Водяные скважины существуют с незапамятных времен, причем в разных местностях и в различное время они бурились своими способами. Способы бурения скважин на воду весьма различны, а вместе с этим приносят отличные результаты, но все в той или иной степени оправданы.
Далеко не всегда были тяжелые машины, способные быстро и качественно проделать скважину в грунте, поэтому люди делали это собственноручно.
Ударно-канатное бурение скважин самое простое в теории из всех, т.к. не требует никаких технических изысков. Понадобится несколько физически сильных человек, опорная конструкция, 1-2 блока для удобства, веревка, направляющая и рабочая трубы. Такое нехитрое приспособление можно соорудить в домашних условиях достаточно быстро, к тому же можно слегка усовершенствовать, чтобы трос тянуть не руками, а наматывать на катушку.
Задача мастеров сначала сделать приямок, в который устанавливается направляющая труба большого диаметра (обычно на 1-1.5 дюйма шире рабочей), после чего тщательнейшим образом фиксируется. Следующие действия происходят достаточно однотипно:
Такой способ достаточно медленный, шумный и трудоемкий, зато позволяет добираться до глубины в 25-30 м, даже при условии довольно крепких точек сопротивления. Удобство этого способа еще и в том, что не требуется использование воды или глиняного раствора, из-за чего нет загрязнение артерий.
Шнековое бурение скважин (вращательный способ) осуществляется вручную и без шума, хотя усилий придется приложить значительно больше. Обычно используются наборные буры с 2 лопастями либо спиралью по всей длине. Если всего 2 лопасти, то бурение будет осуществляться на небольшую глубину, т.к. нет шнековой колонны, по которой поднимается грунт наружу.
Работа с наборной шнековой колонной значительно сложнее из-за того, что вращать приходится достаточно массивную установку вручную. С работой до 10 м может справиться даже 1 человек, но дальше придется воспользоваться поддержкой. Процесс работы обычно завершается на 30-35 м, хотя иногда можно увидеть и по 40 м.
Оборудования тут нужно не много, а при умелом обращении и податливом грунте за рабочий день можно продвинуться до 20 м, хотя обычно приходится довольствоваться 10-12 м. Подобный способ может использоваться для геологоразведки, только вместо шнека применяется твердосплавная или алмазная коронка (колонковое бурение).
Вернуться к оглавлению
Оба описанных варианта адаптированы под использование посредством современных грузовых автомобилей, причем именно такие методы бурения скважин на воду применяются в большинстве случаев.
Большая часть способов основана на вращательном принципе, т.к. это позволяет добиться больших результатах при меньших потерях. Единственный минус – это необходимость массивных высоких установок, которые не везде могут проехать.
Реактивно-турбинный способ отличается от шнекового тем, что долото у него приводится в движение под давлением промывочной жидкости, но вместо 1 турбобура нужно использовать сразу 2. Данный способ достаточно дорогой, но позволяет проводить работу в несколько раз быстрее, т.к. буры не просто не гасят друг друга, но и дополняют, взаимно повышая КПД.
Бурение с прямой и обратной промывкой. Тут используется чистая вода либо глиняные частицы, которые позволяют выносить срезанный грунт наверх. Оба этих варианта используются достаточно часто, т.к. они позволяют повысить скорость работы по отношению к обычному шнековому способу. Весьма сподручен и тот факт, что расход обсадных труб существенно сокращается.
Обеспечение загородного дома водой является первостепенной задачей. Без воды даже невозможно выполнять строительство, не говоря уже о нормальном пребывании на даче круглый год или посезонно. Существует несколько вариантов: подключиться к централизованной системе, выкопать колодец или выполнить бурение скважины на воду. Самый простой первый вариант, но при его отсутствии проще выкопать неглубокий колодец. Но качество воды будет низкое, поэтому многие предпочитают изготовить собственную скважину на воду своими руками. Предлагаем ознакомиться с технологиями бурения, которые доступны для домашнего использования.
Бурение скважин на воду осуществляется различными способами. В частности, существуют такие технологии:
Рассмотрим все особенности технологий бурения скважин своими руками.
Канатная методика подразумевает использование специального механизма. Процесс бурения скважин на воду данным методом считается наиболее доступным для домашнего использования. При этом процесс довольно-таки продолжительный. Если отсутствует механизм, то процесс поднятия ударного элемента также будет требовать серьезных трудозатрат.
Бурение скважины на воду своими руками ударно-канатным способом можно выполнять в разных типах почвы. Тут важно подбирать соответствующие снаряды. Ниже опишем некоторые приспособления, которые используют дачники для самостоятельного бурения скважины на участке:
В основе всех этих буров используется канат и специальная установка – тренога. Для автоматизации процесса по изъятию бура, на треногу может устанавливаться двигатель. В таком случае ударно— вращательный метод значительно ускорит весь процесс бурения.
Важно! Чем тяжелее у вас будет снаряд, тем быстрее будет готова скважина на воду. Поэтому рекомендуется приложить усилия для его изготовления.
В этом случае задействуется специальная передвижная техника МГБУ с малогабаритной установкой. Бурение скважины на воду будет происходить гораздо быстрее. Важное условие – обеспечить свободный доступ для подъезда техники. Роторный способ эффективен в тех случаях, когда скважина на даче необходима в короткие сроки.
Схема роторного бурения
В этой ситуации бурение скважины на воду осуществляется посредством шнекового бура. Под этим подразумевается стальная труба, имеющая наваренные лопасти в спиральном направлении. В процессе вращения шнека, снаряд постепенно углубляется в грунт. В процессе его погружения, регулярно следует поднимать наружу, очищают лопасти и наращивают трубу для большего погружения. Важно, чтобы в нижней части трубы имелась резьба и стопорное кольцо. В таком случае получится осуществить ручное бурение скважины на воду качественно.
