Ударно канатное бурение скважин технология

Частный дом или загородная дача должны обеспечиваться водой. Животворящая влага нужна для произрастания культурных растений, которые радуют взор буйным цветением и полноценным плодоношением.
Ударно канатное бурение скважин своими руками, при кажущемся грандиозным процессе – вполне реально для возможности добычи воды. Такую работу можно выполнить самостоятельно без применения тяжелой буровой техники.
В статье предлагается познакомиться, как происходит ударно канатный способ бурения скважин.

Какие имеются типы скважин на воду

Итак:

• Абиссинский (трубчатый) колодец строится глубиной 8 — 12 метров. От обычного колодца он отличается тем, что верховодка не попадает в питьевую воду. Сюда также не проникает грязь, пыль и разные чужеродные элементы.
• На песок скважина заглубляется от 15 до 30 метров с использованием шнекового способа. В этом случае устройство скважины на воду имеет вид трубы, на конце конструкции расположен участок с перфорацией.
  Он обмотан металлической сеткой, изготовленной из нержавеющей стали.
  
  льтр (перфорированный участок трубы) монтируется в крупнофракционных песках с примесью гальки.
  В небольшом загородном доме или даче потребность воды позволяет покрыть дебит скважины на песок с двумя точками водозабора. Подобные сооружения служат не более 5 лет при эксплуатации периодами и до 15 лет – при постоянной нагрузке.
  Промывку проводят после заиливания или рядом бурят новый ствол.
• От 15 до 200 метров, что зависит от залегания известняка, бурится артезианская. Ее сооружение позволяет обеспечить водой от одного до нескольких загородных домов.
  Срок эксплуатации до 50 лет. Скважина делается глубиной, которая зависит от места, где располагается водоносный горизонт.

Основные технологии бурения

На дачном или приусадебном участке скважину для воды можно пробурить одним из методов:

• Шнековым.
• Роторным.
• Ударно-канатным.

Друг от друга перечисленные технологии бурения отличаются в методах разрушения породы, происходящих внутри, и способах извлечения грунта из ствола конструкции.
В каждом варианте нужно использовать определенное оборудование, по-разному влияющее на качество бурения скважины. От этого зависит и конечная цена работ.

Ударно-канатный способ

Самый простой и доступный способ — бурение скважин ударно канатное.
Особенность его в том, что процесс можно производить без использования тяжелой спецтехники. Монтировать установку можно самостоятельно, в непродолжительные сроки.
Ударное бурение скважин своими руками — самый популярный метод бурения. Он позволяет вскрывать водоносные пласты прямо с поверхности.

На фото представлено ударно канатное бурение скважин. Технология такого способа известна еще с древних времен.
Такой процесс упоминается еще в трудах Конфуция.
Для того чтобы произвести бурение скважин нужно приобрести:

• Стакан для забивки.
• Трос.
• Лебедка и блок.
• Штанга.
• Установочный каркас.

Основной элемент установки — забивной стакан.
Его основные элементы:

• Отрезок из стальной трубы, который скошен вовнутрь и имеет внизу прочную режущую кромку.
• На верхней части забивного стакана расположена наковальня, по которой производятся удары штангой.

При работе с помощью лебедки осуществляется подъем и опускание забивного стакана.
Действие установки заключается в следующем:

• Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения, удерживается в нем.
• Для проникновения в грунт как можно глубже берется ударная штанга, которую бросают на наковальню.
• При заполнении стакана грунтом он поднимается наверх,
• Очищается.
• Операции повторяются до момента достижения необходимой глубины.

Совет: Забивные стаканы лучше всего использовать на мягких, глинистых несыпучих почвах.

Как выполнить бурение скважины на сыпучем грунте

При наличии сыпучего грунта на участке нужно использовать желонку. Это стальная труба, внизу которой расположен задерживающий клапан.
При опускании желонка в почву, открывается клапан, внутрь трубы попадает грунт. При подъеме элемента клапан закрывается. Желонка, после извлечения, очищается, и процесс повторяется снова.

Совет: Чтобы предотвратить во время бурения обсыпание грунта нужно использовать обсадные трубы, которые забиваются при углублении. На первом элементе обсадной трубы должен располагаться расширительный башмак, имеющий форму конуса. Для беспрепятственного перемещения ствола стакана внутри его диаметр должен быть меньше диаметра обсадной трубы.

Как пробурить скважину в каменистом твердом грунте

Скважина в таком грунте создается с помощью долота. Измельчение твердой породы происходит под его ударами.
В дальнейшем она извлекается на поверхность желонкой.
На таком грунте при монтаже обсадных труб должен использоваться расширитель, что обеспечивает конструкции необходимый диаметр.
Забивка осуществляется в слой грунта, который расположен ниже уровня нахождения водоносного пласта. Затем откачивается скопившаяся жидкость и очищается дно скважины от смеси воды и грунта с помощью желонки.

