(a. percussive drilling; н. Stoβbohren, Schlagbohren; ф. forage par battage, forage par percussion, burinage; и. perforacion por percusion, sondeo por percusion, taladrado por percusion) — способ бурения, при к-ром разрушение породы происходит под действием ударов падающего на забой скважины бурового снаряда либо ударов по снаряду, стоящему на забое. Используется в осн. в мягких и рыхлых отложениях c обломочными включениями, a также скальных породах до глуб. 100 и более м. Pазрушение пород носит характер дробления, раздавливания и рыхления. Бурение осуществляется сплошным или кольцевым забоем.         
После нанесения очередного удара инструмент отрывается от забоя либо постоянно контактирует c ним (забивание). Для спуска бурового снаряда используются канат или штанги (ударно-канатное и ударно-штанговое бурение) и спец. двойные концентрич. трубы. B узком смысле под У. б. понимают только ударно-канатное бурениe, получившее в практике наибольшее распространение.
зрушение породы при ударно-канатном бурении сплошным забоем осуществляется снарядом, включающим долота разл. типов, ударные штанги, яссы (ножницы) и канатный замок, в к-ром закреплён конец инструментального каната. Для бурения в мягких породах используют плоские долота c клинообразным (иногда сменным) лезвием, в вязких породах — двутавровые, в твёрдых трещиноватых — крестовые, в валунах — пирамидальные. Pазрушение достигается сбрасыванием снаряда массой 500-2500 кг c выс. 300-1000 мм c частотой 45-60 уд/мин. B момент подъёма снаряда под действием упругости каната происходит его поворот на 20-50°, что обеспечивает обработку всей площади забоя. Для подъёма и сбрасывания ударного снаряда используется ударный механизм (качающаяся рама c приводом от кривошипно-шатунного механизма, эксцентричный ролик, система гидроцилиндров). B сухих скважинах на забой периодически подливают воду. После разрушения участка скважины определённой длины (0,2-0,6 м) продукты разрушения извлекаются c забоя посредством обычной или поршневой Желонки, к-рая в песках и галечниках применяется также и для бурения (забивания в породу). Ударно-канатное бурение сплошным забоем используется для сооружения скважин на воду и при разведке россыпных м-ний п. и. в наиболее сложных геол.-техн. условиях (рыхлых породах c большим содержанием гравийно-галечных отложений и валунов), водопонизит. скважин для осушения карьеров, a также при взрывных и строит.
ботах. Глубина скважин в осн. 50-100 м, реже до 300 м, диаметры 150-850 мм.         
Ударно-канатное бурение кольцевым забоем осуществляется посредством Грунтоносов (забивных стаканов, иногда разъёмных), сбрасываемых на забой и внедряющихся в породу на 0,1-0,2 м либо забиваемых бойком c ударной штангой c частотой 40-50 уд/мин. Macca ударной части снаряда 100-500 кг, интервал углубления без отрыва стакана от забоя 0,2-0,6 м (за один удар в песках 0,3-0,4 см, глинах 0,8-1,2 см, супесях и суглинках 1,5-2 см). Применяются также установки, в к-рых для сбрасывания ударного снаряда используется эксцентриковый механизм свободного сброса или лебёдка. Бурение кольцевым забоем используется в мягких и рыхлых породах на глуб. до 15-30 м инструментом диаметром 73-273 мм при инж.-геол. и гидро-геол. исследованиях, поисках и разведке россыпных м-ний, нерудных строит. материалов и др. п. и.         
При У. б. двойными концентрическими бурильными трубами их забивают дизельным молотом или др. источником ударных импульсов. Для разрушения породы служит кольцевой башмак c твердосплавными резцами. B кольцевой зазор между наружной и внутр. трубами подаётся сжатый воздух, к-рый поднимается по центр, каналу и транспортирует c забоя разрушенную породу. Этот способ применяется за рубежом для бурения скважин диаметром 140-500 мм на глуб. 15-30, реже до 100 м при разведке россыпей и строит. работах (в осадочных породах c большим содержанием обломочного материала). Энергия удара до 10-12 кДж, частота 90-100 уд/мин. Cкорость бурения в неск. раз превышает скорость ударно-канатного бурения, достигая 5-30 м/ч при углублении 5-6 мм за удар.


Литература: Cправочник инженера по бурению геолого-разведочных скважин, т. 1-2, M., 1984.

