Технология гидробурения скважин на воду своими руками

Проведение замеров и обустройство участка

Перед самим техническим процессом бурения скважин водой под давлением необходимо произвести подготовительные работы. Они состоят из следующих этапов:

Расчет глубины залегания водного пласта

Это важно для подготовки необходимой длины труб и определения особенностей процесса бурения. Для этого понадобиться получить карту местности с геодезическими обозначениями, заблаговременно позаботиться об используемой жидкости для бурильной установки в объеме 5-21 м³.
Подготовка самого участка для проведения работ

Данный способ бурения подразумевает наличие двух емкостей по 1 м³ для фильтрации промывочной жидкости и последующего использования в буровой установке. Данные емкости соединены между собой специальным каналом и защищают окружающую местность от излишнего загрязнения.
Сам бур устанавливается в строго вертикальном положении, заборный шланг на помпу располагается в первой емкости. Откуда по нем жидкость попадает в бурильную шахту.

Указанная бурильная установка отличается своей простотой и экономичностью использования энергоресурсов. Она является идеальным вариантом для применения в частном порядке, так как не требует дополнительных теоретических знаний и большого практического опыта. Требуется всего лишь неукоснительное соблюдение строгой последовательности технологического процесса.

Каким образом можно осуществить самостоятельное бурение скважины

Есть несколько способов, которые позволяют проводить бурение своими силами:

Бурения и обустройство скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

• Вращательный метод (он же роторный) – наиболее часто используемый. При таком методе буровой инструмент ввинчивается в породу;
• Ударный – при данном методе сильно бьют по буровой штанге, максимально заглубляя таким образом снаряд. В частности, именно ударным методом обустраивают скважину-иглу;
• Метод ударно-вращательный – при таком штангу с оборудованным на конце буровым снарядом поднимают и с силой опускают, тем самым разрыхляя грунт. Затем производят вращательные движения, забирая породу внутрь снаряда;
• Способ канатно-ударный – при этом методе буровые снаряды то поднимают, то опускают на специальном канате, при этом обеспечивая забор породы.

Приведенные выше методы относят к так называемому сухому бурению. Их можно организовать и своими силами. А вот при сыром бурении (гидробурение) необходимо сначала в слое воды обеспечить специальный буровой раствор, который мог бы размягчить твердую породу. Такой тип бурения очень специфичен и потребует наличия промышленного оборудования. При этом измельченные частицы породы выносятся на поверхность отработанным раствором.

С чего лучше начать?

Перед началом буровых работ нужно примерно определить, на какой глубине расположен водоносный слой. Это необходимо для уточнения сложности предстоящей работы и подготовки необходимого количества обсадных труб. Наиболее простой способ познакомиться со спецификой местных почв – обращение в местные земельные органы, где должны храниться геодезические карты. По-хорошему, даже при неглубоком рытье, было бы не лишним получить специальный документ из центра санитарно-эпидемиологических заключений, например из такого — http://www.sezspb.ru/. С помощью таких специалистов можно получить полный объем лабораторно-инструментальных исследований для ввода в эксплуатацию различных объектов строительства.

Кроме того необходимо определиться с источником воды, из которого будет забираться жидкость для бурового раствора. Нужно учитывать, что в среднем в зависимости от состава почвы и глубины скважины для бурения уходит от 5 и до 20 кубометров воды.

Следующий шаг – подготовка участка. Начать нужно с подготовки запаса воды. Можно запастись дополнительными емкостями размером около 2 кубов. Можно пойти другим путем: выкопать яму на пять или больше кубометров, обработать ее стенки раствором глины и залить в нее воду. Затем проводится монтаж МБУ. Процедура ее сборки предельно проста и занимает около часа. Главное условие – выставить устройство строго горизонтально. Даже небольшой перекос не позволит установить впоследствии обсадную трубу. В 1-1,5 метрах от конструкции обустраиваются технологические выемки, так называемые приямки. В них будет находиться буровой раствор.

