Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Описание способов бурения скважины для воды

Классификация способов бурения

Способы бурения

Разновидности способов бурения

Класс

Группа

I. Бурение с применением породоразрушающих инструментов

Механический

Ударный

Вращательный

Вращательно-ударный

Ударно-вращательный

Вибрационный

Вибрационно-вращательный

Задавливанием инструмента

II. Бурение без породоразрушающих инструментов

Гидравлический

Гидромоторный

Гидроимпульсный

Гидроударный

Термический

Термодинамический

Термостатический

Термоциклический

Взрывоударный

Взрывами твердых ВВ

Взрывами жидких ВВ

Электрический

Электроискровой или

электроимпульсный

Физико-химический

Разрушение породы растворением

Разрушение породы плавлением

Разрушение породы сжиганием

III. Комбинированные способы бурения

Гидромеханический

Гидромониторно-вращательный

Гидромониторно-эрозионный

Гидроударно-эрозионный

Термомеханический

Термовращательный

Вращательно-термоэлектродуговой

Термо-электромагнитовращательный

Термоударный

Взрывомеханический

Взрывовращательный

В соответствии с этим по характеру действующих нагрузок можно выделить четыре основных и несколько комбинированных способов разрушения пород. При ударном (ударно-поворотном) способе бурения породы разрушаются путем нанесения ударов породоразрушающим инструментом (долотом или шарами) с определенной силой и скоростью v. После каждого удара долото поворачивается на некоторый угол без нагрузки. В таких условиях реализуются процессы смятия, дробления и скалывания породы.

Вращательный способ осуществляется при вращении внедрившегося породоразрушающего инструмента под действием постоянной (статической) осевой нагрузки и силы резания (протекают процессы смятия, раздавливания, скалывания, сдвига, отрыва, резания, истирания).

Вращательно-ударный способ осуществляется с помощью специального породоразрушающего инструмента шарошечного типа, при вращении которого зубья перекатывающихся шарошек наносят удары по забою, в результате чего порода разрушается, как и при ударном способе за счет смятия, дробления, скалывания и только частично за счет резания в момент проскальзывания шарошек.

Ударно-вращательный способ реализуется путем вращения инструмента под действием силы Fp и внедрения его под действием осевой нагрузки Go и ударов, наносимых с помощью специальных механизмов с определенной частотой ψ. При этом реализуются процессы смятия, раздавливания, скалывания, резания и истирания породы.

Вибрационный способ заключается в погружении специального бурового инструмента, обычно цилиндрической формы (трубы), в рыхлую породу под действием вынужденных высокочастотных возвратно-поступательных продольных колебаний (вибраций), динамической нагрузки Рд и осевой нагрузки (протекают процессы смятия, перемещения и уплотнения в стенках скважины элементов породы).

Вибрационно-вращательный способ заключается в разрушении породы при вращении под действием силы резания Fp специального инструмента, внедряющегося в породу под действием осевой нагрузки Go и динамических высокочастотных импульсных нагрузок (вибраций) Рд. При этом реализуются процессы смятия, раздавливания, дробления, скалывания, резания, истирания.

Способ задавливания заключается в погружении породоразрушающего инструмента, имеющего форму конуса или полого цилиндра, в мягкую породу под действием осевой нагрузки Go. Разрушаемая порода в этом случае уплотняется в стенках скважины (процессы смятия и перемещения массы).

II класс включает несколько групп способов бурения, при которых порода разрушается под действием физических или вещественных нолей с использованием различных видов энергии. При реализации этих способов бурения могут протекать те или иные процессы разрушения, приведенные в табл. 1 (плавление, испарение, горение, растворение).

Способы разрушения, входящие в III класс, представляют собой ту или иную комбинацию из способов I и II классов. В практике бурения геологоразведочных скважин применяются пока только механические способы I класса, характеристика которых приведена в табл. 2.

Порядок выполнения работ

Начинать рекомендуется с подготовительных мероприятий. Первый этап – формирование площадки для монтажа треноги. Необходимо выкопать небольшой котлован размером 1,5х1,5 м и глубиной до 2 м. В этот приямок впоследствии устанавливается самодельная буровая вышка. Щитовые дощатые конструкции, закрепленные на стенках шурфа, предотвращают обвалы сыпучих пород, содержащихся в поверхностных пластах.

Следующий шаг – установка на подготовленной площадке треноги, выполненной своими руками. На вершине треугольной пирамиды монтируется лебедка с тросом, на котором закрепляется ударный инструмент. Обязательным условием является вертикальная ориентация конструктивных деталей бурильного оборудования. Малейшие отклонения не позволят установить в пробуренной шахте обсадную трубу.

Последующие работы по бурению скважин ударно-канатным способом выполняются по следующему алгоритму:

  • с двухметровой высоты самодельный забивной стакан с помощью ударной штанги погружается в грунт, разрушая его;
  • лебедкой или колодезным воротом рабочий орган поднимается на поверхность, извлекая раздробленные частицы почвы;
  • снаряд освобождается от разрушенных грунтовых фрагментов, и процедура повторяется циклически;
  • в зависимости от характеристик породы буровой инструмент заменяется желонкой или долотом.

В некоторых случаях поверхностные пласты увлажняют, поливая выработку водой. В других ситуациях в забой подсыпают сухой грунт.

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.

Бурение шнеком

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.

Роторные бурильные установки

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.

Ударно-канатное бурение

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.

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.

Как чаще всего бурят своими руками?

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.

Где лучше обустроить скважину

Множество любителей комфорта уверены, что идеальное место для скважины – подвал их дома. Это очень спорное решение. Трудности начинаются с бурения, которое в принципе возможно только на первом этапе строительства, максимум при стоящем фундаменте. Дальнейшее обслуживание системы, а особенно ремонт в таких условиях будут крайне затруднены, если даже не невозможны.

Поскольку некоторые операции можно осуществить только с участием тяжелой техники, загнать которую в подвал дома не представляется возможным. Единственный действующий вариант в таких условиях – неглубокая скважина, оборудованная самовсасывающим насосом, расположенным на поверхности. Выгода от принятия такого решения – отсутствие необходимости тянуть трубопровод от скважины до дома. Но это преимущество легко перекрывается множеством серьезных недостатков.

Конечно, лучшее место для скважины — неподалеку от дома. Но нужно брать в рассмотрение карту водоносных слоев — как глубоко придется бурить?

Обдумывая, где бурить скважину на участке, нужно учитывать несколько важных аспектов:

Кроме того, стальной кессон герметичен, а бетонный колодец почти невозможно сделать непроницаемым для влаги, что может привести к загрязнению скважины поверхностными водами. Еще один нюанс: уклон в точке бурения должен быть меньше 35°.

  • Для облегчения подведения водопровода, экономии на обустройстве трубопровода нужно располагать скважину как можно ближе к дому. Однако это расстояние не может быть меньше 3 м.
  • Место бурения должно быть удалено от потенциальных источников загрязнений, таких как выгребная яма, свалка, навозные кучи не менее чем на 50-100 м.

Расстояние от дома до скважины не должно быть меньше 3 метров

  • К участку, на котором будет располагаться скважина, нужно обеспечить свободный проезд для буровой установки. Его размеры не должны быть меньше 3 м в ширину. Площадка для установки обычно выбирается не менее чем 4х9 м. Не стоит забывать и о высоте оборудования: буровая мачта редко бывает ниже 10 м. Нужно внимательно осмотреть все близлежащие деревья, электрические провода и т.п., чтобы обеспечить механизму беспрепятственный проезд и место для работы. Кроме этого необходимо учесть, что для наращивания буровой колонны потребуется порядка шести метров свободного пространства в кормовой части установки.
  • На благоустроенном участке стоит обдумать все пути въезда и размещения тяжелой техники, чтобы свести к минимуму всевозможные нарушения ландшафта. Стоит постараться обеспечить как можно больший по размеру участок для размещения, поскольку кроме собственно буровой установки может понадобиться разместить водовозку с буровым раствором или кунг для рабочих.

Участок для буровых работ должен быть максимально большим и свободным

Все вопросы, связанные с тем, когда и где лучше пробурить скважину решаются довольно легко

Нужно только с особым вниманием рассмотреть все возможные варианты, учесть достоинства и недостатки каждого решения. Грамотно обустроенная скважина станет основой для автономного водоснабжения, позволяющего наслаждаться благами цивилизации в любом, даже самом удаленном от крупных мегаполисов, месте

Монтаж

Подавляющее большинство профессионалов использует при вводе в эксплуатацию буровой установки мелкоблочный, агрегатный либо мелкоблочный типы монтажа. Они соответствуют тем же самым методикам установки вышек. Прежде всего, площадку нужно выровнять и убрать с нее лишние растения. Также стоит избавиться от предметов, которые могут загораться. Поблочная схема расстановки подразумевает первоначально сборку частей, впоследствии соединяемых уже на месте.

Начинают с монтажа собираемого фундамента и опор. Следующий шаг — крепление связки из ротора и лебедки. В последнюю очередь ставят вспомогательную технику. Ее состав очень разнообразен и должен быть даже разобран дополнительно.

Стационарные комплексы монтировать сложнее. Серьезной проблемой является прокладка проводки с учетом необходимой мощности и правил разводки. Агрегатная методика периодически применяется при работе с установками 9 — 11 классов. Обязательно надо соблюдать «весовое ограничение на крюк». Агрегатный монтаж занимает много времени, требует обустройства массивного фундамента, тщательной выверки расположения частей в пространстве. Кроме того, расходуется много материалов.

Мелкоблочный подход состоит в том, что используют не фундаменты из дерева либо бутобетона, а блок-сани из металла. Они могут служить и основанием, и транспортным средством. Монтаж, в сущности, ограничивается только перемещением установки в требуемую точку и ее минимальной подготовкой. Число блоков, их мощность и другие параметры определяют заранее, с учетом имеющихся потребностей и ограничений. Мелкоблочная установка широко применяется при разведочном бурении, а при эксплуатационном — только когда затруднена перевозка больших блоков. Проблемы связаны с:

  • трудностями кинематической увязки массы мелких блоков;
  • большими потребностями в тракторах и ином транспорте;
  • невозможностью доставить большие буровые укрытия и значительные участки коммуникаций.

Основные характеристики буровой установки BG-28

Основные характеристики:

Чертёж буровой установки Bauer BG 28

  • в полном комплекте весит 96 тонн;
  • высота 26,47 метра;
  • глубина бурения 71 метр;
  • диаметр скважины до 2,1 метра.

Буровая установка BG-28 имеет высокую производительность благодаря двигателю мощностью 354 кВт. Крутящий момент установки равен 270 кНм. Скорость движения лебедки — 80 м/мин.

Специальные редукторы увеличивают силу вращения бура почти в 10 раз. Потребность всех систем в электроэнергии обеспечивает установленный дополнительно электрический генератор мощностью 13 кВт.

Все системы имеют датчики, благодаря которым ведется контроль за рабочими процессами. Автоматика холостого хода не допускает перерасхода электроэнергии, ограничивая количество оборотов коленчатого вала двигателя.

В целях повышения безопасности буровых работ установка укрепляется при необходимости противовесами массой 5,3 т и 10,5 т.

Модель идеальна для бурения следующих скважин:

  • Обсадных. Обсадная труба устанавливается вращательным приводом или гидравлическим осциллятором.
  • Необсадных. В этом случае установка стабилизирует скважину раствором, что позволяет производить бурение на необходимую глубину.
  • Бурение c использованием системы SOB. Предусматривает применение длинных полых шнеков с удлинителем Келли.

Буровая установки BG-28 в работе

Система SOB значительно увеличивает продуктивность работы. Напорная лебедка позволяет внедряться в любой твердый грунт, в том числе скальных пород. Стенки ствола подпираются шнеком, заполненным грунтом. Телескопическая келли-штанга передает на буровое устройство крутящий момент и продольное усилие подачи. Закачивание бетона производится с помощью насоса при извлечении полого ствола. Давление закачки регулируется на верхушке непрерывного шнека.

Талевая система

В состав талевой системы входят:

  • подвижная часть: талевый канат, талевый блок, штропы и крюк;
  • неподвижная часть — кронблок.

Талевая система установки преобразует вращательное движение лебедочного барабана в поступательное вертикальное движение крюка и уменьшает нагрузку на канат. Талевый канат пропускается через канатные шкивы талевого блоки и кронблока, один конец крепится неподвижно, другой (ходовой) крепят к барабану лебедки.

Кронблок — представляет собой раму со смонтированной на ней осью, опорой и шкивами.

Талевые блоки — сварной корпус, в котором размещены шкивы и подшипниковые узлы. Талевые блоки, применяемые в буровых установках, бывают двух типов:

  • блок для механизации и автоматизации, спускоподъемных с подвешенным автоматическим элеватором;
  • крюкоблок для ручной расстановки свечей.

В талевых системах установок для бурения применяют шестипрядные круглые канаты двойной свивки тросовой конструкции. Канаты бывают прямой свивки и крестовой. При крестовой — проволоки вьются в одну сторону, а пряди — в другую.

Техническое обслуживание

Эта процедура делится на посменный и технический уход. Ежесменные мероприятия должны соответствовать эксплуатационной инструкции. Их обязательно проводят не только в начале и конце смен, но и при незапланированном перерыве в работе. Технический уход проводят, когда отработано определенное время. Физическое состояние и визуальная исправность не имеют значения для этой процедуры.

Большую роль имеет обслуживание и ремонт редуктора. Этот компонент должен присутствовать на любом типе буров. От его исправности зависит надежное функционирование основного мотора даже в предельно загруженном режиме, при проходке «тяжелой» породы. Иногда приходится чинить не только самый редуктор, но и электронный преобразователь. Обслуживание бурового вертлюга необходимо, прежде всего, в тех случаях, когда нарушается кручение необходимых частей и/или оборот жидкости по системе.

Внимание следует уделять еще и копровым вращателям. Даже продукция крупных проверенных фирм может со временем начать подводить

Но при наличии запчастей можно отремонтировать любые вращатели, в том числе и гидравлического типа. Что касается электроприводов, то их необходимо проверять по нормам эксплуатационной техники безопасности:

  • состояние передаточных систем привода;
  • центровку его агрегатов;
  • стабильность работы на холостом ходу не менее 60 минут;
  • качество крепления изделия на опору;
  • натяжка всех ремней, цепей;
  • состояние смазки.

Независимо от оснащения буровой остановки шнеком или другим типом наконечника, каждый раз перед началом работ требуется оценивать уровень масла и герметичность всех основных креплений. Два раза в год как минимум, а при резких переменах погоды и чаще, меняют смазку и другие технические жидкости по сезону. При капитальных ремонтах проводится максимально доскональная проверка.

Что это такое?

Характерной особенностью данного способа является извлекаемый на поверхность керн. Он представляет собой столб материала цилиндрической формы, который отбирается на пробу и транспортируется на поверхность при помощи подъемника шнекового типа. Пласты видны в разрезе, чего не может дать ни один известный способ бурения на сегодняшний день. Например, именно таким методом была пробурена Кольская сверхглубокая скважина. Кроме того, в процессе применения при пробуривании скважин на воду его надежность составляет 100%.

Если говорить о технологических особенностях колонкового бурения, то к ним относят несколько факторов.

  • Для такого типа бурения подходят практически все грунты. То есть не только на плотном, но и на сыпучем грунте можно использовать данный метод. А наличие довольно большого количества буровых коронок дает возможность использовать его как в трудноотбираемых породах, так и применять для неосложненных условий.
  • Скважинный ствол в результате получается максимально ровным из-за особенностей механизма бурения. А современное оборудование позволяет осуществлять работы даже на местности, где присутствует неровный ландшафт.
  • Трубы, которые формируют колонну, можно применять повторно, ведь их срок службы является неограниченным.
  • Оборудование для бурения такого типа предполагает замену коронки время от времени, ведь по мере применения она приходит в негодность и становится тупой. Чтобы увеличить срок ее использования, перед применением новой насадки потребуется немного продолбить грунт, что позволит использовать буровые коронки дольше обычного.
  • Чтобы такой тип бурения был идеальным, площадка, на которой располагается бур, должна быть в ровной плоскости горизонтального типа.

К недостаткам данного способа относятся:

  • малое сечение бурения, из-за чего нельзя применять мощные погружные насосы;
  • может возникать заклинивание керна, что увеличивает временные затраты на реализацию такой технологии.

А также существенным недостатком является быстрое затупление коронки из-за перегрева в работе с породами высокой твердости.

Бурение скважины

Итак, наступает самый ответственный момент – непосредственное бурение скважины. Впрочем, созданию самой водяной скважины предшествует процесс разведочного бурения, которое помогает мастерам определить место залегания и предполагаемую производительность водоносного слоя. И только после этого специалисты начинают бурить эксплуатационную скважину. Затем колонна обсаживается специальными трубами, в ее нижней части устанавливается фильтр, а в верхней – глиняный замок, защищающий скважину от попадания посторонней воды. Благодаря этой технологии скважина будет давать чистую и прозрачную воду.

Бурение скважин осуществляется при помощи стационарных гидравлических либо малогабаритных передвижных установок. После того, как скважина пробурена, необходимо укрепить ее стенки. Это предотвращает их осыпание, а также не дает грязной воде из верхних слоев грунта попасть внутрь скважины. Как правило, стенки укрепляются путем обсаживания колонны стальными или пластиковыми трубами.

Сдача объекта, демонтаж техники и оборудования

Завершив все этапы создания скважины, сотрудники компании проводят демонтаж буровой установки и засыпают землей приямок (углубление на рабочей площадке, сделанное еще до начала бурения). Демонтированные конструкции увозят с вашего участка, а вы получаете полностью подготовленную к работе скважину. Помимо этого, специалисты оценивают производительность вашей скважины и качество воды, которую она выдает. В заключение вас должны подробно проинструктировать о правилах эксплуатации, после чего вы подписываете акт принятия выполненных работ и получаете паспорт на свою водяную скважину.

Тэги на странице:

Наши телефоны +7(937)532-77-37, +7(8442)50-18-61

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации