Штанги для ручного гидробурения своими руками. Технология гидробурения скважины на воду — инструкция с видео
Существует несколько способов проходки грунта в глубину. С точки зрения целесообразности методика гидробурения скважин на воду, реализуемая своими руками, вызывает ряд вопросов, хотя в некоторых случаях она дает хороший результат и значительно сокращает время на самостоятельное . Данная статья поможет тем, кто принял решение подготовить ствол для дальнейшего обустройства источника именно таким образом.
Особенность технологии гидробурения
По сути, это комплексная работа, в которой сочетаются процессы непосредственного бурения и размягчения грунта. На почву воздействует не только инструмент, но и давление жидкости, и грунт после разрушения вымывается на поверхность. Работу можно значительно ускорить, если добавить в напорную воду какой-либо абразив (к примеру, кварцевый песок), охотничью дробь (стальные шарики) или что-то подобное. Это существенно повысит эффективность дробления твердых сегментов (пластов, кусков) грунта.
- Компактность оборудования, следовательно, возможность ведения бурения на ограниченном сегменте, без риска нанесения ущерба обустроенной территории.
- Высокая скорость технологических операций и сокращение их числа.
- Придется немного потратиться на средства механизации, так как самодельным буром даже при небольшой глубине проходки явно не обойтись.
Необходимое оборудование
Бурильная установка
Для неглубокой скважины достаточно и малогабаритной (аббревиатура – МБУ). Покупать ее не имеет смысла, так как после окончания работ техника более в хозяйстве востребована не будет, ведь она выполняет лишь весьма специфические операции. Кого интересует цена, то можно указать минимальную стоимость простейших моделей – порядка 100 000 рублей (15 «лошадей», глубина бурения не более 90 – 100 м, и то, при определенных условиях и не каждым инструментом).
Вывод – целесообразнее МБУ арендовать. Данные по стоимости такой услуги разные, но использование установки в течение суток обойдется примерно в 8 000 – 10 000 рублей. Если учесть, что весь процесс займет не более 2,5 – 3 дней, то это в любом случае намного выгоднее. На рисунке показана одна из таких компактных моделей.
Стоит учитывать, что не все МБУ в своем составе имеют нагнетательное устройство. Возможно, мотопомпу придется или приобретать, или арендовать отдельно. Бензиновые модели, которые подойдут не просто для откачки грязной воды, а для подачи жидкости под нужным давлением, стоят от 28 000 рублей, дизельные – еще дороже. Приблизительная цена «проката» – от 650 до 1 000 руб/сутки.
Запас воды
Чтобы в процессе работы не тратить время на ее поиски (дополнительно), следует рассчитывать примерно на 15 м³. Этого вполне хватит, так как глубокую (артезианскую) скважину своими руками пробурить не получится, поэтому и заниматься этим никто не будет. Ориентируясь на такой объем, придется подбирать резервуары – по вместимости и количеству.
Если скважина планируется небольшая, то поступают таким образом. Около места предполагаемого бурения делают «приямки». Они имеют форму ванночек, выкапываются непосредственно в грунте и соединяются переливным желобом (лотками). В них и загружается вода, необходимая для закачки в шурф. Размеры «приямков» выбираются произвольно, исходя из потребного количества промывочного раствора.
Что учесть при гидробурении
Характеристики грунта
От этого зависит не только выбор инструментов (буров), но и целесообразность использования данной технологии. Так как она связана с вымыванием породы под давлением, то на каменистых почвах заниматься этим бессмысленно, и лучше прибегнуть к другой методике.
Конфигурацию и глубину расположения водяного пласта
Порядок работы
Общий алгоритм действий. Конкретный перечень мероприятий определяется индивидуально, с учетом местной специфики.
Подготовка места бурения
Заключается в зачистке и выравнивании почвы для дальнейшего монтажа МБУ и размещения емкостей для промывочной жидкости.
Сборка и горизонтирование установки
Последнее – весьма существенно. Если инструмент пойдет в грунт хотя бы под небольшим углом, то при таких условиях бурения долго не выдержит, да и монтаж обсадных колен существенно осложнится.
Размещение технологических емкостей
Если есть возможность пополнять запасы воды (например, из системы водопровода), то это учитывается при выборе места. В расчет берется и длина соединительного рукава «резервуар – ствол».
