Технологии бурения скважин на воду – советы профессионала

Пробурить скважину на воду задача полностью выполнимая, причем все можно сделать и своими руками. Единственное, может не получится сделать артезианской скважины.

Это работа довольно трудоемкая. Стоимость пробурить скважину для воды полностью зависит от глубины залегания источника.

Так что сколько стоит пробурить скважину для воды будет полностью зависеть от вашего участка. По видео в этой статье вы сможете посмотреть весь порядок выполнения работы. И по фото увидеть его более детально.

Критерии, по которым определяется качество питьевой воды из скважины

Основная цель, которую преследует бурение на участке скважины, является добыча воды для полива и питья.

• Прозрачность не менее 30 см.
• Нитратов не должно быть более 10 мг/л.
• Один литр воды не может содержать больше 10 кишечных палочек.
• Не меньше трех баллов должна быть оценка запаха и вкуса.

Совет: Чтобы убедиться в качестве питьевой воды ее образец следует обязательно сдать в санэпидемслужбу на экспертизу.

Методы бурения

Есть несколько способов сооружения на воду скважин, глубина которых больше 20 метров.

Это может быть:

• Бурение шнеком.
• Колонковое бурение.
• Ударно-канатный способ.
• Ударно-вращательный.
• Использование ледоруба.

Инструменты

Технология бурения скважины для воды включает в себя правильный подбор нужного инструмента и оборудования.

Для бурения скважины нужны следующие инструменты и оборудование:

• Необходимо иметь вышку для бурения или сделать приспособление самому;
• Гур, который будет соответствовать диаметру скважины;
• Лебедку;
• Стальную трубу, которая предназначена для крепления стенок, и штанги.

Внимание: Если у вас большая глубина скважины, тогда понадобится бурильная вышка, она подойдет для бурения скважины на большую глубину. Эта конструкция позволяет погрузить и поднять бур со штангами.

Определяем тип скважины

Этот вопрос довольно важен и полностью повлияет не только на стоимость работ, но и на качество воды:

• Перед началом бурения территорию участка необходимо исследовать на предмет глубины, на которой залегают грунтовые воды, поскольку этот параметр будет определять объем требуемых к выполнению работ, которые приведут к тому, что скважина станет водоносной.

Внимание: На выбор типа скважины непосредственно влияет глубина, на которой залегает водосодержащий пласт.

• Если залегание водоносного пласта неглубокое и его можно встретить на глубине от 3 до 12 метров, следует выбрать скважину типа « ».
• Скважина песчаная используется при глубине залегания до 50 метров.
• Скважина артезианского типа будет использоваться при залегании в грунте воды до 200 метров.

Первый и второй типы скважин возможен к выполнению вручную, а вот скважина артезианского типа потребует профессиональных бурильщиков и буровой установки. Инструкция по изготовлению других видов будет ниже.

Исполнение песчаной скважины вручную

Выкачивание воды данный тип предусматривает с глубины, не превышающей 50 метров. Называется скважина так потому, что воду она дает из содержащего ее песчаного слоя грунта обычно находящегося на глубине в полсотни метров.

Такая глубина, на которой залегает водоносный слой, требует периодической проверки в санстанции содержимого воды, поскольку не гарантирует ее чистоту.

Песчаная скважина организуется по классической схеме с использованием насоса. Очистка же воды от мусора и взвесей производится при помощи установленного на глубине фильтра, требующего регулярной очистки. Такой тип имеет срок службы порядка 15 лет.

Устройство скважины по типу «абиссинский колодец»

Данная наиболее проста в исполнении. Поскольку она не глубока, необходим тщательный подход при выборе места для ее устройства.

Вблизи такой конструкции не должно находиться сточных и выгребных ям, септиков и мусорных куч, поскольку небольшая глубина повышает риск загрязнения источника вредными веществами.

Внимание: В случае отсутствия в грунте галечника или иных твердых пород, скважину можно пробурить на придомовой территории, либо непосредственно, в подвале дома.
Такая конструкция представляет удобство в пользовании при минусовых температурах. Для того чтобы пользоваться водой в отсутствии электроэнергии, кроме насоса домашний колодец также оборудуется ручной колонкой.

Бурение артезианской скважины

Если скважины артезианского типа имеются на соседних участках, то залегания воды в данной местности, скорее всего, происходит в известняковом пласте. В иных случаях для определения глубины, на которой залегает вода, используется экспериментальная скважина, выполняемая бурильщиками.

В состоянии обеспечить водой не один участок, поэтом для получения искомого результата и экономии средств бурение часто заказывают в складчину.

