Пробурить скважину под воду надо правильно. Бурение ударно-канатным способом

Во многих регионах при невозможности подключения к централизованному водоснабжению прибегают к бурению водозаборных скважин из подземных горизонтов.

Изолированные от поверхностных источников загрязнения толщами горных пород как правило, отвечают санитарным нормам, установленным для воды бытового назначения. При дополнительной очистке, проходя через фильтровальное устройство, они приобретают высокое качество питьевых.

Что нужно знать

Определяющими критериями выбора способа бурения водозаборной скважины являются глубина уровня подземных вод и породы геологического разреза, которые подлежат проходке. Правильно выбранная технология бурения скважин на воду позволит быстро пробурить скважину, избежать аварийных ситуаций при бурении. В итоге это даст возможность получить наиболее высокий в данных условиях дебит

Что подразумевает технология под воду? Это способ и режим разрушения различных горных пород, очищение ствола скважины и крепление ее стенок, оборудование водоприемной части.

Способы бурения

Для строительства глубоких водозаборных скважин обычно применяют вращательное и ударно-канатное бурение. Технология бурения скважин на воду этими способами различная. Особенности каждого не позволяют применять их без ограничений в любых условиях. Технология бурения скважин на воду буровой установкой с вращением породоразрушающего инструмента (долота) в данной статье приводится на примере шнекового и роторного способов.

Технология шнекового бурения

В песчаных и глинистых породах, не содержащих крупных включений, применяется бурение комплектом из долота и шнеков, транспортирующих разбуриваемую породу с забоя наверх. Из двух разновидностей шнекового бурения для устройства водозаборной скважины в районе с хорошо изученным геологическим строением чаще применяют сплошной забой непрерывным рейсом, рейсовыми заходками и завинчиванием. Там, где необходимо получение высококачественной информации о породах и глубинах их залегания, применяется способ кольцевого забоя.

Непрерывный рейс (поточное бурение) - разбуриваемая порода выносится шнековой колонной на дневную поверхность. По мере углубления буровой снаряд наращивается дополнительными шнеками. Применяют для проходки однородных песков без прослоек илов или других слабых пород. Частота вращения шнеков 250-300 об/мин. Недопустимо излишне быстрое погружение во избежание переполнения лопастей породой и заклинивания снаряда в скважине по этой причине. Достаточная нагрузка - собственный вес шнеков и вес вращателя.

В пластичных и тугопластичных глинистых породах применяют рейсовые заходки - долото и шнековая колонна вбуривается в породу с последующим извлечением для очистки реборды от разбуренной массы. Величина рейсового погружения в пределах 1 метра. Частота вращения от 100 и не более 300 об/мин. Нагрузка 500 Н.

В слабых породах применяют спиральное долото на шнековой колонне - их завинчивают на определенную глубину и затем извлекают без вращения лебедкой.

Кольцевой забой ведется специальными колонковыми шнеками, позволяющими извлекать керн (столбик пробуренной породы) без подъема бурильной колонны на поверхность. Режим бурения: 60-250 об/мин, величина рейса от 0,4 до 2,0 м. Применяется эта технология бурения скважин на воду редко, в основном геологическими организациями, занимающимися разведкой и попутно выполняющими бурение скважин на воду.

Технология вращательно-роторного бурения

Этим способом достигается большая скорость проходки и большие выходы колонн труб. К недостаткам относят кольматацию (глинизацию) водоносного горизонта, большие затраты на приготовление глинистого раствора, большие объемы воды на промывку скважины для восстановления водоотдачи горизонта, заглинизированного в ходе бурения.

Чаще применяется роторное с прямой промывкой: разрушенная порода с забоя выносится на поверхность глинистым раствором, закачивающимся в скважину насосом через бурильные штанги. Следует выдерживать скорости восходящего потока в интервале 0,5 - 0,75 м/сек. Циркулирование промывочного раствора нарушается в сильно трещиноватых зонах - он вместе со шламом уходит в трещины. Бурильщику нужно внимательно смотреть за режимом бурения, уменьшать при необходимости осевую нагрузку и бесперебойно подавать промывку, чтобы избежать прихвата снаряда.