Но данная методика бурения скважин на воду эффективна только при условии мягкой почвы. При сыпучей почве, ствол скважины будет постоянно осыпаться. А при скалистой породе метод, вообще неэффективен.
Бурение скважин на воду также осуществляется при помощи технологии гидробурения. Исходя из названия становится понятным, что в процессе работ используется вода. Ее выход самотеком происходит непосредственно через бур, где имеется специальное отверстие. Дополнительно используется помпа. Технология бурения скважин гидробурением не требует большого объема воды, так как наблюдается ее циркуляция.
Перед тем как пробурить скважину, необходимо определить место для выполнения работ. Самый лучший способ использовать всевозможные схемы и карты местности вашего региона. На них можно с большей вероятностью узнать, будет ли скважина на воду с хорошим водоносным запасом или нет. Например, в некоторых регионах страны доступна только верховодка. Залегает она на глубине до 10 метров. Данную воду можно принимать в пищу только при регулярных сдачах на анализ в соответствующие органы. Во всех остальных случаях необходимо устанавливать систему глубокой очистки. Но как правило, на такую глубину пробурить скважину на воду не рентабельно, достаточно сделать небольшой колодец.
Скважина под воду преимущественно изготавливают в месте, где доступна артезианская вода. Этот источник будет давать воду прекрасного качества. Данный водоносный пласт располагается на глубине в районе 55 м и более. Однако без соответствующих разрешений поднимать эту воду запрещено. Для бытовых нужд и без каких-либо разрешений можно бурить отверстие в безнапорной скважине. Как правило, такие источники называют – игла на песок. Бурение скважин на песок выполняется очень часто самостоятельно без привлечения специальной техники. Данный водоносный слой располагается на глубине от 5 до 20 метров. Но перед тем как ее пить, следует тщательно прокачать скважину на участке.
Что касается конкретного места, то существует множество способов как определить на участке воду. Например, планируя выполнить бурение песчаных скважин, предварительно изготавливается разведочная скважина. Также есть и народные способы. Но лучше всего, найти карты и схемы залегания водоносного пласта в вашем регионе.
Тип или вид скважины на участке определяет особенность геологии участка в конкретной точке сверления. Так, на это влияет сразу несколько факторов:
Также на конкретный вид влияет и технология бурения скважин. Теперь предлагаем сравнить между собой 4 типа источников:
Это водозаборная скважина на известняк, имеющая в диаметре 600 мм. Как правило, глубина составляет более 500 м и имеет большой дебит до 100 кубов на один час. Пробурить скважину под воду такого плана эффективно на крупные сельскохозяйственные и технологические строения и производства. Ее эксплуатируют для коттеджных поселков и прочее. Используемый способ бурения скважин – роторный.
Если осуществляются гидрологические или геологоразведочные работы, то осуществляется сверление разведочного отверстия. В большинстве случаев применяется вращательная технология. Как правило, диаметр очень маленький, а устройство скважины очень простое. Плюс ко всему, это самая дешевая по инвестициям. Благодаря этому появляется реальная возможность узнать, где именно можно приступать к масштабным работам.
Такая водяная скважина изготавливается вручную с использованием технологии вращательного способа. Для этого используется шнек. Буквально за два дня можно справиться со всей работой. Ее относят в категорию малодебитной до 1 кубического метра в час. Для выкачки применяются вибрационные насосы. При соблюдении технологии бурения скважины на воду, она прослужит до 10 лет. Чтобы все работало исправно, рекомендуется постоянное ее использование.
Сооружение абиссинского типа представляет собой источник, который легко изготовить своими руками. Его даже нельзя полноценно назвать на бурение, ведь в основе используется специальная штанга, которая забивается в почву. На нижней ее части крепится специальная фильтрующая сетка, позволяющая поднимать наверх воду хорошего качества. В процессе используются штанги для наращивания. Соединение осуществляется посредством резьбы. В отличие от других технологий бурения скважин под воду сама труба и остается в грунте, так как по ней будет поступать вода. Диаметр трубы может достигать до 32 мм. Крайне важно чтобы все соединения были максимально герметичными, так как игла забивается в почву на долгий срок.
Если планируется ручное бурение скважин, то оптимальная технология ударно-канатная, она самая распространенная и доступная. Для этого потребуется такой инструмент и материал:
Также потребуется такой материал:
Скважина на даче при помощи ударно-канатной технологии изготавливается своими рукам. Суть технологии сводится к тому, чтобы пробурить в почве отверстия посредством забивного стакана. С высоты падает инструмент, который разбивает породу. После, его поднимают и со стакана изымается почва. Для этого необходимо создать определенные условия. Теперь предлагаем во всех подробностях рассмотреть, как сделать скважину своими руками.
Перед тем как пробурить скважину на даче необходимо сделать шурф. Под этим подразумевается копка неглубокой ямы, чтобы облегчить пробивку скважины на участке. Прежде всего, за счет этого сокращается глубина бурения и исключается вероятность обвала верхнего слоя грунта. Его размер может иметь такие габариты: 1,5 на 2,5 метра. По краям стенки шурфа укрепляются фанерой. Благодаря этому грунт точно не будет осыпаться.
Далее технология бурения скважины на воду включает установку треноги. Это специальный ударно-канатный механизм, позволяющий бурить скважину на воду. Тренога служит опорной установкой для удержания бурового стакана. Изготавливается она из дерева или металлического профиля. Длина бруса/трубы должна достигать до 5 метров. Обязательно осуществляется крепление лебедки с тросом. На тросик крепится буровой стакан.
Бурение на дачном участке
Получившаяся установка имеет компактные размеры, не требует использования для бурения скважин малогабаритной буровой установки и делается своими руками. Пробурить скважину таким способом можно за разное время. Скорость определяет характер почвы. За один удар бур может пройти и до одного метра. Если почва каменистая, то до 200 мм.
Совет! Чтобы ускорить процесс изготовления скважины на участке, в отверстие можно подливать водичку. Она будет смягчать породу. Более того, стакан необходимо постоянно очищать.
Что касается троса, то у него должен быть достаточный запас, чтобы бур не оторвался и не остался на самом дне отверстия. По мере продвижения, можно сразу монтировать обсадную трубу или после окончания бурения скважины на воду вручную.
Если выбран первый способ, то бурение скважин на воду технология процесса будет включать обсадную трубу, имеющая больший диаметр чем сам бур. При этом способе важно контролировать глубину скважины для питьевой воды. В противном случае можно пропустить водоносный слой и закрыть его трубой. Поэтому следует четко контролировать уровень влажности поднимаемого наружу грунта.
Определить этот момент при изготовлении скважины на воду на даче можно по таким критериям:
Поэтому, когда бурим скважину таким способом важно быть крайне внимательным.
Как только вы дошли до водоносного слоя, скважина на даче своими руками требуется в прокачке и очистке от грязной воды. Благодаря этому, вы сможете узнать, будет ли эта скважина на дачном участке соответствовать всем потребностям вашей семьи по своему дебету.
Если в процессе откачки вода продолжительное время мутная, тогда следует углубить скважину на даче своими руками.
Конструкция водозаборной скважины в обязательном порядке включает в себя выполнение обсадки. Для этого можно использовать пластиковые или металлические трубы. Не советуется использовать оцинкованные трубы, так как они могут негативно сказаться на химическом составе воды.
Итак, устанавливая обсадную трубу, достигаются следующие цели:
Как уже говорилось, водозаборная скважина может обустраиваться обсадной трубой в процессе бурения или после. Если труба заходит в грунт тяжело, то необходимо приложить физические усилия и поработать кувалдой.
После бурения скважины своими руками и установки обсадной трубы осуществляется промывка – обязательный этап. Суть этого процесса сводится к тому, что в источник опускается труба, через которую под давлением закачивается вода. За счет напора из отверстия полностью удалится песок и глина. Все это будет откачено наружу. Как только пошла чистая вода обязательно сдайте ее на анализ в соответствующей организации.
Данный способ бурения скважины на воду имеет свои плюсы и минусы.
Достоинства:
Недостатки:
Итак, вот мы и рассмотрели все особенности того, как сделать скважину на воду своими руками. Кроме всего прочего, мы узнали о разновидностях этого источника, который при разных обстоятельствах получает разные наименования, например, поглощающие скважины, термометрические скважины, скважина на песок и другие. Чтобы закрепить всю теорию и знать, как самому справится с работой, предлагаем просмотр подготовленного видеоматериала в конце статьи.
Технология бурения скважин на воду зависит от способа, которым осуществляется данный процесс. Существует несколько методов, которыми можно проводить подобную работу, различаются между собой они по необходимости использования инструментов и методике бурения скважин для воды .
Перед тем как начинать бурение скважин на воду, следует выбрать место для работы. В этом плане нужно учесть, что участок должен быть удобен для проведения работ и подъезда машин, если это потребуется. Кроме того, нужно определить участок, куда будет сливаться техническая вода и где лучше хранить ненужное оборудование.
Технологии бурения скважин на воду включают в себя наличие ровной территории, где будут проводиться работы. Участок должен быть не менее 4х12 м, к нему следует обеспечить свободный подъезд техники, чтобы осуществлять бурение без сложностей и проблем. Рядом не должны располагаться провода электропередач и другие коммуникации.
Само место выбирается исходя из экономической целесообразности. Так, например чем ближе будет располагаться скважина к точке ее ввода, тем меньше потребуется выполнять работ и использовать труб. Но следует помнить, что конструкция должна располагаться дальше трех метров от постройки. Над некоторыми типами скважин, например артезианской, нельзя возводить другие постройки.
Методика бурения скважин включает в себя четыре типа выполнения поставленной задачи: с помощью шнекового способа, роторного, ударно-канатного и ручного. Каждый из представленных типов имеет свои особенности, как и положительные и отрицательные стороны.
Самым доступным способом является шнековое бурение скважин. Оно подразумевает собой использование винта, который входит в землю, разрыхляя ее. Использование данного приема возможно в сухом или мягком грунте. Для скальных пород или плывунов подобный метод не подойдет.
Бурение скважин осуществляется за счет разрушения породы и подачи ее в устье. Шнековый способ возможен для бурения скважин, размеры которых равны 6-80 см в диаметре и 60 м в глубине. В некоторых случаях глубина может быть увеличена до 100 м. При осуществлении подъема бура нужно хорошо закрепить стенки скважины. Для предотвращения осыпания сразу после погружения шнека нужно погрузить обсадную колонну.
Таким образом, данная методика бурения скважин проста в организации и выполнении работы. Сама установка мобильна, что позволяет ее использовать в нужном месте в течение небольшого отрезка времени. Однако подобный способ имеет ограниченную глубину, на которой могут проводиться работы, и ограничение по месту, например нельзя проводить бурение на скальных породах.
Бурение на воду роторным способом совершается за счет непрерывного действия долота, которое совершает вращение. Одновременно с ним применяется глинистый раствор, который предназначен для вымывания из ствола скважины породы. Данным методом можно осуществлять разбивку скальных пород. Чтобы проводить вымывание из ствола грунта, нужно иметь грязевой насос, а на трубу должен непрерывно подаваться раствор.
При данном способе может применяться обратная промывка, при которой в затрубную область происходит подача раствора. Вымывание разрушенной породы происходит через трубу. Это позволяет ускорить работу и более качественно достать водоносный пласт.
Данный метод имеет ряд преимуществ. Цена на работу заметно снижена, что объясняется экономией обсадных труб. Кроме того, скорость проходки довольно высока по сравнению с другими методами. Однако нужно обратить внимание, что в холодное время года следует проводить утепление циркуляционной системы. Плюс ко всему невозможно снять пробу с водоносного слоя, не выполнив предварительный спуск и обсадку скважины. Так как применяется большое количество воды и глины, это приводит к загрязнению известковых пластов.
Самым трудоемким и длительным по выполнению является ударно-канатный метод. Однако он самый качественный, поэтому не стоит о нем забывать. Процесс представляет собой разрушение породы за счет удара об нее тяжелого предмета, пущенного с определенной высоты, с последующим извлечением раздробленной породы.
Установка для бурения представляет собой треногу, трос, лебедку и стакан. Последний элемент является заостренным с одной стороны. Подъем этого элемента осуществляется при помощи лебедки, после чего снаряд резко опускают. При падении в снаряд попадает небольшое количество грунта. Для лучшего преодоления сопротивления грунта используется ударная штанга, которая ударяет стакан по его торцу. Для работы с твердыми породами используется долото.
Данную использовать очень просто, так как не требуется применять раствор для вымывания пород. Кроме того, человек, осуществляющий работы с использованием данного метода, сразу узнает о вскрытии водоносного слоя, а такая скважина будет работать еще долго. Однако при работе нужно осуществлять перекрытие водоносных слоев и плывунов с помощью обсадной трубы.
На небольшом участке хорошую эффективность показывает ручной на воду. Для работы понадобится бур, инструменты, с помощью которых будет проводиться очистка бура, и переходные штанги. Что касается диаметра главного инструмента, то этот параметр может колебаться в пределах от 10 до 30 см. Данный способ подойдет в тех случаях, когда требуется сделать скважину глубиной, не превышающей отметку в 10 м.
Ранее были описаны основные технологии бурения скважин, теперь же следует остановиться подробнее на главных моментах этого процесса. Данная работа включает в себя три этапа: измельчение породы, удаление грунта из отверстия скважины, после чего происходит закрепление ее стенок.
Первый этап – измельчение породы. Работа выполняется с помощью специальных механизмов, которые разрушают грунт. Выбор механизма зависит от используемой технологии бурения скважин, основные из них были описаны ранее. Удаление грунта, или породы, тоже зависит от используемого метода.
В этом плане выделяют гидравлический способ. Он подразумевает использование технической жидкости, с помощью которой порода поднимается. Механический тип удаления грунта включает в себя использование буров, шнеков или желонок. С помощью пневматического метода удаление породы осуществляется действием сжатого воздуха.
После удаления породы требуется выполнить обсадку скважины, которая выполняется металлическими трубами. Часто используется трубы, которые изготовлены из черного металла. Использовать же трубы, имеющие оцинкованную поверхность, не рекомендуется, если речь идет о питьевой воде. Что касается применения труб из нержавеющей стали, то подобное мероприятие просто нерентабельно.
В данный момент методика бурения скважин подразумевает собой использование двойной обсадки. Этот способ включает в себя применение пластикового вкладыша, с помощью которого происходит изоляция колонны. Двойная обсадка позволяет увеличить срок службы объекта, в то же время повысив технические параметры.
Последний этап технологии бурения скважины включает в себя прокачку воды до тех пор, пока она не достигнет прозрачного состояния. Помимо этого следует измерить дебит, динамический и статический уровни, которые необходимы для осуществления выбора и последующего монтажа водоподъемного инвентаря.
Таким образом, технология бурения скважины для воды включает в себя несколько этапов, которые заключаются не только в начале процесса бурения и его продолжении, но и последующем обустройстве скважины с целью дальнейшего ее использования и добычи качественной воды.
В целом процесс работы зависит от используемого метода, на что следует сразу обратить внимание.
Для автономного водоснабжения загородного участка необходимо выполнить комплекс работ по бурению скважины на воду и монтажу насосного оборудования.
Процесс создания скважины для отдельно взятого региона всегда имеет свои особенности. В данной статье мы разберем технологию бурения скважин на воду в Московской области.
Бурение – это процесс сооружения скважины по средствам разрушения горной породы.
Скважина – это цилиндрическая горная выработка, сооружаемая с помощью специальных инструментов, для которой характерны большая длина и малый диаметр. Основными частями скважины является устье – 1, ствол – 2 и забой – 3 (рисунок 1).
Дебит скважины (не путать с бухгалтерским дебЕтом) – объем воды, который можно добывать из скважины за единицу времени. Измеряется в л/с или м 3 /ч. Самый важный параметр для подбора водоподъемного оборудования и бесперебойной работы источника.
Скважина на воду бурится непосредственно до водоносного горизонта и в зависимости от глубины и дебита является отличным источником воды, как для хозяйственно-бытовых, так и для промышленных целей.
Рисунок 1. Схема скважины
Скважина на воду, как и любая другая, является сложным техническим сооружением и от соблюдения технологии бурения, а так же правильности выбора конструкции скважины, зависит ее производительность, срок службы и качество воды.
Определяющими факторами при выборе технологии бурения водозаборной скважины являются глубина залегания подземных вод, а так же горные породы, слагающие разрез в месте бурения. Правильно выбранная технология позволит пробурить скважину в минимальные сроки, исключить аварии и осложнения в процессе бурения, а главное, получить максимальный дебит, соответствующий данным геологическим условиям.
Водяные скважины можно разделить на три основных типа, в зависимости от целевого водоносного горизонта (рисунок 2):
Рисунок 2. Расположение водоносных горизонтов
В Московской области расположение водоносных горизонтов колеблется в следующих интервалах:
Скважины на известняк - водоносный комплекс палеозойских каменноугольных отложений, который питает Московскую область и делится на несколько горизонтов:
Московская область разделена на следующие водоносные районы:
Оценка состояния подземных вод Московской области значительно осложнена большой интенсивностью их использования на относительно ограниченной территории.
Хотя население г. Москвы практически на 100% обеспечивается поверхностными водами, то в области же наоборот, большинство объектов водопотребления используют подземные воды. При этом с каждым годом растет число автономных потребителей – это новые коттеджные поселки, промышленные предприятия и дома отдыха.
По данным на 2011 г. потенциал водных ресурсов Московской области составляет 11.3 млн. м 3 /сут. Наибольшая эксплуатационная плотность водоотбора (до 2 л/с на км 2) расположена в центральной части региона.
В результате высокой интенсивности потребления подземных водных ресурсов на территории области образовалась обширная депрессионная воронка, которая неравномерно охватывает различные водоносные горизонты, а центр ее расположен в г. Москве.
В Московской области водоносные пески залегают на глубине 10 – 30 м, дебит таких скважин составит до 1 м 3 /ч, чего вполне достаточно для обеспечения небольшого загородного участка. Хотя при правильном инженерном решении такая скважина вполне способна обеспечить небольшой загородный дом. Для этого необходимо использовать накопительную емкость, в которую скважинный насос будет закачивать воду из скважины, а еще один поверхностный насос доставлять воду непосредственно потребителю.
Бурение на неглубокий песок возможно в Волоколамском, Воскресенском, Егорьевском, Мытищинском, Орехово-Зуевском, Подольском, Раменском, Рузском, Солнечногорском районах, подробнее - бурение скважин на воду . Первый водоносный горизонт в этих районах располагается на глубине 10 - 30 м, дебит скважин от 0.5 до 1 м 3 /ч. Однако в силу высокой плотности промышленных объектов во многих районах качество воды верхних водоносных горизонтов не высоко.
Достоинствами скважин на первый водоносный горизонт является:
Недостатки скважины на неглубокий песок:
Так же необходимо отметить, что фильтр песчаной скважины необходимо периодически промывать из-за его заиливания. Замене такой фильтр не подлежит, поэтому при выходе его из строя придется бурить новую скважину. Несмотря на наличие фильтра, сложно обезопасить систему водоснабжения песчаной скважины от попадания частиц песка, что может значительно сократить срок службы скважинного насоса.
Для бурения неглубоких скважин по рыхлым породам наиболее популярно шнековое бурение. Шнек представляет собой трубу со спиральными лопастями (рисунок 3).
Рисунок 3. Буровой шнек
Буровой шнек по своей конструкции напоминает штопор, благодаря чему бурение происходит за счет вращательного процесса с погружением в грунт и выемкой выбуренной породы на обратном ходу (Рисунок 4).
Бурение шнеком выполняют при помощи установок на грузовых и легковых автомобилях. Вкручивать шнек в землю можно и вручную, так же с использованием электропривода или мотобура. Ручное бурение позволяет получить воду на участке самостоятельно, однако бурение при помощи электропривода хотя и затратное, но позволяет значительно облегчить и ускорить процесс.
Бурение при помощи шнека возможно только по мягким породам. Если на пути встретятся скальные породы, дальнейшее бурение будет невозможно. Увеличивать длину шнека можно используя стыковки с дополнительными шнеками или штангами.
1 – ствол скважины, 2 – шнек, 3 – выбуренная порода.
Рисунок 4. Схема роторного бурения при помощи шнека
По окончанию бурения стенки скважины укрепляются обсадной трубой. Конструкция скважины на неглубокий песок представляет собой одну обсадную колонну с перфорированной фильтровой частью.
Для обсадки водяных скважин на песок применяют трубы двух видов:
Классическим решением для обсадки водяной скважины являются трубы из черной стали. Имея толщину стенки 4,5 мм, стальная труба сохранит целостность 10-30 лет, выдерживая любые подвижки грунтов, и при этом не добавит в воду ничего, кроме ржавчины. Однако наличие ржавчины (трехвалентного железа) в воде не является большой проблемой, она легко удаляется при помощи обычного бытового фильтра. Единственный вред, который может нанести ржавчина – это вред насосу, при условии, что он рассчитан только на чистую воду.
Главным недостатком стальных труб является высокая стоимость, поэтому для обсадки скважин на неглубокий песок с относительно небольшим сроком службы использование стальных труб не всегда является целесообразным.
Альтернативой для обсадки неглубоких скважин являются трубы из пластика – нПВХ, ПНД.
Главными плюсами труб из пластика являются неподверженность коррозии и отсутствие каких либо добавок в воду, а так же низкая цена, относительно стальных труб.
Недостатком - их низкая прочность.
В скважинах на песок обязательно применение фильтра. Фильтровая зона, впрочем, как и сама эксплуатационная труба, не подлежит замене, поэтому фактически срок службы скважины зависит от срока службы фильтра . Так же качество и конструкция фильтра играют определяющую роль, в каком количестве воду будет давать скважина.
Классическая конструкция скважины на глубокий и неглубокий песок одинакова и представляет собой обсадную трубу с фильтром. Фильтр может быть установлен «впотай» (рис. 5) или выполнен на обсадной трубе (рис. 6).
Рисунок 5. Конструкция песчаной скважины с фильтром «впотай». Рисунок 6. Обычная конструкция скважины на песок.
Конструкция фильтра для скважины на песок достаточно проста, поэтому определяющее значение в выборе фильтра имеет качество материала, из которого он изготовлен.
Состоит фильтр из следующих элементов (рисунок 7):
Рисунок 7. Фильтр для скважины на песок
Главным преимуществом конструкции скважины с кондуктором и установленным «впотай» фильтром (рисунок 5), является надежная изоляция попадающей в скважину воды от поверхностных загрязнений, что невозможно при обычной однотрубной конструкции.
Хотя, в силу технологической сложности данный фильтр и обходится дороже, но он обеспечивает лучшее качество воды, а главное поддается замене, что значительно выгоднее, чем бурить новую скважину.
Главным недостатком такой технологии является сложность установки надежного сальника, предназначенного для предотвращения проникновения песка в скважину и изоляции интервала между рабочей и фильтровой колонной.
Ограничением для установки фильтра «впотай» является наличие мелких пылеватых песков в водоносном слое из-за невозможности создания гравийной обсыпки фильтра, а потому небольшим снижением дебета скважины из-за использования мелких сеток.
Однако в пластах крупнозернистых песков и галечника данная технология возможна, в том числе и в Московской области.
Самая распространенная конструкция скважины на песок в Московской области представлена на рисунке 6.
По типу фильтрующего слоя применяют фильтры трех видов:
Наиболее эффективными являются каркасно-стержневые фильтры из нержавеющей стали, однако у таких фильтров высокая стоимость. Достаточно хорошую эксплуатационную характеристику имеют сетчатые фильтры из нержавеющей стали, при этом имея гораздо более низкую себестоимость, чем каркасно-стержневые. К тому же сетчатый фильтр можно устанавливать на трубы ПВХ. Благодаря этому такой фильтр является оптимальным для скважин на неглубокий песок.
Фильтры с полимерной сеткой тоже используют, но технологически они уступают металлическим сеткам, так как хуже выдерживают внешние нагрузки.
Фильтр с напылением ПВД (полиэтилен высокого давления) представляет собой перфорированную трубу с размещенным на ней специальным волокнисто-пористым материалом.
Данное покрытие отлично защищает скважину от проникновения из водоносного горизонта твердых частиц, в том числе пылеватых песков. При этом данный фильтр способен обеспечить хорошую проницаемость на обводненных песках, благодаря пористости материала.
Напыление ПВД состоит из трех слоев:
Преимуществом данного фильтра является его универсальность: равноценно работает в щелочной и кислой среде, экологически безопасен и не токсичен, не выделяет в воду химических элементов, защищен от солей жесткости. Благодаря волокнисто-пористому барьеру прекрасно защищает скважинный насос от любых механических примесей.
Для повышения дебита скважины, увеличения срока работы фильтра, уменьшению процесса кольматации (заиливания) выполняют гравийную обсыпку фильтра (рис. 8).
Рисунок 8. Гравийная обсыпка фильтра
Гравийную обсыпку можно выполнить только при роторном бурении с промывкой. В некоторых случаях вместо гравия возможно использование крупнозернистого песка. Прослойка гравия между фильтром и водоносным песком увеличивает площадь фильтра, предотвращает попадание пылеватых песков, снижает абразивное воздействие песка на сетку и продлевает срок работы фильтра в несколько раз.
Результативное осуществимо при соблюдении вышеуказанной технологии и использовании высококвалифицированных кадров.
В некоторых районах Московской области ближайший водоносный горизонт располагается на глубине больше 30 м.
Например, в Клинском районе Московской области не везде есть неглубоко залегающие водоносные пески. При этом скважины, пробуренные на глубокий песок (от 40 м), дают дебит до 2 м 3 /ч. Так же скважины на глубокий песок бурят в Истринском, Солнечногорском, Дмитровском, Пушкинском и Сергиево–Посадском районах.
Для примера, в Ярославской и Белгородской области почти не бурят скважины на известняк, в связи с тем, что залегают водоносные известняки достаточно глубоко, на 150 – 250 м. Соответственно такие скважины требуют более сложной конструкции, применения двух-трех обсадных колонн разного диаметра, а так же более мощного скважинного оборудования.
Скважины на глубокий песок имеют ряд преимуществ перед неглубокими, а так же артезианскими скважинами:
Однако проблемы с использованием фильтра для песчаной скважины остаются те же, что и для неглубоких песчаных скважин.
Наиболее оптимальным методом для проходки скважины на глубокий песок является роторное бурение.
Бурение роторным способом выполняется с помощью рамной буровой вышки, на которой крепится подъемное оборудование, обеспечивающее возможность поднимать и опускать бурильную колонну. Установка роторного бурения может быть выполнена на базе автомобиля (рисунок 9).
Рисунок 9. Установка роторного бурения
При роторном способе бурения горная порода разрушается вращающимся долотом, на которое подается осевая нагрузка от ротора при помощи бурильной колонны, которая состоит из бурильных труб, соединенных между собой муфтами. Верхний вал колонны через вертлюг, обеспечивающий свободное вращение груза, подвешен к талевой системе. Данная система обеспечивает подачу буровога раствора по бурильным трубам на долото. В результате выбуренная порода (шлам) поднимается на поверхность вместе с буровым раствором.
Схема роторного бурения представлена на рисунке 10.
Рисунок 10. Схема роторного бурения.
1 - долото, 2 - бурильная колонна, 3 - бурильная труба, 4 - пол буровой установки, 5 - ротор, 6 - лебедка, 7 - ведущая бурильная труба, 8 - вертлюг, 9 - крюк, 10 - талевый блок, 11 - кранблок.
В пределах Московской области водоносные известняки залегают крайне неравномерно, от 20 м на юге, до 200 м на севере, однако наиболее распространено распространение артезианского горизонта на глубине свыше 100 м.
Благодаря большой глубине залегания артезианских вод и, соответственно, высокому пластовому давлению водяная скважина на известняк может быть напорной, иногда самоизливающейся.
Преимущества артезианской скважины:
Недостатки артезианской скважины:
Благодаря повсеместности распространения водонасыщенных известняков, а так же высокому дебиту артезианских скважин, такая скважина является оптимальным решением для монументальных строений, жилищных кооперативов, а так же промышленных целей.
Бурение артезианских скважин является достаточно сложным процессом, в связи с глубиной и твердостью горных пород. В зависимости от геологических условий в разных районах Московской области в процессе бурения возникают те или иные проблемы.
В Волоколамском районе трудности могут создать отложения гранита, встречающиеся вблизи Сычево и Чередово. Хотя в ряде населенных пунктов водоносные известняки расположены не глубоко, от 30 до 50 метров. Так же не глубоко залегают водоносные известняки вблизи русла Москвы-реки в Воскресенской районе. В Каширском районе первые известняки залегают на глубине порядка 40 м, однако они не обладают достаточной водоотдачей и лишь осложняют дальнейшее бурение до водонасыщенных карбонатных пород, расположенных на глубине 70 – 140 м. К тому же в разрезе встречаются неустойчивые породы, что приводит к увеличению расхода бурового раствора. Необходимо выбирать обсадных трубы большего диаметра для перекрытия этих пород. В Лотошинском, Рузском и Одинцовском районах бурение осложняется попадающимися в породе валунами. В разрезе пород Чеховского района встречаются осыпающиеся породы известняка, требующие надежной металлической обсадки.
Оптимальным решением для бурения артезианских скважин является роторное бурение. Благодаря одновременному воздействию на породоразрушающий инструмент осевой нагрузки и крутящего момента, производительность бурения значительно повышается.
Гидроударное бурение подходит для пород V-XII категории. Гидроударник устанавливается между колонковым набором и бурильными трубами. По средствам бурильных труб на долото подается буровой раствор и вращение. Промывочная жидкость удаляет шлам с забоя, охлаждает долото, а так же является приводом ударной машины. При увеличении расхода бурового раствора возрастает энергия единичного удара, что приводит к увеличению интенсивности разрушения породы.
В относительно мягких породах увеличение скорости осевой нагрузки увеличивает скорость бурения, а в твердых абразивных породах при повышении осевой нагрузки повышается износ породоразрушающего инструмента.
В твердых породах целесообразно применение пневмоударника. Пневмоударное бурение является разновидностью ударно-вращательного, с применением погружного бурильного молотка – пневмоударника, работающего на энергии сжатого воздуха. Поршень-боек пневмоударника наносит поступательно-возвратные движения по хвостовику, являющемуся частью долота, которое вращается вместе с пневмоударником. Очищение забоя от выбуренной породы происходит с помощью продувки скважины. По мере углубления скважины буровой снаряд наращивается.
Схема пневмоударного бурения представлена на рисунке 11.
Рисунок 11. Схема пневмоударного бурения
1 – долото, 2 – пневмоударник, 3 – буровой инструмент, 4 – вращатель с электромотором, 5 – механизм подачи, 6 – шланг подачи сжатого воздуха, 7 – компрессор, 8 – пульт управления.
Конструкция скважины на известняк может быть четырех видов:
В зависимости от геологического разреза района бурения, глубины залегания водоносного пласта предпочтительнее та или иная конструкция скважины или комбинация нескольких конструкций.
Давайте рассмотрим несколько примеров.
Пример 1: Классическая двухтрубная конструкция с пластиком.
Рисунок 12. Конструкция скважины с двойной обсадкой
Технологию бурения можно описать следующим образом:
Поскольку прослоек глин и песка в известняке нет, известняк труднобуримый, неразрушенный, пластиковую трубу обсаживаем до водоносного известняка, трещины вскрываем открытым стволом.
Пример 2: Однотрубная конструкция с осложнениями.
Рисунок 13. Однотрубная конструкция скважины
Процесс бурения до известняка описан в примере №1. При бурении по известняку и построению водоприемной части есть отличия. Давайте их рассмотрим.
Если не перекрыть глину и песок в известняке и собрать конструкцию как в 1-ом примере, мы получим мутную воду с песком.
Она может идти постоянно или возникать после перестоя (отсутствия разбора воды из скважины).
Буровой мастер, не внимательно отслеживающий процесс бурения, может не заметить прослойку глины и песка, собрав конструкцию как в примере №1. Выполнив опытную откачку и обнаружив муть и песок, будет вынужден демонтировать пластик, установить металлическую трубу меньшего диаметра для перекрытия прослойки песка. Обязательно герметизируется переход между трубами пакером для исключения возможности поступления мутной воды с песком по переходу между трубами.
Рисунок 14. Конструкция скважины с осложнениями в процессе бурения.
Прослойку глины можно перекрыть пластиковой трубой, прослойку песка пластиковой трубой перекрыть проблематично. Поэтому используется металлическая труба меньшего диаметра. Если начальная труба Ø133 мм, то внутрь устанавливают трубу Ø114 мм. В трубу Ø114 мм влезает ПНД труба диаметром 94 или 90 мм, в 94 трубу можно установить скважинный насос диаметром 3 дюйма (76 мм). В ПНД Ø90мм – насос с нормальными напорными характеристиками установить уже не получится.
Рисунок 15. Конструкция «телескоп».
При формировании уровня воды выше перехода 133-114 (не меньше чем 15-20 метров, для возможности установки насоса выше перехода), можно собрать конструкцию с пластиком – 90 (94) ПНД внутри 114 металла и 117 внутри 133 (см. рисунок №14).
Давайте рассмотрим технологию бурения скважины с учетом наличия в разрезе неустойчивых пород. Рассмотренная ниже ситуация характерна для глубоких скважин (150-200 м), разрезов с валунами и скважин с промежуточными водоносными горизонтами. С целью поинтервального укрепления пластов применяется конструкция «телескоп» (рисунок №15).
Заказчик ставить задачу – пробурить скважину на известняк и собрать конструкцию 133/117.
Порядок работ следующий:
В такой ситуации конструкцию с пластиком собрать не представляется возможным. Так как вода сформировалась на уровне 114 трубы, ниже находится металл Ø89 мм. В 89 трубу не влезает ПНД труба, в которую можно установить насос. Заказчик будет поставлен перед фактом, что реализовать запланированную конструкцию 133/117 не удалось. Стоимость скважины будет пересчитана. Срок работы, получившийся скважины, будет значительно меньше запланированных 40- 50 лет.
