Описание способов бурения скважины для воды. Способы бурения скважин

43. Способы бурения скважин

Это бурение применяют в основном с помощью буровых машин, например УРБ-2А2. Породу в этом случае разрушает шарошечное долото, а размельченную породу наверх поднимает буровой раствор. То есть это бурение с промывкой. С помощью этого метода можно пробурить прослойки известняка, скальные включения, так называемые морены. Для вращения буровых штанг используется крутящий момент ротора, который располагается на буровой машине. От двигателя внутреннего сгорания, расположенного на машине идет привод к ротору. Чтобы долото смогло бурить на него необходимо дать значительную нагрузку сверху. Это осуществляется в том числе с помощью утяжеленных бурильных штанг.

Известно еще со времен древнего Китая. Правда бурение в древнем Китае отличается от современного. В Китае с некоторой высоты кидался конусообразный груз, который раздвигал и уплотнял грунт. Сейчас же для ударно-канатного бурения используют желонки и забивные стаканы. Желонка – это снаряд, который кидается с высоты в скважину. При ударе о дно скважины в желонку входит грунт, который остается в ней за счет наличия клапана. Потом желонку вытаскивают на поверхность, вытряхивают из нее грунт, и снова кидают. Забивной стакан – по сути это тоже желонка, с той лишь разницей, что в стакане нет клапана, и грунт застревает в стакане за счет силы трения.

С помощью желонки бурят обводненные грунты, песчаные. С помощью забивного стакана бурят глинистые грунты, суглинистые, то есть достаточно вязкие, которые при отрыве стакана от грунта застревают в стакане.

Ударно-канатное бурение – это довольно длительный и трудоемкий процесс. Иногда, для прохождения каменистых слоев используют ударно-канатное бурение с помощью бурового патрона, для пробивки каменистых отложений. Шлам из скважины достают с помощью желонки.

С помощью ударно-канатного бурения можно бурить довольно глубокие скважины – глубиной до 300 метров. Но, при большой глубине скважины уже нужно использовать телескопическую структуру. То есть верхняя часть скважины делается из трубы максимального диаметра, затем после определенной глубины идет труба меньшего диаметра, потом еще меньше, и так далее. Существуют переносные буровые станки, для бурения ударно-канатным способом. Ударно-канатное бурение значительно медленнее и с большей трудоемкостью, чем шнековое, однако для его производства требуется минимум оборудования и маста.

В этом случае грунт бурится с помощью полой штанги, на конце которой расположен забурник. Разрыхленный грунт поднимается на поверхность с помощью промывки буровым раствором.

Буровой раствор направляется в шламоотстойник. Таким образом бурение происходит оборотной водой.

Этот метод можно использовать с помощью переносных буровых установок типа вологодской, минской, курганской. Бурить можно в труднодоступных местах, в подвалах домов. Этим способом можно пробурить скважины на песок, глубиной до 50 метров. Бурение производится не чистой водой, а специальным буровым раствором, с бентонитовой глиной. Использование бентонита позволяет укрепить стенки скважины и предотвратить ее обрушение. После того, как пробурили скважину вытаскивается буровой инструмент, опускаются пластиковые трубы и фильтр до дна скважины. При этом диаметр трубы – 125мм, а диаметр скважины – около 200 мм. В пространство между трубой и стенкой скважины насыпается щебенка с фракцией 5-20. Гравийная обсыпка улучшает показатели скважины, увеличивает срок службы.

Таким способом можно делать довольно глубокие скважины – до 300 метров. Однако скважины глубиной более 30 метров будут иметь телескопическую структуру.

По сути мало отличается от канатно-вращательного. Отличает отсутствие забурника. Грунт размывается большим напором воды. Подходит для рыхлых почв, песков, супесей. Имеет ряд недостатков. Невозможно пробурить прослойки юрской глины. При попадании на плывун происходит большое поглощение воды, оседающий песок тормозит бурение.

Процесс бурения довольно краткий. Поэтому необходимо заранее подготовить обсадную колонну для опускания в скважину. В буровой воде должна содержаться хлористоводородная кислота, в концентрации 1:20 000, которая предупреждает загрязнение водоносного пласта Сам процесс бурения занимает совсем немного времени, но обсадная колонна должна быть заранее подготовлена к установке до начала бурения. Водяной поток должен содержать, по крайней мере, 50 миллионных долей соли хлористоводородной кислоты для предупреждения загрязнения водоносного пласта.

С помощью гидробурения можно пробурить скважины глубиной максимум 15 метров, с диаметром 50-300 мм. После установки обсадных труб цементируют столб скважины снаружи от трубы, на глубину как минимум 3м от земли.

Это вращательное бурение. Породоразрушающий элемент в этом виде бурения бывает двух видов:

Шнек же поднимает разрушенную породу наверх. Шнековое бурение это довольно быстрый способ бурения. За один день таким способом можно пройти до 40 метров. Но столько можно пройти только если порода относительно мягкая. Таким способом бурят геолого-разведочные скважины (при инженерно-геологических изысканиях для строительства), скважины на песок. НО таким способом невозможно пробурить на большую глубину сыпучие грунты, например пески, так как стенки скважины могут обсыпаться до того, как установят обсадные трубы. Шнековое бурение хорошо для суглинистых и глинистых почв. Диаметр скважины, пробуренной шнеком может быть от 50 до 760 мм.

При выемке шнеков по грунту, что остается на шнеке видно, на какой глубине находится слой водоносного песка. Водоносный песок – это песок с очень крупными песчинками, может быть с вкраплениями гальки.

В денежном отношении это наиболее дешевый способ. Однако если при таком способе наткнуться на подземные валуны, прослойки известняка, то пробурить этим способом уже будет невозможно.

Это умное название означает ни что иное, как бурение абиссинского колодца.

Это железная труба из отрезков различной длины (длина отрезков от 1 метра до 3), отрезки соединены между собой муфтами герметично, по форме напоминает копьё, поэтому и одно из названий - скважина игла. Герметичности резьбовых соединений добиваются использованием сантехнического льна и силикона.