Выбор того или иного вида скважины обусловлен типом грунта и планируемого к потреблению количества воды. Песчаная скважина и абиссинский колодец обеспечат небольшие потребности в расходе воде.

Если же расход будет превышать 10 кубометров на час, то в таком случае необходима артезианская скважина. Для того, чтобы в дальнейшем с прокладкой водопровода не возникло проблем, любой тип скважины лучше бурить недалеко от дома.

Инструменты и оборудование для бурения

Бурение артезианской скважины профессионалами производится при помощи буровой установки. Для бурения менее глубоких скважин используется тренога с лебедкой, которая будет осуществлять спуск и подъем бурового инструмента – бур, колонка для бурения, бурильные штанги, колонковая труба.

Бурение скважины вручную осуществляется металлическим шнеком, в роли которого можно использовать ледобур для надледной рыбалки. При этом бур должен быть изготовлен из высокопрочной стали.
Данный вариант бурения скважины наиболее экономичен. Кроме того, еще понадобятся насос для скважины, фильтры, кессон, вентили, трубы различного диаметра (обсадная, водопроводная) и шланги.

Этапы бурильных работ

Итак:

• Для начала вырывается шурф или яма размерами полтора на полтора метра. Для предотвращения осыпания углубление облицовывают кусками ДСП, досками или фанерой.
  Для большей устойчивости в вертикальном положении трубы, обычным буром прорывается ствол глубиной в 1 метр и диаметром 15-20 сантиметров.
• Над углублением устанавливают деревянную или металлическую прочную треногу, называемую буровой вышкой и закрепляют на ней лебедку. Очень часто вышки сооружают из бревен. Также на треногу подвешивают бурильную колонку со штангами длиной в 150 сантиметров (при условии самостоятельного бурения).
• Штанги крепятся при помощи резьбового соединения и фиксируются хомутом. Данная конструкция применяется для спуска-подъема оборудования.
• Насос приобретается заранее и обуславливает будущий диаметр колонковой трубы и скважины. Для свободного прохождения насоса в трубу разница между диаметрами насоса и трубы изнутри должна быть не менее 5 миллиметров.
• Спуск и подъем оборудования для бурения и считается бурением скважины. В процессе работы штанга проворачивается в грунте, и сверху по ней одновременно наносятся удары долотом.

Внимание: Гораздо удобнее выполнять такую работу в паре. Один прокручивает штангу газовым ключом, а другой пробивает породу, нанося сверху по штанге удары.
Лебедка облегчает спуск и подъем в скважину оборудования, намного упрощая рабочий процесс. Для того, чтобы определить время извлекания штанги для чистки бура она маркируется и чистка производится через каждые полметра.

Для облегчения преодоления различных пластов грунта для бурения используют различные буры:

• Для глинистых почв используется спиральный бур (змеевик);
• Для разрыхления почв твердых используется бур-долото;
• Для песчаного грунта используется бур-ложка;
• Для поднятия грунта на поверхность используется желонка.

Давайте теперь разберемся, как выполняется непосредственно работа:

• Бур-ложка применяется для прохождения песчаного слоя, с добавлением воды во время бурения. В случае твердого грунта используется буры-долото, имеющие плоскую и крестовую форму.
  Данные буры предназначены для разрыхления твердой почвы. Преодоление песков-плывунов происходит с применением ударного способа.
• Желонка, змеевик и бур-ложка применяются на глинистых почвах. Поскольку спиральные буры (змеевики) имеют конструкцию подобную спирали, они отлично справляются с глинистыми почвами. Шаг спирали в таких бурах будет равняться диаметру самого бура. Основание бура имеет размеры от 45 до 85 миллиметров, а лезвие бывает от 285 до 290 миллиметров.
  Содержащие гравий галечные пласты пробиваются с использованием обсадных труб, чередуя при этом долото и желонку. В некоторых случая без залива воды в отверстия не обойтись, поскольку это значительно упрощает бурение скважины. при помощи помпы также заслуживает внимания.
• О близости водоносного пласта будет свидетельствовать извлекаемая на поверхность влажная порода. Бурение заметно облегчится, но останавливаться не следует, поскольку необходимо буром найти водоупорный слой.

