Скорость бурения скважин на воду. Как производится бурение скважин на воду: технология процесса. Введение в обсадные трубы нижней пробки. Для этого цементировочную головку отвинчивают от колонны и в устье обсадной колонны вводят нижнюю пробку. После этого

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.

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.

Основные термины

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.

Типы скважин

Водяные скважины можно разделить на три основных типа, в зависимости от целевого водоносного горизонта (рисунок 2):

• неглубокий песок;
• глубокий песок;
• известняк (артезианский водоносный горизонт).

Рисунок 2. Расположение водоносных горизонтов

В Московской области расположение водоносных горизонтов колеблется в следующих интервалах:

• первый (неглубокий песок) – 10 – 30 м;
• второй (глубокий песок) – 40 – 90 м;
• третий (известняк) – достигает отметки 220 м.

Скважины на известняк - водоносный комплекс палеозойских каменноугольных отложений, который питает Московскую область и делится на несколько горизонтов:

• серпуховской (нижний карбон);
• подольско-мячковский (средний карбон);
• каширский (средний карбон);
• касимовский слой (верхний карбон);
• гжельский (верхний карбон).

Московская область разделена на следующие водоносные районы:

• южный – уровень воды находится на глубине 10 – 70 м, глубина скважин от 40 до 120 м;
• юго-западный – имеет небольшой дебит, глубина скважин в среднем 50-70 м;
• центральный район – самый большой по площади, воды преимущественно карбонатные, карбонатно-сульфатные;
• восточный - глубина залегания водоносного горизонта – 20 – 50 м, воды сильно минерализованы.

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.

Технология бурения скважин на неглубокий песок

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:

• небольшая стоимость;
• быстрый процесс бурения;
• возможность эксплуатации с применением недорогого вибрационного насоса.

Недостатки скважины на неглубокий песок:

• относительно небольшой срок службы;
• небольшой дебит;
• нестабильное качество воды;
• зависимость уровня воды от сезонных колебаний и соседних водоразборов.

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:

• металлические;
• пластиковые.

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.

Конструкция скважин на песок

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):

• перфорированная основа - 1;
• каркас фильтрующего слоя - 2;
• непосредственно фильтрующий слой – 3.

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:

• каркасно-стержневые;
• сетчатые;
• комбинированные.

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:

• поддерживающего – крупноячеистого;
• рабочего – среднеячеистого;
• защитного – мелкоячеистого.

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.

Технология бурения скважин на глубокий песок

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:

• дебит скважин на глубокий песок выше, чем на неглубокий (1,5 – 2.5 м 3 /ч);
• качество воды лучше (стабильней), чем в неглубоких скважинах;
• время бурения и стоимость ниже, чем для артезианских;
• в отличие от бурения глубоких артезианских скважин, не требуется лицензия на недропользование.

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.

Технология бурения скважин на известняк

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:

• возможность бурения в любом месте;
• стабильное качество воды;
• долгий срок эксплуатации;
• высокая производительность.

Недостатки артезианской скважины:

• технологическая сложность бурения;
• высокая стоимость бурения;
• возможна высокая минерализация воды;
• юридическим лицам необходима лицензия на пользование недрами.

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 скважин на известняк

Конструкция скважины на известняк может быть четырех видов:

• классическая – включает в себя обсадную трубу, доходящую до водоносного известняка, а далее открытый ствол меньшего диаметра (подходит для крепких известняков);
• с двойной обсадкой – состоит из обсадных труб двух диаметров: большего в верхней части до водоносного горизонта и меньшего в водоносном горизонте (рисунок 12);
• с кондуктором – применяется, когда необходимо отсечь четвертичные отложения обсадной трубой большего диаметра;
• телескопическая – конструкция состоит из трех и более обсадных колонн разного диаметра, где каждая последующая колонна диаметром меньше предыдущей, применяется в районах со сложной геологией, чтобы отсечь неустойчивые и водоносные породы.

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:

• Пробурив растительный слой, толщу песка с включениями гравия, толщу глины, доходим до известняка (см. рис. №12). По характеру бурения, скорости проходки, визуальному контролю разбуренной породы, поднятой (вымытой буровым раствором) на поверхность, определяем литологический разрез.
• Немного подбуриваем известняк, поднимаем инструмент.
• Производим обсадку металлической трубы на кровле известняка.
• Меняем долото, промываем ствол скважины от бурового раствора. Использовать для дальнейшего бурения необходимо чистую воду (без бентонита).
• Продолжаем бурение по известняку внутри металлической трубы.
• Пройдя слой сухого известняка, доходим до трещиноватого, водоносного известняка. Трещины в известняке можно определить по поглощению (провалу) циркулирующей воды во вскрытую трещину. Буровой инструмент тоже может провалиться на 10-15 см.
• Поднимаем буровой инструмент, меняем долото на меньший диаметр.
• Продолжаем бурение, вскрываем трещиноватый известняк, внимательно контролируем процесс, чтобы определить наличие в известняке прослоек мергеля, глин, песка, если таковые будут.
• Вскрыв 5,10 или 20 метров водоносного известняка, производится обсадка пластиковой трубы. Глубину вскрытия известняка определяет буровой мастер по косвенным признакам, в зависимости от мощности, толщи, водоносного горизонта, необходимого количества воды и литологических особенностей.

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:

1. Начинаем бурить скважину под 133 металлическую трубу долотом 146 или 155 (161) мм. Но, не дойдя до известняка, встречаем в разрезе валуны вместе с водоносным песком.
2. При бурении ниже валунов начинаются прихваты инструмента – выпадают камни на направляющую с долотом и заваливают его, мешают продолжать дальнейшее бурение, блокируют, не дают поднять инструмент из ствола скважины.
3. При попытке согласовать установку кондуктора с заказчиком, он не дает разрешение на увеличение стоимости скважины и готов к результату без пластика. Принимаем решение изолировать неустойчивые породы, установив в разбуренный ствол трубу диаметром 133 мм.
4. Дальнейшее бурение продолжаем внутри трубы долотом 124 мм.
5. Дойдя до известняка, устанавливаем металлическую трубу 114 мм. Герметизируем переход между трубами пакером, для исключения перетока грязи и воды в щель между трубами.
6. Промываем ствол скважины от бурового раствора. Разведываем дальнейший разрез в известняке долотом 76 мм на чистой воде.
7. При вскрытии известняка обнаруживаем в нем прослойки глин, верхняя часть водоносного известняка разрушена.
8. Принимаем решений изолировать прослойки глин глухой металлической трубой Ø89 мм, а разрушенный известняк оборудовать перфорированной трубой.
9. Для этого разбуриваем вскрытый известняк долотом 98 мм - до крепкого известняка. Поднимаем буровую колонну и производим обсадку 89 трубы.
10. В крепком известняке водоприемную часть оставляем открытым стволом Ø76 мм.

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:

• Труба Ø133 мм – обеспечит дебит до 3 м 3 /ч, подойдет для обеспечения водой одного или двух коттеджей;
• Труба Ø 159 мм – обеспечит дебит до 8 м 3 /ч, вариант для большого дома с дополнительными строениями или для нескольких домовладений;
• Труба Ø 219 мм – обеспечит дебит до 15-40 м 3 /ч, такие скважины являются промышленными и способны обеспечить водой промышленный объект или небольшой поселок.

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:

1. Владения буровой организацией исчерпывающей информацией о геологических особенностях участка, где будут выполняться работы. Необходим опыт работ в этом месте.
2. Наличия в штате профессиональных буровиков, способных ответственно, щепетильно относится к буровому процессу и к строительству правильной конструкции скважины.
3. Добросовестности и ответственности организации. Сегодня, в погоне за максимальной выгодой, многие теряют эти важные человеческие качества, придумывая разные схемы обмана заказчиков .
4. Добросовестности и ответственности буровой бригады. Желание быстро нажиться часто приводит к обману работодателя и заказчика одновременно. Продажа на сторону недоустановленных труб в скважину, бурового инструмента. Сговор с заказчиком по глубине скважины (давай напишем 30, а сделаем 50, 20 метров пополам…) лишая тем самым гарантии заказчика.
5. Организация должна владеть материально-технической базой. Выполнять ремонт техники, изготавливать под свои нужды детали для скважин (выточить переход, изготовить пакер, нарезать резьбу), складировать необходимый инструмент и оборудование. Иметь квалифицированный штат сотрудников способных обеспечивать функционирование базы и обеспечивать непрерывный рабочий процесс буровых и монтажных бригад.

Сочетание всех этих критериев - залог строительства скважины по технологии и получения надежной скважины на Вашем участке. Именно этим критериям соответствует компания «Водная Помощь».

Наличие скважины на загородном участке, зачастую является необходимым условием для создания комфорта. Многие предпочитают иметь независимый источник даже при наличии централизованного водоснабжения. Отсутствие такового вызывает необходимость добывать воду из недр. Уровень современной техники значительно расширил возможности бурения. Но скважина на воду своими руками остается реальностью и недорогим способом обеспечения ею.

Обеспечение водой – первостепенная задача при обустройстве любого жилого помещения. На сегодняшний день существует несколько способов добычи воды:

• колодец;
• абиссинский колодец:
• песчаная скважина;

• артезианская скважина.

Обустройство колодца – это процесс трудоемкий, поэтому дорогостоящий.

Недостатком его является еще и то, что вода черпается из верхних слоев, что создает большую вероятность попадания загрязнений как внешних, так и поступающих через верхние слои грунта. Количество воды ограничено, средний дебит составляет 0,5 куба в час. Колодец требует постоянной чистки и ремонта, все эти процессы проводятся вручную.

Скважина – более современный, надежный, долговечный и доступный способ добывания воды. Пробурить скважину на воду можно на любом земельном участке. В зависимости от глубины нахождения водоносных пластов выбирается вид конструкции: абиссинский колодец, песчаная или артезианская скважина. Если водоносный пласт расположен на глубине до 12 м, бурится абиссинский колодец. Если данный показатель составляет 50 м, воду можно добывать с помощью песчаной скважины. Артезианская необходима, если вода находится на глубине до 200 м.

Абиссинская скважина имеет небольшой диаметр, в нее не попадают поверхностная грязь и пыль. Дешевый и надежный вариант при умеренном количестве использования воды. Песчаная скважина имеет дебит в среднем 1,5 куба в час. Это фильтровый вид, т.е. на водоносный песок ставится из полимеров или нержавеющего металла. Артезианская скважина бесфильтровая, вода подается чистая, без примесей. Дебит составляет от 5 до 100 кубов в час.

Схема принципа работы скважины на воду (песчаный вид) дает наглядное представление о ее внутреннем устройстве.

Выбор вида скважины – процесс крайне важный и ответственный.

Полезный совет! Если нет сведений о глубине залегания водного пласта, без предварительной разведки определять вид скважины не стоит. Это может привести к незапланированным дополнительным расходам и неожиданно низкому дебиту.

Основные способы бурения скважин под воду

Назначение кессона. Цены и характеристики самых популярных моделей.

Инструменты, используемые при бурении скважин на воду своими руками

При обустройстве скважины на воду своими руками большое значение имеет правильный подбор инструментов. Он определяет скорость и качество работы.

Буровой инструмент должен быть изготовлен из прочного и износоустойчивого материала, лучше всего стали. Его можно купить в магазине, а можно изготовить самостоятельно и быть уверенным в его качестве. Основные инструменты, используемые при самостоятельном бурении скважины:

• ложка. Состоит из стального пустотелого цилиндра, у которого в верхней части расположена головка с резьбой для соединения со штангами, а в нижней – режущая кромка. Корпус имеет продольный прорез с подогнутым внутрь одним краем, а второй заточен и может работать при вращении как лезвие. Буровую ложку можно изготовить в мастерской, где есть токарный станок и кузница. Эти приспособления имеют диаметр 70,140 и 198 мм. Данная величина ложки должна на 10 мм превышать диаметр опускаемых после бурения труб;
• зубильное долото. Ствол скважины округляется путем поворачивания долота на угол 15–20 градусов после каждого удара. Инструмент изготавливается путем ковки из одного куска вязкой стали. Угол его заострения – 90 градусов. Зубильные долота имеют диаметр 74, 108, 147 мм. Приспособления небольших размеров можно изготовить в мастерских, где имеется хотя бы небольшая кузница, а также токарные и строгальные станки;

• желонка. Ее корпус состоит из железной или стальной трубы, к верхней части которой присоединена вилка с конусной резьбой для подвешивания к канату или прикрепления к рабочим штангам. В нижней части труба снабжена стальным режущим башмаком с клапаном. Корпус желонки можно изготовить из обсадной или газовой трубы длиной 1–2 м;
• шнек. Он имеет плоские спирали с учащенным шагом. На конце инструмента есть забурник, который разрушает породу, а плоские спирали выносят ее на поверхность. Эффективность шнека можно увеличить, если использовать для вращения небольшой двигатель, например, от пилы, мотоплуга и т. д.;
• стакан. Представляет собой обычную трубу с заостренными нижними торцами. Работа с ним заключается в подъеме и сбрасывании его с высоты 2–3 м на забой. Острые торцы режут породу и отрывают ее от забоя;
• штанга. Применяется для ударного и вращательного бурения. На ней опускают на забой инструмент, при ее вращении ведется бурение, с ее помощью извлекается на поверхность разрушенная порода. Штанги испытывают нагрузки на сжатие, растяжение, изгиб и скручивание. В качестве данного инструмента можно использовать прутки из стали квадратного или круглого профиля, а также водопроводные трубы с усиленной стенкой.

Цена скважины на воду под ключ

Стоимость скважины на воду под ключ, цена за метр бурения – это комплексная величина, на которую влияет ряд обстоятельств. В первую очередь она зависит от местонахождения объекта и специфики местности. Геологические разрезы на территории одной области неоднородны, распределение водоносных горизонтов различается. Как результат – бурение скважин на воду в каждом районе стоит по-разному. Кроме того, имеют значение состав почвы и ландшафт.

• район разработки;
• используемую методику;
• транспортные расходы;
• глубину залегания водоносных горизонтов;
• монтаж оборудования;
• непосредственные работы по бурению и раскачке скважины для воды;
• тип скважины, особенности ее технического обустройства.

Сначала проводится квалифицированное исследование грунта, в результате чего подбирают технологию и оборудование. Так как все работы по бурению скважины для воды выполняются одной компанией, можно сэкономить усилия и время, получив воду в кратчайший срок.

Водоснабжение частного дома из скважины: схема размещения основных элементов

Устройство скважины для воды в частном доме и подключение к ней водопровода трудностей не вызовет, если правильно составить схему и приобрести качественное оборудование. Схема водоснабжения частного дома из скважины содержит 3 основных составляющих:

• источник (скважину);
• насосную станцию;
• трубопровод.

Эти основные составляющие оснащают дополнительными:

• кессоном для скважины;
• автоматикой;
• очистными фильтрами;

• водонагревателем.

Для подключения водоснабжения к дому необходимо проложить трубы. Если не планируется устраивать изоляцию в виде цементного тоннеля (что хлопотно и трудоемко), нужно вырыть траншею, которая опустит их ниже точки промерзания. Еще вариантом изоляции могут быть фольгированные материалы из стекловолокна.

Сырье для труб используется различное: есть несколько видов металлических и еще большее разнообразие неметаллических, полимерных изделий.

Полезный совет! При замене или прокладке водопроводных труб следует помнить, что соприкосновение с водой и образование конденсата обязательно приведут к появлению коррозии на металлических изделиях. Не подвержены коррозии трубы из пластика.

Насосы для скважин: основные характеристики

При обустройстве насосной станции одним из основных механизмов является насос. Выбор данного аппарата чрезвычайно важен.

По способу работы насосы делятся на 2 типа:

• поверхностные;
• погружные (глубинные).

Поверхностные насосы выкачивают воду из скважин, глубина которых не превышает 8 м. Они устанавливаются на поверхности, способ монтажа достаточно прост.

Для больших глубин следует выбирать погружные насосы. Они бывают нескольких видов:

• центробежные. Работают за счет центробежной силы, которую создают лопасти гребных колес при вращении вала;
• шнековые (или винтовые). Перекачивание жидкости происходит вследствие перемещения ее вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса;

• вихревые. Основа конструкции – колесо с лопастями, помещенное в корпус и прикрепленное к валу. Приводится в движение за счет центробежно-вихревой силы;
• вибрационные. Работают вследствие вибраций мембраны, от чего возникает разность давлений, и жидкость перекачивается в систему водоснабжения.

Основные параметры, которые должны учитываться при выборе насоса для скважины:

• производительность;
• мощность;
• глубина, дебит и диаметр скважины;

• стоимость.

Цена погружных насосов для скважины на воду значительно выше, чем поверхностных. Это обусловлено их большей мощностью, производительностью, особенностями конструкции и монтажа. Среди погружных самыми производительными и дорогостоящими являются центробежные насосы, среди которых популярны шнековые виды. Они имеют высокие технические характеристики, хорошую производительность и умеренную цену.

При необходимости выдавать небольшой объем воды за короткое время лучше отдать предпочтение вихревому насосу. Вибрационное устройство чаще используют с целевой направленностью – раскачать скважину. Длительное воздействие вибрации может привести к повреждению ближайших к насосу частей скважинной конструкции.

Полезный совет! При выведении параметров скважины некоторые показатели являются величинами относительными. Потому при покупке насоса стоит выбирать подходящую модель с запасом производительности.

Можно купить ручной насос для воды из скважины. Он требует прикладывания физических усилий, но значительно надежнее, гораздо дешевле, проще в ремонте и долговечнее в эксплуатации. Ручные насосы бывают нескольких видов:

• крыльчатые. Принцип действия: под воздействием ручного рычага вращается крыло, приводящее в действие всасывающий элемент;
• поршневые. Давление создается на выходе;
• штанговые. Действуют по тому же принципу, что и поршневые. Поршень значительно вытянут, напоминает штангу, отсюда и название;
• мембранные. В основе функционирования – возвратно-поступательные движения мембраны.

Выбирая ручной насос для воды из скважины, необходимо прежде всего учитывать глубину залегания водного пласта. Самым глубинным из ручных насосов является поршневой (до 30 м), мембранный эффективен до 8–10 м. Все виды ручных насосов может полноценно заменить поверхностный.

Основы правильной эксплуатации скважин

Цена ремонта скважины на воду всегда высокая, так как данный процесс сложный и трудозатратный. Сделать это самостоятельно удается далеко не всегда. Для того чтобы скважина долго и полноценно снабжала водой, необходимо при ее запуске выполнить следующие правила:

1. Включать насос в первый раз необходимо плавно. Поворачивать вентиль на оголовке нужно, начиная от минимального значения водоотбора, и доводить до оптимальной величины.
2. Длительность первого водоотбора должна составлять не менее двух часов.
3. В ходе эксплуатации необходимо избегать чрезмерно кратковременных включений насосной станции.
4. Систематический и значительный водоотбор в первые месяцы эксплуатации позволит обеспечить постоянный приток воды и полноценное функционирование скважины.

Полезный совет! В начале пользования водой из скважины необходимо в обязательном порядке отнести образец для химического анализа состава. Это позволит быть уверенным в полезных свойствах воды, используемой в качестве питьевой, а также даст возможность правильно эксплуатировать систему водоснабжения в целом.

Скважина на воду своими руками : возможные проблемы и способы их решения

Даже при уплате требуемой стоимости скважины на воду под ключ, когда работу выполнили профессионалы, не всегда удается избежать неприятностей в процессе пользования. Наиболее частые проблемы в ходе эксплуатации скважины:

• заиливание:
• загрязненная вода;
• слабый поток.

Если скважина используется не систематически, а только в летний период, заиливание практически неизбежно. Промывать конструкцию в такой ситуации нет необходимости, но нужна интенсивная прокачка.

Загрязненной вода может стать из-за попадания грунта, промежуточных вод. Чаще всего причиной является разгерметизация обсадных труб. Нужен ремонт, он может быть значительным, если потребуется замена обсадки, а не просто заделывание отдельных участков.

Полезный совет! При закупке материалов для обустройства обсадные трубы для скважины на воду, цена которых относится к бюджетной, выбирать не стоит: эффективность работы самой дорогой насосной станции может быть сведена к нулю именно из-за проблем разгерметизации. Надежны и удобны при монтировании обсадки пластиковые кольца.

Слабый поток может быть причиной засоренности фильтра. Устранением данной проблемы станет чистка или замена фильтра в целом.

Разобраться, как сделать скважину для воды своими руками, или же заказать под ключ, приняв условия и стоимость скважины на воду уже в готовом варианте, – каждый решает сам. Цена не может быть приоритетом, как и производитель техники. Главное, чтобы на выходе было качество и количество воды, которое необходимо для ежедневного потребления и жизнеобеспечения.

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.

Выбор типа скважины

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:

• Фильтровым – песчаный колодец;
• Безфильтровым – артезианский колодец;
• Колодцем трубчатым.

Артезианские

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

Песчаные

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:

• низкая производительность;
• вероятность заиливания;
• попадание в скважину грунтовой или поверхностной воды.

Кроме того, песчаная скважина обычно служит не более десяти лет.

Колодец

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 и анализ воды

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

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

• Механическое;
• Ручное.

В зависимости от принципа работы буры:

• Ударно-вращательный метод;
• Ударный;
• Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

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:

1. Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
2. Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
3. Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
4. Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
5. Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

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.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

• Прочный канат;
• Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
• Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

1. Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
2. Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
3. К верхней части стакана крепят трос.
4. Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
5. Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

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.

Колонковый способ

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.

Давайте рассмотрим технологию бурения скважин на воду, как сегодня выполняются такие работы, и каким образом эти знания могут помочь непрофессионалу.

Что нужно знать о скважинах

Конечно, было бы неразумно долгое время учиться, узнавая все тонкости создания скважин, для того, чтобы потом эту работу сделал кто-то другой, да и при личном участии в работах такой объем знаний не нужен. Тем не менее технологию бурения хотя бы в упрощенном виде знать нужно, потому что это будет защитой от ошибок, да и от обмана недобросовестными исполнителями.

Рассмотрим три основных способа бурения:

1. Шнековое.
2. Роторное.
3. Ударно-канатное.

Они различаются способами разрушения грунта в скважине, а также методами, извлечения породы. Это, конечно же, сказывается на стоимости работ, и на то, как будет выглядеть участок после каждого вида оборудования. Давайте остановимся на технологии более детально.

Этот метод по праву считается самым дешевым и простым. Поэтому спрос на него более высокий, что сказалось на формировании бригад, представители которых будут настаивать именно на таком бурении, ведь в случае отказа они останутся без работы, так как другого оборудования, зачастую, не имеется.

Такая технология приемлема только для мягких пород грунта.

Для работ применяется малогабаритная буровая установка, доставить которую может небольшой грузовик. Собрав за четверть часа оборудование, бригада сразу приступает к работе. Шнек входит в грунт, и благодаря тому, что это своего рода винт, земля без проблем поднимается на поверхность его лопастями. Ландшафт остается практически нетронутым, и навести порядок после ухода бригады не составит труда, тем более, когда скважина менее 10 м. и работы выполнялись без бурового раствора.

Бурение роторным способом

Сейчас эта технология является самым распространенным способом устройства скважин на воду. Что она собой представляет? Используется специальная бурильная труба, внутри которой находится вращающийся вал с наконечником – долото. Именно этот наконечник погружается вглубь. Работает система при помощи гидравлической установки. Такой способ позволяет бурить практически любую породу даже на большой глубине.

Принцип работы такой буровой установки основан на разрушении буром слоя грунта внутри обсадных труб, и вымывании его из скважины бурильным раствором. С помощью такой технологии разрушаются даже фрагменты подземных скальных пород.

Для более качественного вскрытия водоносного горизонта и получения большей отдачи потребуется обратная промывка.

Уже через 2–3 недели после начала работ можно делать анализ артезианской воды, которой должно с избытком хватить для одного домовладения.

Однако, этот тспособ наиболее трудоемкий, и выполняется на более сложном оборудовании. По этой причине бурение скважин с использованием обратной промывки обычно обходится дорого. Такая установка имеет большую массу, поэтому размещается на платформе мощных грузовых автомобилей МАЗ, ЗИЛ и им подобных. Передвижение тяжелой техники по приусадебному участку очень изменит его вид.

Такая технология позволяет пробиться до водоносного слоя с большими усилиями. Хотя этот метод очень старый и не скоростной, тем не менее он остается самым качественным способом устройства скважины.

Суть этого метода заключается в том, что почва разрушается тяжелым снарядом, который падает с определенной высоты, и врезается в грунт. При вытягивании снаряда внутренняя полость его очищается, и процесс повторяется. Если грунт остался в скважине, то используется желонка, но, чаще всего они объединены в одном снаряде.

Работы проводятся до тех пор, пока в достаточной мере не откроется водяной слой.

Преимущество такого бурения в том, что происходит «сухое» операция, так как не применяется раствор. Это способствует более точному вскрытию водоносного горизонта и обеспечивает максимально возможный эффективный срок службы скважины более 50 лет.