B. Г. Kардыш.

dic.academic.ru

УДАРНОЕ БУРЕНИЕ (а. percussive drilling; н. Stoßbohren, Schlagbohren; ф. forage par battage, forage par percussion, burinage; и. perforacion por percusion, sondeo por percusion, taladrado por percusion) — способ бурения, при котором разрушение породы происходит под действием ударов падающего на забой скважины бурового снаряда либо ударов по снаряду, стоящему на забое. Используется в основном в мягких и рыхлых отложениях с обломочными включениями, а также скальных породах до глубины 100 и более метров. Разрушение пород носит характер дробления, раздавливания и рыхления. Бурение осуществляется сплошным или кольцевым забоем.

После нанесения очередного удара инструмент отрывается от забоя либо постоянно контактирует с ним (забивание). Для спуска бурового снаряда используются канат или штанги (ударно-канатное и ударно-штанговое бурение) и специальные двойные концентрические трубы. В узком смысле под ударным бурением понимают только ударно-канатное бурение, получившее в практике наибольшее распространение. Разрушение породы при ударно-канатном бурении сплошным забоем осуществляется снарядом, включающим долота различных типов, ударные штанги, яссы (ножницы) и канатный замок, в котором закреплён конец инструментального каната.
я бурения в мягких породах используют плоские долота с клинообразным (иногда сменным) лезвием, в вязких породах — двутавровые, в твёрдых трещиноватых — крестовые, в валунах — пирамидальные. Разрушение достигается сбрасыванием снаряда массой 500-2500 кг с высоты 300-1000 мм с частотой 45-60 уд/мин. В момент подъёма снаряда под действием упругости каната происходит его поворот на 20-50°, что обеспечивает обработку всей площади забоя. Для подъёма и сбрасывания ударного снаряда используется ударный механизм (качающаяся рама с приводом от кривошипно-шатунного механизма, эксцентричный ролик, система гидроцилиндров). В сухих скважинах на забой периодически подливают воду. После разрушения участка скважины определённой длины (0,2-0,6 м) продукты разрушения извлекаются с забоя посредством обычной или поршневой желонки, которая в песках и галечниках применяется также и для бурения (забивания в породу).

Ударно-канатное бурение сплошным забоем используется для сооружения скважин на воду и при разведке россыпных месторождений полезных ископаемых в наиболее сложных геолого-технических условиях (рыхлых породах с большим содержанием гравийно-галечных отложений и валунов), водопонизительных скважин для осушения карьеров, а также при взрывных и строительных работах. Глубина скважин в основном 50-100 м, реже до 300 м, диаметры 150-850 мм.


Ударно-канатное бурение кольцевым забоем осуществляется посредством грунтоносов (забивных стаканов, иногда разъёмных), сбрасываемых на забой и внедряющихся в породу на 0,1-0,2 м либо забиваемых бойком с ударной штангой с частотой 40-50 уд/мин. Масса ударной части снаряда 100-500 кг, интервал углубления без отрыва стакана от забоя 0,2-0,6 м (за один удар в песках 0,3-0,4 см, глинах 0,8-1,2 см, супесях и суглинках 1,5-2 см). Применяются также установки, в которых для сбрасывания ударного снаряда используется эксцентриковый механизм свободного сброса или лебёдка. Бурение кольцевым забоем используется в мягких и рыхлых породах на глубине до 15-30 м инструментом диаметром 73-273 мм при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях, поисках и разведке россыпных месторождений, нерудных строительных материалов и других полезных ископаемых

При ударном бурении двойными концентрическими бурильными трубами их забивают дизельным молотом или другим источником ударных импульсов. Для разрушения породы служит кольцевой башмак с твердосплавными резцами. В кольцевой зазор между наружной и внутренней трубами подаётся сжатый воздух, который поднимается по центральному каналу и транспортирует с забоя разрушенную породу. Этот способ применяется за рубежом для бурения скважин диаметром 140-500 мм на глубине 15-30, реже до 100 м при разведке россыпей и строительных работах (в осадочных породах с большим содержанием обломочного материала). Энергия удара до 10-12 кДж, частота 90-100 уд/мин. Скорость бурения в несколько раз превышает скорость ударно-канатного бурения, достигая 5-30 м/ч при углублении 5-6 мм за удар.

www.mining-enc.ru

Конструктивные особенности применяемого оборудования


Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Буровой стакан

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Желонка для бурения

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.


Долото

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Лебедка

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Каркас с ударного бурения

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

  • при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;

  • при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
  • при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
  • к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
  • ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
  • ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
  • при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.


Свойства почвы

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.


Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Канатный замокДля его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

promzn.ru

Содержание

Ударный способ бурения скважин ↑

Ударно-канатное бурение представляет собой циклическое разрушение породы специальным долотом и ее извлечение желонкой. В обустройстве скважин на воду применяют специализированную технику — буровые установки. Получаемые скважины отличаются долгим сроком службы, высоким дебитом.

Преимущества и недостатки ↑

Методу присущи ряд достоинств и несколько недостатков.

Преимущества:

  • качественное вскрытие пласта;
  • отсутствие промывки;
  • проход валунных прослоек, впитывающих влагу пород;
  • быстрое освоение скважины;
  • возможность бурения скважины диаметром 50 см и более;
  • раздельный керн.

Недостатки:

  • очевидный и крупный — крайне низкая скорость бурения;
  • невозможность проходки некоторых грунтов;
  • проблемы с глубиной.

Нюансы технологии ↑

  1. Недопустимо опускание желонки ниже башмака обсадной колонны более чем на 500 мм. Несоблюдение правила приведет к обвалу песка с захватом желонки. Итог — полная остановка бурильных работ.
  2. Желонку нельзя переполнять. В противном случае порода перебросится через снаряд. Итог: захват, зацикливание, остановка работ.
  3. В неустойчивой породе необходимо применение обсадной колонны в целях закрепления стенок скважины во избежание их обрушения.

Целесообразность ударного бурения скважины своими силами ↑

Стоимость бурения скважины на воду, включая цену обсадной трубы, составляет около 2000 р. за метр в самом дорогом регионе России. Помножив метры на цену, прикинув количество дней, потраченных на ударное бурение своими руками, мы пришли к выводу, что самостоятельные работы банально невыгодны. Отсутствие возможностей ударно пробурить скважину в любом грунте, осилить валуны без долота — последние фрагменты картинки. Контрольный выстрел — опасность захвата желонки, обвала стенок, остановки работ. Стало ясно: ударное бурение скважины своими руками — это old и прекрасная терапевтическая методика, а целесообразность абсолютно не при чем.

Достоинства метода ↑

Вынужденно исключив экономические соображения, мы составили список достоинств:

  1. В здоровом теле здоровый дух: усиленные физические упражнения вкупе с правильным дыханием способны продлить жизнь.
  2. Демократичность: пробурить скважину может плотник/слесарь/боксер, а лучше всех — штангист, но точно необязательно быть бурильщиком.
  3. Клин клином вышибают: ударное бурение своими руками — отменное лечение эргофобии и зависимостей различного рода.
  4. Эволюционный рост: труд сделал из обезьяны человека, ударный труд сделает из человека супермена. По окончании работ бонус — формат «Арни».
  5. Уникальный ландшафт: из куч изъятого грунта можно сделать трассу для слалома или оставить их альпийскими горками.
  6. Трофеи: в процессе можно собрать крупную коллекцию лягушек и прочей местной подземной живности, захваченной снарядом.

В контексте удобного, быстрого, четкого способа добычи воды ударное бурение своими руками рассматривать нереально, зато это единственно возможный способ для ненавидящих прогресс.

Пошаговая инструкция по ударному бурению своими руками ↑

Целесообразности никакой, потому пытаемся обойтись хотя бы без расходов.

Для бурения скважины на воду ударным способом понадобится простейшая установка, состоящая из треноги и бурильного снаряда — стакана. К стакану прикрепляют трос, трос перекидывают через перекладину, венчающую треногу (или блок, закрепленный на перекладине). Тренога для устойчивости оснащена каркасом. Для облегчения трудов праведных используют лебедку.

Принцип прост: стакан забивают в грунт, грунт забивается в стакан; снаряд поднимают, освобождают и снова опускают — так делают до тех пор, пока не достигнут нужной глубины (или возможной глубины). Снаряд изготавливают из отрезка трубы. На рабочем конце трубу заостряют.

Необходимо соорудить треногу и бурильный снаряд. Для треноги нужно 3 бревна (или трубы, но придется варить), но сначала надо сделать каркас — треугольник на земле. Потом к каркасу прикрепить бревна и соединить их сверху перекладиной (через нее будем потом тянуть трос). Крепим гвоздями и молотком. Можно и камнем, но современность коварна — молоток встречается чаще, чем годные естественные колотушки, потому без малой механизации не обойтись.

Изготовив установку, приступаем к главному: созданию снаряда (стакана). Вооружаемся болгаркой (ретрограды могут заточить ногти) и идем на охоту — надо получить трубу метровой длины. Встретив годный экземпляр, внимательно его осматриваем: нужен такой, чтобы отрезать только один раз (если придется резать два раза, велика вероятность, что нам попалась труба «Газпрома», и можно не успеть убежать).

Заостряем добытый экземпляр с одного края: берем наждачную бумагу и работаем (снаряд должен резать землю, как нож масло).

К снаряду необходимо прикрепить трос. Приваренная самостоятельно целевая петля зачастую приводит к потери стакана в недрах земли. Поэтому берем коловорот, сверлим в трубе два отверстия, через них продеваем трос и завязываем узлом «булинь».

Процесс ударного бурения ↑

Стакан забиваем в грунт и поднимаем наполненным. Канат (трос) наматываем на локоть. Поднятый на поверхность снаряд нужно освободить: берем палку и ею помогаем себе вытряхнуть грунт.

Активно работая, вычерпываем землю из нашей будущей скважины. В какой-то момент произойдет то, что и должно произойти: стакан будет поднят пустым. Проходимый пласт окажется либо сыпучим, либо слишком жидким (поверхностный слой не вечен). Однако не стоит отчаиваться — если надо, дойдем до земного ядра (хватило бы троса и жизни) при помощи желонки.

Применение желонки ↑

Желонка гораздо хитрее стакана: наполнившись, она закрывается (срабатывает обратный клапан). Во избежание фатальных ошибок и вырезания труб во всем предместье желонку лучше купить. Печалиться о растраченных средствах, когда можно было бы привязать ночной горшок и черпать, не стоит: желонка нам еще пригодится при ремонте скважины (учитывая, что мы все делаем своими руками, требоваться она будет часто).

Видео: наглядная демонстрация процесса ↑

На видео молодой человек весело и ударно проходит терапию бурением скважины на воду своими руками.

Неожиданности в ударном бурении своими руками ↑

На все работы может не хватить сезона, но главная неожиданность — отсутствие водоносного пласта на расчетной (предполагаемой) глубине. Бурить глубже может оказаться невозможным, потому придется искать воду в другом месте, то есть «наша песня хороша — начинай сначала».

Помимо коварства пласта нас могут подстеречь:

  • обвал стенок,
  • захват желонки,
  • нарушение вертикали,
  • зацикливание ствола.

Поговорка актуальна — бурим новую скважину (или вызываем специалистов для исправления ситуации) и готовимся к использованию пробуренного.

Итак, у нас целый набор первоклассных нор, очищенных от всего встреченного (не считая погибших желонок), и надо решить, как их теперь использовать:

  • заселить кротов,
  • припрятать клад,
  • прицелиться в будущее — накидать в норы сюрпризов для потомков и закопать.

Кроты все-таки чревато: они демонстрируют устойчивую тенденцию к размножению и попутному пожиранию корневых систем всех без разбора растений, когда иссякают насекомые; есть подозрение, что при исчерпании растительного ресурса кроты съедят фундамент дома. Деньги (давно известно) надо хранить в сберегательных кассах. Остается послание потомкам: есть ли жизнь после жизни, неизвестно, но на всякий случай надо обеспечить себе веселье. Вариантов содержания закладываемого послания — масса, но это уже другая история, не имеющая отношения к ударно-канатному бурению своими руками.

Есть ли у нас вода? Большой вопрос.

Конечно, малость механизировав процесс, можно ускорить прохождение всех этапов ударного бурения, но в любом случае чисто своими руками строить скважину на воду с применением этого метода нецелесообразно (если действительно не рассматривать версии терапии или Шварценеггера) — вы не заработаете гораздо больше, чем потратили бы на специалистов.

Ударное бурение

aqua-guru.ru

Ударное бурение. Из его всех разновидностей наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение (Рис. 2).

Буровой снаряд, который состоит из долота 1, ударной штанги 2, раздвижной штанги — ножниц 3 и канатного замка 4 , спускают в скважину на канате 5, который, огибая блок 6, оттяжной ролик 8 и наравляющий ролик 10, сматывается с барабана 11 бурового станка. Скорость спуска бурового снаряда регулируют тормозом 12. Блок 6 установлен на вершине мачты 18. Для гашения вибраций, возникающих при бурении, применяются амортизаторы 7.

Кривошип 14 при помощи шатуна 15 приводит в колебательное движение балансирную раму 9. При опускании рамы оттяжной ролик 8 натягивает канат и поднимает буровой снаряд над забоем. При подъеме рамы канат опускается, снаряд падает, и при ударе долота о породу последняя разрушается.

По мере углубления скважины канат удлиняют, сматывая его с барабана 11. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота в результате раскручивания каната под нагрузкой ( во время приподъема бурового снаряда) и скручивания его при снятии нагрузки (во время удара долота о породу).

Эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении прямо пропорциональна массе бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой в единицу времени и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины.

В процессе разбуривания трещиноватых и вязких пород возможно заклинивание долота. Для освобождения долота в буровом снаряде применяют штангу — ножницы, изготовленные в виде двух удлиненных колец, соединенных друг с другом подобно звеньям цепи.

Процесс бурения будет тем эффективнее, чем меньшее сопротивление долоту бурового снаряда оказывает накапливающаяся на забое скважины выбуренная порода, перемешанная с пластовой жидкостью. При отсутствии или недостаточном притоке пластовой жидкости в скважину с устья периодически доливают воду. Равномерное распределение частиц выбуренной породы в воде достигается периодическим расхаживанием (приподъемом и опусканием) бурового снаряда. По мере накопления на забое разрушеной породы (шлама) возникает необходимость в очистке скважины. Для этого с помощью барабана поднимают буровой снаряд из скважины и многократно спускают в нее желонку 13 на канате 17, сматываемом с барабана 16. В днище желонки имеется клапан. При погружении желонки в зашламленную жидкость клапан открывается и желонка заполняется этой смесью, при подъеме желонки клапан закрывается. Поднятую

 
  Ударное бурение

Рис. 3. Схема вращательного бурения скважин

на поверхность зашламленную жидкость выливают в сборную емкость. Для полной очистки скважины приходится спускать желонку несколько раз подряд.

После очистки забоя в скважину опускают буровой снаряд, и процесс бурения продолжается.

При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения породы с ее стенок, спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колону продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают) на одну трубу.

Ударный способ более 50 лет не применяется на нефтегазовых промыслах России. Однако в разведочном бурении на россыпных месторождениях, при инженерно-геологических изысканиях, бурении скважин на воду и т.п. находит свое применение.

 

helpiks.org

Технологии ударно канатного бурения

Они дают возможность пробивать скважины глубиной до 70 м и диаметром до 250 мм.

Канатно ударное бурение скважин отличается преимуществами:

  • длительный срок эксплуатации скважин;
  • возможность строительства скважин большого диаметра;
  • герметичность соединений, исключающая возможность загрязнения воды в скважине;
  • экономическая эффективность.

Технология канатного бурения имеет и ряд недостатков:

  • значительное снижение скорости бурения на большой глубине;
  • небольшая глубина скважины при бурении сыпучих грунтов.

Проходку скважин ведут 2 способами:

  1. Применение различных видов буров, которые круговым движением разрыхляют породу и вытаскивают ее на поверхность.
  2. Применение в твердых пластах долота и стаканов различной конфигурации для дробления почвы на куски, которые также подаются на поверхность.

Для ударно канатного бурения необходимы инструменты:

  • бурав;
  • долото;
  • штанга;
  • конический или цилиндрический стакан;
  • стальной трос;
  • канатный замок.

Строительство скважин ударно канатным бурением

Простым по своему изготовлению является буровой снаряд Шатца, описанный в начале XX века профессором Скорняковым Е.Е. По его мнению, этим устройством можно пробурить скважину глубиной до 20 м в течение дня.

Вначале ручным буравом делают неглубокую скважину до 1 м. В нее устанавливают столб диаметром в 20 см с твердой фиксацией на поверхности. К столбу крепится перекладина с откосом и блоком. Закрепленным на блоке буравом отмечают центр скважины и начинают проходку специально изготовленным стаканом. Он может иметь коническую или цилиндрическую форму и крепится на металлический трос. Поднимая стакан на небольшую высоту (до 1,5 м), его резким движением бросают в скважину. При ударе о дно скважины стакан захватывает часть грунта. Натягивая трос, заполненный стакан вытаскивается на поверхность.

В зависимости от плотности грунта бур забирает немного почвы или совсем не забирает. Если он плотный, очень сухой и сыпучий, то в скважину доливают воду, чтобы смочить грунт. Или, наоборот, если почва, пропитанная водой, не захватывается, то добавляют сухую почву и немного воды. В таком случае начинают работать цилиндрическим стаканом или желонкой, имеющей специальный клапан для задержания грунта внутри. Желонка может забирать и небольшие камни, которые по своему размеру пройдут в отверстие клапана.

Бурение своими руками скважины — процесс не из легких.

Установка обсадной трубы

После проходки ее на глубину до 4 м начинают установку обсадной трубы, которую можно сделать из металла, асбоцемента, пластика или чугуна. Устанавливают 1 — 2 ее звена. Их установка на такой глубине обычно не вызывает затруднений. Отдельные звенья обсадной трубы могут достигать длины в 4 м. Обычно для соединения на них нарезают резьбу или сваривают их. Трубы в 50 мм можно соединить муфтами, а больший диаметр лучше сварить. Для более глубоких колодцев рекомендуется использовать стальные трубы, так как они имеют большой запас прочности и соединить их довольно просто.

При установке обсадной трубы встречаются твердые включения породы. Для предохранения торца трубы от деформации внизу приваривают или крепят резьбовым соединением фрезер или башмак, а сверху для защиты трубы вставляют металлический патрубок. Ее звенья, соединенные между собой, висят свободно на стальном хомуте, удерживающем их. Крепление трубой необходимо при бурении нижних слоев почвы, чтобы пластичные или сыпучие верхние породы не сужали скважину. Сужение затруднит доступ к нижним слоям грунта бурового оборудования.
Ударно канатное бурение можно использовать и при бурении твердых пластов грунта, но для этого необходимо увеличение силы удара. Поэтому производят утяжеление ударной штанги. Она может быть цельной или составной.

Изготовление ударной штанги

Для изготовления составной штанги используются цельные стальные болванки, а в штанги для утяжеления заливают бетон. Болванки соединяют фланцами и болтами. Соединение болванок при помощи резьбы не рекомендуется. Практика показывает, что при сильном ударе резьба сминается и дальнейшее их разъединение по окончании работ невозможно. То есть это будет разовый инструмент.
Ударяя о дно скважины долотом, его необходимо поворачивать на небольшой угол, чтобы отрезать часть грунта. Используя простую веревку это сделать невозможно. Для канатного бурения лучше всего подходит металлический трос, с помощью которого создается канатный замок. Между стенками обсадной трубы и буровым инструментом обязательно должен быть зазор минимум в 10 мм. Звенья обсадной трубы при установке обрезают лишний грунт со стен скважины.

Применение расширителя скважин

Установка скажины в твердых грунтах создает строителям трудности проходки.

Универсальным в такой проходке является расширитель скважины.

Это специальный буровой инструмент, имеющий 2 резца, закрепленных на оси, и 2 пружины, удерживающие их в нерабочем состоянии. В рабочем состоянии расширителя скважин резцы выступают за пределы стенок обсадной трубы и, срезая грунт, делают скважину нужного диаметра. Для того чтобы опустить расширитель на дно скважины, необходимо отогнуть резцы вниз, сжав находящуюся между ними пружину. При ударе о почву дна пружина выталкивает резцы, устанавливая их в рабочее состояние. Чтобы поднять расширитель из скважины, надо потянуть его вверх. При движении резцы упираются в торец обсадной трубы, проворачиваются по оси вниз. Преодолев сопротивление пружины, расширитель свободно поднимается по трубе на поверхность.

Изготовление канатного замка

Детали замка:

  • металлический корпус;
  • втулка;
  • опорная шайба.

Для очистки корпуса от воды высверливают несколько отверстий. На верхнюю часть замка устанавливают конусную гребенку, которая в аварийной ситуации поможет поднять его специальным ловителем на поверхность. Опорная шайба предохраняет корпус замка от расклепывания при сильных ударах о грунт.

Через втулку протягивают конец троса и разъединяют его на составляющие. Каждую проволоку зачищают и загибают вверх так, чтобы они могли свободно войти в расточку втулки. Протягивают немного трос и заливают легким сплавом металла. После того как он застынет, втулка должна свободно перемещаться и вращаться в корпусе замка.
При поднятии режущего инструмента натяжение троса увеличивается, и он раскручивается, поворачивая долото. При ударах о пласт почвы, когда нагрузка снижается, трос закручивается, поворачиваясь в замке.

Для усиления силы удара о дно скважины нужно оттягивать трос. Для этого устанавливают дополнительную лебедку. На вал редуктора нужно установить небольшой барабан и закрепить на нем один конец капроновой веревки, сделав несколько витков. Второй конец закрепить на тросе. Этой веревкой оттягивается канат, который затем отпускается. Ударная штанга с закрепленным на ней инструментом падает в скважину, срезая часть грунта.

moyaskvazhina.ru

Содержание

Перед началом работ необходимо сопоставить все исходные данные: тип грунта, глубину водоносного слоя, его насыщенность. Ударным способом бурения можно углубить скважину до 50 м – до чистого песчаного водозаборного слоя.

Критерии выбора метода бурения водозаборной скважины на участке ↑

Состав, твердость грунта оказывает решающее влияние на окончательный выбор способа обустройства водозабора. Ударный метод подойдет для бурения скважин:

  • В песчаных, сыпучих породах с минимальным количеством твердых каменистых включений.
  • В мягких, глинистых грунтах.
  • Если слои перенасыщены грунтовой влагой.

Сложно проходить каменистые, скальные породы: скорость бурения значительно снижается. В твердых грунтах предпочтительно использовать МБУ и роторное вращательное бурение. Но в осыпающихся, влажных слоях применение ударно-канатного метода является практически единственным недорогим методом обустройства скважин.

В зависимости от цели обустройства источника и глубины залегания водоносных песков применяют самодельные или промышленные установки для ударного бурения и обустраивают:

  • Абиссинские колодцы, или скважины-иглы: глубиной до 15 м, до первого песчаного горизонта. Такой источник нерационально обустраивать, если планируется постройка жилого дома или использование большого количества воды. Дебит сильно зависим от количества осадков, чистота воды сомнительна. Используется для полива, технических нужд на стройке.
  • Скважины до 2 – 3 песчаного слоя: источник глубиной до 25 – 40 м. Такой скважины достаточно для непрерывного обеспечения водой одного коттеджа или дачи. При регулярной эксплуатации и уходе может служить до 20 лет.

Преимущества ударного способа: экономия средств и минимум места для установки ↑

Ударный (или ударно-канатный) метод – самый трудоемкий в бурении скважин. Приходится извлекать на поверхность грунт из шахты, механическим способом поднимать тяжелый ударный инструмент. Преимущества способа также обусловлены его простотой и доступностью:

  • Установка легко собирается на ограниченной площади. Главное – выбрать участок, где нет ограничений по высоте для сборки рамы. Монтаж можно выполнить в одиночку, для транспортировки достаточно легкового прицепа.
  • Возможность применения на неровной местности со сложным рельефом, при отсутствии подъезда и места для разворота грузовой техники.
  • Используется на участках, не подключенных к электросетям.
  • Ударный инструмент (наконечник) просто заменить в процессе работы.

Технология проведения буровых работ: этапы и оборудование ↑

В ударном бурении используют 4 типа режущих наконечников для скважин. Применяют разные устройства в зависимости от твердости, влажности и плотности проходимого грунта.

Режущий стакан применяют при прохождении плотного грунта, не насыщенного водой, который удерживается в полости инструмента и не осыпается в ствол. Самостоятельно изготовить стакан можно из толстостенной чугунной или металлической трубы длиной до 1,5 м. Край инструмента имеет вид срезанного внутрь под углом 45о конуса. Режущую поверхность предварительно затачивают. В средней части трубы вырезают отверстие, через которое извлеченный из ствола грунт можно вытолкнуть. Диаметр режущего инструмента зависит от запланированного размера обсадной трубы. В верхней части приваривают поперечную перекладину или высверливают отверстия для подсоединения и крепления троса.

Стакан с расширителем представляет собой стандартный инструмент с расширяющимся книзу краем. Применяется, когда необходимо увеличить диаметр шахты для установки обсадной трубы. Есть готовые расширители, которые используют при работе внутри обсадных колонн. Лепестки с режущими элементами раскрываются и срезают грунт со стенок шахты после прохождения под дно нижней трубы. При поднятии инструмента края сжимаются и проходят внутрь ствола.

Желонка представляет собой усовершенствованный стакан. Это труба без отверстий, с глухими стенками. Нижняя часть состоит из стакана – части с режущим цельным, или выполненным в виде лепестков-зубьев, краем. Над основанием обустраивают запорный клапан. Металлическая пластина по внутреннему диаметру трубы на шарнире открывается при ударе и закрывается под весом земли. Клапан препятствует обратному высыпанию внутрь скважины грунта. Альтернатива – шаровой клапан. Подбирают подходящего диаметра тяжелый металлический мяч, над ним приваривают упор-ограничитель. Инструмент используют на сыпучих и влажных породах, которые плохо удерживаются в стакане.

Когда в процессе прохождения попадают на валун или каменистый твердый слой, вместо режущих инструментов применяют долото. После удара инструмент необходимо провернуть по оси для дробления твердых элементов. Поэтому предпочтительно использовать стальной трос вместо веревки.

Сборка установки и подготовка к бурению ↑

Кроме режущих инструментов для организации бурения домашней скважины на воду классическим ударным методом понадобится каркас. Материалы:

  • Металлические трубы с приваренными упорами для стабилизации и крепления конструкции.
  • Стальной трос.
  • Лебедка готовая или самодельная.
  • Ударная штанга – тяжелая металлическая или чугунная труба длиной до 3 м, равного диаметра с ударным наконечником.

Перед монтажом конструкции необходимо подготовить углубление – яму вокруг шахты, которая предотвратит осыпание поверхностного грунта вглубь. Достаточная ширина – 1,5-2 м, глубина – 1-1,5 м. Стенки можно укрепить черновыми досками.

Собирают установку на выровненной площадке, крепят опоры. Устанавливают лебедку. К нижнему концу троса подсоединяют ударный инструмент.

Наконечник должен располагаться непосредственно по центру обсадной трубы. Чтобы точно рассчитать место удара, сначала вручную буром проходят до 1 м почвы и устанавливают вертикально трубу, проверяют угол. Необходимо добиться входа трубы в землю под углом 90о. Малейшие отклонения приведут к уклону ствола, установить трубы будет невозможно.

Начало работ и прохождение первых метров грунта ↑

Лебедкой поднимают штангу и опускают в ствол. При ударе режущий край углубляется в грунт. Инструмент поднимают и опускают повторно. Так проходят первые метры шахты. За один спуск в мягком грунте стакан проходит 10 – 20 см. Освобождать полость от глины приходится каждые 40 – 50 см. Для этого полностью поднимают над землей трубу и очищают.

Регулярно проверяют вертикальность ствола. При малейших отклонениях корректируют направление ударного стакана. Извлеченный грунт складируют за пределами площадки, небольшое количество оставляют для подсыпки.

Скорость прохождения зависит от тяжести снаряда: чем больше собственный вес штанги, тем быстрее углубляется скважина.

Бурение и установка обсадной трубы ↑

На глубине 3 – 4 м забой временно приостанавливают и начинают установку обсадной колонны. Одновременное ударное бурение и монтаж обсадной трубы экономят время и фиксируют стенки ствола: грунт не будет осыпаться вглубь шахты.

Используют трубы, превышающие диаметр ударного инструмента на 2 см: по краям необходим зазор как минимум 10 мм для свободного движения штанги. Выбор материала зависит от рекомендаций мастеров: некоторые традиционно отдают предпочтение стальным толстостенным трубам с заводской антикоррозионной обработкой. В применении металлических конструкций есть преимущество: такую трубу невозможно повредить ударом наконечника. Соединяют обсадные трубы резьбой с уплотнением или сваркой.

Бурение продолжают до прохождения на запланированную глубину. Определить нахождение инструмента в водоносном слое просто: скорость погружения резко увеличивается, есть ощущение «проваливания» бура, поднятый на поверхность песок насыщен влагой.

Нижняя часть скважинной трубы обязательно должна быть оборудована надежным сетчатым фильтром, чтобы в ствол не проникал песок, глина и мелкие камни со дна.

Видео: как своими руками без лишних трат забить скважину ↑

Подробное видео: как обустроить скважину из подвала дома ударным способом бурения компактной самодельной установкой.

Обслуживание и обустройство готового водозабора ↑

После завершения работ необходимо промыть источник. Прокачка – это постоянный забор воды до получения чистой прозрачной жидкости. Во время проведения процедуры очищается вода и на дне формируется небольшой колодец.

Песчаная скважина требует ухода. Главный принцип увеличения срока жизни источника – постоянное использование. При нерегулярном заборе воды происходит снижение дебита и заиливание. Также специалисты рекомендуют прочищать водозабор по мере необходимости. Срок службы при правильном уходе может превысить 10 – 15 лет. Качество воды и производительность источника зависят от соблюдения технологии при обустройстве, корректности выбора материалов и точности расчета глубины. Поэтому стоит заручиться помощью специалистов – не придется тратить деньги на забой новой скважины через несколько лет.

strmnt.com


Categories: Скважина

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector