Способы бурить скважину на воду. Технология бурения скважин: ручная работа и ударно-канатное бурение

Наиболее эффективной и экономичной конструкцией для добычи подземных вод является буровая скважина. Это отличная альтернатива централизованного водоснабжения для земледельческого, садового хозяйства или загородного дома.

Обстроить скважину на воду можно разными способами. Рассмотрим основные технологии бурения и остановимся на общих рекомендациях по созданию собственного автономного источника питьевой воды.

Выбираем тип скважины на воду

Бурение скважины на воду - достаточно трудоемкий процесс, требующий от исполнителя определенных знаний и навыков. Зависимо от геологических особенностей грунта и предполагаемых потребностей воды надо подобрать оптимальный тип скважины и технологию ее обустройства.

Стволы для скважин бывают нескольких типов:

безфильтровые (артезианские);
фильтровые (песчаные скважины);
колодцы.

Бурение артезианских скважин на воду осуществляется до пористого известняка, глубина залегания которого более 150 метров. Артезианская скважина способна обеспечить несколько загородных домов бесперебойной подачей воды круглый год (в таких забоях вода не замерзает). Период эксплуатации безфильтровой артезианской скважины достигает 50-ти лет.

Глубина бурения скважин на воду фильтрового типа (на песок) составляет - 15-30 метров. Устройство песчаной скважины представляет собой заглубленную трубу, на конце которой находиться фильтр, отсеивающий крупные фракции песка. Такой скважины достаточно для небольшого загородного дома или дачного участка.

К числу достоинств скважины на песок относятся:

простота бурения;
низкая стоимость обустройства скважины.

Недостатки фильтровых скважин на песок:

невысокая производительность (около 1 м3 за час);
срок эксплуатации - до 10 лет;
высокая вероятность заиливания;
попадание в забой поверхностных и грунтовых вод.

Трубчатый (абиссинский) колодец имеет глубину 8-12 метров, сооружается с применением бетонных заводских колец. При наличии на участке хорошего родника, колодец быстро наполняется и накапливает воду (средняя вместительность - 2 м3 воды).

Выбирая конструкцию ствола для скважины, надо учитывать предполагаемые потребности в воде и регулярность ее потребления. Для дачного участка с сезонным пребыванием подойдет фильтровой ствол, а для обеспечения водой большого частного дома надо обустраивать артезианскую скважину - наиболее надежный вариант автономного водоснабжения.

Бурение скважин на воду: отзывы и советы выбора типа скважины

Способы бурения скважин на воду: технология, достоинства и недостатки метода

Классифицировать способы бурения можно по двум главным критериям.

По применяемым механизмам:
- ручное бурение;
- механическое бурение.
По принципу работы бурового инструмента:
- ударный способ;
- вращательный способ;
- ударно-вращательный.

Рассмотрим наиболее востребованные способы бурения скважин на воду.

Ручной способ бурения скважин

Пробурить вручную можно скважину, глубина которой не будет превышать 25 метров. Бурение производиться до достижения водоупорного слоя.

Для ручного бурения скважин на воду используют такое оборудование:

В случае если глубина скважины небольшая, то управлять бурильной колонной можно вручную. Штанги для бурения можно сделать из труб, соединив их при помощи резьбы или шпоном. Буровая головка крепится на конец нижней штанги.

Весь технологический процесс ручного бурения скважины можно разбить на несколько этапов:

Для полной очистки воды обычно достаточно откачать 2-3 ведра грязной грунтовой воды. Для этого можно использовать насос погружного типа

Ручное бурения имеет как преимущества, так и недостатки. К достоинствам способа относятся:

низкая стоимость работ;
неизменность структуры проходимого грунта.

Недостатки способа:

ограниченная глубина бурения;
небольшой дебет скважины, обусловленный маленьким диаметром сооружения;
срок службы «ручной» скважины от 2-х до 10-ти лет (зависимо от условий эксплуатации).

Роторный способ: обратная и прямая промывка

Вращательный (роторный) метод бурения наиболее распространенный способ обустройства глубоких скважин на воду.

Вращательный способ подразумевает использование специальных установок. Бурение скважин на воду осуществляется при помощи оборудования:

Установки для бурения оснащены специальной трубой, в полостях которой есть вращающийся вал с долотом. За счет гидравлической установки создается воздействие на долото. Грунт из скважины вымывается бурильным раствором.

Различают две технологии бурения скважин водой:

Прямая промывка . Жидкость подается по стволу скважины в направлении сверху вниз. Раствор, вымывая породу, выходит через затрубное пространство наружу.

К числу достоинств роторного способа прямой промывкой можно отнести:

универсальность метода (можно создать скважину любой глубины);
большой дебет скважины, за счет большого диаметра бурения.

Недостаток прямой промывки заключается в размывании водоносного горизонта.

Обратная промывка . Бурильный раствор самотеком поступает в затрубное пространство. В последующем, раствор выкачивается с помощью насоса.

Преимущество бурения скважины давлением воды с обратной промывкой - максимальное вскрытие водоносного горизонта обеспечивает максимальный дебит скважины.

Основной недостаток данного способа - его дороговизна. Для работы необходимо привлекать сложное оборудование и квалифицированных специалистов.

Бурение скважин водой:видео

Ударно-канатное бурение

При ударно-канатном способе бурения скважины на воду разбивка грунта достигается за счет падения с вышки тяжелого инструмента (забивного стакана).

При самостоятельном бурении можно использовать самодельную буровую вышку и дополнительные инструменты (забойный стакан, канат, инвентарь для извлечения грунта).

Последовательность ударно-канатного бурения:

Для бурения глубоких скважин ударно-канатным способом необходимо привлекать специальные установки: УКС-22М2, УГБ-1ВС, УГБ-50.

Шнековый способ обустройства скважины

Основным рабочим инструментом при шнековом бурении выступает классический Архимедовый винт (шнек). К буровой штанге приварены лопасти, которые вращательными движениями выносят породу на поверхность.

Шнековый способ подходит для бурения неглубоких скважин (не более 10 метров)

Для осуществления данного способа используются малогабаритные легкоперевозимые буровые установки.

Достоинства шнекового способа бурения:

экономичность и эффективность метода при бурении небольших скважин (до 50 метров) на песчано-глинистых грунтах;
доступность способа;
почвенные слои не размываются.

Недостатки шнекового метода обустройства скважин на воду:

подходит только для песчаных пород грунта;
если в ходе работ шнек упрется в камень, то процесс придется остановить, и начать бурение в другом месте.

Колонковый метод бурения

Колонковый метод редко применяется для бурения скважин на воду. Чаще он используется как способ инженерно-геологического и гидрогеологического исследования.

При бурении используется оборудование (ЗиФ 650, ЗиФ 1200) с кольцевой твердосплавной или алмазной коронкой. В процессе бурения, через полость коронки удается извлечь столб породы и определить наличие тех или иных природных ископаемых.

При бурении колонковым способом происходит кольцевое разрушение и последующее вымывание грунта

Достоинства колонкового метода:

высокая скорость обустройства скважины;
возможность бурения очень твердых пород грунта;
буровые установки компактны и могут использоваться в труднодоступных метах.

Недостатки колонкового метода:

быстрое стачивание рабочей коронки;
небольшое сечение (около 150 мм) не позволяет применять мощные погружные насосы.

Независимо от способа бурения, скважина на воду должна соответствовать определенным требованиям:

водоносный горизонт должен быть раскрыт качественно с минимальным сопротивлением прифильтровых зон;
содержание металлических элементов в конструкции - минимально;
если разные водоносные горизонты не эксплуатируются совместно, то их надо изолировать друг от друга;
возможность проведения ремонтных работ;
надежность скважины.

Бурение скважины на воду - сложный технологический процесс, грамотное выполнение которого станет залогом бесперебойной подачи качественной воды в течение всего срока эксплуатации скважины.

Технология бурения скважин на воду зависит от способа, которым осуществляется данный процесс. Существует несколько методов, которыми можно проводить подобную работу, различаются между собой они по необходимости использования инструментов и методике бурения скважин для воды .

Как выбрать место?

Перед тем как начинать бурение скважин на воду, следует выбрать место для работы. В этом плане нужно учесть, что участок должен быть удобен для проведения работ и подъезда машин, если это потребуется. Кроме того, нужно определить участок, куда будет сливаться техническая вода и где лучше хранить ненужное оборудование.

Технологии бурения скважин на воду включают в себя наличие ровной территории, где будут проводиться работы. Участок должен быть не менее 4х12 м, к нему следует обеспечить свободный подъезд техники, чтобы осуществлять бурение без сложностей и проблем. Рядом не должны располагаться провода электропередач и другие коммуникации.

Само место выбирается исходя из экономической целесообразности. Так, например чем ближе будет располагаться скважина к точке ее ввода, тем меньше потребуется выполнять работ и использовать труб. Но следует помнить, что конструкция должна располагаться дальше трех метров от постройки. Над некоторыми типами скважин, например артезианской, нельзя возводить другие постройки.

Способы выполнения работ

Методика бурения скважин включает в себя четыре типа выполнения поставленной задачи: с помощью шнекового способа, роторного, ударно-канатного и ручного. Каждый из представленных типов имеет свои особенности, как и положительные и отрицательные стороны.

Использование шнека и ротора

Самым доступным способом является шнековое бурение скважин. Оно подразумевает собой использование винта, который входит в землю, разрыхляя ее. Использование данного приема возможно в сухом или мягком грунте. Для скальных пород или плывунов подобный метод не подойдет.

Бурение скважин осуществляется за счет разрушения породы и подачи ее в устье. Шнековый способ возможен для бурения скважин, размеры которых равны 6-80 см в диаметре и 60 м в глубине. В некоторых случаях глубина может быть увеличена до 100 м. При осуществлении подъема бура нужно хорошо закрепить стенки скважины. Для предотвращения осыпания сразу после погружения шнека нужно погрузить обсадную колонну.

Таким образом, данная методика бурения скважин проста в организации и выполнении работы. Сама установка мобильна, что позволяет ее использовать в нужном месте в течение небольшого отрезка времени. Однако подобный способ имеет ограниченную глубину, на которой могут проводиться работы, и ограничение по месту, например нельзя проводить бурение на скальных породах.

Бурение на воду роторным способом совершается за счет непрерывного действия долота, которое совершает вращение. Одновременно с ним применяется глинистый раствор, который предназначен для вымывания из ствола скважины породы. Данным методом можно осуществлять разбивку скальных пород. Чтобы проводить вымывание из ствола грунта, нужно иметь грязевой насос, а на трубу должен непрерывно подаваться раствор.

При данном способе может применяться обратная промывка, при которой в затрубную область происходит подача раствора. Вымывание разрушенной породы происходит через трубу. Это позволяет ускорить работу и более качественно достать водоносный пласт.

Данный метод имеет ряд преимуществ. Цена на работу заметно снижена, что объясняется экономией обсадных труб. Кроме того, скорость проходки довольно высока по сравнению с другими методами. Однако нужно обратить внимание, что в холодное время года следует проводить утепление циркуляционной системы. Плюс ко всему невозможно снять пробу с водоносного слоя, не выполнив предварительный спуск и обсадку скважины. Так как применяется большое количество воды и глины, это приводит к загрязнению известковых пластов.

Ударно-канатный и ручной способы

Самым трудоемким и длительным по выполнению является ударно-канатный метод. Однако он самый качественный, поэтому не стоит о нем забывать. Процесс представляет собой разрушение породы за счет удара об нее тяжелого предмета, пущенного с определенной высоты, с последующим извлечением раздробленной породы.

Установка для бурения представляет собой треногу, трос, лебедку и стакан. Последний элемент является заостренным с одной стороны. Подъем этого элемента осуществляется при помощи лебедки, после чего снаряд резко опускают. При падении в снаряд попадает небольшое количество грунта. Для лучшего преодоления сопротивления грунта используется ударная штанга, которая ударяет стакан по его торцу. Для работы с твердыми породами используется долото.

Данную использовать очень просто, так как не требуется применять раствор для вымывания пород. Кроме того, человек, осуществляющий работы с использованием данного метода, сразу узнает о вскрытии водоносного слоя, а такая скважина будет работать еще долго. Однако при работе нужно осуществлять перекрытие водоносных слоев и плывунов с помощью обсадной трубы.

На небольшом участке хорошую эффективность показывает ручной на воду. Для работы понадобится бур, инструменты, с помощью которых будет проводиться очистка бура, и переходные штанги. Что касается диаметра главного инструмента, то этот параметр может колебаться в пределах от 10 до 30 см. Данный способ подойдет в тех случаях, когда требуется сделать скважину глубиной, не превышающей отметку в 10 м.