Для его производства сначала забуриваются до начала обводненного грунта (плывуна), диаметр скважины в сухом грунте - 50 - 80 мм. Затем в эту скважину вставляют фильтр и трубы и начинают забивать.

Снизу этой составной трубы находиться фильтр. Он, представляет из себя трубу такого же диаметра, в которой просверлены много отверстий диаметром 8 - 10 мм, а снаружи обмотана специальная фильтровая сетка, которая пропускает воду и не пропускает песок. Через такую сетку галунного плетения могут пройти только частицы диаметром меньше 0,25 мм.

Чтобы забить такую трубу в землю на глубину 8-12 метров пользуются различными приспособлениями: штанги и бабки.

Забивание штангой

Штанга - это металлический прут 16-22 мм в диаметре, который можно наращивать по мере заглубления абиссинской скважины. Этим прутом наносят удары непосредственно по наконечнику фильтра, таким образом на все резьбовые соединения прикладывается растягивающая нагрузка, в результате резьбы не деформируются, а вся нагрузка по раздвижению плотного грунта приходится на наконечник.

Забивание бабкой

Бабка - специальное приспособление, ударная нагрузка от которого ложиться на ствол скважины. На оголовок скважины накручивается специальная насадка, по которой наносятся удары бабкой - груз с отверстием внутри. В этом способе вся ударная нагрузка ложиться на резьбы. Поэтому иногда бывает, что резьбы ломаются и скважина остается в земле.

И для того и для другого способа очень большие требования к качеству резьб. Они должны быть строго соосны с осью самой трубы. К сожалению в большинстве кустарных производств такую резьбу сделать трудно, поэтому если мастер нарезал резьбы на ближайшей металлобазе, то он рискует тем, что трубы сломаются, материал он из земли не вытащит и денег с хозяина не получит. Если же резьбы нарезаны на токарном станке с хорошей соосностью, то такая резьба будет гораздо более прочная, особенно при забивании бабкой.

Насос для такой скважины используется самовсасывающий, который подключается непосредственно к трубе и создает в ней разрежение (вакуум), и этот вакуум и поднимает воду на поверхность.

Абиссинский колодец имеет массу плюсов

Обычно хорошее качество воды
Мощность 10-30 литров в минуту, чего хватает для одной семьи
Можно сделать в подвале дома
Низкая стоимость
Срок службы 5-30 лет

studfiles.net

Методы бурения скважин -

В данном разделе мы рассмотрим способы и методы бурения скважин применительно к водоснабжению. Мы не будем касаться бурения на нефть, газ, геолого-разведочное бурения.

Роторное бурение

Ударно-канатное бурение

С помощью ударно-канатного бурения можно бурить довольно глубокие скважины – глубиной до 300 метров. Но, при большой глубине скважины уже нужно использовать телескопическую структуру. То есть верхняя часть скважины делается из трубы максимального диаметра, затем после определенной глубины идет труба меньшего диаметра, потом еще меньше, и так далее. Существуют переносные буровые станки, для бурения ударно-канатным способом.Ударно-канатное бурение значительно медленнее и с большей трудоемкостью, чем шнековое, однако для его производства требуется минимум оборудования и маста.

Канатно-вращательное бурение (гидробурение с забурником)

Буровой раствор направляется в шламоотстойник. Таким образом бурение происходит оборотной водой.

Гидробурение

Процесс бурения довольно краткий. Поэтому необходимо заранее подготовить обсадную колонну для опускания в скважину. В буровой воде должна содержаться хлористоводородная кислота, в концентрации 1:20 000, которая предупреждает загрязнение водоносного пластаСам процесс бурения занимает совсем немного времени, но обсадная колонна должна быть заранее подготовлена к установке до начала бурения. Водяной поток должен содержать, по крайней мере, 50 миллионных долей соли хлористоводородной кислоты для предупреждения загрязнения водоносного пласта.

Шнековое бурение

Это вращательное бурение. Породоразрушающий элемент в этом виде бурения бывает двух видов:

Бур – керноприемник большого диаметра
2-х или 3-х лопастное долото

Перфоративное бурение

Это умное название означает ни что иное, как бурение абиссинского колодца.

Это железная труба из отрезков различной длины (длина отрезков от 1 метра до 3), отрезки соединены между собой муфтами герметично, по форме напоминает копьё, поэтому и одно из названий — скважина игла. Герметичности резьбовых соединений добиваются использованием сантехнического льна и силикона.

Для его производства сначала забуриваются до начала обводненного грунта (плывуна), диаметр скважины в сухом грунте — 50 — 80 мм. Затем в эту скважину вставляют фильтр и трубы и начинают забивать.

Снизу этой составной трубы находиться фильтр. Он, представляет из себя трубу такого же диаметра, в которой просверлены много отверстий диаметром 8 — 10 мм, а снаружи обмотана специальная фильтровая сетка, которая пропускает воду и не пропускает песок. Через такую сетку галунного плетения могут пройти только частицы диаметром меньше 0,25 мм.

Чтобы забить скважину самостоятельно в землю на глубину 8-12 метров пользуются различными приспособлениями: штанги и бабки.

Забивание штангой

Штанга — это металлический прут 16-22 мм в диаметре, который можно наращивать по мере заглубления абиссинской скважины. Этим прутом наносят удары непосредственно по наконечнику фильтра, таким образом на все резьбовые соединения прикладывается растягивающая нагрузка, в результате резьбы не деформируются, а вся нагрузка по раздвижению плотного грунта приходится на наконечник.