Совет: При ударно-канатном бурении скважины с использованием забивного стакана нужно перед началом работ подсыпать грунт. Это позволит создать более вязкую массу и облегчить процесс бурения.

Большое значение имеет прочность троса. От его надежности зависит, сможет он выдержать нагрузку при заклинивании стакана для забивки. Хорошо подойдет стальной трос, диаметр его должен быть минимум 12 мм.

Совет: При сооружении скважины нужно строго контролировать ее вертикальность. При малейшем отклонении обсадные трубы не будут опускаться, и работу нельзя будет продолжать. Облегчает процесс бурения забивные стаканы длиной до двух метров.

Что нужно учитывать при установке обсадных труб

Для вырытой скважины требуется дополнительная обсадка. Ее можно выполнить цельной из асбоцементной трубы и отдельных отрезов из асбестовых труб.
Процесс работы с отрезами требует особого внимания к равному диаметру труб для того, чтобы обеспечить в дальнейшем свободное погружение всей конструкции. Все трубные звенья удерживаются от сползания и закрепляются скобами.
Эти элементы затем закрываются полосками, изготовленными из нержавеющей стали.

Скважина на воду может быть «обсажена» пластмассовыми или стальными трубами.
Инструкция указывает, что «обсадка» трубы нужна для:

• Предотвращения при бурении осыпания стенок.
• Исключения при эксплуатации засорения.
• Перекрытия водоносных верхних слоев, где плохая вода.

Труба с фильтром опускается на дно. Фильтр изготавливается из мелкой сетки, которая не пропускает песчинки и обеспечивает фильтрацию воды.
Труба, опущенная на нужную глубину, закрепляется хомутом. Это предотвратит самопроизвольное проседание.
Надземная часть конструкции, при правильном устройстве на воду скважины, укрывается кессоном или оголовком. Он защищает источник от загрязнения.
Выполнен в форме бака с люком, диаметр которого позволяет беспрепятственно проникать к водозаборной скважине.

Преимущества и недостатки ударно-канатного способа

К преимуществам относятся:

• Большой срок службы.
• Можно сооружать источники большого диаметра.
• Отсутствует риск попадания вредных примесей в воду при бурении.
• Осуществлять контроль водоносности горизонта и уровень воды в нем.
• Экономическая эффективность бурения зимой.

К недостаткам относятся:

• Ограниченная глубина пробивания скважин в местах сыпучих грунтов.
• При бурении скважин на большую глубину — низкая скорость прохождения пород.

Что такое пневмоударное бурение

Бурение с применением пневмоударника, как рабочего органа — пневмоударное бурение.
этом случае забойный двигатель погружается в скважину и работает агрегат от энергии, вырабатываемой сжатым воздухом.
Погружным пневмоударником можно бурить скважины различного назначения на открытых горных породах высокой и средней крепости диаметром от 110 до 152 мм. Это могут быть и абразивные, разрушенные и трещиноватые грунты, которые можно бурить на глубину от 30 до 150 метров, что зависит от рабочего давления энергоносителя, создаваемого на выходе в пневмоударник, который вместе с буровой коронкой составляет рабочий орган буровой машины.
Это — пневматическое ударное устройство с беззолотниковой системой воздухораспределения, имеющий центральный подвод в рабочие камеры цилиндра сжатого воздуха и центральным выхлопом ранее отработанного воздуха посредством канала бурового инструмента на забой скважины.
Основные достоинства, которые имеет пневмоударное бурение скважин:

• Легкое забуривание.
• Нет заклинивания при бурении по трещиноватым и разрушенным породам буровых коронок.
• Эффективная очистка от шлама забоя.
• Удобная и быстрая замена инструмента.
• Пневмоударники обладают высокой стойкостью и большой производительностью бурения.

С применением стационарных буровых установок производят бурение пневмоударное глубоких скважин, а для взрывных используют лёгкие, средние и тяжёлые буровые станки. Для станков сжатый воздух подаётся от стационарных или передвижных компрессоров.
Пыль, которая образуюется при бурении, подавляется пылеулавливающими установками или воздушно-водяной смесью.
Как производится бурение ударно канатным способом скважин хорошо видно на видео. В этой статье рассматриваются лишь некоторые рекомендации по сооружению скважин.

moikolodets.ru

Самым простым и доступным способом создания скважин считается ударно-канатное бурение. Его особенность заключается в том, что операции можно производить без привлечения тяжелой спецтехники. Монтаж установки осуществляется самостоятельно в короткие сроки. Ударно канатный способ является самым популярным способом бурения, позволяющим вскрывать поверхностные водоносные пласты.

Данной технологией бурения пользовались еще в древности. Упоминания о ней можно встретить в трудах Конфуция. Сегодня для того, чтобы приступить к работе, необходимо располагать следующим набором приспособлений и инструментов:

• забивной стакан,
• трос,
• штанга,
• блок и лебедка,
• каркас установки.