Выполнение работы

Ранее были описаны основные технологии бурения скважин, теперь же следует остановиться подробнее на главных моментах этого процесса. Данная работа включает в себя три этапа: измельчение породы, удаление грунта из отверстия скважины, после чего происходит закрепление ее стенок.

Первый этап – измельчение породы. Работа выполняется с помощью специальных механизмов, которые разрушают грунт. Выбор механизма зависит от используемой технологии бурения скважин, основные из них были описаны ранее. Удаление грунта, или породы, тоже зависит от используемого метода.

В этом плане выделяют гидравлический способ. Он подразумевает использование технической жидкости, с помощью которой порода поднимается. Механический тип удаления грунта включает в себя использование буров, шнеков или желонок. С помощью пневматического метода удаление породы осуществляется действием сжатого воздуха.

После удаления породы требуется выполнить обсадку скважины, которая выполняется металлическими трубами. Часто используется трубы, которые изготовлены из черного металла. Использовать же трубы, имеющие оцинкованную поверхность, не рекомендуется, если речь идет о питьевой воде. Что касается применения труб из нержавеющей стали, то подобное мероприятие просто нерентабельно.

В данный момент методика бурения скважин подразумевает собой использование двойной обсадки. Этот способ включает в себя применение пластикового вкладыша, с помощью которого происходит изоляция колонны. Двойная обсадка позволяет увеличить срок службы объекта, в то же время повысив технические параметры.

Последний этап технологии бурения скважины включает в себя прокачку воды до тех пор, пока она не достигнет прозрачного состояния. Помимо этого следует измерить дебит, динамический и статический уровни, которые необходимы для осуществления выбора и последующего монтажа водоподъемного инвентаря.

Таким образом, технология бурения скважины для воды включает в себя несколько этапов, которые заключаются не только в начале процесса бурения и его продолжении, но и последующем обустройстве скважины с целью дальнейшего ее использования и добычи качественной воды.

В целом процесс работы зависит от используемого метода, на что следует сразу обратить внимание.

Решение о строительстве собственного водозаборного устройства на участке обосновано несколькими причинами, среди которых:

отсутствие централизованного водоснабжения;
желание иметь источник воды с повышенным ее качеством без обработки хлорирующими составами;
большая потребность в воде для полива огорода – при нынешних ценах на живительную влагу из водопроводной сети, ведение приусадебного хозяйства становится дорогостоящим удовольствием, иногда просто нерентабельным.

Независимо от того, будут ли выполняться работы сторонней организацией или самостоятельно, технология бурения скважин на воду должна быть как можно лучше знакома. Это поможет избежать обмана исполнителями и лишних затрат на реализацию замысла.

Выбор способа зависит от нескольких факторов:

Наличие воды на участке. В первом приближении это можно определить наблюдениями за окружающей средой, имеется ряд признаков, свидетельствующих о ее наличии или отсутствии. Можно также произвести несколько опытов с различными предметами, чтобы получить ответ на этот вопрос.
Характеристика состава грунтов, характерного для данной местности, от чего зависит выбор способа бурения. Такие данные можно получить в местной гидрогеологической организации, там же нужно уточнить собственные прогнозные оценки по наличию воды на участке.
Глубина залегания верховодных (песчаных) слоев и оценка глубины залегания артезианских (известняковых) водоносных горизонтов.

При наличии таких данных можно сделать вывод о предпочтительности использования той или иной технологии бурения.

Разновидности способов прохождения стволов скважин

Роторное бурение

Рис.3. Инструмент для бурения скважин роторным способом

Обычно применялось при нефтеразведочном бурении. В последнее время, с увеличение потребности в скважинах, используется и при строительстве водяных водозаборов.

Особенностью способа является высокая энергозатратность и применяемость его на тяжелых или особо тяжелых грунтах с включением скальных образований, а также по сплошным известнякам.

При вращении ротор разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочным раствором. В состав его входит и цемент. В результате часть участка будет безнадежно испорчено. Кроме того, по окончании работ такая скважина нуждается в длительной промывке чистой водой для удаления из пор породы цемента, входящего в состав раствора.

Для небольшого загородного участка такая технология представляется нежелательной.

Бурение гидроразмывом

Это наиболее легкая технология бурения скважин на воду. В процессе выполнения работ производится размывка грунта внутри обсадной трубы, которая опускается под собственным весом. Только в начале процесса, когда обсадная колонна еще легкая, приходится прибегать к ее проворачиванию специальным ключом.

Рис.4. Бурение с размывом грунта водой под давлением

Для осуществления такого способа понадобятся:

два насоса, один из них, способный подавать жидкость под давлением не менее 6 атм, второй – для откачки отработавшей воды обратно в бак, соответствующей производительности;
бак; емкость зависит от планируемого размера и глубины скважины и рассчитывается из соотношения:

V = R обс 2 (см) х 3,14 x H (см) , где

V – объем бака,

R – внутренний радиус обсадной трубы,

3,14 – число ПИ.

Так, для скважины диаметром 273 мм (максимально возможный диаметр ствола скважины при таком методе проходки), внутренний диаметр обсадки составит 260 мм (радиус 13 см), предполагаемая глубина скважины – 15 метров (15000 см) необходимый объем бака составит:

13 2 х 3,14 х 1500 = 756000 (см 3) = 756 (литров) .

Учитывая, что при отсутствии воды в баке работать невозможно, принимаем потребную емкость бака 2 кубометра. Этот расход не станет обузой, поскольку правильное пользование участком предполагает применение промежуточной прогревочной емкости в системе полива огорода.

гидромонитор – шланг с металлической трубой на конце. Выходное отверстие которой должно быть порядка 20 мм.

Выполнение процесса происходит следующим образом:

Забуривание – производится садовым буром, диаметр которого больше диаметра обсадной трубы на 30 – 40 мм. Глубина предварительного отверстия порядка 1,5 метра.
Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
Гидромонитор вводится отверстие обсадной трубы, подается вода под давлением. Обсадную трубу при этом нужно проворачивать вокруг ее оси, способствуя ее проседанию по мере размывки грунта.
По мере углубления ствола промывку периодически приостанавливают, чтобы установить очередную секцию обсадки.
Откачку воды производят по мере ее накопления, отводя жидкость обратно в бак.

Недостатком такого способа является его применимость только на песчаных и супесных грунтах, а также существует ограничение по глубине скважины. Как правило, они бывают не глубже 12 – 15 метров, в редких случая достигают 20.

Ударный способ

Технология бурения скважин на воду ударным методом – один из самых древних способов, применявшихся еще в древнем Китае. Он состоит в следующем:

Отрывается приямок глубиной порядка 1,5 метров размерами 1,5 – 1,5 метра.
Производится забуривание для установки первой секции обсадной трубы глубиной до 2-х метров.
Устанавливается буровая вышка – тренога высотой не менее 3-х метров. Высота буровой зависит от длины секций обсадных труб, максимальный их размер составляет 6 метров.

Рис. 5. Самодельная буровая установка для ударного бурения

Ударная часть, подвешенная на тросе от лебедки, вводится в отверстие обсадной трубы и отпускается в свободное падение. При попадании на грунт, она активно разрушает его и он, в измельченном виде попадает внутрь ударной части (изготавливается из трубы). На конце ударника нарезаны зубья и разведены как на пиле.

Внутри ударника установлен клапан, пропускающий рыхлый грунт внутрь, но препятствующий его высыпанию при очередном подъеме. При прохождении глинистых влажных слоев применяется ударник без дополнительных приспособлений (стакан), влажная глина хорошо держится в нем за счет прилипания к стенкам. После прохождения расстояния около метра, ударник нужно извлечь из ствола и очистить его полость.

В арсенале профессиональных буровиков количество модификаций ударников доходит до 10 видов и более. Различные конструкции применяются для прохождения грунтов с отличающимися свойствами. Таким образом, широкий выбор инструмента позволяет проходить практически любые грунты, кроме скальных пород. Качество скважин при этом остается самым высоким. Поэтому, не являясь производительной, технология ударной пробивки остается самой популярной.

Шнековое бурение

Такая технология бурения скважины под воду становится все более популярной по причине высокой производительности и простоте исполнения.

По сути – это сверление вращающимся инструментом, при это режущая часть разрушает грунт в направлении движения, а спиральный шнек выносит его наружу. На поверхность выноситься порядка 40 – 50 % грунт, остальной уходит на уплотнение стенок. Таким образом, есть возможность производить бурение без одновременной обсадки стенок. Обсадная колонна опускается в ствол по окончании бурения.

Рис.6. Бур шнековый

У такого способа есть определенные недостатки, не позволяющие применять на песчаных и других сыпучих грунтах, а также ограничение по глубине столов до 50 метров. Дальнейшее заглубление производится с периодическим извлечением рабочего инструмента для очистки.

Бурение производится с применением очень разнообразного оборудования, а часто и вручную своими руками для скважин на верховодку. Так, промышленностью освоены и выпускаются различные миниатюрные буровые станки, при помощи которых выполняются скважины на глубину до 50 метров по легким и средней тяжести грунтам, исключая песчаные.

Такое оборудование активно применяются для обустройства водозаборов на загородных участках, зачастую нет необходимости его приобретать, а можно взять в аренду.

В то же время мощные артезианские скважины с большим дебетом выполняются с использованием настолько же мощных буровых установок.

Рис.7. Буровая установка для промышленного бурения

Перфоративное бурение

Производится путем забивки «копья» бабкой или штангой. Применяется, как правило, для оборудования абиссинских колодцев с ручным насосом для откачки воды. Ограниченный диаметр скважины позволяет выполнение работ самостоятельно и в короткий промежуток времени.

Кроме описанных способов, наиболее популярных на практике, применяются многие приемы, комбинирующие особенности различных способов.

Самый надежный способ обеспечения загородного домовладения водой заключается в устройстве собственного источника. Но для этого нужно бурить грунтовые пласты до контакта с водоносным горизонтом. Существуют разные способы бурения скважин на воду, некоторые из которых вполне реально воплотить своими руками при помощи специального инструмента. Бурильные технологии, применяемые для устройства скважин для добычи воды, станут темой статьи. Отдельно рассмотрим эффективные способы самостоятельного углубления в грунт, которые не сложны, потому применяются многими домовладельцами, не имеющими опыта в бурильных работах.

Расположение водоносных слоев относительно поверхности почвы зависит не только от региона и гидрологических особенностей. Играет роль, вода какого качества является целью бурения. Специалисты различают три ключевых водоносных пласта различных по качеству воды, мощности запасов влаги, глубине залегания.

Недалеко от поверхности (3-10 м) находится первый водяной пласт, называемый верховодкой. Это как раз та вода, до которой можно без особых сложностей пробиться, если бурить своими руками. На пути бурения крайне редко попадаются твердые породы, поэтому, имея небольшой опыт и несложный инструмент, есть возможность устроить абиссинский колодец (так называется скважина для добычи влаги из верховодки). Мощность поверхностных водяных пластов небольшая, поэтому на дебет выше 0,5 м3 в час не стоит рассчитывать. Качество воды в большинстве случаев невысокое, которого хватает только для обеспечения технических потребностей.

Залегание песчаных водоносных пластов находится на глубине 10-35 м. Здесь удовлетворительная по качеству вода, значительнее мощность притока (дебет до 1 м3). Бурить своими руками до песчаного водоноса вряд ли целесообразно, хотя опыт показывает, что некоторым усердным водяным «старателям» это удавалось, если горизонт находился на небольшой глубине (до 15 м). В большинстве же случаев для устройства колодца «на песок» применяют механизированные методы бурения.

Глубже всего расположены известняковые водоносы (30-250 м), до которых бурением своими руками точно не добраться при самом поверхностном их расположении относительно поверхности почвы. Для того, чтобы достать рыхлый известняк, несущий самую качественную артезианскую воду, иногда не всякая бурильная техника подойдет. Приток воды здесь намного выше (3-5 м3) и зависит от мощности пласта и совершенства скважины. Теперь рассмотрим применяемые сейчас способы бурения скважин на воду, в том числе выполнимые своими руками.

Способы бурения скважины?

Выбор способа, который бы помог добраться до нужного водоноса, зависит, в первую очередь, от глубины залегания и особенностей грунтов. Выбирать же придется среди таких методов бурения:

шнековый;
роторный;
ударно-канатный;
ручной.

Каждый из перечисленных способов имеет преимущества, однако не всякий поможет добраться до глубоких пластов водных запасов. На какую глубину бурения можно рассчитывать, используя обозначенные виды бурения скважин, поговорим далее.

Бурение шнеком

Шнековая проходка скважины самая простая из применяемых механизированных технологий. Бурение происходит с помощью вращения винтоподобного приспособления, которое сначала разрыхляет грунт, врезаясь в него, а затем поднимает его к устью скважины. Бурить таким способом можно на глубину до 80 м при ширине колодца от 10 до 60 см.