Забивание штангой имеет ряд минусов:

Нагрузка на растяжение, поэтому иногда вырывает трубы из муфт
При ударах раскручиваются резьбы, т.к. нагрузка идет на растяжение
Когда попадает в скважину вода — то она гасит удар

Забивание бабкой

Бабка — специальное приспособление, ударная нагрузка от которого ложиться на ствол скважины. На оголовок скважины накручивается специальная насадка, по которой наносятся удары бабкой — груз с отверстием внутри. В этом способе вся ударная нагрузка ложиться на резьбы. Но благодаря качеству ударопрочных резьб, которые режет наша фирма они не ломаются. У нас резьбы соосные (благодаря центрирующим втулкам) и конические. Благодаря этому они ударопрочные. Забивание бабкой является предпочтительным при самостоятельном бурении скважин на воду.

Абиссинский колодец имеет массу плюсов

Обычно хорошее качество воды
Мощность 10-30 литров в минуту, чего хватает для одной семьи
Можно сделать в подвале дома
Низкая стоимость
Срок службы 5-30 лет

И всего лишь один и самый главный недостаток:

Его не везде можно сделать.

Если у вас не получилось сделать абиссинский колодец, то купленное оборудование (фильтр, трубы, муфты) можно вернуть!

skvajina.com

Способы бурения скважин

Бурить скважины можно механическим, термическим, электроимпульсным и другими способами (несколько десятков), Однако промышленное применение находят только способы механического бурения – ударное и вращательное. Остальные пока не вышли из стадии экспериментальной разработки.

УДАРНОЕ БУРЕНИЕ

Ударное бурение. Из его всех разновидностей наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение (Рис. 2 ).

Буровой снаряд, который состоит из долота 1, ударной штанги 2, раздвижной штанги-ножниц 3 и канатного замка 4 , спускают в скважину на канате 5, который, огибая блок 6, оттяжной ролик 8 и наравляющий ролик 10, сматывается с барабана 11 бурового станка. Скорость спуска бурового снаряда регулируют тормозом 12. Блок 6 установлен на вершине мачты 18. Для гашения вибраций, возникающих при бурении, применяются амортизаторы 7.

Кривошип 14 при помощи шатуна 15 приводит в колебательное движение балансирную раму 9. При опускании рамы оттяжной ролик 8 натягивает канат и поднимает буровой

снаряд над забоем. При подъеме рамы канат опускается, снаряд падает, и при ударе долота о породу последняя разрушается.

По мере углубления скважины канат удлиняют, сматывая его с барабана 11. Цилиндричность

скважины обесечивается поворотом долота в результате раскручивания каната под нагрузкой ( во время приподъема бурового снаряда) и скручивания его при снятии нагрузки (во время удара долота о породу).

Эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении прямо пропорциональна массе бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой в единицу времени и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины.

В процессе разбуривания трещиноватых и вязких пород возможно заклинивание долота. Для освобождения долота в буровом снаряде применяют штангу-ножницы, изготовленные в виде двух удлиненных колец, соединенных друг с другом подобно звеньям цепи.

Процесс бурения будет тем эффективнее, чем меньшее сопротивление долоту бурового снаряда оказывает накапливающаяся на забое скважины выбуренная порода, перемешанная с пластовой жидкостью. При отсутствии или недостаточном притоке пластовой жидкости в скважину с устья периодически доливают воду. Равномерное распределение частиц выбуренной породы в воде достигается периодическим расхаживанием (приподъемом и опусканием) бурового снаряда. По мере накопления на забое разрушеной породы (шлама) возникает необходимость в очистке скважины. Для этого с помощью барабана поднимают буровой снаряд из скважины и многократно спускают в нее желонку 13 на канате 17, сматываемом с барабана 16. В днище желонки имеется клапан. При погружении желонки в зашламленную жидкость клапан открывается и желонка заполняется этой смесью, при подъеме желонки клапан закрывается. Поднятую

Рис. 3. Схема вращательного бурения скважин

на поверхность зашламленную жидкость выливают в сборную емкость. Для полной очистки скважины приходится спускать желонку несколько раз подряд.

После очистки забоя в скважину опускают буровой снаряд, и процесс бурения продолжается.

При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения породы с ее стенок, спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колону продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают) на одну трубу.

Ударный способ более 50 лет не применяется на нефтегазовых промыслах России. Однако в разведочном бурении на россыпных месторождениях, при инженерно-геологических изысканиях, бурении скважин на воду и т.п. находит свое применение.

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН

. При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки долото внедряется в породу, а под влиянием крутящего момента скалывает ее.

Существует две разновидности вращательного бурения – роторный и с забойными двигателями.

При роторном бурении (Рис. 4) мощность от двигателей 9 передается через лебедку 8 к ротору 16 - специальному вращательному механизму, установленному над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото 1. Бурильная колонна состоит из ведущей трубы 15 и привинченных к ней с помощью специального переводника 6 бурильных труб 5.

Следовательно, при роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойным двигателем – невращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка

При бурении с забойным двигателем долото 1 привинчено к валу, а бурильная колонна – к корпусу двигателя 2. При работе двигателя вращается его вал с долотом, а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса двигателя , который гасится невращающимся ротором (в ротор устанавливают специальную заглушку).

скважины буровым раствором в течение всего времени работы долота на забое.

Для этого буровой насос 20, приводящийся в работу от двигателя 21, нагнетает буровой раствор по манифольду (трубопроводу высокого давления ) 19 в стояк - трубу 17, вертикально установленную в правом углу вышки, далее в гибкий буровой шланг(рукав) 14, вертлюг 10 и в бурильную колонну. Дойдя до долота, промывочная жидкость проходит через имеющиеся в нем отверстия и по кольцевому пространству между стенкой скважины и бурильной колонной поднимается на поверхность. Здесь в системе емкостей 18 и очистительных механизмах (на рисунке не показаны) буровой раствор очищается от выбуренной породы, затем поступает в приемные емкости 22 буровых насосов и вновь закачивается в скважину.

В настоящее время применяют три вида забойных двигателей – турбобур, винтовой двигатель и электробур (последний применяют крайне редко).

При бурении с турбобуром или винтовым двигателем гидравлическая энергия потока бурового раствора , двигающегося вниз по бурильной колонне, преобразуется в механическую на валу забойного двигателя, с которым соединено долото.