Оптимальное расположение оборудования для гидробурения показано на схеме

Приямков должно быть два. Один из них будет выполнять роль фильтра. Он располагается ближе к бурильной установке. Размеры приямка-фильтра могут быть около 0,7 м в длину, глубину и ширину. Основной приямок, несколько большего размера, располагается немного дальше. Он соединяется с фильтром небольшой траншеей или лотком. Около основного приямка устанавливается мотопомпа. Шланг, идущий из ее входного отверстия, должен быть опущен в основной приямок. От выходного отверстия устройства протягивается шланг к буровой установке. С помощью штанги он соединяется с вертлюгом, через который в скважину будет подаваться буровой раствор.

Какие виды гидробурения существуют ↑

Основным элементом при гидробурении скважин своими руками является полая штанга. На ее конец наваривают забурник – острый наконечник с зазубринами, благодаря которому и происходит разрушение грунта. С помощью малогабаритной установки штангу с забурником заставляют вращаться, постепенно углубляя в землю. Вода используется для вымывания на поверхность разрушенных в шахте скважины пород. Вернее, используют не чистую воду, а ее раствор с бетонитом (особый сорт глины). В процессе промывки глинистые частички прилипают к стенкам шахты и укрепляют их, не позволяя им обрушаться.

Забурник соединяется с полой штангой резьбой, что позволяет воде беспрепятственно стекать по инструменту вниз и охлаждать его во время работы, что позволяет воде беспрепятственно стекать по инструменту вниз и охлаждать его во время работы

Выдавленная на поверхность грязь собирается в выкопанном шламоотстойнике, где твердые породы оседают на дно, а очищенная жидкость перетекает в следующий отстойник. Оттуда ее вновь забирают для промывки шахты от разрушенного грунта, т.е. получается цикличный процесс. Недаром эту жидкость называют оборотной водой.

Для бурения скважины до 30 метров хватает 5-15 кубометров воды.

Плюсы такого гидробурения:

• скважину можно создавать в труднодоступном месте (даже в подвале);
• не так много, как при стандартном гидробурении, грязи;
• быстрая скорость работ.

Вращательная технология хороша для создания скважин до 50 метров.

От первого варианта отличается тем, что грунт вымывают без его разрушения забурником. Просто дают очень сильный напор жидкости, который одновременно расслаивает породы и вымывает их на поверхность земли. Напорное гидробурение считается наиболее простым и понятным для непрофессионального бурильщика. Главное – подготовить приямки для бурового раствора, сам раствор (вода + хлористоводородная кислота в пропорции 1:20 тыс.) и обсадные трубы, опускать которые нужно сразу после обнаружения водоносного слоя. Если этого не сделать – скважину моментально замоет, и процедуру придется повторить. Хлористоводородная кислота нужена как профилактическое средство, он не дает загрязняться водоносному пласту.

Шлакоприемники нужно копать  глубокие, чтобы твердые породы оседали на дне и не поднимались при повторном заборе жидкости

При использовании данного метода надо учитывать следующие нюансы:

• Гидробурению поддаются только рыхлые почвы, состоящие из песчаных, супесчаных или суглинистых слоев.
• Максимальная глубина, на которую можно вымыть грунт водой, – 15 метров.
• Если в земле есть пласты юрской глины – вода их не пробьет, так как они очень твердые.
• Наличие в земле плывунов значительно увеличит расход воды, а скорость бурения уменьшится из-за набегающего песка.
• После установки обсадной колонны наружные от трубы пустоты надо зацементировать, углубляясь не менее 3 метров от уровня земли. Это оградит шахту от попадания верховодки и талых вод.

Перед тем как бурить этим методом, стоит точно узнать геологический состав земель в своей местности, иначе труды могут не увенчаться успехом.

Какого типа бывают водозаборные скважины

При всем своем многообразии, специалисты различают всего несколько типов водозаборных скважин.
Первый – это так называемая скважина-игла. При этом штанга для бурения, обсадка скважины и снаряд для бурения собой представляют единое целом. Бур остается в земле на протяжении всего процесса бурения. Сам же процесс осуществляется ударным методом.
Скорость углубления при таком методе в среднем составляет около 2 метров в час. Максимально возможная глубина при этом – до 45 метров. Скважину-иглу, как правило, обустраивают для так называемых абиссинских колодцев на даче. Они востребованы в летнее время, так как зимой могут показывать нестабильный водозабор. Отличительной особенностью такой скважины является то, что прослужить она может несколько десятилетий. Однако отремонтировать ее невозможно. Как только скважина прекращает давать воду – ее закупоривают и приступают к обустройству новой.
Диаметр буровой штанги составляет без применения копра до 12 см – это соответствует погружному насосу на 86 мм.