Раскачка и благоустройство скважины

Когда достигнута нужная глубина, можно переходить к следующему этапу по благоустройству скважины:

• В готовую скважину производиться спуск фильтровой колонки состоящей из фильтра, отстойника и трубы. Фильтр можно приобрести в магазине или изготовить собственными силами из обсадной трубы, перфорации и фильтрационной сетки.
• Укрепление трубы производится при помощи засыпания пространства, находящегося за ней крупнозернистым песком или щебнем с фракцией до 5 миллиметров. Засыпка должна быть осуществлена выше уровня фильтра.
  Поскольку функция фильтра защищать скважину от крупных примесей и песка, то он является главнейшим элементом конструкции. Параллельно с засыпкой осуществляют закачивание воды в трубу с герметичным сверху концом.
  Данная операция производит промывку фильтра и затрубья. При помощи этой операции происходит образование естественной преграды от крупных примесей.
• Далее осуществляется операция по желонированию обеспечивающая откачку воды шнековым насосом или специальной насадкой-желонкой до появления из свежей скважины прозрачной и чистой воды. Это и есть этап раскачки. Чаще всего при этом используют центробежный электрический насос.

Внимание: Преимущество данного механизма заключается в его способности к перекачиванию жидких сред с повышенной плотностью. Допустим и обычный насос бытового типа, но, к сожалению, он займет больше времени и усилий. В случае отсутствия электроэнергии к использованию возможен и ручной насос.

• По окончанию прокачки при помощи страховочного троса на глубину производят спуск насоса, к которому подключается шланг или водопроводная труба с диаметром от 25 до 50 миллиметров. Выбор необходимого диаметра зависит от того, какое количество воды будет возможно выкачать за определенный промежуток времени из скважины.
• В случае применения стальной трубы насос фиксировать не обязательно, а водонепроницаемый кабель, питающий насос, крепится к ее телу.

Выбираем насос

Цена данного механизма будет зависеть от его мощности и производителя. Лучше конечно отдать предпочтение проверенным брендам, ведь в них существенно лучше качество производства.
При выборе так же следует применять и следующие параметры:

• Основным показателем в этом вопросе будет ;
• Так же повлияет и диаметр обсадной трубы, его надо учесть обязательно, иначе насос просто не подойдет;
• Так же понадобится и мощность, а на это в свою очередь повлияет удаленность доставки воды.

Внимание: При глубине залегания воды до 9-ти метров, прекрасно подойдет поверхностный насос самовсасывающий. При больше глубине залегания следует применять скважинный насос погружной.

• Сначала устье скважины следует оборудовать кессоном. На эту тему есть подробная статья на нашем сайте;
• Выводим трубу и при этом привариваем ее к оголовку. Теперь опускаем туда насос;

Внимание: Не следует забывать, что на горловине надо закрепить вентиль. С его помощью вы при необходимости всегда сможете перекрыть воду. Это нужно при возникновении неполадок.

Теперь вы имеете представление, как выполняется эта работа. Самое главное не торопиться и правильно определить тип скважины. После этого при работе делать качественную герметизацию швов и все у вас получится качественно и ремонт не будет часто беспокоить.

Потребность в скважинах для добычи воды существует ровно столько, сколько существует цивилизация. Различные геологические условия, глубина расположения водоносных горизонтов и потенциальный ресурс водозабора – факторы, которые влияют на выбор способов бурения скважин. Современные методы механизации позволяют бурить глубинные скважины, которые отличаются высоким качеством воды и дебитом на протяжении нескольких десятилетий.

Виды скважин на воду и базовые принципы их бурения

• Колодец – один из «раритетных» способов добычи воды. D скважин на колодцы обычно составляет 800-1500 мм. Повсеместное использование аргументировано возможностью минимальной механизации в процессе бурения и то, что воду из колодца можно получить фактически везде. Относительно небольшую глубину скважины от 4-5 м до 10-12 м можно выкопать вручную, хотя это поистине каторжный и не всегда благодарный труд ввиду рисков попадания на плывуны или массовые твердые включения. Способ бурения колодца заключается в поочередной установке железобетонных колец и выкопке грунта по внутренней окружности кольца.

• – относительно неглубокая скважина до водоносного горизонта, который, как правило, располагается на глубине от 15 до 40м. D скважин 76 мм - 215 мм. На крупнофракционных песках устанавливают фильтр – перфорированную трубу с обмоткой сеткой галунного плетения. Спрогнозировать срок службы скважины на песок очень сложно. Срок эффективной службы песчаных скважин сильно колеблется от уровня грунтовых вод и может составлять от нескольких лет до нескольких десятилетий. Есть разные способы бурения скважин на воду: шнековый или роторный.

• Роторный метод бурения (канатно-вращательное бурение) заключается в разрушении породы буром при постоянной подаче воды. Бур вращается за счет ротора, установленного на палубных двигателях буровых установок либо через коробку отбора мощности от двигателей автотранспорта, которые служат площадкой для буровых установок. Для укрепления стенок скважин применяются обсадные трубы, а бурение после их установки продолжают шарошечным долотом меньшего размера, чем вначале бурения. Роторный способ бурения применяется для тех видов скважин, глубина которых не более 55 м с возможностью прохождения через известняковые слои.

• Шнековое бурение «всухую» (вращательное бурение) применяют для бурения неглубоких скважин (до 50 м, реже – до 80 м) в мягких суглинистых породах. Шнек представляет собой сварную конструкцию из стальной трубы и ленты спиралевидной формы. Шнек разрушает породу, которая поставляется на поверхность к устью скважины шнековым транспортером. На шнеке устанавливаются простые резцы с жесткой фиксацией, что не позволяет бурить шнековым методом особо твердые или сыпучие породы. В качестве породоразрушающих элементов применяют буры – керноприемники или долото с 2-мя и 3-мя резцами.

• – скважина с относительно небольшим заглублением до 30 м. Организовывать абиссинские колодцы, а вернее скважины можно только тогда, когда пьезометрический уровень устанавливается на уровне не более 8 м, на котором устанавливается насос. При глубоком расположении водяного зеркала необходимо заглублять насос. Ввиду небольшого диаметра в абиссинские колодцы не устанавливаются погружные насосы.

Назвать организацию абиссинского колодца стандартным способом бурения скважин сложно. Прохождение слоев грунта производится с помощью забивания труб не очень большого диаметра (1/4 – 2 дюйма). Газовые трубы с помощью резьбовых соединений соединяются в колонны, которые называются иглой. На первой трубе устанавливается конусообразный наконечник чуть большего диаметра, чем сама «игла», чтобы трение труб о стенки скважины не затрудняло прохождение. В абиссинские колодцы оптимальна установка трубы D 1 дюйм отрезками по 1-3 м, т.к. дебит скважины данного типа не зависит от диаметра бетонных колец или труб.

Вид бурения абиссинской скважины – комбинированный : начальный этап бурения проводят в сухом грунте до обводненного горизонта (плывуна). Начальный D скважины – 50-80 мм . Далее бур меняют на наконечник с фильтром и забивают все сегменты труб, герметично соединенные муфтами. Раньше соединения герметизировались строительным льном (пенькой), на сегодняшний день – с помощью силиконовых герметиков.

Обязательным элементом является фильтр – перфорированная дюймовая труба, которая располагается на следующем сегменте после наконечника. Фильтр обматывается сеткой галунного плетения, чтобы не пропускать песок. Нормальный уровень подачи воды зависит от регулярной очистки колодца под давлением. При заиливании фильтра спустя 8-10 лет эксплуатации , что наблюдается приблизительно в 3 % случаев, необходимо произвести замену фильтра.

Артезианские скважины бурятся на глубину 50 – 80 м и более – до 400 м . Артезианские скважины в основном характеризуются способностью к самоизливанию воды, но не все могут фонтанировать. Артезианские - вид скважин на воду, в которых отсутствие необходимости в мощных насосных установках обусловлено тем, что расположение водозаборного слоя производится выше уровня земли.

Артезианские скважины всегда располагаются в известняковых водоносных слоях и решение о бурении именно артезианской скважины аргументировано тем, что в известняковых слоях наличие воды гарантировано в любой местности и ее уровень не зависит от климатических и погодных условий.

Водозабор из артезианских скважин проводится на более высоком уровне, чем глубина самой скважины (обычно на уровне залегания песков). Выкачивать воду из артезианских скважин можно со скоростью 5 м*3/час, что значительно превышает показатели водоотдачи скважин на песок. Вода в артезианских скважинах отличается чистотой, но может обладать повышенной минерализацией, поэтому всегда целесообразно проводить химический анализ вод.

Артезианские скважины можно бурить с помощью ударно-канатного способа бурения скважин на воду. Этот метод бурения подходит для бурения скважин глубиной до 300 м. Принцип ударно-канатного бурения заключается в ударе снаряда с определенной высоты. Канатно-ударным методом бурят песчаные грунты с помощью желонки и суглинистые – с помощью забивного стакана. Для прохождения через слои с каменистыми включениями используют буровые патроны. Артезианские скважины можно бурить также с помощью канатно-вращательного вида бурения скважин при условии использования телескопической структуры бурильной установки. Бурение проводится полой штангой с забурником на рабочем конце. Бурение проводится раствором с бентонитовой глиной, что позволяет сразу же укреплять стенки скважины. В готовую скважину опускают пластиковые трубы и фильтр.

