Способы бурения скважин на воду: Пошаговая инструкция по правильному бурению скважин на воду

Разное

Содержание

Пошаговая инструкция по правильному бурению скважин на воду

Краткий план создания скважины

Сначала расскажем в общем о том, что нужно сделать, чтобы на участке появилась вода. План действий таков:

  1. Определить место для будущей скважины.
  2. Определить ее параметры: способ бурения, глубину.
  3. Выполнить бурение.
  4. Выполнить обсадку скважины.
  5. Произвести прокачку воды.
  6. Проверить качество воды.
  7. Провести обустройство скважины.
  8. Провести воду в дом, установить фильтр.

Казалось бы, план простой, но каждый этап включает в себя разные нюансы, которые мы сейчас рассмотрим.

Какие бывают водоносные слои

Очевидно, что бурить нужно там, где есть водоносный слой (горизонт). Важно понимать, что эти слои распределяются на разной глубине, не равномерно, исходя из свойств породы.

По глубине залегания существуют следующие виды подземных вод:

  • Почвенные — находятся почти возле поверхности. Осадки сцепляются с твердыми частями почвы и образуют почвенные подземные слои. Водоупорного слоя у них нет
  • Верховодка — в основном это осадки, которые скапливаются сверху водоупора.
  • Грунтовые — есть почти везде, их образуют осадки, воды озер, рек, других водоемов. Этот постоянный водоносный горизонт лежит на водоупоре.

Важно! У этих трех слоев своего напора нет. Если сделать до них скважину, то вода не будет литься. Именно поэтому бурят до других межпластовых горизонтов. В редких случаях хватает бурения до грунтовых вод, но это скорее исключение.

  • Межпластовые — это водоносный слой, который зажат между двумя водоупорными горизонтами. Здесь есть напор и можно ставить скважину — их часто называют артезианскими. Вода из нее будет подниматься и бить даже без помощи насоса.

Читайте также: Как найти водоносный слой для бурения скважины на воду своими руками

Где искать воду на участке

Специалисты компаний, которые занимаются бурением скважин, обычно знают, на какой глубине находится вода в конкретном регионе. Но это не значит, что водоупорный слой  распространяется на весь регион! Может быть так, что на вашем участке вода залегает на 25-30 метрах, а у соседей ее совсем нет или она гораздо глубже.

Важно! Как правило, бурение скважин на воду выполняют на глубину до 30 метров. Если нужно глубже, то стоит это дороже и необходимо получать лицензию на использование водоносного горизонта, который стоит на гос. учете. (См. ст. 19 закона РФ «О недрах»)

Здесь есть три нюанса:

  • без лицензии глубинный водоносный горизонт использовать нельзя;
  • получить ее может только юридическое лицо;
  • выдает лицензии  Министерство экологии и природопользования;

Что делать, если вам предлагают бурить дорого и глубоко? В этом случае лучше дополнительно проверить, что на участке нет других водоносных слоев, которые залегают не так глубоко. Уточнить это можно так:

  1. Собрать сведения в нескольких компаниях. Если несколько специалистов настаивают на глубоком бурении, то, скорее всего, так оно и есть.
  2. Есть платные и бесплатные базы данных, в которых указана глубина верхнего водоносного слоя в разных регионах. Можно получить информацию там. Еще вариант — сделать запрос в Росгеолфонд, где имеются данные по разным регионам или поискать информацию на сайте Росгеологии
  3. Обязательно стоит пообщаться с соседями, особенно, если у них уже есть эксплуатируемая скважина. Соседи могут подсказать другие данные о подземных водах и их качестве.

Где в Московской области залегает вода

Существуют такие обобщенные карты, которые показывают глубину водяных скважин в Московской области. Вот одна из них.

Можно сравнить несколько вариантов карт и рассмотреть данные из 2-3 источников. Важно учитывать, что гидрогеологические данные меняются с течением времени. На это влияет деятельность человека, а также естественные природные факторы.

Читайте также: Какая глубина бурения скважин на воду в Московской области считается оптимальной

Читайте также: Как извлечь обсадную трубу из скважины по всем правилам

Что используется для подвода воды в дом

Для этого лучше всего использовать оцинкованные металлические трубы — надежные и долговечные. В качестве бюджетного варианта используются полипропиленовые или полиэтиленовые трубы, но они не так надежны.

Еще нужен расширительный бак, автоматика и фильтры. Бак выполнен в виде герметичного сосуда, который может быть разного объема и давления. Можно также предусмотреть автоматику-защиту от сухого хода. Она выключит насос, если потребление слишком большое и вода не успевает поступать из глубины.

Кроме того, исходя из анализов воды, подбирают систему водоочистки, фильтр. Его нужно ставить обязательно, если по итогам анализов параметры воды выше, чем предельно-допустимые концентрации.

Читайте также: Как выбрать насосную станцию для дачи и дома

Бурят скважины правильно только профессионалы

Создание на участке скважины и подвод воды в дом — довольно сложная процедура, которая не по силам простым «домашним умельцам». Если вы хотите сделать все правильно и пользоваться водопроводом десятилетиями, то лучше доверить работы специалистам. Компания «Пирогово+» предлагает такую услугу как бурение под ключ, когда владелец ни о чем не беспокоится и получает готовую, обустроенную скважину и подвод в дом.

Посмотреть нашу клиентскую карту скважин

Наша репутация и профессионализм подтверждены многочисленными отзывами от благодарных клиентов. Мы выполнили десятки скважин в Московской области, бурили их на разной глубине и в различных условиях.

Сотрудничество с нами подкрепляется договором, который подписывают две стороны: мы и заказчик. Имея на руках договор, клиент защищен от срыва сроков и недобросовестной работы.

У нас действует акция %: Дарим гидробак в подарок при заказе скважины!

Типовая смета на бурение скважины глубиной 105 метров и монтаж системы автоматического водоснабжения производительностью 3 м3

В примере: статический уровень воды — 70 м., глубина насоса — 80 м.

  Наименование Кол-во Ед. изм Цена за ед Сумма
1 Насос скважиный SQE 3-95, 220В, «Grundfos» 1 шт. 45 000 р. 45 000 р.
2 Кабель водостойкий 3*4 80 м. 180 р. 14 400 р.
3 Кабельная муфта термоусадочная КМ-1 1 шт. 1 500 р. 1 500 р.
4 ПЭТ труба d 32 мм (Россия) 80 м. 70 р. 5 600 р.
5 Латунные соединения 32*32 Beulco (Германия) 2 шт. 1 500 р. 3 000 р.
6 Трос из нержавеющей стали d 5 мм 85 м. 70 р. 5 950 р.
7 Зажим на тросс 4 шт. 70 р. 280 р.
8 Изолента 2 шт. 80 р. 160 р.
9 Гибкая подводка 3 шт. 800 р. 2 400 р.
10 Оголовок стальной негерметичный 1 шт. 3 000 р. 3 000 р.
11 Шланг полиэтиленовый 1/2« 1 м. 100 р. 100 р.
12 Обратный клапан латунный 1 шт. 1 500 р. 1 500 р.
13 Кессон стальной d=1 м., h=2 м. 1 шт. 25 000 р. 25 000 р.
14 Шаровые краны 4 шт. 600 р. 2 400 р.
15 Манометр и воздухоудалитель 1 шт. 1 500 р. 1 500 р.
16 Реле давления MDR 5/8 Condor (Германия) 1 шт. 4 500 р. 4 500 р.
17 Бак мембранный Reflex — 80 л (Германия) 1 шт. 9 000 р. 9 000 р.
18 Гидрант с установкой 1 шт. 9 000 р. 9 000 р.
19 Комплект фитингов и дополнительные материалы 5 000 р.
20 Транспортные расходы 5 000 р.
Итого по оборудованию и материалам: 144 290 р.
 
1 Установка кессона (с земляными работами) 10 000 р.
2 Монтаж насоса, оголовка, кабеля и троса из
нержавеющей стали на водоподьемных трубах и
установка насосного оборудования в скважине
10 000 р.
3 Кнопка траншеи и монтаж трубопровода 10 метров 0 р.
4 Монтаж гидроаккумулирующего бака 6 000 р.
5 Монтаж автоматики, подключение кабеля к 4 000 р.
Итого по стоимости работ: 30 000 р.
ИТОГО ПО СМЕТЕ: 174 290 р.

Посмотреть цены на бурение скважин в Московской области

 

Что бывает, когда скважину на воду бурят «самоучки»

Учтите, процесс бурения и обустройства скважин не так прост, как может показаться! Чтобы не рисковать здоровьем, деньгами, временем прочтите отзывы тех, кто бурил самостоятельно и что из этого вышло:

1. «Женщина купила дачу и решила начать обустраиваться. По объявлению пригласила «мастеров» пробурить скважину на воду. После того как они забурились ударил фонтан несколько десятков метров высотой. Бурильщиков как волной смыло, а вместе с ними домик с земельным участком и нескольких соседей. Фонтан не могли заглушить около полугода, затопило треть поселка. Кстати вода оказалась непригодной для питья. Оказывается, бурить могут все!»

2. «Знакомая сама сделала скважину, в итоге не могут остановить фонтан воды до сих пор, уже потерян дом, который ушел под землю и большой участок вокруг дома и далее медленно уходит под воду…»

3. «НЕ БУРИТЕ СКВАЖИНУ САМИ! В Подмосковье в нашем ТСЖ у одного товарища фонтан воды бил 4 дня, еле-еле заткнули»

Нужны ли вам такие проблемы?  Стоит задуматься, прежде чем решить сэкономить и доверять работу мастерам-самоучкам!

Какие вопросы нужно выяснить перед подписанием договора

Перед тем, как окончательно выбрать бурильную компанию и подписать договор, желательно выяснить несколько моментов, которые касаются скважины и других нюансов. Задайте эти вопросы сотрудникам компании (например, нашей)!

  1. Каков у вашей компании опыт бурения? Выполняли вы скважины в нашем регионе?
  2. Какова вероятность найти воду на нашем участке? На какой глубине планируется найти ее?
  3. Какой диаметр скважины вы рекомендуете и почему?
  4. Какие подойдут обсадные трубы, из какого материала и толщины?
  5. Как выполняется прокачка? Сколько времени она обычно занимает?
  6. Что делать с землей, которая будет поднята после бурения?
  7. Что входит в вашу услугу «под ключ»: бурение, обсадка, монтаж насоса, подвод воды в дом? Это будет делать одна бригада или разные?
  8. Какую технику и инструмент вы будете использовать для бурения?
  9. Какой способ бурения предпочтительный на нашем участке?
  10. Есть ли гарантия и на какой срок? Что именно входит в гарантийные обязательства?

Кроме того, запрашивайте смету работ и материалов. Уточняйте о том, будут ли дополнительные расходы. Если планируете платить в рассрочку, то обязательно спрашивайте, какой аванс нужен сразу и каков ежемесячный размер платежа, будет ли комиссия, какие варианты оплаты. Узнавайте, уточняйте все и когда уверены, подписывайте договор и вносите оплату!

Скачать типовой договор по бурению водяной скважины

Читайте также: До какой глубины можно бурить скважину без разрешения

Как пройти плывун при бурении скважины вручную или копке колодца

Многие из тех, чья деятельность связана с водоснабжением, наверняка знают, что такое плывун в скважине, но пока еще никто не знает ответа на вопрос: почему такое явление вообще возникает. Но, несмотря на то, что причины возникновения плывунов так до конца и не выяснены, бурить скважины на участках, где они присутствуют, люди уже научились. Чтобы понять, насколько сложно пробурить скважину через плывун, следует разобраться, что он из себя представляет.

Плывун — это подземный слой почвы, состоящий из мелкого песка и глины, которые смешаны с водой. Такая смесь, представляющая собой кашеобразную массу, обладает высокой подвижностью, что и затрудняет ее прохождение при бурении скважин.

При бурении скважин через плывун, если не подготовиться к такому процессу основательно, могут возникнуть следующие проблемы:

  • Проблема #1: заполнение затрубного пространства скважины грунтом, который буквально плывет;
  • Проблема #2: выход из строя мотопомпы, которая просто не справится с возросшей нагрузкой;
  • Проблема #3: потеря всей буровой колонны, которую плывущим грунтом затянет в образовавшуюся после вымывания породы полость.

Между тем, несмотря на такие проблемы, квалифицированные специалисты знают, что делать в таких ситуациях и как пройти плывун, получив в итоге полноценную скважину, которая прослужит своему владельцу много лет.

 

Эффективные способы бурения скважин с плывуном

Основная задача при бурении скважины с плывуном состоит в том, чтобы пройти этот неустойчивый, подвижный слой почвы, не потеряв при этом буровой колонны. Для ее решения в наше время активно используют три способа.

Способ #1: Бурение методом параллельной обсадки
Суть этого метода состоит в том, что обсадная труба при бурении опускается в скважину одновременно с буром, что значительно замедляет весь процесс и делает его более дорогостоящим.

Способ #2: Бурение с помощью кондуктора
Второй метод предполагает использование специального кондуктора, назначением которого, как и в случае с обсадной трубой, является защита как бурового инструмента, так и стенок получаемой скважины от плывущей породы. Отличие этого способа от первого заключается в том, что кондуктор используют только для того, чтобы проходить плывун, до границы этого слоя бурение производится обычным методом. Скважина также бурится уже традиционным способом, без использования кондуктора, когда плывучий слой почвы полностью пройден.

Способ #3: Бурение с применением клеящих составов или бентонита
Третий способ прохождения плывунов кардинально отличается от первых двух. Смысл этого метода заключается в том, что при бурении скважин с плывунами в них добавляют специальные клеящие составы или бентонит. Делается это для того, чтобы сформировать стенки скважины, укрепить их и защитить от разрушения под воздействием плывущей массы.

Следует иметь в виду, что все перечисленные способы целесообразно использовать в том случае, если производится бурение глубоких скважин. Если же вас вполне устроит неглубокая скважина (10-20 метров), и вы вдруг обнаружили в такой скважине плывун, то пройти его можно традиционным методом ударного бурения. Таким методом обустраивают абиссинские колодцы, и заключается он в том, что трубу просто забивают в почву при помощи тяжелой металлической «бабы». Также, если в скважине появился плывун, то пройти его можно при помощи ударно-канатного способа бурения, предполагающего использование специального ударного стакана, помещаемого внутрь обсадной трубы.

Почему нельзя использовать пластиковую обсадную трубу

При бурении скважин с плывунами следует иметь в виду, что ни в коем случае в них нельзя устанавливать пластиковые трубы. Конечно, работать некоторое время такая скважина будет, но со временем плывун может смять пластиковую трубу или даже полностью разрушить ее.

Не копайте колодец там где плывун

Также следует иметь в виду, что при наличии плывуна на вашем участке, на нем не имеет смысла копать обычный колодец. Даже если вам удастся добиться требуемой высоты столба воды в нем, то очень быстро такое колодец придет в негодность и перестанет давать воду.

Читайте также: Скважина в колодце. Теория и практика

Как видите, методов, позволяющих пройти плывун при бурении скважины достаточно много, главное применять их с умом и использовать для этого надежную технику и качественные материалы.

Бурение скважины внутри дома на воду можно ли

Если вы — владелец частного дома, то, вполне вероятно, что центрального водоснабжения по посёлку нет и в этом случае необходимо бурить или копать собственный источник. Сегодня популярным вариантом является скважина внутри дома, поскольку считается, что это наименее затратный и более удобный вариант. Однако все ли так гладко и с чем придётся столкнуться при устройстве источника внутри помещения, мы расскажем вам в этом материале.

Какие скважины пригодны для обустройства в помещении?

Если вы решили использовать в качестве источника индивидуального водоснабжения скважину и хотите бурить её исключительно в доме, то вам нужно знать, что в подвале или любом другом вспомогательном помещении постройки можно оборудовать три типа источников:

Рекомендуем к прочтению:

  • Источник на песок. Такая скважина имеет глубину от 5 до 35 метров. Вода в этом случае забирается из верхнего первого водоносного горизонта. Скважина на песок бурится быстро (в течение 1-2 дней) с использованием самого простого негабаритного бурового оборудования. Вода из такого источника может быть как качественной, так и не очень (как повезет). Но главными критериями для забора качественной жидкости из источника на песок являются отсутствие близрасположенных промышленных предприятий, соседских септиков, автотрасс и пр.
  • Можно бурить внутри дома и артезианский источник. Глубина его варьируется от 50 до 200 метров. Главной отличительной чертой такого источника является вода высокого качества. Однако в ней часто содержится большое количество железа, что требует дополнительной очистки жидкости на входе воды в дом. Срок службы артезианского источника составляет от 50 и выше лет. Но и устройство его займёт около недели, а для бурения скважины артезианского типа понадобится сложное буровое оборудование.
  • Можно в помещении делать и простой абиссинский колодец. Такая скважина еще носит название «игла» благодаря своей конструкции и способу бурения. Дело в том, что обсадная труба абиссинского колодца имеет диаметр всего 2,5-3 см, а для его бурения используется специальный острый стальной наконечник по типу иглы. Делать такую скважину в доме рекомендуется в том случае, если вы надумали провести устройство индивидуального водоснабжения уже в жилом доме. Срок службы абиссинского колодца составляет от 8 до 15 лет. А глубина залегания водоносного пласта составляет от 10 и более метров.

Источник в доме: преимущества

Если вы решили, что вам можно и нужно бурить источник в доме, то нелишним будет ознакомиться и с положительными сторонами такого устройства источника:

  • Так, конструкция «дом-скважина» позволяет существенно сэкономить средства на обустройство системы водоснабжения. То есть, нет необходимости копать траншеи под укладку труб, утеплять их. Но при этом стоит учесть, что бурение помещении будет выгодным с точки зрения затратности только в том случае если бурить на этапе строительства дома. В уже готовом помещении скважина и её бурение будут невыгодными.
  • Скважина внутри помещения полностью застрахована от промерзания. Поэтому, опять-таки, имеет место быть экономия семейного бюджета.

Важно: принимать решение о бурении источника в пределах помещения необходимо очень взвешенно. А поэтому изучите и недостатки бурения источника в доме.

Источник в доме: недостатки

Устройство водозаборной конструкции «дом скважина» имеет и свои минусы. И их желательно изучить подробно, перед тем как делать систему индивидуального водоснабжения:

БК 1хБет выпустила приложение, теперь уже официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по активной ссылке бесплатно и без каких либо регистраций.

Рекомендуем к прочтению:

  • Так, любая скважина не вечна, а поэтому иногда необходим ремонт. Источник может засориться, вода в нём может закончиться, или выйдет из строя погружной насос. В любом из случаев потребуется делать ремонт скважины. Стоит ли говорить, что промывка и углубление источника — дело очень шумное, грязное и требующее большого пространства. Готовы ли вы в случае проведения ремонта скважины в помещении пожертвовать своими квадратными метрами? Или придётся бурить и делать новую скважину уже вне дома, а старую заглушить навсегда.
  • Если скважина бурится на этапе строительства, то это выгодно. Бурение же в уже готовом доме обойдётся дороже. К тому же часто специалисты либо не берутся за выполнение работ если места слишком мало, либо не дают гарантии на такую скважину по причине несоответствия технических условий для бурения. Вариант с абиссинским колодцем в эту категорию не попадает. Пробурить такой источник можно с наименьшими затратами.
  • Срок службы источника воды в помещении может быть в разы меньше, чем скважина снаружи.
  • Слишком вероятно наличие шума от работающей насосной станции в доме. А акустика подвала «подольет масла в огонь».
  • Устройство скважины в помещении требует повышенной гидроизоляции подвала, поскольку влага в доме будет собираться годами и способствовать размножению грибка на стенах. Вывести плесень в этом случае очень сложно. Да и здоровью домочадцев — вред. Как вариант, вскоре придётся заглушить источник и полностью обработать помещение от плесневого грибка.

Что учесть при бурении в доме?

Если вы решили, что устройство и бурение скважины для воды в помещении — это ваш вариант, то специалисты рекомендуют учесть несколько важных моментов при проведении работ:

  • Бурить источник на воду лучше всего еще на этапе строительства дома и возведения фундамента. Будет отлично, если скважина будет отмечена на проектной документации и под неё будет отведено достаточно места.
  • Не стоит располагать над помещением со скважиной жилые комнаты, как то спальня, гостиная, детская. Шум от работающей станции будет мешать, а возможная сырость испортит весь ремонт.
  • Бурить скважину для воды можно и нужно в некотором отдалении от фундамента. Желательно отодвинуть скважину от основания не менее чем на 1 метр. А то и больше.
  • Возводить фундамент и всю остальную конструкцию лучше через 1-2 месяца после бурения. И желательно в течение этого времени усиленно эксплуатировать источник с водой, чтобы сразу на этапе строительства выявить все возможные недочеты и устранить их.
  • Вокруг пробуренного источника воды можно и нужно оставлять достаточно места для его обслуживания.

Важно: устройство артезианской скважины как внутри помещения, так и снаружи, требует наличия проектной документации, журнала бурения и специального разрешения на эксплуатацию источника от органов Ростехнадзора. При этом стоит помнить, что специалисты всегда против устройства источника внутри помещения. Пробурить скважину вне дома, то есть снаружи, всегда легче, чем проводить работы внутри здания.

Что надо знать, если вы хотите пробурить водяную скважину

Если рядом с участком нет водопровода, то придется пробурить собственную скважину, чтобы в доме была вода.

Надежда Гусева

бурила скважину вместе с мужем

Водяная скважина — сложное и дорогое инженерно-геологическое сооружение. Если неправильно выбрать ее параметры или что-то сделать не так, в воде появится муть, скважину придется заново прокачивать, а насос будет забиваться песком.

Мой муж — инженерный геолог. Он не захотел никому доверить бурение нашей скважины и все сделал сам. Вышло ненамного дешевле, чем заказывать скважину на стороне, и отняло больше времени. Зато мы уверены, что вопрос с водой у нас закрыт на ближайший десяток лет. Но если вы не специалист, надежнее все-таки не рисковать и вызвать бригаду.

Моя статья — это не пособие по самостоятельному бурению скважин. Но поскольку мы все делали сами, то знаем все нюансы, — расскажем о них, чтобы вам было проще заказать скважину и подготовиться к разговору с исполнителем.

Если кратко, то вот что надо сделать, чтобы пробурить скважину и получить из нее нормальную воду:

  1. Найти точку для постановки скважины.
  2. Выбрать ее основные параметры: глубину, метод бурения.
  3. Пробурить скважину.
  4. Провести обсадку.
  5. Прокачать скважину.
  6. Проанализировать воду.
  7. Обустроить скважину: теплоизолировать, поместить в кофр.
  8. Ввести воду в дом, установить автоматическое управление и фильтры.

Но сначала немного теории.

Как найти подземные воды

Очевидно, что скважину имеет смысл бурить только в том месте, где можно достать до воды. Под землей она распределяется не равномерно, а слоями, в зависимости от свойств породы. Эти слои называют водоносными горизонтами.

Под землю вода попадает вместе с осадками из поверхностных водоемов: рек, озер, болот, морей. Она просачивается сквозь водопроницаемые породы — пески, гальки, щебни, — пока не сталкивается с водоупором. Водоупор — это пласт пород, через которые просачивание происходит во много сотен раз медленнее. Обычно это толщи глин или скальных грунтов.

Типы подземных вод по глубине залеганияТипы подземных вод по глубине залегания

По глубине залегания подземные воды принято делить на почвенные, грунтовые, межпластовые и верховодку.

Почвенные воды задерживаются около поверхности за счет сцепления с твердыми частицами почвы, своего водоупора у них нет.

Верховодка — это вода, которая скапливается на верхнем от поверхности водоупоре: как правило, местном скоплении твердых пород. Количество почвенных вод и верховодки прямо зависит от количества осадков.

Грунтовые воды — первый от поверхности постоянный водоносный горизонт. Он лежит на водоупоре, который присутствует в регионе везде или почти везде. Источник грунтовых вод — это и прос

Бурение скважин на воду в частном доме и на даче своими руками: пошагово разберем все варианты

Скважина – это необходимый питьевой источник, чтобы организовать жизнь в загородном доме, на строительной площадке и прочее. Как следствие, добыча воды является первостепенной задачей и при строительстве дачи. Способы и технологии добычи разнятся, исходя из глубины их расположения и типа источника.

Виды

  1. Артезианская.
  2. На песок.
  3. Абиссинская.
  4. Водозаборная.
  5. Нагнетательная.
  6. Пьезометрическая.
  7. Дренажная.

Артезианская

Изготавливается для больших домов. Глубина может достигать 100 метров и более. На даче обустраивается обсадной и эксплуатационной трубой. Первая имеет диаметр 159 или 133 мм. Вторая 133 или 117 мм. Диаметр скважины определяется из потребностей.

Принцип. Вначале забивается обсадная. В нее помещается эксплуатационная и глубинный насос.

Плюсы:

  • Высокая производительность.
  • Продолжительный эксплуатационный срок.
  • Стабильный уровень.

Минусы:

  • Высокая стоимость.
  • Продолжительное изготовление, до 7 дней.
  • Использование дорогой очистной системы по причине высокой минерализации.
  • Применение крупногабаритной техники.
  • Необходим пакет разрешительных документов.

На песок

Глубина определяется уровнем залегания водоносного слоя. Водяная скважина на песок располагается во втором межпластовом слое. Жидкость скапливается в песчаных отложениях. Ее глубина может быть минимум 15 м и максимум 30 м. Изготавливается она преимущественно шнековым способом бурения.

Принцип действия. Диаметр источника составляет 100 мм. На дно кладется специальная фильтрующая трубка. Впоследствии она может засориться и придется бурить заново. Наверх жидкость подается при помощи насосного оборудования.

Полезно знать: при постоянном использовании прослужит до 20 лет — это в лучшем случае.

Плюсы:

  • Минимальные вложения средств.
  • Простая конструкция позволяет выполнить ее своими руками.
  • Возможность использования небольших буровых установок.
  • Возможность пробурить в любом удобном месте.
  • Нет необходимости сооружать сложную фильтрационную систему.

Минусы:

  • Эксплуатационный срок.
  • На производительность влияет уровень залегания воды.

Абиссинская

Абиссинская скважина под воду представляет собой небольшой источник, который можно изготовить на территории частного дома, гаража и другого крытого помещения. Жидкость добывается из глубины около 15 метров. Преимущественно вода питьевая и чистая. Имеет благоприятный минеральный состав.

Принцип действия. В основе лежит дюймовая труба. На ее нижнем конце закреплен специальный фильтр, буровой элемент – игла. Труба забивается в грунт, а сверху устанавливается насос, создающий вакуум.

Плюсы:

  • Изготавливается своими руками.
  • Не нарушает ландшафтный дизайн.
  • Отсутствует потребность в аренде спецтехники.
  • Насос выносной или находится в кессоне над самим источником.
  • Работа займет около 1 дня.
  • Исключается заиливание.
  • Производительность до 3 куб/ч.
  • При необходимости можно легко демонтировать и переместить в другое место.

Минусы:

  • Ограничение по глубине.
  • Необходимо постоянно эксплуатировать. В противном случае придется производить прокачку, что является трудоемким процессом.

Водозаборная

Изготавливается в известняковом или песчаном водоносном слое. В случае попадания на известняк источник будет глубоким, больше 40 метров. Это влечет дополнительные расходы по установке большего количества обсадной трубы. Несмотря на это, качество жидкости прекрасное. Она не подвергается никаким загрязнениям.

Принцип действия. Водозаборные скважины обязательно должны иметь проект, если речь идет о водоснабжении предприятий. Это касается и частного дома. Состоит система из одного или двух подъемов. На первый происходит монтаж гидротехнического оборудования, которое осуществляет подкачку воды.

Плюсы:

  • Доставляется жидкость без загрязнений от поверхностных вод. В этот источник не проникает верховодка.
  • При правильном обустройстве прослужит до 50 лет и более.
  • Нет необходимости регулярно выполнять чистку.

Минусы:

  • Процесс бурения сравнительно дорогой.

Нагнетательная

Используется для добычи нефтепродуктов, способом закачки жидкости в нужный пласт. Отталкиваясь от технологии разработки, источник может использоваться уже существующий.

Принцип действия. Устанавливается колонна обсадных. Внутрь обязательно опускается лифтовая труба, посредством которой происходит закачивание жидкости в пласт. В качестве арматуры используются задвижки, чтобы перекрыть поток воды. Освоение и организация нагнетательных скважин возможны в промышленных условиях.

Плюсы:

  • Поддерживать стабильное давление в пласте.
  • Самостоятельно задавать и регулировать темп отбора полезных ископаемых.
  • Способность качественно вытеснять нефтепродукты из пласта залегания.

Пьезометрическая

Необходима для проведения контроля по изменению давления в пласте. Происходит это методом регистрации и фиксации уровня жидкости в стволе. Пьезометрические скважины осуществляют измерения посредством глубинного манометра. Основное назначение и сфера использования при добыче нефтепродуктов.

Дренажная

Является важным элементом всей дренажной системы. Она изготавливается параллельно с прокладкой труб в траншеях на участке, который требуется защитить от излишней влаги.

Принцип действия. Бурение дренажных шахт осуществляется на

Бурение скважин на воду своими руками: буровой инструмент и способы

Скважина на воду на придомовой территории или даче – это возможность обеспечить себя автономным водоснабжением, причем водой достаточно высокого качества, если это подтвердил предварительный ее анализ. Рассмотрим технологию бурения скважин на воду своими руками и нюансы процесса.

Выбор места

В толще грунта находится несколько водоносных слоев, отличающихся глубиной и чистотой, разделяющихся между собой подстилками:

  • песка;
  • глины;
  • известняка.

Наиболее близкий слой к поверхности земли – верховодка, которая пополняется осадками и находится на глубине до десяти метров. Верховодка может быть пригодной для потребления только в случае постоянного контроля ее качественного состава, в любом случае всегда требуется ее кипячение и фильтрование.

Ручное бурение скважин на воду проводится в межпластовые воды – безнапорные и напорные. Последние находятся несколько глубже.

Артезианскую скважину пробурить самостоятельно не выйдет. Ее глубина – до пятидесяти метров, кроме того, самостоятельная добыча артезианской воды преследуется законом, как незаконное потребление ценных природных ресурсов.

Безнапорные пласты

Чаще всего скважину бурят в песок, пропитанный водой, находящийся на глиняной подстилке. Это тип бурения скважин на воду песчаного типа, хотя водоносный бывает и гравелистым.

Вода в такой скважине питьевая, но добыча небольшая – 2 м3/сутки, и может немного варьироваться в разные времена года. Обязательно нужно отфильтровывать песок, потому конструкция скважины усложняется.

Склад безнапорных пласт

Напорные пласты

Напорные пласты находятся глубже и представляют собой плотные водоупорные породы – известняк или суглинок. Лучшими скважинами такого типа являются известняковые, причем срок их эксплуатации также больше. Напор в пласте поднимает воду до поверхности земли, потому обустройство и обслуживание скважины значительно упрощается.

Добыча воды достигает 5 м3/сутки, бесперебойная и стабильная, фильтр, скорее всего, не понадобится, а качество воды достаточно высокое.

Конструкция скважины

Буровая скважина – это длинная узкая выемка в породе, она же называется стволом. Бурение заключается в том, что в ствол опускают буровой инструмент на штанге из труб или на канате.

В ствол опускается труба – обсадка, которая будет обеспечивать целостность стенок ствола и предотвращать их обрушение под давлением пород. Обсадка сидит в стволе плотно или с затрубным пространством. Оно заполняется глиной или бетоном.

Нижний конец ствола заглушен, открыт или с небольшим сужением – забоем. Верхняя часть ствола – оголовок. Вокруг неё устанавливают обустройство скважины.

Конструкция скважины

Методы бурения

Перед началом работы следует определиться, каким способом работать, так как пробить скважину своими руками можно в несколько способов:

  • Вращательный способ бурения – вращение бурового снаряда для его углубления в породу.
  • Ударный способ – буровую штангу вбивают в землю, заглубляя снаряд.
  • Ударно-вращательный – вбивание штанги в толщу земли дважды или трижды, затем вращение штанги и снова вбивание.
  • Канатно-ударный – буровой снаряд поднимается и опускается, регулируемый канатом.

Ударный способ

Это способы сухого бурения. Также существует технология гидробурения, когда бурение проводят с помощью специального бурового раствора или воды, которые используются для размягчения грунта. Гидроударный способ требует больших затрат и специального оборудования. Если проводится бурение скважин вручную, используют упрощенный его вариант, поливая водой грунт для его размягчения.

Как установить обсадку

Установка обсадной трубы выполняется двумя способами.

Первый вариант. Бурят створ по диаметру больше, чем обсадная труба, затем опускают трубу в ствол, или несколько. Чтобы колона не рухнула, используют так называемые бурильные ворота – одним придерживают трубу, уже ушедшую в ствол, другой ставят на новую, прежде чем убрать первый. После этого колонну осаживают вглубь, если она не опускается сама.

Второй вариант. Обсадную нижнюю трубу снабжают режущими зубцами, а бур выбирают меньшего диаметра. Забурившись на несколько метров, бур вытягивают, а трубу осаживают принудительно, а режущие зубцы срезают лишний грунт. Такой способ несколько медленнее, так как перед новым циклом бурения необходимо выбирать осыпавшуюся породу.

Установка обсадной трубы

Выбор участка

Бурение скважин на воду вручную часто требуется для обеспечения полива на дачном или придомовом участке. Обеспечить такой участок с технической водой можно ударным методом.

Прежде проверяют, возможно ли обустройство песчаной скважины. Если на соседских участках есть песчаные скважины, не высыхающие в летний сезон, условно соедините их линией и продлите ее на свой участок. Примерно в этом участке ищите источник воды.

Выбор участка

Выбирая место для бурения, учтите следующие нюансы:

  • Колодцы вашего и соседского участка должны быть не ближе 45 м. Иначе в летний период ни в одном из них не будет нормальной подачи воды.
  • Найдите наивысшую точку на участке – на склоне или впадине больше вероятность загрязнения воды после обильных осадков.
  • Колодец должен располагаться на расстоянии как минимум тридцать метров от септика или канализационного колодца.

Бурение песчаной скважины

Для бурения скважины своими руками можно использовать ударный способ. На выбранной местности подготовьте площадку для монтажа треноги.

Тип снаряда зависит от типа грунта – плотный глиняный грунт пробивают стаканом, а рыхлый глинистый пробивают желонкой. Стакан можно превратить в желонку, приварив конус с металлическим мячом с внутренней стороны трубы.

Вышка собирается в виде треноги из металлических труб, вверху крепят шкив для подвижного каната. В основании крепится подъемный механизм и вал, на который наматывается канат.

Бурение песчаной скважины

В том месте, где планируется скважина, делают углубление для обсадной колонны на полметра. В эту яму должен попасть снаряд. Снаряд поднимается и резко опускается в углубление. Через каждый метр буровой инструмент поднимают и чистят от налипшей земли.

Забой колодца

Абиссинский колодец можно забить без специальных бурильных устройств. Для этого понадобится:

  • Металлическая или ПВХ-сетка с мелкими ячейками;
  • Толстостенные металлические трубы с диаметром, как у насоса, и по длине в глубину забоя;
  • Дрель;
  • Трубы с резьбой;
  • Наконечник острый конусообразный.

Забой колодца

Нижняя часть колонны будет буром, потому на конце трубы, над наконечником, устанавливают фильтр. Длина его будет до метра. По окружности трубы нужно высверлить отверстия под углом 45о с диметром 5-8 мм в шахматном порядке. Сверху перфорированную часть трубы обматывают сеткой и крепят проволокой, хомутами или другим удобным способом.

Инструмент для бурения скважин углубляют на метр в грунт, проверяют строительным уровнем вертикальность, которая должна быть соблюдена.

Бурение скважины-иглы

Для вращательного способа понадобится бур с металлическими лопастями внизу, расположенными спирально. В месте бурения делают углубление лопатой.

Для размягчения грунта его поливают водой, но учтите, что при этом бур вытягивают чаще, через каждые полметра, и очищать от налипшей земли. Проходка плотной глины, впрочем, потребует применения ударно-вращательного способа.

Бурение скважины-иглы

Также понадобится металлическая труба с диаметром, позволяющим поместить в нее бур с лопастями. Получаем трубу и бур внутри нее. При прокручивании бура внутри трубы, земля собирается в трубе и может быть легко извлечена.

Добравшись до воды, отберите четыре ведра, так как сразу идет вода, загрязненная удаляемым грунтом. Затем устанавливают обсадную трубу, без затрубного пространства.

Инструмент, используемый для бурения, называется шнеком. По мере углубления в грунт, управлять им становится труднее, потому может понадобиться помощь. Скважину или колодец обкладывают заводскими бетонными кольцами над землей, укрепляя осадку.

По достижении воды

Судить о том, что вы достигли водоносного слоя, можно по ускорению проходки. Проверить воду можно инструментом, называемым манерка – отрезок стальной трубы, заваренный с одной стороны. Ее опускают на дно полученного ствола, если вынесла влажный грунт – вода есть.

Вода возле дома — это всегда хорошо

Затем опускают центробежный погружной насос и выкачивают 5-6 ведер воды. Если на пятом ведре вода не светлеет, углубитесь еще на полметра и снова проверьте. Если углубились уже на два метра, а вода не светлеет, нужно раскачать воду.

Раскачка воды

Для получения нужного количества воды нужно либо вскрывать водоносный пласт, либо раскачивать ее. При вскрытии пласта питьевая вода идет в течение первых суток, но такой процесс требует малогабаритного бурового оборудования.

Вскрытие может быть прямым и обратным. В прямой методике воду закачивают в обсадную трубу и выкачивают из затрубного пространства буровой раствор. При обратном вода идет самотеком, а раствор выкачивают из ствола.

Раскачка занимает два-три дня погружным центробежным насосом, так как вибрационный быстро забивается илом.

Компрессорная прокачка скважины на воду

Воду откачивают каждый раз при покрытии насоса. Перед включением насос поднимают и опускают на тросе для поднятия ила. Раскачивая, подсыпайте гравийную засыпку, так как она будет оседать.

Когда прозрачность воды поднимется до полуметра, раскачка считается оконченной. Опустите в воду эмалированную тарелку или крышку белого цвета – края ее должны быть видны при строго вертикальном наблюдении.

На этом создание скважины окончено. Далее она оснащается фильтром, автоматическим насосом и прочими устройствами для подачи и очистки воды.

Видео по теме: Добурились до воды

% PDF-1.4
%
115 0 объект
>
endobj
xref
115 114
0000000016 00000 н.
0000002650 00000 н.
0000002836 00000 н.
0000002990 00000 н.
0000003741 00000 н.
0000006520 00000 н.
0000006587 00000 н.
0000006701 00000 п.
0000006800 00000 н.
0000006860 00000 н.
0000007014 00000 н.
0000007074 00000 н.
0000007195 00000 н.
0000007323 00000 н.
0000007383 00000 н.
0000007443 00000 н.
0000007571 00000 н.
0000007631 00000 н.
0000007779 00000 п.
0000007839 00000 п.
0000007964 00000 н.
0000008080 00000 н.
0000008140 00000 н.
0000008199 00000 н.
0000008368 00000 н.
0000008427 00000 н.
0000008548 00000 н.
0000008644 00000 н.
0000008703 00000 п.
0000008764 00000 н.
0000008876 00000 н.
0000008937 00000 н.
0000008998 00000 н.
0000009154 00000 н.
0000009315 00000 н.
0000009477 00000 н.
0000009626 00000 н.
0000009791 00000 н.
0000009932 00000 н.
0000011152 00000 п.
0000011394 00000 п.
0000012617 00000 п.
0000012861 00000 п.
0000013090 00000 н.
0000013193 00000 п.
0000014407 00000 п.
0000014655 00000 п.
0000014905 00000 п.
0000016118 00000 п.
0000016351 00000 п.
0000017575 00000 п.
0000018792 00000 п.
0000019034 00000 п.
0000019273 00000 п.
0000020492 00000 п.
0000021710 00000 п.
0000021771 00000 п.
0000022009 00000 п.
0000022038 00000 п.
0000022068 00000 п.
0000022098 00000 п.
0000023315 00000 п.
0000023551 00000 п.
0000024773 00000 п.
0000024796 00000 п.
0000027242 00000 п.
0000028460 00000 п.
0000028698 00000 п.
0000028721 00000 п.
0000031193 00000 п.
0000031216 00000 п.
0000033370 00000 п.
0000033393 00000 п.
0000035744 00000 п.
0000035767 00000 п.
0000038294 00000 п.
0000038317 00000 п.
0000040744 00000 п.
0000040767 00000 п.
0000043101 00000 п.
0000043124 00000 п.
0000045353 00000 п.
0000045560 00000 п.
0000055656 00000 п.
0000066832 00000 п.
0000077623 00000 п.
0000078464 00000 п.
0000078573 00000 п.
0000089783 00000 п.
0000089805 00000 п.
00000 00000 н.
0000104534 00000 п.
0000120007 00000 н.
0000130553 00000 п.
0000140706 00000 н.
0000151219 00000 н.
0000161677 00000 н.
0000161784 00000 н.
0000161891 00000 н.
0000162000 00000 н.
0000162107 00000 н.
0000162215 00000 н.
0000162322 00000 н.
0000162431 00000 н.
0000162538 00000 н.
0000162645 00000 н.
0000162754 00000 н.
0000162861 00000 н.
0000162969 00000 н.
0000163076 00000 н.
0000163185 00000 н.
0000177246 00000 н.
0000003054 00000 н.
0000003719 00000 н. O% Opih 촤 ܴ, ш; WvG]; I

Услуги по бурению водоснабжения — Boart Longyear

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ БУРЕНИЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ / ПОДАЧИ
Наши специализированные станки для горизонтального бурения эффективно сбрасывают давление в высоких стенках с помощью отверстий, просверленных под углом +/- 5 градусов, создавая выход для дренажа воды.Наши установки горизонтального бурения тщательно спроектированы и сертифицированы на условиях FOB.

ОБРАТНАЯ ЗАПРАВКА С ДВУСТОРОННИМИ ТРУБАМИ
В этом уникальном процессе бурения используются двустенные бурильные трубы и буровой раствор, а также нагнетание воздуха для сверления отверстий большого диаметра. В бурильной колонне перфорация позволяет воздуху возвращаться к центру по пути наименьшего сопротивления. Воздух, движущийся обратно по внутренней трубе, создает вакуум, который, в свою очередь, всасывает стружку со дна отверстия на торце долота.При использовании двухтрубного реверсивного потока (DTFR) жидкости всегда циркулируют внутри двухтрубной трубы и не могут выйти в пласт. Вместо того, чтобы поддерживать флюиды на поверхности и циркулировать по стволу скважины, DTFR обычно бурит скважинными флюидами на их естественном уровне.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ
Наш разнообразный парк установок для обезвоживания включает в себя различные размеры с возможностью бурения скважин диаметром до 152,4 см (60 дюймов) и глубиной более 2438 метров (8000 футов).

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СКВАЖИНЫ
Возможности Boart Longyear включают питьевые скважины, которые представляют собой более крупные пробуренные скважины до заканчивания от 30,5 до 45,7 сантиметров (12-18 дюймов) и глубиной более 914 метров (3000 футов).

ИНЖЕКЦИОННЫЕ / ИСКУССТВЕННОЕ ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕЗАГРУЗКА СКВАЖИН
Наши возможности для нагнетательных скважин включают скважины большого или малого диаметра с глубиной до 2438 метров (8000 футов).

УГЛОВЫЕ СКВАЖИНЫ
Используя уникальную компоновку низа бурильной колонны для бурения угловых водяных скважин для достижения желаемой цели, Boart Longyear также может пробурить несколько вертикальных водоносных трещин.

GEOTHERMAL WELLS
Boart Longyear предоставляет опытные бригады по системам геотермальных скважин. Мы обеспечиваем установку геотермальных скважин, включая бурение, установку, установку обсадных труб и установку противовыбросового оборудования. Дополнительные услуги включают вывоз систем геотермальных скважин для замены или ремонта. Боарт Лонгиер работал в таких местах, как Фаллон, Невада; Док Лайтнинг, Нью-Мексико; Река Рафт, Айдахо; и Нил Хот Спрингс, Орегон. Позвольте нам помочь вам с вашим следующим проектом по установке или ремонту / замене геотермальной скважины.

Узнайте о частных колодцах | Частные колодцы питьевой воды

На этой странице:


Типы скважин 1

Есть три типа частных колодцев с питьевой водой.

  • Вырытые / пробуренные колодцы — это ямы в земле, вырытые лопатой или обратной лопатой. Они облицованы (облицованы) камнем, кирпичом, плиткой или другим материалом для предотвращения обрушения. Вырытые колодцы имеют большой диаметр, неглубокие (примерно от 10 до 30 футов глубиной) и не обсажены непрерывно.
  • Забивные скважины строятся путем забивания трубы в землю. Забивные скважины непрерывно обсажены и неглубокие (глубина примерно от 30 до 50 футов). Хотя забивные скважины обсажены, они могут быть легко загрязнены, потому что они забирают воду из водоносных горизонтов у поверхности. Эти колодцы забирают воду из водоносных горизонтов у поверхности.
  • Скважины пробурены ударными или роторно-буровыми машинами. Пробуренные скважины могут иметь глубину в тысячи футов и требуют установки обсадных труб.Пробуренные скважины имеют меньший риск загрязнения из-за их глубины и использования сплошных обсадных труб.

1. Описание скважин адаптировано из Геологической службы США, скважины с подземными водами (2016)

Начало страницы


Компоненты скважины 2

Ниже приведены описания основных компонентов частной водозаборной скважины.

  • Обсадная труба представляет собой трубчатую конструкцию, размещаемую в скважине для обеспечения проема скважины от целевых грунтовых вод до поверхности.Оболочка вместе с затиркой не допускает попадания грязи и излишков воды в колодец. Это помогает предотвратить попадание загрязняющих веществ из менее желательных грунтовых вод в колодец и их смешивание с питьевой водой. В некоторых штатах и ​​местных органах власти есть законы, требующие минимальной длины оболочки. Наиболее распространенными материалами для обсадных труб скважин являются углеродистая сталь, пластик и нержавеющая сталь. Какой тип обсадной трубы можно использовать, часто диктует местная геология.
  • Заглушки колодца устанавливаются сверху на обсадную трубу колодца, чтобы предотвратить попадание в колодец мусора, насекомых или мелких животных.Заглушки колодцев обычно изготавливают из алюминия или пластика. Они включают вентиляционное отверстие для контроля давления во время откачки скважины.
  • Грохоты для колодцев прикреплены к нижней части обсадной колонны для предотвращения попадания слишком большого количества осадка в колодец. Наиболее распространенными фильтрами для скважин являются непрерывные щелевые, щелевые и перфорированные трубы.
  • Адаптер Pitless — это соединитель, который позволяет трубе, по которой вода выходит на поверхность, оставаться ниже линии замерзания. Это обеспечивает сохранение санитарной и морозостойкой герметичности.
  • Струйные насосы — это наиболее часто используемые насосы для неглубоких скважин (глубина 25 футов или меньше). Струйные насосы устанавливаются над землей и используют всасывание для забора воды из колодца.
  • Погружные насосы — это наиболее часто используемые насосы для глубоких частных колодцев. Насосная установка размещается внутри обсадной колонны скважины и подключается к источнику питания на поверхности.

Совет по водным системам имел более подробную схему компонентов скважины и другие учебные материалы для владельцев скважин. Выход

.

2.Описание компонентов скважины адаптировано из Exit Национальной ассоциации подземных вод (2017)


Расположение и строительство скважины

Правильное расположение и конструкция колодца являются ключом к безопасности вашей колодезной воды. Колодец должен располагаться так, чтобы от него стекала дождевая вода. Дождевая вода может собирать с поверхности земли вредные бактерии и химические вещества. Если эта вода собирается рядом с вашим колодцем, она может просочиться в него и потенциально вызвать проблемы со здоровьем. У Центра по контролю за заболеваниями (CDC) есть отличная веб-страница, посвященная хорошему расположению.

Соответствующее строительство скважины зависит от местных геологических условий и условий грунтовых вод. Ваше государственное агентство по лицензированию водозаборных скважин, местный отдел здравоохранения или местный специалист по водоснабжению может предоставить информацию о надлежащем строительстве колодца. Национальная ассоциация подземных вод (NGWA) предоставляет руководство по найму профессионального Exit по водным системам, которое охватывает ключевые моменты.

Убедитесь, что все бурильщики и монтажники насосных колодцев, с которыми вы работаете, связаны и застрахованы.Если это требуется в вашем штате, убедитесь, что ваш подрядчик по подземным водам имеет лицензию и сертификат. Посетите выход Национальной ассоциации подземных вод, чтобы найти поблизости сертифицированных подрядчиков по водозаборам. NGWA реализует собственную программу добровольной сертификации для подрядчиков Exit. Это позволяет бурильщикам и установщикам скважинных насосов пройти национальный сертификат обучения сверх государственных требований. Некоторые штаты фактически используют экзамены Ассоциации в качестве теста на получение лицензии.

Начало страницы

4.Скважины малого диаметра

4. Скважины малого диаметра



4.1 Пробуренные или забуренные скважины
4.2 Забивные скважины
4.3 Гидравлические скважины
4.4 Гидравлические
ударные (также метод полого стержня)
4,5 Ударные
(также канатный инструмент)
4,6 Гидравлический поворотный
4,7 Кожух и грохоты
4,8
Методы получения вертикального возвратно-поступательного движения
4.9 Канат
4.10 Разработка скважины
и отделка
4.11 Решение проблем


Этот метод выемки грунта состоит из стружки или вырезания материала со дна отверстия путем вращения цилиндрического инструмента с одной или несколькими режущими кромками. Этот процесс очень похож на просверливание отверстия в дереве или металле с помощью шнека или дрели. Выкопанная земля обычно подается вверх и удерживается в корпусе шнека, где остается до тех пор, пока шнек не будет опорожнен. Шнек вращается, поднимается и опускается с помощью вертикального вала, который проходит вверх от шнека до удобной точки над уровнем земли, откуда его можно повернуть.Вращение часто осуществляется силой человека, приложенной к рукоятке, прикрепленной к вертикальному валу. Однако шнек может приводиться в движение другими источниками энергии, такими как энергия животных или двигателя. В этом случае источник питания приводит в движение горизонтальную коронную шестерню. Два выступа, идущие вверх от зубчатого венца, приводят в движение штангу, известную как «келли», которая проходит поперек диаметра кольца. Квадратное сечение вала шнека проходит через квадратное отверстие в центре штанги келли, которое заставляет вал шнека вращаться вместе с штангой келли, обеспечивая ему свободу в вертикальном направлении.

Каждый раз, когда шнек заполняется выкопанным материалом, его необходимо вынимать из отверстия для опорожнения. Для этого вал шнека должен быть разделен на секции, которые можно отсоединить и отложить.

Несколько типов земляных шнеков успешно использовались для бурения скважин (Рисунок 3). Цилиндрический ковш-шнек представляет собой цилиндр из листового металла с креплением для вала шнека вверху. Дно имеет винтообразную форму с одной режущей кромкой.Он может быть откидным и защелкивающимся, чтобы его можно было открыть для опорожнения. Двухлопастной шнек состоит из двух цилиндрических лопастей, прикрепленных к валу шнека. Лезвия обрезаются и изгибаются внизу, образуя режущие кромки. Этот тип шнека часто используется для сверления отверстий под столбы.

Рис. 3. Земляные шнеки. (a) цилиндрический ковш-шнек

Рис. 3. Земляные шнеки. (б) двухлопастной шнек

Рис. 3. Земляные шнеки.(c) винтовой шнек

Рис. 3. Земляные шнеки. (d) трубчатый шнек

Земляной шнек третьего типа (Рисунок 4) имеет спираль винтовой формы. Этот тип шнека обычно имеет две режущие кромки, одна из которых установлена ​​на передней кромке спирали. Он продается в промышленных масштабах для бурения ям или для посадки деревьев.

Четвертый тип «шнекового» устройства (рисунки 5 и 6) использовался автором на липких или тяжелых глинистых почвах, где обычные шнеки с режущими кромками не работали хорошо.Он состоит из отрезка трубки или трубы с прорезью, нижний конец которой имеет форму зуба и расширяется. Верхний конец был прикреплен к обычному валу шнека. Этот шнек попеременно опускается вниз, а затем вращается. Нисходящее движение заставляет почву подниматься вверх внутри шнека, где она налипает, и вращение вырывает эту почву со дна отверстия. Для смазки на дне отверстия может оставаться небольшое количество воды.

Большинство типов шнеков хорошо работают на самых разных почвах.Используемый тип может во многом зависеть от того, что можно получить или построить на месте. При выборе или изготовлении шнека следует соблюдать несколько принципов:

— режущие кромки или кромка должны обрезать диаметр немного больше, чем корпус шнека над ними, чтобы шнек не тянулся по сторонам отверстия

— режущие кромки должны быть расположены под углом таким образом, чтобы только режущая кромка, а не поверхность за ней соприкасалась с поверхностью, через которую необходимо проникнуть; это улучшает проникновение и снижает сопротивление

— по мере увеличения отношения высоты шнека к диаметру прямолинейность отверстия имеет тенденцию к увеличению (т.е.е. высокий шнек малого диаметра имеет тенденцию просверливать более прямое отверстие, чем короткий шнек большого диаметра)

— корпус шнека должен удерживать вынутый материал до тех пор, пока шнек не будет извлечен из отверстия для опорожнения. Мелкодисперсный материал имеет тенденцию вытекать из шнека, если отверстия слишком большие. Когда уровень грунтовых вод достигнут, шнеки обычно не могут удерживать шлам, и углубление колодца должно выполняться одним из других описанных методов. \

Рис. 4 Винтовой шнек местного производства, прикрепленный к удлинению трубы

Рис. 5 Цилиндрический «шнек» местного изготовления, используемый в липких почвах

Сверление осуществляется забиванием вниз с последующим скручиванием. Зубья шнека должны быть расширены наружу, чтобы обеспечить зазор между шнеком и отверстием. Инструмент меньшего размера предназначен для очистки шнека от уплотненной почвы.

Рис.6 Цилиндрический шнек с удлинителем трубы и прикрепленной ручкой

Штатив используется для поддержки шнека во время бурения.

Шнеки обычно не пробивают камень. Однако тонкие слои или небольшие куски камня иногда можно измельчить или удалить и удалить с помощью ударной коронки или спирального шнека («рожок тарана»), сделанного из стального стержня по форме, подобной штопору. Если камень можно проткнуть или удалить, растачивание можно продолжить. Если нет, необходимо попробовать другой процесс или новое место.

Необходимость опорожнять шнек каждый раз при его заполнении накладывает некоторые практические ограничения на глубину заделываемых отверстий.Поскольку секции вала шнека должны разъединяться каждый раз при опорожнении шнека, время, необходимое для опорожнения, увеличивается с увеличением глубины отверстия. Чтобы свести к минимуму количество муфт, длина вала шнека или «удлинителей» должна быть максимально большой. Часто валы шнека изготавливаются из отрезков водопровода от 6,1 до 6,4 метра (20-21 фут). Удлинители (рисунки 7 и 8) могут быть соединены с помощью розетки, прикрепленной к верхней части каждого из них. Нижняя часть следующего удлинителя вставляется в эту муфту и удерживается там штифтом через гнездо.Обычные резьбовые соединения труб не обеспечивают удовлетворительного крепления, поскольку они изнашиваются при длительной эксплуатации. Требуется подвесная конструкция какого-либо типа для стабилизации длинных удлинителей и обеспечения их вертикального положения во время операции бурения. Также удобно прислонять удлинители к этой конструкции, когда они разъединены. Подвесная конструкция для стабилизации и направления удлинителей может состоять из треноги с перемычкой между двумя опорами (рисунки 9 и 10) или из двух вертикальных стоек, установленных в земле с перемычкой между ними.Рукоятка или другое устройство для вращения вала шнека должно быть спроектировано так, чтобы оно могло устанавливаться в любой точке вдоль удлинителей, чтобы его можно было поддерживать на подходящей рабочей высоте (Рисунок 11).

Рис. 7 Удлинитель шнека и ручка

Рис. 8 Муфта для удлинителей шнека, изготовленная из трубы большего размера и приваренная к верхней части удлинителя.

Последующий удлинитель закрепляется на месте 10-миллиметровым болтом. Во время соединения или разъединения нижняя часть муфты поддерживается зубчатой ​​доской.Вставляется стержень небольшой длины для предотвращения случайного падения удлинителя в отверстие.

Рис. 9 Тренога, используемая для поддержки длинных удлинителей шнека во время бурения

Рис.10 Тренога, используемая для поддержки длинных удлинителей шнека во время бурения

Рис.11 Бурение винтовым шнеком

Рис.12 Нож для расширения отверстия, прикрепленный к верхней части шнека

После того, как было выбрано приблизительное местоположение скважины, можно установить верхнюю опору, а точное местоположение определить путем подвешивания отвеса к направляющей верхнего шнека.Затем можно выкопать небольшое стартовое отверстие для шнека. Важно, чтобы шнековый стартер располагался как можно ближе к вертикали.

Самая глубокая рука augred, хорошо известная автору, составляет примерно 38 метров (125 футов). Этот колодец был пробурен бригадой рабочих, которым платили по счетчику, и пробурили по очень разумной цене. Однако в других экономических условиях практический предел ручного растачивания может быть меньше. Когда шнек становится слишком медленным, может быть более практичным будет продолжить использование другого метода.

Некоторые земляные шнеки могут быть оснащены лопастями для расширения скважины до желаемого диаметра (Рисунок 12). Бурение разведочной скважины перед копанием скважины большого диаметра также может быть хорошим вложением средств в неопределенных условиях.

Забивная скважина состоит из остроконечной перфорированной трубы или трубы с прикрепленным остроконечным скважинным экраном, забитой в водоносный горизонт. Труба с остроконечным экраном колодца забивается почти так же, как гвоздь в дерево.Обычно используются специальные трубы с толстыми стенками и специально разработанными муфтами для противодействия движущим силам. При подходящих условиях этот метод позволяет получить готовую скважину за очень короткое время. Хотя диаметр скважины обычно небольшой, а производительность относительно низкая, несколько забитых скважин можно соединить вместе и закачивать с помощью одного насоса. Поскольку забивные скважины строятся быстро, они могут использоваться как временный источник воды, а затем подниматься, когда в них больше нет необходимости. Забивные колодцы могут быть установлены и использованы для осушения котлована во время строительства.В отличие от других методов строительства скважин, материал просто выталкивается в сторону, а не выкапывается в процессе забивки. Это означает, что мало что известно о материале, через который проходит труба скважины. Однако этот тип скважины может использоваться в исследовательских целях для определения статического уровня воды и скорости притока в сравнении с депрессией. Этот процесс не может проникнуть в твердые образования. За исключением непроницаемых пластов, глубина, на которую может быть забита такая скважина, зависит от нарастания трения между скважинной трубой и проникаемым материалом и передачи усилия забивателя по длине трубы.Двадцать пять-тридцать метров (80-100 футов), вероятно, будет максимумом. Забивной скважинный наконечник можно использовать для завершения скважины, вырытой до уровня грунтовых вод каким-либо другим способом, например шнеком.

Вождение обычно осуществляется путем попеременного подъема и опускания груза, используемого в качестве водителя (Рисунок 13). Привод направляется либо внутри, либо снаружи трубы, заставляя ее ударять прямо и точно. Если отвертка предназначена для ударов по верхнему концу трубы, на резьбу навинчивается забивной колпачок, чтобы защитить их.В качестве альтернативы привод может быть сконструирован так, чтобы ударять по зажиму, сделанному для этой цели, по внешней стороне трубы. Также можно использовать длинный тонкий драйвер, который вставляется внутрь трубы и ударяется о плоскую поверхность внутри точки экрана скважины. Этот последний метод устраняет сжимающую нагрузку на трубу, обычно вызываемую забивкой, и делает ненужным тяжелую ведущую трубу.

Рис. 13 Приспособления для проходки скважин. (a) направляется снаружи трубы

Рис.13 Приспособления для хорошей езды. (b) направляется внутри трубы

Рис. 13 Устройства для проходки скважин. (c) забивание зажима

Рис. 13 Устройства для забивки скважины. (d) забивание внутрь точки

Скважинные экраны для забивки должны иметь достаточную прочность, чтобы противостоять силам, создаваемым водителем, и истиранию материала, через который они проходят. Один из распространенных типов (рис. 14а) состоит из перфорированной ведущей трубы с острием.Перфорированный участок трубы обернут слоем латунного экрана желаемой тонкости, а экран защищен от повреждений, обернув его слоем перфорированного латунного листа. Оба слоя припаяны к трубе. Другой тип экрана скважины (рис. 14b) изготавливается путем наматывания трапециевидного стержня по спирали вокруг набора круглых продольных стержней, размещенных по круговой схеме со всеми сваренными пересечениями. Преимущество этого типа сита состоит в том, что он имеет высокий процент открытой площади и форму щели, которая не может забиться мелкими частицами песка.

Рис. 14 Точки привода и решетки. (а) перфорированная труба с экраном

Рис. 14 Точки привода и сетки. (б) спиральная трапециевидная проволока

Привод может быть изготовлен на месте из трубы (Рисунок 15). Для этого необходимо: (i) сплющить конец трубы до постепенного сужения, аналогичного рабочему концу отвертки или холодного долота; (ii) вырезание V-образного паза от углов плоского конца до точки в середине трубы рядом с тем местом, где начинается сужение; (iii) объединение двух результирующих точек в одну точку; (iv) сварка двух сторон острия вместе; и (v) опиливание или шлифовка любых неровностей для получения гладкой поверхности.Если сварочного оборудования нет в наличии, то острие можно паять пайкой или сваривать. Манжета должна быть приварена или заклепана над точкой, чтобы увеличить размер отверстия до диаметра, немного превышающего диаметр используемых трубных муфт. В качестве альтернативы острие можно выковать из прочной стали и приварить или приклепать к концу трубы. В этом случае следует позаботиться о том, чтобы на задней части острия был заплечик, который достаточно точно стыковался с концом трубы и чтобы наибольший диаметр острия был больше диаметра трубных муфт для обеспечения зазора.

Рис. 15 Узел привода изготовлен из трубы. (a) точка формирования на конце трубы

Рис. 15 Приводная точка изготовлена ​​из трубы. (b) альтернативные перфорации и точки

Перфорация может быть сделана путем просверливания отверстий желаемого размера сита или путем выполнения серии коротких диагональных разрезов ножовкой (Рисунок 15b). В любом случае в трубе должна быть сохранена достаточная прочность для обеспечения возможности забивки. Лучше всего этого можно добиться в случае пропилов, оставив несколько продольных полос неперфорированными.Если большие перфорации сделаны и покрыты экраном из желаемой сетки, припаянной вокруг трубы, экран должен быть защищен от разреза или снятия изоляции путем: (i) обертывания и пайки листового металла с крупными отверстиями вокруг него и (ii) наличия внешний диаметр больше внешнего диаметра экрана либо на острие, либо на манжете, прикрепленной к трубе ниже экрана.

При попытке забивки с использованием обычных труб и муфт, вероятно, произойдет срезание или снятие трубной резьбы или разрыв трубы на резьбе.Следует отметить, что резьба на трубе стандартного веса прорезает более половины толщины стенки, что значительно снижает прочность трубы, в которой она нарезана. Приводная труба и муфты не только тяжелее стандартной трубы, но и сконструированы таким образом, что концы трубы стыкуются внутри муфты. Это приводит к тому, что большая часть движущей силы передается концами трубы, а не резьбой. Кроме того, муфты часто бывают длиннее обычных муфт с отверстием на каждом конце, которое проходит через нерезьбовые части трубы, чтобы придать поперечное усиление более слабым резьбовым концам.

Если приводная труба и муфты недоступны, можно использовать несколько методов для повышения прочности обычной трубы. Эти могут позволить использовать обычные трубы для забиваемых скважин при соблюдении осторожности:

и. Если имеется подходящая точка скважины, забивка может производиться внутри нее, а не в верхней части трубы.

ii. Если забивка должна производиться рядом с верхом трубы, это следует делать на зажиме вокруг внешней стороны трубы, а не на конце самой трубы.

iii. Снизить нагрузку на нити можно одним из следующих способов:

— продвижение резьбонарезного штампа вдоль труб так, чтобы концы труб могли стыковаться вместе в центре муфты;

— установка короткой манжеты внутри муфты для стыковки обоих концов трубы;

— приварка хомутов к внешней стороне трубы, которые упираются в концы муфты.

Этот метод использует высокоскоростной поток воды для выкапывания ямы и выноса извлеченного материала из ямы.Поэтому для этого требуется насос определенного типа, с моторным или ручным приводом, разумной мощности, а также подача воды. Можно разделить воду и выкопанный материал в отстойнике или резервуаре и повторно использовать воду, тем самым минимизируя необходимое количество. Поскольку этот метод зависит от эрозионного действия воды, очевидно, что чрезвычайно твердые материалы не проникают. Однако полутвердые материалы могут проникать через сочетание гидравлических и ударных воздействий.Для этого нужно поднимать и опускать долото для струйной обработки с зубилом. Крупные материалы, такие как гравий, требуют большей скорости воды, чтобы вывести их из скважины по вертикали, чем более мелкие материалы. Однако очень мелкие, твердые уплотненные материалы, такие как глины, требуют высокой скорости воды для их вытеснения. Рекомендуется давление воды 3 кг / см 2 (40 фунтов на квадратный дюйм) для песка и 7-11 кг / см 2 (11-150 фунтов на квадратный дюйм) для глины или гравия. В хороших условиях бурение идет очень быстро.

Используются две основные схемы:

(1) Вода закачивается по струйной трубе или трубе, которая используется внутри временного или постоянного кожуха (рисунок 16a). Выкапывание материала потоком воды позволяет обсадной колонне опускаться, и вынутый материал выносится вверх из скважины через кольцевое пространство между струйной трубой и обсадной колонной. Вращение кожуха и режущие зубья на его нижней кромке увеличивают скорость спуска. Если обсадная колонна затонула во время операции по гидролизу, последняя обсадная колонна с прикрепленным экраном опускается внутрь временной обсадной колонны, которая затем извлекается из скважины.В качестве альтернативы, постоянная обсадная колонна может быть затоплена во время операции струйной обработки. В этом случае экран скважины опускается внутрь обсадной колонны, а затем обсадная колонна поднимается на достаточное расстояние, чтобы открыть экран скважины для водоносного горизонта.

(2) Промывка может выполняться путем откачки воды через саму обсадную колонну, при этом вынутый материал поднимается вверх через кольцевое пространство вокруг внешней стороны обсадной колонны (Рисунок 16b). Если струйная обработка прерывается до того, как обсадная колонна будет погружена на полную желаемую глубину, так что взвешенный материал осядет вокруг нее, могут возникнуть трудности при повторном запуске процесса струйной обработки.Когда используется обсадная колонна с открытым концом, скважинный экран впоследствии опускается, а обсадная колонна немного поднимается, чтобы открыть скважинный экран. В качестве альтернативы можно использовать колонну обсадных труб со специальной точкой самовоздушивания на конце экрана скважины. Струйное отверстие в конце экрана колодца закрывается обратным клапаном, который удерживается на своем седле либо за счет плавучести, либо за счет пружины, когда он не удерживается в открытом состоянии давлением струи воды. В некоторых случаях меньшая колонна труб проходит через внутреннюю часть обсадной колонны и экрана и ввинчивается в верхнюю часть точки впрыскивания.Труба используется для передачи струи воды от насоса к точке без утечки через экран. После операции впрыскивания эту трубку откручивают и снимают.

Подвесной шкив или подъемник облегчают работу с обсадными колоннами и трубой для струйной обработки. В некоторых случаях может быть желательно забивать обсадную колонну с интервалами, описанными в других разделах.

Рис. 16 Промывка скважины. (а) с использованием струйной трубки

Рис. 16 Промывка скважины.(б) впрыскивание в обсадную колонну

В этом методе скважина поддерживается водой, а выемка грунта осуществляется комбинацией механического и гидравлического воздействия (Рисунок 17). К нижней части колонны бурильных труб крепится долото с режущей кромкой с зубилом. Полое долото имеет входные отверстия на небольшом расстоянии над его режущей кромкой. Во время бурения бурильная труба попеременно поднимается и опускается. Давление из-за удара режущего долота в забой скважины и инерция воды вызывают попадание смеси воды и шлама во входные отверстия режущего долота.Это вызывает переполнение уже заполненной бурильной трубы. Обратный клапан в долоте предотвращает вытекание смеси воды и бурового шлама из отверстий при подъеме буровой штанги. Шлам может быть осажден из воды в бассейне или бочке после того, как смесь вытечет из бурильной трубы, а затем воду можно использовать повторно. Гидравлический удар ограничивается бурением относительно мелких материалов, поскольку крупные материалы не поднимаются на поверхность через бурильную трубу. Этот метод использовался на глубинах более 900 метров (3000 футов) в аллювиальных районах, где не встречались ни твердые образования, ни грубые материалы.

Вариант этого метода традиционно использовался в различных частях Азии. В традиционном методе обратный клапан заменяется рукой одного из бурильщиков, который закрывает верхнюю часть трубы при ходе вверх и убирает руку при ходе вниз, чтобы допустить перелив. При традиционном методе полая буровая штанга, а также обсадная труба могут быть изготовлены из бамбука (Рисунок 18).

Рис.17 Гидравлический удар

Рис.18 Бамбуковый экран диаметром 4 дюйма — бамбуковые полоски прикреплены к металлическим кольцам, а затем намотаны кокосовой нитью

Этот метод состоит из многократного подъема и опускания долота с зубилом для отрыва и измельчения материала со дна скважины. В яме остается небольшое количество воды, так что выкопанный материал будет смешан с ней, образуя суспензию. Периодически ударное долото снимается и желонка опускается для удаления шлама, содержащего вынутый материал.Желонка или выгрузной ковш состоит из трубы с обратным клапаном внизу и скобы для прикрепления троса или веревки вверху. После того, как его несколько раз поднимали и опускали, чтобы заполнить жидким навозом, его поднимают на поверхность для опорожнения. Откачивание повторяется до тех пор, пока отверстие не будет должным образом очищено, после чего бурение возобновляется; Затем чередуются бурение и спуск. Если скважина нестабильна, обсадную колонну опускают, и забивка обсадной колонны чередуется с двумя другими процессами.В случае рыхлого гранулированного материала, такого как песок, одного сброса может быть достаточно, чтобы удалить материал со дна скважины и позволить опустить обсадную колонну. Для этой цели используется тяжелая желонка с режущей кромкой на ее нижнем конце, известная как «грязевая шалава».

Ударный метод универсален, он позволяет проникать во все типы материалов. Однако в очень твердом камне прогресс идет медленно. Хотя этот метод часто используется с большим моторизованным оборудованием, смонтированным на грузовиках, его можно успешно уменьшить и использовать с рабочей силой или небольшими двигателями (рисунки 19 и 20).Его можно использовать в сочетании с другими методами, когда встречаются такие условия, как твердые или рыхлые материалы, которые делают его более подходящим.

Рис.19 Шлифовальный колодец с желонкой диаметром 6 см

Рис. 20 Колодец с рабочей силой. С помощью ручной лебедки полный желонка поднимается со дна колодца.

Рис.21 Ударная дрель местного изготовления (вес около 80 кг)

Фиг.22 Желонка местного производства с обратным клапаном из тяжелой резины

Оборудование для ударного бурения может быть изготовлено на месте (рисунки 21 и 22). Тяжелая листовая рессора большого грузовика или автобуса может стать хорошей режущей кромкой для ударной коронки (рис. 23). Его не следует нагревать во время изготовления, если нет навыков повторной закалки. Листовую рессору можно разрезать до острия (угол 90–120 °) с помощью ножовки из быстрорежущей стали. Режущую кромку из пружинной стали можно вставить в конец тонкого куска мягкой стали длиной 2–3 метра (6–10 футов), например, балки «1», двух кусков швеллера вплотную друг к другу или куска труба сплющена с одного конца, чтобы плотно прилегать к пружинной стали.Пружинная сталь должна быть приварена или приклепана. Если это возможно, верхний конец пружины стальной детали должны бодаться против надреза в опорной панели. Это необходимо для уменьшения воздействия нагрузки на сварку или заклепки во время использования. Все переходы между пружинной стали частью и опорной панели должны быть скошены, так что нет никаких острых углов, чтобы поймать на стороне отверстия либо на движении вверх или поршня вниз. Передний край должен быть шире, чем самая широкая размера опорной панели, так что там будет зазор вокруг бара в просверленное отверстие.Вес долота можно увеличить, добавив материал, например, прикрепив плоские стальные стержни к стенке балки или канала или заполнив трубу бетоном, возможно, используя в качестве заполнителя куски чугуна. Начальный вес 50-60 кг (110-130 фунтов) может быть подходящим для колодца диаметром 10 см (4 дюйма).

Рис. 23 Ударные долота, изготовленные на месте

Рис. 24 Желонка, изготовленная на месте

Желонка может быть изготовлена ​​из куска стальной трубы или трубки (Рисунок 24).Кольцо для седла обратного клапана может быть выковано из плоской заготовки, чтобы оно надежно входило в нижний конец трубы, где оно удерживается на месте сваркой, заклепками или болтами. Клапан состоит из диска из тяжелой резины, усиленного куском плоского металла и прикрепленного к седлу клапана с одной стороны.

Как желонка, так и ударное долото должны иметь довольно большую скобу или петлю, закрепленную на верхнем конце для прикрепления веревки или кабеля. Большой размер облегчает «ловлю рыбы» или извлечение инструмента в случае, если веревка или трос порвутся или отсоединятся.

В этом методе используется буровое долото на дне ствола вращающейся бурильной трубы. Шлам удаляют, закачивая воду или смесь воды и различных глин через бурильную колонну. Этот «шлам» увлекает шлам и уносит их вверх через кольцевое пространство между бурильной трубой и стенкой скважины. Когда они достигают уровня земли, черенки могут быть размещены в небольшом пруду, а «грязь» рециркулируется. Если используется обратный путь потока («буровой раствор» закачивается на поверхность через полую бурильную трубу), система называется реверсивно-роторной.Система с обратным вращением позволяет выносить на поверхность более крупные частицы выбуренной породы, поскольку скорость восходящего потока внутри трубы больше, чем скорость потока через кольцевое пространство, из-за меньшего поперечного сечения потока внутри трубы.

Вторая функция бурового раствора — уплотнение и стабилизация стенок ствола скважины для предотвращения обрушения и чрезмерной потери циркулирующей жидкости. Однако такое уплотнение стенок может значительно уменьшить или предотвратить приток воды в скважину, если не будут приняты надлежащие меры для «разработки» скважины.

Обычно используются два типа буровых долот: (i) «рыбий хвост» с двумя неподвижными лезвиями для использования в мягких материалах и (ii) вращающееся долото с тремя или более зубчатыми роликами, которые катятся по твердому материалу, чтобы раздавить и измельчить его.

Гидравлическое вращательное бурение обычно выполняется с помощью крупногабаритного оборудования с приводом от двигателя. Этот метод используется почти исключительно при бурении нефтяных скважин, а также широко используется при бурении водяных скважин, когда скважины глубокие и необходимо вскрыть большое количество твердых пород.

Есть как минимум два исключения из крупномасштабного оборудования, обычно используемого для этого метода. Первая представляет собой систему, основанную на небольшом переносном двигателе с вертикальным валом и воздушным охлаждением. Редукторный редуктор, встроенный в двигатель, имеет выходной вал, который вращается со скоростью примерно 60 об / мин. Бурильная труба номинальным диаметром 1¼ дюйма крепится непосредственно к этому валу. Тройник в верхней части бурильной трубы позволяет закачивать воду через нее и возвращаться на поверхность через кольцевое пространство вокруг нее.Бита «рыбий хвост» используется для проникновения в мягкие материалы. Для твердых материалов используется корончатое сверло. Это трубчатое сверло из твердого абразивного материала, которое прорезает кольцевую канавку и оставляет цилиндр из неразрезанного материала внутри сверла. Этот неразрезанный цилиндр можно удалить из отверстия, заклинив мелкую свинцовую дробь между сердечником и внутренней частью корончатого сверла и вынув ее из отверстия вместе со сверлом. В качестве альтернативы для удаления может использоваться экстрактор стержня с пальцами из пружинной стали для захвата стержня.Второй небольшой двигатель обычно необходим для привода насоса для циркуляции воды.

Вторая система, используемая в Бангладеш, полностью ручная и основана на системе обратного вращения. Колонна бурильных труб с долотом на дне вращается в скважине вручную. Ручной всасывающий насос, прикрепленный к верхней части бурильной трубы с помощью вертлюга, используется для подъема воды и шлама. Вода в затрубное пространство вокруг буровой штанги подается ручным насосом, прикрепленным к двум временным забиваемым скважинам.

Сила животных также использовалась для привода роторного бурового оборудования.

Обсадная труба выполняет две основные функции: (i) поддерживать стороны ствола скважины от обрушения; и (ii) исключить загрязненные поверхностные воды. Экран, который позволяет воде попадать в скважину, предотвращая попадание материалов водоносного горизонта, может быть перфорированной секцией на нижнем конце обсадной колонны или может быть отдельной конструкцией, прикрепленной к обсадной колонне.

В зависимости от используемого метода бурения и проникаемых материалов обсадная колонна может быть затоплена как неотъемлемая часть операции бурения, как в случае струйной обработки; он может быть установлен после завершения отверстия; или он может быть размещен в какой-то промежуточной точке, например, когда уровень грунтовых вод достигнут, и стороны отверстия рухнут, если не поддерживаться.

Для обсадных труб скважин успешно использовался ряд различных материалов. К ним относятся трубы из кованого железа или трубы, трубы, прокатанные из листового металла, трубы из пластика, такого как поливинилхлорид (ПВХ) или стеклопластик (GRP), асбестоцементные трубы, бетонная плитка, глиняная черепица, бамбуковые / кокосовые оболочки (сделанные из бамбуковые полоски, прикрепленные к стальным обручам и обернутые шнуром из кокосовой шелухи и мешковиной), бамбуковые стебли большого диаметра с удаленными узловыми мембранами и разделенные стволы пальм.Тип используемой оболочки будет определяться (i) доступными на месте материалами; (ii) какие навыки доступны на местном уровне; (iii) относительная стоимость рабочей силы и материалов; (iv) используемый метод бурения; (v) характер геологической формации; и (vi) минимально допустимый срок службы скважины.

Особенно примечательным примером недорогой оболочки местного производства является оболочка из бамбука и кокосового волокна, разработанная в Индии (рис. 25, 26, 27 и 28). Этот кожух состоит из продольных полосок бамбука, приклепанных к обручам, разнесенным друг от друга примерно на 25 сантиметров.Затем сборку оборачивают по окружности веревкой из кокосовой шелухи, пока не будет покрыта вся длина. На тех участках обсадной колонны, которые проникают в водоносный горизонт, кокосовый трос служит фильтром или экраном. На остальной части оболочки кокосовый трос может быть покрыт мешковиной, покрытой асфальтом. Секции корпуса стыкуются между собой и прикрепляются несколькими продольными стальными стяжками, приклепанными к концевым кольцам соответствующих секций.

Срок службы этих бамбуковых / кокосовых оболочек составляет два или три года.По истечении этого времени необходимо пробурить новую скважину и выровнять ее новой обсадной колонной. Использование оболочек из бамбука / кокосового волокна — отличный пример изобретательности и местного труда, а также навыков, используемых для экономии скудного капитала и иностранной валюты.

В Египте стволы финиковых деревьев разрезают на отрезки длиной один или два метра, очищают снаружи, раскалывают и выдалбливают. Во время ручного ударного бурения с желобом и долотом для недоработки две половины вставляются в скважину и забиваются на глубину от 100 до 200 метров.

Там, где легко доступен оцинкованный лист, кожухи можно изготавливать, скатывая полосы в трубы с продольным швом (рисунки 29 и 30). В одном случае листы оцинкованной стали размером 1 м х 2 м были разделены по длине на три равные полосы. Один изгиб на 90 ° был выполнен вдоль одного края, а изгиб на 90 ° плюс изгиб на 180 ° — вдоль другого края. Они были «свернуты» с помощью 2-х метрового деревянного V-образного блока, на который был уложен листовой металл, в то время как сила, направленная вниз, была приложена к трубе диаметром 2 дюйма, помещенной поверх него.Перемещая листовой металл из стороны в сторону через V-образный блок, можно получить достаточно круглый контур. Загнутые ранее края были скреплены и загнуты в шов. Чтобы выполнить окончательное закругление обсадной колонны, кусок 2-дюймовой трубы опирался на блоки около ее концов и использовался в качестве опоры. Кожух надевали на трубу, и для окончательного формования использовали молоток из дерева или другого относительно мягкого материала.

Рис.25 Оболочка из кокосового волокна. Разделенные бамбуковые полоски расположены вокруг стальных колец, а сборка обернута кокосовым шнуром.

Рис. 26 Оболочка из кокосового волокна. Обертка из кокосового волокна служит экраном на нижнем конце обсадной колонны.

Рис. 27 Кокосовая оболочка. Обшивка, находящаяся над водоносным горизонтом, покрывается асфальтом и мешковиной.

Рис. 28 Опускание кокосовой обсадной трубы в пробуренную скважину.

Рис. 29 Изготовление кожуха из листового металла. а) края зажаты между уголками и загнуты молотком

Рис.29 Изготовление кожуха из листового металла. (b) прокатная полоса с трубой и деревянным V-образным блоком

Рис. 29 Изготовление кожуха из листового металла. (c) соединение кромок вместе для образования шва.

Рис. 29 Изготовление кожуха из листового металла. (d) обжимной шов и скругление кожуха с трубной опорой и молотком

Рис.30 Изготовление кожуха из оцинкованного листового металла

Кожух из листового металла обычно соединяется путем продевания одного конца внутрь другого и последующей пайки соединения.Короткие продольные полосы листового металла, нахлестанные поперек стыка и припаянные к обеим частям кожуха, могут использоваться для дальнейшего укрепления стыка и представляют собой стоящую практику. Концы можно подогнать друг к другу путем выборочной сборки, легкого обжима одного конца или намеренного создания слегка сужающегося конуса путем изменения ширины шва от конца к концу.

В методе «California Stovepipe» используются два кожуха из легкого листового металла, один плотно прилегающий к другому.Соединения на внутреннем кожухе находятся посередине секций внешнего кожуха и наоборот. Два слоя собираются и свариваются точечной сваркой вместе по мере того, как они погружаются, создавая таким образом ламинированный кожух, который является относительно жестким и устойчивым к короблению.

Асбестоцементные грунтовые трубы и бетонная или глиняная черепица часто изготавливаются с раструбными и гладкими соединениями, чтобы один конец свободно входил в прилегающий конец на короткое расстояние. При использовании такой трубы или плитки в качестве кожуха раструбы направлены вниз, чтобы свести к минимуму попадание рыхлого материала через неплотный стык в колодец.Кусочки можно опускать в колодец по отдельности с помощью набора крючков, прикрепленных к веревке. Крючки и шнур входят в кожух и держатся за нижний конец кожуха до тех пор, пока он не встанет на место и крючки не освободятся, потянув за второй шнур. Как вариант, если шнур обсадной колонны не слишком большой. тяжелые, соединения могут быть соединены вместе, поскольку они собираются над колодцем, а обсадная труба опускается с верхнего конца. Этот метод будет ограничен относительно неглубокими скважинами из-за веса обсадной колонны.

Плитка из глины, бетона и асбестоцемента относительно хрупкая и может сломаться, если внутри нее будут выполнены такие операции, как ударное бурение или сброс. Если такие операции требуются для погружения обсадной колонны в водоносный горизонт, необходимо, чтобы самая нижняя часть обсадной колонны была из более прочного материала, такого как стальная труба или труба.

Поливинилхлоридные (ПВХ) трубы или трубы — это пластик, который чаще всего используется в качестве обсадных труб. Обычно он намного дешевле стали, легкий, легко режется, перфорируется и вставляется.Секции соединяются путем окрашивания концов растворителем для их смягчения, а затем их вставления в муфту, где они плавятся по мере испарения растворителя.

Перфорация обсадной колонны, позволяющая использовать ее в качестве экрана для скважины, может быть выполнена путем бурения или продольной резки ножовкой, как описано в разделе, посвященном точкам скважин.

Для помощи в опускании обсадной колонны в процессе бурения был использован ряд методов:

и. Вождение: этот метод обсуждался ранее в связи с точками опускания скважин.Обычно он может использоваться только с тяжелым корпусом из кованого железа с использованием специальных приводных муфт, которые позволяют концам корпуса стыковаться друг с другом, тем самым защищая резьбу от деформации. Как указывалось ранее, привод осуществляется путем подъема и опускания груза, который направляется либо внутри, либо снаружи кожуха и ударяется либо о специальный приводной колпачок, навинченный на конец кожуха, либо зажим вокруг внешней стороны. трубы.

ii. Домкрат: этот метод (рис. 31а и 32) использует деревянные анкеры, заложенные рядом с колодцем, и домкраты для поддержания направленного вниз усилия на обсадную колонну во время бурения.

iii. Грузы (рис. 31b и 32), такие как мешки с землей или бочки с водой, могут быть сложены на опоре, зажатой вокруг трубы. В качестве альтернативы, платформа, на которой стойка бурильщиков может быть прикреплена к обсадной колонне (Рисунки 31c и 33).

iv. Утяжелители (Рис. 31 d) на рычаге, прикладывающем силу к кожуху.

Рис. 31 Проходной кожух. (а) с помощью домкратов

Рис. 31 Проходящая обсадная труба. (б) взвешивание мешками с грунтом

Рис.31 Проходной кожух. (c) с использованием веса буровой бригады на платформе

Рис. 31 Проходящая обсадная колонна. (d) с помощью рычага и мешков с грунтом

Рис. 32 Проходящая обсадная труба. Используются два метода: (a) Рабочие возле обсадной колонны затягивают гайки на больших винтах, прикрепленных к деревянным анкерам под землей и к верхней части обсадной колонны. (b) Обратите внимание на большие веса бетона, зажатые вокруг обсадной трубы прямо под верхним концом. Второй набор грузов расположен прямо над поверхностью земли.

Рис. 33 Обшивка. Вес бурильщиков используется для опускания обсадной колонны. Рабочие на земле вращают обсадную колонну в процессе бурения.

Ряд операций по бурению скважин требует подъема и опускания. К ним относятся ударное бурение, опускание скобы, гидравлический удар и забивка обсадной колонны. В крупномасштабных ударных установках такое движение достигается за счет троса, один фиксированный конец которого проходит через шкив на конце поворотной руки, совершающей возвратно-поступательное движение кривошипом и шатуном.Ближайший аналог этого в оборудовании с механическим приводом, Рисунки 34, , , 3, 5 и 36, состоит из веревки или кабеля, выходящей вертикально из колодца, проходящей через шкив, а затем идущей параллельно земле примерно на уровне плеч и, наконец, привязан к дереву или столбу. Для получения возвратно-поступательного движения бригада из 4-6 человек выстраивается в линию лицом к веревке и поочередно тянет и отпускает веревку в унисон.

Другое успешно используемое устройство состоит из рычага, поворачиваемого по горизонтальной оси, рис. 37, с буровыми инструментами, прикрепленными к более короткому концу, и бригады из нескольких человек, совершающих возвратно-поступательное движение к более длинному концу.При желании к более длинному концу можно добавить грузы для частичного уравновешивания бурового инструмента.

Рис. 34 Натягивание закрепленного горизонтального каната для получения возвратно-поступательного движения

Рис. 35 Ударное бурение. Подъем и опускание можно получить, потянув веревку вниз и отпустив. (А)

Рис. 35 Ударное сверление. Подъем и опускание можно получить, потянув веревку вниз и отпустив. (В)

Фиг.36 Шкив, установленный на треноге, используется для возвратно-поступательного движения при ударном бурении и подъеме

Рис. 37 Использование рычага для получения возвратно-поступательного движения

Существует несколько вариантов пружинной балки или системы пружинных стержней, Рис. 38, 39 и 40. На Рис. 38 линия для сверления прикреплена к концу горизонтальной деревянной консольной балки, чем-то напоминающей трамплин. Жесткость балки можно отрегулировать либо путем изменения количества лепестков в пружине, либо путем изменения положения опоры, ближайшей к концу балки, к которой прикреплены инструменты.В зависимости от жесткости балки, упругости троса или другого материала, прикрепляющего инструменты к балке, массы инструментов и природы проникаемых материалов, система будет иметь некоторую собственную частоту. То есть, если балку согнуть, а затем отпустить, система будет колебаться с постоянным числом циклов в минуту с непрерывно уменьшающейся длиной хода, пока движение не будет полностью затухать за счет трения в системе. Если при каждом ходе вниз прикладывается тяга вниз, систему можно заставить бесконечно колебаться с минимальными затратами работы.На практике рабочая бригада стоит вокруг троса, прикрепленного к пружинной балке, и через определенные интервалы прикладывает направленную вниз силу для поддержания колебаний системы. Как вариант, к балке можно прикрепить отдельную веревку для каждой. Каждый рабочий помещает ступню в петлю или стремени и обеспечивает необходимое движение ногой и ступней. Этот метод иногда называют «выбиванием колодца». По мере изменения массы инструмента, глубины отверстия и материала, в который проходит проникновение, изменяется собственная частота системы.Это можно компенсировать, регулируя жесткость балки, изменяя количество створок или длину без опоры. Большая масса инструмента уменьшает количество колебаний в минуту, а большая жесткость балки увеличивает их.

Чуть менее сложный, но широко используемый в Северной Америке в первой половине XIX века пружинный столб (рис. 39). Его делают из дерева длиной 8–10 м с диаметром, сужающимся от примерно 20 см на одном конце до 10 см на другом.Большой конец прикрепляется к земле, возможно, путем наложения на него камней или бревен. Он поддерживается точкой опоры примерно на одной трети длины от нижнего конца. Верхний конец может быть на высоте 2,5-3,0 м. К верхнему концу можно было прикрепить стропу для качания шеста.

Как в случае пружинной балки, так и в случае пружинной стойки, верхний шкив необходим для вытягивания инструментов из отверстия и для сброса. Этот шкив обычно поддерживается на отдельной конструкции, такой как штатив.

На рис. 40 показано устройство для бурения скважин в Китае, в котором для получения колебательного движения используется большой лук. Этот общий тип устройства насчитывает как минимум 2 600 лет, и приписывают его бурение до глубины 1 000 м. Такие колодцы использовались для добычи рассола, из которого производилась соль во внутренних районах Китая. Линия сверления сделана из секций расщепленного бамбука, которые сращиваются вместе путем вырезания блокирующих пазов, где концы перекрываются, и связывания стыка вместе сталью или пенькой.Хороший бамбук имеет примерно такую ​​же прочность на разрыв на единицу веса, что и низкоуглеродистая сталь. Однако очевидно, что он не такой гибкий, как трос или трос, поэтому показанная катушка большого диаметра используется для наматывания бамбуковой буровой лески. Ниже приведены некоторые размеры устройства, изображенного на Рис. 39:

Длина лука

12-15 м

Диаметр дужки

20-25 см

Диаметр стального троса для тетивы

15-16 мм

Диаметр мотовила

4 м (приблизительно)

Вращающийся барабан или «катушка», приводимый в действие любым удобным источником энергии, часто используется при бурении скважин (Рисунок 41).Если веревка свободно намотана вокруг вращающегося барабана, она останется неподвижной, пока барабан вращается. Однако, когда один конец веревки натянут туго, трение заставит веревку двигаться вместе с поверхностью барабана, и комбинацию веревки и барабана можно использовать в качестве брашпиля. Поочередно натягивая веревку и позволяя ей ослабнуть, можно поднимать и опускать груз, например ударную коронку, набор гидравлических ударных инструментов или ковш для разгрузки. Постоянно удерживая конец троса в натянутом состоянии во время подачи с барабана, систему можно также использовать для извлечения инструментов из колодца.

Рис. 38 Пружина для получения возвратно-поступательного движения

Рис. 39 Пружинный стержень для получения возвратно-поступательного движения.

Рис. 40 Традиционное китайское буровое оборудование. (а) буровая установка с носовой частью для получения возвратно-поступательного движения и барабаном для бамбукового бурового каната

Рис. 40 Традиционное китайское буровое оборудование. (b) соединение в разрезной бамбуковой буровой линии

Рис.40 Традиционное китайское буровое оборудование. (c) буровые инструменты

Рис. 41 Вращающийся барабан или «катушка» для получения возвратно-поступательного движения или для использования в качестве лебедки

Буровые системы, такие как шнековые, струйные и гидравлические ударные, используют колонну труб или насосно-компрессорных труб для соединения реальных буровых инструментов с подводом мощности на уровне земли или над ней. Когда инструменты должны быть поднесены к поверхности земли, необходимо по очереди отсоединять отрезки трубы и откладывать их в сторону.Чтобы вернуть инструменты на дно отверстия, необходимо изменить эту процедуру в обратном порядке. По мере того, как отверстие становится глубже, этот процесс занимает больше времени и, таким образом, замедляется. Раннее ударное бурение выполнялось жесткими бурильными штангами, сделанными из деревянных или стальных секций, соединенных вместе. Их также приходилось соединять и расцеплять каждый раз, когда инструменты вставлялись в отверстие или вынимались из него. С другой стороны, в современном ударном бурении и спуске инструменты обычно гибко подключаются к подводимой мощности с помощью веревки или кабеля.Это означает, что инструменты могут быть быстро удалены из скважины или возвращены в скважину, просто потянув вверх или выпустив веревку без какого-либо разъединения или соединения.

Как манильный канат диаметром 25-40 мм (1–1½ дюйма), так и стальной канат или кабель диаметром примерно 10 мм (3/8 дюйма) успешно использовались в операциях самопомощи при бурении скважин. Чтобы продлить срок службы троса или каната, следует использовать шкив максимально возможного диаметра. Веревки местного производства с короткими или грубыми волокнами, такими как кокосовое волокно (волокно кокосовой шелухи), могут быть ненадежными и недолговечными и вызывать задержки и потери, намного превышающие деньги, сэкономленные на их использовании..

Ранее упоминались буровые канаты из расколотого бамбука, успешно применяемые в Азии более 25 веков.

Термин «разработка скважины» относится к процессу удаления более мелких частиц из водоносного горизонта непосредственно вокруг экрана скважины, чтобы сделать водоносный горизонт более проницаемым и, таким образом, снизить сопротивление потоку воды в скважину. Это означает, что при заданной скорости откачки депрессия в скважине и, следовательно, высота откачки будут уменьшены.Для разработки колодца важно, чтобы отверстия в экране колодца были выбраны подходящего размера. Это требует сбора материала, взятого из водоносного горизонта в процессе бурения. Одно практическое правило гласит, что отверстия должны быть такого размера, чтобы через них прошли самые маленькие 2/3 частиц водоносного горизонта.

Разработка достигается за счет попеременного перетекания воды в скважину и из нее. Во время притока некоторые мелкие частицы будут уноситься в скважину через сито, но другие мелкие частицы будут соединяться между частицами, слишком большими для прохождения через сито.Изменение направления потока приведет к вытеснению таких частиц и предоставит им возможность пройти через экран в течение следующего периода притока. Мелкодисперсный материал, поступающий в колодец, в конечном итоге удаляется с водой. Удаление мелкодисперсного материала во время разработки, помимо увеличения производительности скважины, предохраняет насос, который позже устанавливается, от истирания.

Колодец, наверное, самый простой способ разработки. Каждый раз, когда желонка поднимается и опускается, вода поднимается в колодец и выходит из него.Мелкодисперсный материал, попадающий в колодец, задерживается внутри желонки и удаляется из колодца. Количество мелкого материала в желонке показывает, насколько далеко продвинулся процесс развития. Особый тип желонки, известный как песочный насос, имеет внутри поршень. Этот поршень прикреплен к желону таким образом, что он перемещается вверх внутри желонки при переходе от провисания к натянутому. Движение этого поршня оказывает сильное воздействие на колодец и помогает втягивать песок в желонку.

Гидравлический блок, который действует как поршень или плунжер внутри обсадной колонны, можно прикрепить к колонне труб и заставить перемещаться вверх и вниз с целью развития. Гидравлический блок может состоять из двух или более деревянных дисков, скрепленных между собой резиной, которая контактирует с внутренней частью кожуха.

Скважины также можно разрабатывать путем откачки воды с высокой скоростью для создания большой депрессии. Перекачивание внезапно прекращается, и большое количество накопившейся воды стекает в скважину, чтобы обратить поток через водоносный горизонт вокруг фильтра.Сжатый воздух также может использоваться для нагнетания скважины во время разработки.

Если водоносный горизонт состоит из мелких частиц без значительного изменения размера, может оказаться невозможным адекватное увеличение проницаемости вокруг экрана с помощью методов разработки, описанных выше. В этом случае производительность скважины может быть увеличена за счет гравийной набивки, то есть путем введения материала вокруг экрана, размер частиц которого больше, чем в водоносном горизонте. Использование гравийной набивки позволяет использовать большие отверстия в фильтре и, следовательно, дает больший процент площади притока.Он также окружает экран слоем материала с более высокой проницаемостью, чем сам водоносный горизонт.

Одним из способов введения гравия является сначала опускание временной обсадной колонны, диаметр которой больше диаметра последней обсадной колонны и фильтра. Конечная обсадная колонна и экран опускаются внутрь временной обсадной колонны и удерживаются концентрическими направляющими, в то время как гравий вводится в кольцевое пространство между обсадными колоннами. Затем временную обсадную колонну можно вытащить из отверстия. Другой метод — просверлить отверстие несколько больше, чем обсадная колонна, до уровня грунтовых вод.Затем обсадную колонну опускают, и кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной заполняют гравием. По мере погружения обсадной трубы в водоносный горизонт часть гравия опускается вместе с обсадной колонной. Во время разработки больше гравия опускается, чтобы занять объем, оставленный песком, проходящим через фильтр в скважину. Гравий также можно вводить вокруг сита через несколько небольших отверстий, просверленных для этой цели вокруг a. маленький круг, концентрический с колодцем.

Размер и градация используемого гравия должны быть такими, чтобы очень небольшая часть материала окружающего водоносного горизонта могла попасть в пустоты между частицами гравия.Если это произойдет, проницаемость гравийной набивки может значительно снизиться. Размер проема сита выбирается как можно большим, чтобы не допустить попадания материала гравийной набивки в скважину.

После разработки скважины обычно желательно заполнить и закрыть кольцевое пространство между внешней стороной обсадной колонны и скважиной. Эта операция, известная как заливка цементным раствором, проводится для предотвращения попадания грязной поверхностной воды непосредственно в скважину и для обеспечения прочной опоры верхней части обсадной колонны.Смесь портландцемента и воды, смешанная до довольно жидкой консистенции, является наиболее часто используемым материалом для затирки швов. Суспензия глины и воды иногда также используется на больших глубинах, где изменения влажности не вызывают усадки и набухания глины.

Если использование насосного оборудования для укладки цементного раствора нецелесообразно, его необходимо затекать на место под действием силы тяжести. Кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной, вероятно, должно быть не менее 5 см (2 дюйма). Также можно использовать длинный тонкий стержень, чтобы раствор затекал во все пустоты.Раствор должен выходить от поверхности на глубину не менее 6 м (20 футов), чтобы обеспечить надлежащее санитарное уплотнение между обсадной колонной и просверленным отверстием.

Никаких усилий не обходится без проблем, но те, которые встречаются при бурении скважин малого диаметра, могут показаться более трудными, поскольку они обычно возникают в местах, где их нельзя увидеть. Следовательно, для диагностики и преодоления проблем необходимо развивать высокую степень «чувства», дедукции, рассуждений и изобретательности. У бурильщиков есть два основных правила в отношении проблем:

(1) Предотвращайте проблемы до их возникновения , а не пытайтесь исправить их после того, как они возникнут.Это требует большой внимательности к звукам, ощущениям, физическому состоянию инструментов и обрезков и постоянных попыток предвидеть, что может пойти не так.

(2) Пытаясь решить проблему, не предпринимает быстрых или необдуманных действий , которые могли бы сделать проблему более трудной или невозможной для решения.

При бурении скважин, особенно с трудоемкими системами, возникают как минимум три типа проблем:

а. Мелкие инструменты, падающие в отверстие. Любой инструмент, достаточно маленький, чтобы поместиться в отверстие и регулярно используемый вокруг отверстия, рано или поздно упадет в него. Чтобы предотвратить это, все такие инструменты должны быть привязаны к какому-нибудь неподвижному объекту прочным шнуром. Длинные тонкие предметы, такие как удлинители шнека, которые регулярно соединяются и отсоединяются, должны иметь предохранительное устройство, такое как кусок стержня, пропущенный через них, чтобы они не соскользнули в отверстие при случайном падении. «Рыболовные» приемы удаления предметов из ямы будут рассмотрены позже.

г. Инструменты застряли в отверстии. Хотя некоторые случаи застревания инструментов, вероятно, неизбежны, правильная конструкция и техническое обслуживание могут минимизировать количество таких случаев. Режущие кромки инструментов должны быть сделаны и обслуживаться так, чтобы они прорезали отверстие достаточно большого размера, чтобы оставался зазор вокруг остальной части оборудования. Инструменты должны быть сконструированы с достаточно плавными переходами в поперечном сечении, чтобы не было острых выступов, которые могли бы зацепиться из-за неровностей в отверстии или над которыми могли заклиниваться извлеченные частицы.Когда инструменты все же заклинивают в отверстии, обычно необходимо использовать какое-либо устройство, увеличивающее силу, такое как цепная таль или автомобильные домкраты, чтобы вытащить их. Поскольку сила, необходимая для высвобождения инструмента, часто может быть значительной (даже если между инструментом и обсадной колонной заклинивается только небольшой кусочек гравия), оборудование должно быть сконструировано таким образом, чтобы выдерживать нагрузку в несколько тонн. Если есть опасения, что веревка, трос или струна трубы порвутся при сильном натяжении, обычно можно зацепиться непосредственно за застрявший инструмент с помощью правильно спроектированного крюка на конце другой более прочной веревки, троса или струны трубы.Затем вытягивание может продолжаться на последнем или на обоих приставках. При проектировании следует учитывать необходимость закрепления верхних частей инструментов. Например, желонки и ударные долота должны быть сделаны с большими, удобными для зацепления дугами.

Промышленные ударные инструменты включают в себя набор «банок». Это тяжелая, плотно прилегающая пара звеньев, встроенная в буровую систему. Поскольку звенья могут скользить друг в друге, часть буровой штанги над ясами может быть поднята на небольшое расстояние, прежде чем буровое долото покинет забой скважины.Это небольшое относительное движение и масса верхней буровой штанги и лески можно использовать для поднятия застрявшего бурового долота вверх, чтобы освободить его. Удар ясов вызывает большую силу, чем обычно можно получить при постоянном натяжении. Если сверло застревает над дном отверстия, ясы также можно использовать для движения вниз. Предшественником ясов были два-три звена тяжелой цепи, соединяющие верхнюю и нижнюю часть буровой колонны. Они, однако, сильно страдают как при движении вверх, так и при движении вниз и являются относительно недолговечными.

г. Инструменты, которые отслаиваются в отверстии. Возникновение этой проблемы можно свести к минимуму, постоянно проверяя состояние инструментов и креплений. Однако, когда необходимо удалить отколовшийся или упавший инструмент из скважины, этот процесс называется «ловлей рыбы». Часто для выполнения этой задачи необходимо изготавливать специальные инструменты. Это может потребовать как значительной изобретательности, так и большого количества проб и ошибок. Оттискной блок может быть ценным при разработке рыболовных инструментов.Это неглубокий цилиндрический контейнер диаметром, который точно подходит к отверстию, с открытым дном и верхом, который можно прикрепить к колонне труб или желонке. Емкость заполнена веществом, таким как мыло, воск или жир, достаточно твердым, чтобы держать форму, но достаточно мягким, чтобы оставить отпечаток. Его осторожно опускают на объект, на который нужно ловить рыбу, так что отпечаток, оставленный на блоке, дает информацию о форме, местоположении и ориентации объекта, что полезно при выборе инструментов и стратегии, которые будут использоваться при ловле рыбы.Оттискной блок можно сделать из толстого деревянного диска с полоской листового металла, прибитой по внешнему краю. Деревянный брусок можно забить гвоздями, чтобы закрепить слепочный материал.

Некоторые часто используемые рыболовные инструменты показаны на Рис. 42. Другие инструменты должны быть разработаны для решения данной проблемы.

Рис. 42 Рыболовные инструменты. (a) для извлечения отрезков трубы

Рис. 42 Рыболовные инструменты. (b) цилиндр из листового металла с зубьями, которые сгибаются вместе, чтобы закрыть дно для захвата мелких предметов

Рис.42 Рыболовные инструменты. (c) копье для извлечения оборванной веревки или кабеля с защелкой для захвата долот или желобов

Рис. 42 Рыболовные инструменты. (г) крючок с направляющей для крепления дополнительной лески к прихваченному инструменту


Буровые растворы для глубоководных месторождений: обзор

1. Введение

Операции по разведке и добыче на глубоководных и сверхглубоководных месторождениях по всему миру за последние годы претерпели важные и критические изменения.Под глубоководом обычно понимается любая вода на глубине более 1500 футов, тогда как воды глубже 7000 футов переходят в категорию сверхглубоководных [1]. Регулярно устанавливаются новые рекорды глубины воды и измеренной глубины на глубоководье. В целом разработка глубоководных месторождений ведется в условиях дорогостоящих, рискованных и длительных проектов; таким образом, они обычно менее чувствительны к краткосрочным колебаниям цен на нефть, чем разработки на суше [1, 2, 3].

Бурение — это изначальный и решающий этап успешной разведки глубоководных месторождений.Основными целями бурения являются безопасное достижение цели в кратчайшие сроки и с минимально возможными затратами, с необходимыми дополнительными ограничениями отбора проб и оценки, продиктованными конкретным применением. Само бурение составляет гораздо большую долю общих затрат на скважину при разработке на море, чем при разработке на суше. Ключевые факторы затрат на морское бурение включают глубину воды, глубину скважины, пластовое давление и температуру, размер месторождения и расстояние от берега. Буровые растворы могут составлять от 15 до 18% общей стоимости бурения скважин, но могут вызывать 100% проблем при бурении [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10].

Таким образом, новые глубоководные открытия по всему миру становятся сложными техническими, эксплуатационными, экологическими и экономическими проблемами, где многие из этих задач сосредоточены на выборе, разработке и применении технологий буровых растворов и жидкостей для заканчивания скважин [1, 2, 3, 4, 5].

Эксплуатационные вопросы и проблемы, связанные с разработкой и применением бурового раствора для глубоководных месторождений, в целом хорошо известны: узкие границы градиента порового давления / давления трещин, устойчивость ствола скважины, набухание глины, образование газовых гидратов, повреждение пласта, солевые образования, потеря циркуляции, прихваченная труба, транспортировка шлама, экологические аспекты и аспекты безопасности [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11].При проектировании, выборе и применении правильной жидкостной системы или добавок необходимо уравновесить каждую из этих проблем с точки зрения их влияния на глубоководное бурение.

В литературе есть несколько работ по темам, рассматриваемым в данной главе; однако некоторые из них касаются только проблем при глубоководном бурении, в то время как другие занимаются только системами буровых растворов для контроля некоторых эксплуатационных проблем, обнаруживаемых при глубоководном бурении.Таким образом, настоящая глава призвана дать общий обзор основных проблем и исследований, связанных с разработкой и применением буровых растворов для глубоководных месторождений, путем пересмотра современного состояния современных и инновационных технологических решений, описанных в литературе, где бурение Гидравлические системы и добавки, используемые для решения этих проблемных и сложных задач и управления ими, также тщательно проверяются.

2. Проблемы и новые достижения для глубоководных буровых растворов

2.1. Стабильность ствола скважины и набухание глин

Геологические аспекты, которые следует учитывать при глубоководном бурении, сильно отличаются от тех, которые встречаются на суше и на мелководье. Как правило, геологические образования, обнаруженные на глубоководных месторождениях, относительно молодые и очень реактивные [11, 12, 13, 14, 15]. Таким образом, общепризнано, что высокореактивные сланцевые пласты являются неотъемлемой частью глубоководного бурения, где их взаимодействие с буровыми растворами является основным фактором нестабильности ствола скважины, что считается одной из основных причин проблем, пустой траты времени и т. Д. затраты при бурении [16, 17, 18].Таким образом, проблемные сланцы являются причиной более 90% проблем нестабильности ствола скважины [18]. Более того, сообщалось, что сланцы (в основном глины) составляют 75% всех пластов, пробуренных нефтяной и газовой промышленностью [16].

Нестабильность ствола скважины в основном связана с диспергированием глин на ультрамелкие коллоидные частицы, что напрямую влияет на свойства и характеристики бурового раствора [19]. Как правило, стабильность ствола скважины не является проблемой для большинства сланцевых пластов, когда бурение проводится с использованием буровых растворов на нефтяной и синтетической основе.Однако использование этих буровых растворов ограничено из-за высокой стоимости и экологических ограничений, особенно для глубоководных операций [16, 19]. Таким образом, растущие экологические проблемы в настоящее время требуют замены жидкостей на нефтяной основе экологически чистыми буровыми растворами на водной основе, которые могут взаимодействовать со сланцами, вызывая нежелательные явления набухания глины [20].

Проблемы нестабильности ствола скважины, вызванные набуханием глины, широко известны: облупление сланцев, закрытие ствола, приводящее к образованию плотного ствола, провалы, приводящие к заполнению при спусках, и проблемы при спуске обсадной колонны.Кроме того, были выявлены другие важные проблемы, такие как накопление шлама, приводящее к снижению эффективности очистки ствола, накопление толстых слоев шлама и снижение скорости проникновения, возникающее из-за комкования бурового долота липкой глиной [13, 15]. Более того, нестабильность ствола скважины может привести к потере буровой компоновки, боковых стволов скважины или, в худшем случае, к полному отказу от скважины. Следовательно, эти проблемы могут значительно снизить скорость бурения, а также значительно увеличить затраты на разведку и добычу [15].Таким образом, минимизация и контроль взаимодействия сланцевого флюида во время глубоководного бурения становится одной из наиболее важных задач при разработке и выборе глубоководных буровых растворов.

2.1.1. Минералогия глины

Глинистые минералы составляют около 50–60 мас.% Большинства сланцев; таким образом, физические свойства и поведение сланца, взаимодействующего с буровым раствором, зависят от типа и количества глины в сланце. Глины — это природные минералы, образованные в результате выветривания и разложения магматических пород.Это слоистые минералы, относящиеся к филлосиликатам, состоящие из стопок отрицательно заряженных двумерных алюмосиликатных слоев [15]. Существует множество различных глинистых минералов, различающихся по составу, расположению слоев и замещению. Однако с точки зрения устойчивости сланцев наиболее подходящими глинистыми минералами являются каолинит, иллит, смектит и хлорит. Их основные характеристики опубликованы [11, 21] и показаны в таблице 1.

Глиняный минерал Химические элементы Морфология Площадь поверхности (м 2 / г) Типичный диапазон CEC (мэкв / 100 г) Å Слой )
Каолинит Al 4 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 Наборная пластина или листы 20 3–6 7 Хлорит (Mg, Al, Fe) 12 [(Si, Al) 8 O 20 ] (OH) 16 Пластины, соты, розетка кочана капусты или вентилятор 100 10–40 14
Illite (K 1-1 , 5 Al 4 [Si 7-6 , 5 Al 1-1 , 5 O 20 ] (OH) 4 ) Неровная с удлиненными шипами или гранулы 100 20–40 10
Смектит (1 / 2Ca, Na) 0,7 (Al, Mg, Fe) 4 [(Si, Al) 8 O 20 ] ∙ nH 2 O Неровные, волнистые, морщинистые листы, паутина или соты 700 80–150 12–14

Таблица 1.

Характеристики глинистых минералов, участвующих в устойчивости сланцев.

Каолинит обычно считается высокостабильной минеральной глиной, не набухающей, с относительно небольшой площадью поверхности и низкой адсорбционной способностью (катионообменная емкость (CEC) = 3–10 мэкв / 100 г), как показано в таблице 1. Каолинитовая глина легко диспергируется в буровых растворах на водной основе [11, 18]. Хлорит обычно считается не набухающей глиной. Хлоритные минералы содержат слой оксида алюминия, расположенный между двумя слоями диоксида кремния и слоем оксида магния или железа, и без промежуточной воды.Минералы иллитовой глины схожи с хлоритом по реакционной способности, демонстрируя низкую адсорбционную способность, способность к набуханию / усадке и промежуточные свойства между каолинитом и смектитом, как показано в таблице 1. Сообщалось, что некоторые более старые сланцевые породы с высокой степенью диагенеза содержат только хлорит и иллит в качестве глинистых компонентов. Большинство этих сланцев относительно инертны, но некоторые из них могут гидратироваться и осаждаться [11, 18]. В таблице 1 показаны также свойства минералов смектита, которые обладают более высокой адсорбционной способностью (емкость катионного обмена = 80–150 мэкв / 100 г), что указывает на более высокую реакционную способность и потенциал набухания, о чем широко сообщалось в литературе [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20].Минералы смектита включают множество глин, таких как монтмориллонит, гекторит и бейделлит. Кроме того, обнаружены и описаны смешанные глинистые минералы, такие как иллит-смектит и хлорит-смектит [11, 21]. Несколько экспериментальных методов, таких как дифракция рентгеновских лучей (XRD), спектроскопия и микроскопия, используются для идентификации и характеристики минеральных глин. На рис. 1 показаны фотографии типичных глинистых минералов, описанных ранее, с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).

Рисунок 1.

СЭМ-фотографии типичных глинистых минералов, участвующих в нестабильности сланцев. Слева направо: каолинит, хлорит-иллит и смектит (монтмориллонит). Изображения воспроизведены из «Архива изображений глины» Минералогического общества Великобритании и Ирландии и Общества минералов глины (www.minersoc.org/gallery.php?id=2).

Исследования, описанные в литературе по набуханию и ингибированию глины, чаще всего сосредоточены на смектитовых глинах из-за их хорошо известной способности к набуханию и частоты, с которой они обнаруживаются во время буровых работ [15].Тем не менее, также сообщалось [13], что каолинитовые и иллитовые сланцы могут быть очень нестабильными при бурении, вызывая проблемы забивания долот, предполагая, что межслоевое расширение нельзя рассматривать как универсальный причинный механизм нестабильности сланцев. Тем не менее, тенденция смектитов, насыщенных натрием, к макроскопическому набуханию в целом была определена как основной источник нестабильности сланца, который потенциально может привести к обрушению ствола скважины. Следовательно, более глубокое понимание механизмов, участвующих во взаимодействии между буровыми растворами на водной основе и минеральными глинами, является ключевым вопросом для достижения успеха при глубоководном бурении.

2.1.2. Механизмы набухания

Под воздействием водного раствора глинистые минералы адсорбируют молекулы воды и набухают. Это явление также известно как буровая платформа cl

Википедия

Интегрированная система бурения скважин

Буровая установка для бурения взрывных скважин

Буровая установка — это интегрированная система, которая бурит скважины, такие как нефтяные или водяные скважины, в недрах земли. Буровые установки могут быть массивными конструкциями, в которых размещается оборудование, используемое для бурения водяных скважин, нефтяных скважин или скважин для добычи природного газа, или они могут быть достаточно маленькими, чтобы их мог перемещать вручную один человек, и такие шнеки называются шнеками.Буровые установки могут отбирать образцы подземных минеральных отложений, физических свойств испытательной породы, почвы и грунтовых вод, а также могут использоваться для установки подземных сооружений, таких как подземные коммуникации, приборы, туннели или скважины. Буровые установки могут быть мобильным оборудованием, установленным на грузовиках, гусеницах или трейлерах, или более постоянных наземных или морских сооружениях (например, нефтяных платформах, обычно называемых «морскими нефтяными вышками», даже если они не содержат буровую установку). Термин «буровая установка» поэтому обычно относится к сложному оборудованию, которое используется для проникновения через поверхность земной коры.

Малые и средние буровые установки являются мобильными, например, те, которые используются при разведочном бурении, взрывных скважинах, водяных скважинах и экологических исследованиях. Более крупные установки способны пробурить тысячи метров земной коры, используя большие «буровые насосы» для циркуляции бурового раствора (шлама) через буровое долото и вверх по кольцевому пространству обсадной колонны для охлаждения и удаления «шлама» во время работы скважины. просверлен. Подъемники на буровой установке могут поднимать сотни тонн труб. Другое оборудование может нагнетать кислоту или песок в резервуары для облегчения добычи нефти или природного газа; а в удаленных местах могут быть постоянные места проживания и питания экипажей (а их может быть более сотни).Морские буровые установки могут работать за тысячи миль от базы снабжения с нечастой сменой экипажа или циклами.

История []

Антикварная буровая установка выставлена ​​в Западном историческом музее в Лингле, штат Вайоминг. Он использовался для бурения многих скважин на воду в этом районе — многие из них до сих пор используются.
Старинные буровые установки в Цзыгун, Китай

До разработки двигателей внутреннего сгорания в конце 19 века основным методом бурения горных пород была мускулатура человека или животного.Техника бурения нефтяных скважин с помощью ударного или вращательного бурения уходит корнями в древнюю китайскую династию Хань в 100 г. до н.э., когда ударное бурение использовалось для добычи природного газа в провинции Сычуань. [1] Ранние методы бурения нефтяных и газовых скважин казались примитивными, так как требовали некоторых технических навыков. [1] [2] Эти навыки включали в себя доступность тяжелых железных битов и длинных бамбуковых шестов, изготовление длинных и прочных кабелей, сотканных из бамбукового волокна, и рычагов.Тяжелые железные биты были прикреплены к длинным бамбуковым тросам, подвешенным к бамбуковым вышкам, а затем их неоднократно поднимали и опускали в вырытую вручную яму, заставляя от двух до шести человек прыгать на рычаге. [1] Нефтяные скважины династии Хань, пробуренные ударным бурением, были эффективны, но к 10 веку достигли глубины 10 метров и 100 метров. [1] К XVI веку китайцы исследовали и бурили нефтяные скважины глубиной более 2000 футов. [2] Модернизированный вариант древней китайской техники бурения был использован американским бизнесменом Эдвином Дрейком для бурения первой нефтяной скважины в Пенсильвании в 1859 году с использованием небольших паровых двигателей для обеспечения процесса бурения, а не человеческих мускулов. [1]

В 1970-х годах, за пределами нефтегазовой промышленности, шарошечные долота, использующие циркуляцию бурового раствора, были заменены первыми пневматическими поршневыми буровыми установками с обратной циркуляцией (RC), которые практически устарели для большинства мелкосерийных скважин и стали теперь используется только в определенных ситуациях, когда камни исключают другие методы. Бурение с дистанционным управлением оказалось намного быстрее и эффективнее, и оно продолжает совершенствоваться благодаря лучшей металлургии, получению более твердых и долговечных долот и компрессоров, обеспечивающих более высокое давление воздуха при больших объемах, что обеспечивает более глубокое и быстрое проникновение.Алмазное бурение практически не изменилось с момента его создания.

Нефтяное бурение []

Буровые установки для добычи нефти и природного газа используются не только для определения геологических резервуаров, но и для создания скважин, которые позволяют добывать нефть или природный газ из этих резервуаров. В первую очередь на береговых нефтегазовых месторождениях после бурения скважины буровая установка будет снята со скважины, а сервисная установка (меньшая установка), специально построенная для заканчивания, будет перемещена к скважине, чтобы получить хорошо на линии. [3] Это освобождает буровую установку для бурения еще одной скважины и оптимизирует операцию, а также позволяет специализироваться на определенных услугах, то есть на заканчивание по сравнению с бурением.

Горно-бурение []

Горные буровые установки используются для двух основных целей: разведочное бурение, которое направлено на определение местоположения и качества полезных ископаемых, и эксплуатационное бурение, используемое в производственном цикле при добыче полезных ископаемых. Буровые установки, используемые для взрывных работ в открытых горных выработках, различаются по размеру в зависимости от размера желаемой скважины и обычно подразделяются на меньшие предварительно разделенные и большие эксплуатационные скважины.Подземная добыча полезных ископаемых (скальные породы) использует различные буровые установки в зависимости от желаемой цели, такой как добыча, установка болтов, прокладка кабелей и проходка туннелей.

Мобильные буровые установки []

Мобильная буровая установка на грузовике

На раннем этапе разведки нефти буровые установки были полупостоянными по своей природе, а вышки часто строились на месте и оставлялись на месте после завершения скважины. В последнее время буровые установки представляют собой дорогие машины, изготавливаемые по индивидуальному заказу, которые можно перемещать от скважины к скважине.Некоторые легкие буровые установки похожи на мобильный кран и обычно используются для бурения водяных скважин. Большие наземные буровые установки необходимо разбивать на секции и грузы для перемещения на новое место, что часто может занять недели.

Небольшие мобильные буровые установки также используются для бурения или бурения свай. Буровые установки могут варьироваться от 100-тонных буровых установок непрерывного действия (CFA) до небольших установок с пневматическим приводом, используемых для бурения скважин в карьерах и т. Д. Эти установки используют те же технологии и оборудование, что и установки для бурения нефтяных скважин, только в меньшем масштабе.

Буровые механизмы, описанные ниже, отличаются механически с точки зрения используемого оборудования, а также с точки зрения метода удаления бурового шлама с режущей поверхности сверла и возврата на поверхность.

Классификация буровых установок []

Есть много типов и конструкций буровых установок. Многие буровые установки могут переключать или комбинировать различные технологии бурения по мере необходимости. Буровые установки можно описать с помощью любого из следующих атрибутов:

По потребляемой мощности []

  • Механический — установка использует преобразователи крутящего момента, сцепления и трансмиссии, приводимые в действие собственными двигателями, часто дизельными.
  • Электрооборудование — основные механизмы приводятся в движение электродвигателями, обычно мощность которых вырабатывается на месте с помощью двигателей внутреннего сгорания.
  • Гидравлический — установка в основном использует гидравлическую энергию.
  • Пневматический — буровая установка в основном приводится в действие сжатым воздухом.
  • Steam — установка оснащена паровыми двигателями и насосами (устарела после середины 20 века).

Используемая труба []

  • Трос — плетеный пеньковый или проволочный трос используется для подъема и опускания сверла.
  • Обычный — используются металлические или пластиковые бурильные трубы разных типов.
  • ГНКТ — использует одну гибкую трубу достаточной длины, хранящуюся на барабане диаметром до пяти метров, и забойный буровой двигатель.
  • Цепь — цепь используется для подъема и опускания бурового долота в некоторых гидравлических станках.

По высоте []

Буровые установки различаются по высоте в зависимости от количества соединенных стыков бурильных труб, которые они могут «стоять» в буровой вышке, когда она находится вне скважины.Обычно это делается при замене бурового долота или во время «каротажа» скважины. Одно соединение трубы обычно составляет около 30 футов в длину.

  • Одинарный — вмещает только одиночные бурильные трубы. Наличие или отсутствие вертикальных «пальцев» стеллажа для труб варьируется от буровой к буровой.
  • Двойная вышка может удерживать две соединенные бурильные трубы, называемые «двойной стойкой» или просто «двойной».
  • Тройная буровая вышка может удерживать три соединенных бурильных трубы: «тройную стойку» или «тягу».
  • Qua — может удерживать четыре соединенных бурильных трубы, называемых «четырехъядерной стойкой» или «четырехугольником». Вышки такого размера редко используются для наземных операций, но используются при бурении на море.

методом вращения или методом сверления []

  • Отсутствие вращения включает установки прямого толкания и большинство сервисных установок.
  • Поворотный стол — вращение достигается поворотом квадратной или шестиугольной трубы («Келли») на поворотном столе на уровне пола буровой.
  • Верхний привод — вращение и циркуляция осуществляются в верхней части бурильной колонны на двигателе, который движется по гусенице вдоль вышки.Это конструкция самых современных буровых установок.
  • Sonic — использует в основном энергию вибрации для продвижения бурильной колонны.
  • Молоток — использует вращение и ударную силу (см. Сверло для забивки отверстий).

По позиции вышки []

  • Обычный — вышка вертикальная.
  • Наклон — вышка наклонена под углом 45 градусов для облегчения горизонтального бурения.

Направленное бурение []

Направленное бурение выполняется забойным двигателем на компоновке низа бурильной колонны.Направление контролируется беспроводным контроллером для бурения скважины любым способом, который требуется бурильщику.

Методы бурения []

Существуют различные методы бурения, которые можно использовать для бурения скважины в земле. У каждого есть свои преимущества и недостатки с точки зрения глубины бурения, типа возвращаемого образца, затрат и достигнутой скорости проникновения. К некоторым типам относятся: роторная резка, роторный абразив, роторный реверс, кабельный инструмент и ультразвуковое бурение.

Шнековое бурение []

Шнековое бурение осуществляется с помощью винтового винта, который при вращении забивается в землю; Земля поднимается в скважину лопастью винта. Шнековое бурение с полым штоком используется для более мягких грунтов, таких как болота, где скважина не остается открытой сама по себе, для экологического бурения, инженерно-геологического бурения, инженерных и геохимических разведочных работ при разведке месторождений полезных ископаемых. Прочные лопастные шнеки / ковшовые шнеки используются при бурении тяжелых грунтов.В некоторых случаях шахты выкапываются шнековыми бурами. Маленькие шнеки могут быть установлены на задней части грузового автомобиля, а большие шнеки используются для проходки свай под фундаменты мостов.

Шнековое бурение ограничивается почвой, мягкими рыхлыми образованиями или слабовыветрелыми породами. Это дешево и быстро.

Ударно-вращательное воздушное бурение []

Бурение

RAB наиболее часто используется в разведке полезных ископаемых. (Этот инструмент также известен как сверло для погружения в отверстие.) В буровой установке используется пневматический «молот» с поршневым возвратно-поступательным движением для энергичного забивания тяжелого бурового долота в породу. Сверло выполнено из полой твердой стали и имеет вольфрамовые стержни толщиной ~ 20 мм, выступающие из стальной матрицы в виде «кнопок». Вольфрамовые пуговицы — это режущая поверхность сверла.

Шлам выдувается за пределы штанг и собирается на поверхности. Воздух или смесь воздуха и пены поднимают черенки.

Бурение с RAB используется в основном для разведки полезных ископаемых, бурения скважин на воду и взрывных работ в шахтах, а также для других применений, таких как машиностроение и т. Д.RAB производит образцы более низкого качества, потому что шлам взрывается за пределы штанг и может быть загрязнен от контакта с другими породами.
Бурение с RAB на большой глубине, если оно встречается с водой, может быстро забить внешнюю часть скважины обломками, что будет препятствовать удалению бурового шлама из скважины. Однако этому можно противодействовать, используя «стабилизаторы», также известные как «расширители», которые представляют собой большие цилиндрические куски стали, прикрепленные к бурильной колонне и сделанные так, чтобы они идеально соответствовали размеру пробуренной скважины.У них есть наборы роликов сбоку, обычно с вольфрамовыми кнопками, которые постоянно разрушают стружку, выталкиваемую вверх.

Использование мощных воздушных компрессоров, которые нагнетают 900-1150 кубических футов воздуха в минуту при давлении 300-350 фунтов на квадратный дюйм вниз по стволу, также обеспечивает бурение более глубоких скважин до ~ 1250 м из-за более высокого давления воздуха, которое выталкивает всю породу и любая вода на поверхность. Все это, конечно, зависит от плотности и веса пробуриваемой породы, а также от степени износа бурового долота.

Пневматическое бурение []

Воздушное колонковое бурение и связанные с ним методы используют лезвия из закаленной стали или вольфрама для просверливания отверстия в рыхлом грунте. Буровая коронка имеет три лезвия, расположенные вокруг головки долота, которые режут рыхлый грунт. Стержни полые и содержат внутреннюю трубку, которая находится внутри полого внешнего цилиндра стержня. Буровой шлам удаляется путем нагнетания сжатого воздуха в скважину через кольцевую зону между внутренней трубкой и буровой штангой. Затем стружка выдувается обратно, чтобы подняться на поверхность внутренней трубы, где они проходят через систему разделения проб и при необходимости собираются.Бурение продолжается с добавлением штанг в верхнюю часть бурильной колонны. При воздушном колонковом бурении иногда образуются небольшие куски породы с сердечником.

Этот метод бурения используется для бурения выветрившегося реголита, поскольку буровая установка и стальные или вольфрамовые лопасти не могут проникать в свежую породу. По возможности, воздушное колонковое бурение предпочтительнее бурения RAB, поскольку оно обеспечивает более репрезентативную выборку. Корончатое воздушное бурение позволяет достичь глубины около 300 метров в хороших условиях. Поскольку шлам удаляется внутри штанг и менее подвержен загрязнению по сравнению с обычным бурением, когда шлам выходит на поверхность через внешний возврат между внешней стороной буровой штанги и стенками скважины.Этот метод более затратный и медленный, чем RAB. Этот метод бурения был изобретен буровой компанией Wallis Drilling, расположенной в Перте, Западная Австралия.

Кабельный инструмент для сверления []

Буровая установка для бурения скважин на воду с кабелем в Западной Вирджинии. Эти медленные буровые установки в основном были заменены на роторные буровые установки в США.

Буровые станки — традиционный способ бурения водяных скважин. Большинство скважин большого диаметра для водоснабжения, особенно глубоких скважин, заканчивавшихся в подземных водоносных горизонтах, было завершено с использованием этого метода бурения.Хотя в последние годы этот метод бурения в значительной степени был вытеснен другими, более быстрыми методами бурения, он по-прежнему является наиболее осуществимым методом бурения для скважин большого диаметра с глубокими коренными породами и широко используется для небольших сельских колодцев для водоснабжения. Удар бурового долота разрушает породу, и во многих ситуациях, связанных с сланцевыми породами, поток воды в скважину увеличивается за счет вращения.

Эти установки, также известные как бурение баллистических скважин и иногда называемые «шпадерами», поднимают и опускают бурильную колонну с помощью бурового долота с тяжелым твердосплавным наконечником, который пробивает породу путем мелкого измельчения подземных материалов.Бурильная колонна состоит из верхних буровых штанг, набора «ясов» (блокируемых «ползунов», которые помогают передавать дополнительную энергию буровому долоту и помогают удалить долото в случае его застревания) и бурового долота. В процессе бурения бурильную колонну периодически вынимают из ствола скважины и опускают желонку для сбора бурового шлама (обломков породы, грунта и т. Д.). Желонка представляет собой ведро-инструмент с люком в основании. Если скважина сухая, добавляют воду, чтобы буровой шлам стекал в желонку.При подъеме люк закрывается, а затем стружка поднимается и удаляется. Поскольку бурильную колонну необходимо поднимать и опускать для продвижения бурения, обсадная труба (внешний трубопровод большего диаметра) обычно используется для удержания верхних грунтовых материалов и стабилизации ствола скважины.

Станки для канатных инструментов проще и дешевле, чем вращающиеся станки аналогичного размера, хотя они громкие и очень медленные в работе. В Нью-Йорке была пробурена мировая рекордная скважина для кабельных инструментов на глубину почти 12 000 футов (3700 м).Обычная буровая установка Bucyrus-Erie 22 может бурить до глубины около 1100 футов (340 м). Поскольку при бурении канатным инструментом не используется воздух для выброса буровой стружки, как при вращении, вместо этого используется желонка, натянутая на кабель, технически ограничений по глубине нет.

Буровые установки для канатных инструментов в США сейчас почти устарели. В основном они используются в Африке или странах третьего мира. Медленное бурение с использованием канатных инструментов означает повышение заработной платы буровиков. В Соединенных Штатах заработная плата за бурение в среднем составляет около 200 долларов США в день на человека, в то время как в Африке она составляет всего 6 долларов США в день на человека, поэтому медленную буровую установку все еще можно использовать в неразвитых странах с низкой заработной платой.Буровая установка для канатных инструментов может бурить твердые породы от 25 футов (7,6 м) до 60 футов (18 м) в день. Более новая буровая установка с верхней головкой для бурильных катушек, оснащенная перфоратором для погружения в скважину (DTH), может бурить 500 футов (150 м) или более в день, в зависимости от размера и твердости пласта. [ требуется ссылка ]

Бурение с обратной циркуляцией []

Гусеничная установка обратной циркуляции (вид сбоку).
Установка для бурения с обратной циркуляцией на вертикальных проходах в порту Ла-Рошель, Франция

Бурение с обратной циркуляцией (RC) похоже на бурение с воздушным керном, в котором буровой шлам возвращается на поверхность внутри штанг.Механизм бурения представляет собой пневматический поршень возвратно-поступательного действия, известный как «молоток», приводящий в движение сверло из вольфрамовой стали. При бурении с радиоуправлением используются гораздо более крупные станки и оборудование, и обычно достигаются глубины до 500 метров (1600 футов). При бурении с дистанционным управлением в идеале образуется сухая стружка, поскольку большие воздушные компрессоры сушат породу перед продвижением бурового долота. RC-бурение медленнее и дороже, но обеспечивает лучшее проникновение, чем RAB или воздушное колонковое бурение; он дешевле алмазного керна и поэтому предпочтителен для большинства геологоразведочных работ.

Обратная циркуляция достигается за счет продувки воздуха по стержням, при этом перепад давления создает воздушный подъем воды и разрезает «внутреннюю трубу», которая находится внутри каждого стержня. Он достигает «дивертора» в верхней части отверстия, затем проходит через пробоотборный шланг, прикрепленный к верхней части «циклона». Буровой шлам перемещается по внутренней части циклона, пока не выпадет через отверстие в дне и не будет собран в мешок для проб.

Наиболее часто используемые буровые коронки RC имеют диаметр 5–8 дюймов (13–20 см) и имеют круглые вольфрамовые «кнопки», выступающие из сверла, которые необходимы для бурения через сланец и абразивные породы.По мере износа кнопок бурение замедляется, и колонна штанг потенциально может застрять в скважине. Это проблема, поскольку восстановление стержней может занять часы, а в некоторых случаях и недели. Сами штанги и буровые коронки очень дороги, что часто приводит к большим расходам буровых компаний, когда оборудование теряется в стволе скважины. Большинство компаний регулярно затачивают кнопки на своих сверлах, чтобы предотвратить это и ускорить прогресс. Обычно, когда что-то теряется (отламывается) в скважине, это не бурильная колонна, а скорее от долота, молотка или стабилизатора до нижней части бурильной колонны (долота).Обычно это вызвано ошибкой оператора, перенапряжением металла или неблагоприятными условиями бурения, из-за которых скважинное оборудование застревает в части ствола скважины.

Хотя RC-бурение осуществляется с помощью воздуха, вода также используется для уменьшения количества пыли, охлаждения сверла и помощи в продвижении резания вверх, а также при «бурении» нового отверстия. Буровой раствор под названием «Liqui-Pol» смешивается с водой и закачивается в колонну штанг вниз по скважине. Это помогает поднять образец на поверхность, заставляя песок слипаться.Иногда также используется «Super-Foam» (он же «Quik-Foam»), чтобы вывести на поверхность все очень мелкие стружки и очистить отверстие. Когда бур достигает твердой породы, в отверстие вокруг штанг помещается «воротник», который обычно представляет собой трубопровод из ПВХ. Иногда воротник может быть выполнен из металлического кожуха. Обрезка отверстия необходима, чтобы стены не проваливались и не забивали колонну штанг в верхней части отверстия. В зависимости от грунта хомуты могут иметь глубину до 60 метров, хотя при бурении в твердых породах хомут может не понадобиться.

Установки установки обратной циркуляции обычно состоят из вспомогательной машины, вспомогательной машины, а также самой установки. Транспортное средство поддержки, обычно грузовик, имеет резервуары для дизельного топлива и воды для пополнения запасов буровой установки. Он также содержит другие материалы, необходимые для обслуживания буровой установки. Вспомогательный — это машина с вспомогательным двигателем и бустерным двигателем. Эти двигатели соединены с установкой воздушными шлангами высокого давления. Хотя установки RC имеют свой собственный бустер и компрессор для создания давления воздуха, требуется дополнительная мощность, которую обычно не обеспечивает установка из-за нехватки места для этих больших двигателей.Вместо этого двигатели устанавливаются на вспомогательном транспортном средстве. Компрессоры на установке RC имеют производительность около 1000 кубических футов в минуту при 500 фунтах на квадратный дюйм (500 л · с -1 при 3,4 МПа). В качестве альтернативы, автономные воздушные компрессоры, которые имеют производительность 900-1150 кубических футов в минуту при давлении 300-350 фунтов на квадратный дюйм каждый, используются в наборах из 2, 3 или 4, которые все подводятся к буровой установке через многоклапанный коллектор.

Алмазное бурение []

Комбинированная буровая установка (способная как алмазное бурение, так и бурение с обратной циркуляцией).В настоящее время настроена установка для алмазного бурения.

При алмазном бурении (разведочное алмазное бурение) используется кольцевое сверло с алмазной пропиткой, прикрепленное к концу полых буровых штанг, для вырезания цилиндрического керна из твердой породы. Алмазы, используемые для изготовления алмазных корончатых коронок, бывают самых разных размеров, от мелких до тонких промышленных алмазов, и соотношение алмазов к металлу, используемому в матрице, влияет на производительность режущей способности долот в различных типах горных пород.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *