Виды комплексного бурения скважин на воду

Основные способы бурения скважин

Способов, как уже было сказано выше, для бурения скважин достаточно много. Если наглядно рассматривать некоторые из них, то можно выделить несколько ударных, ударно-канатных электрических и гидрологических технологий.

1. Самый популярный способ бурения производится с помощью ротора. Такой процесс был позаимствован у нефтяников. Суть в том, что специальное шарошечное долото, с помощью ротора, который вращается от двигателя внутреннего сгорания, как на обычной машине, разрушает породу. Такой способ, особенно часто используют при разрушении твёрдых пород, а, точнее, говоря, скальных структур или известняка. Как правило, одновременно вместе с бурением проводиться удаление породы с помощью, специального раствора. Такой способ ещё называется бурение с промывкой.
2. Ударно-канатный способ пришёл с окраин Китая. Эта технология использовалась ещё в древние времена, поэтому её можно точно назвать самой долгой и трудоёмкой. Суть состоит в том, что в трубу сбрасывается груз, который проникает в почву. К нему дополнительно крепиться специальный стакан, которые набирает небольшое количество почвы. Дальше почву просто достают из скважины и процесс повторяется. Такое бурение подходит только для глиняных или песчаных почв.
3. Гидробурение редко используется на просторах нашей страны, но всё-таки такое бурение скважин можно назвать одним из самых действенных и быстрых, если дело касается песчаных или рыхлых пород. Суть бурения состоит в том, что нагрузка на почку, подаётся только с помощью воды, которая при большом давлении направляет инструмент, в скважину и сразу удаляет оттуда почву. Эту технологию можно применять только при бурении скважин, которые не превышают по своей глубине 15– 20 метров, но зато достаточно широкий диапазон скважин в диаметре, ведь при гидробурении можно сделать скважину с диаметром в 30 см.
4. Для того чтобы сделать скважину большей глубины при использовании гидробурения, нужно использовать так называемый забурник. Разница в том, что помимо забурника также используется ещё и специальный раствор из воды и бентонитовой глины в отличие от гидробурения с использование простой воды. В этом случае бентонитовая глина, сразу укрепляет стенки скважины, но для такого способа бурения требуется большое количество труб. Скважина в итоге приобретает телескопическое строение.

Какой способ бурения выбрать

Выбор метода зависит от типа грунта, диаметр сечения шахты, глубины бурения. Кроме того, учитываются следующие критерии:

• объем воды, необходимый для обеспечения домовладения;
• частота использования скважины;
• качество жидкости;
• стоимость монтажа глубинного колодца.

Колонковый способ хорошо подойдет при работе с пластичными глинистыми породами. Роторное бурение применяется в том случае, если участок находится на скальном грунте. Если требуется неглубокая скважина с небольшим дебетом, разрешается применять шнек.

При обустройстве неглубоких скважин нужно учитывать внешние факторы: условия климата и погоды, сезонные изменения водного горизонта. Влияние оказывает близкое нахождение сельскохозяйственных полей, вредных производств. Если планируется обустройство артезианской скважины, то требуется разрешение санэпидстанции, оформление соответствующих документов.

Что нужно учитывать при создании колодца

К сожалению, обустроить абиссинский колодец можно не на любом участке. Причина тому в некоторых ограничениях, касающихся глубины водоносного слоя, типа грунта, количества воды и её качества. Разберёмся с этим более подробно:

Абиссинский колодец бурят до первого водоносного слоя, но глубина его залегания не должна превышать 8 м. Если вода находится глубже, поднять её наверх без мощного насоса будет затруднительно, а скважину-иглу можно оборудовать только ручным поршневым насосом. Чтобы понять, насколько глубоко проходит водоносный слой, возьмите 15-метровую верёвку с грузом и проверьте несколько колодцев, расположенных по соседству. Не менее важным фактором является состав почвы на участке. Пробурить скважину в мягком и лёгком песчаном грунте не составит никакого труда, тогда как на тяжёлую глинистую почву придётся потратить больше усилий

Если же земля на участке каменистая и содержит множество крупных валунов, возможно, от создания абиссинского колодца лучше вообще отказаться

При обустройстве скважины-иглы следует обратить внимание и на то, соответствует ли вода санитарным нормам. Дело в том, что в верхний водоносный слой часто попадают различные загрязнения, источниками которых являются соседские выгребные ямы, поля, насыщенные нитратами и пестицидами, расположенные поблизости заводы и фабрики и т.п

Наиболее уязвимым становится водоносный горизонт, расположенный на глубине до 15 м

Качество воды следует проверить ещё до начала бурения скважины, а для этого образцы жидкости можно взять из соседних колодцев. Воду нужно сдать на химический и бактериологический анализы, причём делать это лучше в конце весны, когда грунт насыщен максимальным количеством удобрений

Ещё один параметр, который стоит принимать во внимание – это дебит скважины. Дебит – это предельный объём воды, который можно получить из скважины за 1 час

При обустройстве абиссинского колодца этот показатель будет зависеть от насыщенности водоносного горизонта. Забивная скважина способна давать от 0,5 до 4 м³ воды в час, и если кто-то поблизости уже имеет на своём участке абиссинский колодец, лучше выяснить, на какой объём воды можно рассчитывать.

Наиболее уязвимым становится водоносный горизонт, расположенный на глубине до 15 м. Качество воды следует проверить ещё до начала бурения скважины, а для этого образцы жидкости можно взять из соседних колодцев

Воду нужно сдать на химический и бактериологический анализы, причём делать это лучше в конце весны, когда грунт насыщен максимальным количеством удобрений

Ещё один параметр, который стоит принимать во внимание – это дебит скважины. Дебит – это предельный объём воды, который можно получить из скважины за 1 час

При обустройстве абиссинского колодца этот показатель будет зависеть от насыщенности водоносного горизонта. Забивная скважина способна давать от 0,5 до 4 м³ воды в час, и если кто-то поблизости уже имеет на своём участке абиссинский колодец, лучше выяснить, на какой объём воды можно рассчитывать.

Ударно-канатное бурение

Этот способ бурения скважин является очень старым и впервые его стали применять древнем Китае. Некоторые особенности всё же отличаются от ударно-канатного бурения сегодня, однако, принцип в целом один и тот же. В древности конусообразный груз подкидывали вверх, после чего при падении он раздвигал почву и уплотнял землю. Сегодня для создания скважин таким способом берутся забивные стаканы и всевозможные желонки. Желонка представляет собой простой снаряд, который бросают в скважину с высоты. Когда происходит удар о землю, снаряд заходит в грунт и из-за специального клапана остаётся в нем. После этого оборудование достаётся наверх, из неё выбирают землю и заново бросают. Также используется забивной стакан, который также представляет собой желонку, но только без специального клапана, вследствие чего земля остаётся в стакане под силой трения.

Используя желонки и забивные стаканы, делают скважины в обводных грунтах, а также на песке. Благодаря использованию забивного стакана можно делать скважины на глинистой земле, на суглинке, на вязкой земле в целом. Когда стакан отрывается, такая земля остаётся внутри него и хорошо достаётся.

Такой способ бурения скважин довольно сложный и занимает много сил и времени. Порой для того, чтоб пробить твердые каменные грунты применяют ударно-канатное бурение с использованием бурового патрона. С его помощью пробивают твердые породы грунта. Породу удаляют из скважины, используя желонку.

Ударно-канатным бурением создаются большие и глубокие шахты – до трёхсот метров глубины. Однако, если глубина скважины большая, то здесь не обойтись без телескопической структуры. Это значит, что верхняя часть скважины создаётся из трубы, которая обладает наибольшим диаметром. После этого, проходя определённую глубину, следуют трубы меньшего диаметра, затем ещё меньше и меньше. Также для удобства используют переносные буровые станки, которые подходят для бурения ударно-канатным методом.

Подобное бурение скважин отнимает много времени, весь процесс медленный и занимает много сил и времени, в отличие от шнекового бурения, однако, чтоб создать скважину таким образом, не нужно много специально оборудованного места.

Песчаные скважины

Схема песчаной скважины.

Бурятся шнековым способом — проходка осуществляется в мягких горных породах: суглинках, песке и галечнике. Диаметр выработки ≥100 мм.

По глубине различают песчаные скважины 2 типов:

• до 40 м — на слой верхнего залегания с дебитом 1 м³;
• 40-90 м — глубокие стволы с расходом воды в 2 раза большим.

В пробуренную выработку опускается обсадная колонна из металлических или пластиковых труб с фильтром в призабойной части скважины. Подъем воды производится погружным насосом.

Достоинства и недостатки

Основное преимущество — шнековый способ бурения, позволяющий построить скважину за 1-2 дня без особых усилий. Механизация всех операций обеспечивается конструкцией бурового станка на самоходном или передвижном шасси.

Другие достоинства:

• чистота воды;
• разрешение на строительство водозабора не требуется;
• срок эксплуатации — до 30 лет.

Недостатки отмечаются на скважинах малой глубины: зависимость дебита от осадков, чувствительность состава воды к загрязнениям поверхности на участке расположения выработки. Другой минус уже обозначен — склонность к заиливанию водоприемника.

Где нельзя делать скважину, когда целесообразнее всего начать бурение колодца?

Несмотря на то что основное условие для будущего бурения — это наличие водоносного слоя, имеется ряд факторов, которые стоит учитывать. К примеру, выполняя поиски места, нельзя забывать о том, что будущий колодец должен быть надежно защищен от разного рода сторонних загрязнений. Исходя из этого, рекомендуется выбирать место, которое является экологически чистым. Скважина не может быть расположена вблизи сточной ямы, отстойника, септического резервуара, сточного колодца. Скважина не может также располагаться близко к мусорным кучам, свалкам, складам, промышленным предприятиям. Колодец должен располагаться к таким местам не ближе чем на 100 м. Не менее важен тот факт, что колодец должен находиться близко к жилому помещению, дачным постройкам.

Категорически запрещено проводить бурение вблизи электростанций и рядом с деревьями, у которых крупная корневая система.

Как только выбрано место будущего бурения, необходимо определиться со временем, когда оно будет производиться. Бурить лучше в летнее время или в начале осени. Однако современные буровые машины могут бурить и зимой. К тому же экономнее будет бурение именно в зимний период. Естественно, не может идти речь о бурении в сильные заморозки. Температура должна составлять не менее -20° С. Бурение в зимний период протекает легче, потому как грунтовые воды располагаются на минимальном уровне. Это облегчает задачу попадания в водоносный слой, точность увеличивается в несколько раз. Да и состояние грунта будет менее повреждено. Буровая машина в зимний период может добраться в самые труднодоступные места.

Еще одним преимуществом бурения зимой является то, что отсутствуют талые и дождевые воды. К тому же, проводя бурение зимой, уже к весне можно будет пользоваться своей ключевой водицей. Исходя из вышесказанного, можно говорить и о том, когда бурить не имеет смысла. Бурить можно в любое время года. Если требуется пробурить скважину на глубину не более 30 м или на территорию участка не может попасть буровая машина с крупными габаритами, то бурение выгоднее проводить с начала апреля до ноября.

Для такого бурения должны привлекаться работники на МГБУ. В том случае, если есть возможность проехать буровой машине на участок, то бурить лучше в зимний период, это наиболее выгодно и рационально.

Бурение не станет проблематичным, если соблюдать все правила поисков водоносных вод и знать факторы для производства бурения. Можно стать обладателем качественного источника.

Перфоративное бурение

Такой способ бурения используют для строительства абиссинского колодца.

Для этого используется труба из железа, которая собрана из отрезков разной длины, которые между собой скреплены с помощью муфт. По своей форме они похожи на своеобразное копье и поэтому её ещё называют скважин иглой. Герметичность соединений резьбы чрезвычайно важна и добиваются её использованием силикона, или же сантехнического льна.

Прежде всего, бурение проводят до начала обводненного слоя земли. Скважина должна быть в диаметре от пятидесяти до восьмидесяти миллиметров в сухой земле. После этого скважину ставят в фильтр, а обсадные колонны забиваются.

Внизу такой трубы располагается фильтр, представляющий из себя простую трубу с таким же диаметром. В ней имеется много отверстий в среднем диаметров от пяти до восьми миллиметров. Снаружи она защищена фильтровой сеткой, способной пропускать влагу и задерживать взвеси и песок. Сквозь подобную сетку с галунным плетением проходят частички только самого маленького диаметра и размеров.

Для установки такой трубы в грунт на глубину от восьми до двенадцати метро применяют всевозможное оборудование, от штанг до бабки.

Определение месторасположения

В целях бесперебойного функционирования и постоянного водообеспечения жилища чрезвычайно важно выбрать правильное место для устройства скважины. Место расположения, как пробурить скважину на воду своими руками в соответствии с требованиями безопасности и нормы оборудования скважин регламентируются законодательством, положениями ГОСТ Р 2761-84, ГОСТ Р 51232-98, СНиП 3.05.04-85 и СанПиН 2.1.4.1110-02

Бурение скважин под воду своими руками обязательно потребует:

• получения санкций на пользование недрами;
• сбора необходимого пакета документов;
• согласования выполненного расчета потребления воды;
• определения площади отчуждения;
• составления проекта;
• внесения объекта в реестр с выдачей кадастрового номера.

Как видно, к работе следует отнестись со всей серьезностью. Если необходимых знаний или времени недостаточно, лучше заключить договор со специализированным предприятием.

Выбор места для устройства шахты определяется в соответствии со следующими требованиями СНиП 3.05.04-85 и СанПиН 2.1.4.1110-02:

• отдаление места обустройства колодца от жилища должно составлять не менее 5 м, а от мусорных свалок, мест складирования навоза, выгребных ям — не менее 50-100 м;
• необходимо выполнить защиту выбранной низинной точки от затопления ее паводковыми водами;
• в месте выполнения работ необходим уклон более 35°;
• на участке выполнения работ необходимо оборудовать площадку, рядом с которой не должны находиться деревья, постройки, электрические провода.

Подробнее с рекомендациями можно ознакомиться в статье «Как определить место для бурения скважины под воду».

Ударно-канатное бурение

Тут обустройство скважины предусматривает разрыхление почвы при помощи забивного стакана, который оснащен острием и падает с высоты. Своими руками работы выполняются с учетом таких этапов:

1. Построение вышки-треноги. Ее высота должна быть больше длины забивного стакана, который изготавливается из стальной трубы. В стенке представленного приспособления должно находиться отверстие, при помощи которого будет происходить очищение.
2. Крепление стакана посредством троса к верхушке треноги.
3. Во время выполнения работ грунт надо выбрасывать из стакана каждые 50 см.

Для обустройства глубинного колодца часто применяются такие виды оборудования: УКС-22М2, УГБ-50.

Преимущества

Достоинством указанной технологии бурения является:

• возможность применения на твердых каменистых почвах;
• отсутствие повреждения стенок скважины и водоносного слоя;
• легкое очищение стакана;
• возможность применения для изучения грунтовых характеристик на разных глубинах.

Преимуществом также является то, что монтировать обсадную трубу можно сразу же после завершения бурильных работ.

Недостатки

Несмотря на доступность и сравнительную дешевизну, технологический процесс имеет недостатки. Среди них возможность строго вертикального бурения. Нельзя использовать данный метод на песчаных грунтах.