Особенность – нужно учесть, что поступающая из ствола жидкость должна куда-то деваться. При раскачке скважины (но это будет потом, по окончании бурения и монтажа обсадных труб) она попросту отводится. В данном же случае вода поступает туда же – в емкость («приямок»), то есть циркулирует по кругу. Поэтому первый после МБУ резервуар выполняет функцию фильтра, то есть производит очистку технологической жидкости от крупных фракций. В процессе бурения он периодически очищается.
Помпа
Точка ее расположения определяется удобством использования и все теми же линейными параметрами шлангов. Один – в емкость, другой – к МБУ.
На заметку! Все нюансы присоединений, сборки технологической линии указываются в инструкции на конкретную буровую установку.
Все остальное – достаточно просто. Бур «вгрызается» в грунт, а мотопомпа подает подготовленную жидкость, которая укрепляет стенки шурфа и одновременно охлаждает рабочий инструмент.
Если данную технологию сравнить с методикой «сухого» бурения, при которой приходится периодически вынимать из шурфа инструмент (вместе с почвой), чистить его, загружать обратно, то преимущества очевидны.
Если в ствол закачивать только воду, то, во-первых, она будет впитываться в грунт. При работе на песчаниках – очень интенсивно, поэтому может не хватить даже больших ее запасов. Во-вторых, жидкость станет частично разрушать стенки шурфа.
Целесообразнее закачивать раствор глины, который несложно приготовить с помощью эл/дрели и насадки-«бабочки» (порядка 185 – 205 рублей; продается в любом специализированном магазине). По консистенции он должен напоминать кефир. Такая подготовка дает двойной эффект – стенки укрепляются, а расход жидкости снижается.
По всей глубине грунт неоднороден, и в процессе проходки инструмент встречает различные его слои. Исходя из их состава, следует корректировать «рецепт» технологического раствора.
Не следует забывать, что достижение водоносного слоя – еще не «венец» всей работы. После окончания бурения необходимо произвести так называемую «раскачку» скважины, .
Для того чтобы обеспечить частную усадьбу или дачу источником питьевой и технической воды, зачастую приходится обустраивать автономную систему водоснабжения. В этом случае добыча живительной влаги обычно осуществляется при помощи бурения скважины.
Если участок располагается на песчаных, глиняных грунтах или суглинке то, по мнению специалистов, оптимальным методом решения проблемы водоснабжения будет гидробурение скважин своими руками. Именно этот метод наиболее эффективен, дешев и достаточно прост в исполнении. Освоить его может даже непрофессионал. Главное условие – предварительное ознакомление со всеми нюансами предстоящих работ.
Аргументы в пользу данного метода
Гидробурение – популярный способ пробивания скважин на воду, который производится с использованием МБУ, малогабаритной буровой установки и мотопомпы. На плотный земляной слой воздействуют с помощью жидкости. Под давлением воды почва размягчается, вымывается, а затем откачивается из уже образовавшегося отверстия. Для того чтобы грунт разрушался быстрее, в гидрораствор часто добавляют абразивы – песок кварцевый или стальную дробь, а также используют долото (бур).
Достоинства такого метода как гидробурение скважин, заключаются в следующем:
Изображение 1. Схема малогабаритной бурильной установки.
- Не требуется привлечения громоздкой спецтехники.
- Компактность буровой установки позволяет производить работы по обустройству скважин своими руками на застроенном участке, или облагороженном растениями ландшафте без разрушений и нанесения им ущерба.
- Не нужно нанимать бригаду рабочих и привлекать подсобников – все работы вполне можно выполнить самостоятельно.
- Гидробурение скважин не занимает много времени. В зависимости от глубины бурения потребуется всего 1-3 дня до полного завершения работ.
- Разобраться, как работать с МБУ, просто даже неспециалисту.
Все эти аргументы служат неоспоримым доказательством того, что скважина на воду, выполненная методом гидробурения своими руками, не отнимет у ее создателя много сил, времени и что особенно приятно, не пробьет огромной бреши в семейном бюджете, поскольку:
- Не требует оплаты труда специалистов и профессиональной техники.
- МБУ покупать не обязательно, можно арендовать.
- Не придется вкладывать финансы в восстановление участка, так как МБУ имеет компактные размеры (3м высоты и 1м диаметра) и ей не нужно много места для работы. К тому же в самом процессе много грязи не производится.
То есть, основные финансовые затраты при обустройстве скважины составит аренда или покупка малогабаритной буровой установки и бензиновой мотопомпы.