Преимущество шнекового бурения в простоте технологии и ее сравнительно невысокой стоимости. В регионах с сухими и не твердыми грунтами такой способ бурения скважин предпочтительнее других, если бурить до верховодки или «на песок». Есть возможность достать шнеком до известняка, если он залегает не глубоко.

Недостаток метода в том, что он не подойдет при насыщенности грунтов скальными породами или наличии плывунов. Часто шнековый метод дополняется другими, что помогают пройти попадающиеся на пути бурения фрагменты скальных отложений.

Роторные бурильные установки

Роботу роторного бура можно сравнить с действием строительного перфоратора. Порода разбивается за счет вращения рабочей части и удара, который обеспечивает гидравлический механизм. Разрушенный грунт выводится на поверхность благодаря непрерывной промывке ствола глинистым раствором. Различают такие виды промывки:

прямая;
обратная.

Прямая промывка легче осуществима технически. При этом раствор подается в ствол и выходит к устью по затрубному пространству (между обсадными трубами и краем пробуренного ствола).

Обратная промывка сложнее технологически, однако дает лучшее вскрытие водоносного пласта и больший дебет скважины при последующей эксплуатации. Промывная жидкость заливается в затрубное пространство, после чего откачивается насосным оборудованием вместе с разрушенной в процессе бурения породой.

Роторное бурение самое технически сложное и дорогостоящее из применяемых методов, но незаменимо при желании достичь глубоких артезианских водоносов, особенно на сложных для проходки грунтах. Глубина бурения ротором достигает 300м, что позволяет вскрыть любые глубокорасположенные артезианские пласты. Еще одним преимуществом метода является высокая скорость проходки ствола.

Недостаток роторной технологии в применении больших объемов глинистого раствора, применяемого для промывки, вследствие чего глина загрязняет водоносный пласт вокруг скважины. Для того, чтобы оценить качество воды и ее приток, следует долго промывать пробуренный ствол, пока не станет подходить чистая вода.

Ударно-канатное бурение

К новым способам проходки ствола ударно-канатный метод не отнесешь, так как он является одним из первых, что применялся механизировано еще в начале прошлого века. Несмотря на то, что технология во многом не совершенна, она применима до сих пор ввиду своей простоты и хорошего качества изготовленной скважины.

Бурить грунт таким методом приходится долго. Суть проходки ствола в том, что с высоты падает тяжелый, зауженный снизу цилиндрический предмет (стакан) и за счет этого разбивает грунт. Выборка разрушенной породы происходит тем же стаканом, устроенным так, что грунт заходит в его полости и поднимается наверх вместе со снарядом. Подъем стакана происходит с помощью троса и лебедки, что установлена на треноге, или другом надежном каркасе, возвышающимся над уровнем почвы.

Для разрушения твердых пород, встречающихся на пути проходки ствола, используется ударная штанга, что бьет по стакану сверху, многократно умножая усилие. Часто для этих же целей дополнительно используется наконечник, выполняющий функцию долота.

Несмотря на трудоемкость ударно-канатного способа бурения, технология имеет и ряд преимуществ, главное из которых, - качественное вскрытие водоносного пласта с минимальным его загрязнением. Второй несомненный плюс, - технологическая простота, благодаря чему этот способ бурения скважин многие домовладельцы, как показывает опыт, с успехом применяют при устройстве неглубоких колодцев своими руками.

Если же цель бурения таким методом лежит глубже верхних водоносных слоев, следует позаботиться об обсаживании ствола трубами, чтобы отсечь плавуны и лежащие выше водные пласты.

Как чаще всего бурят своими руками?

С учетом того, что ручное бурение является очень трудоемким, на изготовление глубокой скважины рассчитывать не приходится. Опыт свидетельствует о том, что бурить глубже 10 м своими руками даже с несколькими помощниками тяжело физически, и на это уходит слишком много время.

Для самостоятельной проходки ствола обычно применяется ручной бур, что, по сути, является укороченным шнеком (принцип воздействия на грунт тот же). Вращение бура происходит за счет ворота, находящегося над поверхностью. При заглублении для соединения шнека и ворота используются соединительные штанги.

После проходки 15-30 см вся конструкция вынимается на поверхность и очищается от налипшего грунта. Чем больше глубина, тем процесс выемки и обратного помещения ручного бура в колодец становится сложнее, что сильно тормозит скорость бурения и ограничивает рациональную глубину проходки ствола.

Заключение

Современные способы бурения скважин позволяют добыть качественную воду с больших глубин. Однако этот процесс не каждому по карману, поэтому бурить своими руками с применением доступных для этого методов, домовладельцы будут еще долго, особенно в регионах, где близко от поверхности находятся водоносные пласты достаточной мощности при неплохом качестве воды.

Для автономного водоснабжения загородного участка необходимо выполнить комплекс работ по бурению скважины на воду и монтажу насосного оборудования.

Процесс создания скважины для отдельно взятого региона всегда имеет свои особенности. В данной статье мы разберем технологию бурения скважин на воду в Московской области.

Основные термины

Бурение – это процесс сооружения скважины по средствам разрушения горной породы.

Скважина – это цилиндрическая горная выработка, сооружаемая с помощью специальных инструментов, для которой характерны большая длина и малый диаметр. Основными частями скважины является устье – 1, ствол – 2 и забой – 3 (рисунок 1).

Дебит скважины (не путать с бухгалтерским дебЕтом) – объем воды, который можно добывать из скважины за единицу времени. Измеряется в л/с или м 3 /ч. Самый важный параметр для подбора водоподъемного оборудования и бесперебойной работы источника.

Скважина на воду бурится непосредственно до водоносного горизонта и в зависимости от глубины и дебита является отличным источником воды, как для хозяйственно-бытовых, так и для промышленных целей.

Рисунок 1. Схема скважины

Скважина на воду, как и любая другая, является сложным техническим сооружением и от соблюдения технологии бурения, а так же правильности выбора конструкции скважины, зависит ее производительность, срок службы и качество воды.

Определяющими факторами при выборе технологии бурения водозаборной скважины являются глубина залегания подземных вод, а так же горные породы, слагающие разрез в месте бурения. Правильно выбранная технология позволит пробурить скважину в минимальные сроки, исключить аварии и осложнения в процессе бурения, а главное, получить максимальный дебит, соответствующий данным геологическим условиям.