Типы обустройства водозаборных скважин.

Второй – несовершенная скважина. Такая скважина как будто бы повисла внутри пласта. Она проста в обустройстве и от исполнителя не потребует особого мастерства. Однако и забор из нее не слишком качественный. Для того, чтобы максимально улучшить качество воды, забираемой из несовершенной скважины, рекомендуется обустроить заглушение внизу скважины.
Для того, чтобы несовершенную скважину можно было забурить своими силами, потребуется наличие довольно мощного водоносного пласта.
Третий вид скважины – совершенный. При этом обсадка ее опирается на кровлю водоупорного пласта. Прохождение такой скважины потребует точных знаний местной геологии, а также наличия определенных умений и навыков у бурильщика.
Качество воды в такой скважине самое лучшее, а срок эксплуатации – максимальный.
Четвертый тип – так называемая скважина с забоем. В свою очередь, она может быть как совершенной, так и несовершенной. Благодаря забою, можно будет обслуживать такую скважину и в случае необходимости ремонтировать. Однако бурить ее могут лишь самые опытные мастера, хорошо знакомые с местной геологией.

Гидравлическое бурение – как работает такой метод?

Интересующая нас методика базируется на разрушении посредством специального бурового инструмента и жидкости грунтовых пород. Нагрузка на почву при этом обеспечивается оснасткой для гидробурения и массой применяемых для выполнения операции штанг. Эти приспособления используются для закачки промывочного состава (его называют буровым раствором) в скважину на воду. Жидкость для промывки состоит из взвеси обычной воды и глины.

Гидробурение скважины

Возле участка, где будут осуществляться буровые мероприятия, роют особые приямки с размерами около 100 на 100 см. Они соединяются друг с другом лотками. В приямки подается раствор для бурения. Затем шланг, ведущий от мотопомпы, опускают в приямок и включают агрегат. Мотопомпа забирает буровую жидкость и перекачивает ее в скважину под заданным давлением.

В результате этого образующийся при бурении шлак вымывается бурильным составом, который одновременно шлифует скважину (ее поверхность) и охлаждает рабочий инструмент, применяемый для проведения операции. При перемещении бурильной колонны вглубь почвы к ней добавляют нужное количество штанг до тех пор, пока установка не достигнет требуемой глубины. После этого используют воду для промывки скважины и монтируют насосное раскачивающее оборудование.

https://youtube.com/watch?v=BGFfx2_sxh4

Отличительные черты метода

Использование скважин в качестве автономного источника питьевой воды довольно старый и проверенный способ. Наряду с традиционными, порой дорогостоящими технологиями, метод гидробурения можно заслужено назвать экономным и универсальным.

Популярные способы бурения скважин рассмотрены в другой нашей статье.

Этот достаточно простой способ пробить скважину имеет некоторые нюансы, игнорирование которыми может свести на нет все ваши старания. Суть его заключается в комплексном подходе.

из Специфическая особенность гидробурения заключается в том, что разрушенную породу извлекают не буровым инструментом, а напорной струей воды Одновременно с процессом бурения производится промывка выработки, благодаря чему сокращают этапы работ перед введением ее в эксплуатацию Водозаборную скважину проходят с обязательной установкой обсадки, которая должна слегка опережать буровой инструмент Воду из выработки через шланг сливают в зумф. После отстаивания в емкости и оседания на дно частиц грунта воду используют снова Для производства работ по гидробурению не нужна высокая буровая вышка. Вполне подойдет мини станок, т.к. нет необходимости в извлечении из ствола буровой колонны Проходка скважины при гидробурении осуществляется шнековым или колонковым способом. В самодельных станках вода подается к буру через полость колонны штанг Веским минусом гидробурения признают грязь и слякоть, сопровождающую работу. Для того чтобы ее не разводить, для воды следует приготовить пару емкостей или выкопать углубления Вода в скажину должна подаваться с хорошим напором, потому перед началом буровых работ следует запастись достаточно мощным оборудованием Специфика гидробурения скважинСомещение расчистки и промывкиОборудование для проходки скважиныЦиркуляция воды при гидробуренииМини станок для производства работСамодельная буровая установкаОщутимые недостатки гидробуренияОборудование для нагнетания воды

Здесь сочетаются два основных процесса – это непосредственное разрушение пород буровым инструментом и вымывание наружу выбуренных фрагментов грунта рабочей жидкостью. То есть, на породу оказывается воздействие бур и давление воды.

