Технология бурения скважин на воду

Чтобы загородный дом или дача, расположенные вдали от централизованных сетей водоснабжения, не были лишены благ цивилизации, а именно воды, стоит пробурить скважину на участке для обеспечения  хозяйственно-бытовых и питьевых нужд водопотребления. Главным преимуществом такого гидротехнического сооружения является стабильная подача воды круглый год. Первое, что нужно сделать на этапе сооружения такого источника, – это пробурить проходку.  При этом может использоваться разная технология бурения скважин. У каждого метода есть свои нюансы, преимущества и недостатки. Чтобы вам было проще разобраться в особенностях бурения скважины на воду, мы предлагаем вашему вниманию видео процесса.

Виды скважин на воду

Для обеспечения водоснабжения дома от подземного водного горизонта можно использовать разные виды скважин:

• абиссинская скважина-игла или колодец;
• выполнение проходки на песок;
• сооружение артезианской скважины.

Главным преимуществом постройки колодца является простота процесса, возможность его самостоятельного выполнения и финансовая выгода. В таком сооружении постоянно присутствует около двух кубометров воды. К недостаткам колодцев можно отнести необходимость их постоянной чистки, иначе вода начнёт заиливаться, вероятность загрязнения и пересыхания.

Неплохой недорогой альтернативой колодцу может стать абиссинская скважина. Её глубина доходит до 15 м. Однако это сооружение тоже недолговечно. Гидротехнические сооружения на песок бурятся на глубину 15-30 м. Они могут прослужить пару десятков лет. Однако такая скважина тоже может заилиться.

Самая чистая и качественная вода добывается из артезианской скважины. Такие водоносные горизонты залегают на значительной глубине (свыше 50 м) среди пластов пористого известняка. Срок службы этого гидротехнического сооружения самый внушительный (до 50 лет).

Методы бурения

Для строительства гидротехнического сооружения может использоваться один из следующих методов бурения:

1. Роторная технология бурения скважин на воду заимствована у нефтяной отрасли. Процесс бурения проходит за счёт разрушения породы при помощи шарошечного долота. Для его вращения используется привод внутреннего сгорания, расположенный на машине. Этот метод бурения подходит в тех случаях, когда скважина должна пройти через прочные скальные породы и известняк. Для подъёма разрушенной породы на поверхность используется специальный промывочный раствор.
2. Ударно-канатная методика бурения была заимствована у китайцев. Для разрушения породы используется специальный груз с заострённым концом, который сбрасывается в скважину со значительной высоты. Груз располагается в специальной трубе. Кроме него используются желонки или стаканы. Стакан применяется на глинистых почвах, поскольку порода хорошо прилипает к его стенкам. Желонка хорошо удерживает сыпучую и рыхлую породу за счёт наличия клапана, который открывается при ударе о землю. Это самый трудоёмкий и медленный способ бурения. Среди преимуществ стоит назвать простоту выполнения и минимальное количество необходимых приспособлений.
3. Гидробурение подходит для рыхлых и песчаных пород. Этот метод делится на две разновидности:
   • В одном случае процесс проходит без забурника. Бурение происходит за счёт воды, подающейся вниз под высоким давлением. Метод считается самым быстрым при условии, что на пути не попадутся крупные камни и твёрдые породы. Максимальная глубина забоя составляет 15-20 м. Зато выбор диаметра скважины довольно большой от 5 см до 30 см. Также облегчается выбор насосного оборудования.
   • Вторая разновидность гидробурения подразумевает использование забурника, которым оборудуется полая штанга. В этом случае для бурения используется не чистая вода, а смесь воды и бентонитовой глины. Этот раствор позволяет дополнительно укрепить стенки скважины. Разрушенная порода вымывается в шламоотстойник. Глубина забоя может быть любой. Однако ствол шахты будет иметь телескопическую форму из-за необходимости использования полых труб.

4. Шнековая технология бурения скважин – это самый недорогой и простой метод выполнения проходки. Единственный недостаток – такой способ подходит только для песчаных почв. Бурение происходит за счёт вращения керноприёмного бура. Поскольку скорость бурения внушительная, установку обсадных труб производят по мере углубления забоя, чтобы предотвратить обсыпание стенок шахты.
5. Перфоративное бурение. Этот метод подходит для сооружения абиссинских колодцев. Скважина-игла делается при помощи копья, надетого на железные штанги. Небольшая глубина забоя и незначительный диаметр позволяют проводить работу без использования специальной техники. Бурение выполняется при помощи бабки или штанги. Второй инструмент предпочтительнее, поскольку резьбовому соединению придётся выдерживать только нагрузки на растяжении.

Выбор технологии бурения

Технология бурения скважин на воду выбирается в зависимости от требуемой глубины забоя и состава грунта. В любом случае для получения полных данных требуется провести геологоразведочные работы. По полученным результатам можно подобрать подходящий метод бурения.

Важно знать: для сооружения артезианских скважин используется роторный способ. Такое бурение позволяет выполнять забой нужной глубины и диаметра. Метод также подходит по экономическим и экологическим соображениям. Бурение можно проводить в рыхлых породах со скальными вкраплениями.

Для обустройства неглубокой скважины на песок в песчаном или рыхлом грунте можно выбрать метод гидробурения. Также с этой задачей неплохо справится технология шнекового бурения. Это самый простой и доступный способ сооружения скважин на песок. Рассмотрим особенности технологического процесса самых востребованных методов бурения.

Метод роторного бурения

Это самая распространённая технология. Работа ведётся при помощи бурильной трубы с расположенным внутри вращающимся валом. На конце вала находится долото. Для создания необходимой нагрузки используется гидравлическая установка. О том, как происходит процесс роторного бурения, можно узнать из предложенного в конце статьи видео. Если кратко описать процедуру бурения, то она заключается в следующем:

1. В почву заглубляется долото большого размера. Агрегат приводится в движение двигателем внутреннего сгорания.
2. Между долотом и бурильной колонной монтируются утяжеляющие трубы для увеличения нагрузки.
3. В ходе работы в скважину под давлением подаётся промывочный раствор. Он облегчает выход измельчённой породы на поверхность по каналу ротора. Именно поэтому второе название данной технологии – бурение с промывкой.
4. Когда первая часть проходки выполнена, для предотвращения обрушения стенок устанавливается обсадная труба. Просвет между обсадной колонной и стенками проходки цементируется.
5. Дальнейшая работа ведётся долотом меньшего диаметра. После выполнения второго участка монтируется обсадная труба меньшего диаметра.
6. Когда бурильные работы будут закончены, делают «разглинизацию» проходки. Это необходимо для того, чтобы промывочный раствор не забивал поры скважины и не препятствовал поступлению артезианской воды.

Для вымывания грунта из скважины выполняется промывка ствола бурильным раствором. Он может подаваться двумя способами:

1. Прямая промывка. При помощи насоса прямо во внутреннее пространство бурильной трубы. Выход раствора с породой происходит самотёком через затрубное пространство.
2. Если промывочная жидкость подаётся в затрубное пространство, то её выход осуществляется через бурильную трубу, откуда её выкачивают при помощи насоса. Этот способ называется обратной промывкой. Он считается лучшим, поскольку позволяет качественнее вскрыть водный пласт, что позволит увеличить производительность скважины в будущем. Однако его трудоёмкость и цена выше.

Преимущества роторного бурения:

• Скорость выполнения работ у данного метода самая высокая.
• Бурение можно выполнять на любую глубину в любой породе.
• Нет необходимости заготавливать заранее большое количество обсадных труб.
• В сравнении с другими методами стоимость работ значительно ниже.
• Такая методика бурения позволяет добраться до требуемого горизонта с водой даже, если на пути будут располагаться залежи известковой породы.
• Метод позволяет обустраивать песчаные фильтры. Для этого нужно засыпать песок в пространство между стенками проходки и обсадной трубой.

Шнековый метод

Обычно малогабаритные буровые установки работают именно по этой технологии ввиду её простоты и дешевизны. Для разрушения породы и её извлечения на поверхность используется шнек или Архимедов винт.

Глубина гидротехнического сооружения в этом случае может доходить до 60 м. Главные ограничения при такой методике бурения – это возможность работы только в сухих и мягких почвах. Если на пути движения шнека окажется твёрдая порода и плывуны, то дальнейшее бурение будет невозможным.

Внимание: несмотря на то, что шнековое бурение – довольно простая технология, важно не только пробурить скважину, но и правильно  защитить её от верховодки, которая может загрязнить воду в источнике.

Ударно-канатная методика

Это самая трудоёмкая и медленная технология. Однако качество проходки самое высокое. Суть технологии в следующем:

1. Заострённый мощный снаряд поднимается на определённую высоту и резко отпускается.
2. Под собственным весом, увеличенным за счёт свободного падения, груз разрушает породу.
3. Измельченная порода вынимается из шахты посредством желонки. Для работы в мягком грунте желонку и долото можно объединять в один снаряд.

Главное преимущество в том, что это сухое бурение не требует использования воды или промывочного раствора. Благодаря этому достигается высокая точность вскрытия водоносного пласта, а также значительно увеличивается срок эксплуатации гидротехнического сооружения (до 50 лет), которое будет давать максимальную производительность.

Недостатком является дороговизна метода. Также в ходе бурения необходимо постоянно изолировать вышерасположенные водоносные горизонты, что требует заготовить много обсадных труб.

Как проводится бурение скважин на воду (видео):