 
Основным элементом считается забивной стакан, представляющий собой отрезок стальной трубы, скошенный вовнутрь, имеющий прочную нижнюю режущую кромку. Сверху забивного стакана идет наковальня. По ней производит удары штанга. Опускание и подъем забивного стакана осуществляют с помощью лебедки. Порода, которая попадается в стакан, удерживается в нем за счет силы трения. Для того чтобы проникнуть в грунт максимально глубоко используют ударную штангу – ее бросают на наковальню. После заполнения стакана грунтом его поднимают наверх, после чего очищают. Операция повторяется до того момента, пока не будет достигнута необходимая глубина скважины.

Чаще всего забивные стаканы применяют на глинистых, мягких несыпучих почвах.

Бурение скважины на сыпучих грунтах производится с использованием желонки. Последняя представляет собой стальную трубу, на нижнем конце которой установлен задерживающий капан. После попадания желонки в почву, клапан открывается, и грунт попадает внутрь трубы. При подъеме конструкции происходит закрывание клапана. После извлечения на поверхность желонка очищается, и операция повторяется снова.

Для того чтобы предотвратить обсыпание скважины во время бурения применяют обсадные трубы. Их забиваются по мере углубления. Причем первый фрагмент обсадной трубы обязательно оборудуют расширительным башмаком конусной формы. Стоит отметить, что диаметр обсадных труб обязан превышать диаметр забивного стакана, для того чтобы ствол стакана мог беспрепятственно перемещаться внутри.

Для создания скважин на каменистых твердых грунтах используют долото. Под его ударами происходит измельчение твердой породы, которая в дальнейшем извлекается на поверхность с помощью желонки. При установке обсадных труб на таком грунте должен использоваться расширитель. Это позволит обеспечить конструкции необходимый диаметр.

При прохождении промежуточного водоносного пласта также применяют обсадные трубы. И забивка производится в слой грунта, рассоложенный ниже уровня водоносного пласта. Далее осуществляется откачка скопившейся жидкости и очищение дна скважины от смеси грунта и воды с помощью желонки. Если осуществляя  ударно-канатное бурение скважины своими руками, вы используете забивной стакан, то перед тем как приступить к очистке дна, следует подсыпать грунт, для того чтобы получить более вязкую массу.

Во время проведения операций по бурению особое внимание следует уделить вертикальности скважины. Даже небольшое искривление может стать причиной того, что в источник перестанут опускаться обсадные трубы, и работа остановится. Рекомендуется работать забивным стаканом, длина которого составляет не менее 2-ух метров. Это облегчит задачу сохранения вертикальности скважины.

Видео инструкция — ударно конатное бурение своими руками

Особые требования предъявляются к прочности троса. От того, насколько он надежен,  зависит, выдержит ли он нагрузку при заклинивании забивного стакана. Лучше всего использовать стальной трос, диаметром не менее 12 мм.  

К неоспоримым преимуществам ударно-канатного способа бурения скважин можно отнести:

• значительный срок службы скважины;
• возможность создавать источники большого диаметра;
• отсутствие риска попадания примесей в воду во время бурения;
• возможность контролировать водоносность горизонта и уровня воды;
• экономическую эффективность бурения в зимнее время года.

К недостаткам относят:

• ограничение глубины пробивания скважин на сыпучих грунтах;
• низкую скорость прохождения пород при бурении скважин на значительную глубину.

При проведении  ударного бурения следует строго придерживаться правил безопасности.

aquagroup.ru

Особенности ударно-канатного бурения

Основные приспособления, задействованные в данном способе, — это лебедка и блок, буровая штанга, забивной стакан, каркас установки и трос. Работу выполняет стакан, который называют еще желонкой. Это отрезок стальной трубы, имеющий острую кромку, который подвешивается на тросе. Стакан, привязанный тросом к каркасу, опускают вниз, он врезается в грунт. Ударами по штанге стакан вгоняют в грунт таким образом, что он наполняется землей. Заполненный стакан поднимают, извлекают из него породу и опускают вновь.

На месте предполагаемой скважины обустраивают шурф со сторонами 1,5 × 1,5 метров и примерно равной глубиной. Над точкой бурения монтируют каркас вышки, на вышку крепится стакан. Стакан можно утяжелить, если при выполнении работы планируется проходить особо твердые слои грунта.

Этапы работы

• Резкое опускание стакана с вышки.
• Внедрение стакана в пласт породы, углубление его ударами штанги
• Поднятие наполненного стакана после нанесения ряда ударов штангой – наполненный снаряд с грунтом опустошают.
• Стадии процесса повторяют до тех пор, пока скважина не пробурится на нужную глубину.

Плюсы и минусы ударно-канатного бурения

Достоинства метода состоят в следующем:

• Возможность проведения бурения в самых разных породах, включая твердые, галечниково-валунные.
• Возможность проводить бурение без промывки или на тех грунтах, которые быстро впитывают промывочные жидкости.
• Быстрое вскрытие водоносных горизонтов.

