Способы бурения скважин: роторный, ударно-канатный, шнековый

Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов

Устройство водозаборной скважины сопряжено с применением различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекают с помощью желонки. Для проходки по глинистым и скальным породам используют способы бурения скважин, основанные на вращательном и вибрационном принципе.

В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину. Мы расскажем, как подобрать оптимальную технологию бурения, позволяющую быстро и безупречно пройти выработку для устройства водозабора.

Для наглядного представления предложенной нами информации текст дополнен полезными схемами, фото-подборками, видео-руководствами.

Виды буровых способов

Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

Различают три основных способа механического бурения:

Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на четыре основных вида бурения:

Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение – механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу – коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой – нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для ручного бурения колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

геологоразведка полезных ископаемых;
бурение разведочных скважин;
устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

Для устройства частных скважин на воду в некоторых случаях колонковый способ используется перед тем, как начать шнековое или роторное бурение, выполняя одновременно разведывательную и подготовительную роль.

В устройстве частных скважин колонковое бурение используется в комплексе с ударно-канатным. Глинистые слои проходят колонковой трубой. Пески неплотного сложения, гравий и галечник с песчаным заполнителем, которые не задерживаются в колонковой трубе, извлекают из ствола желонированием.

По эффективности колонковый метод несколько уступает шнековому способу бурения водозаборных скважин. Шнеком бурят быстрее, но он не позволяет полностью освободить ствол от пробуренной породы. Их редко используют в паре. А уж если приведется, то шнеком проходят первые несколько метров.

Используемое оборудование и инструменты

Для колонкового бурения используются следующие инструменты:

буровые коронки из алмазного или другого твёрдосплавного материала (сталь, вольфрам, победит);
колонковая труба;
труба для отвода шлама;
штанги, требующиеся для наращивания буровой колонны;
муфтовые соединения, переходники между трубами, промывочный сальник.

При бурении в скальных породах буровая коронка быстро изнашивается и подлежит замене. Материал коронки – дорогостоящий, выдерживающий колоссальные нагрузки, наибольшее распространение получили алмазные буровые варианты.

Все используемые в процессе бурения инструменты должны соответствовать соосности, т.е. располагаться ровно относительно оси бурения.

Технология колонкового бурения

Главная особенность колонкового бурения – прохождение породы с полным её сохранением в колонковой трубе. Т.е. при работе бурильного оборудования коронка по кольцу разрушает грунт, который по мере заглубления проталкивается в колонковую трубу и удерживается в ней за счет собственной плотности.

При извлечении наполненной трубы из ствола выработки, ее освобождают от керна путем простукивания кувалдой.

Поэтапный процесс колонкового бурения выглядит следующим образом:

бурильную коронку соединяют с колонковой трубой;
колонковая труба соединяется со штангами, которые наращиваются по мере углубления;
верхняя штанга закрепляется в буровом станке;
бурильный станок вращает буровую колонну и постепенно “ввинчивает” ее в грунт;
колонковая труба постепенно наполняется керном – заклинившим в ее полости грунтом;
после проходки 50 – 70 см буровая колонна извлекается на поверхность, штанги по очереди отсоединяются до тех пор, пока не извлечется колонковая труба;
трубу освобождают от выбуренной породы;
опорожненный снаряд снова опускают на забой, наращивая буровую колонну штангами.

Действия производятся в описанном порядке до тех пор, пока скважина не вскроет водоносный горизонт и не заглубится на 50 см в нижележащую водонепроницаемую породу.

Если фиксация верхнего водоносного горизонта не является целью проходки, то верхние слои можно бурить с промывкой. В этом случае насос продаёт промывочный раствор через шланг внутрь труб. Затем раствор выносит выработанный грунт на поверхность.

Веские достоинства и недостатки

В сравнении с ударно-канатным и роторным способом механического бурения колонковое производится довольно быстро, значительно сокращая время проведения работ. Главный его недостаток – невозможность подъема рыхлых грунтов и насыщенных водой галечников. Медленно продвигается по скальным породам, для проходки валунов требуется долото.

К достоинствам колонкового бурения относят:

высокую производительность и возможность бурить скважины глубиной свыше 100 м;
сокращение нагрузок на бурильное оборудование за счёт разрушения глинистой породы, сравнимым с ее вырезанием;
возможность применения мобильной буровой установки компактных габаритов.

Колонковое бурение – один из самых скоростных методов разработки водозаборных выработок. Скважину на песок с его применением можно пройти за один рабочий день. Разрабатываемая вручную водозаборная выработка отнимет намного больше времени.

Особенности шнекового бурения

Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования. Метод напоминает ввинчивание, позволяет бурить на глубину и одновременно удалять ненужный грунт.

Используемый для бурения инструмент называется шнек. Представляет собой металлический стержень с лопастями. Завинчиваясь в грунт, шнек разрушает породу, которая задерживается на его лопастях. Из-за специфики конструкции шнеком невозможно полностью освободить забой от отвала. Поэтому его в основном применяют для проходки верхних слоев.

Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

Точка J

Обзоры и рейтинги статьи

Способы бурения скважин: колонковое, роторное, шнековое

В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину.

