Способы бурения скважин

Отличие артезианских и песчаных водоскважин

Для бытовых нужд используются два основных вида скважин: артезианские и песчаные.

Первые не используют песок в качестве фильтра, с помощью которого происходит очистка воды. Для песчаных водоскважин характерно то, что в них песок выступает основным очистным фильтром.

Оба типа скважин имеют существенные отличия. Первое заключается в глубине. Артезианские колодцы имеют глубину, доходящую до 400 метров. Песчаные вырываются на небольшую глубину, которая обычно не превышает 13 метров. В редких случаях такие колодцы могут прорываться на глубину 90 метров.

Второе отличие в производительности. Скважина артезианского типа имеет гораздо большую производительность, чем ее песчаный аналог.

Третье отличие в сроке эксплуатации. Песчаную водоскважину максимум используют не больше 10 лет, артезианскую можно эксплуатировать свыше 50 лет. Зависит оттого, как осуществляется поддержание колодцев в пригодном состоянии.

Четвертое отличие — цена. Стоимость артезианских колодцев больше стоимости песчаных. Для их создания применяется больше оборудования. Выше сложность работы.

Пятое отличие — нормативные требования. Обустройство артезианских колодцев требует получения специального разрешения от местных органов. Масштаб обслуживания таких водоскважин широк. Обычно колодцы такого типа применяются для обеспечения питьевой водой целых населенных пунктов и городов. Поэтому требования к качеству получаемой из них воды и самой технологии бурения отличаются особой строгостью.

Создание песчаных водяных колодцев не требует получения разрешения. Их применяют в бытовых целях в рамках одной семьи, состоящей из 3-4 человек. Обустроить песчаный колодец для добычи воды с этой позиции гораздо проще.

Схема обустройства песчаного колодца

Вращательное бурение

Бурение вращателями роторными и перемещаемыми в вертикальных направляющих вышки. В условиях качки ПБУ наиболее сложно вращательное бурение станками шпиндель­ного типа. Существующие у них системы принудительных подач, подвески и разгрузки инструментов для условий моря непригодны, так как качка и дрейф ПБУ при жесткой связи ее со станком и последнего с бурильной колонной приводят к изгибам и поломкам труб вследствие смещения оси кронблока от оси скважины, периодическим отрывам буро­вого снаряда от забоя, утрате и разрушению керна, невоз­можности поддерживать необходимые режимы бурения. С целью повышения эффективности бурения с ПБУ вращательным способом отечественными и зарубежными специа­листами предложен ряд конструктивно-технологических ре­шений.

В АО “Дальморгеология” для бурения с плавсредств разра­ботаны и применяются в производстве два типа вращателей: ВМБ-5 на базе ротора от буровой установки УРБ-3 и пере­мещаемый в вертикальных направляющих вращатель от бу­рового комплекса КГК-100. При отсутствии дрейфа, боковой и продольной качки ПБУ базовые варианты этих вращателей позволяют почти беспрепятственно перемещаться в верти­кальном направлении плавсредству вместе с ротором и на­правляющими относительно бурового снаряда.

Опыт бурения вращателями описанных конструкций по­казал, что при волнении моря более 2 баллов на забой не передается заданная осевая нагрузка, так как ведущая ВМБ-5 заклинивается в роторе, а подвижной вращатель КГК-100 — в направляющих. Так как при бурении этими вращателями бурильная колонна обычно подвешена на тросе лебедки, же­стко соединенной с плавсредством, его качка приводит к пе­риодическим отрывам бурового снаряда от забоя, разрушает керн и не позволяет поддерживать необходимую осевую на­грузку на породоразрушающий инструмент.

Такие же трудности отмечаются при бурении в сложных гидрологических условиях моря с применением силового вертлюга, используемого для вращения бурильной колонны. Эта схема принципиально схожа со схемой бурения враща­телем от КГК-100.

Общий недостаток вращателей, устанавливаемых на вра­щаемой обсадной колонне, — большие потери времени и труда на приведение в каждом рейсе вращателя в рабочее положение и на разворот извлекаемых из скважины обсад­ных труб, резьбовые соединения которых при вращательном бурении сильно затягиваются.

Подводное устьевое оборудование.

      В практике бурения скважин с плавучих буровых средств (БС, ППБУ) широко применяют комплексы  полдводного устьевого оборудования (ПУО), устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра  скважины, при этом установленное на морском дне  оборудование  меньше подвержено механическим повреждениям.

      Комплекс ПУО предназначен:

§  для обеспечения при бурении скважины гибкой  замкнутой технологической связи между перемещающимся от воздействия волн и течений БС или ППБУ и неподвижным подводным устьем, установленным  на морском дне;

§  для направления в скважину бурильного инструмента, обеспечения замкнутой циркуляции бурового раствора, управления скважиной  при бурении и др.;

§  для надежного закрытия  бурящейся скважины  в целях предупреждения возможного выброса из скважины  при аварийных ситуациях  или при отсоединении буровой установки в случае больших  волнений моря.

Существует несколько конструкции ПУО, обеспечивающих бурение скважин  на разных глубинах моря – от 50 до 1800 м  и более.

Стоимость оборудования и услуг по пробуриванию

Оборудование для бурения артезианских водоскважин имеет следующие ценовые пороги:

• ручной бур — 1500-2000 рублей;
• бур, работающий на бензине — 7000-19000 рублей;
• шнековый бур — 30000-79000 рублей.

Дополнительно потребуются запасные буры на случай поломки, обсадные трубы, долота, буровые штанги, мотопомпы, хомуты.

При проведении работ устанавливается их стоимость за один погонный метр, зависящая от вида применяемых труб и их размера. Стоимость работ за погонный метр бурения варьируется от 1700 до 3000 рублей.

Отдельное внимание должно уделяться тому, по каким нормативам проводится бурение скважин. Основными документами являются: требования СанПин 2.1.4.1110-02 и СНиП 3.05.04-85

Дополнительно обустройство артезианских колодцев регулируется требованиями ряда ГОСТов и Законом «О недрах».

Водоскважины в зависимости от сложности и глубины работ могут быть пробурены в течение 2-14 дней.

Видео по теме: Бурение артезианской скважиной 60м за 8 часов

Подборка вопросов

• Михаил, Липецк – Какие диски для резки металла использовать?
• Иван, Москва – Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
• Максим, Тверь – Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
• Владимир, Новосибирск – Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
• Валерий, Москва – Как выковать нож из подшипника своими руками?
• Станислав, Воронеж – Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Типы артезианских скважин

Различают 4 типа водоскважин:

• отверстие с двойной обсадкой;
• водоскважина с переходом;
• классический колодец;
• колодец с кондуктором.

Общая схема залегания поземных вод для колодцев

Водоскважины с двойной обсадкой делают в тех видах почв, где присутствуют прослойки глины и песка. Подобные скважины роются в почвах, в которых водоносный слой имеет слабое давление. Для бурения используют две трубы обсадного типа. Одна из труб перфорированная и фиксируется прямо в водоносном слое. Она может устанавливаться как в верхней части слоя, так и в нижней. Внутри трубы находится насос. С помощью него через специальные отверстия вода поступает в трубу и закачивается вверх. Другая труба расположена выше и доходит только до известкового слоя.

Водоскважины с переходом вырываются в тех местах, где известковый слой имеет хорошее давление, но в нем присутствуют многочисленные прослойки из глины, песчаные линзы и крупные камни. При наличии внутри почвы сыпучих песков также рекомендуется бурить скважины такого типа.

При бурении артезианской скважины с переходом используются три обсадные трубы. Первая имеет самый большой диаметр и фиксируется до труднопроходимого слоя почвы, состоящего из камней, сыпучих песков и глины. Вторая имеет меньший диаметр и зарывается глубже вплоть до слоя извести. Третья имеет самый маленький диаметр по сравнению с первыми двумя и зарывается через каменные, песчаные и известковые слои до места, в котором пласт вскрывается.

Классические колодцы вырываются, когда в почве нет препятствий в виде прослоек из глины и песка, а водоносный слой имеет хорошее давление. При создании классической водоскважины используется одна обсадная труба. Ее зарывают до верхней части слоя, после чего в слое извести делают открытый ствол, имеющий меньший диаметр по сравнению с обсадной трубой. Внутри трубы устанавливают насос, который фиксируется на глубине 10 метров в зависимости от уровня воды. При помощи насоса и давления вода из скважины поступает в трубные отверстия и движется вверх.

Колодцы с кондуктором уместны при невозможности нормального пробуривания и при отсутствии в известковом слое глинистых и песчаных участков. При этом используются две трубы, одна из которых (кондуктор) больше по диаметру, чем обсадная. Эта труба фиксируется в верхних слоях почвы.

Последовательность строительства промышленных скважин

Буровые работы проводятся в следующем порядке:

1. оформляется соответствующая лицензия на право использования подземных недр;
2. разрабатывается проектная документация;
3. проект согласуется с разрешительными организациями, осуществляющими надзор за водопользованием и водоснабжением;
4. производится исследование состава грунта и начинаются буровые работы.
5. Оформляется паспорт установки и пользования водозаборной конструкцией.
6. Устройство получает кадастровый номер.
7. Монтируются насосы и водозаборный узел.
8. На окончательном этапе определяется качество воды, и подбираются необходимые очистные установки.

Видео: Бурение промышленных скважин на воду

Подборка вопросов

• Михаил, Липецк – Какие диски для резки металла использовать?
• Иван, Москва – Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
• Максим, Тверь – Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
• Владимир, Новосибирск – Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
• Валерий, Москва – Как выковать нож из подшипника своими руками?
• Станислав, Воронеж – Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Обсаживание стенок скважин

Некоторые загородные участки в Москве и пригородах располагаются на сыпучих рыхлых грунтах. Нестабильность породы может привести к обрушению выработки. Работы придется прекратить и перенести котлован в другое место.

Альтернативный вариант – одновременно с бурением скважины проводить обсаживание стенок. Технология заключается в укреплении ствола специальными обсадными трубами. Изделия выпускаются в 2 модификациях:

1. Муфтовые. С обеих сторон оснащаются резьбой. Фиксация выполняется резьбовым соединением с помощью муфт с внутренней нарезкой.
2. С высаженными концами. Для стыковки не требуются дополнительные крепежные элементы или особые фитинги. На одном из торцов производится высадка – увеличение сечения на толщину стенки за счет уширения путем нагревания. Она оснащается внутренней резьбой. На противоположной стороне выполняется наружная нарезка. Фрагменты колонны стыкуются ввинчиванием.

Некоторые владельцы загородной собственности применяют для обсаживания ствола трубы из ПВХ. Изготовители оснащают пластиковые изделия крепежными элементами.

Особенности пробуривания водоскважин

Бурение скважин подразумевает использование специально предназначенного для этого оборудования. Процесс проходит при соблюдении плана, отступление от которого чревато поломкой бурильных агрегатов и нарушением всей технологии

Важно учитывать, что перед известковым слоем в почве присутствует слой, состоящий из четвертичных отложений, отсечение которого крайне необходимо. При неправильном пробуривании этого участка земли может произойти дальнейшее смешение глубоких артезианских и поверхностных грунтовых вод, что сильно отразится на качестве питьевой воды

Процесс включает в себя 2 этапа:

• изучение местности и поиск места, где будет происходить пробуривание;
• само бурение скважин.

Поиск места для бурения

На первом этапе геологом изучается местность, в которой предполагается буравление. Известно, что подземные воды имеются в любых участках местности, но их добыча зависит от структуры самих почв, от наличия в них глинистых прослоек, слоев песка, камней. Анализ структуры почв проводится специальным оборудованием, после чего принимается решение о месте, в котором будет происходить бурение.

Само бурение артезианской скважины под ключ проходит в три этапа:

Копка приямки для буровой установки

• создание приямок, в которых размещаются буровые установки небольших габаритов, после чего к месту работ подгоняют бурильное оборудование и монтируют его;
• вращательным способом происходит разрушение пород, входящих в структуру почв, и их подъем на поверхность;
• укрепление стен водоскважины, установка обсадных труб и насосов, замер искривлений труб и вырытого колодца с последующим демонтажом всего бурильного оборудования.

Существуют три основные технологии буравления водоскважин:

• шнековым методом;
• ручным методом;
• роторным методом.

Принцип работы станка для несыпучего и сыпучего грунта

Для установки скважины на воду именно таким способом в несыпучем мягком грунте нужно отдать предпочтение забивному стакану. Особенность породы в том, что она отлично прилипает и крепится в стенке снаряда. Если рассматривать песчаный грунт, то сыпучие частицы песка не смогут задерживаться в стакане и попросту будут высыпаться назад. Для такой почвы применяется другой снаряд.

Для ударно-канатного бурения посредством стакана нужно провести ряд действий:

1. Поднять снаряд над забоем при помощи лебедки и резко опустить его вниз, чтобы создалось максимальное давление.
2. При ударе кромки стакана об породу происходит захватывание грунта.
3. Чтобы далее провести углубление снаряда в полость породы, нужно использовать ударную штангу. Она ударяет по поверхности наковальни, расположенной на стакане, и тем самым углубляет снаряд в почву.
4. После того как сделаны несколько ударов, снаряд полностью заполнен породой. Для очищения его нужно поднять наверх. Не стоит беспокоиться, что грунт будет высыпаться, так как он несыпучий и отлично трамбуется.
5. После того как стакан очищен от грунта, он возвращается на место, и продолжается проведение бурильных работ.

Перед бурением следует выполнить анализ почвы

Ударно-канатный способ подходит и для бурения скважины под водозаборную установку в полости песчаного грунта, но для этого запрещается использовать стакан, так как порода не способна задерживаться внутри него. В этом случае нужно использовать именно желонку.

Суть метода заключается в следующих действиях:

1. Желонка обладает специальным клапаном, который открывается именно в тот момент, когда снаряд ударяется о поверхность породы. За счет этого происходит попадание почвы внутрь.
2. Клапан закрывается автоматически при поднятии его на поверхность и, естественно, под действием тяжести породы, расположенной внутри. В итоге грунт сыпучего вида остается в полости желонки.
3. Как только снаряд поднят на поверхность, он освобождается от почвы, и можно проводить дальнейшие работы.
4. По мере продвижения работ, в частности как только начинается постепенное углубление скважины, нужно пользоваться обсадной трубой с целью укрепления снаряда.
5. Первая труба должна быть обязательно сделана в виде конусного расширительного башмака.
6. При углублении скважины обсадные трубы под силой собственной тяжести или при несильных ударах будут постепенно опускаться глубже в полость забоя.
7. Обсадную трубу нужно выбирать так, чтобы ее диаметр был намного больше диаметра бурильного снаряда. Это позволяет делать срез лишнего слоя породы при опускании снаряда.

Если канатная технология при условии выполнения работы своими руками осуществляется на сыпучем грунте или в месте, где есть прослойка такой почвы, то есть риск того, что забой попросту будет засыпан. Именно поэтому лучше запастись несколькими видами снарядов для их комбинирования.

Такое бурение может проводиться и без опыта работы, так как главное — это четкое выполнение поставленной задачи по рекомендациям специалистов.