Описание способов бурения скважины для воды
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.
Насколько углубляться?
Схематическое устройство скважин в зависимости от глубины
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.
Самой глубокой скважиной является артезианский колодец
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:
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
Недостаток метода в том, что он не подойдет при насыщенности грунтов скальными породами или наличии плывунов
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
Роторное бурение самое технически сложное и дорогостоящее из применяемых методов
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 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
Устройство для ударно-канатного бурения неглубоких скважин
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?
Для самостоятельной проходки ствола обычно применяется ручной бур, что, по сути, является укороченным шнеком
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.
Технология и способы бурения скважин на воду
Потребность дачного или загородного участка в воде приводит к тому, что необходимо сделать колодец или скважину на даче. Именно из недр земли можно достать чистую воду круглый год. Бурение скважин на воду – это сложный процесс. Существует несколько способов бурения, различающихся технологическими особенностями и применяемыми для этого механизмами. Рассмотрим технологии, которые чаще всего применяют буровики для создания водоносных скважин «на песок» и «на известняк».
Основные способы
Выделяют несколько основных видов бурения:
- С помощью ротора. Бурильщики скважин на воду позаимствовали эту технологию у нефтяников. Разрушение породы происходит за счет механического воздействия шарошечного долота. Ротор вращают с помощью привода внутреннего сгорания, который обычно установлен на машине. Такой способ подходит, когда приходится проходить известняк и скальные включения. Породу после разрушения шарошечным долотом поднимают на верх специальным буровым раствором. Еще этот способ называют бурением с промывкой.
- Ударно-канатный способ. Этот метод был позаимствован у китайцев. Суть его заключается в ударе о породу груза, который сбрасывают с большой высоты в специальных трубах. Для ударно-канатного способа применяют стаканы и желонки. Первый вариант подходит для глинистых почв. Желонка имеет клапан, который при ударе о землю раскрывается и захватывает часть породы. Стакан же удерживает почву при подъеме за счет того, что она глинистая и прилипает к его стенкам. Желонку рациональнее использовать в песчаных почвах и при достаточной их рыхлости. Стакан больше подходит для той местности, где больше глины и вязкой земли. Ударно-канатный способ прохождения и выемки почвы – это самый медленный и трудоемкий вид создания скважины. Его достоинства – простота организации и минимум приспособлений.
- Бурение на воду водой (гидробурение). Гидробурение – это простой способ бурения рыхлых и песчаных почв. В этом случае обходятся без забурника, а всю нагрузку по заглублению инструмента несет в себе вода, которая подается вниз под большим давлением. Конечно, если попадаются камни и твердые вкрапления, процесс сильно тормозится. Но в остальном – это самый быстрый способ. Правда, максимальная глубина бурения не превышает 15-20 метров. Зато возможен большой выбор внутреннего диаметра горловины от 50 мм до 300 мм, да и насос подойдет более простой (здесь описан насос для скважины 15 метров ).
- Гидробурение с забурником. В этом случае полая штанга оснащается забурником. Используют не чистую воду, а специальный раствор из воды и бентонитовой глины, которая укрепляет стенки скважины. Выбранная порода вымывается этим раствором в шламоотстойник. Можно пробурить скважину почти любой нужной глубины. Но так как для этого потребуется много полых труб, то структура шахты скважины будет иметь телескопическое строение.
- Шнековое. Простой и дешевый способ сделать скважину любой глубины. Единственное ограничение – песчаные почвы. Бур-керноприемник с помощью вращения заглубляется в почву. Необходимо заранее иметь подготовленные обсадные трубы. За день можно «вгрызться» в почву и на сорок метров, поэтому во избежание обсыпания стенок необходима быстрая установка обсадных труб.
- Забивание штангой или бабкой (перфоративное бурение). Распространенные в последнее время «абиссинские колодцы» бурят с помощью копья, надетого на железные штанги. Малый диаметр и глубина скважины позволяет осуществлять работу вручную. Забивание штангой предпочтительно в том плане, что нагрузка на резьбы идет только на растяжение. Поэтому к их качеству предъявляются менее строгие требования, чем в случае забивания бабкой.
На видео показаны принципы технологии бурения:
После того, как вы пробурили скважину, вам нужно определиться с выбором насоса (подробнее тут ).
Какая технология используется чаще всего?
Здесь всё зависит от проектной глубины скважины и состава почвы на участке. Исходя из данных геологоразведки, подбирают наиболее оптимальный способ. Также нужно понимать, как найти воду для скважины .
Для бурения артезианских скважин применяют роторный способ. Это метод наиболее обоснован экономически, экологически и дает скважины различной глубины и диаметра в рыхлых почвах со скальными вкраплениями.
Суть его заключается в следующем:
- На конце ротора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания, располагается специальный бур. Он измельчает породу.
- В скважину подается вода под давлением. Она размывает почву.
- Далее вода выводится наверх по полому каналу ротора. Эту технологию еще называют «бурение с промывкой»
- После установки обсадной трубы большого диаметра, работа идет меньшим долотом-буром.
- По завершению буровых работ необходимо произвести т.н. «разглинизацию» скважины. Нужно это из-за того, что водно-глиняный раствор засоряет поры, по которым артезианская вода будет поступать в скважину.
Достоинства перед другими способами:
- Скорость бурения выше, чем у других способов;
- Не требуется большого количества заранее заготовленных обсадных труб;
- Стоимость работ существенно ниже, чем в случае ударно-канатного, шнекового и водного методов;
- Можно проходить через известняковые слои до нужного водоносного горизонта;
- Возможность создания песчаных фильтров путем засыпки песка в пространство между обсадными трубами и стенками скважины.
На видео — описание роторной буровой установки:
Принципы и правила
Работу нельзя начинать «на авось». Для начала нужно узнать у соседей, как обстоят дела у них, проверить почву на наличие вкраплений скальных пород и состав, произвести геологоразведку. Подумать о том, какой водяной насос для скважины вы будете использовать. Здесь можно ознакомиться с ценами. Современное оборудование имеет множество возможностей. Для того, чтобы наладить бесперебойное и энергоэкономичное водоснабжение, можно оснастить насос реле давления. Тут можно ознакомиться с ценами.
Ударно-канатное бурение рациональнее осуществлять в местах с песчаными почвами. Там этот метод позволит проходить максимальное количество метров за раз.
Бурение полым ротором, через который водный раствор вымывает почву, является самым распространенным. Он наиболее обоснован экономически и позволяет осуществлять работы на разных видах почв и в достаточно сжатые сроки.
Гидробурение – это простой и быстрый способ обзавестись скважиной глубиной 15, а то и 20 метров. Необходимо лишь чтобы почва была доступна для быстрого вымывания.
Перфоративное бурение (под «абиссинский колодец») — доступен каждому. С помощью забивания металлических труб с наконечником можно дойти до первого водоносного слоя.
Шнековый метод позволяет бурить скважины любой глубины и диаметра и в твердом грунте. Правда, этот метод не подходит для песчаных почв.
Способы и особенности бурения скважин на воду
В отсутствии централизованного водоснабжения хозяевам частных домов приходится делать колодцы или бурить скважины. Колодец – наиболее простой в обустройстве источник воды. Однако обычно он питается верховодкой. Эти воды могут содержать загрязняющие вещества. Кроме того, производительность колодца не самая высока.
Альтернативными источниками автономного водоснабжения являются скважины. Именно они наиболее часто используются для того, чтобы обеспечить водой жилой дом, а не дачу. Существует два основных вида скважин. Прежде чем планировать бурение скважин на воду, следует выбрать вид источника.
Виды скважин для автономного водоснабжения
Рис. 1 Песчаная и артезианская скважины
Наиболее часто для личного пользования обустраивают песчаные скважины. Свое название они получили из-за того, что ствол достигает слоя водоносного песка. Оттуда и добывается вода. Под песчаным слоем находится водоупорный слой глины.
Глубина таких источников относительно небольшая и достигает от десяти до пятидесяти метров. Однако в некоторых районах бывают и исключения. Конкретное залегание водоносного слоя зависит от геологических особенностей.
Среди преимуществ песчаной скважины можно отметить следующие:
- Бурение осуществляется в короткие сроки, буквально через пару дней можно устанавливать фильтр, насос и начинать пользоваться водой.
- Качество воды хорошее, т.к. она фильтруется, проходя через значительный слой грунта.
- Количество воды обычно достаточное для дома со средним водопотреблением.
- Скважину не требуется лицензировать.
- Стоимость бурения и обустройства не очень высокая.
Однако выбирая данный тип источника воды, надо учитывать относительно малые сроки эксплуатации: от трех до десяти лет. Ствол требуется регулярно прочищать, т.к. он заиливается. Имеется опасность загрязнения поверхностными стоками.
Артезианские скважины имеют свои особенности. Во-первых, это глубина, которая может достигать двухсот двадцати метров. Во-вторых, ствол имеет разный диаметр в зависимости от расположения. В-третьих, длительность бурения может составлять две недели.
Преимущества артезианского источника следующие:
- сроки службы составляют до пятидесяти лет;
- производительность высокая, поэтому одной скважиной могут пользоваться сразу несколько хозяйств;
- такая скважина не заиливается и не требует прочистки;
- погода не влияет на эксплуатацию.
Распространенные методы бурения
В настоящее время бурение скважин на воду выполняется несколькими способами. Рассмотрим наиболее частоприменяемые варианты.
Шнековое бурение
Рис. 2 Шнек установки
При использовании этого способа применяется специальный винт, который вкручивается в грунт. При этом грунт разрыхляется и при подъеме шнека убирается из ствола. Таким способом нельзя пробурить скальные породы.
Шнековая методика используется для создания скважин, глубина которых составляет до шестидесяти метров глубиной. В ряде случаев глубину можно увеличить до ста метров. Диаметр получившейся скважины может быть от шести до восьмидесяти сантиметров в диаметре.
Если бурение проходит в рыхлых породах, то стенки могут осыпаться. Чтобы этого не произошло, максимально быстро ставят обсадную колонну.
Установка, с помощью которой выполняется бурение, мобильна. Ее легко можно доставить на выбранное место в самые сжатые сроки.
Среди недостатков ограничение по глубине и характеристикам пород.
Роторное бурение
Рис. 3 Буровое долото
Для бурения таким способом используется непрерывно вращающееся долото и глинистый промывочный раствор. Долото разбивает породы, в том числе и скальные, на мелкие фрагменты, а раствор выносит эти куски грунта на поверхность.
Чтобы бурение было эффективным, требуется грязевой насос. Он будет перекачивать глинистый раствор и обеспечит его непрерывное поступление.
При роторном бурении может применяться обратная промывка. Она позволяет ускорять процесс. Водоносный пласт достигается гораздо быстрее и качественнее. При обратной промывке раствор подается в затрубное пространство, а возвращается по трубе.
У метода роторного бурения имеется несколько преимуществ. Помимо того, что этим способом можно бурить скальные породы, следует отметить более высокую скорость прохождения. Несколько ниже стоимость работ.
Среди недостатков метода отмечают сложности работы в холодное время года. Требуется утепление системы циркуляции промывочной жидкости. Пробу с водоносного слоя можно снять только после обсадки и пуска скважины. Известковые пласты загрязняются глиной и водой раствора.
Ударно-канатное бурение
Рис. 4 Установка для ударно-канатного бурения
Данный метод является наиболее трудоемким. Он требует значительного количества времени для создания скважины необходимой глубины. Однако про него не забывают, т.к. применение позволяет получать ствол с наилучшими характеристиками.
Технология ударно-канатного метода основана на разрушении грунта во время удара о него тяжелого стакана с заостренными краями. Этот снаряд поднимают на определенную высоту, а затем отпускают. При падении стакан дробит породу, часть ее попадает внутрь. Стакан поднимают, породу, оказавшуюся внутри, вытряхивают и процесс повторяют.
Чтобы стакан лучше углублялся в грунт, применяется ударная штанга. Она ударяет по стакану и увеличивает разрушение породы.
Среди преимуществ ударно канатного метода следует отметить простоту выполнения. Не требуется дополнительное оборудование и использование промывочного раствора. Вскрытие водоносного слоя заметно сразу. Однако чтобы стенки не осыпались, требуется сразу устанавливать обсадку.
Этапы бурения
Весь процесс бурения можно разделить на три части: измельчение грунта, удаление его, укрепление стенок скважины.
Порода измельчается способами, которые описаны выше. В зависимости от особенностей грунта выбираются специальные механизмы.
От выбранного способа бурения зависит и процесс извлечения измельченной породы. Удаляется она механическим, гидравлическим или пневматическим способом.
Чтобы стенки скважины не осыпались, устанавливают обсадные трубы. Они могут быть металлическими или пластиковыми.
Когда обсадка завершена, устанавливают фильтры и насосы. После этого скважина готова к подаче воды.
Похожие статьи по данной теме:
Особенности технологии бурения скважин на воду
Особенности бурения и обустройства скважин на известняк
Способы бурения водоносной скважины
Источники: http://vodakanazer.ru/vodosnabzhenie/skvazhiny/sposoby-bureniya-skvazhin.html, http://2gazon.ru/voda/vodozabor/skvazhiny/texnologiya-bureniya.html, http://oburenie.ru/skvazhiny/bureniya-skvazhin-na-vodu.html
