Диапазон бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые очень широк и колеблется от нескольких метров до нескольких тысяч метров. В целях наиболее экономичного бурения скважин в указанном диапазоне глубин СТ СЭВ 771-77 и СТ СЭВ 770-77 предусмотрено создание параметрического ряда буровых установок, которые отличаются друг от друга числовыми значениями по основным параметрам (грузоподъемности, глубине бурения, мощности и др.)

Параметрический ряд подразделяет все буровые установки для колонкового бурения на 8 классов и характеризует каждый класс 16 значениями основных параметров. В качестве главного параметра принята номинальная глубина бурения скважин.

В настоящее время существует еще три параметрических ряда буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения, геологоразведочного бурения на нефть и газ и бурения гидрогеологических скважин. Главным параметром в названных рядах выбрана грузоподъемность буровой установки.

Выбор буровых установок по транспортабельности необходимо производить с учетом рельефа местности, горно-геологических условий бурения, глубины скважины, категории горных пород по буримости, способа разрушения горной породы, возможных скоростей бурения, расстояния между скважинами, состояния ремонтной службы, амортизационных расходов, охраны окружающей среды и недр, чтобы обеспечить высокую экономическую эффективность поисково-разведочных работ.

Параметр «допускаемая нагрузка на крюке» характеризует предельно допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине).

Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности регламентируются соотношения, в соответствии с которыми вес бурильной колонны (в воздухе) не должен превышать 0,6 от величины «допускаемой нагрузки», а вес обсадной колонны не более 0,9. Эти соотношения не противоречат принципу максимально возможного использования прочностных свойств колонн для ликвидации осложнений. Тем не менее в ряде случаев они могут стать препятствием в выборе оптимальных соотношений параметров грузоподъемного и бурового инструмента.

Параметр «условная глубина бурения скважин» в каждом конкретном случае может отличаться от указанной в табл.8.3 и 8.4 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных груб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно Соблюдаться условие:

Qб.к max≤(Hусл+0,1Нусл)300, (8.1)

где Qб.к max — максимальный вес бурильной колонны; Hусл — условная глубина бурения; 300 вес 1 м бурильных труб, Н/м.

Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.

Выбор рационального типа морской буровой установки (МБУ) следует рассматривать исходя из важности и практической целесообразности множества критериев в следующей их последовательности: мобильность МБУ, безопасность работы и нахождения на ней бурового персонала, соблюдение экологических требований, качество выполнения работ, коэффициент использования рабочего времени, техническая и экономическая эффективность.

Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности , обусловливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб

Qб.к или Qо.к≤ (8.2)

Для сооружения геотехнологических скважин отсутствует специализированная буровая техника. По этому для этих целей в основном использует установки роторного бурения (см.табл.8.2), их модификации, а также буровые станки, имеющие шпиндельные вращатели (ЗИФ 650М и ЗИФ 1200MP). Ведутся работы в направлении модернизации указанных установок применительно к условиям подземного выщелачивания.

Пример 8.1. Вычислить глубину бурения буровой установкой БУ5000/320ЭР-0 (Нусл=5000) при весе 1 м бурильных труб 270 и 360 Н/м.

Решение: по формуле (8.1.)

Qб.к max= (5000+ 500)300 = 1,65 МН.

При весе 1м бурильных труб q=270 Н/м данной установкой можно бурить до глубины

При весе 1 м бурильных труб q=360 Н/м:

Пример.8.2. Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глубино 4500 м со следующей конструкцией (табл.8.5)

Таблица 8.5.

Наименование
обсадной колонны

Диаметр,
dk, мм

Толщина
стенок, мм

Глубина
спуска, м

Вес 1 м,
q, Н/м

Кондуктор

Промежуточная

244,5

Эксплуатационная

8,9 и 10

313*

* Усредненный вес 1 м обсадной колонны

Для бурения скважины до проектной глубины применяют бурильные трубы диаметром 127 мм, УБТ длиной 150 м диаметром 178 мм (dв.у=80мм, qy=1,53кН/м).

Район буровых работ электроэнергией необеспечен. Р

Решение: Вес кондуктора составит Qk= lkqk = 450-825≈0.4 МН.

Вес промежуточной колонны Qn =lnqn=3500∙569≈2МН.

Вес эксплуатационной колонны Qэ=lэqэ = 4500 • 313 = 1.41МН .

Вес бурильной колонны с УБТ Qб.т+ Qу = lбqб + lуqу = 4350• 287.4 +150-1530 = 1,5МН .

Из приведенного расчета следует, что наибольшую нагрузку буровая установка будет испытывать при спуске 244,5 мм промежуточной колонны.

Максимальные нагрузки с учетом расхаживания будут равны:

от веса бурильной колонны Q =1.5∙1.25 = 1,87 МН ;

от веса наиболее тяжелой обсадной колонны Q = 2∙11,5 = 2,3 МН

Для бурения данной скважины более рационально использовать установку БУ5000/320ДГУ-1 (см.табл.8.3) с дизель-гидравлическим приводом, поскольку нагрузка (в МН) от наиболее тяжелой обсадной колонны, меньше допустимой: 2,3<3,2.

Основные способы

Потребность дачного или загородного участка в воде приводит к тому, что необходимо сделать колодец или скважину на даче. Выделяют несколько основных видов бурения:

  • С помощью ротора. Бурильщики скважин на воду позаимствовали эту технологию у нефтяников. Разрушение породы происходит за счет механического воздействия шарошечного долота. Ротор вращают с помощью привода внутреннего сгорания, который обычно установлен на машине. Такой способ подходит, когда приходится проходить известняк и скальные включения. Породу после разрушения шарошечным долотом поднимают на верх специальным буровым раствором. Еще этот способ называют бурением с промывкой.

  • Ударно-канатный способ. Этот метод был позаимствован у китайцев. Суть его заключается в ударе о породу груза, который сбрасывают с большой высоты в специальных трубах. Для ударно-канатного способа применяют стаканы и желонки. Первый вариант подходит для глинистых почв. Желонка имеет клапан, который при ударе о землю раскрывается и захватывает часть породы. Стакан же удерживает почву при подъеме за счет того, что она глинистая и прилипает к его стенкам. Желонку рациональнее использовать в песчаных почвах и при достаточной их рыхлости. Стакан больше подходит для той местности, где больше глины и вязкой земли. Ударно-канатный способ прохождения и выемки почвы – это самый медленный и трудоемкий вид создания скважины. Его достоинства – простота организации и минимум приспособлений.

  • Бурение на воду водой (гидробурение). Гидробурение – это простой способ бурения рыхлых и песчаных почв. В этом случае обходятся без забурника, а всю нагрузку по заглублению инструмента несет в себе вода, которая подается вниз под большим давлением. Конечно, если попадаются камни и твердые вкрапления, процесс сильно тормозится. Но в остальном – это самый быстрый способ. Правда, максимальная глубина бурения не превышает 15-20 метров. Зато возможен большой выбор внутреннего диаметра горловины от 50 мм до 300 мм, да и насос подойдет более простой (здесь описан насос для скважины 15 метров).

  • Гидробурение с забурником. В этом случае полая штанга оснащается забурником. Используют не чистую воду, а специальный раствор из воды и бентонитовой глины, которая укрепляет стенки скважины. Выбранная порода вымывается этим раствором в шламоотстойник. Можно пробурить скважину почти любой нужной глубины. Но так как для этого потребуется много полых труб, то структура шахты скважины будет иметь телескопическое строение.

  • Шнековое. Простой и дешевый способ сделать скважину любой глубины. Единственное ограничение – песчаные почвы. Бур-керноприемник с помощью вращения заглубляется в почву. Необходимо заранее иметь подготовленные обсадные трубы. За день можно «вгрызться» в почву и на сорок метров, поэтому во избежание обсыпания стенок необходима быстрая установка обсадных труб.

  • Забивание штангой или бабкой (перфоративное бурение). Распространенные в последнее время «абиссинские колодцы» бурят с помощью копья, надетого на железные штанги. Малый диаметр и глубина скважины позволяет осуществлять работу вручную. Забивание штангой предпочтительно в том плане, что нагрузка на резьбы идет только на растяжение. Поэтому к их качеству предъявляются менее строгие требования, чем в случае забивания бабкой. Воду из такой скважины можно использовать для дачного душа из поликарбоната.

Процесс забивания штангой.

На видео показаны принципы технологии бурения:

После того, как вы пробурили скважину, вам нужно определиться с выбором насоса. Какой насос выбрать читайте в этом материале.

Какая технология используется чаще всего?

Здесь всё зависит от проектной глубины скважины и состава почвы на участке. Исходя из данных геологоразведки, подбирают наиболее оптимальный способ. Также нужно понимать, как найти воду для скважины.

Для бурения артезианских скважин применяют роторный способ. Это метод наиболее обоснован экономически, экологически и дает скважины различной глубины и диаметра в рыхлых почвах со скальными вкраплениями.

Суть его заключается в следующем:

  • На конце ротора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания, располагается специальный бур. Он измельчает породу.
  • В скважину подается вода под давлением. Она размывает почву.
  • Далее вода выводится наверх по полому каналу ротора. Эту технологию еще называют «бурение с промывкой»
  • После установки обсадной трубы большого диаметра, работа идет меньшим долотом-буром.
  • По завершению буровых работ необходимо произвести т.н. «разглинизацию» скважины. Нужно это из-за того, что водно-глиняный раствор засоряет поры, по которым артезианская вода будет поступать в скважину.

Скважина дает вам возможность иметь на своем участке запас воды, для полива ваших растений в парниках из поликарбоната с открывающимся верхом, информацию о которых найдете .

Роторное бурение используется чаще всего.

Достоинства перед другими способами:

  • Скорость бурения выше, чем у других способов;
  • Не требуется большого количества заранее заготовленных обсадных труб;
  • Стоимость работ существенно ниже, чем в случае ударно-канатного, шнекового и водного методов;
  • Можно проходить через известняковые слои до нужного водоносного горизонта;
  • Возможность создания песчаных фильтров путем засыпки песка в пространство между обсадными трубами и стенками скважины.

На видео – описание роторной буровой установки:

Бурение шнеком

Бурение шнеком очень популярно из-за своей простоты. Шнек — это подобие самореза, который вкручивается в породу. Данный способ бурения не годится для скважин на воду по ряду причин, которые уже описаны. Если Вам не хочется переходить на другую страницу, повторюсь. Шнеком нельзя полностью извлечь грунт (о керне вообще речи нет), нельзя определить границы слоев грунта. Это ключевой момент, поскольку от глубины залегания, мощности и состава водовмещающих пород зависит конструкция скважины. Важно также определить уровни воды: появившийся и установившийся. Если речь идет о втором или даже третьем горизонте от поверхности, может потребоваться опережающее задавливание обсадных труб (если вдруг плывун, т.е. водонасыщенный пылеватый песок).

Роторное бурение

Роторное бурение, которое еще называют «с промывкой» тоже достаточно популярно. Проходка скважины происходит с помощью шарошечного долота. Порода разрушается, смазывается буровым раствором и извлекается на поверхность в виде пульпы. Из достоинств только скорость, а недостатки те же, что и у бурения шнеком. Границы слоев определяются косвенно по сложности проходки и расходу бурового раствора. Допустимо использовать данный метод только в хорошо разведанных местах, где точно известна глубина залегания водоносного горизонта. Чаще им пользуются при бурении артезианских скважин, имея на руках опорный разрез.

Ручное бурение

Ручное бурение может выполняться разными способами, которые перечислены выше. Как правило, оно выполняется с помощью малогабаритных станков, имеющих небольшой двигатель. Но они все не могут передвигаться самостоятельно и имеют существенные ограничения по глубине. Чаще такой способ используют при проведении геологической съемки или при изысканиях. На воду тоже бурят, но чаще это скважины малого диаметра и глубины, с простой конструкцией. Особое место занимает бурение с помощью бура геолога.

Основные характеристики различных видов бурения (глубины, типы грунтов, применительно к каждому типу бурения) приведены здесь.

Как проводится бурение скважин?

Вертикальная выработка создается вращающейся «бурильной колонной». Так называют конструкцию из последовательно соединенных труб, в нижней части которой закреплено долото, турбо- или электробур — инструменты для разрушения горных пород.

Для удаления шлама, разбуренного грунта, в образующийся ствол закачивается глинистый раствор. При таком способе бурение ведется с промывкой.

При бурении шнековым способом разбуренная порода поднимается на поверхность по спирали (как у сверла).

Во время бурения скважин с продувкой, разбуренный грунт выдувается мощным потоком воздуха.

Для укрепления стенок выработки используются обсадные трубы.

Это самое общее представление о бурении скважин вращательным способом. С его помощью строится наибольшее число этих сооружений, предназначенных для промышленного, исследовательского или частного использования.

Основные типы скважин

Применительно к бурению не промышленного назначения, а для частного использования, инженерные сооружения можно разделить на несколько типов скважин.

Фильтровые скважины

Служат для добычи воды из неглубоко (10-60 м.) расположенных залежей песка.

Типовая конструкция скважины на песок

Фильтровая скважина (скважина на песок) – скважина построенная на неустойчивые водовмещающие породы, представленные разнозернистыми песками, иногда с включениями гравия, валунов, песчаников. Неотъемлемая часть скважины на песок — фильтровая водоприемная часть, проще говоря, фильтр. Чаще всего его изготавливают из перфорированной трубы с намотанной на нее нержавеющей или полимерной сетки.

Артезианские скважины (скважины на известняк)

Используют для извлечения пластовой жидкости из карбонатных отложений, известняка, которые, в частности, в Московской области находятся и на отметках, превышающих 200 м.

Пример классической конструкции скважины на известняк Пример сложной конструкции скважины, построенной на безнапорный известняк с перекрытием малообводненного известняка на отметке 30-40 м. Такая конструкция характерна для скважин расположенных в Каширском и Зарайском районе Московской области.

Скважины под геотермальное отопление

Фонд «частных» скважин сегодня не ограничивается только добывающим сооружением. При обустройстве системы обогрева популярно-обоснованным становится использование тепловых насосов. Данная технология позволяет использовать тепло земли для обогрева недвижимости, удаленной от центральных коммуникаций. Для нужд этих агрегатов бурятся вертикальные или наклонные выработки, которые заполняют рабочей средой и тем самым создают тепловой контур.

  1. Горизонтальный коллектор (расположен ниже глубины промерзания)
  2. Вертикальный зонд (установлен в скважину)
  3. Тепловой насос (передача тепла земли теплоносителю, циркулирующему в доме).

Горизонтально направленные скважины

Бурение таких скважин используют для прокладки коммуникаций без разработки траншей. Современные технологии позволяют контролировать траекторию бурения, задавать необходимое направление движения бура. Горизонтальное направленное бурение востребовано при проведении коммуникаций в густонаселенных районах, под путепроводами, мостами, дорогами, нефтепроводами и прочими капитальными сооружениями.

Направленное бурение идеально подходит для подключения к инженерным сетям в условиях плотной застройки.

Cкважины для исследования геологического строения и добычи полезных ископаемых

  • опорные, структурно-поисковые — для получения глобальной информации о геологическом строении региона;
  • разведочные, оценочные — бурение проводится с целью выявить расположение насыщенных залежей и определить их продуктивность;
  • добывающие и нагнетательные — извлекать запасы и проводить операции для увеличения объемов добычи — закачка воды, пара, газа.

Чем бурят скважины в Московской области?

Глубина залежей, свойства пород, которые предстоит пройти, определяют, какую технику использовать для бурения скважин. Для частного сектора наибольшее распространение получила установка на колесном шасси УРБ 2-А2, которая применяется при работах во всем «диапазоне отметок», даже если от поверхности залежь удалена больше чем на 200 м.

Буровые установки на колесных шасси (КАМАЗ, Урал) задействуют и при бурении на меньших глубинах, когда разрез представлен крепкими породами.

На глубинах до 100 м применяются малогабаритные и самоходные установки, который могут размещаться на автоприцепе — Бурагрегат Стронг, Партнер серии TS,ТМ, на гусеничной базе — Партнер серия SBU, Lutz Kurth, Бурагрегат СБУ.

При бурении скважин промышленного назначения в основном используются установки УРБ-3А3, 1БА-15В.

Компания «Водная Помощь» располагает широким парком буровой техники и способна решать задачи по автономному водоснабжению в сложных гидрогеологических условиях, на участках с ограниченным заездом, по всей территории Московской области и соседних областях. Оказывает весь комплекс работ по монтажу и обслуживанию сетей инженерно-технического обеспечения.

Виды водоносных скважин

Основные виды скважин на воду являются водозаборными, их не используют для других целей. Подходящий вариант для приусадебного участка можно определить самостоятельно. Выбор будет зависеть от наличия технического оснащения, финансовых возможностей, имеющихся навыков. Разновидности скважин:

  1. Абиссинская. Этот вариант стоит использовать при наличии родника. Абиссинская скважина представляет собой узкий колодец длиной от 8 до 12 м. В ней всегда чистая вода, потому что загрязнения не попадают в нее с поверхности.
  2. Фильтровая скважина на песок. Ее бурят на глубину от 15 до 30 м. Для этого можно использовать один из перечисленных способов: колонковый, шнековый, ударно-канатный. Источник оснащают трубой соответствующей длины диаметром от 100 до 180 мм с фильтром из сетки на заглубленном конце. Она должна быть из нержавеющей стали. Водозаборная скважина может обеспечить водой потребности загородного дома в течение 5 лет сезонной эксплуатации или 15 лет постоянного использования.
  3. Артезианская скважина без оснащения устройством фильтрации. Ее бурят на глубину от 100 м. В этом случае вода будет кристально чистой, возможно и минерализованной. Это может быть как приятным, так и неприемлемым фактом. Избыточное содержание минералов делает воду непригодной для питьевых и бытовых целей. Есть большое количество ее разновидностей. Например, термометрическая скважина, ее предназначение — в измерении температуры грунта. Для этого устанавливается гирлянда температурных датчиков. Однако такие варианты не используют на приусадебных участках.

Что такое бурение скважин

Устройство заключается в создании узкой вертикальной шахты необходимой длины, которая должна доходить до глубины залегания вод. Бурение скважины потребует укрепления ее стенок обсадными трубами. Насосное оборудование используют для принудительной закачки воды в накопительные резервуары и ее распределения.

Цена и возможности экономии

Источник водоснабжения загородного дома должен отличаться экономичностью. Однако полная стоимость его устройства может быть высокой. Снизить затраты возможно, выполнив подготовительные работы собственными силами.

Экономия на:

  • подготовке места, выравнивании участка для буровых работ и размещения оборудования;
  • прокопке траншей для укладки труб для водоснабжения дома;
  • организации приямки для промывки (буровая бригада делает это самостоятельно, стоит предварительно согласовать это с ней).

Самостоятельное выполнение таких работ позволит сократить расходы. Однако некоторые действия не стоит производить. Например, копать котлован и устанавливать в него кессон до того, как пробурить скважину на участке. Устройство источника водоснабжения по технологии выполняют на поверхности. Поэтому роют котлован и устанавливают кессон только после производства буровых работ.

Комплексное бурение скважин на воду является основной услугой специализированных компаний. Они также предлагают оснащение источника автономной системой водоснабжения, предоставляют гарантийные обязательства. Услуги «под ключ» выгодны в плане экономии времени, хороши отсутствием дополнительных трат и рисков возникновения необходимости в непредвиденном ремонте.

В чем преимущества

У скважин есть неоспоримые достоинства. Благодаря им они предпочтительнее колодцев. Поэтому становятся все более востребованными у владельцев частной недвижимости, у которых нет возможности провести централизованное водоснабжение. Скважина на воду имеет плюсы и минусы. Среди преимуществ:

  1. Высокие питьевые качества. Родниковая вода, которая забирается с глубины, чистая и полезная для здоровья.
  2. Продолжительная эксплуатация. Скважинные источники бурят на большую глубину. На ней запасы воды намного больше, чем в поверхностных глиняных грунтах. Это и определяет больший срок эксплуатации, чем у колодцев.
  3. Затраты на очистку незначительны. Скважинная вода не смешивается с талыми водами, которые содержатся в почве. Она эффективно очищается естественным образом природной фильтрацией.

Этапы бурения скважин

Поэтапные буровые работы нужны для качественного устройства источника водоснабжения. При этом учитываются многие факторы. Это и глубина скважины для питьевой воды, и подготовка объекта и участка, демонтаж установки бура, оборудования. Специализированные компании проводят работы в несколько этапов:

  1. Оформление договора, в котором указываются все пункты работ.
  2. Подготовка грунта на участке для установки оборудования.
  3. Доставка и монтаж на буровой площадке специализированной техники и аппаратуры.
  4. Создание скважины, обсадка ее трубами.
  5. Обустройство источника водоснабжения (зависит от его типа: сезонное использование, устройство кессона, монтаж оборудования в помещении здания).
  6. Испытание скважины на приток воды из водоносного горизонта, ее прокачка до начала чистого водотока. Опробование работы в разных режимах водозабора.
  7. Сдача объекта заказчику. Демонстрация работы источника водоснабжения, оценка его производительности, качества воды, подписание акта о выполненных работах. Демонтаж буровых установок, аппаратуры, техники.

Советы и рекомендации

Пробурить скважину для воды своими руками трудно и проблематично. Несколько советов и рекомендаций:

  1. Для того чтобы вода в источнике всегда была чистой, нужно обеспечить приток свежего воздуха. Несколько вентиляционных отверстий в верхней части конструкции помогут в этом.
  2. Верхнюю часть стоит оснастить откидным люком. Это позволит быстро осматривать шахту, доставать из нее насосное оборудование.
  3. По окончании буровых работ нужно сделать забор воды и передать ее на анализ в лабораторию. Это позволит выявить содержание и состав примесей в ней. Забор воды на анализ нужно делать спустя некоторое время, а не непосредственно после окончания бурения.
  4. Улучшить качество воды можно с помощью установки фильтровального оборудования.

Технологии и методики бурения на воду различны и имеют собственную специфику. Перед началом буровых работ нужно собрать необходимые данные, запастись инструментом и оборудованием. Желательно приобрести базовые навыки.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *