Методы бурения скважин гидроизоляция при различных методах бурения

Какой метод выбрать для бурения скважины на воду?

На приусадебных участках, удаленных от центрального водопровода единственным выходом получить воду для питьевых и бытовых нужд является обустройство автономного источника. Вариантов такого водозабора существует немного. Это колодец и скважина. Для загородного дома второй вариант предпочтительнее, так как позволяет получить относительно чистую воду в достаточном объеме. Выбор способа бурения скважины зависит от глубины залегания водоносного пласта, его ресурса и геологических условий.

Какой вид источника выбрать?

Как правило, скважины бурят на три основных водоносных горизонта, отличающихся качеством воды, глубиной залегания и мощностью источника.

1. Первый горизонт – верховодка. Располагается на небольших глубинах до 10 метров. По своему качеству вода годится только для технических нужд из-за недостаточной очистки. Степень загрязнения зависит от сезона, находящихся поблизости сельхозугодий и промышленных предприятий. Мощность пласта небольшая. Максимальный дебет не превышает 0,5 м 3 /ч. Годится для бурения абиссинской скважины или устройства колодца. Проходку ствола можно осуществить своими руками посредством несложных инструментов и оснастки.
2. Второй водоносный пласт – песчаный. Глубина залегания от 10 до 50 м. Качество воды приемлемое, на глубоких горизонтах пригодна для питьевых нужд. Водоотдача такого источника стабильна и составляет от 1 до 2 м 3 /ч. Вскрывают месторождение механизированным способом бурения. Диаметр скважин на песок составляет от 5 до 10 см.
3. Третий горизонт – артезианский. Располагается водоносный слой на известняках, залегающих на глубинах от 50 метров. Вода характеризуется высокой степенью очистки и представляет собой стратегический ресурс. Для вскрытия пласта и добычи воды требуется разрешение. Потенциал водоотдачи высокий – от 3 до 5 м 3 /ч. Объем воды стабильный. Бурение скважины осуществляется с применением специальной техники. Традиционно используют ударно канатный способ. Диаметр ствола такого водозабора в среднем составляет 12…14 см.

Классификация способов

Способы вскрытия водоносных горизонтов классифицируют по двум основным критериям.

1. По виду применяемых механизмов и приспособлений:

• Ручной;
• Механический.

1. По типу использования бурового механизма:

• Роторный;
• Ударно-канатный;
• Шнековый;
• Колонковый.

Особенности ручного бурения

Способ ручного бурения требует больших затрат физической силы, но позволяет сэкономить на оборудовании. Применяется при монтаже скважин глубиной не более 25 метров и проводится до тех пор, пока бур не дойдёт до водоупорного слоя.

В случае с ручным бурением используют:

• комплект буровых головок (бур-долото, бур-ложка, змеевики, желонки);
• штанги;
• лебёдка или электрическая таль;
• обсадные трубы;
• для работы на большой глубине – бурильная вышка.

Процесс проходки ствола состоит из следующих этапов:

1. Выкапывается небольшая яма глубиной в 40-50 см, в которой разместится бур.
2. Затем один человек начинает вращение бура; когда он войдёт достаточно глубоко, вращать придётся вдвоём, потом – вчетвером.
3. Через каждые 50-70 см вхождения в землю, бур необходимо вытаскивать и прочищать, чтобы грязь не залепила всю головку.
4. Если грунт слишком жёсткий, получившееся отверстие нужно необходимо заливать водой.

В момент заполнения шахты водой изнутри, работа прекращается. Теперь остаётся только откачать грязную воду с примесями – примерно 5-7 литров. Для этого понадобится насос.

Главное преимущество ручного метода – низкая стоимость, однородная структура ствола на всей длине. Тем не менее, использовать его можно лишь на малой глубине. Дебит и срок эксплуатации такой скважины оставляют желать лучшего.

Специфика роторного бурения

Роторный способ применяют при бурении скважин различной глубины. Тут уже не обойтись без специального оборудования, а именно – самоходной буровой установки, габариты и оснащение которой зависят от условий работы.При походке ствола снаряд с долотом вращательным движением разрушает породу, постепенно углубляясь к пласту.

• Для бурения в плотном каменистом грунте используется модель УРБ-2А2.
• В условиях полной застройки – МБУ-2М.
• Для проходки промышленных скважин глубиной до 500 метров – УРБ-3АМ.

Буровая установка снабжается полой мачтой, внутри которой размещается подвижный вал с долотом. При включении вал начинает вращаться, приводя в движение долото, острые края которого пробивают в породе ствол необходимого диаметра.

В процессе проходки производится промывка, в ходе которой скважина освобождается от слоя выработанного грунта. Промывка может осуществляться двумя способами:

В первом случае струя воды подаётся в скважину сверху; смешиваясь с грунтом, она заполняет её целиком, после чего выходит наружу в верхней части. Метод универсален, поскольку может использоваться на любой скважине и дополнительно расширяет её диаметр, что впоследствии обеспечит больший дебит.

Недостаток прямой промывки – повреждение структуры водоносного горизонта.

При обратной промывке вода поступает в скважину самотёком, после чего вместе с грунтом выкачивается при помощи насоса. Такой метод обеспечит ещё большее значение дебита, но потребует больших капиталовложений.

Ударно-канатное бурение

При таком способе, разрушение породы производится за счёт резкого механического воздействия, а именно – падения тяжёлого предмета с высоты. В качестве такого предмета выступает забойный стакан – кусок стальной трубы с буром на конце. В корпусе трубы делают несколько отверстий для быстрой очистки от грунта при вытаскивании. Освобождение стакана от породы производится через каждые 50 см проходки.

К задней части стакана крепится трос или канат, другой конец которого расположен в верхней части буровой вышки. Вышкой называют сборную конструкцию из брёвен, металлических балок или труб высотой от 2 м. Для бурения скважин глубиной от 20 м используются канатно-ударные бурильные установки.

Преимущества

Ударный метод обладает рядом преимуществ.

• Его можно использовать для работы с прочными каменистыми грунтами
• Стакан не портит водоносный слой и стенки скважины и легко очищается.
• Способ можно использовать для изучения характеристик грунта на определённых слоях.
• Монтаж скважины можно проводить сразу после окончания бурильных работ.

Недостатки

Из недостатков метода можно выделить следующие моменты:

• Низкая скорость бурения.
• Невозможность использования на песчаном грунте.
• Метод годится только для вертикального бурения.

Шнековый метод

Основным инструментом, использующимся при данном методе, является шнек. Чтобы понять его устройство, представьте себе ледовый бур для зимней рыбалки, только больших размеров. Шнек работает аналогичным способом – его вставляют в подготовленную яму и вращают при помощи мобильной буровой установки.

Шнековый способ отличается высокой производительностью – при его использовании можно провести бурение в самые короткие сроки. Обуславливается такая скорость за счёт быстрой выемки породы из скважины – она выходит сама, перемещаясь вдоль сплошной винтовой поверхности шнека. Диаметр винта может доходить до 1500 мм.

Кроме того, шнековое бурение идеально подходит для работы на песчаном и болотистом грунте и не предполагает никаких физических усилий либо серьёзных затрат на оборудование.

Из недостатков можно выделить невозможность его использования на каменистой почве, а также ограниченную глубину – не более 50 метров.

Колонковый метод

В основном, применяется при бурении промышленных скважин, а также для исследовательских работ. Порода разрушается при помощи специального долота – пустотелой трубы, оборудованной резцами. Проникая вглубь грунта, она отсекает его от основной структуры, после чего не составляет труда вымыть его наружу при помощи направленной струи воды под давлением.

Высокая функциональность колонкового способа бурения позволяет использовать его не только при бурении скважин, но и для строительных работ – например, если необходимо проделать отверстие в железобетонной плите. Долото приводится в движение при помощи буровых установок ЗИФ.

• Преимущества метода очевидны – высокая скорость работы, взаимодействие с любыми видами породы, мобильность и малые габариты буровой установки.
• Из недостатков можно выделить небольшой диаметр трубы долота (не больше 150 мм) и быстрое стачивание коронок, что приводит к дополнительным расходам.

Общие рекомендации по выбору способа

Выбор метода зависит от трёх основных параметров:

• типа грунта;
• диаметра сечения ствола;
• глубины проходки.

Для скважин малой глубины в мягком грунте рекомендуется использовать шнековый или ручной метод, в твёрдом – ударно-канатный.

Помимо этого выбирая способ бурения, обратите внимание на дополнительные критерии:

• необходимый объем воды;
• частота использования;
• качество воды;
• стоимость, которую придётся затратить на сооружение автономного источника, а именно – рациональность подобных расходов.

Перед проведением бурения скважины на малую глубину следует учитывать внешние факторы – климатические условия, сезонные изменения грунтовых вод, близкое расположение сельскохозяйственных угодий и объектов с вредным производством.

При монтаже артезианских скважин потребуется их регистрация в надзорных органах и оформление соответствующих документов, а значит – новые траты времени и денег.

Помните, что водозабор, изготовленный качественно, с учётом всех оказывающих влияние факторов, прослужит Вам на протяжении многих лет. Перед составлением заказа на бурение, необходимо получить профессиональную консультацию, провести экспертизу на наличие воды, подобрать наилучшее место для размещения скважины в отдалении от септиков и выгребных ям. При обнаружении каких-либо неисправностей в её работе лучше не рисковать и обратиться за помощью к специалистам, проводившим монтаж.

Источник

Наиболее популярные способы бурения скважин

Чтобы понять, с чем придется столкнуться при устройстве автономной точки водозабора, владелец индивидуального участка должен хотя бы в общих чертах понимать, какие виды бурения существуют и чем они отличаются один от другого. Правда, это не значит, что он сможет выбрать любую технологию, которую захочет. Методы бурения скважин на воду определяются с учетом геологических особенностей конкретной местности, расположения точки бурения относительно построек на участке, а также финансовых возможностей потребителя.

Классификация способов бурения

Ключевым фактором, определяющим, какие способы бурения могут быть использованы на участке, является глубина залегания водоносных горизонтов. При этом, в идеале, скважину нужно бурить в самой его низкой точке. Если окажется, что «до воды» не более 20 метров, то обустройством автономного объекта вододобычи можно заняться собственноручно, а если глубина будет большей, то риск не справиться с задачей значительно возрастает.

Если же рассмотреть способы бурения скважин, то в настоящее время на практике применяются:

Способ # 1 Ударно канатное бурение

Ударно-канатное бурение – процесс трудозатратный и небыстрый. Подходит не только для малых глубин – можно успешно пробурить скважину глубиной до 300 м. Основная рабочая нагрузка приходится на:

• Желонку – бросается в скважину с высоты. При ударе наполняется грунтом за счет наличия клапана. Далее она вытаскивается «на гора», очищается от грунта и снова бросается вниз.
• Стакан забивной «функционирует» по аналогу желонки, однако в нем нет клапана. Грунт при ударе о дно шахты скважины застревает в стакане благодаря силе трения.

Внимание! Способы бурения скважин на воду своими руками ударно-канатным методом предполагают, что желонка используется для бурения песчаных или обводненных грунтов. А забивному стакану покоряются грунты глинистые и суглинистые, то есть очень вязкие. Именно такая масса при отрыве стакана застревает в нем.

Способ # 2 Роторное бурение

Такие методы бурения скважин предполагают задействование буровых установок – их можно купить, а можно сконструировать самостоятельно. Разрушение породы в этом случае происходит при помощи шарошечного долота. За поднятие же грунта на поверхность «отвечает» буровой раствор. Другими словами, речь идет о бурении с промывкой. Данная технология подходит для бурения:

Вращение буровых штанг происходит за счет крутящего момента ротора. При необходимости штанги могут утяжеляться.

Способ # 3 Шнековое бурение

Способы бурения построены на основе энергии вращения. В качестве породоразрушающего элемента используется либо керноприемник большого диаметра, а попросту бур, либо долото на 2-3 лопасти. Посредством шнека, разрушенная порода подается наверх.

Эта технология очень быстрая – за рабочий день реально пройти до 40 м забоя, но в том случае, если порода податливая и мягкая. Шнековое бурения является отличным решением при выполнении скважины на песок, но только не на большую глубину.

Способ # 4 Ручное бурение

В данном случае могут применяться указанные выше виды бурения скважин – просто конструкции в каждом случае создаются собственноручно. Если же говорить о самом примитивном и недорогом ручном бурении, то в этом случае хорошим примером будет бурение скважины с помощью ледоруба. По сути это шнековое бурение, а рабочее приспособление создается на основе ледоруба. Ствол скважины формируется обсадной трубой. Важно постоянно контролировать вертикальность шахты – для выравнивания под рукой стоит иметь деревянные колышки.

Способ # 5 Колонковое бурение

Такие виды бурения скважин на воду подходят для пород любой твердости. В глубину данный способ позволяет пробиться до 12 км, что актуально в первую очередь при геологоразведке. Технология предполагает породоразрушение по периферийной части забоя, при этом сохраняется колонка породы (керн). Для очистки шахты используется буровой насос или же компрессор. Посредством колонны бурильных труб внутрь забоя может нагнетаться:

• вода;
• эмульсия;
• глинистый раствор;
• пена;
• полимерная жидкость;
• аэрированный раствор;
• сжатый воздух.

Извлечение керна происходит при поднятии бурильных труб. При этом задействуются съемные керноприемники. Как вариант, керн может быть извлечен через колонну труб непосредственно в процессе бурения обратным потоком промывочной жидкости. Основную работу выполняет, в зависимости от твердости пород, буровая коронка или колонковое долото.

Способ # 6 Бурение малогабаритной установкой (МГУ)

Очень распространенный способ устройства точек водоподачи. Ключевое достоинство технологии – мобильность установок. Их можно использовать в любой точке участка. Нет необходимости сносить забор, ландшафтные объекты и пр., обеспечивая подъезд транспорту с буровой установкой, поскольку конструкция МГУ разборная. По окончании работ вокруг скважины газонная трава, к примеру, приобретает первоначальный вид очень быстро. А еще такой способ является самым малозатратным, если сравнивать с другими технологическими решениями.

Функционирование МГУ базируется на эффекте бурения обратной водой. Это значит, что задействуется насос, вода от которого поступает в шахту, где она идет штангами, вымывая через отверстие бура почву на поверхность. Справиться с такой работой может команда из 2 бурильщиков. Неглубокая скважина в среднем обустраивается за 8-10 часов. Единственное, что нужно позаботиться об источнике питания 220 В, для обеспечения работы насоса. Правда, есть МГУ, основанные на ручном труде, но сейчас они практически не используются в силу высокой трудозатратности.

Поклонники метода утверждают, что на данный момент бурение малогабаритной установкой – технология, не имеющая конкурентов по различным параметрам в сфере выполнения неглубоких скважин на индивидуальных подворьях.

Способ # 7 Гидробурение

Такие способы бурения скважин на воду базируются на канатно-вращательной технологии. Однако в конструктивном решении установки отсутствует забурник. Размывание грунта происходит под большим напором воды. Метод отлично работает на рыхлых почвах, песчаных и супесях. Среди важных минусов, в первую очередь, стоит отметить невозможность бурения слоя юрской глины. Если в процессе бурения на пути попадется плывун, то имеет место большое поглощение воды, а оседающий песок бурение тормозит.

Если же состав грунта не преподносит сюрпризов, то бурение выполняется оперативно. Правда, заранее нужно подготовить обсадную колонну, опускаемую в скважину. Буровая вода предполагает включение хлористоводородной кислоты. Концентрация – 1:20 000. Это предупредит загрязнение водоносного горизонта.

Еще одним ограничительным фактором, при использовании технологии гидробурения, является глубина. Граничные параметры полученной скважины – 15 метров в глубину, а диаметр 50-300 мм. Обязательный завершаются этап устройства такой скважины – цементирование столба объекта снаружи. Такой пояс в глубину должен быть минимум 3 м относительно поверхности земли.

Рекомендация

Какой именно метод бурения скважины на воду будет уместным в вашем конкретном случае и с технической точки зрения, и с экономической, правильно определить смогут только профессионалы с большим опытом выполнения таких работ. Прежде, чем сделать выбор, обязательно проконсультируйтесь у специалиста. А еще лучше доверьте эту ответственную работа бригаде профильных бурщиков.

Источник