Между внешними стенками труб и самой скважины необходимо проводить гравийную отсыпку щебенкой фракции 5-20 мм.

Выбор типа и вида организации водозабора должно определяться только после тщательного геологического исследования места организации скважины.

Чтобы загородный дом или дача, расположенные вдали от централизованных сетей водоснабжения, не были лишены благ цивилизации, а именно воды, стоит пробурить скважину на участке для обеспечения хозяйственно-бытовых и питьевых нужд водопотребления. Главным преимуществом такого гидротехнического сооружения является стабильная подача воды круглый год. Первое, что нужно сделать на этапе сооружения такого источника, – это пробурить проходку. При этом может использоваться разная технология бурения скважин. У каждого метода есть свои нюансы, преимущества и недостатки. Чтобы вам было проще разобраться в особенностях бурения скважины на воду, мы предлагаем вашему вниманию видео процесса.

Для обеспечения водоснабжения дома от подземного водного горизонта можно использовать разные виды скважин:

• абиссинская скважина-игла или колодец;
• выполнение проходки на песок;
• сооружение артезианской скважины.

Главным преимуществом постройки колодца является простота процесса, возможность его самостоятельного выполнения и финансовая выгода. В таком сооружении постоянно присутствует около двух кубометров воды. К недостаткам колодцев можно отнести необходимость их постоянной чистки, иначе вода начнёт заиливаться, вероятность загрязнения и пересыхания.

Неплохой недорогой альтернативой колодцу может стать абиссинская скважина. Её глубина доходит до 15 м. Однако это сооружение тоже недолговечно. Гидротехнические сооружения на песок бурятся на глубину 15-30 м. Они могут прослужить пару десятков лет. Однако такая скважина тоже может заилиться.

Самая чистая и качественная вода добывается из артезианской скважины. Такие водоносные горизонты залегают на значительной глубине (свыше 50 м) среди пластов пористого известняка. Срок службы этого гидротехнического сооружения самый внушительный (до 50 лет).

Методы бурения

Для строительства гидротехнического сооружения может использоваться один из следующих методов бурения:

1. Роторная технология бурения скважин на воду заимствована у нефтяной отрасли. Процесс бурения проходит за счёт разрушения породы при помощи шарошечного долота. Для его вращения используется привод внутреннего сгорания, расположенный на машине. Этот метод бурения подходит в тех случаях, когда скважина должна пройти через прочные скальные породы и известняк. Для подъёма разрушенной породы на поверхность используется специальный промывочный раствор.
2. Ударно-канатная методика бурения была заимствована у китайцев. Для разрушения породы используется специальный груз с заострённым концом, который сбрасывается в скважину со значительной высоты. Груз располагается в специальной трубе. Кроме него используются желонки или стаканы. Стакан применяется на глинистых почвах, поскольку порода хорошо прилипает к его стенкам. Желонка хорошо удерживает сыпучую и рыхлую породу за счёт наличия клапана, который открывается при ударе о землю. Это самый трудоёмкий и медленный способ бурения. Среди преимуществ стоит назвать простоту выполнения и минимальное количество необходимых приспособлений.
3. Гидробурение подходит для рыхлых и песчаных пород. Этот метод делится на две разновидности:
   • В одном случае процесс проходит без забурника. Бурение происходит за счёт воды, подающейся вниз под высоким давлением. Метод считается самым быстрым при условии, что на пути не попадутся крупные камни и твёрдые породы. Максимальная глубина забоя составляет 15-20 м. Зато выбор диаметра скважины довольно большой от 5 см до 30 см. Также облегчается выбор насосного оборудования.
   • Вторая разновидность гидробурения подразумевает использование забурника, которым оборудуется полая штанга. В этом случае для бурения используется не чистая вода, а смесь воды и бентонитовой глины. Этот раствор позволяет дополнительно укрепить стенки скважины. Разрушенная порода вымывается в шламоотстойник. Глубина забоя может быть любой. Однако ствол шахты будет иметь телескопическую форму из-за необходимости использования полых труб.

1. Шнековая технология бурения скважин – это самый недорогой и простой метод выполнения проходки. Единственный недостаток – такой способ подходит только для песчаных почв. Бурение происходит за счёт вращения керноприёмного бура. Поскольку скорость бурения внушительная, установку обсадных труб производят по мере углубления забоя, чтобы предотвратить обсыпание стенок шахты.
2. Перфоративное бурение . Этот метод подходит для сооружения абиссинских колодцев. Скважина-игла делается при помощи копья, надетого на железные штанги. Небольшая глубина забоя и незначительный диаметр позволяют проводить работу без использования специальной техники. Бурение выполняется при помощи бабки или штанги. Второй инструмент предпочтительнее, поскольку резьбовому соединению придётся выдерживать только нагрузки на растяжении.

Выбор технологии бурения

Технология бурения скважин на воду выбирается в зависимости от требуемой глубины забоя и состава грунта. В любом случае для получения полных данных требуется провести геологоразведочные работы. По полученным результатам можно подобрать подходящий метод бурения.

Важно знать: для сооружения артезианских скважин используется роторный способ. Такое бурение позволяет выполнять забой нужной глубины и диаметра. Метод также подходит по экономическим и экологическим соображениям. Бурение можно проводить в рыхлых породах со скальными вкраплениями.

Для обустройства неглубокой скважины на песок в песчаном или рыхлом грунте можно выбрать метод гидробурения. Также с этой задачей неплохо справится технология шнекового бурения. Это самый простой и доступный способ сооружения скважин на песок. Рассмотрим особенности технологического процесса самых востребованных методов бурения.

Метод роторного бурения

Это самая распространённая технология. Работа ведётся при помощи бурильной трубы с расположенным внутри вращающимся валом. На конце вала находится долото. Для создания необходимой нагрузки используется гидравлическая установка. О том, как происходит процесс роторного бурения, можно узнать из предложенного в конце статьи видео. Если кратко описать процедуру бурения, то она заключается в следующем:

1. В почву заглубляется долото большого размера. Агрегат приводится в движение двигателем внутреннего сгорания.
2. Между долотом и бурильной колонной монтируются утяжеляющие трубы для увеличения нагрузки.
3. В ходе работы в скважину под давлением подаётся промывочный раствор. Он облегчает выход измельчённой породы на поверхность по каналу ротора. Именно поэтому второе название данной технологии – бурение с промывкой.
4. Когда первая часть проходки выполнена, для предотвращения обрушения стенок устанавливается обсадная труба. Просвет между обсадной колонной и стенками проходки цементируется.
5. Дальнейшая работа ведётся долотом меньшего диаметра. После выполнения второго участка монтируется обсадная труба меньшего диаметра.
6. Когда бурильные работы будут закончены, делают «разглинизацию» проходки. Это необходимо для того, чтобы промывочный раствор не забивал поры скважины и не препятствовал поступлению артезианской воды.

Для вымывания грунта из скважины выполняется промывка ствола бурильным раствором. Он может подаваться двумя способами:

1. Прямая промывка. При помощи насоса прямо во внутреннее пространство бурильной трубы. Выход раствора с породой происходит самотёком через затрубное пространство.
2. Если промывочная жидкость подаётся в затрубное пространство, то её выход осуществляется через бурильную трубу, откуда её выкачивают при помощи насоса. Этот способ называется обратной промывкой. Он считается лучшим, поскольку позволяет качественнее вскрыть водный пласт, что позволит увеличить производительность скважины в будущем. Однако его трудоёмкость и цена выше.

Преимущества роторного бурения:

• Скорость выполнения работ у данного метода самая высокая.
• Бурение можно выполнять на любую глубину в любой породе.
• Нет необходимости заготавливать заранее большое количество обсадных труб.
• В сравнении с другими методами стоимость работ значительно ниже.
• Такая методика бурения позволяет добраться до требуемого горизонта с водой даже, если на пути будут располагаться залежи известковой породы.
• Метод позволяет обустраивать песчаные фильтры. Для этого нужно засыпать песок в пространство между стенками проходки и обсадной трубой.

Шнековый метод

Обычно малогабаритные буровые установки работают именно по этой технологии ввиду её простоты и дешевизны. Для разрушения породы и её извлечения на поверхность используется шнек или Архимедов винт.

Глубина гидротехнического сооружения в этом случае может доходить до 60 м. Главные ограничения при такой методике бурения – это возможность работы только в сухих и мягких почвах. Если на пути движения шнека окажется твёрдая порода и плывуны, то дальнейшее бурение будет невозможным.

Внимание: несмотря на то, что шнековое бурение – довольно простая технология, важно не только пробурить скважину, но и правильно защитить её от верховодки, которая может загрязнить воду в источнике.

Ударно-канатная методика

Это самая трудоёмкая и медленная технология. Однако качество проходки самое высокое. Суть технологии в следующем:

1. Заострённый мощный снаряд поднимается на определённую высоту и резко отпускается.
2. Измельченная порода вынимается из шахты посредством желонки. Для работы в мягком грунте желонку и долото можно объединять в один снаряд.