Именно поэтому, мы рекомендуем использовать начальную трубу Ø159 мм или использовать кондуктор в районах со сложной геологией. Это более результативно и долговечно, позволяет практически при любом осложнении собрать конструкцию с пластиковым вкладышем внутри трубы - смотри рисунок №16.
Рисунок №16. Конструкция скважины с кондуктором.
Обращаясь в буровую компанию необходимо четко ставить задачу по дебиту скважины, диаметру планируемого насоса, его мощности.
Специалисты начинают планировать конструкцию скважины с фильтра и прифильтровой зоны в зависимости от литологического разреза и мощности водоносного горизонта. То есть начинают планировать конструкцию снизу вверх, а не наоборот.
Если говорить про начальные диаметры и усредненные параметры скважины с хорошей геологией, то примерно можно назвать следующие значения:
Для желающих изучить этот вопрос более плотно мы советуем использовать дополнительную литературу – Башкатов Д.Н., Роговой В.Л., БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ . Эту книгу мы рекомендуем как настольное пособие для начинающих буровиков. К сожалению, она написана в 1976 году и не учитывает некоторые современные материалы и технологии.
Выводы: процесс бурения скважины – сложный технологический процесс. Бурение будет успешным, а скважина сохранит свою работоспособность несколько десятилетий при условии:
Сочетание всех этих критериев - залог строительства скважины по технологии и получения надежной скважины на Вашем участке. Именно этим критериям соответствует компания «Водная Помощь».
Наличие собственной скважины позволяет домовладельцу меньше зависеть от центрального водоснабжения (насколько это возможно), кроме того, готовить пищу и напитки на основе природной чистой воды. Рассмотрим, с чего начать процесс планировки и бурение скважин на воду.
Бурение водяных скважин – процесс, требующий подкованности технической части и некоторых подготовительных этапов. В первую очередь следует определить, какой тип скважины пробурить, а также проанализировать, является ли добываемая вода пригодной к употреблению.
Ствол для скважины может быть:
Подразумевает бурение на глубину до двухсот метров – на этой глубине залегает пористый известняк. Преимуществом артезианских скважин на воду является бесперебойная подача воды вне зависимости от времени года, так как на такой глубине забоя вода не замерзнет. Длительность эксплуатации скважины достигает пятидесяти лет.
Принцип бурения
Бурят на глубину до тридцати метров. Такая скважина состоит из заглубленной трубы, в конце которой устанавливается фильтр, задерживающий крупные механические примеси и песок. Песчаная скважина может обеспечить водой дачный участок или небольшой загородный дом.
Преимуществом песчаного колодца является простота бурения и сравнительно невысокая стоимость обустройства и обслуживания скважины. Недостатком является:
Кроме того, песчаная скважина обычно служит не более десяти лет.
Схема и установка абиссинского колодца
Колодец, устанавливаемый для добычи чистой воды, называется абиссинским или трубчатым. Его бурят на глубину до пятнадцати метров, а забой сооружают заводскими бетонными кольцами. Если на участке имеется хороший родник, колодец быстро накапливает воду.
Определяясь с типом колодца, учитывайте необходимый вам объем воды для потребления и регулярность потребления водных ресурсов. Например, песчаная скважина вполне обеспечит дачный участок, на котором живут только в весенне-летний период.
Если же требуется обеспечение водой дома, в котором живут круглый год, подойдет артезианская скважина, как наиболее приемлемый вариант автономного водоснабжения.
Чтобы подойти к технологии бурения под скважину разумно и без плачевных последствий, следует обратить внимание на несколько важных нюансов.
Интенсивность. При неконтролируемом и массовом заборе воды может начаться так называемая суффозия грунта, в результате чего он проваливается и достаточно глубоко, что особенно плачевно для участков с жилыми домами.
Глубина. При самостоятельном бурении на равнине в России критической глубиной считается двадцать метров. Если вы хотите пробурить глубже, поинтересуйтесь у специалистов, сколько стоит такая работа, и будете приятно удивлены, так как самостоятельное бурение глубокой скважины обойдется значительно дороже.
Срок использования. Период эксплуатации любой скважины сильно зависит от того, как часто и сколько воды будет из нее браться. Если рационально пользоваться песчаной скважиной, она может прослужить и 15 лет, а артезианская зачахнет уже лет через пять, если бесконтрольно качать из нее воду.
Разведочное бурение проводят для определения качественного источника воды на участке, а также для проведения анализа добытой воды. Иногда она служит временным источником, пока не будет окончательно принято решение о капитальной скважине. Разведочный стол называют иглой.
Для этого нужна буровая штанга, буровой снаряд и обсадка, которые будут составлять одно целое. Бур остается в земле. Такая скважина выполняется ударной технологией. Особых буровых инструментов для этого не требуется. Проходка составляет до трех метров в час, а максимальная глубина – до пятидесяти метров.
Простейший фильтр будет иметь на конце своем копьевидный наконечник, в середине состоять из трубы отверстия, а на верхушке – из шарикового клапана.
Добытую таким образом воду отдают в любую лабораторию по исследованию природных ресурсов для проверки на минеральные вещества, активность ионов водорода, содержание металлов, щелочей, растворенных кислот.
Методы бурения классифицируют по двум параметрам.
В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:
В зависимости от принципа работы буры:
Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.
Вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.
Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.
Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:
Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.
Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.
Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.
Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.
Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:
Технология и последовательность действий:
Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.
Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.
Для более глубокого колодца понадобится аренда , так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.
Стоит отметить, что подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.
Все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.
Схема колонкового долота для бурения скважины под воду
Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.