Инструменты для гидробурения скважины
Изображение 2. Схема гидробурения.
Для бурения скважин на воду необходимо запастись:
- рабочими перчатками;
- резиновыми сапогами;
- лопатой;
- емкостями для воды объемом примерно в 2 куба (всего в процессе работы будет потрачено от 5 до 20 кубов);
- трубным ключом;
- ручным зажимом;
- пересадочной вилкой.
В специализированных точках продажи нужно приобрести:
- Разборную малогабаритную установку МБУ.
- Мощную мотопомпу бензиновую для перекачки бурового раствора.
- Обсадные трубы 125мм диаметра (для неглубоких скважин хватит и 116мм). Для обсадки скважин на воду подходят трубы асбестоцементные, стальные, но лучше брать пластиковые – они гораздо дольше прослужат.
- Фильтр: щелевой, или с напылением.
- Насос.
Что касается малогабаритной бурильной установки, то ее комплектация обычно имеет следующий вид (изображение 1). Производители включают в набор стандартный для прохождения грунта конусообразный бур (лепестковый, или разведочный). Однако в зависимости от вида грунта могут потребоваться и другие конфигурации бура, которые покупают отдельно. Поэтому до начала работ рекомендуется уточнить в земельном отделе местной администрации тип почвы на участке бурения.
Собирают разборные части МБУ согласно инструкции непосредственно возле места бурения. Обычно на сборку уходит не более получаса. Очень важно в процессе монтажа МБУ ровно выставить конструкцию по горизонтали. Иначе из-за перекосов, даже незначительных, установка обсадных труб будет очень проблематичной.
Этапы производственного процесса
На подготовительном этапе желательно ознакомиться с геодезическими картами местности, чтобы понять, на какой глубине может находиться водоносный слой. Это нужно, чтобы просчитать необходимое количество обсадных труб. Затем следует подготовить в емкостях запас воды, который будет использован для бурового раствора.
Начинать работу нужно спозаранку. Так советуют опытные практики, поскольку природа непредсказуема, грунт может оказаться сложным в обработке, а сам процесс гидробурения затянуться. Рассчитывать можно на то, что в лучшем случае при мягкой почве на обустройство скважины своими руками понадобится затратить несколько часов, в худшем – несколько дней.
Первым делом после монтажа МБУ выкапываются технологические углубления в земле, так называемые приямки: фильтрационный (размером 0,7м в ширину, длину и глубину) и основной (побольше, около1м ширины, длины и глубины). Фильтрационный приямок копают рядом с МБУ, а основной – чуть дальше и возле него размещают мотопомпу (изображение 2). Приямки соединяют лотками и наполняются промывочной жидкостью – бурильным раствором, в зависимости от типа грунта, водой, смесью воды и глины, водой с включением абразивных частиц.
Далее шланг от выходного отверстия помпы отводится в основной приямок, а из выходного отверстия шланг, подающий раствор, тянут к МБУ. При помощи штанги этот шланг подключают к вертлюгу. Таким образом, буровой раствор из приямка забирается мотопомпой, чтобы уже под напором направится к забою.
Промывочный раствор размывает грунт, полирует стенки скважины и одновременно служит охладителем для бурильного орудия.
Затем буровой раствор из скважины поступает в фильтрационный приямок для оседания поднятого на поверхность грунта и уже очищенным возвращается в основной приямок для продолжения бурильных работ. В процессе бурения случается, что одной штанги не хватает для достижения водоносного слоя. Тогда приходится добавлять штанги, наращивая их до необходимой длины.
Дойдя до водоносной жилы, сформированную скважину промывают большим количеством чистой воды, буровые штанги осторожно удаляют и устанавливают обсадные трубы с фильтром. Напоследок с помощью троса опускают насос так, чтобы он не лежал на дне, а просто был погруженным в воду. После прокачки автономная система водоснабжения будет полностью готова к эксплуатации.
Для жизни на загородном участке обязательно требуется питьевая вода. Поскольку централизованная подача воды на даче или в коттеджном поселке обычно отсутствует, то выход можно найти в создании автономного источника воды. В последнее время в качестве такого источника чаще всего используется водяная скважина. Для того чтобы пробурить скважину, используются различные способы бурения. Наиболее экономичным с точки зрения энергетических и трудовых затрат является гидробурение .
Гидробурение – достоинства и недостатки
Процесс гидробурения основан на использовании при бурении промывочной жидкости, при использовании которой происходит размягчение грунта в области бурения. положительно оценивают данный метод бурения.
Благодаря этому бурение происходит быстро и с меньшими затратами энергии.Кроме того, промывочная жидкость, представляющая собой обычно раствор глины, шлифует стенки скважины, охлаждает бур и выносит на поверхность размытые частицы грунта.
Основные преимущества этого метода бурения следующие:
- возможность использования малогабаритной бурильной установки (МБУ);
- небольшая занимаемая установкой площадь. Это позволяет сохранять ландшафт на уже обустроенном участке;
- небольшая цена;
- большая скорость выполнения работ;
- замкнутый цикл промывочной жидкости.
Недостатки метода гидробурения:
- невозможность использования метода для каменистых грунтов. Метод гидробурения используется только для песчаных, суглинистых и глинистых грунтов;
- ограничение по глубине бурения (не более 50 м);
- необходимость наличия источника воды.
Для использования при гидробурении МБУ достаточно небольшой рабочей площадки размером 4 квадратных метра. Это позволяет производить бурение скважины без нарушения экологии и ландшафта уже обустроенной территории участка. Высота установки не превышает 3,5 м. Поэтому гидробурение можно производить под крышей. Например, в гараже или в другой хозяйственной постройке.
При правильном построении технологического процесса гидробурения промывочная жидкость, вытекающая из скважины, очищается от частиц грунта в фильтрационном приямке и вновь поступает в скважину.
Благодаря этому круговороту воды производится ее экономия, а грязь не растекается по участку.Виды бурения скважин на воду
При бурении скважин на воду возможен как ручной метод, так и механический. При использовании ручных методов можно самостоятельно пробурить неглубокие скважины. При этом не требуются сложная техника и сложное оборудование. Для получения глубоких скважин используются механические методы бурения, в которых используется сложная бурильная техника.
К ручным методам бурения относятся:
- абиссинская ;
- ударно-канатный метод;
- роторный метод.
При создании скважины по абиссинскому способу достаточно в грунт забить стальной стержень диаметром около 3 см с заостренным наконечником. Главное ограничение такого метода – глубина скважины, которая не должна быть больше 8 м. Малый диаметр трубы не позволяет использовать в скважине погружной насос. Поверхностный же насос, который может быть использован в данном случае, часто не создает достаточного давления для системы водоснабжения.
Достоинство такого метода – простота и доступность для самостоятельного бурения.
При ударно-канатном бурении используется вышка, с которой опускается забивной стакан, представляющий собой стальную трубу с режущим торцом. Этот стакан с помощью троса опускается с верхней части вышки на землю. При падении вниз он разбивает и захватывает грунт, который потом извлекается из стакана.
Этот метод достаточно продолжительный и дорогостоящий. Но он дает качественный канал скважины.
Для реализации роторного метода необходимо следующее оборудование:
- бурильная вышка;
- штанги;
- лебедка;
- обсадные трубы.
Бурильная вышка при таком методе требуется при бурении глубоких скважин. При бурении мелких скважин можно обойтись без вышки.
Штанги изготовляются из труб, соединяющихся с помощью резьбы или шпонок. На первой штанге крепится бур. В зависимости от типа грунта бур может иметь форму сверла или ложки.
Вышка с высотой большей длины штанги устанавливается над местом бурения. Выкапывается яма для направления бура, устанавливается бур и начинается бурение грунта. Через каждые полметра бурения необходимо из бурильной конструкции извлекать грунт. После того, как ручка бура достигнет поверхности земли, необходимо установить вторую штангу и продолжать бурение.
Для облегчения бурения в скважину необходимо добавлять воду, которая будет размягчать грунт.
После достижения слоя воды бур удаляется из скважины и производится ее обсадка.
К механическим методам бурения относятся:
- колонковое бурение;
- механическое роторное бурение;
- шнековое бурение.
При колонковом методе бурение производится буром с насадкой из алмазной коронки. Такой инструмент позволяет быстро пробурить глубокую скважину даже в скальных породах. Недостатком таких установок является быстрый износ бурильного инструмента, малый диаметр скважины и высокая стоимость работ.
Механическое роторное бурение производится долотом, которое вращается ротором. Этот метод отличается высокой производительностью в твердых породах. Недостаток – большой расход воды и глины для промывочного раствора. Отличается также большой стоимостью работ.
В установке для шнекового бурения используется шнек, представляющий собой стержень с резцом и лопастями. Этот метод хорошо работает при бурении неглубоких скважин. Станция шнекового оборудования часто применяется для бурения скважин на частных участках.
Оборудование для гидробурения
Для получения скважины на своем участке наиболее распространенным методом является гидробурение. Гидробурение можно поручить специалистам, а можно выполнить самостоятельно. Гидробурение своими руками чаще всего осуществляется с использованием малогабаритной буровой установки.
В состав такой установки входят:
- разборный металлический каркас;
- двигатель с редуктором;
- буровой инструмент;
- вертлюг промывочный;
- водяная помпа;
- буровые штанги;
- шланги для подачи промывочной жидкости;
- блок управления.
Для создания крутящего момента при гидробурении используется электродвигатель с редуктором. Мощность двигателя обычно берется порядка 2,2 кВт. Такой мощности вполне достаточно для гидробурения. Кроме того, двигатель такой мощности можно питать от сети 220 В, тогда как для питания двигателей большей мощности нужна трехфазная сеть, которая имеется не на каждом участке.
При гидробурении используются разведочные (диаметром 110 мм) или основные (диаметром 180 мм) буры наплавного типа.
Вертлюг промывочный – специальное устройство, предназначенное для стыковки двигателя с буровыми штангами и подачи промывочной жидкости.
Водяная помпа предназначена для подачи в скважину с помощью шлангов через вертлюг промывочной жидкости.
Буровые штанги – это трубы круглого или шестигранного сечения, с помощью которых вращательное движение передается буру. По внутренней части штанги передается промывочная жидкость, размягчающая грунт и охлаждающая бур. По мере заглубления штанги в землю производится ее наращивание с помощью резьбового соединения или специальными замками.
Для управления установкой желательно иметь пульт управления. В простейшем виде он включает три кнопки:
- пуск;
- стоп;
- реверс.
Кроме того, для поднятия и опускания оборудования в состав установки должна входить ручная или электрическая лебедка.
При формировании МГУ для бурения своими руками можно отдельно приобретать отдельные элементы такой установки, а можно купить ее уже в комплекте.
Этапы гидробурения своими руками
После того как приобретена (или собрана своими руками) малогабаритная установка для гидробурения, необходимо выполнить следующие операции:
- Изучить гидрологическую обстановку на участке бурения и предварительно оценить глубину расположения водоносного слоя.
- Запастись 2–5 кубометрами воды.
- Произвести монтаж установки для бурения. Каркас МБУ необходимо смонтировать строго вертикально, иначе будут проблемы с установкой обсадных труб.
- На расстоянии в 1 м от установки выкопать приямок-фильтр размером 0,7 х 0,7 х 0,7 м и основной приямок размеров 1 х 1 х 1 м и соединить их траншеей. В основном приямке миксером замесить водный раствор глины до консистенции кефира.
- Всасывающий шланг помпы опустить в раствор, а подающий шланг подключить к вертлюгу.
- Запустить установку и одновременно включить помпу. При работе промывочная жидкость под давлением поступает в скважину.
- Отработанная жидкость идет в приямок-фильтр, где выработанный грунт оседает на дно. Очищенная жидкость по траншее вновь поступает в основной приямок.
- После полного погружения штанги с буром в землю остановить установку и произвести наращивание буровой колонны путем подключения следующей штанги.
- После достижения водоносного слоя (раствор при этом перестанет подниматься) выключить установку и произвести промывку скважины чистой водой.
- Далее произвести демонтаж буровой колонны и установить обсадные трубы.
Способ нарезки скважины с помощью классических буровых коронок и штанг, установленных на передвижном станке, позволяет бурить любые скважины под воду, но стоимость работы и оборудования зачастую превышает все мыслимые пределы. Поэтому в качестве более дешевой и доступной альтернативы большинство частников предпочитает проводить гидробурение скважин на воду своими руками. Оборудование для гидробурения скважин можно взять в аренду, большую часть работы сделать своими руками за пару дней.
В чем секрет популярности системы гидробурения скважин
Разумеется, использовать гидробурение для обустройства скважин можно только на относительно слабых песчаных и суглинистых грунтах, и только для водяных пластов, залегающих на небольшой глубине, в среднем до 30 м. Но столь незначительные ограничения с лихвой перекрываются серьезными преимуществами технологии гидробурения:
- Бурение можно выполнять в пределах небольшой площадки, на ограниченном пространстве, где нет возможности установить буровой станок режущего типа;
- Для организации бурения применяется минимальное количество оборудования — станина с редуктором привода и электродвигателем, набор штанг с режущим наконечником и водяная помпа высокого давления;
- При наличии навыков проведения гидробурения пробить скважину на воду под обсадную трубу можно за 5-6 часов, при этом качество стенок ствола будет не хуже, чем при других способах.
Кроме перечисленного оборудования, для работы понадобится организовать две ямы или котлована под отстаивание обратной жидкости, освобождения ее от шлама и породы. Размеры мини-бассейнов для чистой и загрязненной воды выбирают, исходя из глубины бурения, плотности породы и диаметра скважины. Для гидробурения скважины диметром в 120 мм потребуется 5-7 кубов глинистого раствора, если скважину на воду приходится бурить в песчанистых грунтах, расход рабочей воды увеличивается почти вдвое.
Совет! Качество гидробурения напрямую зависит от рабочего давления, развиваемого насосом, поэтому одним из лучших вариантов оборудования будет центробежная пожарная мотопомпа.
Некоторые модели способны развивать давление до 40 атм., но требуют предварительной очистки воды от породы и грунта, поэтому шламоотстойник придется делать глубиной не менее полутора метров. Бассейны под гидробурение выкапывают в грунте так, чтобы бурильный колодец находился выше по уровню на 20-30 см, а обратная вода с глиной и породой стекала по желобам самотеком в шламосборник.
Особенности технологии гидробурения
Большинство бурильных технологий используют воду в качестве промывочного агента для удаления породы и грунта из полости скважины. В системе гидробурения вода применяется в качестве одного из инструментов для разрушения породы в полости скважины. На сегодняшний день применяется две схемы гидробурения:
- Дробление грунта совместным действием напора воды и режущих коронок буровой штанги. За счет размягчения грунта для вырезки дна скважины режущей кромкой требуется в 10 раз меньше усилия, чем при сухом и полусухом бурении;
- Размывочная схема гидробурения. Если грунт относительно неплотный и содержит большое количество песка, то скважину можно легко пробить, размывая породу высоким давлением воды.
- Ударное бурение с помощью долота и напора воды.
Важно! Любые высоконапорные схемы требуют применения специального узла-редуктора, устанавливаемого на срез буровой штанги. Редуктор обеспечивает одновременно вращение керна и подачу воды от помпы внутрь штанги.
Гидробурение с роторной врезкой
Даже при сильном насыщении глины или суглинка водой разрушить породу только напором воды очень сложно, поэтому для гидробурения используется буровая коронка на вращающей штанге, как на видео:
Штангу вращает электродвигатель через цепную передачу. Замок в верхней части бурового станка обеспечивает установку и сцепление новой штанги с основной трубой без остановки.
Задача коронки — разрушить и измельчить породу до минимального размера, при котором поток обратной воды сможет вынести дробленую массу за пределы ствола. Роторная схема гидробурения существует с прямой или обратной схемой подачи воды. В первом случае вода нагнетается внутрь штанги, охлаждает инструмент, вымывает породу из-под режущих коронок и поднимает породу и грунт через затрубное пространство в шламоотстойник.
Во втором случае вода заливается в скважину через затрубное пространство и выводится через внутреннюю полость штанги. Этот способ гидробурения применяется для случаев, когда необходимо получить максимальное качество стенок скважины и избежать загрязнения водозабора глинистым раствором. Это, в свою очередь, обеспечивает максимальную водоотдачу скважины.
Совместное использование напора воды и режущего инструмента позволяет бурить скважины в известняках, старых глинах, сланцах и пластах с высоким содержанием обломочных фрагментов мягких осадочных пород. Максимальная глубина ствола, как правило, не превышает 50 м.
Размывка породы высоким давлением
Для песка и супесей гидробурение скважин может осуществляться по упрощенной схеме, при которой ствол шахты формируется только за счет размывания зернистой массы грунта. В промышленных условиях подобная схема гидробурения с рабочим давлением до 300 атм. позволяет резать мягкие кварцевые и осадочные отложения. При давлении в 450 атм. режутся кальциты, шпаты и гранит.
Для домашних условий рабочее давление редко превышает несколько десятков атмосфер. Размывочным способом практически невозможно выполнить гидробурение скважины на глубину более 20 м. К положительным сторонам размывочной технологии можно отнести отсутствие роторного станка и упрощение работы. Нередко для гидробурения размывкой применяется только затвор и помпа. Штангу, по которой подается вода под высоким давлением, устанавливают на трехопорный лафет и вращают вручную с помощью воротов.
Для эффективного разрушения породы на дне скважины используют также ударные долота. В этом случае на конце буровой штанги монтируют острозаточенные долота и штыки из твердых сплавов. При нанесении несильных, но частых ударов, с одновременным проворачиванием штанги вокруг оси, острая кромка долота раскалывает небольшие камни на мелкие фрагменты, которые выносятся потоком воды. Способ довольно эффективен для работы на известняковых пластах, но абсолютно не пригоден на вязких и подвижных суглинках.
Заключение
В отличие от сухого способа бурения скважин, при использовании воды в качестве режущего инструмента выполнение завершающих операций является одним из наиболее сложных этапов постройки водозабора. Прежде всего, использование большого количества воды сильно обводняет стенки скважины и делает их непрочными, даже после обработки глиной. Поэтому после извлечения буровой штанги необходимо установить обсадочную трубу, засыпку щебнем и бетонирование устья скважины, пока поток воды не размыл ствол. Для этого необходимо аккуратно извлечь буровую трубу. При небольшой глубине, до 10-15 м, трубу можно вытащить вручную с помощью зажима. Для более глубоких скважин используются домкраты и тросовые лебедки.
Лучшим способом организации водоснабжения частного дома является устройство скважин. Для производства работ с наименьшими потерями для уже обустроенной территории осуществляется гидробурение скважин на воду своими руками, выполнение которого позволяет также и существенно сэкономить.
Гидробурение: общая характеристика
Гидробурение артезианской скважины осуществляется посредством мобильной буровой установки (МБУ) и самовсасывающего водяного насоса. Плотный слой земли размягчают водой, вымывают и откачивают мотопомпой из уже образованного отверстия.
Разрушение грунта ускоряет специальный гидрораствор с кварцевым песком либо стальной дробью. Часто используют мощное буровое долото. Такой метод больше используется для песчаных и супесчаных, суглинистых и глинистых грунтов. Работа с каменистым грунтом исключается.
Достоинства и недостатки способа
Устройство скважин гидробурением с применением мобильной буровой установки отличается следующими преимуществами:
- нет нужды в применении крупногабаритной специальной техники;
- небольшая буровая установка позволяет обустраивать скважины без ущерба искусственному или природному ландшафту (использование малогабаритной конструкции занимает площадь всего в 4 квадратных метра);
- все необходимые работы можно выполнить самостоятельно;
- буровые работы можно проводить и в помещениях – например, гараже или подвале, высота которых превышает 3,5 м;
- процесс гидробурения скважин длится от одного до трех дней;
- МБУ проста в применении, а к месту выполнения работ ее можно просто принести в руках.
Несмотря на очевидные плюсы, гидробурение скважин на воду своими руками обладает и некоторыми недостатками:
- трудности при прохождении сквозь твердый грунт;
- ограничения по заглублению.
Инструменты и материалы
Для гидробурения потребуется приобрести прорезиненные перчатки, шанцевый инструмент, резиновые сапоги, пересадочную вилку, резервуар для жидкости объемом не менее 2 м 3 , трубный ключ, зажим ручной.
Непосредственно для выполнения буровых работ потребуется следующее оборудование — МБУ, мотопомпа на бензине большой мощности для перекачивания буровой жидкости, обсадные пластиковые трубы 125 мм (для скважин с небольшой глубиной – 116 мм), щелевой фильтр либо с напылением, насос.
Устройство МБУ
Установка для бурения – это небольшая разборная конструкция, состоящая из:
- несущей части с установленным реверсивным двигателем с механизмом для создания крутящего момента;
- системы буров и буровых штанг;
- лебедки, посредством которой осуществляется поднятие и опускание оснастки для наращивания рабочей колонны штангами;
- мотопомпы;
- вертлюги;
- шлангов;
- лепесткового либо разведочного конусного бура, использующегося для прохождения уплотненной части почвы и центрирования оснастки;
- блока управления.
МБУ позволяет углубиться в грунт на 50 метров.
Процесс и последовательность производства работ
Малогабаритная установка
Технология, применяемая для гидробурения, не слишком сложна. Изначально следует изучить карты местности и определить, на какой глубине залегает водоносный пласт, рассчитать требуемое количество обсадных труб, в заранее заготовленные резервуары разлить использующуюся для приготовления бурового раствора жидкость.
Ручное гидробурение лучше всего начинать ранним утром. Сначала следует собрать МБУ. Затем выкапываются два технологических углубления: фильтрационное (ширина, длина и глубина – 0,7 м) и основное (1 м по всем направлениям). Приямок для фильтрации делают около МБУ, а другой – поодаль. Возле основного приямка располагают мотопомпу.
Углубления следует соединить между собой при помощи лотков и наполнить промывочной жидкостью. На выходное отверстие помпы закрепляется шланг, который проводится к основному углублению. Шланг для подачи гидрораствора протягивают к установке от выходного отверстия и подсоединяют к вертлюгу. Из приямка насос всасывает буровой раствор, который под давлением направляется к забою. Смесь размывает грунт, шлифует стенки скважины и снижает температуру бурильного устройства.
Буровой раствор из скважины направляется в фильтрационное углубление с той целью, чтобы грунт осел на дно. Очищенная смесь вновь затекает в главный приямок. Пройдя до водоносного источника, образованную скважину тщательно очищают. Штанги ликвидируют и монтируют оснащенные фильтром обсадные трубы. В шахту опускается насос и погружается в воду.
Подача бурового раствора
На заключительном этапе следует прокачать устроенную систему. После удачной проверки она готова к использованию.
Схема процесса гидробурения скважин на воду представлена на рисунке.
Схема гидробурения
Способы гидробурения
Бурение наконечником
Острый наконечник
На оголовок штанги приварен заостренный, с зазубринами наконечник. Он и разрушает плотный слой земли. При вращении встроенной в МБУ штанги с забурником происходит ее последовательное углубление в почву. Разрушенные породы вымываются бетонитовым раствором.
В ходе промывания частицы глины пристают к стенам шахты, тем самым укрепляя их. Грязь, выходящая к поверхности, скапливается в канализационной накопительной емкости. Твердые частицы остаются на дне, а профильтрованная жидкость стекает в другой отстойник. Далее водная масса вымывает лишний грунт из шахты. Цикл повторяется.
Гидробурение скважин своими руками наконечником позволяет проделать скважину глубиной до 30 м.
Расслаивание и вымывание грунта напором воды
Важно правильно проделать углубление в земле, приготовить специальный раствор (вода и соляная кислота в соотношении 1:20000). Обсадные трубы следует запустить в шахту незамедлительно при обнаружении водоносного пласта. Промежуток между стеной шахты и трубой следует зацементировать. Это не допустит проникновения в ствол талых и безнапорных подземных вод.
Шлакоприемники должны быть глубокими. В этом случае частички грунта будут оставаться на дне и не всплывут при очередном заборе воды. Применяя данный метод важно знать, что пробурить скважину получится в рассыпчатой почве. Не получится гидробурение в земле, где залегают твердые пласты юрской глины — вода попросту не сможет их пройти. Максимальная глубина скважины составит 15 м.
Роторное бурение
Подземные слои разрушают посредством шарошечного долота, вмонтированного в МБУ значительно нагруженного для утяжеления. Оно вращается, получая энергию от двигателя внутреннего сгорания. Самостоятельно создать данные условия невозможно. Поэтому роторное гидро бурение следует доверить профессионалам.
Роторное бурение
В ходе роторного гидробурения грунт промывают двумя способами: прямым и обратным.
- При прямой промывке в бурильные стержни заливается буровой раствор, который, стекая, охлаждает долото и перемешивается с деформированным грунтом. Сквозь затрубное пространство химическая смесь с землей вытекает из скважины и затекает в шлакоприемник. В обсадную трубу буровое вещество подается мотопомпой. Ее узкое сечение способствует высокой скорости течения бурового раствора. От чего и грунт разрушается очень быстро. Однако глинистый буровой раствор не позволяет полностью раскрыть водоносный слой. Поэтому для промывки лучше всего использовать очищенную воду.
- При обратной промывке в скважину вода попадает самотеком сквозь затрубное пространство, а выталкивается наверх с грязью от внутренней части бурильных труб. При этом сохраняется максимальный дебит и водоносный слой вскрывается полностью. Жидкость, под напором выходя из забоя, удаляет крупные шлаки. Важно загерметизировать устье скважины, а буровую трубу снабдить сальником.