При бурении с электробуром электрическая энергия подается по кабелю, секции которого смонтированы внутри бурильной колонны и преобразуется электродвигателем в механическую энергию на валу , которая непосредственно передается долоту.

По мере углубления скважины бурильная колонна, подвешенная к полиспастной системе, состоящей из кронблока (на рисунке не показан), талевого блока 12, крюка 13 и талевого каната11, подается в скважину. Когда ведущая труба 15 войдет в ротор 16 на всю длину, включают лебедку , поднимают бурильную колонну на длину ведущей трубы и подвешивают бурильную колонну с помощью клиньев на столе ротора. Затем отвинчивают ведущую трубу 15 вместе с вертлюгом 10 и спускают ее в шурф (обсадную трубу, заранее установленную в специально пробуренную наклонную скважину) длиной, равной длине ведущей трубы. Скважина под шурф бурится заранее в правом углу вышки примерно на середине расстояния от центра до ее ноги. После этого бурильную колонну удлиняют (наращивают) путем привинчивания к ней двухтрубной или трехтрубной свечи (двух или трех свинченных между собой бурильных труб), снимают ее с клиньев, спускают в скважину на длину свечи, подвешивают с помощью клиньев на стол ротора, поднимают из шурфа ведущую трубу с вертлюгом, привинчивают ее к бурильной колонне, освобождают бурильную колонну от клиньев, доводят долото до забоя и продолжают бурение.

Для замены изношенного долота поднимают из скважины всю бурильную колонну, а затем вновь спускают ее. Спуско-подъемные работы ведут также с помощъю полиспастной системы. При вращении барабана лебедки талевый канат наматывается на барабан или сматывается с него, что и обеспечивает подъем или спуск талевого блока и крюка. К последнему с помощью штропов и элеватора подвешивают поднимаемую или спускаемую бурильную колонну.

При подъеме БК развинчивают на свечи и устанавливают их внутри вышки нижними концами на подсвечники, а верхние заводят за специальные пальцы на на балконе верхового рабочего. Спускают БК в скважину в обратной последовательности.

Таким образом процесс работы долота на забое скважины прерывается нарашиванием бурильной колонны и спуско- подъемными операциями (СПО)для смены изношенного долота.

Как правило, верхние участки разреза скважины представляют собой легкоразмываемые отложения. Поэтому пред бурением скважины сооружают ствол (шурф) до устойчивых пород (3-30 м ) и в него спускают трубу 7 или несколько свинченных труб ( с вырезанным окном в верхней части) длиной на 1-2 м больше глубины шурфа. Затрубное пространство цементируют или бетонируют. В результате устье скважины надежно укрепляется.

К окну в трубе приваривают короткий металлический желоб, по которому в процессе бурения буровой раствор направляется в систему емкостей 18 и далее, пройдя через очистительные механизмы (на рисунке не показаны), поступает в приемную емкость 22 буровых насосов .

Трубу (колонну труб) 7, установленную в шурфе, называют направлением. Установка направления и ряд других работ, выполняемых до начала бурения , относятся к подготовительным. После их выполнения составляют акт о вводе в эксплуатацию буровой установки и приступают к бурению скважины.

Пробурив неустойчивые, мягкие, трещиноватые и кавернозные породы, осложняющие процесс бурения (обычно 400-800 м), перекрывают эти горизонты кондуктором 4 и цементируют затрубное пространство 3 до устья. При дальнейшем углублении могут встретиться горизонты также подлежащие изоляции, такие горизонты перекрываются промежуточными (техническими) обсадными колоннами.

Пробурив скважину до проектной глубины, спускают и цементируют эксплуатационную колонну (ЭК).

После этого все обсадные колонны на устье скважины обвязывают друг с другом, применяя специальное оборудование. Затем против продуктивного пласта в ЭК и цементном камне пробивают несколько десятков (сотен) отверстий, по которым в процессе испытания , освоения и последующей эксплуатации нефть (газ) будут поступать в скважину.

Сущность освоения скважины сводится к тому, чтобы давление столба бурового раствора, находящегося в скважине, стало меньше пластового. В результате создавшегося перепада давления нефть (газ) из пласта начнет поступать в скважину. После комплекса исследовательских работ скважину сдают в эксплуатацию.

На каждую скважину заводится паспорт, где точно отмечаются ее конструкция, местоположение устья, забоя и пространственное положение ствола по данным инклинометрических измерений ее отклонений от вертикали (зенитные углы) и азимута (азимутальные углы). Последние данные особенно важны при кустовом бурении наклонно-направленных скважин во избежание попадания ствола бурящейся скважины в ствол ранее пробуренной или уже эксплуатирующейся скважины. Фактическое отклонение забоя от проектного не должно превышать заданных допусков.

Буровые работы должны выполняться с соблюдением законов об охране труда и окружающей природной среды. Строительство площадки под буровую , трасс для передвижения буровой установки, подъездных путей , линий электропередач, связи, трубопроводов для водоснабжения,сбора нефти и газа , земляных амбаров, очистных устройств, отвал шлама должны осуществляться лишь на специально отведенной соответствующими организациями территории. После завершения строительства скважины или куста скважин все амбары и траншеи должны быть засыпаны, вся площадка под буровую – максимально восстановлена (рекультивирована) для хозяйственного использования.

oilloot.ru

Способы бурения - sprosigeologa.ru

Колонковое бурение

Колонокое бурение больше годится для инженерно-геологических изысканий, но и может использоваться при бурении скважин на воду. Принцип действия следующий: бурение производится вращательным способом колонковой трубой. На ее конце устанавливается коронка, которая и разрушает породу. Для смазки используется буровой раствор. Грунт извлекается ненарушенным (керн), как и в ударно-канатом способе. Это позволяет четко выделить геологические границы, ведь для качества гидрогеологической скважины очень важно расположить фильтр строго в вооносном горизонте.