Минусы данного способа немногочисленны:

• Способ лучше не использовать при бурении глубоких скважин, во время глубинного бурения могут возникнуть проблемы, связанные с разнородностью грунтов.
• Невозможность применения способа в грунте песчаного типа – ни стенки скважины, ни отработанный грунт в стакане просто не удержатся, так как в сыпучих породах частицы не имеют достаточной силы связи друг с другом, они будут высыпаться из стакана.
• Низкая скорость бурения.

Оставить заявку на бурение

moskontrakt.ru

Конструкция ударно-канатной установки

Комплектация установки для проведения ударно-канатного бурения включает:
• забивной стакан;
• ударную штангу;
• трос или канат;
• непосредственно каркас установки;
• лебёдку;
• блок.

Технология ударно-канатного бурения своими руками

Основным элементом ударно-канатной установки является забивной стакан, выполненный из фрагмента трубы. В нижней части забивного стакана имеется более прочная режущая кромка, на которой делается скос внутрь стакана. За счет повышенной прочности кромки стакан при каждом ударе глубже врезается в грунт. Приводится в действие буровой стакан лебедкой. Врезаясь в грунт, стаканом захватывается определенное его количество и далее при помощи лебедки поднимается над забоем.

За счет ударов ударной штангой, производящей циклические удары по верхней части стакана с наковальней, стакан вбивается глубже. Нескольких ударов достаточно для того, чтобы заполнить стакан полностью для последующего поднятия наверх и освобождения от грунта. Грунт держится внутри стакана при подъеме за счет действия сил трения. Процедура бурения повторяется до достижения необходимого результата.

byrim.com

Что бы избавиться от большого количества обсадных колонн и уменьшить изначальный диаметр скважины, ударно-канатное бурение скважин проводят с использованием тиксотропной рубашки, препятствующей  обрушению слабоустойчивых пород, ощутимо снижающей трение и в подавляющем большинстве случаев предотвращающей захват породой обсадных труб.

 Принцип этого метода заключается в следующем. Если позволяет грунт бурение начинают желонкой с одновременным забиванием направляющей колонны обсадных труб на глубину 15-25мм (рис. 1).По периметру верхней части обсадной колонны выкапывают шурф объемом 3-5 куб. м с наклонным в сторону скважины дном. На расстоянии 30-40 см от дна шурфа в направляющей колонне прорезают три-четыре отверстия

Рис. 1. Схема скважины с посадкой обсадных труб под защитой тиксотронной рубашки:
1 — настил; 2 — приемный шурф; 3 — желоб;  4 —  глиномешалка; 5 — направляющая колонна; 6 — стенки скважины; 7 — обсадная колонна; 8 — конусный  башмак;   9 — фильтровая колонна;   10 —   гравийная  обсыпка; 11 —   башмак-расширитель;    12   — тиксотропная  рубашка;  13 — окно; 14- бентонитовый раствор

В ранее опрессованную трубу, опускают фильтровую обсадную колонну диаметром на 110 мм меньше, на конце которой размешают башмак-расширитель. Как только фильтровая колонна коснулась забой, в межтрубное пространство засыпают высокодисперсную глину, для образования над подрезным башмаком, внешней обсадной трубы, плотного образования в виде тампона высотой 0,5 м. Затем шурф заполняют тиксотропным глинистым раствором, проникающим через отверстия в направляющей колонне и заполняющим кольцевой зазор между трубами. В плотных породах бурят долотом с последующей чисткой скважины желонкой, а в рыхлых породах — желонкой. Во избежание закупорки водоносного пласта ходовая колонна останавливается в водоупорной кровле продуктивного пласта. После этого в скважину спускают фильтровую колонну с конусным башмаком-расширителем. Параллельно с углублением скважины  желонкой осуществляют продвижение фильтровой колонны и обсыпку ее гравием. Толщина гравийной обсыпки должна быть 50-80 мм. Таким образом, скважина углубляется в почву водоносного пласт

 Компоновка бурового снаряда включает долото, переходник, ударную штангу и ударный патрон (ножницы), который посредством канатного замка соединяется с инструментальным канатом лебёдки.

Рис. 2. Буровой снаряд:
1 -долото; 2-переводник; 3 — ударная штанга; 4 — раздвижная штанга

Перед началом буровых работ в месте заложения скважины выкапывают шурф небольшого размера на глубину до 1 м, который перекрывают настилом из толстых досок. Через отверстие в настиле на дно шурфа опускают направляющую трубу длиной около 3 м, снабженную внизу башмаком. Выверяют вертикальность трубы и легкими ударами забивного снаряда погружают ее в грунт настолько, чтобы верхний конец трубы находился примерно в полуметре над настилом. Породу из трубы удаляют желонкой.

Для бурения на глубину до 10 м буровой снаряд собирают из долота, ударной штанги и стропы грузовые канатные. При большей глубине в состав бурового снаряда входит ударный патрон (ножницы). В обрушающихся породах параллельно с бурением крепят стенки скважины трубами. Долото и желонка меньше внутреннего диаметра обсадных труб.

Поэтому в мягких и сыпучих породах стенки скважины увеличивают до размеров, обеспечивающих опускание колонны обсадных труб путем срезки грунта башмаком. Колонну труб задавливают или забивают. В твердых породах диаметр скважины при необходимости увеличивают расширителями или эксцентричными долотами.

Преимущества ударно-канатного бурения

  а) возможность качественного вскрытия и опробования пласта,

  б )  нет необходимости снабжения установок водой и глиной, 

  в) возможность бурения в валунно-галечниковых отложениях. в породах поглощающих промывочную жидкость. и в   многолетнемёрзлых породах,

  г) возможность в короткие сроки после бурения обеспечивать качественное освоение скважин. так как при этом способе проходимые водоносные горизонты остаются чистыми

  д) бурение скважин с большим начальным диаметром ( более 500 мм), е) возможность раздельного опробования водоносных горизонтов в процессе бурения.

 Ударно-канатное бурение скважин на воду осуществляется относительно компактным оборудованием, построенным на принципе возвратно-поступательного движения бурового снаряда. Этот способ бурения ещё называют (ударно-канатным)

Это первый и основной метод бурения скважин на воду. Отличительные особенности скважин, пробуренных этим способом заключаются в сохранении высоких дебитов и больших сроков их службы 70-80 лет и больше… Хотя в нашей стране ударно-канатный способ вытесняется роторным бурением, за границей до сих пор отдают ему предпочтение.

oilloot.ru

Бурение скважин ударно-канатным способом

При создании водозаборного устройства главной задачей является создание круглого углубления в земле, достигающее водоносного слоя. Одним из способов решения этой непростой задачи является ударно — канатное бурение скважин.

Технология процесса известна еще со времен древнего Китая и до нашего времени не претерпела принципиальных изменений. Пробивка ствола производится периодически повторяющимися ударами тяжелого инструмента в виде трубы с разрушением почвы в месте воздействия и выемкой разрыхленного грунта. Простая технология исполнения подразумевает возможность выполнения его своими руками.

Бурильный инструмент

В основе применяются три вида пробивных приспособлений:

Рис.1. Несколько разновидностей бурового инструмента для ударного бурения

• стакан – отрезок трубы нужного диаметра, нижний (ударный) конец может быть заточен до остроты по внутренней кромке или на нем нарезают зубья как на пиле для улучшения процесса разрушения грунта. Применяется для прохождения влажных глинистых или глинисто – песчаных слоев. Липкая глина приливает к стенкам стакана и извлекается наружу. Такое простое приспособление легко изготовить своими руками.
• желонка – такой же отрезок трубы, на входе в которую устанавливается плоский клапан, пропускающий грунт внутрь и не позволяющий ему просыпаться обратно. По наполнении желонка извлекается из ствола для очистки;
• долото – применяется на грунтах с каменистыми включениями или при прохождении известняковых стволов.

Каждая разновидность таких снарядов претерпела ряд изменений, в результате чего в арсенале профессиональных бурильщиков имеется около полутора десятков разновидностей различных наименований.

Особенности бурения по различным грунтам

1. Если ударно канатное бурение скважин производится по пескам или зыбучим пескам (плывунам), для выемки грунта применяют ударники с плоскими желонками. Частота ударов снижается. Установка обсадки на таких грунтах в процессе бурения обязательно. Важно не допускать выхода ударника из обсадной трубы более, чем на полметра, в противном случае она может быть перекошена и заклинена в стволе, что приведет к потере инструмента и пробуренной скважины.
2. Ударное бурение по гравийным пластам и галечникам производится с использованием долот в форме двутавра. Для выемки грунта используются желонки с клапаном плоской формы.
3. При прохождении слоев по вязким и пластичным глинам используются долота специальных конструкций, представляющих собой доработанные плоскостные или инструменты в форме двутавра. Дополнительные детали придают им крестообразную форму.

Если на пути ствола попадаются валуны, это может привести к его уводу от вертикали, из за чего бурение зачастую приходится переносить в другое место. Чтобы разрушить валуны могут применяться утяжеленные инструменты в виде долот.

Прохождение трещиноватых слоев представляет опасность их склонность к осыпанию и обвалам. Поэтому бурение производится с особой осторожностью с контролем параллельной обсадки ствола.

Обсаживание стенок скважин

Ударно канатный способ бурения предусматривает одновременную обсадку, предохраняющую стенки ствола от разрушения, особенно в рыхлых и песчаных слоях. Для этой цели применяются целенаправленно производимые трубы для ообсадки. Они выпускаются в двух исполнениях:

• трубы для обсадки муфтовые – на обоих концах у них нарезана резьба, соединении производится с применением муфт с внутренней резьбой;
• трубы обсадные с высаженными концами – на одном из концов труб выполняется высадка – уширение горячим способом с увеличением диаметра на величину толщины стенки. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном конце наружная того же размера, что дате возможность стыковки труб без применения муфт.

Рис.2. Труба стальная обсадная с высаженным концом для безмуфтового соединения

Применяются также пластиковые обсадные трубы из ПВХ.

Следует рассмотреть конструкцию первой трубы обсадной колонны подробнее.

Нижний конец оснащается «юбкой» — это насадка специальной формы, привариваемая или устанавливаемая на резьбу с торца трубы.

Рис.3. Схема установки устройства «юбка» на конец обсадной трубы

Устройство увеличивает диаметр ствола на 25 – 30 мм, при этом:

1. Создаются условия бурения, не допускающие повреждение фильтра, находящегося над юбкой.
2. Размер ствола позволяет свободное перемещение обсадной трубы вместе с муфтами или безмуфтовых внутри скважины.
3. Острая режущая кромка снизу активно разрушает остатки породы в шурфе после прохождения ударника, способствуя увеличению скорости проходки.

Рис.4. Конструкция проволочного фильтра внизу первой обсадной трубы

Фильтр выполняется из нержавеющей проволоки диаметром 1,0 – 1,5 мм намотанной виток к витку. В процессе намотки витки уплотняют. Жизненный цикл такого фильтра составляет порядка 70 лет при условии периодической промывки при заиливании. Технология позволяет без особых затруднений выполнить работу своими руками.

Скважина на участке

Первой задачей при обустройстве водозаборного устройства – выяснение гидрогеологической обстановки в месте предполагаемых работ. Это должно решать задачи:

• прояснение вопроса наличия или отсутствия достижимых бурением водоносных горизонтов;
• характеристики и свойства грунтов;
• желательную комплектность бурового инструмента по видам;
• конструкцию и направленность скважины – на верховодку или второй песчаный горизонт (12 – 15 метров глубиной), до известняка артезианских горизонтов, в связи с этим – потребное количество обсадных труб;
• принятие решения о привлечении сторонних организаций или выполнении работ своими руками на арендованном оборудовании.

При необходимости установки буровой вышки собственной конструкции, ее можно изготовить своими руками из бревен средней толщины, труб, деревянных брусков – то есть, из подручных материалов. При этом нужно предусмотреть наличие тельфера для подъема обсадных труб и лебедки для работы с ударником. Высота буровой вышки определяется длиной обсадных труб.

Порядок выполнения работ

Ударно канатное бурение скважин производится в следующем порядке:

1. Подготовка приямка для устья скважины размером приблизительно 1,5 х1,5 х 1,5 метра.
2. Забуривание на глубину 1,0 – 1,5 метра.
3. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
4. Размещение внутри обсадной трубы ударника.
5. Бурение сбросом ударника с высоты, по заглублении его на полметра, ударник извлечь и очистить от грунта. Операцию повторять до достижения водоносного слоя.

Бурение производится своими руками с помощью одного или двух человек.

Недостатки и преимущества процесса

Из недостатков отмечают:

• наиболее существенный недостаток – низкая скорость прохождения ствола;
• недоступность для исполнения в отдельных видах песчаных грунтов;
• заметное падение производительности при прохождении глубоких скважин;
• возможность только вертикального исполнения.

• пласт вскрывается качественно, без повреждения его пористой структуры, что позволяет сохранить максимальный дебет водоносного слоя;
• не применяется промывочная жидкость и глина, засоряющая поры пласта;
• возможность успешного бурения в галечно – валунных слоях;
• скважина может быть освоена сразу же по окончании бурения и обустройства;
• возможно выполнение буровых работ инструментом большого диаметра – от 500 мм;
• естественный контроль проходимых пород при извлечении очередного керна.

В странах Северной Америки такой способ бурения скважин на воду до сих пор остается приоритетным, поскольку правильная выполненная скважина может работать до 70 лет.

Похожие статьи по данной теме:

Самостоятельное бурение скважин без оборудования

Скважина на воду способом роторного бурения

Особенности технологии бурения скважин на воду

Технология ударно канатного способа бурения скважин самостоятельно

Ударно-канатное бурение известно с древних времен. С его помощью можно бурить глубокие скважины для нахождения водоносного пласта, не используя специальную технику. Преимущество данного метода заключается в простоте и доступности оборудования, возможности прохождения глубоких пластов грунта за короткий промежуток времени.

Преимущества метода

Ударно-канатное бурение имеет ряд преимуществ:

• Увеличение срока эксплуатации скважины;
• Возможность создания источника воды, обладающего достаточно большим диаметром;
• Исключение риска загрязнения воды попаданием примесей грунта в процессе бурения;
• Возможность контроля уровня воды на различных горизонтах грунта;
• Высокая эффективность применения при бурении скважины зимой с экономической точки зрения.

К недостаткам можно отнести затруднения при бурении скважин в сыпучих грунтах и замедление процесса бурения при создании скважины на большой глубине.