Типы скважин

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

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

Рисунок 2. Расположение водоносных горизонтов

В Московской области расположение водоносных горизонтов колеблется в следующих интервалах:

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

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

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

Московская область разделена на следующие водоносные районы:

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

Оценка состояния подземных вод Московской области значительно осложнена большой интенсивностью их использования на относительно ограниченной территории.

Хотя население г. Москвы практически на 100% обеспечивается поверхностными водами, то в области же наоборот, большинство объектов водопотребления используют подземные воды. При этом с каждым годом растет число автономных потребителей – это новые коттеджные поселки, промышленные предприятия и дома отдыха.

По данным на 2011 г. потенциал водных ресурсов Московской области составляет 11.3 млн. м 3 /сут. Наибольшая эксплуатационная плотность водоотбора (до 2 л/с на км 2) расположена в центральной части региона.

В результате высокой интенсивности потребления подземных водных ресурсов на территории области образовалась обширная депрессионная воронка, которая неравномерно охватывает различные водоносные горизонты, а центр ее расположен в г. Москве.

Технология бурения скважин на неглубокий песок

В Московской области водоносные пески залегают на глубине 10 – 30 м, дебит таких скважин составит до 1 м 3 /ч, чего вполне достаточно для обеспечения небольшого загородного участка. Хотя при правильном инженерном решении такая скважина вполне способна обеспечить небольшой загородный дом. Для этого необходимо использовать накопительную емкость, в которую скважинный насос будет закачивать воду из скважины, а еще один поверхностный насос доставлять воду непосредственно потребителю.

Бурение на неглубокий песок возможно в Волоколамском, Воскресенском, Егорьевском, Мытищинском, Орехово-Зуевском, Подольском, Раменском, Рузском, Солнечногорском районах, подробнее - бурение скважин на воду . Первый водоносный горизонт в этих районах располагается на глубине 10 - 30 м, дебит скважин от 0.5 до 1 м 3 /ч. Однако в силу высокой плотности промышленных объектов во многих районах качество воды верхних водоносных горизонтов не высоко.

Достоинствами скважин на первый водоносный горизонт является:

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

Недостатки скважины на неглубокий песок:

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

Так же необходимо отметить, что фильтр песчаной скважины необходимо периодически промывать из-за его заиливания. Замене такой фильтр не подлежит, поэтому при выходе его из строя придется бурить новую скважину. Несмотря на наличие фильтра, сложно обезопасить систему водоснабжения песчаной скважины от попадания частиц песка, что может значительно сократить срок службы скважинного насоса.

Для бурения неглубоких скважин по рыхлым породам наиболее популярно шнековое бурение. Шнек представляет собой трубу со спиральными лопастями (рисунок 3).

Рисунок 3. Буровой шнек

Буровой шнек по своей конструкции напоминает штопор, благодаря чему бурение происходит за счет вращательного процесса с погружением в грунт и выемкой выбуренной породы на обратном ходу (Рисунок 4).

Бурение шнеком выполняют при помощи установок на грузовых и легковых автомобилях. Вкручивать шнек в землю можно и вручную, так же с использованием электропривода или мотобура. Ручное бурение позволяет получить воду на участке самостоятельно, однако бурение при помощи электропривода хотя и затратное, но позволяет значительно облегчить и ускорить процесс.

Бурение при помощи шнека возможно только по мягким породам. Если на пути встретятся скальные породы, дальнейшее бурение будет невозможно. Увеличивать длину шнека можно используя стыковки с дополнительными шнеками или штангами.

1 – ствол скважины, 2 – шнек, 3 – выбуренная порода.

Рисунок 4. Схема роторного бурения при помощи шнека

По окончанию бурения стенки скважины укрепляются обсадной трубой. Конструкция скважины на неглубокий песок представляет собой одну обсадную колонну с перфорированной фильтровой частью.

Для обсадки водяных скважин на песок применяют трубы двух видов:

металлические;
пластиковые.

Классическим решением для обсадки водяной скважины являются трубы из черной стали. Имея толщину стенки 4,5 мм, стальная труба сохранит целостность 10-30 лет, выдерживая любые подвижки грунтов, и при этом не добавит в воду ничего, кроме ржавчины. Однако наличие ржавчины (трехвалентного железа) в воде не является большой проблемой, она легко удаляется при помощи обычного бытового фильтра. Единственный вред, который может нанести ржавчина – это вред насосу, при условии, что он рассчитан только на чистую воду.

Главным недостатком стальных труб является высокая стоимость, поэтому для обсадки скважин на неглубокий песок с относительно небольшим сроком службы использование стальных труб не всегда является целесообразным.

Альтернативой для обсадки неглубоких скважин являются трубы из пластика – нПВХ, ПНД.

Главными плюсами труб из пластика являются неподверженность коррозии и отсутствие каких либо добавок в воду, а так же низкая цена, относительно стальных труб.

Недостатком - их низкая прочность.

В скважинах на песок обязательно применение фильтра. Фильтровая зона, впрочем, как и сама эксплуатационная труба, не подлежит замене, поэтому фактически срок службы скважины зависит от срока службы фильтра . Так же качество и конструкция фильтра играют определяющую роль, в каком количестве воду будет давать скважина.

Конструкция скважин на песок

Классическая конструкция скважины на глубокий и неглубокий песок одинакова и представляет собой обсадную трубу с фильтром. Фильтр может быть установлен «впотай» (рис. 5) или выполнен на обсадной трубе (рис. 6).

Рисунок 5. Конструкция песчаной скважины с фильтром «впотай». Рисунок 6. Обычная конструкция скважины на песок.

Конструкция фильтра для скважины на песок достаточно проста, поэтому определяющее значение в выборе фильтра имеет качество материала, из которого он изготовлен.

Состоит фильтр из следующих элементов (рисунок 7):

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

Рисунок 7. Фильтр для скважины на песок

Главным преимуществом конструкции скважины с кондуктором и установленным «впотай» фильтром (рисунок 5), является надежная изоляция попадающей в скважину воды от поверхностных загрязнений, что невозможно при обычной однотрубной конструкции.

Хотя, в силу технологической сложности данный фильтр и обходится дороже, но он обеспечивает лучшее качество воды, а главное поддается замене, что значительно выгоднее, чем бурить новую скважину.

Главным недостатком такой технологии является сложность установки надежного сальника, предназначенного для предотвращения проникновения песка в скважину и изоляции интервала между рабочей и фильтровой колонной.

Ограничением для установки фильтра «впотай» является наличие мелких пылеватых песков в водоносном слое из-за невозможности создания гравийной обсыпки фильтра, а потому небольшим снижением дебета скважины из-за использования мелких сеток.

Однако в пластах крупнозернистых песков и галечника данная технология возможна, в том числе и в Московской области.

Самая распространенная конструкция скважины на песок в Московской области представлена на рисунке 6.

По типу фильтрующего слоя применяют фильтры трех видов:

каркасно-стержневые;
сетчатые;
комбинированные.

Наиболее эффективными являются каркасно-стержневые фильтры из нержавеющей стали, однако у таких фильтров высокая стоимость. Достаточно хорошую эксплуатационную характеристику имеют сетчатые фильтры из нержавеющей стали, при этом имея гораздо более низкую себестоимость, чем каркасно-стержневые. К тому же сетчатый фильтр можно устанавливать на трубы ПВХ. Благодаря этому такой фильтр является оптимальным для скважин на неглубокий песок.

Фильтры с полимерной сеткой тоже используют, но технологически они уступают металлическим сеткам, так как хуже выдерживают внешние нагрузки.

Фильтр с напылением ПВД (полиэтилен высокого давления) представляет собой перфорированную трубу с размещенным на ней специальным волокнисто-пористым материалом.

Данное покрытие отлично защищает скважину от проникновения из водоносного горизонта твердых частиц, в том числе пылеватых песков. При этом данный фильтр способен обеспечить хорошую проницаемость на обводненных песках, благодаря пористости материала.

Напыление ПВД состоит из трех слоев:

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

Преимуществом данного фильтра является его универсальность: равноценно работает в щелочной и кислой среде, экологически безопасен и не токсичен, не выделяет в воду химических элементов, защищен от солей жесткости. Благодаря волокнисто-пористому барьеру прекрасно защищает скважинный насос от любых механических примесей.

Для повышения дебита скважины, увеличения срока работы фильтра, уменьшению процесса кольматации (заиливания) выполняют гравийную обсыпку фильтра (рис. 8).

Рисунок 8. Гравийная обсыпка фильтра

Гравийную обсыпку можно выполнить только при роторном бурении с промывкой. В некоторых случаях вместо гравия возможно использование крупнозернистого песка. Прослойка гравия между фильтром и водоносным песком увеличивает площадь фильтра, предотвращает попадание пылеватых песков, снижает абразивное воздействие песка на сетку и продлевает срок работы фильтра в несколько раз.

Результативное осуществимо при соблюдении вышеуказанной технологии и использовании высококвалифицированных кадров.

Технология бурения скважин на глубокий песок

В некоторых районах Московской области ближайший водоносный горизонт располагается на глубине больше 30 м.

Например, в Клинском районе Московской области не везде есть неглубоко залегающие водоносные пески. При этом скважины, пробуренные на глубокий песок (от 40 м), дают дебит до 2 м 3 /ч. Так же скважины на глубокий песок бурят в Истринском, Солнечногорском, Дмитровском, Пушкинском и Сергиево–Посадском районах.

Для примера, в Ярославской и Белгородской области почти не бурят скважины на известняк, в связи с тем, что залегают водоносные известняки достаточно глубоко, на 150 – 250 м. Соответственно такие скважины требуют более сложной конструкции, применения двух-трех обсадных колонн разного диаметра, а так же более мощного скважинного оборудования.

Скважины на глубокий песок имеют ряд преимуществ перед неглубокими, а так же артезианскими скважинами:

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

Однако проблемы с использованием фильтра для песчаной скважины остаются те же, что и для неглубоких песчаных скважин.

Наиболее оптимальным методом для проходки скважины на глубокий песок является роторное бурение.

Бурение роторным способом выполняется с помощью рамной буровой вышки, на которой крепится подъемное оборудование, обеспечивающее возможность поднимать и опускать бурильную колонну. Установка роторного бурения может быть выполнена на базе автомобиля (рисунок 9).

Рисунок 9. Установка роторного бурения

При роторном способе бурения горная порода разрушается вращающимся долотом, на которое подается осевая нагрузка от ротора при помощи бурильной колонны, которая состоит из бурильных труб, соединенных между собой муфтами. Верхний вал колонны через вертлюг, обеспечивающий свободное вращение груза, подвешен к талевой системе. Данная система обеспечивает подачу буровога раствора по бурильным трубам на долото. В результате выбуренная порода (шлам) поднимается на поверхность вместе с буровым раствором.

Схема роторного бурения представлена на рисунке 10.

Рисунок 10. Схема роторного бурения.
1 - долото, 2 - бурильная колонна, 3 - бурильная труба, 4 - пол буровой установки, 5 - ротор, 6 - лебедка, 7 - ведущая бурильная труба, 8 - вертлюг, 9 - крюк, 10 - талевый блок, 11 - кранблок.

Технология бурения скважин на известняк

В пределах Московской области водоносные известняки залегают крайне неравномерно, от 20 м на юге, до 200 м на севере, однако наиболее распространено распространение артезианского горизонта на глубине свыше 100 м.

Благодаря большой глубине залегания артезианских вод и, соответственно, высокому пластовому давлению водяная скважина на известняк может быть напорной, иногда самоизливающейся.

Преимущества артезианской скважины:

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

Недостатки артезианской скважины:

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

Благодаря повсеместности распространения водонасыщенных известняков, а так же высокому дебиту артезианских скважин, такая скважина является оптимальным решением для монументальных строений, жилищных кооперативов, а так же промышленных целей.

Бурение артезианских скважин является достаточно сложным процессом, в связи с глубиной и твердостью горных пород. В зависимости от геологических условий в разных районах Московской области в процессе бурения возникают те или иные проблемы.

В Волоколамском районе трудности могут создать отложения гранита, встречающиеся вблизи Сычево и Чередово. Хотя в ряде населенных пунктов водоносные известняки расположены не глубоко, от 30 до 50 метров. Так же не глубоко залегают водоносные известняки вблизи русла Москвы-реки в Воскресенской районе. В Каширском районе первые известняки залегают на глубине порядка 40 м, однако они не обладают достаточной водоотдачей и лишь осложняют дальнейшее бурение до водонасыщенных карбонатных пород, расположенных на глубине 70 – 140 м. К тому же в разрезе встречаются неустойчивые породы, что приводит к увеличению расхода бурового раствора. Необходимо выбирать обсадных трубы большего диаметра для перекрытия этих пород. В Лотошинском, Рузском и Одинцовском районах бурение осложняется попадающимися в породе валунами. В разрезе пород Чеховского района встречаются осыпающиеся породы известняка, требующие надежной металлической обсадки.

Оптимальным решением для бурения артезианских скважин является роторное бурение. Благодаря одновременному воздействию на породоразрушающий инструмент осевой нагрузки и крутящего момента, производительность бурения значительно повышается.

Гидроударное бурение подходит для пород V-XII категории. Гидроударник устанавливается между колонковым набором и бурильными трубами. По средствам бурильных труб на долото подается буровой раствор и вращение. Промывочная жидкость удаляет шлам с забоя, охлаждает долото, а так же является приводом ударной машины. При увеличении расхода бурового раствора возрастает энергия единичного удара, что приводит к увеличению интенсивности разрушения породы.

В относительно мягких породах увеличение скорости осевой нагрузки увеличивает скорость бурения, а в твердых абразивных породах при повышении осевой нагрузки повышается износ породоразрушающего инструмента.

В твердых породах целесообразно применение пневмоударника. Пневмоударное бурение является разновидностью ударно-вращательного, с применением погружного бурильного молотка – пневмоударника, работающего на энергии сжатого воздуха. Поршень-боек пневмоударника наносит поступательно-возвратные движения по хвостовику, являющемуся частью долота, которое вращается вместе с пневмоударником. Очищение забоя от выбуренной породы происходит с помощью продувки скважины. По мере углубления скважины буровой снаряд наращивается.

Схема пневмоударного бурения представлена на рисунке 11.

Рисунок 11. Схема пневмоударного бурения
1 – долото, 2 – пневмоударник, 3 – буровой инструмент, 4 – вращатель с электромотором, 5 – механизм подачи, 6 – шланг подачи сжатого воздуха, 7 – компрессор, 8 – пульт управления.

Конструкция скважин на известняк

Конструкция скважины на известняк может быть четырех видов:

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

В зависимости от геологического разреза района бурения, глубины залегания водоносного пласта предпочтительнее та или иная конструкция скважины или комбинация нескольких конструкций.

Давайте рассмотрим несколько примеров.

Пример 1: Классическая двухтрубная конструкция с пластиком.

Рисунок 12. Конструкция скважины с двойной обсадкой

Технологию бурения можно описать следующим образом:

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

Поскольку прослоек глин и песка в известняке нет, известняк труднобуримый, неразрушенный, пластиковую трубу обсаживаем до водоносного известняка, трещины вскрываем открытым стволом.

Пример 2: Однотрубная конструкция с осложнениями.

Рисунок 13. Однотрубная конструкция скважины

Процесс бурения до известняка описан в примере №1. При бурении по известняку и построению водоприемной части есть отличия. Давайте их рассмотрим.

Если не перекрыть глину и песок в известняке и собрать конструкцию как в 1-ом примере, мы получим мутную воду с песком.

Она может идти постоянно или возникать после перестоя (отсутствия разбора воды из скважины).

Буровой мастер, не внимательно отслеживающий процесс бурения, может не заметить прослойку глины и песка, собрав конструкцию как в примере №1. Выполнив опытную откачку и обнаружив муть и песок, будет вынужден демонтировать пластик, установить металлическую трубу меньшего диаметра для перекрытия прослойки песка. Обязательно герметизируется переход между трубами пакером для исключения возможности поступления мутной воды с песком по переходу между трубами.

Рисунок 14. Конструкция скважины с осложнениями в процессе бурения.

Прослойку глины можно перекрыть пластиковой трубой, прослойку песка пластиковой трубой перекрыть проблематично. Поэтому используется металлическая труба меньшего диаметра. Если начальная труба Ø133 мм, то внутрь устанавливают трубу Ø114 мм. В трубу Ø114 мм влезает ПНД труба диаметром 94 или 90 мм, в 94 трубу можно установить скважинный насос диаметром 3 дюйма (76 мм). В ПНД Ø90мм – насос с нормальными напорными характеристиками установить уже не получится.

Рисунок 15. Конструкция «телескоп».

При формировании уровня воды выше перехода 133-114 (не меньше чем 15-20 метров, для возможности установки насоса выше перехода), можно собрать конструкцию с пластиком – 90 (94) ПНД внутри 114 металла и 117 внутри 133 (см. рисунок №14).

Давайте рассмотрим технологию бурения скважины с учетом наличия в разрезе неустойчивых пород. Рассмотренная ниже ситуация характерна для глубоких скважин (150-200 м), разрезов с валунами и скважин с промежуточными водоносными горизонтами. С целью поинтервального укрепления пластов применяется конструкция «телескоп» (рисунок №15).

Заказчик ставить задачу – пробурить скважину на известняк и собрать конструкцию 133/117.

Порядок работ следующий:

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

В такой ситуации конструкцию с пластиком собрать не представляется возможным. Так как вода сформировалась на уровне 114 трубы, ниже находится металл Ø89 мм. В 89 трубу не влезает ПНД труба, в которую можно установить насос. Заказчик будет поставлен перед фактом, что реализовать запланированную конструкцию 133/117 не удалось. Стоимость скважины будет пересчитана. Срок работы, получившийся скважины, будет значительно меньше запланированных 40- 50 лет.

Именно поэтому, мы рекомендуем использовать начальную трубу Ø159 мм или использовать кондуктор в районах со сложной геологией. Это более результативно и долговечно, позволяет практически при любом осложнении собрать конструкцию с пластиковым вкладышем внутри трубы - смотри рисунок №16.

Рисунок №16. Конструкция скважины с кондуктором.

Обращаясь в буровую компанию необходимо четко ставить задачу по дебиту скважины, диаметру планируемого насоса, его мощности.

Специалисты начинают планировать конструкцию скважины с фильтра и прифильтровой зоны в зависимости от литологического разреза и мощности водоносного горизонта. То есть начинают планировать конструкцию снизу вверх, а не наоборот.

Если говорить про начальные диаметры и усредненные параметры скважины с хорошей геологией, то примерно можно назвать следующие значения:

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

Для желающих изучить этот вопрос более плотно мы советуем использовать дополнительную литературу – Башкатов Д.Н., Роговой В.Л., БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ . Эту книгу мы рекомендуем как настольное пособие для начинающих буровиков. К сожалению, она написана в 1976 году и не учитывает некоторые современные материалы и технологии.

Выводы: процесс бурения скважины – сложный технологический процесс. Бурение будет успешным, а скважина сохранит свою работоспособность несколько десятилетий при условии:

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

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