Не нужно преследовать высокую механическую скорость, достигаемую увеличением числа оборотов: это чревато авариями. Нагрузка на долото и вращательная скорость регулируются в зависимости от проходимых пород, диаметра долота и бурильных труб, количества промывочной жидкости.

Обороты нужно уменьшать при:

увеличениях параметра долота;
уменьшении диаметра бурильной колонны;
увеличения крепости пород;
при чередовании слоев с небольшой мощностью (до 1,5 м).

На роторных установках типа УРБ и БА работают в основном на II- III скоростях. Проходка глинистых и глинисто-песчаных пород ведется при 300-400 об/мин (III-IV скорости). Для пород умеренной крепости (песчаники, известняки, мергели) пределы вращения ротора от 200 до 300 об/мин. Крепкие породы разбуриваются долотом со скоростью вращения 100-200 об/мин.

Бурильщик внимательно следит за режимом бурения, уменьшая осевую нагрузку и бесперебойно подавая промывку, чтобы избежать прихвата снаряда. Момент вскрытия водоносного пласта определяет внезапное понижение глинистого раствора и увеличение нагрузки на двигатель. Циркуляция раствора нарушается в сильно трещиноватых зонах - выбуренная порода и раствор уходят в трещины.

Если водоносные породы представлены коренными с мелкими трещинами, вскрытие горизонта проводится с качественным глинистым раствором с обязательным выходом его на поверхность.

Технология бурения скважин на воду малой буровой установкой аналогична технологии бурения мощными станками.

Сопутствующие работы

Крепление стенок скважины трубами проводится после бурения. Применяют металлические, асбестоцементные и пластмассовые трубы. Тип фильтра (дырчатый или сетчатый) выбирают в зависимости от водовмещающих пород.

Перед установкой фильтра раствор заменяют на более легкий, желателен удельный вес не более 1,15. После установки фильтра сразу же промывают скважину водой. Затем выполняют желонирование скважины - откачка столба жидкости из скважины желонкой. При осветлении промывки и появлении в ней песка начинают откачку эрлифтом. С прекращением выноса песка и полным осветлением воды устанавливают погружной насос.

Энергия свободнопадающего удара

Ударно-канатным способом вскрываются без проблем маломощные водоносные горизонты (менее 1 м). Возможно получение максимального дебита - водовмещающие породы незаглинизированы. Не нужна длительная откачка.

Способ применяют:

в малоизученной местности;
в безводных районах, где невозможна доставка воды для приготовления раствора;
при необходимости раздельного опробования нескольких горизонтов;
для скважин с большим начальным диаметром.

Недостатки ударно-канатного бурения:

небольшая скорость проходки;
большой расход труб на обсадку;
ограниченность глубины бурения (до 150 м).

Нормальную частоту ударов свободнопадающего снаряда рассчитывают. Она обратно пропорциональна квадратному корню из высоты падения: с увеличением высоты подъема долота над забоем частоту ударов уменьшают и, наоборот, с уменьшением высоты количество ударов увеличивают.

Нужна сила и смекалка

При неглубоком залегании зеркала подземных вод (как правило, это грунтовые воды) и геологическом разрезе, сложенном рыхлыми породами, в застроенного участка скважину можно пробурить, применяя мускульную силу людей - достаточно 2 человека.

Технология бурения скважин на воду ручным методом проста. Можно применить забивной способ или шнековый.

Для забивки стальной в 1 дюйм ее предварительно разрезают на отрезки по 2 или 3 метра. На концах делают наружную резьбу. По мере углубления отрезки трубы будут соединяться муфтами с внутренней резьбой. Изготавливается специальный стальной наконечник (хвостовик) в виде конуса, диаметр основания которого на 1 см больше диаметра трубы. Он приваривается на трубу. Около метра длины трубы над наконечником (достаточно 60 см) отведено под примитивный фильтр - водопринимающее устройство для проникновения в скважину воды из водоносного горизонта. Сверлом 6 мм делают отверстия через 5 см друг от друга.

На трубу надевают забивное устройство из двух отдельных частей. Первым - упор с конусной дырой под трубу. Его выходное отверстие больше внешнего диаметра забиваемой трубы на 5 мм, что достаточно для вставки в зазор снизу двух клиньев - разрезанного повдоль металлического усеченного конуса. Диаметр вершины конуса чуть больше диаметра трубы, но меньше выходного отверстия упора. Вторая часть - ударная "баба", груз со сквозным отверстием под трубу и две ручки для подъема над упором.

При опускании бабы в момент удара ее об упор клинья входят в отверстие и держат забиваемую трубу в своих "объятьях". После забивки отрезка трубы конус выбивают, трубу наращивают, свинчивая со следующим отрезком. Переставляют упор с клиньями, надевают "бабу" и продолжают забивание трубы до водоносного слоя. Периодически нужно поворачивать трубу вокруг оси.

Появление воды в скважине определяют опусканием внутрь ее грузика, привязанного к бечевке. Если его поднимут наверх мокрым, значит скважина углубилась в водоносный слой. Важно не "проскочить" этот слой, дающий воду. Нужно оставить перфорированный конец трубы в этой водонасыщенной породе. И приступать к прокачиванию минискважины вначале ручным насосом. По мере осветления воды переходят на откачку поверхностным водяным электронасосом.

Шнековое ручное бурение скважин на воду - технология подобна описанному с помощью буровой установки, которую здесь заменяют два человека. Разумеется, за параметрами механического режима бурения им не угнаться. Некоторые умельцы заменяют физическую силу на механизмы.

Бурение скважин водой

Технология простая при минимальных затратах материалов, силы и времени. Условия - глубина скважины до 10 м, разрез сложен рыхлыми грунтами.

Оборудование - емкость под воду (чем больше объем, тем лучше, но можно и бочку литров на 200). Ворот для поворачивания трубы делают из двух трубок и стяжного хомута.

Материалы: труба диаметром 120 мм, длиной на глубину скважины. На нижнем торце нарезают зубцы, верхний торец оборудован фланцем со штуцером, через который по шлангу будет поступать вода из бочки под давлением, создаваемым насосом "Малыш". Для крепления фланца к краю трубы приварены 4 ушка с отверстиями под болты М10.

Рабочая сила: легче работать вдвоем. Затраты времени - на 6 метров проходки по суглинкам 1-2 часа.

Процесс бурения: выкопать приямок глубиной около метра, установить вертикально в нем трубу и нагнетать в нее воду насосом. Вода, выходя через нижний конец с резцами, станет размывать грунт, освобождая пространство под трубу, которая станет оседать под собственным весом. Нужно только, покачивая, поворачивать трубу для того, чтобы зубцы крошили породу. Разбуренные частицы породы под давлением выходят вместе с водой в приямок. Из него можно вычерпывать воду и, процеживая, вновь использовать для промывки. Достигнув водоносного горизонта, снимают фланец, и в скважину под уровень воды, но не доходя до забоя, погружается насос для откачки.

Виды водозаборных скважин

Они подразделены на бесфильтровые и фильтровые. Бесфильтровые скважины устраивают в водоносных горизонтах, сложенных мелкозернистыми песками или в устойчивых трещиноватых скальных породах. Для других водоносных горизонтов подбирается фильтр в зависимости от фракций водовмещающих пород.

Прежде, чем заказать бурение скважины на воду, мы рекомендуем каждому домовладельцу ознакомиться с основными технологиями и способами бурения. Для чего это нужно? Ведь в любой фирме есть консультанты, которые объяснят чем одна технология бурения скважин на воду отличается от другой. В первую очередь это необходимо лично Вам. Система автономного водоснабжения делается на долгие годы и должна все это время быть источником комфорта, а не беспокойства. Даже базовые знания в области бурения позволят квалифицированно общаться с подрядчиками. Более точное представление о сложности поставленной задачи и способах ее решения позволит не только выбрать лучший метод бурения и обустройства скважины, но и оптимизировать затраты.

Методы бурения частных скважин

Технология бурения водяных скважин имеет различные варианты реализации. Среди них есть как уже устаревшие и низко эффективные, так и современные, использующие последние достижения науки, требующие дорогой и сложной техники. Организация автономного водоснабжения решает вполне определенный круг задач, что позволило частным буровикам и буровым компаниям выбрать оптимальные методы. Для создания индивидуальных скважин на воду используются три основных способа бурения:

ударно-канатное
шнековое
роторное

Ударно-канатное бурение

Процесс бурения происходит с промывкой буровым раствором. Раствор выполняет сразу несколько функций: охлаждает и смазывает буровой инструмент, укрепляет стенки скважины, выносит на поверхность шлам. Шлам - это смесь бурового раствора с частицами разрушенной породы. Шлам оседает в приямке, выкопанном рядом с местом бурения, а раствор возвращается в скважину.

Различают два вида промывки при бурении. Прямая промывка - буровой раствор подается через буровые штанги и выходит по стволу скважины, вынося шлам на поверхность. Обратная промывка - попав в скважину, раствор забирается из нижней точки и выводится на поверхность через буровую колонну. Обратная промывка дает возможность более качественно вскрыть водоносный горизонт, но обходится дороже, так как требует сложного оборудования.

Какая технология бурения лучше?

Вряд ли получиться выбрать метод бурения, исходя из каких-то личных или финансовых предпочтений. Определяющим будет тип водоносного горизонта, на который собрались бурить, характеристики породы и конструкция скважины. Шнек пригоден только при бурении в мягких породах без камней и валунов на относительно небольшую глубину, поэтому в основном используется при создании песчаных скважин. Роторное бурение универсально, твердые породы на большую глубину шарошечное долото проходит без проблем - это единственный вариант при бурении на известняк. Ударно-канатное бурение требует слишком много времени, низкотехнологично и практически не используется.

Внимательно отнеситесь к выбору буровой компании. При некачественном бурении и обсадке (особенно глубокой артезианской) качество воды ухудшится, срок жизни скважины сократится, а затраты на ремонт и восстановление работоспособности источника водоснабжения будут несоразмерно высоки.

А можно пробурить скважину самостоятельно?

В определенных ситуациях домовладелец задумывается о возможности сделать водяную скважину самостоятельно, надеясь выиграть сразу по нескольким пунктам - бурение, обсадка и т.д. В основном, конечно, все стремятся сэкономить. Главное, чтобы «экономия» не коснулась качества воды и времени, потраченного на самодеятельную скважину. Вполне возможно, что у Вас получится сделать так называемый абиссинский колодец, или скважину-иглу. В этом случае узкая обсадная труба с острой насадкой просто забивается неглубоко в землю до ближайшего водоносного горизонта (не глубже 8 м). Бурение малогабаритной шнековой установкой позволяет сделать более глубокую скважину большего диаметра. Такие установки снабжены либо электрическим, либо бензиновым двигателем.

Но пробурить - это полдела, требуется качественно обсадить скважину. Часто бывает, что пройдя часть ствола, домовладелец вынужден обращаться к специалистам, чтобы те закончили бурение или до конца обсадили скважину. Конечно, в такой ситуации заказчик приобретает некоторый опыт буровика, но опыт этот недостаточен для самостоятельной работы и стоит большого количества потраченных денег, времени и сил. Если стоит задача сделать в коттедже качественное круглогодичное водоснабжение на основе скважины, рекомендуем сразу обращаться в профессиональную буровую компанию.

Бурение артезианских скважин на воду , как правило, производится вращательным способом, когда породоразрушающий инструмент (шарошечное долото) вращается за счет крутящего момента, передаваемого буровыми штангами от вращателя, который в свою очередь имеет привод от двигателя буровой установки. В последнее время для этих целей наибольшее распространение получили буровые станки УРБ 2А-2 на базе ЗИЛ 131 и УРАЛа. В качестве двигателя буровой установки может использоваться как маршевый двигатель, так и отдельный палубный двигатель.

Бурение с промывкой

При с промывкой разрушаемая порода вымывается на поверхность с помощью жидкости. Жидкость с помощью насоса подается через буровые трубы непосредственно на забой. Пройдя по трубам вниз до долота, эта жидкость вымывает разрушаемую породу и поднимает ее по скважине на поверхность, где эта жидкость самотеком переливается в отстойник. Из отстойника по шлангу эта жидкость вновь насосом подается внутрь труб и по трубам на забой, тем самым, осуществляя круговорот этой жидкости.

Когда бурение касается неустойчивых пород, в качестве промывочной жидкости применяют глинистый раствор, Если разрез скважины начинается с глинистых слоев, глинистый раствор получается естественным образом. При невозможности образования глинистого раствора естественным путем глинистый раствор замешивают из специальной глины (бентонитовой), возможно добавление небольшого количества цемента. Глинистый раствор выполняет и другую важную функцию – за счет гидростатического давления удерживает стенки скважины от обрушения. Глинистый раствор хорошо удерживает стенки скважины при прохождении глинистых и песчаных слоев. При прохождении твердых пород, таких как известняк, в качестве промывочного раствора используется вода.

По виду вымываемого глинистого раствора буровой мастер видит, какие породы в настоящий момент разрушают долото и фиксирует это в буровом журнале.

Когда инструмент доходит до известняка, скважина обсаживается трубами и промывается. Известняк является естественным хранилищем воды, которая заполняет поры, каверны и трещины, образуя, таким образом, огромную систему трещин. Далее происходит бурение известняка долотом меньшего диаметра с использованием в качестве промывочной жидкости чистой воды. Если встречаются прослойки глины или песчаные линзы, буровой мастер принимает решение о перекрытии данных участков ствола скважины обсадной трубой меньшего диаметра.

Встречаются и сплошные известняки, иногда окремненные, в которых по понятным причинам отсутствуют трещины и, как следствие, вода. Но рано или поздно инструмент доходит до нужных пластов известняка.

Когда начинается поглощение промывочной жидкости, ее количество пополняется с помощью привозной воды, которую привозит водовозки. По степени поглощения промывочной жидкости буровой мастер определяет ожидаемый дебит скважины, то есть ее производительность. Когда это поглощение достигает необходимых значений, буровой мастер отбивает уровень воды в скважине и при необходимости обсаживает ствол известняка обсадной трубой меньшего диаметра.

При прокачке скважины определяется динамический уровень воды в скважине и рассчитывается дебет скважины.

После всего этого вы имеете у себя на участке готовое к эксплуатации гидротехническое сооружение.

Теперь остается обустроить скважину кессоном, смонтировать водоподающее оборудование и насладиться собственным водозаборным узлом в полной мере.

Бурение — это процедура разламывания горных пород специальной бурильной техникой. Бурение, как и многие другие технологии, имеет несколько направлений.

Процесс бурения включает в себя разламывание горных пород при помощи бурильной техники, в результате чего получается скважина.

Эти направления зависят от положения горного пласта:

вертикальное;
наклонно-направленное;
горизонтальное.

Процесс прокладывания в земле направленного цилиндрического ствола называют бурением. Впоследствии этот канал называют скважиной. В диаметре она должна быть меньше длины. Устье скважины (начало) располагается на поверхности. Забоем и стволом называют дно и стены скважины соответственно.

Подготовка к процессу

При бурении скважин сначала:

Процесс бурения невозможен без специальной бурильной техники.

На участок бурения подвозят бурильную технику.
Потом начинается процесс бурения. Он заключается в углублении ствола скважины путем промывания его и бурения.
Во избежание обрушения стенок скважин проводят разобщение пластов — работы по укреплению пластов земли. Для этого в пробуренную землю опускают и прокладывают трубы, которые соединяются в колонны. Затем все пространство между трубами и землей цементируют (тампонируют).
Последний этап работ называется освоение скважин. В него входит вскрытие последнего пласта, установка призабойной зоны, а также перфорация и вызов оттока.

Для того чтобы начать бурение сначала, нужно осуществить подготовительные работы.

Сначала оформляют документы, разрешающие вырубку и расчистку лесного массива, но для этого нужно получить согласие лесхоза. При подготовке участка для бурения проводят следующие работы:

Перед тем как начать бурение скважин, необходимо расчистить участок от деревьев.

разбивка зон на участки по координатам;
вырубка деревьев;
планировка;
возведение поселка рабочих;
подготовка основы для буровой;
приготовление и разметка площадки;
установка фундаментов под цистерны на ГСМ складе;
устройство обволоки склада, приготовление оборудования.

Следующий этап работ — это подготовка вышкомонтажного оборудования. Для этого:

производят монтаж техники;
монтаж линий;
монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков;
монтаж и подъем вышки;
пусконаладочные работы.

Вернуться к оглавлению

Предварительные работы

После того, как буровая машина установлена, прибывает спецкомиссия на проверку оборудования, техники и качества труда.

Когда бурильная установка готова, начинаются работы по приготовлению к бурению. Как только буровая машина установлена и возведение сооружений закончено, буровую проверяет спецкомиссия. Мастер бригады бурения, принимая комиссию, вместе с ней следит за качеством работ, проверяет технику и исполнение охраны труда.

Например, светильники по способу исполнения должны быть во взрывобезопасном кожухе, по шахте должно быть распределено аварийное освещение на 12 V. Все замечания производимые комиссией должны быть учтены до начала работ по бурению.

До того как начать буровые работы, техника оснащается соответствующим оборудованием: шурфом под квадрат, буровыми трубами, долотом, приспособлениями малой механизации, обсадными трубами под кондуктор, контрольно-измерительными приборами, водой и т. д.

На буровой должны быть домики для жилья, беседка, столовая, баня для сушки вещей, лаборатория для анализа растворов, инвентарь для тушения пожаров, вспомогательный и рабочий инструмент, плакаты по технике безопасности, аптечки и медикаменты, склад для бурильного оборудования, вода.

После того как вышка для бурения была установлена, начинается ряд работ по переоснастке талевой системы, в процессе чего осуществляется установка оборудования и апробирование средств малой механизации. Технология забуривания начинается с установки мачты. Ее направления должно быть установлено точно по центру оси вышки.

После центровки вышки производится бурение под направление. Это опускание трубы для упрочнения скважин и заливка ее верхнего конца, который должен по направлению совпадать с желобом, цементом. После того, как направление в процессе бурения скважин было установлено, еще раз проверяют центровку между осями ротора и вышки.

В центре скважины производят бурение под шурф для квадрата и в процессе обсаживают трубой. Бурение шурфа скважины исполняется турбобуром, который во избежание слишком быстрого вращения удерживается пеньковым канатом. Одним концом он крепится к ноге вышки, а второй удерживается в руках через блочок.

Вернуться к оглавлению

Завершение

После подготовительных работ, за 2 дня до пуска буровой, организуется конференция, где участвует вся администрация (главный инженер, технолог, главный геолог и т. д.). На конференции обсуждают:

Схема строения геологических пород на месте обнаружения нефти: 1 — глины, 2 — песчаники водонасыщенные, 3 — нефтяная залежь.

строение скважины;
строение пород в месте геологического разреза;
осложнения, которые могут возникнуть в процессе бурения и т. д;
затем рассматривают нормативную карту;
обсуждаются работы по безаварийной и скоростной проводке.

Процесс бурения может быть начат при оформлении следующих документов:

геолого-технического наряда;
разрешения о вводе буровой в действие;
нормативной карты;
вахтового журнала;
журнала по буровым растворам;
журнала ведения охраны труда;
учета работы дизелей.

На буровой могут применяться следующие виды механизмов и материалов:

цементирование оборудования;
плакаты с надписями о безопасности и об охране труда;
каротажное оборудование;
питьевая вода и техническая;
вертолетная площадка;
цементные растворы и буровые;
химические реагенты;
обсадные трубы и бурильные.

Бурение скважин — метод вырубания горной породы при котором образуется шахта. Такие шахты (скважины) испытывают на наличие нефти и газа. Для этого производят перфорацию ствола скважины для провоцирования притока нефти или газа из продуктивного горизонта. Затем производится демонтаж бурильной техники и всех вышек. На скважине устанавливается пломба с указанием названия и срока бурения. После этого мусор уничтожается, все амбары зарываются, а металлолом утилизируется.

Обычно вначале максимальный диаметр скважин не превышает 900 мм. В конце он редко когда достигает 165 мм. Процесс бурения представляет собой несколько процессов, в ходе которых происходит строительство ствола скважины:

процесс углубления дна скважин посредством раскрашивания горных пород буровым инструментом;
удаление разломанной породы их шахты скважины;
крепление ствола скважин;
проведение геолого-геофизических работ по исследованию породы разлома и обнаружению продуктивных горизонтов;
спуск и цементирование глубины.

По глубине скважины бывают следующих типов:

мелкая — глубиной 1500 м;
средняя — глубиной до 4500 м;
глубокая — 6000 м;
сверхглубокая — свыше 6000 м.

Процесс бурения — это разламывание горных пород буровыми долотами. Разломанные части этой породы вычищают потоком промывочного (жидкого) раствора. Глубина скважин увеличивается в процессе разрушения забоя по всей площади.

Вернуться к оглавлению

Возникающие осложнения

Обвал стенок скважины может произойти вследствие неустойчивой структуры породы.

При процессе бурения скважины могут возникнуть некоторые осложнения. Это могут быть:

обвалы стен шахты;
поглощения промывочной жидкости;
аварии;
неточное просверливание ствола скважин и т. д.

Обвалы могут возникнуть вследствие неустойчивой структуры породы. Их признаком могут служить;

повышенное давление;
слишком сильная вязкость промывочной жидкости;
слишком большое количество обломков при промывке шахты.

Поглощение промывочного раствора происходит из-за того, что раствор, залитый в шахту, полностью засасывается пластом. Обычно это происходит тогда, когда пласты имеют пористую структуру или большую проницаемость.

Бурение — это процесс, при котором вращающийся снаряд доводят до забоя, а потом поднимают снова. При этом скважины просверливаются до коренных пород, врезаясь на 0,5-1,5 м. После этого в устье опускается труба для предотвращения размыва и для того, чтобы промывочная жидкость, выходя из скважины, попадала в желоб.

Частота вращения бурового снаряда и шпинделя зависит от физических свойств горных пород, диаметра и вида буровой коронки. Скоростью вращения управляет регулятор подачи, создающий нужную нагрузку на коронку. При этом он создает определенное давление на резцы снаряда и стенки забоя.

Прежде чем начать бурение скважины нужно составить ее проектный чертеж, где указаны:

физические свойства пород: их твердость, устойчивость и водонасыщенность;
глубина и наклон скважины;
конечный диаметр скважины, на который влияет твердость пород;
способы бурения.

Составление проекта скважин начинается с выбора ее глубины, диаметра по окончании бурения, углов забуривания, структуры.

Глубина картировочных скважин зависит от геологического анализа с последующим его картированием.

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:

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.
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.
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.

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.
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:

В почву заглубляется долото большого размера. Агрегат приводится в движение двигателем внутреннего сгорания.
Между долотом и бурильной колонной монтируются утяжеляющие трубы для увеличения нагрузки.
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.
Когда первая часть проходки выполнена, для предотвращения обрушения стенок устанавливается обсадная труба. Просвет между обсадной колонной и стенками проходки цементируется.
Дальнейшая работа ведётся долотом меньшего диаметра. После выполнения второго участка монтируется обсадная труба меньшего диаметра.
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:

Прямая промывка. При помощи насоса прямо во внутреннее пространство бурильной трубы. Выход раствора с породой происходит самотёком через затрубное пространство.
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:

Заострённый мощный снаряд поднимается на определённую высоту и резко отпускается.
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):