Главное преимущество в том, что это сухое бурение не требует использования воды или промывочного раствора. Благодаря этому достигается высокая точность вскрытия водоносного пласта, а также значительно увеличивается срок эксплуатации гидротехнического сооружения (до 50 лет), которое будет давать максимальную производительность.

Недостатком является дороговизна метода. Также в ходе бурения необходимо постоянно изолировать вышерасположенные водоносные горизонты, что требует заготовить много обсадных труб.

Как проводится бурение скважин на воду (видео):

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

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

Что нужно знать

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

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

Способы бурения

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

Технология шнекового бурения

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

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

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

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

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

Технология вращательно-роторного бурения

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

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

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

Обороты нужно уменьшать при:

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

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

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

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

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

Сопутствующие работы

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

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

Энергия свободнопадающего удара

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

Способ применяют:

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

Недостатки ударно-канатного бурения:

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

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

Нужна сила и смекалка

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

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

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

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

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

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

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

Бурение скважин водой

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

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

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

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

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

Виды водозаборных скважин

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

Решение о строительстве собственного водозаборного устройства на участке обосновано несколькими причинами, среди которых:

• отсутствие централизованного водоснабжения;
• желание иметь источник воды с повышенным ее качеством без обработки хлорирующими составами;
• большая потребность в воде для полива огорода – при нынешних ценах на живительную влагу из водопроводной сети, ведение приусадебного хозяйства становится дорогостоящим удовольствием, иногда просто нерентабельным.

Независимо от того, будут ли выполняться работы сторонней организацией или самостоятельно, технология бурения скважин на воду должна быть как можно лучше знакома. Это поможет избежать обмана исполнителями и лишних затрат на реализацию замысла.

Выбор способа зависит от нескольких факторов:

1. Наличие воды на участке. В первом приближении это можно определить наблюдениями за окружающей средой, имеется ряд признаков, свидетельствующих о ее наличии или отсутствии. Можно также произвести несколько опытов с различными предметами, чтобы получить ответ на этот вопрос.
2. Характеристика состава грунтов, характерного для данной местности, от чего зависит выбор способа бурения. Такие данные можно получить в местной гидрогеологической организации, там же нужно уточнить собственные прогнозные оценки по наличию воды на участке.
3. Глубина залегания верховодных (песчаных) слоев и оценка глубины залегания артезианских (известняковых) водоносных горизонтов.

При наличии таких данных можно сделать вывод о предпочтительности использования той или иной технологии бурения.

Разновидности способов прохождения стволов скважин

Роторное бурение

Рис.3. Инструмент для бурения скважин роторным способом

Обычно применялось при нефтеразведочном бурении. В последнее время, с увеличение потребности в скважинах, используется и при строительстве водяных водозаборов.

Особенностью способа является высокая энергозатратность и применяемость его на тяжелых или особо тяжелых грунтах с включением скальных образований, а также по сплошным известнякам.

При вращении ротор разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочным раствором. В состав его входит и цемент. В результате часть участка будет безнадежно испорчено. Кроме того, по окончании работ такая скважина нуждается в длительной промывке чистой водой для удаления из пор породы цемента, входящего в состав раствора.

Для небольшого загородного участка такая технология представляется нежелательной.

Бурение гидроразмывом

Это наиболее легкая технология бурения . В процессе выполнения работ производится размывка грунта внутри , которая опускается под собственным весом. Только в начале процесса, когда обсадная колонна еще легкая, приходится прибегать к ее проворачиванию специальным ключом.

Рис.4. Бурение с размывом грунта водой под давлением

Для осуществления такого способа понадобятся:

• два насоса, один из них, способный подавать жидкость под давлением не менее 6 атм, второй – для откачки отработавшей воды обратно в бак, соответствующей производительности;
• бак; емкость зависит от планируемого размера и глубины скважины и рассчитывается из соотношения:

V = R обс 2 (см) х 3,14 x H (см) , где

V – объем бака,

R – внутренний радиус обсадной трубы,

3,14 – число ПИ.

Так, для скважины диаметром 273 мм (максимально возможный диаметр ствола скважины при таком методе проходки), внутренний диаметр обсадки составит 260 мм (радиус 13 см), предполагаемая глубина скважины – 15 метров (15000 см) необходимый объем бака составит:

13 2 х 3,14 х 1500 = 756000 (см 3) = 756 (литров) .

Учитывая, что при отсутствии воды в баке работать невозможно, принимаем потребную емкость бака 2 кубометра. Этот расход не станет обузой, поскольку правильное пользование участком предполагает применение промежуточной прогревочной емкости в системе полива огорода.

• гидромонитор – шланг с металлической трубой на конце. Выходное отверстие которой должно быть порядка 20 мм.

Выполнение процесса происходит следующим образом:

1. Забуривание – производится садовым буром, диаметр которого больше диаметра обсадной трубы на 30 – 40 мм. Глубина предварительного отверстия порядка 1,5 метра.
2. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
3. Гидромонитор вводится отверстие обсадной трубы, подается вода под давлением. Обсадную трубу при этом нужно проворачивать вокруг ее оси, способствуя ее проседанию по мере размывки грунта.
4. По мере углубления ствола промывку периодически приостанавливают, чтобы установить очередную секцию обсадки.
5. Откачку воды производят по мере ее накопления, отводя жидкость обратно в бак.

Недостатком такого способа является его применимость только на песчаных и супесных грунтах, а также существует ограничение по глубине скважины. Как правило, они бывают не глубже 12 – 15 метров, в редких случая достигают 20.

Ударный способ

Технология ударным методом – один из самых древних способов, применявшихся еще в древнем Китае. Он состоит в следующем:

1. Отрывается приямок глубиной порядка 1,5 метров размерами 1,5 – 1,5 метра.
2. Производится забуривание для установки первой секции обсадной трубы глубиной до 2-х метров.
3. Устанавливается буровая вышка – тренога высотой не менее 3-х метров. Высота буровой зависит от длины секций обсадных труб, максимальный их размер составляет 6 метров.

Рис. 5. Самодельная буровая установка для ударного бурения

Ударная часть, подвешенная на тросе от лебедки, вводится в отверстие обсадной трубы и отпускается в свободное падение. При попадании на грунт, она активно разрушает его и он, в измельченном виде попадает внутрь ударной части (изготавливается из трубы). На конце ударника нарезаны зубья и разведены как на пиле.

Внутри ударника установлен клапан, пропускающий рыхлый грунт внутрь, но препятствующий его высыпанию при очередном подъеме. При прохождении глинистых влажных слоев применяется ударник без дополнительных приспособлений (стакан), влажная глина хорошо держится в нем за счет прилипания к стенкам. После прохождения расстояния около метра, ударник нужно извлечь из ствола и очистить его полость.

В арсенале профессиональных буровиков количество модификаций ударников доходит до 10 видов и более. Различные конструкции применяются для прохождения грунтов с отличающимися свойствами. Таким образом, широкий выбор инструмента позволяет проходить практически любые грунты, кроме скальных пород. Качество скважин при этом остается самым высоким. Поэтому, не являясь производительной, технология ударной пробивки остается самой популярной.

Шнековое бурение

Такая технология бурения скважины под воду становится все более популярной по причине высокой производительности и простоте исполнения.

По сути – это сверление вращающимся инструментом, при это режущая часть разрушает грунт в направлении движения, а спиральный шнек выносит его наружу. На поверхность выноситься порядка 40 – 50 % грунт, остальной уходит на уплотнение стенок. Таким образом, есть возможность производить бурение без одновременной обсадки стенок. Обсадная колонна опускается в ствол по окончании бурения.

Рис.6. Бур шнековый

У такого способа есть определенные недостатки, не позволяющие применять на песчаных и других сыпучих грунтах, а также ограничение по глубине столов до 50 метров. Дальнейшее заглубление производится с периодическим извлечением рабочего инструмента для очистки.

Бурение производится с применением очень разнообразного оборудования, а часто и вручную своими руками для скважин на верховодку. Так, промышленностью освоены и выпускаются различные миниатюрные буровые станки, при помощи которых выполняются скважины на глубину до 50 метров по легким и средней тяжести грунтам, исключая песчаные.

Такое оборудование активно применяются для обустройства водозаборов на загородных участках, зачастую нет необходимости его приобретать, а можно взять в аренду.

В то же время мощные артезианские скважины с большим дебетом выполняются с использованием настолько же мощных буровых установок.

Рис.7. Буровая установка для промышленного бурения

Перфоративное бурение

Производится путем забивки «копья» бабкой или штангой. Применяется, как правило, для оборудования абиссинских колодцев с ручным насосом для откачки воды. Ограниченный диаметр скважины позволяет выполнение работ самостоятельно и в короткий промежуток времени.

Кроме описанных способов, наиболее популярных на практике, применяются многие приемы, комбинирующие особенности различных способов.