Способы бурения скважин на воду: лучшие методы и их полное описание

Строительство водозаборной скважины связано с применением различных методов бурения. Рыхлые и переувлажненные почвы удаляют с помощью вора. Для бурения глинистых и горных пород используются методы бурения скважин, основанные на принципе вращения и вибрации.

В работу включены механизмы, позволяющие разрабатывать почвы разного типа и на разной глубине. Мы расскажем, как выбрать оптимальную технологию бурения, позволяющую быстро и бесперебойно производить изготовление устройства для всасывания воды.

Для наглядного представления предлагаемой информации текст дополнен полезными схемами, фото-подборками, видеогидами.

Способы бурения

Раньше бурение грунтовых вод для личных нужд в основном производилось вручную. Это был долгий и трудоемкий процесс, поэтому далеко не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться собственным источником водоснабжения.

Постепенно механизированное бурение пришло на смену ручным методам из-за значительного облегчения и ускорения процесса.

Сегодня практически все водозаборные скважины бурятся механическим способом, в основе которого лежит разрушение грунта, подача его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт удаляется из скважины с помощью гидравлических механизмов и систем, когда он смывается водой, подаваемой под давлением или самотеком.

Существует три основных метода механического сверления:

  • Вращательный (местность развивается вращением).
  • Ударная (бурснар разрушает землю ударами).
  • Яркий (земля развивается за счет высокочастотных колебаний).

Ротационный метод считается наиболее эффективным, в 3-5 раз более эффективным, чем ударный и в 5-10 раз более эффективный, чем вибрационный. К тому же роторный метод самый дешевый и доступный, его часто используют как основной метод ручного сверления.

Механические роторные методы бурения водяных скважин заменили малоэффективные ручные методы

В свою очередь, метод вращательного бурения, который широко применяется при строительстве водяных скважин, делится на четыре основных типа бурения:

  • столбчатый;
  • жизни;
  • ударная веревка;
  • вращающийся.

Каждый вид роторного бурения имеет свои особенности и выполняется на специально разработанном оборудовании. Рассмотрим эти виды перфорации более подробно, определим, в чем их отличия и какой метод следует использовать в каждом конкретном случае.

Характеристики колонкового бурения

Колонковое бурение – это механический роторный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде цилиндрического керна. Корончатое сверло представляет собой толстостенную металлическую трубку.

В верхней части бурильной колонны находится устройство для соединения штанг, необходимых для сборки бурильной колонны. Ниже представлена ​​коронка, тип которой выбирается исходя из категории почвы, которую предстоит пробурить.

Галерея изображенийФото из При бурении керна разрушение породы осуществляется полой трубой с основанием, снабженным острым наконечником. Снаряд совершает вращательно-поступательные движения: режет землю короной, углубляет и удерживает породу, захваченную в полости трубы. Керновое бурение применяется для забивки связных глинистых пород: супеси с суглинком, глин. Такая буровая установка не удерживает рыхлые пески, водонасыщенные пески, гравий, гальку и т.д.

При проезде керновым методом почва разрушается кольцевидной короной. При этом внутренняя часть сердечника остается нетронутой. Для облегчения процесса бурения на твердых и полутвердых глинах, глинах, породах промывочная жидкость подается на забой.

Во время отбора керна почва не разрушается, а «пробуривается» наконечником и захватывается колонковым стволом. Пробуренная порода извлекается на поверхность в виде керна – монолитного цилиндрического столба породы

Ил снизу иногда удаляют промыванием, закачивая в дерево большое количество воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, подаваемым компрессором внутрь трубки. Этот вид бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Механическое колонковое бурение выполняется с помощью буровых установок ЗИФ, УГБ, УКБ, установленных на КАМАЗ, КраЗ, трелевочный трактор и т.д. Центральная труба, перевернутая вверх ногами, имеет аналогичную конструкцию.