Бурение шнеком

Бурение шнеком очень популярно из-за своей простоты. Шнек - это подобие самореза, который вкручивается в породу. Данный способ бурения не годится для скважин на воду по ряду причин, которые уже описаны. Если Вам не хочется переходить на другую страницу, повторюсь. Шнеком нельзя полностью извлечь грунт (о керне вообще речи нет), нельзя определить границы слоев грунта. Это ключевой момент, поскольку от глубины залегания, мощности и состава водовмещающих пород зависит конструкция скважины. Важно также определить уровни воды: появившийся и установившийся. Если речь идет о втором или даже третьем горизонте от поверхности, может потребоваться опережающее задавливание обсадных труб (если вдруг плывун, т.е. водонасыщенный пылеватый песок).

Роторное бурение

Роторное бурение, которое еще называют "с промывкой" тоже достаточно популярно. Проходка скважины происходит с помощью шарошечного долота. Порода разрушается, смазывается буровым раствором и извлекается на поверхность в виде пульпы. Из достоинств только скорость, а недостатки те же, что и у бурения шнеком. Границы слоев определяются косвенно по сложности проходки и расходу бурового раствора. Допустимо использовать данный метод только в хорошо разведанных местах, где точно известна глубина залегания водоносного горизонта. Чаще им пользуются при бурении артезианских скважин, имея на руках опорный разрез.

Ручное бурение

Ручное бурение может выполняться разными способами, которые перечислены выше. Как правило, оно выполняется с помощью малогабаритных станков, имеющих небольшой двигатель. Но они все не могут передвигаться самостоятельно и имеют существенные ограничения по глубине. Чаще такой способ используют при проведении геологической съемки или при изысканиях. На воду тоже бурят, но чаще это скважины малого диаметра и глубины, с простой конструкцией. Особое место занимает бурение с помощью бура геолога.

Основные характеристики различных видов бурения (глубины, типы грунтов, применительно к каждому типу бурения) приведены здесь.

Главная-->Подземные воды-->Способы бурения

sprosigeologa.ru

виды и методы бурения своими руками

[содержание h3 h4 h5 h5 h6]Самый надежный способ обеспечения загородного домовладения водой заключается в устройстве собственного источника. Но для этого нужно бурить грунтовые пласты до контакта с водоносным горизонтом. Существуют разные способы бурения скважин на воду, некоторые из которых вполне реально воплотить своими руками при помощи специального инструмента. Бурильные технологии, применяемые для устройства скважин для добычи воды, станут темой статьи. Отдельно рассмотрим эффективные способы самостоятельного углубления в грунт, которые не сложны, потому применяются многими домовладельцами, не имеющими опыта в бурильных работах.

Насколько углубляться?

Схематическое устройство скважин в зависимости от глубины

Расположение водоносных слоев относительно поверхности почвы зависит не только от региона и гидрологических особенностей. Играет роль, вода какого качества является целью бурения. Специалисты различают три ключевых водоносных пласта различных по качеству воды, мощности запасов влаги, глубине залегания.

Недалеко от поверхности (3-10 м) находится первый водяной пласт, называемый верховодкой. Это как раз та вода, до которой можно без особых сложностей пробиться, если бурить своими руками. На пути бурения крайне редко попадаются твердые породы, поэтому, имея небольшой опыт и несложный инструмент, есть возможность устроить абиссинский колодец (так называется скважина для добычи влаги из верховодки). Мощность поверхностных водяных пластов небольшая, поэтому на дебет выше 0,5 м3 в час не стоит рассчитывать. Качество воды в большинстве случаев невысокое, которого хватает только для обеспечения технических потребностей.

Самой глубокой скважиной является артезианский колодец

Залегание песчаных водоносных пластов находится на глубине 10-35 м. Здесь удовлетворительная по качеству вода, значительнее мощность притока (дебет до 1 м3). Бурить своими руками до песчаного водоноса вряд ли целесообразно, хотя опыт показывает, что некоторым усердным водяным «старателям» это удавалось, если горизонт находился на небольшой глубине (до 15 м). В большинстве же случаев для устройства колодца «на песок» применяют механизированные методы бурения.

Глубже всего расположены известняковые водоносы (30-250 м), до которых бурением своими руками точно не добраться при самом поверхностном их расположении относительно поверхности почвы. Для того, чтобы достать рыхлый известняк, несущий самую качественную артезианскую воду, иногда не всякая бурильная техника подойдет. Приток воды здесь намного выше (3-5 м3) и зависит от мощности пласта и совершенства скважины. Теперь рассмотрим применяемые сейчас способы бурения скважин на воду, в том числе выполнимые своими руками.

Способы бурения скважины?

Выбор способа, который бы помог добраться до нужного водоноса, зависит, в первую очередь, от глубины залегания и особенностей грунтов. Выбирать же придется среди таких методов бурения:

шнековый;
роторный;
ударно-канатный;
ручной.

Каждый из перечисленных способов имеет преимущества, однако не всякий поможет добраться до глубоких пластов водных запасов. На какую глубину бурения можно рассчитывать, используя обозначенные виды бурения скважин, поговорим далее.

Рекомендуем к прочтению:

Бурение шнеком

Недостаток метода в том, что он не подойдет при насыщенности грунтов скальными породами или наличии плывунов

Шнековая проходка скважины самая простая из применяемых механизированных технологий. Бурение происходит с помощью вращения винтоподобного приспособления, которое сначала разрыхляет грунт, врезаясь в него, а затем поднимает его к устью скважины. Бурить таким способом можно на глубину до 80 м при ширине колодца от 10 до 60 см.

Преимущество шнекового бурения в простоте технологии и ее сравнительно невысокой стоимости. В регионах с сухими и не твердыми грунтами такой способ бурения скважин предпочтительнее других, если бурить до верховодки или «на песок». Есть возможность достать шнеком до известняка, если он залегает не глубоко.

Недостаток метода в том, что он не подойдет при насыщенности грунтов скальными породами или наличии плывунов. Часто шнековый метод дополняется другими, что помогают пройти попадающиеся на пути бурения фрагменты скальных отложений.

Роторные бурильные установки

Роторное бурение самое технически сложное и дорогостоящее из применяемых методов

Роботу роторного бура можно сравнить с действием строительного перфоратора. Порода разбивается за счет вращения рабочей части и удара, который обеспечивает гидравлический механизм. Разрушенный грунт выводится на поверхность благодаря непрерывной промывке ствола глинистым раствором. Различают такие виды промывки:

прямая;
обратная.

Прямая промывка легче осуществима технически. При этом раствор подается в ствол и выходит к устью по затрубному пространству (между обсадными трубами и краем пробуренного ствола).

Обратная промывка сложнее технологически, однако дает лучшее вскрытие водоносного пласта и больший дебет скважины при последующей эксплуатации. Промывная жидкость заливается в затрубное пространство, после чего откачивается насосным оборудованием вместе с разрушенной в процессе бурения породой.

Роторное бурение самое технически сложное и дорогостоящее из применяемых методов, но незаменимо при желании достичь глубоких артезианских водоносов, особенно на сложных для проходки грунтах. Глубина бурения ротором достигает 300м, что позволяет вскрыть любые глубокорасположенные артезианские пласты. Еще одним преимуществом метода является высокая скорость проходки ствола.

Недостаток роторной технологии в применении больших объемов глинистого раствора, применяемого для промывки, вследствие чего глина загрязняет водоносный пласт вокруг скважины. Для того, чтобы оценить качество воды и ее приток, следует долго промывать пробуренный ствол, пока не станет подходить чистая вода.

Ударно-канатное бурение

Устройство для ударно-канатного бурения неглубоких скважин

К новым способам проходки ствола ударно-канатный метод не отнесешь, так как он является одним из первых, что применялся механизировано еще в начале прошлого века. Несмотря на то, что технология во многом не совершенна, она применима до сих пор ввиду своей простоты и хорошего качества изготовленной скважины.

Рекомендуем к прочтению:

Бурить грунт таким методом приходится долго. Суть проходки ствола в том, что с высоты падает тяжелый, зауженный снизу цилиндрический предмет (стакан) и за счет этого разбивает грунт. Выборка разрушенной породы происходит тем же стаканом, устроенным так, что грунт заходит в его полости и поднимается наверх вместе со снарядом. Подъем стакана происходит с помощью троса и лебедки, что установлена на треноге, или другом надежном каркасе, возвышающимся над уровнем почвы.

Для разрушения твердых пород, встречающихся на пути проходки ствола, используется ударная штанга, что бьет по стакану сверху, многократно умножая усилие. Часто для этих же целей дополнительно используется наконечник, выполняющий функцию долота.

Несмотря на трудоемкость ударно-канатного способа бурения, технология имеет и ряд преимуществ, главное из которых, — качественное вскрытие водоносного пласта с минимальным его загрязнением. Второй несомненный плюс, — технологическая простота, благодаря чему этот способ бурения скважин многие домовладельцы, как показывает опыт, с успехом применяют при устройстве неглубоких колодцев своими руками.

Если же цель бурения таким методом лежит глубже верхних водоносных слоев, следует позаботиться об обсаживании ствола трубами, чтобы отсечь плавуны и лежащие выше водные пласты.

Как чаще всего бурят своими руками?

Для самостоятельной проходки ствола обычно применяется ручной бур, что, по сути, является укороченным шнеком

С учетом того, что ручное бурение является очень трудоемким, на изготовление глубокой скважины рассчитывать не приходится. Опыт свидетельствует о том, что бурить глубже 10 м своими руками даже с несколькими помощниками тяжело физически, и на это уходит слишком много время.

Для самостоятельной проходки ствола обычно применяется ручной бур, что, по сути, является укороченным шнеком (принцип воздействия на грунт тот же). Вращение бура происходит за счет ворота, находящегося над поверхностью. При заглублении для соединения шнека и ворота используются соединительные штанги.

После проходки 15-30 см вся конструкция вынимается на поверхность и очищается от налипшего грунта. Чем больше глубина, тем процесс выемки и обратного помещения ручного бура в колодец становится сложнее, что сильно тормозит скорость бурения и ограничивает рациональную глубину проходки ствола.

Заключение

Современные способы бурения скважин позволяют добыть качественную воду с больших глубин. Однако этот процесс не каждому по карману, поэтому бурить своими руками с применением доступных для этого методов, домовладельцы будут еще долго, особенно в регионах, где близко от поверхности находятся водоносные пласты достаточной мощности при неплохом качестве воды.

vodakanazer.ru

Способы бурения скважин

Автономное водоснабжение – лучший вариант для домовладения. Это практично, эффективно и экономно. Источником воды для такой системы может стать колодец или скважина. Мы рассмотрим наиболее востребованные из них.

Автономное водоснабжение – лучший вариант для домовладения. Это практично, эффективно и экономно. Источником воды для такой системы может стать колодец или скважина. Последний вариант чаще всего оказывается более выигрышным, поэтому считается самым распространенным. Для бурения скважины используются различные методики. Мы рассмотрим наиболее востребованные из них.

Для насыщенных водой и рыхлых грунтов подходит желонковое бурение, разновидность ударно-канатного метода. Для него используется специальный инструмент, который называется желонка. Это полый, длинный, увесистый снаряд. Его сбрасывают с высоты в шахту. Под тяжестью желонки грунт разрушается и направляется в ее внутреннюю полую часть. Снаряд вынимают из скважины, освобождают от содержимого, после чего процесс повторяется.

Ударно-канатное бурение трудоемко и отнимает много времени, но при этом имеет ряд значимых преимуществ. Прежде всего, оно не требует промывки пробиваемой скважины, то есть осуществляется так называемым «сухим» способом.

Это позволяет максимально точно определять водоносный пласт, качественно его вскрывать и опробовать. Кроме того, такой метод можно использовать для поглощающих промывочную жидкость пород и для многолетнемерзлых грунтов. Еще одно достоинство метода – возможность бурения скважины большого диаметра. Учитывая, что водоносные горизонты при ударно-канатном бурении остаются чистыми, освоение скважины обеспечивается в самое короткое время.

Для скальных или для глинистых пород оптимально использовать вращательный метод бурения. Различают три основных его разновидности.

Колонковое бурение предполагает использование специальных режущих коронок различной формы. Они подбираются в зависимости от типа почвы. Собственно буровой снаряд в этом случае представляет собой полую трубу, снизу которой закреплена коронка. На верхнюю часть детали наращивается труба, образующая колонну. В процессе работы колонна вращается, коронка разрушает грунт, который попадает внутрь трубы.

Для его удаления используется продувание сжатым воздухом. Он подается компрессором под большим давлением. Реже применяют промывку бурового снаряда. Для облегчения прохождения твердых пород возможна подача жидкости в скважину. Колонковый метод позволяет проходить особо твердые участки, например, валуны. Но для этого требуется установка специального долота.

Достоинств у такого метода много. Прежде всего, это высокая скорость бурения. К примеру, на скважину на песок придется потратить всего день работ. В любом случае, скорость и производительность колонкового метода считается максимальной из всех возможных. При этом глубина скважины может превышать 100 м. Своеобразная методика разрушения породы, сходная с вырезанием, позволяет заметно уменьшить нагрузку на бурильную установку, поэтому последняя может быть достаточно компактной.

Из недостатков колонкового метода стоит отметить отсутствие возможности работы в насыщенных водой галечниках и в рыхлых грунтах. Установка просто не сможет поднять их на поверхность.

Шнековое бурение – еще одна разновидность вращательного метода. Отличительная особенность – наличие шнека, оснащенного лопастями металлического стержня. В процессе работы он ввинчивается в грунт. При этом разрушающаяся порода остается на его лопастях и выносится ими на поверхность.

Правда, полностью освободить ствол от отвала таким образом невозможно, поэтому шнековый метод в основном используется для бурения верхних слоев. Например, при обустройстве абиссинского колодца. Шнековым способом можно бурить полноценные скважины, но их глубина ограничена. Для среднеплотных грунтов она не может быть больше 20 м, для мягких – до 30 м. В скальных породах шнек использовать нельзя.

Преимуществами метода считается автоматический подъем грунта на поверхность, достаточно высокая скорость работы, простота процесса бурения. Помимо этого шнековые установки довольно компактны, при необходимости с ними можно работать в подвале дома, например.

Основной недостаток метода – ограниченные возможности. Шнеком нельзя работать на сыпучих или слишком твердых грунтах. Глубина проникновения инструмента тоже имеет ограничения. Водоносные скважины, пробуренные шнековым способом, обязательно нуждаются в дополнительной очистке от отваленной породы.

Для полускальных и скальных твердых грунтов, а также для скважин глубиной до 150 м используется роторное бурение. В этом случае грунт разрушается специальным вращающимся долотом. Для извлечения породы из ствола используется обратная или прямая промывка. Жидкость подается насосной станцией либо самотеком. К значимым достоинствам метода относят возможность бурения скважин в скальных породах, причем с высоким качеством вскрытия водоноса.

Роторный способ позволяет бурить скважины большого диаметра и значительной глубины, последнее особенно важно для местностей с глубоким залеганием водоноса. Затраты энергии при этом относительно невелики, скорость ведения проходки достаточно большая. Наиболее значимым недостатком роторного бурения принято считать необходимость обязательной промывки ствола. Без этого проведение работ невозможно.

Бурение скважины – сложный и весьма трудоемкий процесс. Важно правильно определить способ бурения, чтобы не потерять зря время и деньги. Специалисты рекомендуют использовать для пробивки стволов в скальных грунтах роторный метод, для плотных песчаных или глинистых почв оптимален колонковый либо шнековый способ. Рыхлые грунты лучше всего проходить желонкой. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

econet.ru

Методы бурения скважин на воду своими руками и механические

Методы бурения скважин на воду, как и методы бурения других скважин, разнообразны. Есть гидравлический, лазерный, механический, огневой, электрический и др. Виды бурения получают названия от используемых механизмов, забойных снарядов, инструментария, положения скважины и ее траектории. Если бурят турбобуром, это турбинное бурение, если пневмоударником — пневмоударное, роторным вращателем — вращательное роторное.

Бурение — сложный технологический процесс, состоящий из параллельных, последовательных, комбинированных локальных процессов. Если рассматривать все существующие виды и разновидности, получится книга, причем неоконченная: любое, даже незначительное, изменение в технологии, инструментарии, составе промывочного агента — повод отразить это в названии.

Некоторые виды и разновидности бурения скважин

Поэтому оставим теорию и займемся актуальным, практикой — повсеместно применяемыми методами бурения скважин на воду.

Из разновидностей бурения для артезианских скважин наиболее часто применяют вращательное роторное. Оно относится к бескерновым (используют шарошечные долота), и важной задачей становится своевременный вынос на поверхность разрушаемой по всей площади забоя породы. Способ этот скоростной, экономичный, но подходит не для всех пород, поэтому его комбинируют с другими видами, когда это требуется. Для устройства фильтровых скважин часто применяют шнековый метод.

Механический шнековый способ ↑

Метод шнекового бурения скважины на воду применяют, когда не требуется глубокий проход, а породы не являются твердыми (глубоко и в камнях бур попросту не пройдет: резец не справится). Фильтровые скважины на воду неглубоки (бурят только до песка), твердые породы располагаются ниже, поэтому шнековое бурение применяют чаще всего. Шнек — транспортер измельченной породы на поверхность, что делает этот вид бурения рациональным: не нужны дополнительные оборудование и мероприятия для подъема грунта; сразу видно, какой пласт проходит бур.

С применением шнекового способа бурения скважину на воду устраивают за один день в подавляющем большинстве случаев.

Установка для шнекового бурения скважины на воду

Механический роторный способ ↑

Этот метод бурения применяют для проходки глубоких скважин (в основном артезианских). Используют тяжелую технику: буровые агрегаты, смонтированные на базе грузовых автомобилей «Урал», «КамАЗ», «МАЗ», «ЗИЛ». Разрушение породы проводят вращающимся долотом. Крутящий момент от двигателя (маршевый двигатель автомобиля или палубный, установленный на платформе) посредством сцепления и карданного вала передается ротору, ротор вращает бурильную трубу. Шарошечное долото соединено с бурильной трубой УБТ (утяжеленная бурильная труба), увеличивающей нагрузку на забой.

Буровая установка на базе ЗИЛа

Бурение с промывкой (продувкой) ↑

Бурение с промывкой (вращательное роторное) активно применяют в устройстве артезианских скважин. В процессе проходки верхних слоев используют глинистый раствор, в процессе проходки известнякового слоя — чистую воду. Задачи промывочной жидкости — охлаждение рабочего элемента, вывод на поверхность разрушаемой породы, закрепление стенок скважины в процессе работ, снижение силы трения, создание давления на продуктивный горизонт. Циркуляцию промывочной жидкости обеспечивает либо насос, либо компрессор, либо оба устройства.

Промывка бывает прямой и обратной. Применяя прямой способ, промывочный агент закачивают внутрь трубы, а обратно он поступает через затрубное пространство. Применяя обратный способ, промывочный агент закачивают в затрубное пространство, а на поверхность он поступает непосредственно через трубу. Выбор способа промывки каждый раз индивидуален (зависит от параметров скважины, результатов геологических исследований). Промывочный агент не только выносит на поверхность породу (что позволяет делать забор керна в процессе работ), но и помогает определить дебит будущей скважины (его прогнозируют по поглощению раствора).

Метод бурения с промывкой настолько прост и универсален, что его применяют в устройстве скважин всех типов

Обратную циркуляцию часто используют в бурении крупных скважин (большой диаметр кондуктора/обсадных труб) при проходе неустойчивых пород, в бурении с выносом керна. Продувка — то же, что промывка, но в качестве агента используют газ (скважину не промывают, а продувают).

Методы бурения скважин на воду, устраиваемых своими руками, относятся к ручным, но мало отличаются от механических. Главные различия — производительность и глубина. Однако бурят даже с промывкой. Часто используют садовый бур, применяют шнековый способ, другие виды буров, реже — ударно-канатный метод.

Ударно-канатный способ ↑

Ударно-канатный способ — самый простой. Бурят без помощи тяжелой техники, пользуясь специальной установкой, состоящей из:

каркаса,
ударной штанги,
забивного стакана,
троса, лебедки и блока.

Установка простейшая — тренога с забивным стаканом; стакан соединен тросом с лебедкой. Лебедкой стакан поднимают вверх, а затем отпускают: острой кромкой снаряд режет грунт. Стакан извлекают, грунт из него изымают и продолжают процесс. Если грунт сыпучий, используют желонку (простой стакан в таком случае не годится, так как теряет в пути все набранное) с заслонкой в нижней части, закрывающейся при наполнении снаряда. На каменистых грунтах нужно работать сначала долотом, а потом желонкой извлекать измельченную породу, но целесообразнее применить другой метод.

Конструкция ударно-канатной установки для ручного бурения скважины на воду

Ручной роторный способ ↑

В ручном роторном бурении из оборудования применяют:

бурильную вышку,
лебедку,
бурильные штанги,
обсадные трубы и сам бур.

Вышка и лебедка обеспечивают подъем бура и его спуск вместе со штангами (бурильная колонна). Здесь также можно использовать треногу как вышку. Трубы соединяют друг с другом — они образуют бурильные штанги; бур крепят к нижней. При использовании бура-ложки обсадную трубу устанавливают в процессе; такой бур свободно проходит сквозь нее. При использовании спирального бура его периодически извлекают и освобождают от грунта, разбирая бурильную колонну, а затем вновь собирая. Занятие не из легких, но пройти глинистые или гравийные пласты можно только спиральным буром («ложка» не возьмет гравий).

Шнековый способ ↑

Еще один ручной способ — бурение садовым буром, наращиваемым по ходу действия такими же бурами. Измельченную породу выносит на поверхность шнек (бур особой конструкции: резец разрушает породу, лопасти подают ее наверх). Вышка при таком способе не требуется, а садовый бур работает от простейшего двигателя, значительно облегчая проходку за счет снижения доли ручного труда. По окончанию бурения 10-метровую трубу (соединенные несколько) помещают в скважину и забивают в песок. При применении механического способа шнеком бурят разведочные скважины, получая керн непосредственно в процессе прохода.

В представленных роликах показаны различные методы бурения скважин на воду.

Ручное бурение скважины на воду ударно-канатным способом ↑

Грунт удачный: молодой человек справляется, судя по всему, легко.

Механическое шнековое бурение ↑

Очень наглядный ролик. Нашли отличную линзу (вода пошла, почти как с артезианской). Будем надеяться, подозрительное дощатое сооружение не то, что мы думаем, а своеобразный сарай для хранения лопат (и септик где-то рядом не зарыт). Во избежание сюрпризов такого рода услугу надо заказывать «под ключ». Тогда на подрядчика ложится ответственность за близстоящие подозрительные сооружения: и моральная (я испортил воду всему поселку своим септиком), и уголовная (по части первой, самой легкой, 80 000 р. — гораздо выше, чем стоимость разведки).

Оптимистичное видео бурения своими руками ↑

То есть абсолютно — при помощи ручного ямобура. 50 см грунта за 2,5 минуты! Представив, как бур наращивают, каждый раз достают, разбирают колонну, освобождают от грунта рабочий элемент, вновь собирают, а главное, сколько на все это нужно простой физической силы (уже на вторых 50 см человек достал бур с трудом), мы пришли к выводу, что метод незаменим в геолокации кротов (правда, он несколько разрушающий) и создании расширенной карты их ходов, но не более.

aqua-guru.ru