Роторное бурение

Подобный способ бурения скважин требует наличия спецтехники, в частности буровых машин. Часто используют АРБ-2А2. При подобном бурении горная порода разрушается под воздействием шарошечного долота, а перемененную землю поднимает наверх буровой раствор. Подобное строительство скважин называется бурение с промывкой. Таким образом, можно разрушить прослойки извести, включения скальной породы. Буровые штанги приводятся в движение крутящим моментом от ротора, который находится на самой буровой машине, и от двигателя внутреннего сгорания, который располагается непосредственно на машине, идет привод к ротору. Для того чтобы долото крутилось и бурило, сверху на него поступает большая нагрузка. Этого можно достигнуть благодаря тяжелым бурильным штангам.

Гидробурение

По большому счету, подобный тип бурения скважин очень схож с канатно-вращательным. Разница состоит только в забурниках. Земля размывается под воздействием большого напора воды. Он идеально подходит для рыхлой земли, суспеси и песка. Однако он обладает некоторыми недостатками, один из них – он не может справиться с прослойкой юрской глины. Когда он попадает на плывун, поглощается много воды, а песок, который выпадает в осадок, замедляет процесс бурения.

Бурение скважины происходит быстро

Именно поэтому, важно раньше подготовить обсадную трубу для того, чтоб быстро установить её в земле. В воду для бурения должны входить хлористоводородная кислота, концентрация которой должна составлять один к двадцати тысячи

Она не даёт пласту воды загрязниться при строительстве скважины. Процесс создания скважины сам по себе довольно быстрый, однако, обсадную колонну нужно подготавливать заранее к установке ещё до того, как бурение начнется. Поток воды должен содержать в себе, как минимум, пятьдесят миллионных долей хлористоводородной кислоты. Это позволяет предупредить загрязнение слоя воды.

Таким способом бурения можно проделать скважину, глубина которой будет до пятнадцати метров, а диаметр от пятидесяти до трёхсот миллиметров. После того, как ставятся обсадные колонны, столб заливают снаружи от колонны, как минимум метра на три от земли.

Характеристика роторного бурения

Этот способ изготовления глубоких скважин считается самым распространенным. Принцип действия установки заключается в разрушении слоя почвы при помощи долота. В действие оно приводится посредством ротора. Для его вращения требуется отдельный электродвигатель. Почва вымывается при помощи прямой или обратной промывки.

Оборудование позволяет работать на скальных или полускальных участках, обустраивать скважины до 150 м глубиной, но применяется технология при таких условиях:

1. Рассчитаны гидрогеологические характеристики участка, глубина залегания водного горизонта.
2. Подземный источник имеет напор, присущий артезианской скважине.
3. Существует возможность постоянного снабжения рабочей области технической водой.

В теплых регионах такой способ бурения может применяться даже зимой.

Применяемое оборудование и инструменты

Для роторного бурения требуется вышка рамного или решетчатого типа. На ней располагается оборудование для работы. Вышка облегчает подъем колонны. В составе установки присутствуют:

• вышка;
• долото;
• двигатель и привод;
• рабочая колонна и ротор;
• насосы;
• система для очистки промывочной жидкости;
• механизм для подъема рабочего инструмента.

В автоматических установках присутствует возможность регулировки скорости оборотов бура. Долото производится из металлических сплавов высокой прочности. Его форма различна. Эти параметры подбираются индивидуально.

Роторное бурение — метод вращательно-вибрационного бурения, при котором разрушение грунта осуществляется при помощи долота, приводимого в движение в забое скважины от ротора буровой установки.

Своеобразие роторной технологии

Данный метод обустройства скважины предусматривает применение долота. Стенки шахты следует укреплять при помощи обсадных труб. Для выбора метода промывки учитывается тип почвы, количество необходимой жидкости. Обратная промывка предпочтительнее. Она сложнее технологически, но позволяет лучше вскрыть водоносный горизонт. Еще обеспечивается больший дебет скважины.

Достоинства и недостатки роторного бурения

Преимуществами указанного технологического процесса являются:

• большая глубина бурения;
• возможность достижения водоноса в скальных породах;
• большой диаметр скважины (до 20 см);
• незначительные энергозатраты.

Единственный недостаток метода — необходимость использования промывки.

Существующие категории скважин

Согласно предназначению скважины бывают следующих категорий:

1. Параметрические — позволяющие определить разрез вертикального слоя.
2. Поисковые — имеют маленький диаметр, определяют перспективность бурения.
3. Разведывательные — определяют потенциал полезных ископаемых.
4. Эксплуатационные — способные извлечь полезное ископаемое из земных недр.

Скважины для добычи воды относятся к эксплуатационным, и делятся на дополнительные виды:

• добывающие либо нагнетательные;
• специализированные для технической и питьевой воды, в том числе и поглощающие;
• для мониторинга и наблюдения за пластовым давлением;
• дублеры для выработки;
• оценочные при эксплуатации.

Каждая из них имеет свои особенности при бурении и во время использования.

ЧТО ДЕЛАЕТСЯ ПОСЛЕ ОБСАДКИ

Следующий шаг после обсадки скважины — закрепление оголовка и кофра наверху обсадной трубы. Кофр предназначен для теплоизолирования, а оголовок создает нужное давление и закрывает скважину. Оголовок располагают не выше уровня промерзания, чтобы вода в скважине не замерзала. Узнать уровень промерзания можно из «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений».

Обустройство — это еще не конец работы, поскольку для полноценной подачи воды нужна еще система водоочистки, подвод водопровода в дом. Желательна также автоматическая система водоподачи, тогда процесс пользования будет как в квартирах. Кроме того, необходимо облагородить на участке саму скважину.

Подключение гидроаккумулятора, автоматики

Чтобы полностью обустроить скважину для воды, необходимо установить в подготовленную кессонную яму насос, оборудование и автоматику, к которым относятся гидравлический аккумулятор, реле и манометр. Если используют станцию, все необходимые для забора воды узлы собраны в одном модуле, остается только присоединить ее вход к напорной трубе через компрессионный фитинг и аналогичным способом подключить к водопроводу, поступающему в жилое здание.

При подключении насосной станции помощь специалиста и применение специального инструмента необязательны — трубопровод из ПНД соединяют прямыми или угловыми резьбовыми компрессионными фитингами вручную, или используя гаечный ключ на металлических деталях.

При размещении в кессоне погружного электронасоса, на поверхности в камере монтируют элементы автоматики — реле давления и защиты от сухого хода, устанавливают гидравлический аккумулятор и манометр. Данные детали сложно соединять между собой отрезками пластиковых труб ПНД и фитингами, не предусмотренными для этих целей, для проведения работ часто вызывают специалиста. Обычно соединения внутри производят на полипропиленовые трубы методом пайки при помощи специального утюга, для подключения к ПНД-трубопроводу и подведения к металлической резьбе пожарного гидранта вверху, применяемого для полива огорода, используют переходные фитинги с полипропилена на ПНД или металл.

Устройство насосной станции

Глубина скважины на воду

Чтобы понять, как бурят скважину под воду, необходимо знать, для добычи воды на загородном участке используются три водоносных пласта, их глубина зависит от особенностей региона.

«Верховодка»

«Верховодка» располагается ближе всего к поверхности земли, для ее добычи не требуется глубокое бурение скважин своими руками. Однако качество такой воды довольно сомнительное, поэтому используется она очень редко.

Из недостатков «верховодки» можно выделить следующее:

• Возможное содержание в составе воды химических удобрений, которые попадают со всех участков, расположенных в округе.
• Несмотря на низкую стоимость бурения такой скважины, затраты все-таки неизбежны. В дальнейшем очистка воды для употребления в пищу потребует значительных расходов.
• Короткий срок службы скважины объясняется ограниченным запасом воды. По этой причине «верховодка» подходит для обустройства колодцев на участке, вода из которых может использоваться только для полива насаждений. Поэтому можно пробурить скважину под воду своими руками.

Это интересно: Обустройство скважины под воду с кессонами — описываем по пунктам