Корончатое бурение применяется в следующих случаях:

  • геологическая разведка полезных ископаемых;
  • бурение разведочных скважин;
  • установка водоносных горизонтов любой глубины, в том числе нефильтрованных каменных колодцев.

Для устройства частных водозаборных скважин в некоторых случаях перед запуском шнекового или роторного бурения применяют керновой метод, выполняя как разведочную, так и подготовительную роль.

При устройстве частных скважин колонковое бурение применяется совместно с ударным канатом. Слои глины проходили через центральную трубку. Рыхлый песок, гравий и галька с песчаным заполнителем, не задерживающийся в центральной трубе, удаляют из ствола путем гелеобразования.

По эффективности базовый метод немного уступает шнековому способу бурения водозаборных скважин. Шнек пробуривается быстрее, но не позволяет полностью очистить скважину от пробуренной породы. Их редко используют парами. И если это так, улитка пройдет первые несколько метров.

Короны не разрушают почву, а аккуратно срезают ее по периметру, образуя «колонны» – стержни, изучая которые можно создать гидрологический разрез участка

Б / у оборудование и инструменты

Для отбора керна используются следующие инструменты:

  • сверла из алмаза или другого твердого металла (сталь, вольфрам – победят);
  • центральная трубка;
  • труба отвода ила;
  • штанги, необходимые для удлинения бурильной колонны;
  • муфты, переходники, кабельные вводы.

При бурении горных пород наконечник быстро изнашивается, и его необходимо заменить. Материал наконечника дорогой и выдерживает колоссальные нагрузки; Наиболее популярны варианты алмазного бурения.

Все инструменты, используемые в процессе сверления, должны быть выровнены, т.е располагаться точно относительно оси сверления.

Технология колонкового бурения

Основная особенность керна – проход породы с полным ее сохранением в керне. Во время работы бурового оборудования кольцевое долото разрушает грунт, который по мере углубления вдавливается в центральную трубу и удерживается там за счет собственной плотности.

Когда заполненная труба вынимается из ствола шахты, ее освобождают от керна, постукивая по нему кувалдой.

Пошаговый процесс отбора керна выглядит следующим образом:

  • сверло подсоединяется к центральной трубе;
  • центральная трубка соединена со стержнями, которые накапливаются по мере ее углубления;
  • верхний стержень закреплен в пуансоне;
  • буровая установка вращает бурильную колонну и постепенно «вкручивает» ее в грунт;
  • центральная труба постепенно заполняется ядром – заделанным в ее полость грунтом;
  • после проходки 50 – 70 см бурильную колонну поднимают на поверхность, штанги по одной отсоединяют до снятия центральной трубы;
  • труба освобождается от порезов;
  • опустошенный буровой станок снова опускают на забой, наращивая бурильную колонну штангами.

Действия выполняются в описанном порядке до тех пор, пока скважина не войдет в водоносный горизонт и не углубится на 50 см в водонепроницаемую породу ниже.

Если закрепление верхнего водоносного горизонта не является целью бурения, верхние слои можно перфорировать с промывкой. В этом случае насос подает промывочный раствор через шланг внутри трубок. Затем раствор выводит обработанный грунт на поверхность.

Если целью скважины не является водоносный горизонт в песчаных отложениях, бурение для достижения скалы может быть выполнено с промывкой

Важные достоинства и недостатки

По сравнению с ударно-канатным и роторным методом механического бурения, колонковое бурение выполняется довольно быстро, что значительно сокращает рабочее время. Главный ее недостаток – невозможность подъема рыхлых грунтов и водонасыщенной гальки. Медленно продвигайтесь по скале, требуя долота, чтобы просверлить валуны.

К преимуществам отбора керна относятся:

  • высокая производительность и возможность бурения скважин глубиной более 100 м;
  • снижение нагрузок на буровое оборудование за счет разрушения сланца, сопоставимого с его резкой;
  • возможность использования мобильной буровой установки компактных размеров.

Колонковое бурение – один из самых быстрых методов разработки водозаборных сооружений. Песок с его применением можно достроить за один рабочий день. Забор воды, приготовленной вручную, займет намного больше времени.

Характеристики шнекового бурения

Этот вид бурения сегодня чаще всего применяется при строительстве колодцев на воду в частных домах. Особенностью шнекового бурения является то, что выработанная порода полностью удаляется из скважины без привлечения дополнительного оборудования. Метод напоминает завинчивание, позволяет просверлить на глубину и при этом удалить ненужный грунт.

Инструмент, используемый для бурения, называется шнеком. Это металлический стержень с лезвиями. Ввинчиваясь в землю, шнек разрушает скалу, задержавшуюся на его лопастях. Из-за специфики конструкции полностью очистить дно от полигона шнеком невозможно. Поэтому он в основном используется для направления верхних слоев.

Бурение шурупом – быстрый и недорогой метод, не требующий резервуара для бурового раствора

Бурение шнеком не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения этого метода довольно широка: разведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство скважин и частичное бурение на воду.

Сейчас его активно используют при строительстве абиссинских колодцев, чтобы не забивать иголку полностью в плотный грунт, а немного облегчить процесс погружения ствола в ранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных горизонтов глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и ​​до 20 м на почвах средней плотности. После бурения шнеком и установки обсадной колонны необходимо очистить колодец от неизвлеченной породы с помощью вора.

Шнек абсолютно не подходит для работы в горных породах! Используется для частичного бурения скважин до 120 м, при этом этот метод совмещен с другими: роторным, ударным, керновым.

Галерея изображенийФото из Шнек – это буровой инструмент, конструктивно напоминающий шнек. Шнековое бурение, «ввинчивание» в землю Шнековое бурение – самый быстрый способ проникновения в почву. Однако буровая установка не предназначена для улавливания и удержания породы, шнек используется для бурения скважин любого размера и назначения, часто применяется при освоении скважин двухходовой скважины Принцип шнекового метода бурения Сфера применения шнекового бурения Механизация ручного бурения Недостатки шнекового бурения

Задействованное оборудование и инструменты

Шнековое бурение осуществляется буровой платформой, основным элементом которой является высокопрочный металлический винтовой буровой инструмент. По мере того, как вы погружаетесь глубже, бурильная колонна строится с винтами одинакового размера.

В комплект иногда входят наконечники лопастей, необходимые для проникновения в рыхлые породы, а также наконечники с круглой или конической головкой, используемые для добычи твердых пород.

Автомобильная буровая установка с мощным двигателем – лучший вариант для бурения в труднодоступных и труднодоступных местах

Большинство современных буровых установок оснащено полыми корпусами, оснащенными двусторонними замками, предотвращающими перемещение инструмента в обратном направлении.

Во время бурения режущие части шнека охлаждаются вынутым грунтом, и выработанная порода поднимается вверх по спирали. Это позволяет вести бурение без перерыва, значительно сокращая временные и энергетические затраты на создание водоносного горизонта.

Технология шнекового бурения

По окончании бурения, глубина которого составляет 1,5 – 2,0 м, снимают шнек и устанавливают в скважину обсадные трубы. Диаметр водяной скважины, пробуренной винтом, составляет 50 – 200 мм и зависит от размера используемого инструмента.

Защищено от обрушения обсадной трубы. Это особенно важно для рыхлых и связных грунтов, поэтому у бурильщиков есть правило: использовать шнеки с лопастями под углом 30-60º при движении по супеси и суглинку и инструмент с лопастями под углом 90º при бурении плотных песков.

При меньшем наклоне витков спирали улитки улитка выводит на поверхность более непостоянный разряд.

Шнековое бурение не требует использования промывочной жидкости, порода, выработанная с помощью долота, выносится на поверхность на лезвиях инструмента

Плюсы и минусы использования винта

Метод шнекового бурения позволяет максимально быстро просверлить отверстие при условии правильного выбора размера шнека и угла при вершине.

Преимущества шнекового бурения:

  • земля сразу же поднимается на поверхность в процессе бурения;
  • высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
  • мыть колодец необязательно;
  • компактный шнек или ручной шнек можно просверлить внутри дома (в подвале);
  • нет необходимости выводить на поверхность первое звено и разбирать / собирать бурильную колонну, как в методе керна.

Основным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на рыхлых и очень твердых грунтах, но в то же время шнек является идеальным инструментом для бурения глинистых, смешанных (глинистых и песчаных) и мягких глинистых грунтов.

Еще один недостаток, ограничивающий использование шнека для устройства водоносного горизонта, – необходимость использования ударного метода для очистки скважины от сбрасываемой породы.

Подобно шнеку: змеевик широко используется при ручном бурении. Таким же образом он разрушает скалу и хватает ее лопатой, чтобы вытащить ее вверх.

Особенности роторного бурения

Вращательное бурение – это метод вращательного вибрационного бурения, при котором разрушение грунта осуществляется с помощью долота, который приводится в забой скважины ротором буровой платформы. Ротор вращается от двигателя автомобиля или отдельно установленного электродвигателя через карданный вал.

Развитый грунт вымывается из колодца методом прямой или обратной промывки. Моющий раствор может подаваться самотеком или от насосной станции.

Большинство артезианских скважин бурят методом роторного бурения: буровым долотом, вращаемым ротором, с последующей промывкой скважины и обсадной колонны

Роторное бурение применяется для разработки каменистых и полускальных грунтов при устройстве скважин глубиной до 150 м. Роторная буровая установка с правильно подобранным буровым долотом и тяжелыми бурильными трубами хорошо подходит для работы в горных породах.

Специалисты по бурению рекомендуют использовать этот метод бурения при следующих условиях:

  1. Гидрогеологический разрез участка достаточно изучен. Известно, что породы нужно бурить. Уровень присутствия водоносного горизонта в коренных породах известен.
  2. Подземные воды имеют напор, характерный для артезианских скважин
  3. Есть возможность бесперебойной подачи технической воды на мойку колодца.

В южных регионах роторное бурение можно вести круглый год, а в северном климате использование этого метода ограничено из-за возможности замерзания бурового раствора.

Применяемое оборудование и инструменты

Вращательное бурение водяных скважин осуществляется с помощью каркасной или решетчатой ​​башни, на которой размещается подъемное оборудование и другие элементы буровой платформы. Вышка позволяет поднимать и опускать бурильную колонну в скважине.

В состав перфоратора входят:

  • решетчатый каркас или башня;
  • моторизованный;
  • ротор и бурильная колонна;
  • насосное оборудование и система очистки промывочной жидкости;
  • подъемное оборудование, напорная линия, вертлюг, сальник и т д

В самоходных установках в качестве двигателя используется двигатель внутреннего сгорания автомобиля, на базе которого расположен буровой комплекс. В этом случае скорость бурового инструмента регулируется мощностью мотора.

Источником питания для перфоратора может служить стационарный или мобильный электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания автомобиля, генераторы

Ротор с помощью зубчатой ​​передачи передает вращение на ведущую трубу, которая, в свою очередь, передает его основному буровому инструменту: наконечнику. Долото может быть разной формы и изготовлено из высокопрочных материалов: композитов, алмазной стали и др.

Для каждого типа почвы выбирается определенный размер и форма наконечника, что обеспечивает высокую эффективность и скорость проникновения.

Галерея изображенийФото из Шнек является наиболее подходящим сверлом для ручного бурения. Ручной станок с винтовым снарядом может проходить колодец до 10-12 м. Шнек ввинчивается в землю поступательными движениями, разгрузка осуществляется на лопасти снаряда. Одновременно с проходкой устанавливается обсадная колонна. Для увеличения высоты бурильной колонны используются штанги, соединенные между собой резьбовыми соединениями. Обсадная труба подбирается исходя из диаметра шнека. Обычно его просверливают вручную узким шнеком, в который устанавливается колонна из труб ВГП. Для перекачивания используется ручной или электрический поверхностный насос Ручная дрель Технология шнекового бурения Удлинители бурового каната Оборудование для бурения скважин

Оригинальность роторной техники

Вращательное бурение водяных скважин проводится в три этапа:

  1. Разбейте камень долотом.
  2. Транспорт породы, разрушенной на поверхности потоком закачанной воды.
  3. Укрепление стенок колодца обсадными трубами.

Удаление разрушенного грунта осуществляется обратной или прямой промывкой. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины колодца, типа почвы, наличия необходимого объема промывной воды.

Как правило, в фермерских хозяйствах применяется технология прямого циркуляционного бурения, которая включает следующие этапы:

  • куски большого диаметра закопать в землю;
  • вращение наконечника под действием ротора;
  • установка бурильных труб и установка между ними и наконечником утяжелителей;
  • удаление отработанного грунта напором жидкости с помощью насоса;
  • установка кожуха для предотвращения просачивания грунта в колодец;
  • сверлить сверлом меньшего диаметра и повторить весь цикл.

Во время обратной промывки грунт удаляется из скважины через трубы бурильной колонны, а буровой раствор заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотеком поступает в заранее подготовленный резервуар, где очищается от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией лома.

В некоторых случаях при выполнении роторного бурения не используется прямая или противоточная промывка, а продувка сжатым воздухом, создаваемым компрессором

Преимущества и недостатки роторного бурения

Основным преимуществом роторного метода является возможность бурения глубоких скважин с забором воды в трещиноватом известняке.

Кроме того, этот метод бурения имеет следующие преимущества:

  • высокое качество вскрытия водовода в коренной породе;
  • возможность устройства колодца большим диаметром до 200 см;
  • высокая скорость сверления, низкое энергопотребление.

Существенным недостатком роторного бурения является необходимость организации промывки скважины.

Какой метод сверления выбрать?

Все рассмотренные методы механического бурения широко используются при строительстве скважин на воду.

Подводя итог, можно сказать, что:

  1. Керновое бурение рекомендуется использовать при бурении пластичных глинистых грунтов. Колонный метод подходит для устройства большинства водовыпусков, при необходимости используется в паре с ударным тросом.
  2. Шнековое бурение аналогично колонковому бурению. Отличается от нее некачественной очисткой колодца, требует обязательного использования вора или длительной промывки колодца перед операцией.
  3. Роторное бурение – лучший вариант для бурения скважин в каменистых грунтах.

Стоимость разработки скважины тем или иным методом бурения во многом зависит от используемого оборудования, а также категорий пробуренных пород.

Правильно подобранный способ бурения скважины поможет не только сократить время, затрачиваемое на бурение, но и позволит источнику воды в дальнейшем бесперебойно функционировать

О том, как сделать дырокол своими руками, вы можете прочитать в другой популярной статье на нашем сайте.

Выводы и полезные видео по теме

Видео № 1. Демонстрация принципа классического колонкового бурения с отбором воды под давлением:

Видео № 2. Особенности бурения скважины винтом:

Видео №3. Керновое бурение с продувкой забоя и установкой двойной обсадной колонны, внешняя часть которой в стальных трубах, внутренняя – из полимера:

Бурение водоносного горизонта – процесс трудоемкий. От правильности выбранного способа бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что следует обращать внимание при выборе метода бурения, – это тип грунта и глубина водоносного горизонта. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит быстро и экономично пробурить скважину.

Хотите поделиться историей о бурении скважины на своем сайте или полезной информацией по теме статьи? Пожалуйста, оставьте свои комментарии в блоке ниже. Здесь вы также можете задать вопрос или сообщить о спорных моментах в тексте.

Источник – https://sovet-ingenera.com/vodosnab/kolod-skvazh/sposoby-bureniya-skvazhin.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: