Гидробурение скважин на воду
Содержание
Способ нарезки скважины с помощью классических буровых коронок и штанг, установленных на передвижном станке, позволяет бурить любые скважины под воду, но стоимость работы и оборудования зачастую превышает все мыслимые пределы. Поэтому в качестве более дешевой и доступной альтернативы большинство частников предпочитает проводить гидробурение скважин на воду своими руками. Оборудование для гидробурения скважин можно взять в аренду, большую часть работы сделать своими руками за пару дней.
В чем секрет популярности системы гидробурения скважин
Разумеется, использовать гидробурение для обустройства скважин можно только на относительно слабых песчаных и суглинистых грунтах, и только для водяных пластов, залегающих на небольшой глубине, в среднем до 30 м. Но столь незначительные ограничения с лихвой перекрываются серьезными преимуществами технологии гидробурения:
- Бурение можно выполнять в пределах небольшой площадки, на ограниченном пространстве, где нет возможности установить буровой станок режущего типа;
- Для организации бурения применяется минимальное количество оборудования — станина с редуктором привода и электродвигателем, набор штанг с режущим наконечником и водяная помпа высокого давления;
- При наличии навыков проведения гидробурения пробить скважину на воду под обсадную трубу можно за 5-6 часов, при этом качество стенок ствола будет не хуже, чем при других способах.
Кроме перечисленного оборудования, для работы понадобится организовать две ямы или котлована под отстаивание обратной жидкости, освобождения ее от шлама и породы. Размеры мини-бассейнов для чистой и загрязненной воды выбирают, исходя из глубины бурения, плотности породы и диаметра скважины. Для гидробурения скважины диметром в 120 мм потребуется 5-7 кубов глинистого раствора, если скважину на воду приходится бурить в песчанистых грунтах, расход рабочей воды увеличивается почти вдвое.
Некоторые модели способны развивать давление до 40 атм., но требуют предварительной очистки воды от породы и грунта, поэтому шламоотстойник придется делать глубиной не менее полутора метров. Бассейны под гидробурение выкапывают в грунте так, чтобы бурильный колодец находился выше по уровню на 20-30 см, а обратная вода с глиной и породой стекала по желобам самотеком в шламосборник.
Особенности технологии гидробурения
Большинство бурильных технологий используют воду в качестве промывочного агента для удаления породы и грунта из полости скважины. В системе гидробурения вода применяется в качестве одного из инструментов для разрушения породы в полости скважины. На сегодняшний день применяется две схемы гидробурения:
- Дробление грунта совместным действием напора воды и режущих коронок буровой штанги. За счет размягчения грунта для вырезки дна скважины режущей кромкой требуется в 10 раз меньше усилия, чем при сухом и полусухом бурении;
- Размывочная схема гидробурения. Если грунт относительно неплотный и содержит большое количество песка, то скважину можно легко пробить, размывая породу высоким давлением воды.
- Ударное бурение с помощью долота и напора воды.
Гидробурение с роторной врезкой
Даже при сильном насыщении глины или суглинка водой разрушить породу только напором воды очень сложно, поэтому для гидробурения используется буровая коронка на вращающей штанге, как на видео:
Штангу вращает электродвигатель через цепную передачу. Замок в верхней части бурового станка обеспечивает установку и сцепление новой штанги с основной трубой без остановки.
Задача коронки — разрушить и измельчить породу до минимального размера, при котором поток обратной воды сможет вынести дробленую массу за пределы ствола. Роторная схема гидробурения существует с прямой или обратной схемой подачи воды. В первом случае вода нагнетается внутрь штанги, охлаждает инструмент, вымывает породу из-под режущих коронок и поднимает породу и грунт через затрубное пространство в шламоотстойник.
Во втором случае вода заливается в скважину через затрубное пространство и выводится через внутреннюю полость штанги. Этот способ гидробурения применяется для случаев, когда необходимо получить максимальное качество стенок скважины и избежать загрязнения водозабора глинистым раствором. Это, в свою очередь, обеспечивает максимальную водоотдачу скважины.
Совместное использование напора воды и режущего инструмента позволяет бурить скважины в известняках, старых глинах, сланцах и пластах с высоким содержанием обломочных фрагментов мягких осадочных пород. Максимальная глубина ствола, как правило, не превышает 50 м.
Размывка породы высоким давлением
Для песка и супесей гидробурение скважин может осуществляться по упрощенной схеме, при которой ствол шахты формируется только за счет размывания зернистой массы грунта. В промышленных условиях подобная схема гидробурения с рабочим давлением до 300 атм. позволяет резать мягкие кварцевые и осадочные отложения. При давлении в 450 атм. режутся кальциты, шпаты и гранит.
Для домашних условий рабочее давление редко превышает несколько десятков атмосфер. Размывочным способом практически невозможно выполнить гидробурение скважины на глубину более 20 м. К положительным сторонам размывочной технологии можно отнести отсутствие роторного станка и упрощение работы. Нередко для гидробурения размывкой применяется только затвор и помпа. Штангу, по которой подается вода под высоким давлением, устанавливают на трехопорный лафет и вращают вручную с помощью воротов.
Для эффективного разрушения породы на дне скважины используют также ударные долота. В этом случае на конце буровой штанги монтируют острозаточенные долота и штыки из твердых сплавов. При нанесении несильных, но частых ударов, с одновременным проворачиванием штанги вокруг оси, острая кромка долота раскалывает небольшие камни на мелкие фрагменты, которые выносятся потоком воды. Способ довольно эффективен для работы на известняковых пластах, но абсолютно не пригоден на вязких и подвижных суглинках.
Заключение
В отличие от сухого способа бурения скважин, при использовании воды в качестве режущего инструмента выполнение завершающих операций является одним из наиболее сложных этапов постройки водозабора. Прежде всего, использование большого количества воды сильно обводняет стенки скважины и делает их непрочными, даже после обработки глиной. Поэтому после извлечения буровой штанги необходимо установить обсадочную трубу, засыпку щебнем и бетонирование устья скважины, пока поток воды не размыл ствол. Для этого необходимо аккуратно извлечь буровую трубу. При небольшой глубине, до 10-15 м, трубу можно вытащить вручную с помощью зажима. Для более глубоких скважин используются домкраты и тросовые лебедки.
Обсудить статью на форуме
