструменты и материалы:

• труба диаметром 100 мм;
• пластины из металла;
• разборная штанга;
• тройник;
• муфта;
• лебедка;
• сварочный аппарат;

Порядок работы:

1. С одной стороны трубы приваривают стальные пластины в форме наконечника. Если есть шнек, то можно сначала приварить его, а к нему крепить металл.
2. С другой стороны нарезают резьбу.
3. Сверху на трубу накручивают тройник.
4. Устанавливают разборные штанги, которые делают из отрезков трубы. Они будут накручиваться в процессе работы, по мере опускания бура на большую глубину. Участки соединяют между собой муфтами. Сечение штанги может быть круглым или шестигранным, применение того или иного вида зависит от нагрузки.
5. При большой глубине бурения изготавливают вышку-треногу из металла или дерева. В ее верхней части формируют отверстие, через которое будет перемещаться штанга.
6. Для подъема штанги с большой глубины устанавливают лебедку.

Изготовление установки для бурения с электрическим приводом

Такая установка отличается более сложной конструкцией.

Для ее изготовления потребуются следующие инструменты и материалы:

• бур;
• стакан;
• каркас;
• электродвигатель;
• сварочный аппарат;
• болгарка.

Порядок монтажа следующий:

1. От трубы диаметром 120 мм отрезают стакан. Его размер должен быть таким, чтобы обеспечить хорошую проходимость. Желательно, чтобы его вес составлял 80 кг. Утяжеление конструкции дает дополнительное преимущество в работе.
2. С одной стороны по контуру формируют треугольные зубья.
3. Изготавливают бур. Для этого используют трубу с наружным диаметром 120 мм. С одной стороны на нем формируют резьбу, а с другой прикрепляют сваркой винтовую часть.
4. К шнеку приваривают металлические пластины. Их располагают под углом, обеспечивающим оптимальную проходимость.
5. С другой стороны трубы крепят штангу.

Бур является одним из основных элементов конструкции установки. В заводских условиях он изготавливается из качественного металла, а материалом встроенных в него пластин является инструментальная сталь, прошедшая термическую обработку до твердости 60-66 единиц по Роквеллу.

С помощью электродвигателя в скважину непрерывно подают воду. Желонкой, функцию которой выполняет бур, смесь воды и почвы подается наверх.

Если требуется больший размер выступающей части, то сверху еще крепят трубу.

Бурение ударным способом

Установка должна иметь прочный гибкий трос для подъема тяжелых масс грунта, соответствовать мерам безопасности. Работа заключается в отпускании вниз с высоты бурильного снаряда, который собственным весом разрушает почву.

Порода собирается и поднимается желонкой — трубой до 2 м длины, которая снизу заточена по окружности. Имеет клапан в нижней части, который открывается при ударе в землю, пропускает ее внутрь. При извлечении он закрывается, удерживая почву. Чтобы утяжелить снаряд, на него устанавливают груз.

Схема бурение ударно-канатным способом.

Рабочий процесс выглядит так:

• сооружают треногу или вышку, которая имеет сверху роликовый блок;
• начинают выборку грунта садовым буром;
• затем в отверстие сбрасывается желонка, которая пробивает его дальше;
• повторяют до заполнения снаряда, очищают от земли и продолжают процесс.

Желонка хорошо работает на несвязных почвах из песка, щебенистых, гравийных. Когда встречается супесь или суглинок, вместо нее устанавливают стакан. Это более узкий цилиндр без клапана. Плотная почва входит в него и налипает на стенки. Проходку осуществляют, меняя при необходимости желонку и стакан.

Поднимают снаряд лебедкой — без нее люди быстро устают из-за большого веса оборудования вместе с почвой. Если породы мягкие, используется только желонка. Каменистые проходят долотом, раскрошенные части затем поднимают желонкой.

Виды скважин и их особенности

Собственный источник воды – отличная возможность обеспечить себя и своих близких чистой живительной водой и удовлетворить хозяйственные потребности. Путем бурения и обустройства скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

Выбор способа бурения и объем работ по обустройству скважины зависит от типа гидротехнического сооружения.

Колодец абиссинского типа

Если вода на участке расположена предположительно на глубинах 10-15 метров, то выгоднее и проще устроить абиссинский колодец. Гидротехническое сооружение этого типа использует водоносный слой, расположенный над водонепроницаемым глинистым пластом. Питается водонос за счет инфильтрации атмосферных осадков и вод близлежащих водоемов.

Простую в исполнении скважину-иглу может пробурить даже начинающий умелец, который только осваивает базовые навыки буровых работ

Сравнительно неглубокая узкая скважина представляет собой колонну толстостенных труб ВГП диаметром 50 – 80 мм.  В нижнем, самом первом звене колонны устроен специальный фильтр путем сверления с стенках трубы отверстий.

Трубы выполняют функцию ствола, дополнительной обсадки абиссинская скважина-игла не требует. Ее не бурят, а погружают в грунт посредством забивки.

Компактные размеры водозабора абиссинского типа позволяют размещать его практически на любом свободном месте придомовой территории. Самым распространенным способом пробивания этого типа гидротехнического сооружения является ударное бурение.

Особенности скважин на песок

При глубине залегания водоносного горизонта до 30 – 40 метров, распространенного в рыхлых, несвязных отложениях, сооружают песчаную водоносную скважину. Ее называют так, поскольку она добывает воду из насыщенных водой песков.

Пятидесятиметровая глубина источника не способна гарантировать кристальную чистоту воды, а потому содержимое скважины следует проверять лабораторным путем на наличие химических соединений

Водоносный слой скважины на песок располагается всего в трех-четырех десятках метров от поверхности. И чтобы достичь его не приходится проходить твердые – скальные и полускальные породы. А потому провести бурение песчаной скважины вручную не составит труда, если применить один из описанных ниже способов.

Глубинная артезианская скважина

А вот планируя пробурить артезианскую скважину, собственными силами не обойтись. Артезианская вода распространена по трещинам в непроницаемых скальных и полускальных породах на глубине порядка 40 -200 метров.

С задачей бурения скважины на известняк способны справиться лишь профессионалы, владеющие необходимыми знаниями и имеющие в распоряжении специальное оборудование для бурения

Чтобы определить глубину залегания воды им следует ориентироваться на данные гидротехнических сооружений подобного рода, пробуренных невдалеке от предстоящего места проведения работ.

Поскольку артезианская скважина способна обеспечить водой сразу несколько участков, буровые услуги удобно заказывать в складчину. Это позволит существенно сэкономить на бурении и обустройстве источника водоснабжения.

Долота с шарошками

Как в нашей стране, так и во многих зарубежных нефтегазодобывающих странах бурение газовых и нефтяных, как правило, производится при помощи шарошечных долот  с шарошками конической формы. Долота шарошечного типа используются для производства  сплошного бурения скважин самого разного назначения (добывающих, разведочных, нагнетательных и так далее). Очистка забоя при использовании таких долот производится либо при помощи сжатого воздуха, либо промывочными растворами.

Долото шарошечное буровое d=76-490 мм

Если сравнивать такой инструмент с описанным выше лопастным, то он имеет ряд несомненных преимуществ, а именно:

• площадь непосредственного контакта с забоем у долот с шарошками гораздо меньше, чем у долот  лопастного типа, однако общая длина их рабочих кромок гораздо больше, что дает возможность существенно повысить эффективность бурового процесса;
• шарошки по забою перекатываются, а лопасти – скользят, поэтому износостойкость шарошечных долот гораздо выше, чем лопастного инструмента;
• из-за того, что шарошки по забою  перекатываются, потребляемый инструментом крутящий момент относительно мал, что сводит к минимуму возможность заклинивания шарошечных долот.

Изготовление долот шарошечного типа регламентировано  ГОСТ-ом номер 20692-75.

По критерию конструкции и расположения на инструменте продувных и промывочных каналов, такие  долота делятся на:

• долота с центральной промывкой (литера  Ц)
• с центральной продувкой (П);
• с боковой промывкой гидромонитором (Г);
• с боковой продувкой (ПГ).

Технология бурения

Схема установки скважинного насоса и графического расчета напора.

Для бурения скважин водой используется специфичная технология. Соблюдаются следующие этапы проведения работ:

Сначала требуется правильно собрать бурильное долото, приготовить смесь для промывки, глиняный раствор. Вода используется, чтобы размывать почву. А раствор глины является веществом, которое поможет укрепить стенки после того, как скважина будет готова. Сам буровой раствор надо подбирать в зависимости от того, какой грунт на участке. Помочь могут специалисты, которые будут проводить предварительное исследование на наличие водоносного слоя на участке. Если подготовительные работы закончены (приготовлена обсадная труба, раствор и глина), можно начинать сборку установки для бурения. Через помпу начинают подачу раствора в шланги, далее берется вертлюг, который и обеспечивает подачу воды до наконечника. Под сильным напором вода разрушает грунт, начинает вымывать породу наверх. Отработанный раствор отправляют в приямок, тут разрушенный грунт сразу оседает на дно, а сам раствор попадает в земляную чашу, уходит в грунт, после чего достигает наконечника буровой установки. Бурение скважины напором продолжается, постепенно выносится все больше породы

Важно следить, чтобы на пути прохождения не попадались глина и валуны. В этом случае бурение надо проводить при помощи традиционного метода, т

е

бура. По мере прохождения ствола необходимо опускать в него обсадную колонну. Она укрепляет стенки, предотвращает осыпание грунта. Когда достигнута необходимая глубина и поступает вода из водоносного слоя, необходимо процесс бурения прекратить.

е. бура. По мере прохождения ствола необходимо опускать в него обсадную колонну. Она укрепляет стенки, предотвращает осыпание грунта. Когда достигнута необходимая глубина и поступает вода из водоносного слоя, необходимо процесс бурения прекратить.

Оно служит в качестве укрепления. Наверху следует установить кессон, при необходимости тут же монтируется автоматика, гидроаккумулятор.

Способы разработки скважин

Продолжительность рабочего процесса зависит от глубины водоносного горизонта. Иногда он пролегает на глубине 10 м, а порой скважину приходится углублять до нескольких десятков или даже сотен метров. Каждому методу соответствует определённая установка. Всего четыре способа бурения:

1. Роторный. Используется принцип вращения: ротор обеспечивает вращение бура. Внутрь бура доставляется вода (бурильный раствор). Она выносит наружу шлам (раздробленную породу), а бур при этом остаётся в колодце. Его постепенно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Существуют ещё роторные установки «сухого» бурения, работающие без растворов. Такие механизмы требуют больших усилий, а скорость бурения гораздо ниже. Роторные станки применяются на малую и среднюю глубину — не более 50 метров.
2. Шнековый. Внедрение в почву происходит за счёт шнека — штанги с расположенными винтом лопастями. Вручную можно пробурить всего лишь на два метра, например, под фундамент на сваях. Но чтобы пройти твёрдый слой глины или плотного песка необходимо приложить большое усилие. В этом случае понадобится двигатель с большим вращающимся моментом — ротор. Шнек разрыхляет грунт и выводит его наружу. На податливом грунте используются обычные буры, на твёрдом — буры с резцами, на каменистом шнековые установки бесполезны.
3. Ударно-канатный. Этот способ применяют для бурения колодцев до 300 метров. Тяжёлый груз бросают в скважину на канате. Груз состоит из таких составляющих, как долото, штанга, замок. Падая с высоты, он дробит грунт, после чего его поднимают и снова бросают. Процесс повторяется, пока ствол не достигнет требуемой длины.
4. Ударно-вращательный. Применяется для бурения шахт на глубину от 600 м и глубже. В этом случае используются телескопические ударные штанги, а также бентонитовая глина, благодаря которой укрепляются стенки шахты. Таким методом разрабатываются не только скважины для воды, но и для добычи нефти. Процесс работы обеспечивают передвижные агрегаты, расположенные на тракторе или грузовике.

Пользуясь ударно-вращательной установкой, тратится гораздо меньше физических сил. Однако конструкция довольно сложная и требует определённых затрат, так как некоторые детали нужно будет покупать или изготавливать под заказ.

Методы бурения

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

• Механическое;
• Ручное.

Варианты исполнения скважины

В зависимости от принципа работы буры:

• Ударно-вращательный метод;
• Ударный;
• Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

Ручное бурение скважины вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.

Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.

Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:

Шнек-бур и станок для бурения скважин своими руками

1. Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
2. Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
3. Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
4. Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
5. Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.

Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.

Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При  желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

• Прочный канат;
• Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
• Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

Ударно-канатный способ — технология бурения

1. Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
2. Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
3. К верхней части стакана крепят трос.
4. Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
5. Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

Бурение скважины шнеком

Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.

Для более глубокого колодца понадобится аренда малогабаритной легкоперевозимой буровой установки, так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.

Стоит отметить, что шнековый способ подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.

Колонковый способ

Колонковая технология все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.

Схема колонкового долота для бурения скважины под воду

Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.

Типы скважин по глубине

Для производства собственного водозабора важным фактором является достижение определенного водоносного пласта. В свою очередь, каждый из них находится на разной глубине:

• Первым находится «верховодка», в состав которого входят атмосферные осадки с грунтовыми водами. В зависимости от особенностей местности их глубина может достигать 25 метров. Для питья такая вода не годится, она может использоваться для ухода за приусадебным участком, поливки огорода. Для достижения глубины до 10 метров применяется забивная скважина, которая представляет собой толстостенную трубу с коническим наконечником, погруженную в грунт ударным способом.
• Вторая вода находится на глубине 40-90 метров между первым и вторым слоями суглинистого грунта. Этот водоносный слой является наиболее популярным в бытовой сфере. Среднестатистическая производительность такой шахты 0,8-1,2 куб. м/час, чего вполне хватает для удовлетворения нужд семьи при проживании в загородном доме. Такая вода может использоваться в качестве питьевой после дополнительной фильтрации. На бурение такой скважины не требуется разрешение, за потребляемую воду не придется платить поквартальный налог.
• Наиболее чистая артезианская вода находится на глубине до 200 метров, размещается в слое известняка. Природное давление на такой глубине самопроизвольно выталкивает воду на поверхность. Производительность такого водозабора может составлять 3-10 куб. м/час, чего будет достаточно для полноценной жизни нескольких семей. Вода является питьевой, может содержать растворенные минералы.

Несмотря на заявленное качество воды, перед ее употреблением необходимо сделать проверку в СЭС.

Бурение с промывкой

Один из самых распространённых способов бурения – это бурение с промывкой

Для того чтобы аккуратно проникнуть в твёрдые подземные породы важно грамотно подобрать оборудование для бурения на воду. Бурение пластов при этом всегда происходит с добавлением бентонитового промывочного раствора для выноса отработанной породы и охлаждения бура

Смесь должна быть определённой плотности, чтобы сдерживать давление грунта и частично укрепить и стабилизировать стенки скважины. Раствор заливают в приямок рядом с будущей скважиной и преступают к работе.

Из котлована с помощью насоса буровой установки на воду смесь поступает внутрь вращающихся штанг до наконечника, выходит через его отверстия и под большим давлением поднимается по стволу скважины, вымывая на поверхность частицы разрушенной породы. По канавке смесь возвращается в приямок, затем опять в штанги, так происходит её экономичная циркуляция и оседание шлама в земляную чашу. По мере прохождения подземных пластов, рабочие наращивают штанги. По характерному звуку, работающего оборудования, опытные мастера своего дела определяют породы, которые в данный момент проходит бур.

На глубине 30-50 м бур начинает входить в твёрдый окремнённый известняк, начинается следующий этап – обсадка труб и цементация. Обсадка подразумевает крепление труб к известняку, выполняется прижиганием (прикипанием к породе) или цементацией затрубного пространства.

Густую цементную смесь подают в трубы и под воздействием мощного водного потока выдавливают в затрубное пространство. Цемент равномерно распределяется по всей длине ствола, образуя цементную рубашку. После его затвердевания вскрывают известняк.

Вскрытие известняка

Первым ключевым моментом здесь является добыча керна – образец известняковой породы. Если он в трещинах и кавернах – значит, вода находится близко, если сплошной – надо бурить глубже. Вторым ключевым моментом является поглощение – вода для промывки и выноса породы соединяется с подземными водами и её уровень резко падает. Глубина, на которой это произошло, является статическим уровнем воды в скважине. Однако бурение на этой глубине не заканчивается, надо пройти ещё 10-15 м, вскрыть как можно больше водоносного горизонта (для стабильной подачи воды из скважины) и сделать карман для шлама.

Для продления срока эксплуатации скважины, а также для исключения ржавчины в питьевой воде, в стальную обсадную трубу помещают пластиковую и межтрубное пространство герметизируют.

Артезианская скважина: схема устройства ↑

Существует несколько видов конструкций водозаборов. Самые распространенные среди них:

• однотрубная;
• двухтрубная;
• телескопическая;
• с кондуктором.

Выбор схемы устройства артезианской скважины зависит от нескольких факторов:

• уровня залегания пласта;
• требуемой производительности;
• особенностей труб обсадной конструкции;
• типа водоподъемного оборудования.

Это самый простой тип обустройства водозабора. В пробуренный шурф устанавливают одну трубу, которая используется как обсадная и эксплуатационная одновременно. Ее диаметр обычно составляет 133 или 159 мм.

Такую конструкцию можно выбрать только в тех случаях, когда сооружение строится на известняковом грунте без песка и глины. В скважинах этого типа уровень воды достаточно высок, поэтому насос можно установить на глубине 2/3 трубы.

Однотрубная конструкция – самая выгодная, однако для ее обустройства нужны практически идеальные геологические условия, что бывает редко.

Двухтрубную систему обустраивают на известняковых грунтах, где есть слои глины. В качестве обсадки устанавливают конструкцию большого диаметра – 159 или 133 мм. Она защищает эксплуатационную трубу от давления при движении грунтов.

Эксплуатационной колонной служит труба меньшего сечения – 133 или 117 мм. Ее устанавливают до водоносного горизонта, а если грунт неустойчивый – то до дна. Она может быть металлической или пластиковой. Выбор материала зависит от геологических условий местности и личных предпочтений владельца.

Такая технология устройства артезианской скважины применяется либо на слишком плотных грунтах, либо на сыпучих, склонных к обрушению. Конструкция состоит из труб, каждая из которых по диаметру меньше предыдущей.

Первая выполняет функцию обсадной. Вторую тоже используют как обсадную и ставят до слоя известняковой породы. Третья – эксплуатационная. Она наименьшего диаметра и, если предыдущие две обычно выполнены из металла, то эта может быть пластиковой. Устанавливают ее до водоносного пласта.

Это хороший вариант для грунтов с плывунами. Кондуктор представляет собой отдельную широкую трубу, задача которой – отсечь плывун. Труба предотвращает разрушение эксплуатационной колонны, защищая ее от избыточного давления, и может совмещаться с конструкцией кессона

Монтаж кондуктора – дорогостоящее мероприятие, и далеко не всегда в нем есть необходимость. Чтобы определить, насколько он уместен для конкретной скважины, нужны серьезные исследования. Их проводят профессионалы со специальным оборудованием.

Шнековая МГБУ

Шнековая буровая установка своими руками строится вокруг главного рабочего элемента — бура. Чтобы его изготовить, следует воспользоваться стальной трубой 10 см с диаметре. На верхнем конце трубы обустраивается наружная винтовая резьба. Противоположный конец снабжается шнековым винтом, диаметр которого приблизительно равен 20 см. Можно ограничится одним — двумя витками в шнеке. На концы шнека приваривают пару ножей из стали так, чтобы при установке трубы в вертикальное положение между ними и горизонтальной поверхностью был угол.

Для обеспечения более удобного вращения бура, следует выполнить сварку еще одного отрезка трубы (примерно 1,5 м) и тройника с внутренней винтовой резьбой. Навинчивание тройника выполняется на разборную штангу. Такая штанга тоже должна быть 1,5 м в длину.

Буровая установка состоит из: 1 – бура; 2 – воротка; 3 – тройника; 4 – разборной штанги; 5 – муфты; б – треноги; 7 – отверстия; 8 – лебедки; 9 – зубчатого колеса.

Производиться углубление бура в почву, с последующим троекратным его поворотом, после чего он извлекается, для удаления разрыхленного грунта. Данные действия повторяются, пока глубина отверстия не приблизится к одному метру. После этого, штанга должна быть удлинена. Для этого, посредством муфты на неё монтируют еще одну часть трубки из стали. Чтобы сделать скважину, глубина которой превышает 8 м, придется осуществить закрепление конструкции на специальную вышку-треногу.