Применяемое оборудование

Оборудование, используемое при технологии ударно-канатного бурения, называется буровым снарядом Шитца. Он состоит из каркаса, блока с лебедкой, штанги, троса и забивного стакана. Забивной стакан изготавливается из части металлической трубы, оканчивающейся режущей кромкой, обладающей хорошей прочностью и скошенной во внутреннюю часть стакана. Чуть выше располагается наковальня, ударами по которой производится забивание стакана. Лебедка используется для спуска и поднятия стакана.
Каркас снаряда является вышкой, имеющей вид треноги, размеры которой должны по пропорциям соответствовать величине штанги. Чтобы достать забойный стакан было легче, высота вышки должна превышать его длину на 1,5 или более метра. Ее можно сделать самостоятельно из металлических труб или бревен. Все детали применяемого при ударно-канатном бурении оборудования могут быть изготовлены дома своими руками.
Трос должен обладать достаточной прочностью. Обычно используется стальной толщиной 12 мм и более. Значительный запас мощности необходим для выдерживания нагрузок нестандартного вида, которые могут возникнуть в процессе работы. Большая нагрузка на трос возникает при подъеме вошедшего в почву стакана, также может произойти заклинивание внутри скважины стакана, содержащего довольно крупный фрагмент породы.

Изготовление лебедки

Лебедка представляет собой подъемный блок, через который проходит трос, к которому крепится стакан или желонка. При желании его можно сделать своими руками. Для изготовления можно использовать бревна, в центр которых с торцевой стороны для придания большей прочности забита металлическая труба или стальной пруток. Перед забиванием металлической детали можно просверлить отверстия на торцах бревна с меньшим диаметром, чем диаметр детали. Это позволит упростить забивание оси и сделать прочнее ее фиксацию.
Чтобы не происходило проворачивания, на один из концов оси, выходящих из бревна, привариваются специальные ушки. На другой конец приваривается ручка, которую можно сделать из отрезка трубы, придав ей форму буквы «Г». Ворот закрепляется между стоек каркаса, на него наматывается трос при опускании или поднятии из скважины инструмента, ударах по стакану и его последующем извлечении, наполненного грунтом.

Технология процесса

При ударах штангой по наковальне происходит забивание стакана в грунт. Затем его поднимают с помощью лебедки наверх вместе с попавшим в него грунтом, высыпают почву и опускают стакан снова. Этот процесс продолжается до достижения требуемой глубины. Лучше всего использовать ударно-канатное бурение с применением забивного стакана на содержащей глину мягкой почве. При использовании стакана при прохождении сыпучих пород они высыпаются из него в скважину из-за недостаточной величины силы трения, которая могла бы связывать частицы породы между собой.
Данная технология менее трудоемка по сравнению с ударно-вращательным бурением на глубинах, превышающих 10 м. При ударно-вращательном бурении достаточно высок риск деформирования штанги и искривления ее хода, значительное количество времени тратится на соединение и отсоединение штанг. Также затруднение может вызвать разрыв соединения при бурении или попадание на пути бура камней.

Порядок работы

1. На месте будущей скважины роется шурф со сторонами 1,5 × 1,5 м и примерно такой же глубиной. Предотвратить осыпание грунта со стен шурфа позволит обшивание их досками.
2. Над точкой бурения устанавливается каркас вышки.
3. Производится крепление забивного стакана (если грунт сыпучий или предстоит прохождение водоносного пласта – желонки). Забивают инструмент вглубь грунта на 0,5 – 1 м, затем выполняют его подъем для удаления попавшего внутрь грунта.

Для бурения чрезмерно плотного грунта можно использовать дополнительную штангу для утяжеления стакана, закрепив ее на трос выше забивного стакана. Штанга представляет собой стальную трубу, имеющую крепежные насадки.

Этапы работы

1. Подъем забивного стакана с помощью лебедки с последующим резким опусканием вниз.
2. Внедрение стакана в пласт породы и захватывание некоторого его количества.
3. Силой трения частицы грунта удерживаются внутри стакана.
4. Для углубления снаряда внутрь скважины поднимают и опускают ударную штангу, ударяющую по расположенной на верхней части стакана наковальне.
5. После выполнения ряда ударов, снаряд поднимают на поверхность, высыпая вошедший в него грунт.
6. Затем цикл работы повторяется заново.

Бурение в условиях сыпучего или твердого грунта, содержащего камни

На сыпучих грунтах вместо забивного стакана предпочтительно использовать желонку. Это отрезок стальной трубы, в нижней части которого имеется задерживающий почву клапан. Когда желонка входит в грунт, происходит открытие клапана. В момент подъема желонки вверх клапан закрывается, препятствуя высыпанию набившейся внутрь почвы.
Бурить твердую почву удобно с помощью бурового долота. Его удары позволяют расколоть камни на мелкие части, которые можно затем поднять, используя желонку. Для работы на твердом грунте устанавливаются обсадные трубы с расширителем, увеличивающим диаметр конструкции.

Использование обсадных труб

Края скважины рекомендуется обсаживать специальными трубами из стали, асбеста или пластика. Наиболее легкими, недорогими и простыми в установке являются пластиковые трубы. Обсадные трубы имеют следующее предназначение:
• Позволяют предотвратить осыпание грунта со стен скважины при механическом воздействии, которым сопровождается процесс бурения.
• Перекрывают попадание в скважину воды из расположенных выше водоносных пластов.
• Исключают загрязнение дна скважины при ее эксплуатации.
Забивание труб производится одновременно с углублением скважины. Первый участок обсадной трубы следует оборудовать расширительным башмаком, имеющим конусовидную форму. Для свободного прохождения забивного стакана внутри труб их диаметр должен превышать его ширину. Опускаясь в скважину под давлением собственного веса или под небольшим физическим воздействием, они производят срезание с боковой поверхности скважины некоторого количества грунта.

Использование расширителя

При бурении твердых пород расширитель позволяет срезать грунт, находящийся на стенках скважины. На расширителе имеются подвижные резцы, складывающиеся при продвижении его внутри обсадной трубы. После достижения нижнего отдела трубы и соприкосновения с грунтом резцы раскрываются благодаря наличию в их механизме специальных пружин. Срезание резцами расширителя породы позволяет увеличить диаметр скважины.
Прохождение промежуточного пласта, содержащего воду
Пройти промежуточный водоносный слой почвы можно, используя установку обсадных труб. Они забиваются в пласт грунта, находящийся несколько ниже водоносного. По мере прохождения производится откачивание скапливающейся воды и удаление со дна скважины смешанного с водой грунта желонкой. При использовании забивного стакана следует придать находящейся на дне жидкой смеси большую вязкость и густоту, подсыпая в скважину почву.

Разновидности желонок

Желонкой можно не только вычерпывать находящуюся на дне жидкую смесь, но и подавать цементный раствор в скважину, производить отбор жидкости для проверки при прохождении водоносного пласта.
Желонки могут быть следующего вида:

1. В виде трубы, имеющей снизу плоский или вогнутый клапан и ручку, к которой прикрепляется трос в верхней части.
2. Оборудованной поршнем, производящим всасывание растворенного в воде грунта при каждом ударе штангой.
3. Желонка пневматического вида, имеющая две камеры – воздушную и песочную. Ее заполнение производится благодаря созданию в камере высокого давления.

Желонка первого вида называется обычной или клапанной. Различают три типа клапанов:

1. Плоский клапан, может изготавливаться из стали, резины или быть комбинированным. Предназначен для очистки скважины от ила.
2. Шариковый клапан. Если приварить к нему несколько металлических зубцов, с его помощью можно будет также рыхлить грунт. Он может быть изготовлен самостоятельно из пластикового мяча, применяемого в «сухом бассейне». На его поверхности делается надрез, в который закладывается свинцовая дробь в смеси с эпоксидкой. В желонке также устанавливается ограничитель для шарикового клапана.
3. Клапан «карбюратор».

Изготовление желонки

Для изготовления желонки с шариковым клапаном можно взять трубу примерно 90 мм в диаметре, стальной переход и шарик, имеющийся в подшипнике. Для плотного прилегания шарика к переходу их притирают наждачной бумагой. После затачивания перехода шарик размещается внутри него. Утяжелить желонку можно залив в ее верхнюю часть бетон. Если вместо перехода используется шайба с расширяющимся в виде воронки верхом, к ней приваривается металлическая решетка и дуга, выполненная из отрезка толстой проволоки для крепления троса.

Наполнение желонки

В отличии от забивного стакана, который сбрасывается с довольно значительной высоты – не менее 2-х м от места бурения, желонку бросают вниз с высоты 0,3–0,5 м. Для ее наполнения этот процесс повторяется несколько раз. Это позволяет собрать таким образом находящийся на дне смешанный с водой песок или некрупный гравий. Для сбора крупного гравия применяется желонка пружинного типа.

Вертикальность бурения

Очень важно при бурении следить за строго вертикальным расположением оси скважины. Даже минимальное ее искривление может стать препятствием для опускания обсадных труб, приводя к остановке работы. Облегчить сохранение вертикальности прохождения позволит использование забивного стакана длиной 2 метра и более.

Как выполняется ударно-канатное бурение скважин?

Наиболее доступный и простой способ бурения скважины является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять монтаж буровой установки .

Применение технологии ударно-канатного бурения

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают .

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.
к меню ↑

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости .
6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Мобильная буровая установка УАЗ УКБ-60

1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC ) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка . Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.
к меню ↑

1.3 Особенности проведения работ (видео)

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

Источники: http://oburenie.ru/skvazhiny/udarno-kanatnoe-burenie.html, http://superarch.ru/usadba/voda/udarno-kanatnoe-burenie-skvazhin-svoimi-rukami, http://byreniepro.ru/vidy/udarno-kanatnoe.html

rusbyr.ru

Другие статьи по теме:

Самодельная буровая Водоснабжение из скважины в загородном доме Оголовок для колодца Карта залегания грунтовых вод Устройство скважины для воды в частном доме Артезианский колодец