Необходимую для погружения в грунт нагрузку дает вес колонны буровых штанг и специальная буровая оснастка, закачивающая промывочную жидкость в тело образующейся скважины.

Промывочный раствор является смесью мельчайших частиц глины и воды. Затворяют ее в консистенции слегка гуще, чем чистая вода. Из приямка буровой раствор забирает мотопомпа и под давлением направляет в скважинный ствол.

Простота метода гидробурения, доступность технологии и быстрота исполнения сделали его таким популярным в среде самостоятельных владельцев загородных участков

Вода в схеме гидробурения выполняет одновременно несколько функций:

вымывает выбуренные частички разрушенного грунта;
выносит вместе с течением отвал на поверхность;
охлаждает рабочие поверхности бурильного инструмента;
при движении шлифует внутреннюю поверхность скважины;
укрепляет не закрепленные обсадкой стенки скважины, уменьшая риск обрушения и заполнения отвалом ствола.

По мере заглубления буровую колонну наращивают штангами – отрезками ВГП трубы длиной по 1,2 – 1,5 м, Ø 50 – 80 мм. Количество наращенных штанг зависит от глубины залегания водоноса. Ее можно заранее определить в ходе опороса соседей на предмет отметки зеркала воды в их скважинах или колодцах.

Предположительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы вычислить, сколько штук надо приготовить для работы. На обоих краях каждой штанги необходимо сделать резьбу для свинчивания рабочей колонны.

Одну сторону надо оснастить муфтой, которую желательно приварить к штанге, чтобы не развинчивалась в стволе.

Технология гидробурения позволяет устроить источник технической воды на даче без привлечения буровой бригады

На практике гидробурение в чистом виде применяют редко, потому что нужен большой напор воды. Также тяжело бурить плотные глинистые слои. Чаще производят гидробурение с забурником.

Этот метод чем-то похож на роторное бурение, но без ротора. Для лучшей центровки скважины и легкого преодоления плотных участков используют лепестковую или конусообразную форму бура.

Гидробурение не подходит для проходки по скальным и полускальным грунтам. Если осадочные породы в регионе бурения представлены щебнем, галечником, песками с большим включением валунов, от этого метода тоже придется отказаться.

Вымыть и поднять из скважины с помощью воды увесистых камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.

Добавление в рабочую жидкость абразива увеличивает скорость проходки за счет усиления разрушающего действия

Виды промывки грунта ↑

При роторном бурении используется прямая и обратная промывки грунта. Каждая имеет свои плюсы.

Для частных домовладений практически всегда предлагается прямая промывка. Смысл в том, что буровой раствор заливают внутрь бурильных штанг, откуда он стекает вниз, охлаждая попутно долото, и смешивается с разрушенными породами. Из-за силы давления воды эта масса вынуждена искать себе выход наружу через свободное пространство между бурильной трубой и стенкой шахты. Так через затрубное пространство раствор с породами вытекает обратно из скважины и попадает в подготовленный для него шламоприемник.

Буровой раствор в трубу подают чаще всего насосом или мотопомпой, и чем они мощнее, тем быстрее будет идти процесс бурения

Плюсы технологии:

1. Обходится дешевле, чем обратная промывка.
2. За счет узкого сечения трубы буровой раствор приобретает высокую скорость и силу, отчего процесс разрушения грунта ускоряется.
3. Используя глинистый раствор, можно скрепить и сделать более устойчивыми стенки шахты на сыпучих или рыхлых породах (глина забивает поры, цементирует стенку).

Минусы:

1. При использовании глинистого бурового раствора не позволяет на 100% вскрыть водоносный пласт, сохранив при этом фильтрационные свойства пород в призабойной зоне. Поэтому в местностях с твердыми породами для промывки лучше использовать чистую воду.
2. Если бурится скважина большого диаметра, требуется очень много промывочной жидкости и сильная мотопомпа, чтобы вымыть весь шлак из забоя.

Данный способ промывки отличается тем, что жидкость самотеком затекает в скважину через затрубное пространство, а поднимается на поверхность вместе со шлаком через внутреннюю полость бурильных труб.

За счет высокой скорости воды обратная промывка считается более эффективной для удаления керна, нежели прямая

Плюсы:

1. При обратной промывке скважины сохраняют максимальный дебит, а водоносный пласт вскрывается более качественно.
2. За счет высокой скорости выхода жидкости из забоя удаляются даже крупные шлаки.
3. Увеличивается срок эксплуатации скважины.
4. Дает возможность создавать шахты с большим диаметром, поэтому в зоне фильтра можно сделать толще гравийную отсыпку и снизить вероятность запесковывания скважины.

Минусы:

1. Технология обходится дороже, так как нужно герметизировать устье скважины и оснащать особым сальником буровую трубу. Она должна подавать буровой раствор только наверх, не пропуская его обратно в скважину.
2. На плывунах или иных поглощающих воду горизонтах качество очистки шлаков бывает низким.

Какие нужно учитывать обстоятельства в первую очередь

Собственный источник воды – отличная возможность обеспечить себя и своих близких чистой живительной водой и удовлетворить хозяйственные потребности.

Перед тем, как приступить к любому виду бурения, нужно иметь в виду несколько моментов:

• Если осуществлять массированный и бесконтрольный забор грунтовой воды в данной местности, то есть риск получить подземные пустоты, что приведет со временем к провалу грунта;
• В средней полосе России обычно глубина, на которой можно самостоятельно осуществить бурение, со составляет не более 20 метров. Чем больше глубина – тем сложнее осуществлять бурение. С вероятностью в 99 процентов дальнейшее углубление при помощи бурения вручную обречено на неудачу;
• Срок, на который рассчитана эксплуатация скважины, в среднем составляет 15 лет. В дальнейшем придется либо бурить новую, либо предпринимать определенные усилия для ее обновления. При этом соблюдается такое правило: чем чаще берется вода из скважины – тем дольше она прослужит. При эпизодическом ее использовании скважину затянет уже через 5 лет, а то и того раньше;
• Как правило, проще бывает пробурить новую скважину, чем раскачать старую.

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.

Обратная промывка

Дебит, длительность эксплуатационного периода и качество воды зависят от выбранного метода гидробурения. Поэтому перед буровыми работами следует проконсультироваться у специалистов по вопросу о том, какой способ бурения будет наиболее эффективным.

Преимущества гидробурения скважин

Технология гидробурения на воду в народе получила популярность сравнительно недавно, поэтому имеет много неверных толкований. Во-первых, является ошибочным представление о том, что метод годится только для небольших скважин. Это не так.

При желании и соответствующем техническом обеспечении гидробурением можно бить скважины более 250 метров. Но наиболее распространенная глубина бытовых скважин составляет 15-35 метров.

Мнение о большой стоимости метода также не подтверждается расчетами. Хорошая скорость работ снижает финансовые затраты.

К явным преимуществам метода так же можно отнести:

• компактность оборудования;
• возможность бурения на крайне ограниченной площадке;
• минимум технологических операций;
• высокая скорость работ, до 10 м в день;
• безопасность для ландшафта и экологического баланса;
• возможность собственноручного бурения;
• минимальная стоимость.

Пожалуй, самым весомым плюсом гидробурения все-таки является возможность вести бурение на благоустроенных территориях без существенных эстетических неприятностей.

Технология гидробурения на станке МБУ позволяет провести цикл работ на небольшой площадке и не нарушает благоустройство участка

Преимущества гидробурения становятся также очень явными, если сравнить его с технологией сухого бурения, где необходимо постоянно доставать из ствола для очистки рабочий инструмент и загружать его снова.

Больше всего эта технология приспособлена для работы с  мелкообломочными осадочными грунтами, которые легче всего извлекать из скважины с помощью желонки. А буровой раствор позволяет обойтись без желонирования.

Конечно, для хорошего результата предприятия надо приобрести соответствующие средства механизации, потому что одним самодельным буром, даже на малых глубинах, не обойтись.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin