Основные методы бурения водозаборных скважин

При строительстве частных малоэтажных домов и коттеджей особо остро встает вопрос подвода коммуникаций. Однако если с подключением газа и электричества не возникает, как правило, особых затруднений, то вопрос водоснабжения приобретает характер первостепенной важности, особенно в случае невозможности подключения к централизованной водопроводной магистрали. Разумеется, можно воспользоваться испытанным "дедовским" способом и выкопать рядом с домом колодец, однако это вряд ли будет наилучшим решением. Вода в мелких колодцах зачастую не отвечает санитарным нормам, а ее объемы и качество сильно подвержены сезонным колебаниям.

Бурение водозаборной скважины

Выбор метода бурения скважины зависит от гидрогеологических и инженерно-геологических условий местности.

Оптимальным вариантом в случае с автономным водоснабжением будет бурение скважин под воду. Скважина позволит потреблять качественную воду в почти неограниченном количестве, причем независимо от сезона. В настоящее время используются самые различные методы бурения скважин под воду, каждый из которых имеет определенные преимущества и недостатки. Выбор метода бурения напрямую зависит от целого ряда факторов, среди которых:

  • целевое предназначение скважины;
  • потенциальные объемы водозабора;
  • геолого-гидрогеологические условия местности;
  • технико-экономические показатели;
  • глубина и диаметр скважины.

Выбор способа бурения скважин обуславливает в итоге их долговечность, скорость подачи и качество воды, степень засоряемости фильтров и т.д.

Поэтому к вопросу выбора способа бурения следует отнестись со всей серьезностью.

Классификация

В зависимости от глубины и диаметра все водозаборные скважины делятся на 3 основных типа:

Разновидности скважин

Разновидности скважин.

  1. Мелкая скважина, глубиной до 10 м и диаметром 3-5 см. Используется преимущественно для хозяйственно-бытовых нужд и для полива. Вода из таких скважин требует обязательной фильтрации ввиду большого количества примесей.
  2. Скважина средней глубины, до 30 м, и диаметром от 5 до 12 см. Самый распространенный тип водозаборных скважин. При сроке службы до 20 лет и рабочем напоре воды около 3-5 м в час является оптимальным вариантом в финансовом отношении.
  3. Глубокая скважина, глубиной до 150 м и диаметром до 35 см. Вода в таких скважинах наиболее чистая благодаря дополнительной фильтрации. Срок службы глубокой скважины может достигать 50 лет.

Учитывая глубину и направление бурения, а также характер проходимых пород, можно выделить и такие разновидности скважин, как:

  • скважина на песок;
  • скважина на известняк;
  • абиссинский колодец;
  • артезианская скважина.

Конструкция абиссинского колодца Одним из наиболее простых и сравнительно дешевых видов водозаборных скважин является так называемый абиссинский колодец. Прохождение слоев грунта здесь осуществляется путем последовательного забивания труб диаметром до 5-6 см, соединенных между собой с помощью герметичного резьбового соединения посредством специальных муфт. На конце первой трубы устанавливают конусообразный наконечник несколько большего диаметра, что позволяет уменьшить трение трубы о грунт. Срок службы абиссинских колодцев может достигать 30 лет, скорость подачи воды на поверхность - от 10 до 30 литров в минуту.

Артезианские скважины обустраиваются в подавляющем большинстве случаев в известняковых породах. Объясняется это тем, что в известковых водоносных слоях присутствие воды является гарантированным в любом случае, независимо от местности и сезонно-климатических условий. Глубина скважины артезианского типа может составлять от 50 до 450 м в зависимости от гидрогеологических условий местности. Характерной особенностью артезианских скважин является их способность к самоизливанию, поэтому воду из них возможно откачивать со скоростью до 5 м в час, что в значительной степени превышает данный показатель для скважин на песок.

Основные принципы

В настоящее время для бурения водоносных скважин используют два основных принципа:

Оптимальное расположение оборудования для гидробурения

Схема оптимального расположения оборудования для гидробурения.

  • ударный;
  • вращательный.

Ударное бурение по характеру прохождения пород представляет собой бурение сплошным забоем. В зависимости от способа передачи усилия от силового агрегата к буровому наконечнику различают:

  • ударно-штанговый метод;
  • ударно-канатный метод.

Ударно-штанговый метод

Ударно-штанговое бурение осуществляется при помощи передачи ударной нагрузки на наконечник посредством штанг - металлических прутьев диаметром 16-22 мм. Удары штангой наносятся непосредственно по буровому наконечнику, что позволяет избежать деформации резьбовых соединений обсадных труб. Данный метод используют в случаях, когда невозможен подвод воды к буровой установке, в условиях крайнего севера и в труднодоступных местностях.

Ударно-канатный способ

Ударно-канатное бурение

Ударно-канатное бурение занимает много времени и требует больших трудозатрат.

Ударно-канатное подразумевает использование гибкой передачи ударной нагрузки на наконечник при помощи каната (троса). Этот метод использовался еще в Древнем Китае, когда с определенной высоты сбрасывался тяжелый конусообразный груз, уплотнявший и раздвигавший грунт. В настоящее время в качестве наконечника при ударно-канатном бурении используют так называемые желонки и забивные стаканы. Желонка имеет специальный клапан, при помощи которого удерживается выбираемый из скважины грунт. В стакане порода удерживается за счет силы трения.

Желонка используется преимущественно для бурения рыхлых песчаных грунтов, забивной стакан - для разработки глинистых почв и суглинков. Данный способ позволяет оборудовать достаточно глубокие скважины глубиной до 300 м. Наиболее глубокие скважины, разработанные ударно-канатным способом, имеют в продольном разрезе телескопическую структуру, сужающуюся по мере углубления.

Обе эти разновидности ударного бурения отнюдь не лишены недостатков. Бурение ударным методом - процесс длительный и достаточно трудоемкий ввиду малой глубины проходки. Кроме того, уплотнение стенок скважины в процессе прохождения сильно снижает удельную водоотдачу грунта. Тем не менее данный способ весьма распространен, поскольку предполагает минимальное использование специальной техники и может быть применен при самых неблагоприятных условиях.

Гораздо большую производительность имеют различные методы вращательного бурения, среди которых основными являются:

Роторный вариант

Роторное бурение скважин

Метод роторного бурения скважин прост и доступен для закладки скважин вручную.

Роторное бурение широко применяется для бурения скважин и представляет собой вращательное бурение сплошным забоем. Данный метод заключается в прохождении грунта вращающимся буром и последующем удалении разрушенной породы посредством подачи воды. По направлению циркуляции промывочного раствора и вывода шлама из скважины различают следующие разновидности роторного бурения:

  • с прямым водотоком;
  • с обратным водотоком.

При бурении роторным методом с прямым водотоком вода под давлением через штанги и бурильные трубы подается непосредственно в зону бурения. Затем вместе с частицами разрушенной породы вода поднимается к устью скважины и по лотку направляется в заранее оборудованный отстойник. В качестве промывочной жидкости используют обычно растворы глины или иных клеящих веществ различной плотности, позволяющие укрепить стенки скважины.

При бурении с применением обратной промывки раствор самостоятельно поступает из отстойника в зазор между стенками скважины и бурильными трубами и достигает забоя. Затем при помощи насоса, расположенного на поверхности, вода вместе с частицами породы через отверстия в буре поднимается к устью и через шланги отводится в отстойник.

Бурение роторным методом как с прямым, так и с обратным водотоком, можно осуществлять на довольно большую глубину без осадки, поскольку стенки скважины удерживаются от обрушения избыточным давлением столба воды.

Роторное бурение с промывкой обладает рядом характерных преимуществ в сравнении с методами ударного бурения. Это и высокая скорость прохождения, и сравнительно малый расход обсадных труб, и возможность бурения скважин достаточно большого диаметра.

Роторно-турбинный метод

Вращательным методом с прямой подачей промывочного раствора является и так называемый роторно-турбинный метод бурения скважин. В этом случае к буровой колонне подключаются два спаренных турбобура, приводимых в движение напором поступающей сверху жидкости. При этом достигается наиболее равномерное прохождение грунта внутри всего забойного пространства.

Гидродинамический способ

Разработка скважин возможна и вовсе без бура (долота). Таковым является, в частности, так называемое гидробурение. Заключается оно в узконаправленной подаче струи воды под большим давлением в точку, намеченную под разработку. Процесс этот достаточно быстрый, но имеющий свои недостатки. Выбор гидродинамического метода может быть целесообразен только на рыхлых почвах - песках и супесях. При выходе на глинистые или известняковые горизонты возникают соответствующие проблемы. Кроме того, глубина скважин, пробуренных таким способом, не может превышать 15 м.

Шнековый

Этапы бурошнекового бурения

Этапы бурошнекового бурения.

Шнековое бурение осуществляется без использования промывочного раствора и применяется при разработке скважин на глубину до 50 м (в редких случаях - до 80 м). Шнек представляет собой конструкцию, сваренную из стальной трубы и закрученной вокруг нее ленты винтообразной формы. На конце трубы закреплен породоразрушающий элемент - бур либо долото с двумя или тремя резцами. При вращении шнека разрушенная порода по винтовой направляющей поднимается наверх и выводится в отвал. Это называется бурением "всухую".

На проблемных и плохо изученных почвах возможно одновременное использование двух или более методов (например, ударно-канатный в сочетании с роторным). Подобные способы бурения скважин называют комбинированными.

Критерии выбора

Основными критериями выбора метода бурения скважин являются гидрогеологические условия местности, уровень залегания грунтовых вод, целевое предназначение скважины и другие факторы. Осуществляя выбор технологии бурения, в первую очередь необходимо оценить качественный состав грунта и предполагаемую глубину будущей скважины.

Так, при бурении песчаных и гравийно-галечниковых грунтов на глубину до 100 м при диаметре скважины до 20 см вполне подойдет шнековый метод. Ударно-канатный способ является наиболее подходящим для песчаных и твердоскальных грунтов при условии заглубления забоя не более чем на 150 м. Та же технология с использованием забивного стакана может быть оправдана на глинистых почвах и суглинках.

Роторный метод с прямым водотоком подойдет для разработки как песчаных и текучих пластичных грунтов, так и для наиболее твердых скальных пород. Роторный способ с применением обратной промывки будет оптимальным на рыхлых грунтах при глубине шахты забоя вплоть до 500 м и диаметре до 1 м.

На проблемных почвах с чередованием слоев различной плотности целесообразно применять комбинированные методы, например, ударно-канатный - в рыхлых водонесущих горизонтах на глубине до 150 м, и роторный - в безводных плотных слоях на глубине свыше 150 м.

В любом случае приступать к организации скважины нужно лишь после тщательной и всесторонней оценки конкретной отдельно взятой ситуации.

During the construction of low-rise private houses and cottages Communications supply rises especially sharply. However, if the connecting gas and electricity does not occur, as a rule, much difficulty, the question of water supply becomes of paramount importance, especially in the case of failure to connect to the centralized water main. Of course, you can use the proven "old-fashioned" way and dig a well near the house, but this is unlikely to be the best solution. Water in shallow wells often do not meet the sanitary standards, and its volume and quality are highly susceptible to seasonal fluctuations.

Water wells

The choice of method depends on the drilling of hydro-geological and engineering-geological conditions of the area.

The best option in the case of independent water supply wells will be drilled under water. Well allow to consume the water quality in almost unlimited quantities, regardless of the season. Currently there are various methods of drilling wells for water, each of which has certain advantages and disadvantages. Selecting the drilling method depends on several factors, among which:

  • target borehole purpose;
  • potential water withdrawals;
  • geological and hydrogeological conditions of the area;
  • technical and economic indicators;
  • borehole diameter and depth.

selection method of drilling wells eventually causes their durability, the feed rate and quality of water, the degree of clogging of filters, etc.

Therefore, the question selection method of drilling should be taken seriously.

Classification

Depending on the depth and diameter of all water wells are divided into three main types:

wells Species

Varieties wells.

  1. Small hole depth of 10 m and a diameter of 3-5 cm. It is used mainly for domestic needs and for irrigation. Water from these wells require mandatory filtration due to the large amount of impurities.
  2. Well average depth of 30 m and a diameter of 5 to 12 cm. The most common type of boreholes. At the service life of 20 years and working water pressure of about 3-5 m per hour it is the best option financially.
  3. Deep wells, depth of 150 m and a diameter of 35 cm. The water in such wells due purest additional filtering. The term of service of deep wells can reach 50 years.

Given the depth and direction of drilling, as well as the nature of the rocks traversed, it can be distinguished and such variations well as:

  • well on the sand;
  • well on limestone;
  • Abyssinian well;
  • artesian well.

Design Abyssinian wellOne of the most simple and relatively cheap forms of water wells is the so-called Abyssinian well. Passage of soil layers is carried out by successive clogging pipes with a diameter of 5-6 cm, the interconnected via a threaded connection sealed by means of special couplings. At the end of the first tube tapering tip set slightly larger diameter pipe to reduce friction with the ground. Lifetime Abyssinian wells can reach 30 years, water feed rate to the surface - of 10 to 30 liters per minute.

Artesian wells developing are in most cases in the limestone rocks. This is explained by the fact that the limestone aquifers of water presence is guaranteed in any case, regardless of the terrain and seasonal climatic conditions. Depth artesian wells type can range from 50 to 450 m depending on the hydrogeological conditions of the area. A characteristic feature of artesian wells is their ability to samoizlivaniyu, so the water from them may be pumped at a rate of up to 5 m per hour, which greatly exceeds the figure for the wells in the sand.

Basic principles

Currently drilling wells aquifer uses two basic principles:

The optimal arrangement of equipment for gidrobureniya

Driving optimal positioning of equipment for gidrobureniya.

  • shock;
  • rotary.

Impact drilling in nature passage rock drilling is continuous slaughter. Depending on the method of transmission of force from the power unit to the drill tip are distinguished:

  • shock-rod method;
  • shock-rope technique.

Shock-rod method

Shock-rod drilling is carried out by means of the transmission of the shock loads on the tip of the rod through - metal rods with a diameter of 16-22 mm. Attempts are applied directly on the rod drill tip that avoids deformation of threaded casing connections. This method is used in cases where water supply is not possible to rig, in the Far North and in remote areas.

Shock-cable method

Cable drilling

Shock-cable drilling is time consuming and requires much labor.

Cable-involves the use of flexible transmit shock loads on the tip with the help of a rope (the rope). This method was used in ancient China, when a certain height dumped heavy cargo cone, sealing and pushes the soil. Currently, as a tip at the cable-drilling using the so-called knock-bailer and glasses. Bailer has a special valve, which is held by means of well selected primer. The glass is held by the rock friction.

Bailer is mainly used for drilling of loose sandy soils, Drop glass - for the development of clay and loam soils. This method makes it possible to equip the wells are deep enough depth of 300 m. The depth of the well developed shock-rope method have a longitudinal section telescoping structure as the tapered recess.

Both of these species percussive drilling is not without drawbacks. Drilling shock method - a long and rather laborious because of the low depth of penetration. Furthermore, sealing borehole walls while passing through the soil conductivity greatly reduces fluid loss. However, this method is very common, as it involves minimal use of special equipment and can be used under the most adverse conditions.

Much better performance have different methods of rotary drilling, among which the main ones are:

Rotary version

Rotary drilling

rotary drilling wells method is simple and accessible for manual well locations.

Rotary drilling is widely used for drilling wells and is a rotary drilling continuous slaughter. This method consists in passing the ground rotating auger and subsequent disposal of broken rocks by the water supply. In the direction of circulation of the washing solution and the withdrawal of sludge from the well distinguish the following kinds of rotary drilling:

  • Direct watercourse;
  • with return streams.

In rotary drilling method with direct watercourse water under pressure through the rod and drill pipe fed directly into the drilling area. Then, together with the particles of broken rock water rises to a wellhead on a tray and sent to decanter equipped beforehand. The wash liquid used usually solutions of clay or other adhesives different densities, allowing to strengthen the borehole wall.

When drilling with the backwash liquor flows from the sump independently into the gap between the walls of the borehole and the drill pipe and reaches the bottom. Then, using a pump located on the surface of the water with the particles through the holes in rock storm rises through the mouth and into the sump hoses assigned.

Rotary drilling method with both direct and reverse with watercourse, can be carried out at a rather great depth without precipitation, because the borehole wall are held by the collapse of pressurized water column.

Rotary drilling flushing with a number of characteristic advantages in comparison with the methods percussive drilling. This high transmission rate and a relatively low consumption of the casing, and the ability to drill holes large enough diameter.

Rotary-turbine method

Rotational method of direct feed of the washing solution is a so-called rotary-turbine drilling method. In this case, the drill string connecting two twin turbo-drill, driven by the pressure of the fluid coming from the top. This achieves the most uniform passage of the soil within the entire bottomhole space.

The hydrodynamic method

Development wells possible at all without the drill (bit). Such is, in particular, the so-called gidroburenie. It consists in applying narrowly focused jet of water under high pressure to the point intended for development. This process is fast enough, but has its drawbacks. Selection of the hydrodynamic method may be advisable only in loose soils - sands and sandy loams. When entering the clay or limestone horizons occur related problems. In addition, the depth of wells drilled in this way may not exceed 15 m.

Screw

Stages auger drilling

Stages of auger drilling.

Auger drilling is carried out without the use of washing solution and is used in the development of wells to a depth of 50 m (in rare cases - up to 80 m). The screw is a structure welded from steel pipe and swirling around her tape helical shape. At the end of the pipe is fixed rock cutting element - either a drill bit with two or three cutting edges. By rotating the screw broken ground on a spiral track rises up and displayed in the dump. This is called drilling "dry".

On the problematic and poorly studied soils it is possible to simultaneously use two or more techniques (for example, shock-rope, combined with rotary). Such methods are referred to as combined drilling.

Criterias of choice

The main criteria for choosing a method of drilling wells are hydrogeological conditions of the area, the level of groundwater, wells target destination and other factors. By the choice of drilling technology, it is first necessary to assess the qualitative composition of the soil and the anticipated depth of future wells.

For example, when drilling sand and gravel-pebble soils to a depth of 100 m with a hole diameter of 20 cm is fine screw method. Shock-cable method is most suitable for sandy soils and tverdoskalnyh provided burial slaughter not more than 150 m. The same technology using pile glass can be justified on clay soils and loams.

Rotary watercourse direct method is suitable for developing both sandy soils and the fluid plastic, and for most hard rock. The rotary method using a backwashing will be optimal on loose soil at a depth up to the mine face and a diameter of 500 m to 1 m.

On the problematic soils with alternating layers of different density advisable to use a combination of methods, such as shock-rope - in loose water-bearing horizons to a depth of 150 m, and a rotary - anhydrous dense layers at a depth of over 150 m.

In any case, proceed to the organization of the well should be only after a thorough and comprehensive assessment of the specific individual situation.

При будівництві приватних малоповерхових будинків і котеджів особливо гостро постає питання підведення комунікацій. Однак якщо з підключенням газу і електрики не виникає, як правило, особливих труднощів, то питання водопостачання набуває характеру першорядної важливості, особливо в разі неможливості підключення до централізованої водопровідної магістралі. Зрозуміло, можна скористатися випробуваним "дідівським" способом і викопати поруч з будинком колодязь, проте це навряд чи буде найкращим рішенням. Вода в дрібних колодязях часто не відповідає санітарним нормам, а її обсяги і якість сильно схильні до сезонних коливань.

Буріння водозабірної свердловини

Вибір методу буріння свердловини залежить від гідрогеологічних і інженерно-геологічних умов місцевості.

Оптимальним варіантом у випадку з автономним водопостачанням буде буріння свердловин під воду. Свердловина дозволить споживати якісну воду в майже необмеженій кількості, причому незалежно від сезону. В даний час використовуються найрізноманітніші методи буріння свердловин під воду, кожен з яких має певні переваги і недоліки. Вибір методу буріння безпосередньо залежить від цілого ряду чинників, серед яких:

  • цільове призначення свердловини;
  • потенційні обсяги водозабору;
  • геолого-гідрогеологічні умови місцевості;
  • техніко-економічні показники;
  • глибина і діаметр свердловини.

вибір способу буріння свердловин обумовлює в результаті їх довговічність, швидкість подачі і якість води, ступінь засоряемость фільтрів і т.д.

Тому до питання вибору способу буріння слід поставитися з усією серйозністю.

Класифікація

Залежно від глибини і діаметру все водозабірні свердловини діляться на 3 основних типи:

різновиди свердловин

Різновиди свердловин.

  1. Дрібна свердловина, глибиною до 10 м і діаметром 3-5 см. Використовується переважно для господарсько-побутових потреб і для поливу. Вода з таких свердловин вимагає обов'язкової фільтрації зважаючи на велику кількість домішок.
  2. Свердловина середньої глибини, до 30 м, і діаметром від 5 до 12 см. Найпоширеніший тип водозабірних свердловин. При терміні служби до 20 років і робочому тиску води близько 3-5 м на годину є оптимальним варіантом у фінансовому відношенні.
  3. Глибока свердловина, глибиною до 150 м і діаметром до 35 см. Вода в таких свердловинах найбільш чиста завдяки додаткової фільтрації. Термін служби глибокої свердловини може досягати 50 років.

З огляду на глибину і напрямок буріння, а також характер прохідних порід, можна виділити і такі різновиди свердловин, як:

  • свердловина на пісок;
  • свердловина на вапняк;
  • абіссінський колодязь;
  • артезіанська свердловина.

Конструкція абиссинского колодязяОдним з найбільш простих і порівняно дешевих видів водозабірних свердловин є так званий абіссінський колодязь. Проходження шарів грунту тут здійснюється шляхом послідовного забивання труб діаметром до 5-6 см, з'єднаних між собою за допомогою герметичного нарізного сполучення за допомогою спеціальних муфт. На кінці першої труби встановлюють конусоподібний наконечник трохи більшого діаметра, що дозволяє зменшити тертя труби об грунт. Термін служби абиссинских колодязів може досягати 30 років, швидкість подачі води на поверхню - від 10 до 30 літрів в хвилину.

Артезіанські свердловини облаштовуються в переважній більшості випадків у вапнякових породах. Пояснюється це тим, що в вапняних водоносних шарах присутність води є гарантованим в будь-якому випадку, незалежно від місцевості і сезонно-кліматичних умов. Глибина свердловини артезіанського типу може становити від 50 до 450 м в залежності від гідрогеологічних умов місцевості. Характерною особливістю артезіанських свердловин є їх здатність до самоізліванію, тому воду з них можливо відкачувати зі швидкістю до 5 м на годину, що в значній мірі перевищує даний показник для свердловин на пісок.

Основні принципи

В даний час для буріння водоносних свердловин використовують два основних принципи:

Оптимальне розташування обладнання для гідробуренія

Схема оптимального розташування обладнання для гідробуренія.

  • ударний;
  • обертальний.

Ударне буріння за характером проходження порід являє собою буріння суцільним забоєм. Залежно від способу передачі зусилля від силового агрегату до бурового наконечника розрізняють:

  • ударно-штанговий метод;
  • ударно-канатний метод.

Ударно-штанговий метод

Ударно-штангові буріння здійснюється за допомогою передачі ударного навантаження на наконечник за допомогою штанг - металевих прутів діаметром 16-22 мм. Удари штангою наносяться безпосередньо по буровому наконечника, що дозволяє уникнути деформації різьбових з'єднань обсадних труб. Даний метод використовують у випадках, коли неможливий підведення води до бурової установки, в умовах крайньої півночі і в важкодоступних місцевостях.

Ударно-канатний спосіб

Ударно-канатне буріння

Ударно-канатне буріння займає багато часу і вимагає великих трудовитрат.

Ударно-канатне має на увазі використання гнучкої передачі ударного навантаження на наконечник за допомогою каната (троса). Цей метод використовувався ще в Стародавньому Китаї, коли з певної висоти скидався важкий конусоподібний вантаж, ущільнюється і розсовують грунт. В даний час в якості наконечника при ударно-канатному бурінні використовують так звані желонки і забивні склянки. Желонка має спеціальний клапан, за допомогою якого утримується обираний зі свердловини грунт. У склянці порода утримується за рахунок сили тертя.

Желонка використовується переважно для буріння пухких піщаних грунтів, забивний стакан - для розробки глинистих ґрунтів і суглинків. Даний спосіб дозволяє обладнати досить глибокі свердловини глибиною до 300 м. Найбільш глибокі свердловини, розроблені ударно-канатним способом, мають в поздовжньому розрізі телескопічну структуру, що звужується в міру поглиблення.

Обидві ці різновиди ударного буріння аж ніяк не позбавлені недоліків. Буріння ударним методом - процес тривалий і досить трудомісткий через малу глибину проходки. Крім того, ущільнення стінок свердловини в процесі проходження сильно знижує питому водоотдачу грунту. Проте даний спосіб дуже поширений, оскільки передбачає мінімальне використання спеціальної техніки і може бути застосований при найнесприятливіших умовах.

Набагато більшу продуктивність мають різні методи обертального буріння, серед яких основними є:

роторний варіант

Роторне буріння свердловин

Метод роторного буріння свердловин простий і доступний для закладки свердловин вручну.

Роторне буріння широко застосовується для буріння свердловин і являє собою обертальний буріння суцільним забоєм. Даний метод полягає в проходженні грунту обертовим буром і наступному видаленні зруйнованої породи за допомогою подачі води. У напрямку циркуляції промивного розчину і виведення шламу зі свердловини розрізняють такі різновиди роторного буріння:

  • з прямим водотоком;
  • зі зворотним водотоком.

При бурінні роторним методом з прямим водотоком вода під тиском через штанги і бурильні труби подається безпосередньо в зону буріння. Потім разом з частинками зруйнованої породи вода піднімається до гирла свердловини і по лотку направляється в заздалегідь обладнаний відстійник. В якості промивної рідини використовують зазвичай розчини глини або інших речовин, що клеять різної щільності, що дозволяють зміцнити стінки свердловини.

При бурінні із застосуванням зворотної промивки розчин самостійно надходить з відстійника в зазор між стінками свердловини і бурильними трубами і досягає забою. Потім за допомогою насоса, розташованого на поверхні, вода разом з частинками породи через отвори в бурі піднімається до гирла і через шланги відводиться в відстійник.

Буріння роторним методом як з прямим, так і з зворотним водотоком, можна здійснювати на досить велику глибину без опади, оскільки стінки свердловини утримуються від обвалення надлишковим тиском стовпа води.

Роторне буріння з промиванням володіє низкою характерних переваг в порівнянні з методами ударного буріння. Це і висока швидкість проходження, і порівняно малі витрати обсадних труб, і можливість буріння свердловин досить великого діаметру.

Роторно-турбінний метод

Обертальним методом з прямою подачею розчину для промивання є і так званий роторно-турбінний метод буріння свердловин. В цьому випадку до бурової колоні підключаються два спарених турбобура, що приводяться в рух напором надходить зверху рідини. При цьому досягається найбільш рівномірне проходження грунту всередині всього забійного простору.

гідродинамічний спосіб

Розробка свердловин можлива і зовсім без бура (долота). Таким є, зокрема, так зване гідробуреніе. Полягає воно в вузьконаправленої подачі струменя води під великим тиском в точку, намічену під розробку. Процес цей досить швидкий, але він має свої недоліки. Вибір гідродинамічного методу може бути доцільний тільки на пухких грунтах - пісках і супісках. При виході на глинисті або вапнякові горизонти виникають відповідні проблеми. Крім того, глибина свердловин, пробурених у такий спосіб, не може перевищувати 15 м.

шнековий

Етапи Бурошнекові буріння

Етапи Бурошнекові буріння.

Шнекове буріння здійснюється без використання розчину для промивання і застосовується при розробці свердловин на глибину до 50 м (в окремих випадках - до 80 м). Шнек являє собою конструкцію, зварену із сталевої труби і закрученою навколо неї стрічки гвинтоподібної форми. На кінці труби закріплений породоразрушающий елемент - бур або долото з двома або трьома різцями. При обертанні шнека зруйнована порода гвинтовими направляючої піднімається нагору і виводиться у відвал. Це називається бурінням "всуху".

На проблемних і погано вивчених грунтах можливе одночасне використання двох або більше методів (наприклад, ударно-канатний в поєднанні з роторним). Подібні способи буріння свердловин називають комбінованими.

критерії вибору

Основними критеріями вибору способу буріння свердловин є гідрогеологічні умови місцевості, рівень залягання ґрунтових вод, цільове призначення свердловини і інші фактори. Здійснюючи вибір технології буріння, в першу чергу необхідно оцінити якісний склад грунту і передбачувану глибину майбутньої свердловини.

Так, при бурінні піщаних і гравійно-галечникових грунтів на глибину до 100 м при діаметрі свердловини до 20 см цілком підійде шнековий метод. Ударно-канатний спосіб є найбільш підходящим для піщаних і твердоскальних грунтів за умови заглиблення забою не більше ніж на 150 м. Та ж технологія з використанням забивного склянки може бути виправдана на глинистих ґрунтах і суглинках.

Роторний метод з прямим водотоком підійде для розробки як піщаних і текучих пластичних грунтів, так і для найбільш твердих скельних порід. Роторний спосіб із застосуванням зворотної промивки буде оптимальним на пухких грунтах при глибині шахти забою аж до 500 м і діаметрі до 1 м.

На проблемних грунтах з чергуванням шарів різної щільності доцільно застосовувати комбіновані методи, наприклад, ударно-канатний - в пухких водоносних горизонтах на глибині до 150 м, і роторний - в безводних щільних шарах на глибині понад 150 м.

У будь-якому випадку приступати до організації свердловини потрібно лише після ретельної і всебічної оцінки конкретної окремо взятої ситуації.


» » » Основные методы бурения водозаборных скважин