Высокоингибированный, инвертный буровой раствор для бурения в сложных условиях

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.

• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.

• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Отличительные черты метода

Использование скважин в качестве автономного источника питьевой воды довольно старый и проверенный способ. Наряду с традиционными, порой дорогостоящими технологиями, метод гидробурения можно заслужено назвать экономным и универсальным.

Популярные способы бурения скважин рассмотрены в другой нашей статье.

Этот достаточно простой способ пробить скважину имеет некоторые нюансы, игнорирование которыми может свести на нет все ваши старания. Суть его заключается в комплексном подходе.

из Специфическая особенность гидробурения заключается в том, что разрушенную породу извлекают не буровым инструментом, а напорной струей воды Одновременно с процессом бурения производится промывка выработки, благодаря чему сокращают этапы работ перед введением ее в эксплуатацию Водозаборную скважину проходят с обязательной установкой обсадки, которая должна слегка опережать буровой инструмент Воду из выработки через шланг сливают в зумф. После отстаивания в емкости и оседания на дно частиц грунта воду используют снова Для производства работ по гидробурению не нужна высокая буровая вышка. Вполне подойдет мини станок, т.к. нет необходимости в извлечении из ствола буровой колонны Проходка скважины при гидробурении осуществляется шнековым или колонковым способом. В самодельных станках вода подается к буру через полость колонны штанг Веским минусом гидробурения признают грязь и слякоть, сопровождающую работу. Для того чтобы ее не разводить, для воды следует приготовить пару емкостей или выкопать углубления Вода в скажину должна подаваться с хорошим напором, потому перед началом буровых работ следует запастись достаточно мощным оборудованием Специфика гидробурения скважинСомещение расчистки и промывкиОборудование для проходки скважиныЦиркуляция воды при гидробуренииМини станок для производства работСамодельная буровая установкаОщутимые недостатки гидробуренияОборудование для нагнетания воды

Здесь сочетаются два основных процесса – это непосредственное разрушение пород буровым инструментом и вымывание наружу выбуренных фрагментов грунта рабочей жидкостью. То есть, на породу оказывается воздействие бур и давление воды.

Необходимую для погружения в грунт нагрузку дает вес колонны буровых штанг и специальная буровая оснастка, закачивающая промывочную жидкость в тело образующейся скважины.

Промывочный раствор является смесью мельчайших частиц глины и воды. Затворяют ее в консистенции слегка гуще, чем чистая вода. Из приямка буровой раствор забирает мотопомпа и под давлением направляет в скважинный ствол.

Простота метода гидробурения, доступность технологии и быстрота исполнения сделали его таким популярным в среде самостоятельных владельцев загородных участков

Вода в схеме гидробурения выполняет одновременно несколько функций:

вымывает выбуренные частички разрушенного грунта; выносит вместе с течением отвал на поверхность; охлаждает рабочие поверхности бурильного инструмента; при движении шлифует внутреннюю поверхность скважины; укрепляет не закрепленные обсадкой стенки скважины, уменьшая риск обрушения и заполнения отвалом ствола.

По мере заглубления буровую колонну наращивают штангами – отрезками ВГП трубы длиной по 1,2 – 1,5 м, Ø 50 – 80 мм. Количество наращенных штанг зависит от глубины залегания водоноса. Ее можно заранее определить в ходе опороса соседей на предмет отметки зеркала воды в их скважинах или колодцах.

Предположительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы вычислить, сколько штук надо приготовить для работы. На обоих краях каждой штанги необходимо сделать резьбу для свинчивания рабочей колонны.

Одну сторону надо оснастить муфтой, которую желательно приварить к штанге, чтобы не развинчивалась в стволе.

Технология гидробурения позволяет устроить источник технической воды на даче без привлечения буровой бригады

На практике гидробурение в чистом виде применяют редко, потому что нужен большой напор воды. Также тяжело бурить плотные глинистые слои. Чаще производят гидробурение с забурником.

Этот метод чем-то похож на роторное бурение, но без ротора. Для лучшей центровки скважины и легкого преодоления плотных участков используют лепестковую или конусообразную форму бура.

Гидробурение не подходит для проходки по скальным и полускальным грунтам. Если осадочные породы в регионе бурения представлены щебнем, галечником, песками с большим включением валунов, от этого метода тоже придется отказаться.

Вымыть и поднять из скважины с помощью воды увесистых камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.

Добавление в рабочую жидкость абразива увеличивает скорость проходки за счет усиления разрушающего действия

Преимущества гидробурения скважин

Технология гидробурения на воду в народе получила популярность сравнительно недавно, поэтому имеет много неверных толкований. Во-первых, является ошибочным представление о том, что метод годится только для небольших скважин. Это не так.

При желании и соответствующем техническом обеспечении гидробурением можно бить скважины более 250 метров. Но наиболее распространенная глубина бытовых скважин составляет 15-35 метров.

Мнение о большой стоимости метода также не подтверждается расчетами. Хорошая скорость работ снижает финансовые затраты.

К явным преимуществам метода так же можно отнести:

• компактность оборудования;
• возможность бурения на крайне ограниченной площадке;
• минимум технологических операций;
• высокая скорость работ, до 10 м в день;
• безопасность для ландшафта и экологического баланса;
• возможность собственноручного бурения;
• минимальная стоимость.

Пожалуй, самым весомым плюсом гидробурения все-таки является возможность вести бурение на благоустроенных территориях без существенных эстетических неприятностей.

Технология гидробурения на станке МБУ позволяет провести цикл работ на небольшой площадке и не нарушает благоустройство участка

Преимущества гидробурения становятся также очень явными, если сравнить его с технологией сухого бурения, где необходимо постоянно доставать из ствола для очистки рабочий инструмент и загружать его снова.

Больше всего эта технология приспособлена для работы с  мелкообломочными осадочными грунтами, которые легче всего извлекать из скважины с помощью желонки. А буровой раствор позволяет обойтись без желонирования.

Конечно, для хорошего результата предприятия надо приобрести соответствующие средства механизации, потому что одним самодельным буром, даже на малых глубинах, не обойтись.

Какие виды гидробурения существуют ↑

Основным элементом при гидробурении скважин своими руками является полая штанга. На ее конец наваривают забурник – острый наконечник с зазубринами, благодаря которому и происходит разрушение грунта. С помощью малогабаритной установки штангу с забурником заставляют вращаться, постепенно углубляя в землю. Вода используется для вымывания на поверхность разрушенных в шахте скважины пород. Вернее, используют не чистую воду, а ее раствор с бетонитом (особый сорт глины). В процессе промывки глинистые частички прилипают к стенкам шахты и укрепляют их, не позволяя им обрушаться.

Выдавленная на поверхность грязь собирается в выкопанном шламоотстойнике, где твердые породы оседают на дно, а очищенная жидкость перетекает в следующий отстойник. Оттуда ее вновь забирают для промывки шахты от разрушенного грунта, т.е. получается цикличный процесс. Недаром эту жидкость называют оборотной водой.

Для бурения скважины до 30 метров хватает 5-15 кубометров воды.

Плюсы такого гидробурения:

• скважину можно создавать в труднодоступном месте (даже в подвале);
• не так много, как при стандартном гидробурении, грязи;
• быстрая скорость работ.

Вращательная технология хороша для создания скважин до 50 метров.

От первого варианта отличается тем, что грунт вымывают без его разрушения забурником. Просто дают очень сильный напор жидкости, который одновременно расслаивает породы и вымывает их на поверхность земли. Напорное гидробурение считается наиболее простым и понятным для непрофессионального бурильщика. Главное – подготовить приямки для бурового раствора, сам раствор (вода + хлористоводородная кислота в пропорции 1:20 тыс.) и обсадные трубы, опускать которые нужно сразу после обнаружения водоносного слоя. Если этого не сделать – скважину моментально замоет, и процедуру придется повторить. Хлористоводородная кислота нужена как профилактическое средство, он не дает загрязняться водоносному пласту.

При использовании данного метода надо учитывать следующие нюансы:

• Гидробурению поддаются только рыхлые почвы, состоящие из песчаных, супесчаных или суглинистых слоев.
• Максимальная глубина, на которую можно вымыть грунт водой, – 15 метров.
• Если в земле есть пласты юрской глины – вода их не пробьет, так как они очень твердые.
• Наличие в земле плывунов значительно увеличит расход воды, а скорость бурения уменьшится из-за набегающего песка.
• После установки обсадной колонны наружные от трубы пустоты надо зацементировать, углубляясь не менее 3 метров от уровня земли. Это оградит шахту от попадания верховодки и талых вод.

Перед тем как бурить этим методом, стоит точно узнать геологический состав земель в своей местности, иначе труды могут не увенчаться успехом.

Особенности установки обсадных труб

После промывки скважины буровые штанги аккуратно извлекаются. Нужно учитывать, что если детали поднимаются тяжело, значит, промывка была недостаточной. Теперь можно устанавливать обсадные трубы. Они могут быть металлические, асбестоцементные или пластиковые. Последний вариант наиболее широко распространен, поскольку очень долговечен, не подвергается коррозии и деформациям. Чаще всего устанавливаются трубы диаметром 125 мм, для неглубоких скважин подойдет вариант 116 мм. Достаточная толщина стенок деталей – 5-7 мм.

Для лучшего качества подаваемой воды и дополнительной очистки ее от грязи используются фильтры: с напылением, щелевые или самодельные. В последнем случае простейшим вариантом можно считать такой: с помощью болгарки по всей обсаде поперек выполняются щели. Для изготовления фильтра более высокой очистки в трубе просверливается множество отверстий, затем деталь оборачивается специальной сеткой или геотканью для лучшей фильтрации, все закрепляется хомутами. Обсадная труба с фильтром на конце опускается в скважину.

Скважинный фильтр такого типа легко может быть выполнен самостоятельно. Для этого в обсадной трубе высверливаются отверстия, которые лучше закрыть сверху слоем геотекстиля или специальной сетки

Если установка затруднена наличием сильного водоноса, который быстро «замывает» скважины, можно попробовать следующее. В прикручиваемом на фильтр наконечнике нарезаются прорези или сверлятся отверстия. На трубу надевается оголовок, к которому крепится напорный шланг от помпы. Затем включается как можно более мощный напор воды. После этих манипуляций обсадная колонна должна легко войти в водонос. После установки обсадной трубы в качестве дополнительного фильтра можно засыпать внутрь колонны половину ведра гравия.

Следующее действие – очередная промывка скважины. Это необходимо, чтобы размыть водонос, который насытился буровым раствором в ходе бурения. Операция выполняется следующим образом. На трубу надевается оголовок, закрепляется шланг от мотопомпы и внутрь скважины подается чистая вода. После промывки колонна равномерно и плотно засыпается гравием. Теперь на тросе можно опускать насос и пользоваться скважиной. Небольшой нюанс: механизм нельзя опускать на самое дно, иначе он очень быстро выйдет из строя. Оптимальная глубина – чуть ниже уровня водяного столба.

Процесс гидробурения скважины на воду достаточно прост и вполне доступен для самостоятельного выполнения. Однако прежде, чем начать работы, нужно очень внимательно изучить инструкции, а лучше всего, принять участие в бурении под руководством специалистов. Несмотря на кажущуюся простоту, есть множество нюансов, известных только профессионалам. Если же нет опыта или желания, можно пригласить специалистов, которые достаточно быстро и за приемлемую стоимость пробьют скважину и обустроят ее. Владельцу останется только радоваться появлению автономной системы водоснабжения у себя в доме.

Пошаговая технология бурения скважин

Важно начинать гидробурение скважины своими руками утром, с учетом климатических условий и особенностей местности. При работе на песке – воды понадобится больше

При извлечении глины необходимо дать время ее растворению, для этого понадобится заблаговременно начать использование воды.

Разберем детальнее сам процесс бурения:

• выполняется шлифовка стен для укрепления колонны;
• применяемая жидкость охлаждает бур, усиливает его проникновение вглубь грунта;
• отработанный раствор поступает в фильтрующую емкость, где он очищается;
• затем переливается в следующую емкость для последующего применения.

Используемая технология позволяет производить бурильные работы до достижения водоносной жилы. Эффективность и мощность такой установки дают возможность производить работы на глубине до 50 метров. По завершению работ шахта промывается чистой водой, извлекаются буровые штанги.

Укладка обсадных труб

По завершению работ по бурению скважин гидробуром приходит время для монтажа обсадных труб, предотвращающих обрушение стенок шахты. Для этой цели могут применяться:

• сталь;
• пластик;
• асбестоцемент.

Наибольшей эффективностью отличаются пластиковые трубы. Они обладают достаточной прочностью, не поддаются воздействию коррозии, не разрушаются при длительном нахождении во влажной среде. Рекомендуется применять трубы с диаметром 116 мм для коротких скважин, и 125 мм – для глубоких шахт. Помимо этого современные пластиковые трубы позволяют избежать лишних соединений, что значительно усиливает прочность всей конструкции.

Для достижения высокой очистки воды необходимо применять специальные фильтры грубой очистки. Они могут быть самодельными, либо изготовленными в заводских условиях. При самодельном изготовлении подобного фильтра на водозаборной трубе делаются щели небольших размеров, после чего они обматываются мелкой сеткой, которая фиксируется хомутами. После установки фильтра, на дно водозаборной трубы высыпается половина ведра мелкого гравия. После чего производится окончательная размывка водоносного пласта для его очищения от остатков буровой жидкости.

Технологический процесс бурения скважины водой считается ответственной работой. Он требует тщательной подготовки используемого инструмента и строго соблюдения технического процесса. Однако полученный положительный результат, сделанный своими руками будет продолжительное время радовать счастливого обладателя чистой вкусной водой!

Полезно2Бесполезно

Особенности ручного бурения

Обустройство глубинных скважин на загородном участке не всегда бывает целесообразным. Во многих случаях, когда грунтовые воды находятся сравнительно недалеко от поверхности, обеспечить снабжение водой жилого дома или дачного надела можно самостоятельно.

Подобный вариант позволяет сэкономить на привлечении к работе профессиональных бурильщиков со спецтехникой. Неглубокую водоносную скважину вполне можно пробурить своими руками. Всего лишь понадобится сконструировать самодельный бур для бурения скважин.

Следует учитывать, что не всегда имеется возможность пробуриться самому без обращения к специалистам, даже при относительно неглубоком залегании воды. Если между поверхностью и водоносным слоем располагается скальная порода, каменистая прослойка, или спрессованный гравийно-глинистый конгломерат, то пробуриться сквозь такой пласт ручным приспособлением будет проблематично, либо вообще невозможно.

Но, если вы счастливый обладатель участка с мягким или сыпучим грунтом, есть резон обустроить водозабор самостоятельно. Существует несколько основных технологий бурения, для которых используются и различные устройства:

• Ударная. Бур заглубляется в почву посредством падения с некоторой высоты, либо путём его забивания массивным молотом.
• Шнековая. Буровая штанга имеет на конце спиралевидный шнек, уходящий в землю при вращении.
• Роторная. В данном случае используется вращение штанги с одновременной размывкой грунта подаваемого в скважину водного раствора.

Роторная буровая установка весьма сложна по своему устройству и принципу действия. Для её работы необходимы узлы и агрегаты, которые невозможно сделать самостоятельно – насосы, помпы, вертлюги и т.д. Поэтому собрать подобное устройство будет весьма затруднительно рядовому домовладельцу. Гораздо проще создать буры для скважин на воду, действующие по ударному или вращательно-роторному принципу.

Как сделать своими руками?

Самодельный гидровращатель будет служить не хуже любого заводского аналога при условии, что были соблюдены все правила и пункты инструкции. При выборе подходящей модели, стоит помнить, что самостоятельно изготовить в самом начале проще всего самое простое. Выбрав подходящее устройство, можно переходить к изучению чертежа.

Чертеж

На нем должна быть изображена вся конструкция с размерами, креплениями и указанной маркировкой ГОСТ. В таких условиях прочесть чертеж будет легко любому, даже новичку, который никогда не занимался раньше самостоятельной сборкой подобного оборудования.

Изготовление

Изготовление гидробура своими руками проходит в несколько этапов. Для начала потребуется раздобыть:

• до четырех уголков заданной толщины и длины, параметры должны быть соблюдены точно, вплоть до толщины стенок;
• обсадную трубу необходимого по чертежу диаметра;
• переходник, крепежи и другие мелкие детали для объединения конструкции между собой;
• двухпальцевый шнек или адаптер.

Для первого раза подойдет следующая инструкция:

• вырезать конусообразную часть бура из дерева;
• выставить необходимую по ширине разметку для будущей трубы;
• выпилить внутренние и наружные отверстия для уголков;
• приварить трубу (по частям) к конструкции, обрезав острые края уголков;
• бур надевается на трубу, а конструкция сваривается окончательно.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Наиболее простые конструкции

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки

При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Сделанная своими руками мини буровая установка

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

https://youtube.com/watch?v=0N_KOvdK2xU

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.