Технология бурения скважин. Все о современных технологиях бурения скважин на воду. Особенности бурения нефтяной скважины

Потребность дачного или загородного участка в воде приводит к тому, что необходимо сделать . Именно из недр земли можно достать чистую воду круглый год. Бурение скважин на воду – это сложный процесс. Существует несколько способов бурения, различающихся технологическими особенностями и применяемыми для этого механизмами. Рассмотрим технологии, которые чаще всего применяют буровики для создания водоносных скважин «на песок» и «на известняк».

Основные способы

Выделяют несколько основных видов бурения:

С помощью ротора . Бурильщики скважин на воду позаимствовали эту технологию у нефтяников. Разрушение породы происходит за счет механического воздействия шарошечного долота. Ротор вращают с помощью привода внутреннего сгорания, который обычно установлен на машине. Такой способ подходит, когда приходится проходить известняк и скальные включения. Породу после разрушения шарошечным долотом поднимают на верх специальным буровым раствором. Еще этот способ называют бурением с промывкой.
Ударно-канатный способ . Этот метод был позаимствован у китайцев. Суть его заключается в ударе о породу груза, который сбрасывают с большой высоты в специальных трубах. Для ударно-канатного способа применяют стаканы и желонки. Первый вариант подходит для глинистых почв. Желонка имеет клапан, который при ударе о землю раскрывается и захватывает часть породы. Стакан же удерживает почву при подъеме за счет того, что она глинистая и прилипает к его стенкам. Желонку рациональнее использовать в песчаных почвах и при достаточной их рыхлости. Стакан больше подходит для той местности, где больше глины и вязкой земли. Ударно-канатный способ прохождения и выемки почвы – это самый медленный и трудоемкий вид создания скважины. Его достоинства – простота организации и минимум приспособлений.
Бурение на воду водой (гидробурение) . Гидробурение – это простой способ бурения рыхлых и песчаных почв. В этом случае обходятся без забурника, а всю нагрузку по заглублению инструмента несет в себе вода, которая подается вниз под большим давлением. Конечно, если попадаются камни и твердые вкрапления, процесс сильно тормозится. Но в остальном – это самый быстрый способ. Правда, максимальная глубина бурения не превышает 15-20 метров. Зато возможен большой выбор внутреннего диаметра горловины от 50 мм до 300 мм, да и насос подойдет более простой (здесь описан ).
Гидробурение с забурником . В этом случае полая штанга оснащается забурником. Используют не чистую воду, а специальный раствор из воды и бентонитовой глины, которая укрепляет стенки скважины. Выбранная порода вымывается этим раствором в шламоотстойник. Можно пробурить скважину почти любой нужной глубины. Но так как для этого потребуется много полых труб, то структура шахты скважины будет иметь телескопическое строение.
Шнековое . Простой и дешевый способ сделать скважину любой глубины. Единственное ограничение – песчаные почвы. Бур-керноприемник с помощью вращения заглубляется в почву. Необходимо заранее иметь подготовленные обсадные трубы. За день можно «вгрызться» в почву и на сорок метров, поэтому во избежание обсыпания стенок необходима быстрая установка обсадных труб.
Забивание штангой или бабкой (перфоративное бурение) . Распространенные в последнее время «абиссинские колодцы» бурят с помощью копья, надетого на железные штанги. Малый диаметр и глубина скважины позволяет осуществлять работу вручную. Забивание штангой предпочтительно в том плане, что нагрузка на резьбы идет только на растяжение. Поэтому к их качеству предъявляются менее строгие требования, чем в случае забивания бабкой.

Воду из такой скважины можно использовать для .

На видео показаны принципы технологии бурения:

После того, как вы пробурили скважину, вам нужно определиться с выбором насоса (подробнее ).

Какая технология используется чаще всего?

Для бурения артезианских скважин применяют роторный способ. Это метод наиболее обоснован экономически, экологически и дает скважины различной глубины и диаметра в рыхлых почвах со скальными вкраплениями.

Суть его заключается в следующем:

На конце ротора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания, располагается специальный бур. Он измельчает породу.
В скважину подается вода под давлением. Она размывает почву.
Далее вода выводится наверх по полому каналу ротора. Эту технологию еще называют «бурение с промывкой»
После установки обсадной трубы большого диаметра, работа идет меньшим долотом-буром.
По завершению буровых работ необходимо произвести т.н. «разглинизацию» скважины. Нужно это из-за того, что водно-глиняный раствор засоряет поры, по которым артезианская вода будет поступать в скважину.

Скважина дает вам возможность иметь на своем участке запас воды, для полива ваших растений в парниках из поликарбоната с открывающимся верхом, информацию о которых найдете .

Достоинства перед другими способами:

Скорость бурения выше, чем у других способов;
Не требуется большого количества заранее заготовленных обсадных труб;
Стоимость работ существенно ниже, чем в случае ударно-канатного, шнекового и водного методов;
Можно проходить через известняковые слои до нужного водоносного горизонта;
Возможность создания песчаных фильтров путем засыпки песка в пространство между обсадными трубами и стенками скважины.

На видео – описание роторной буровой установки:

Принципы и правила

Работу нельзя начинать «на авось». Для начала нужно узнать у соседей, как обстоят дела у них, проверить почву на наличие вкраплений скальных пород и состав, произвести геологоразведку. Подумать о том, какой водяной насос для скважины вы будете использовать. можно ознакомиться с ценами. Современное оборудование имеет множество возможностей. Для того, чтобы наладить бесперебойное и энергоэкономичное водоснабжение, можно оснастить насос реле давления. можно ознакомиться с ценами.

Ударно-канатное бурение рациональнее осуществлять в местах с песчаными почвами. Там этот метод позволит проходить максимальное количество метров за раз.

Бурение полым ротором, через который водный раствор вымывает почву, является самым распространенным. Он наиболее обоснован экономически и позволяет осуществлять работы на разных видах почв и в достаточно сжатые сроки.

Для хранения водных запасов вам могут понадобиться на дачу пластиковые емкости для воды, подробно о которых читайте .

Гидробурение – это простой и быстрый способ обзавестись скважиной глубиной 15, а то и 20 метров. Необходимо лишь чтобы почва была доступна для быстрого вымывания.

Перфоративное бурение (под «абиссинский колодец») – доступен каждому. С помощью забивания металлических труб с наконечником можно дойти до первого водоносного слоя.

Скважина для добычи воды представляет собой довольно сложное сооружение. Многих сегодня интересует бурение скважин на воду: технология процесса, инструменты и оборудование для выполнения работ. Качество воды из скважины или колодца зависит от их конструкции. От качества выполненных работ зависит срок эксплуатации.

Как пробурить водяную скважину

Перед бурением скважины на воду необходимо выбрать для нее место. Это должен быть участок земли с примерными размерами 4х12 м. Если дом еще не построен, то лучше выбрать место в будущем подвале. Если дом уже поставлен, то бурить лучше поближе к фундаменту. К месту проведения работ нужно обеспечить проезд бурильной установки и автомобиля-водовоза. На расстоянии примерно 2 м от места расположения бура не должно быть никаких электрических проводов. Подобных мер требуют общие правила проведения бурения скважин под воду.

Способов бурения существует несколько. Но при любом из них должны выполняться следующие операции:

измельчение породы;
выемка измельченной земли наружу;
укрепление стенок скважины.

Как происходит измельчение породы? Делается это с помощью специальных породоразрушающих приспособлений. Это может быть взрывная энергия, электрическая или термическая. Но все эти виды применяются довольно редко. Гораздо чаще пользуются другими: шнеками, стаканами, ручными бурами.

Вынимают грунт наружу следующими способами:

гидравлическим;
механическим;
пневматическим;
комбинированным.

Гидравлический способ производится водой, раствором глины или другой технической жидкостью. Механический — с применением специальных буров, шнеков, желонок. При пневматическом методе измельченная порода удаляется сильной струей сжатого воздуха. При комбинированном способе пользуются несколькими из этих способов.

Крепление стенок скважины на воду технология рекомендует осуществлять металлическими обсадными трубами. Чаще всего это цельнотянутые трубы на резьбовом или сварном соединении. Применяются изредка и другие варианты. Но не рекомендуется использовать нержавеющую сталь (очень дорого!) и оцинкованный металл.

При выполнении бурения скважины на воду часто используют промывку. Это способ, при котором в скважину подается вода с помощью насосов. Она затем вместе с измельченной породой поднимается и отстаивается в специальном отстойнике. По осевшей породе бурильщики определяют разрез участка. Вода затем делает новый круг. Поднимающийся раствор глины упрочняет стенки и не дает им обвалиться.

Процесс бурения скважины подразумевает последовательную ее обсадку трубами. Завершается бурение скважин на воду их прокачкой, которая ведется до того момента, пока не пойдет совершенно прозрачная жидкость.

Способы бурения на воду

Технология бурения скважины под воду позволяет вести работу несколькими способами:

шнековым;
роторным;
ударно-канатным;
ручным.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Шнековое бурение скважин — самый распространенный и доступный способ. Шнек в виде винта входит в почву и разрыхляет ее. Бурить можно только сухой и мягкий грунт. Шнеки совершенно не годятся для плывунов. Этот инструмент разрушает породу и поднимает ее в скважинное устье. Шнеки бывают диаметром от 60 до 800 мм. Бурить ими можно до глубины 60 м, иногда и до 100 м. Шнековое бурение скважин невозможно на скальных грунтах.

Роторный способ — это непрерывное действие инструмента, который называется ротором. Он постоянно вращается. Порода вымывается глинистым раствором. Этот способ сравнительно дешевый и достаточно быстрый. Но в холодную погоду он требует утепления системы, по которой циркулирует вода. Бурение осуществляется с помощью машин:

УРБ-2А2;
МБУ-2М;
УРБ-2,5;
УРБ-3АМ.

УРБ-2А2 способна пробурить почву до глубины 55 м, УРБ-2,5 — до 300 м, а УРБ-3АМ — до 500 м.

Ударно-канатный способ является самым трудоемким. Но его не стоит забывать, так как он самый качественный. Порода разрушается после удара тяжелого предмета. Это особой формы заостренный стакан из стальной трубы. Он падает с высоты, ударяется о почву, забирает разрушенный грунт и поднимается. Наверху стакан чистят и снова бросают вниз.

Сама бурильная установка может быть сделана своими руками из труб или из бревен в виде треугольного конуса. Этот конус оборудован лебедкой с тросом. Технология бурения скважин на воду не требует использования глинистого раствора. Но установка обсадных труб должна проводиться своевременно. Такой установкой можно пробурить диаметр 10-30 см. Но глубина не может превышать 10 м. Для бурения можно применять установки УКС-22М2, УГБ-50, УГБ-1ВС.

Ручной способ используется довольно часто. При нем пользуются забивными трубами или шнеком. Трубы разрезают на куски длиной примерно 2-3 м. На концах их нарезается наружная резьба. На нижний конец трубы наваривается наконечник. Он имеет вид конуса, диаметр которого на 1 см больше диаметра трубы. Над наконечником 60-100 см трубы просверливается через 5 см сверлом диаметром 6 мм. Это будет своеобразный фильтр. По мере заглубления трубы она удлиняется с помощью муфт. Но проще поступить другим способом. Нужно для работы приготовить:

различные буры;
штанги;
трубы для обсадки;
лебедку;
бурильную вышку.

Если скважина не будет очень глубокой, необходимость в вышке отпадает. Процесс выполнения работ довольно прост. Нужно выкопать ямку глубиной около 50 см, установить бур и начать его вращать. Работать лучше вдвоем. Через каждые 50 см бур вынимают из земли и чистят его. Метод этот стоит дешевле остальных, но имеет ограничения по глубине.

Заключение

Технология бурения скважин на воду подразумевает разрушение породы, очистку ствола, укрепление стенок и окончательное оборудование скважины трубами, фильтрами, насосами и кранами для забора питьевой воды. Процесс бурения скважины может быть разным. Глубокие шурфы выполняются с помощью вращательной технологии бурения скважин. Часто пользуются шнековым бурением: технология его довольно проста и применяется на личных участках. При скорости вращения шнеков 250 оборотов в минуту весь процесс происходит довольно быстро.

При любой технологии бурения скважин применяется обсадка специальными трубами для защиты стенок от обвала и от проникновения грязной воды из верхних водоносных слоев.

Неглубокие скважины можно получать ударно-канатным способом. Хорошо работает ручной метод. Любое бурение заканчивается закрытием верха водоносной скважины специальным оголовком. Через него пропускаются необходимые провода, шланги и трубы для доставки воды в дом.

Приобретен незастроенный участок без подвода каких-либо коммуникаций. Рядом проходит линия электропередач и газопровод, но отсутствует центральный водопровод. Возникает вопрос об индивидуальном водоснабжении. Без постоянной подачи воды не будет возможности создать комфортные условия для проживания, ухаживать за насаждениями и заниматься подсобным хозяйством. Для получения чистой питьевой воды необходимо знать, какая именно технология бурения скважин на воду подойдет для вашего участка.

Мы представим вам несколько технологий, отличающихся используемым оборудованием, методикой разрушения и извлечения пород, чтобы вы смогли иметь представление о том, сколько времени понадобится на прохождение ствола, как это будет сделано и какой установкой.

Шнековое

Этот вид бурения является самым доступным и простым способом добычи чистой воды из подземных слоев пород. Винт (шнек) вращаясь, вгрызается в землю. Шнековая технология ограничивается возможностью проводить бурение в мягких и сухих грунтах. При высоте ствола меньше 10 м буровой раствор не используется. Однако в плывунах и скальных породах бурить скважину шнеком нельзя.

Во время бурения порода разрушается в забое шнеком и транспортируется на устье. Эта технология бурения используется при диаметре скважины от 6 см до 80 см и глубиной до 50 м. Иногда работы могут проводиться на глубину до 100 м. Во время подъема бура стены скважины хорошо закрепляются. Чтобы не происходило осыпание стенок, за шнеком сразу погружают обсадную трубу.

Преимущества:

Мобильность установки.
Простая организация буровых работ.

Недостатки:

Ограничение глубины бурения.
Нельзя использовать для бурения в скальных породах, вязких глинах, сыпучих песках, плывунах.

Роторное

Роторная технология бурения скважин для воды - непрерывное вращательное движение долота, работающего как разрушающий инструмент, и использование глинистого раствора для вымывания породы из ствола скважины. Для бурения по этой технологии используются самоходные установки. При роторном бурении можно разбивать скальные породы с правильно рассчитанной нагрузкой и бурильными утяжеленными трубами. Для вымывания из ствола грунта грязевым насосом в бурильную трубу постоянно подается раствор.

Можно использовать обратную промывку, подавая глинистый раствор в затрубную полость. В этом случае разрушенная порода вымывается через трубу, что дает возможность быстрее и качественнее достать водоносный пласт.

Цена на роторное бурение несколько выше, чем цена шнекового бурения, но для добычи питьевой воды понадобится меньше времени.

Преимущества роторного способа:

Высокая скорость проходки.
Снижение цен на работы за счет экономии обсадных труб.

Недостатки:

Практически невозможно сделать пробы водоносного слоя без осуществления обсадки скважины и предварительного спуска.
Необходимость в холодное время утеплять циркуляционную систему.
Использование большого количества глины и воды, что загрязняет известковые пласты.

Обратите внимание! Чем больше глубина залегания водоносного слоя, тем чище вода будет поступать на ваш участок.

Ударно-канатное

Прохождение стволов ударно-канатным методом является самым длительным, трудоемким и старым способом бурения, но при этом остается одной из самых качественных технологий строительства скважин. Порода разрушается от ударов тяжелого снаряда, резко опускаемого с высоты. После каждого удара измельченная порода достается из желонки.

Установка состоит из стакана, лебедки, троса, блока или треноги забивной желонки. Стакан - труба, заостренная на одном конце. Используя лебедку, стакан поднимают над забоем и резко опускают. Падая, он врезается в слой породы и набирает внутрь ее небольшое количество. Чтобы как можно лучше преодолеть сопротивление грунтового слоя и проникнуть в него, используют специальную ударную штангу. При ударе штангой по торцу стакана происходит его наполнение породой.

Точно так же работает желонка. Для твердых слоев пород применяется буровое долото способное измельчить или раскрошить породу.

Преимущества ударно-канатного способа:

Нет надобности использовать глинистый раствор для вымывания породы из скважины.
О вскрытии водоносного слоя бурильщик узнает практически сразу.
Длительность эксплуатации скважины.

Недостатки:

Высокий ценовой уровень.
Большая трудоемкость процесса.
Необходимость перекрывать все плывуны и водоносные слои обсадной трубой.

Ручное

При ограниченной площади самым эффективным и практичным вариантом бурения скважины считается ручное бурение. Для работы используется ручной бур, переходные штанги, инструменты для чистки бура и рукоятки. Диаметр бура может быть от 10 см до 30 см. Технология бурения скважин для воды вручную обычно применяется для глубины ствола в 10 м. Чтобы продолжить бурение дальше, нужно прикладывать много физических усилий.

Обратите внимание! Если обеспечить разработку скважины лебедкой, блоком и подвесным устройством, глубина ствола значительно увеличится. При ручном способе два человека могут пробурить 10 м скважину за два рабочих дня.

Преимущества способа:

Низкий ценовой уровень.
Ремонтные работы осуществляются легко и быстро.
Использование малогабаритного оборудования.
Не используется тяжелая техника, способная нанести повреждения на приусадебном участке.
Возможность бурения скважины в труднодоступных местах.
Легкая и быстрая организация работ.
Бурение проводится в короткие сроки.

Недостатки:

Невозможность достать малогабаритным оборудованием глубоких водоносных пластов.
В поверхностных слоях не всегда может быть вода пригодная для питья.
Бурение можно проводить только в грунтах средней твердости и мягких породах.

Вы ознакомились с основными технологиями бурения скважин на воду и теперь можете выбрать то, что больше всего подходит для вашего участка. Если вам нужна только техническая вода, лучше всего применить технологию ручного бурения. Для более глубоких скважин лучше воспользоваться одной из первых трех представленных технологий.

Бурение — это процедура разламывания горных пород специальной бурильной техникой. Бурение, как и многие другие технологии, имеет несколько направлений.

Процесс бурения включает в себя разламывание горных пород при помощи бурильной техники, в результате чего получается скважина.

Эти направления зависят от положения горного пласта:

вертикальное;
наклонно-направленное;
горизонтальное.

Процесс прокладывания в земле направленного цилиндрического ствола называют бурением. Впоследствии этот канал называют скважиной. В диаметре она должна быть меньше длины. Устье скважины (начало) располагается на поверхности. Забоем и стволом называют дно и стены скважины соответственно.

Подготовка к процессу

При бурении скважин сначала:

Процесс бурения невозможен без специальной бурильной техники.

На участок бурения подвозят бурильную технику.
Потом начинается процесс бурения. Он заключается в углублении ствола скважины путем промывания его и бурения.
Во избежание обрушения стенок скважин проводят разобщение пластов — работы по укреплению пластов земли. Для этого в пробуренную землю опускают и прокладывают трубы, которые соединяются в колонны. Затем все пространство между трубами и землей цементируют (тампонируют).
Последний этап работ называется освоение скважин. В него входит вскрытие последнего пласта, установка призабойной зоны, а также перфорация и вызов оттока.

Для того чтобы начать бурение сначала, нужно осуществить подготовительные работы.

Сначала оформляют документы, разрешающие вырубку и расчистку лесного массива, но для этого нужно получить согласие лесхоза. При подготовке участка для бурения проводят следующие работы:

Перед тем как начать бурение скважин, необходимо расчистить участок от деревьев.

разбивка зон на участки по координатам;
вырубка деревьев;
планировка;
возведение поселка рабочих;
подготовка основы для буровой;
приготовление и разметка площадки;
установка фундаментов под цистерны на ГСМ складе;
устройство обволоки склада, приготовление оборудования.

Следующий этап работ — это подготовка вышкомонтажного оборудования. Для этого:

производят монтаж техники;
монтаж линий;
монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков;
монтаж и подъем вышки;
пусконаладочные работы.

Вернуться к оглавлению

Предварительные работы

После того, как буровая машина установлена, прибывает спецкомиссия на проверку оборудования, техники и качества труда.

Когда бурильная установка готова, начинаются работы по приготовлению к бурению. Как только буровая машина установлена и возведение сооружений закончено, буровую проверяет спецкомиссия. Мастер бригады бурения, принимая комиссию, вместе с ней следит за качеством работ, проверяет технику и исполнение охраны труда.

Например, светильники по способу исполнения должны быть во взрывобезопасном кожухе, по шахте должно быть распределено аварийное освещение на 12 V. Все замечания производимые комиссией должны быть учтены до начала работ по бурению.

До того как начать буровые работы, техника оснащается соответствующим оборудованием: шурфом под квадрат, буровыми трубами, долотом, приспособлениями малой механизации, обсадными трубами под кондуктор, контрольно-измерительными приборами, водой и т. д.

На буровой должны быть домики для жилья, беседка, столовая, баня для сушки вещей, лаборатория для анализа растворов, инвентарь для тушения пожаров, вспомогательный и рабочий инструмент, плакаты по технике безопасности, аптечки и медикаменты, склад для бурильного оборудования, вода.

После того как вышка для бурения была установлена, начинается ряд работ по переоснастке талевой системы, в процессе чего осуществляется установка оборудования и апробирование средств малой механизации. Технология забуривания начинается с установки мачты. Ее направления должно быть установлено точно по центру оси вышки.

После центровки вышки производится бурение под направление. Это опускание трубы для упрочнения скважин и заливка ее верхнего конца, который должен по направлению совпадать с желобом, цементом. После того, как направление в процессе бурения скважин было установлено, еще раз проверяют центровку между осями ротора и вышки.

В центре скважины производят бурение под шурф для квадрата и в процессе обсаживают трубой. Бурение шурфа скважины исполняется турбобуром, который во избежание слишком быстрого вращения удерживается пеньковым канатом. Одним концом он крепится к ноге вышки, а второй удерживается в руках через блочок.

Вернуться к оглавлению

Завершение

После подготовительных работ, за 2 дня до пуска буровой, организуется конференция, где участвует вся администрация (главный инженер, технолог, главный геолог и т. д.). На конференции обсуждают:

Схема строения геологических пород на месте обнаружения нефти: 1 — глины, 2 — песчаники водонасыщенные, 3 — нефтяная залежь.

строение скважины;
строение пород в месте геологического разреза;
осложнения, которые могут возникнуть в процессе бурения и т. д;
затем рассматривают нормативную карту;
обсуждаются работы по безаварийной и скоростной проводке.

Процесс бурения может быть начат при оформлении следующих документов:

геолого-технического наряда;
разрешения о вводе буровой в действие;
нормативной карты;
вахтового журнала;
журнала по буровым растворам;
журнала ведения охраны труда;
учета работы дизелей.

На буровой могут применяться следующие виды механизмов и материалов:

цементирование оборудования;
плакаты с надписями о безопасности и об охране труда;
каротажное оборудование;
питьевая вода и техническая;
вертолетная площадка;
цементные растворы и буровые;
химические реагенты;
обсадные трубы и бурильные.

Бурение скважин — метод вырубания горной породы при котором образуется шахта. Такие шахты (скважины) испытывают на наличие нефти и газа. Для этого производят перфорацию ствола скважины для провоцирования притока нефти или газа из продуктивного горизонта. Затем производится демонтаж бурильной техники и всех вышек. На скважине устанавливается пломба с указанием названия и срока бурения. После этого мусор уничтожается, все амбары зарываются, а металлолом утилизируется.

Обычно вначале максимальный диаметр скважин не превышает 900 мм. В конце он редко когда достигает 165 мм. Процесс бурения представляет собой несколько процессов, в ходе которых происходит строительство ствола скважины:

процесс углубления дна скважин посредством раскрашивания горных пород буровым инструментом;
удаление разломанной породы их шахты скважины;
крепление ствола скважин;
проведение геолого-геофизических работ по исследованию породы разлома и обнаружению продуктивных горизонтов;
спуск и цементирование глубины.

По глубине скважины бывают следующих типов:

мелкая — глубиной 1500 м;
средняя — глубиной до 4500 м;
глубокая — 6000 м;
сверхглубокая — свыше 6000 м.

Процесс бурения — это разламывание горных пород буровыми долотами. Разломанные части этой породы вычищают потоком промывочного (жидкого) раствора. Глубина скважин увеличивается в процессе разрушения забоя по всей площади.

Вернуться к оглавлению

Возникающие осложнения

Обвал стенок скважины может произойти вследствие неустойчивой структуры породы.

При процессе бурения скважины могут возникнуть некоторые осложнения. Это могут быть:

обвалы стен шахты;
поглощения промывочной жидкости;
аварии;
неточное просверливание ствола скважин и т. д.

Обвалы могут возникнуть вследствие неустойчивой структуры породы. Их признаком могут служить;

повышенное давление;
слишком сильная вязкость промывочной жидкости;
слишком большое количество обломков при промывке шахты.

Поглощение промывочного раствора происходит из-за того, что раствор, залитый в шахту, полностью засасывается пластом. Обычно это происходит тогда, когда пласты имеют пористую структуру или большую проницаемость.

Бурение — это процесс, при котором вращающийся снаряд доводят до забоя, а потом поднимают снова. При этом скважины просверливаются до коренных пород, врезаясь на 0,5-1,5 м. После этого в устье опускается труба для предотвращения размыва и для того, чтобы промывочная жидкость, выходя из скважины, попадала в желоб.

Частота вращения бурового снаряда и шпинделя зависит от физических свойств горных пород, диаметра и вида буровой коронки. Скоростью вращения управляет регулятор подачи, создающий нужную нагрузку на коронку. При этом он создает определенное давление на резцы снаряда и стенки забоя.

Прежде чем начать бурение скважины нужно составить ее проектный чертеж, где указаны:

физические свойства пород: их твердость, устойчивость и водонасыщенность;
глубина и наклон скважины;
конечный диаметр скважины, на который влияет твердость пород;
способы бурения.

Составление проекта скважин начинается с выбора ее глубины, диаметра по окончании бурения, углов забуривания, структуры.

Глубина картировочных скважин зависит от геологического анализа с последующим его картированием.

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.