Виды буровых способов
Специфика колонкового бурения
- Используемое оборудование и инструменты
- Технология колонкового бурения
- Веские достоинства и недостатки
Особенности шнекового бурения
- Задействованное оборудование и инструменты
- Технология шнекового бурения
- Плюсы и минусы применения шнека
Характеристика роторного бурения
- Применяемое оборудование и инструменты
- Своеобразие роторной технологии
- Достоинства и недостатки роторного бурения
Какой способ бурения выбрать?
Выводы и полезное видео по теме

Виды буровых способов

Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном ручным способом. Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения. Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Различают три основных способа механического бурения:

Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на три основных вида бурения:

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение — механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу — коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой — нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

геологоразведка полезных ископаемых;
бурение разведочных скважин;
устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

Используемое оборудование и инструменты

Для колонкового бурения используются следующие инструменты:

буровые коронки из алмазного или другого твёрдосплавного материала (сталь, вольфрам, победит);
колонковая труба;
труба для отвода шлама;
штанги, требующиеся для наращивания буровой колонны;
муфтовые соединения, переходники между трубами, промывочный сальник.

При бурении в скальных породах буровая коронка быстро изнашивается и подлежит замене. Материал коронки — дорогостоящий, выдерживающий колоссальные нагрузки, наибольшее распространение получили алмазные буровые варианты. Все используемые в процессе бурения инструменты должны соответствовать соосности, т.е. располагаться ровно относительно оси бурения.

Технология колонкового бурения

Главная особенность колонкового бурения — прохождение породы с полным её сохранением в колонковой колонне. Т.е., при работе бурильного оборудования коронка по кольцу разрушает грунт, который по мере заглубления проталкивается в колонковую трубу и удерживается в ней за счет собственной плотности. При извлечении наполненной трубы из ствола выработки, ее освобождают от керна путем простукивания кувалдой.

Поэтапный процесс колонкового бурения выглядит следующим образом:

бурильную коронку соединяют с колонковой трубой;
колонковая труба соединяется со штангами, которые наращиваются по мере углубления;
верхняя штанга закрепляется в буровом станке;
бурильный станок вращает буровую колонну и постепенно «ввинчивает» ее в грунт;
колонковая труба постепенно наполняется керном — заклинившим в ее полости грунтом;
после проходки 50 — 70 см буровая колонна извлекается на поверхность, штанги по очереди отсоединяются до тех пор, пока не извлечется колонковая труба;
трубу освобождают от выбуренной породы;
опорожненный снаряд снова опускают на забой, наращивая буровую колонну штангами.

Веские достоинства и недостатки

В сравнении с ударно-канатным и роторным способом механического бурения колонковое производится довольно быстро, значительно сокращая время проведения работ. Главный его недостаток — невозможность подъема рыхлых грунтов и насыщенных водой галечников. Медленно продвигается по скальным породам, для проходки валунов требуется долото.

К достоинствам колонкового бурения относят:

высокую производительность и возможность бурить скважины глубиной свыше 100 м;
сокращение нагрузок на бурильное оборудование за счёт разрушения глинистой породы, сравнимым с ее вырезанием;
возможность применения мобильной буровой установки компактных габаритов.

Колонковое бурение — один из самых скоростных методов устройства водозаборных выработок. Скважину на песок с его применением можно пройти за один рабочий день.

Особенности шнекового бурения

Бурение с использованием шнека не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду. Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Ударно-канатное бурение своими руками: технология и способы

Способ ударно-канатного бурения предусматривает постепенное разрушение почвы посредством методичных ударов тяжелого орудия. Главным достоинством процесса являются простота и доступность. Для этого не нужно быть специалистом, поскольку при установке используют самые ходовые материалы. Несложная конструкция может быть обустроена и своими руками.

Бурильный инструмент

Все работы выполняют с помощью снаряда Шитца. Он включает в себя:

вышку с ударной штангой;
забивной стакан – отрезок трубы с приваренным к низу стальным режущим краем;
желонку, оснащенную клапаном;
долото;
лебедку и блок.

Вышку для бурения устраивают в форме треножника, который изготавливают из брусьев или труб. Установку и сборку выполняют с помощью различных ключей, затяжных трещоток и отверток. Сверху конструкции размещают ворот для подъема, через который пропускают трос. Высота вышки должна превосходить длину рабочего органа. Ударную штангу делают из цельных стальных болванок. Отдельные детали соединяют с помощью фланцев либо болтов. В целях утяжеления орудия внутреннюю полость заливают бетоном.

Схема бурового снаряда Шитца

Основной бурильный инструмент – стакан – имеет заостренный к центру торец, благодаря чему в момент удара снаряд глубоко проникает в землю. Кроме этого, кромка трубы может быть оснащена острыми зубьями. С их помощью разрушают породу, сформированную из глинисто-песчаной смеси или влажной глины. В верхней части предмета находится наковальня – место удара штанги. Снаряд больших размеров сохраняет ровность забоя. Неслучайно стандартное орудие имеет длину не менее 2 метров.

Материалом для желонки служит фрагмент трубы диаметром 90 мм. Снизу она имеет клапан плоской формы, который открывается в момент соприкосновения с землей. Так почва попадает в снаряд. При подъеме конструкция закрывается под тяжестью измельченной массы.

Тросы изготавливают из стальных проволок. Наибольшую популярность имеют 6-прядные изделия с пеньковым сердечником, пропитанным битуминозными средствами. Толщину каната и его крепления выбирают, исходя из массы снаряда и штанги. При выборе инструмента учитывают его разрывное усилие и коэффициент безопасности.

Особенности бурения по различным грунтам

На мягких несыпучих участках используют стакан, поскольку такая почва хорошо закрепляется в его стенках. При ударе о землю острый край захватывает часть слоя, вслед за этим штанга бьет по наковальне и углубляет колодец. После нескольких пробивок полость снаряда заполняется, и его поднимают наверх.

Для выемки песков-плывунов предназначена желонка. Обязательной процедурой при наличии однородной сыпучей породы становится монтаж обсадной трубы. Ее же используют на грунтах с песчаными прослойками. Колонна углубляется в почву под тяжестью собственной массы, что позволяет увеличить срок эксплуатации шахты.

Установка обсадной трубы в скважину.

На водоносных и чистых песках используют желонки, утяжеленные короткой ударной штангой. Число соприкосновений с землей должно быть небольшим. Необходимо следить, чтобы ударное орудие не выходило более чем на 0,5 см из трубы, в ином случае она может перекоситься и заклинить в уклоне, что приведет к материальным издержкам.

Бурение каменистых пластов производят с помощью плоскостных долот либо орудий в форме двутавра. Для увеличения диаметра ствола, наряду с обсадной трубой, применяют специальный расширитель. Он сносит породу со стенок, тем самым расширяя пространство для прохода. Функцию транспортировки раздробленной земли выполняет желонка с плоским клапаном и низким башмаком.

При прохождении трещиноватых слоев, склонных к обвалам и оползням, операцию проводят с большой осмотрительностью. Такие участки обрабатывают округляющими и крестовыми долотами.

Обсаживание стенок скважин

Согласно технологии бурения канатным способом, для укрепления ствола шахты прибегают к установке труб для обсадки. Их диаметр должен быть больше, чем сечение забивного стакана. Тем самым упростится перемещение снаряда.

Колонны бывают муфтовые и с высаженными концами. В первом случае на обоих концах изделия присутствует резьба. Соединяют их с помощью муфт с внутренней резьбой. Этот вариант используется при необходимости установить трубу диаметром менее 50 мм.

Обсадные трубы с высаженными концами оборудованы расширительным конусным башмаком. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном крае – наружная того же размера. Это дает возможность состыковать элементы без применения муфтового сцепления.

Изготавливают их из чугуна, асбоцемента и пластика. При работе с ними используют хомуты, забивные головки, башмаки, забивной снаряд. Устанавливают колонны при углублении шурфа на 4 м.

Скважина на участке

Перед проведением буровых работ необходимо выполнить ряд процедур:

прояснить вопрос наличия или отсутствия водоносных горизонтов;
ознакомиться с характеристиками грунтового пласта;
проверить комплектность бурового инструмента по видам;
предусмотреть необходимость использования лебедки для работы с ударником и тельфера для подъема обсадных труб;
подобрать желательную конструкцию и направленность скважины, а в связи с этим – необходимое количество колонн для обсадки.

Порядок выполнения работ

По инструкции началу бурения предшествует обустройство шурфа для защиты забоя от обвалов. Длина отверстия может составлять 5 м, а ширина – 1,5 м. Глубину рассчитывают в пределах 1,5 – 2 м. Стенки траншеи укрепляют дощатыми щитами.

Затем устанавливают вышку. В случае ручного обустройства скважины производят контроль его вертикальности. Малейшее искривление траектории инструмента приведет к невозможности монтажа обсадной трубы и дальнейшего использования водозаборной конструкции.

После установки первой секции колонны выполняют резкий сброс стакана с высоты 1,5 м. По заглублению на 0,5 см ударник вытягивают наружу и повторяют процесс до достижения водоносного слоя. По мере необходимости забивной снаряд меняют на долото или желонку, увлажняют забой или досыпают сухую почву. Применять такой метод бурения можно как в одиночку, так и бригадой.

Недостатки и преимущества процесса

Этот способ имеет большое число достоинств:

Водоносная порода вскрывается качественно, без повреждения пористой структуры, что продлевает срок службы скважины до 80 лет.
Применение системы возможно без использования спецтехники, что позволяет пробурить скважину необходимой глубины в труднодоступных местах и при ограниченном бюджете.
Отсутствует необходимость использования глины и промывочных жидкостей – воды или специального раствора.
При создании колодца можно производить бурения в валунно-галечниковых отложениях, в многолетнемерзлых породах, а также грунтах, легко впитывающих влагу.
Методика выполнения работ препятствует загрязнению водоносного пласта.
Процесс предусматривает использование инструментов большого сечения – 500 мм и выше.
Скважину осваивают сразу же после ее обустройства.
С помощью установки проводят разведочные работы. Выемка породы осуществляется по всему жерлу ствола.

Среди недостатков выделяют низкие темпы работ. Возможности метода не подходят для обустройства глубинных скважин. Такую конструкцию не используют на некоторых видах песчаных почв. К минусам процесса можно также отнести допустимость только вертикального бурения.

Способы бурения скважин: технологические особенности основных видов

Самым современным способом обустроить собственный водопровод — это собственная скважина. Для этого необходимо извлечь из земли несколько видов грунта до долгожданного контакта с водой. От разновидностей плотности грунта будут зависеть способы бурения скважин.

Виды водных пластов

Качество и чистота грунтовых вод зависит от глубины их залегания. В каждом регионе глубина отличается и имеет свои особенности.

Существует три основных вида пластов с обилием воды:

Верховодка залегает на глубине 3-10 метров. В нее входят отфильтрованные осадки. Для питья такая вода не годится, однако может использоваться для поливки огорода и технических потребностей. При бурении на данную глубину редко попадаются скальные породы. Поэтому абиссинский колодец можно сделать вручную при помощи лопат и другого подручного инструмента. Производительность такого источника будет не больше 0,5 м³/ч.
Следующий слой воды залегает на глубине 10-35 метров , между первым и вторым суглинистыми слоями. Она является более качественной, однако для употребления в качестве питья ее необходимо подвергать дополнительной очистке. Вручную копается колодец глубиной примерно 15 метров. Для достижения большей глубины целесообразно применить механическое бурение. Такой водозабор обладает производительностью до 1 м³/ч, чего вполне хватает для удовлетворения потребностей одной семьи.
Самая привлекательная вода находится на глубине 30-250 метров. Здесь целесообразно использовать механическое бурение, важно достичь известняк, где находится самая чистая вода. Зачастую вода самостоятельно поднимается на поверхность, однако это будет зависеть от мощности пласта и правильности конструкции скважины. Производительность артезианского водозабора составляет 3-5 м³/ч.

Несмотря на глубину залегания, перед употреблением, воду необходимо проверить в СЭС, так как от ее ежедневного употребления будет зависеть Ваше здоровье и долголетие.

Способы бурения скважины

Разработаны различные способы бурения скважин на воду. Каждый из них зависит от места залегания воды.

Они производятся при помощи:

шнековой конструкции;
роторного механизма;
ударно-канатного способа;
применения ручного метода.

Каждый из них имеет свои особенности и преимущества.

Бурение шнеком

Этот вид бурения скважин считается самым простым в механизированных технологиях. В основе рабочего процесса находится приспособление, обладающее винтом специальной конструкции. За счет его вращения вокруг собственной оси происходит поднятие грунта из глубины недр.

Процесс бурения скважины шнеком на электромоторе:

К его преимуществам можно отнести:

простота конструкции и технического процесса;
небольшая стоимость;
позволяет сделать шахту глубиной до 80 метров и шириной 10-60 см.

Ручное бурение шнеком:

Его применяют для извлечения сухого и мягкого грунта, при бурении верховодки либо поднятия второго слоя воды. При неглубоком залегании можно достичь третьего слоя воды. К недостаткам — относятся: невозможность проходить сквозь скальные породы или плывуны. Зачастую его применяют в комплексе с другими методами.

Роторные бурильные установки

В основу работы такого типа бурения скважин входит принцип действия строительного перфоратора. А именно, специальный наконечник бура проворачивается и ударяет об грунт.

Таким образом происходит его разрушение. В это время осуществляется промывка шахты. При прямой промывке в шахту непрерывно заливается вода, которая выходит через зазор между обсадными трубами и прорубленным стволом. Обратная промывка более эффективная, она происходит в результате заливания воды и ее откачивания вместе с разрушенным грунтом.

Такой процесс считается самым сложным, однако имеет ряд преимуществ:

он способен провести бур сквозь скальные породы;
можно достичь глубины 300 метров, что позволяет пробурить любую артезианскую скважину;
большая скорость бурения.

Видео о роторном бурении:

К недостаткам стоит отнести загрязнение пласта воды промывочной жидкостью. По завершению работ, такую скважину следует промывать продолжительное время.

Ударно канатное бурение

Данный метод бурения скважин относится к одному из первых механических способов бурения. Такая технология отличается своей простотой, однако не является совершенной. Это трудоемкий и долгий процесс, который заключается в ударе тяжелого заостренного предмета цилиндрической формы об грунт. После чего при помощи каната этот снаряд поднимается для следующего удара об грунт.

Преимущества этого метода заключаются в:

возможности пробить твердые породы;
простота рабочего процесса;
дешевизна конструкции.

К недостаткам стоит отнести трудоемкость процесса и его продолжительность.

Как чаще всего бурят своими руками

Для ручной работы применяется специальный бур с двумя поперечными штангами.

Таким образом с помощью помощников можно достичь глубины в 10 метров, дальнейшее продолжение углубления будет затруднительным процессом. Суть работы заключается в углублении бура за счет имеющейся резьбы. После прохождения каждых 20 см конструкция вынимается для чистки.

Заключение + обучающее видео

Мы рассмотрели сколько бывает типов бурения скважин для добычи воды с разных глубин. От современных механизированных вариантов до ручного бурения.

Узнайте о механических способах бурения скважин

Вскрытие водоносного горизонта для индивидуального снабжения жилого дома или участка, обязано происходить согласно технологии бурения. Просто добраться до пласта, без учета многих факторов, возможно, однако, несоблюдение этапов работы приведет к плохому результату – подтопление участка, некачественная вода, недолговечность и обрушение скважины. Важно внимательно рассмотреть особенности каждой технологии, чтобы на основе этого сделать собственный выбор скважины – финансовые затраты, физические усилия, срок эксплуатации, производительность.

Технологические способы бурения

Наиболее популярными и продуктивными, пользующимися спросом у владельцев загородной недвижимости, остаются следующие способы бурения скважин – ручные и механические. Опишем и те и другие:

Ручное бурение. Суть применения состоит в использовании ручного бура, наподобие рыбацкого, но с большей шириной стальной ленты. Им бурят скважину самостоятельно либо подключая к устройству двигатель для скорости работы и в случае неподдающегося человеческим усилиям грунта.

Способ имеет преимущества: относительная дешевизна, мобильность бура, быстрые сроки работы. Но и недостатки существенны: ручным буром не удастся выбрать скважину более 10 м, где вода в пластах навряд ли пригодна для питья – анализ это обязательно покажет. Если задаться целью достать глубокие водоносные пласты, то придется подключать соответствующую технику, использование которой отразится на цене проекта.

Роторное бурение. Процесс идет непрерывно до достижения водоносного пласта, после которого в затрубное пространство закачивается бурильный раствор, вымывающий даже мелкие частицы породы. Закачку производят и прямо в обсадную трубу скважины, тем самым позволяя горизонту очиститься быстрее и эффективнее. Работа возможна без специальной установки, но механические способы бурения гораздо эффективнее. Поэтому позаботиться о беспрепятственном въезде на участок, важно заранее.

Чистота воды не вызывает нареканий, так как глубина соответствующая, однако,роторноебурение скважин требует множественных оценок на качество влаги, что делает эксплуатацию нескорой.

Ударное или канатное бурение. Не уступает по качеству очистки скважины от породы, кроме того, установка работает даже на скальных породах. Суть метода заключается в силовом применении специального бурильного стакана или желонки на канате. Вся конструкция закреплена на треноге и действует следующим образом: при отпускании каната, бур разбивает породу, захватывая ее часть. Стакан или желонка очищается, и процесс начинается сначала.

Ударно-канатное бурение хорошо тем, что позволяет соорудить конструкцию самостоятельно. Однако ждать большой продуктивности от кустарного варианта не стоит – участок должен гарантированно содержать водоносный пласт, чтобы вскрытие горизонта не затянулось.

Абиссинская скважина. Метод бурения заключается в углублении ствола разными по диаметру долотами. На последнем из них находится фильтрующая сетка и перфорационные отверстия, что позволяет получать сразу чистую воду из значительных глубин. Другое название у колодца – игла, так как чем ниже уровень, тем тоньше становится обсадная труба. Сразу скважина-игла не устанавливается. Сначала потребуется провести работы ручным буром до достижения грунтовых плавунов – почв, перенасыщенных влагой и лишь тогда время забивать трубы, скрепленные муфтами.

Стоимость такого варианта приемлема – конструкцию собирают из профильных труб. Дебет скважины, особенно в легких песчаных почвах, достигает 50 л/минуту. Есть существенный недостаток – требуется вакуумный насос, так как диаметр скважины не позволяет установить внутри глубинный. Кроме того, важно бурить скважину не более 8 м, иначе вода не поднимется, даже с насосом. Небольшая глубина не гарантирует чистоту ресурса.

Шнековое бурение скважин. Происходит с помощью установки автоматического типа плотно стоящей на грунте и не требующей ручного труда. Практичность способа заключается в чистоте скважины, так как следом за буром устанавливается обсадная труба, не дающая стенкам осыпаться и загрязнять поднимающийся поток. Кроме того, глубина увеличивается многократно – до 300 м, что позволяет в будущем пользоваться действительно чистой водой.

Недостаток технологии – важен относительно мягкий, неосыпающийся грунт. Скальные породы либо песчаники встречаются гораздо чаще, что затрудняет или задерживает работу. Важно учитывать стоимость услуг буровой машины.

Колонковое бурение. Это преддверие вышеописанного способа, когда грунт, смешанный с преобладанием твердой породы. Сначала буровой установкой бурится скважина, по пути разбивая породу, затем воздухом – наиболее дешевый способ очистки – грунт выводится на поверхность. Сам процесс представляет собой сложное роторное бурение с применением множественных насадок, в зависимости от состава грунта.

Недостаток один – дороговизна. Но колонковое бурение скважин обладает несомненным достоинством – глубина до 1000 м, позволяет получать кристально чистую воду.

Последовательность бурильной технологии

До того как предпочесть роторное или ударное бурение, важно рассматривать следующие аспекты проекта, немало влияющие на конечный результат:

Определение структуры грунта. Песчаники и глинистые почвы поддадутся ручному труду, но потребуется дополнительное обсадное оборудование, чтобы качество воды удовлетворяло.
Определение глубины водяного горизонта и дебета будущей скважины. Учитывают наличие ближайших скважин – они способны увести массу воды на себя, осушив пробуренную скважину. В этом случае требуется значительная глубина ствола.
Определение требуемого механического оборудования. Возможно, кустарная конструкция станет достаточной, но при этом важно брать в расчет фильтры, насосы, стоимость экологической экспертизы.

У владельцев загородных участков есть возможность не тратить собственных усилий на поиск и оборудование скважины, отдав работу на откуп профессионалов.

Специалисты проведут комплекс работ без проволочек, отчего эксплуатация ресурса начнется немедленно.

Шнековое бурение особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Шнековое бурение скважин

Бурение скважин шнековым методом применяется в основном для песчаных и гравийно-песчаных грунтов. Оно производится установкой, которая имеет буровую головку, следом за которой идут шнеки, отводящие грунт. У шнекового бурения скважин есть несомненное преимущество по скорости проходки.

Кроме этого, одновременно с бурением продавливаются и укладываются стенки скважины, которые удерживают породу и предотвращают ее обрушение. Устанавливаемые стенки скважины могут быть как бетонными, так и стальными.

При шнековом бурении скважин отпадает необходимость в промывке скважины во время бурения.

Шнек – это бурильная труба, вся длина которой обвита стальной лентой. Бурение шнековым методом производится буровыми механизмами, имеющими подвижный вращатель. Шнеки соединяются резьбой или элементами, имеющими фигурное сечение.

Ход подачи при бурении шнековым методом от 1,9-15 м.

Полые герметичные шнеки оборудованы реверсивными замками, имеющими различные долота. За счет высококачественной стали замковых соединений, имеющих высокую износоустойчивость, время на бурение значительно сокращается. При этом производительность работ возрастает.

При шнековом бурении скважин на мягких и рыхлых грунтах лопасти долота должны находиться под углом 30-60о по отношению к забою. На плотных грунтах или гравийно-галечных отложениях лопасти долота должны иметь угол 90о по отношению к забою. Установка угла при бурении зависит от твердости пробуриваемого грунта.

Режущие элементы бура охлаждаются за счет разрушаемого грунта. При этом разрушенная порода поднимается по спирали шнека.

Для шнеков, имеющих размер до 100 мм частота вращения не должна превышать 500 об/мин.

При бурении скважин шнековым методом наиболее эффективными считаются шнеки, имеющие центральный канал. Через него подается воздух или вода при помощи гидравлического насоса, что снижает трение при бурении. Обычно шнековое бурение скважин производят на глубину до 50 м. В исключительных случаях бурение шнековым инструментом может производиться до глубины 100-120 м.

При бурении глубоких скважин шнековое бурение обычно комбинируют с некоторыми другими видами.

При производстве шнекового бурения скважин может быть применена технология с использованием обсадных труб или же тампонированием стен скважины бетоном под давлением с поверхности. При данном виде бурения скорость прохождения грунта в сутки может доходить до 30 метров.

В станках для шнекового бурения скважин применяются литые буровые головки, имеющие режущие лопасти и хвостовик. Режущая кромка лопастей обычно должна быть наплавлена твердым сплавом. В случае бурения на особо твердых породах буровая головка должна быть оснащена техническими алмазами.

Глубина шнекового бурения скважины проводится на размер одной штанги, затем станок отключается, штанга должна быть отсоединена от шпинделя, поднята наверх и наращена новой штангой. После этого бурение может быть продолжено.

Особенности шнеков для бурения скважин на воду

Шнеки буровой установки охлаждаются за счёт разрушаемой почвы.

При этом грунт поднимается по спирали режущего инструмента:

Объём грунта при средней скорости движения должен быть не больше 0,2-0,4 от общего. При этом количество вращений бура должно быть 150-200 оборотов в минуту.
Для режущих элементов, которые имеют размер до 10 см, частота вращения не может быть больше 500 об./мин.
При бурении скважин шнеками более результативными являются режущие элементы, которые имеют центральный канал. Через него идет воздух или вода при помощи гидравлики, что понижает трение при бурении грунта.

Перед шнековым бурением следует выполнить анализ грунта

Традиционно бурение шнеками скважин осуществляют на глубину до 50 м. В качестве исключения бурить оборудованием можно до глубины 120 м.

Этапы проведения работ

Шнековый способ бурения применяется для формирования скважин вертикального или горизонтального направления. В последнем случае присутствуют следующие этапы работ:

Осуществляется подготовка оборудования, его установка на специальную устойчивую платформу.
Роют котлован для удаления сыпучих и неуплотненных грунтов.
При помощи лазерных измерительных устройств определяют направление бурения.
Происходит установка всего необходимого оборудования, обсадной трубы.
Углубление бура происходит до упора, пока не будет достигнута максимальная глубина.
Рабочий инструмент извлекают на поверхность.
К буру подсоединяют новую секцию, что позволяет достигнуть необходимой глубины.

Вертикальное бурение происходит также, но данный метод не требует применения обсадной трубы.

Видео по теме: Первое в жизни бурение скважины обломал шнек 16 метров глины

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?

Плюсы применения шнека

Процесс бурения скважин на воду путем применения режущего элемента исключает надобность перемолки и стирания отделенного от забоя грунта. Забой выполняется в непрерывном режиме, в параллель идет разрушение почвы. При отделении от забоя земли она отправляется на винт, который вращается с высочайшей скоростью. Центробежные силы, которые сопровождают процесс, прижимают грунт к стенам скважины, тогда как беспрерывно движущаяся лента толкает землю наверх. Часть грунта остаётся на стенах колодца. Эти методики обеспечивают скорость выполнения работ до 4-ой категории пород по буру.

Плюсы вращательного бура следующие:

Высокая скорость заглубления;
Транспортировка грунта без подъёма оборудования;
Непрерывное поступление почвы на поверхность;
Не требуется выполнение промывания.

Техника для шнекового бурения стоит достаточно дорого

При всех достоинствах инструмент имеет и недостатки. Для создания колодца шнековым способом имеет значение незначительная глубина бура

Также берется во внимание вращение массивной колонны шнека, требующее прикладывания значительных усилий. Чтобы сделать больше ресурс долота, его необходимо армировать резцами из твердого сплава

Долото должно иметь сечение больше шнека на 2 см.

Наиболее востребованными долотами, применяемыми для бура шнеком, выступают те, которые имеют в комплектации 2-3 лопасти. 3-лопастный инструмент имеет корпус, сделанный методом литья из металлического материала. Когда проделывается колодец, вращение инструмента на буровом оборудовании осуществляется при помощи специальных станков

Внимание! Без знания правил не получится выполнить работы по бурению, где применяется шнековый инструмент

Первое условие перед запуском оборудования — анализ грунта на участке, второе — то, на каком расстоянии идет вода. Так, работа при помощи станочного агрегата ЛБУ-50 выполняется специальным вращателем, что исключает применение роторных и шпиндельных элементов. Это потребуется для гарантии большого вращения и создания осевого поступательного движения винта.

Если колодец надо сделать максимально быстро, то нужно применить мощные станки, которые могут гарантировать высочайшую производительность. Для этого их установка выполняется на шасси автомобиля. Бурение может осуществляться станками СО-2. В такой ситуации в тандеме с оборудованием применяется современный экскаватор.

Проделывание скважин — дело непростое, однако если иметь под рукой необходимый инструмент и следовать технологии, то пробурить колодец можно и самостоятельно.

Описание технологии

Данная технология применяется только для скважин с малым дебетом.

При шнековом бурении следует соблюдать правила техники безопасности

Стандартное шнековое бурение колодца под воду выполняется в грунте:

При помощи шнека-винта из забоя устраняется выбранная при буре земля. Шнек – это труба-бур, вся длина которой заделана лентой из стали. Работа шнеком выполняется буровыми механизмами, которые имеют подвижный вращатель. Шнек соединен резьбой или элементами, которые имеют специальное сечение. Ход подавания при буре шнеком от 1,9-15 м. Полые герметичные шнековые элементы имеют специальные замочные механизмы. За счёт высокосортной стали замка, имеющей высокую износостойкость, время на бурение в разы сокращается. При этом производительность, напротив, растет.

Достоинства и недостатки метода

Технология шнекового бурения скважин имеет множество преимуществ:

обеспечивается высокая скорость бурения без дополнительного перемалывания отработанной породы;
очищение углубления в грунте осуществляется непрерывно;
обеспечивает глубину бурения от 1,5 до 70 м;
простота технологии;
отсутствие необходимости привлечения высокотехнологичной техники и оборудования;
не нужно осуществлять подачу бурильной жидкости, что упрощает процесс работы;
при необходимости скважина может размещаться под небольшим углом;
широкий спектр применения в различных отраслях – для бурения питьевых скважин, для формирования свайных фундаментов;
возможность осуществления геологической разведки территории.

Машины для бурения

Шнековое бурение скважин не лишено недостатков. Данный метод невозможно использовать в глинистых грунтах или при наличии почвы с большой плотностью. При попадании режущего инструмента на камень (даже небольшой по размеру) работу можно прекращать. Дальнейшее передвижение становится невозможным. Также при углублении шнека на значительную глубину необходимо приложить немало усилий.

Шнековое бурение скважин технология

Считается, что шнековое бурение является самым дешевым и простым методом бурения скважин.И действительно, бурение шнековым методом отличается высокой скоростью проходки (до 100-300 м за смену).

Если совсем просто объяснять принцип работы шнекового бурения, можно вспомнить ледовый бур, которым зимой пользуются рыбаки для того чтобы сделать лунку. Ледовый бур устанавливается вертикально и за счет вращения и нажима врезается в лёд.

Если же говорить о технологии, то при бурении скважины в теории не сильно сложнее.

Где применяется шнековое бурение

Шнековое бурение применяется в основном при бурении песчаных и песчано-гравийных грунтов, а также пород средней твердости для взрывных скважин, инженерных и гидрогеологических исследований, геологической съемке, разведки полезных ископаемых, картировании и т.п. популярно при бурении скважин на воду.

Глубина скважины, обычно до 50 метров, но в зависимости от грунтов может составлять до 100-120 метров. Диаметр бурения шнековым способом, обычно от 60 мм до 600-800 мм. В некоторых случаях используются шнеки диаметром 1500 мм и более.

Технология шнекового бурения

Шнековое бурение является одним из методов вращательного бурения и осуществляется установкой которая имеет буровую головку, а следом идут шнеки, с помощью которых на поверхность транспортируется разрушенная порода (шлам).

Разрушение породы происходит за счет вращения буровой головки, под которой понимается лопастное долото или бур. Инструмент разнообразный и подбирается исходя из свойств породы.

Слева направо: Лопастной бур; Долото двухлопастное; Долото трехлопастное.

Буровая головка и шнек могут быть раздельными или одним целым, последнее называют шнекобуром.

Затем шлам по спирали (реборде) шнека транспортируется на поверхность.

Причем, шнек выбирается исходя из того, что межвитковое пространство должно быть занято транспортируемой породой на 0,2-0,4 объема.

Это необходимо учитывать потому что в таком случае происходит нормальное охлаждение шнека за счет быстрого заглубления и постоянного потока породы разной температуры. Нагрев же происходит из-за быстрого вращения и трения о стенки скважины.

Реборда шнека служит только для транспортировки разрушенного грунта, а значит разрушающий инструмент (долото или бур) должен быть большего диаметра.

Плюсы

Непрерывный процесс подъема грунта на поверхность;
Шнековая колонна не требует подъема во время бурения;
Высокая скорость углубления (До 100-300 метров за смену).

Минусы

Необходимо быстрое вращение большой и тяжелой шнековой колонны, следовательно, буровая установка должна быть мощной;
Относительно небольшая глубина бурения, обычно до 50 метров;
При попадании на валун дальнейшая проходка может стать проблемой, скорее всего бурить придётся рядом;
Бурение в породах высокой твердости невозможно;
В липких и вязких грунтах возможно налипание.

Технология бурения

Что такое Скважина

Для бурения скважин шнековым способом происходит постоянное вращение рабочего инструмента с лопастями. Это обеспечивает бесперебойную подачу отработанной породы на поверхность, что очень удобно. Шнеки, осуществляющие все предвиденные технологией операции, состоят из центральной трубы, которую также называют буровой штангой. По ее поверхности по всей длине под определенным углом размещается стальная полоса. Именно она транспортирует разрушению почву на поверхность.

В конструкции шнека присутствует острый наконечник, который осуществляет врезку в грунт. Чаще всего его делают съемным. Это позволяет менять наконечник, зависимо от типа обрабатываемого грунта. При шнековом бурения чаще всего применяются следующие типы наконечников:

долото, оснащено трема лопастями;
лопастный бур;
долото с двумя лопастями.

Во время бурения скважин на воду одновременно происходит формирование и укрепление ее стенок. Для этого может использоваться бетон или металл. Также следует не забывать, что данный метод редко применяется для производства глубоких скважин. Но при необходимости длина проходки может достигать 50 м. Поэтому шнек для бурения оснащается дополнительными секциями.

При шнековом бурении обязательно нужно сразу укреплять скважину

Правила шнекового бурения

Процесс бурения скважин на воду описанным выше способом имеет много преимуществ, одно из которых состоит в оперативности прохода. В то же время с производством бурения идет продавливание и установка стен колодца, что оказывает помощь в удержании грунта, исключая его осыпание. Устраиваемые стены могут быть металлическими или бетонными.

Этот способ используется только для таких колодцев на воду, которые имеют маленький дебет. Благодаря винту из забоя забирается почва. Устройство представляет собой специальную трубу, которая целиком обвита лентой из металла. Процесс предусматривает применение буровых агрегатов, которые устраивают подвижным вращателем. Резаки соприкасаются резьбой или деталями, что имеют фигурное сечение. Шаг подачи имеет предел до 15 м.

Для выполнения шнекового бурения необходимо минимум 2 человека

Включают в конструкцию полости;
Имеют реверсы-замки;
Снабжены разными долотами.

Стальная поверхность устойчива к износу, что дает возможность уменьшить период работы в разы. Если бур осуществляется на участке с мягкими и рыхлыми почвами, то лопасти долота надо устраивать под углом примерно 30-60° к забою. Если же бурить таким методом приходится на плотной почве или в грунте с включением гравия и гальки, то лопасти долота должны располагаться под прямым углом к забою. Угол выявляется в зависимости от твёрдости грунта, с которым ведется работа.

Когда устраивается колодец, режущие элементы оборудования высвобождают высокий температурный режим за счёт разрушаемого грунта. Отработанная земля уходит наверх по винту. Объём отработки при сбережении средней скорости передвижения — приблизительно 0,2-0,4 от объёма пространства. Методика предусматривает сохранение частоты кручения бура 150-200 оборотов в минуту. Если в работе применяется шнек, который имеет габариты до 10 см, то частота кручения не должна превышать 500 оборотов в минуту.

При устройстве колодца по данной технологии наиболее результативными являются шнековые винты, которые идут с каналом в центре. Именно он передает воздушные массы или воду путем гидравлического насоса, что дает возможность делать трение при выполнении работ наиболее низким.