Наличие собственной скважины позволяет домовладельцу меньше зависеть от центрального водоснабжения (насколько это возможно), кроме того, готовить пищу и напитки на основе природной чистой воды. Рассмотрим, с чего начать процесс планировки и бурение скважин на воду.

Выбор типа скважины

Бурение водяных скважин – процесс, требующий подкованности технической части и некоторых подготовительных этапов. В первую очередь следует определить, какой тип скважины пробурить, а также проанализировать, является ли добываемая вода пригодной к употреблению.

Ствол для скважины может быть:

• Фильтровым – песчаный колодец;
• Безфильтровым – артезианский колодец;
• Колодцем трубчатым.

Артезианские

Подразумевает бурение на глубину до двухсот метров – на этой глубине залегает пористый известняк. Преимуществом артезианских скважин на воду является бесперебойная подача воды вне зависимости от времени года, так как на такой глубине забоя вода не замерзнет. Длительность эксплуатации скважины достигает пятидесяти лет.

Принцип бурения

Песчаные

Бурят на глубину до тридцати метров. Такая скважина состоит из заглубленной трубы, в конце которой устанавливается фильтр, задерживающий крупные механические примеси и песок. Песчаная скважина может обеспечить водой дачный участок или небольшой загородный дом.

Преимуществом песчаного колодца является простота бурения и сравнительно невысокая стоимость обустройства и обслуживания скважины. Недостатком является:

• низкая производительность;
• вероятность заиливания;
• попадание в скважину грунтовой или поверхностной воды.

Кроме того, песчаная скважина обычно служит не более десяти лет.

Колодец

Схема и установка абиссинского колодца

Колодец, устанавливаемый для добычи чистой воды, называется абиссинским или трубчатым. Его бурят на глубину до пятнадцати метров, а забой сооружают заводскими бетонными кольцами. Если на участке имеется хороший родник, колодец быстро накапливает воду.

Определяясь с типом колодца, учитывайте необходимый вам объем воды для потребления и регулярность потребления водных ресурсов. Например, песчаная скважина вполне обеспечит дачный участок, на котором живут только в весенне-летний период.

Если же требуется обеспечение водой дома, в котором живут круглый год, подойдет артезианская скважина, как наиболее приемлемый вариант автономного водоснабжения.

Чтобы подойти к технологии бурения под скважину разумно и без плачевных последствий, следует обратить внимание на несколько важных нюансов.

Интенсивность. При неконтролируемом и массовом заборе воды может начаться так называемая суффозия грунта, в результате чего он проваливается и достаточно глубоко, что особенно плачевно для участков с жилыми домами.

Глубина. При самостоятельном бурении на равнине в России критической глубиной считается двадцать метров. Если вы хотите пробурить глубже, поинтересуйтесь у специалистов, сколько стоит такая работа, и будете приятно удивлены, так как самостоятельное бурение глубокой скважины обойдется значительно дороже.

Срок использования. Период эксплуатации любой скважины сильно зависит от того, как часто и сколько воды будет из нее браться. Если рационально пользоваться песчаной скважиной, она может прослужить и 15 лет, а артезианская зачахнет уже лет через пять, если бесконтрольно качать из нее воду.

Разведочное бурение и анализ воды

Разведочное бурение проводят для определения качественного источника воды на участке, а также для проведения анализа добытой воды. Иногда она служит временным источником, пока не будет окончательно принято решение о капитальной скважине. Разведочный стол называют иглой.

Для этого нужна буровая штанга, буровой снаряд и обсадка, которые будут составлять одно целое. Бур остается в земле. Такая скважина выполняется ударной технологией. Особых буровых инструментов для этого не требуется. Проходка составляет до трех метров в час, а максимальная глубина – до пятидесяти метров.

Простейший фильтр будет иметь на конце своем копьевидный наконечник, в середине состоять из трубы отверстия, а на верхушке – из шарикового клапана.

Добытую таким образом воду отдают в любую лабораторию по исследованию природных ресурсов для проверки на минеральные вещества, активность ионов водорода, содержание металлов, щелочей, растворенных кислот.

Методы бурения

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

• Механическое;
• Ручное.

В зависимости от принципа работы буры:

• Ударно-вращательный метод;
• Ударный;
• Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

Вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.

Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.

Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:

1. Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
2. Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
3. Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
4. Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
5. Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.

Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.

Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

• Прочный канат;
• Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
• Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

1. Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
2. Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
3. К верхней части стакана крепят трос.
4. Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
5. Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.

Для более глубокого колодца понадобится аренда , так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.

Стоит отметить, что подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.

Колонковый способ

Все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.

Схема колонкового долота для бурения скважины под воду

Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.

Скважина на воду своими руками – это реальный способ обеспечить водой участок в рамках частного дома, тем самым построив на перспективу надежное водоснабжение на загородном участке, где отсутствует централизованная подача воды.

Обустройство такого водного источника требует существенных финансовых и трудовых затрат . Для бурения потребуются специальные приспособления и оборудование, но при правильной организации работ все можно сделать самостоятельно и надежно.

Для того, чтобы обустроить собственную скважину на воду, необходимо отыскать нужный водный пласт , определить глубину его залегания и пробурить в земле канал (ствол скважины), входящий в этот продуктивный слой. Ниже рассмотрены основные способы бурения.

Шнековый метод

Для такого бурения используется бур (шнек) в виде стержня с резцом на торце и лопастями , расположенными по винтовой линии. Элементарными шнеками можно считать садовые или рыболовные буры.

Суть технологии состоит во вкручивании инструмента в грунт путем его вращения и извлечении земли при его подъеме. Процесс может осуществляться вручную или механическим способом. Вручную шнековым способом можно пробурить скважину до глубины 8-10 м .

Такая методика считается наиболее простой и доступной, но ее можно использовать только при наличии достаточно мягкого или сыпучего грунта. Нельзя ее использовать и при наличии плывунов и скальных выходов. При наличии более твердой почвы или при более глубоком бурении необходима механизация вращения инструмента . По мере углубления ствола шнек прикручивается к секции бурильной трубы (колонны).

Гидробурение (гидродинамическое бурение)

Турбинная технология

Способ основан на продольном продвижении бурового долота , вращательное движение которому обеспечивает турбобур. Все это располагается на погружаемой колонне, которая наращивается штангами по мере углубления ствола.

Основной элемент – турбобур представляет собой двигатель, который погружается в забойную зону, т.е. не вращает всю бурильную колонну. Бурение может обеспечиваться малоскоростными (120-300 об/мин) и высокоскоростными (450-600 об/мин) двигателями, при этом в движение их приводит гидродинамическая сила, создаваемая потоком жидкости, действующим на лопасти двигателя.

Электробур

Эта технология принципиально не отличается от турбинного бурения. В данном случае вместо турбобура с лопастями в зону забоя погружается электродвигатель асинхронного типа . Использование электрического привода позволяет отказаться от бурильной колонны в виде труб и опускать электробур на кабель-канате.

Основной недостаток – пониженная работоспособность кабеля в скважинных условиях при частых спуско-подъемных операциях.

Винтовые двигатели

Это современные, усовершенствованные привода, опускаемые в забойную зону. Они представляют собой объемные, гидравлические установки роторного типа . Их вращение обеспечивается буровым раствором, а эффективность повышается использованием камер низкого и высокого давления.

Важно . Выбор способа бурения зависит от глубины залегания продуктивного, водного пласта, характеристик грунта и наличия сложных участков в зоне проходки, а также планируемого дебита скважины и наличия оборудования и финансовых возможностей.

Как бурят скважины для водоснабжения?

Любая скважина предназначена для подъема воды из глубинного водного пласта на поверхность. Ее принцип действия основан на обустройстве ствола в виде трубопровода за счет монтажа обсадной колонны (трубы) так, чтобы забойная часть с фильтром грубой очистки оказалась внутри источника воды, при этом подъем жидкости обеспечивается насосом погружного или поверхностного типа.

Таким образом, вода проникает через отверстия в нижней части колонны и принудительно поднимается по скважинному стволу на поверхность.

Виды

С учетом конструктивных особенностей и глубины выделяются следующие виды скважин на воду:

1. Абиссинская скважина (трубчатый колодец). Она сооружается путем забивания трубы в грунт, а потому глубина составляет не более 6-10 м . Вода поднимается с самого верхнего пласта (грунтовые воды) и имеет значительное загрязнение. Ее можно использовать в технических целях или для питья, но только после кипячения.
2. Скважина на песок . Она бурится на глубину 14-25 м , что позволяет использовать любой способ бурения. Обычно она обсаживается трубой диаметром 12-20 см. Дебит такой скважины небольшой и она предназначается для небольших хозяйств. В работе используется центробежный насос, устанавливаемый на поверхности.
3. Артезианская скважина бурится до нижнего, продуктивного водного пласта на глубине более 50 м . Вода в ней абсолютно чистая и используется для питья. Подъем из нее может осуществляться только с помощью погружного насоса.

Функциональные узлы

Любая скважина, независимо от глубины и разновидности, имеет следующие функциональные зоны и узлы:

1. Забойная зона или водозаборник . Это нижняя часть скважины, которая располагается в водном пласте. Здесь через перфорацию вода поступает внутрь обсадной колонны. Обязательный элемент – фильтр .
2. Обсадная колонная (труба) или всасывающая магистраль. Ее задача обеспечить герметичный канал для воды от забойной зоны до входа в насос (водозаборник насоса), который обязательно снабжается обратным клапаном для предотвращения обратного водного потока.
3. Насос . Он обеспечивает подъем воды, для чего создает определенное давление.
4. Гидроаккумулятор или накопительный бак . Этот узел отвечает за защиту оборудования от гидравлических ударов , обеспечения водного резерва и создания нужного давления в водопроводном трубопроводе.
5. Реле давления и контролирующая аппаратура.
6. Оголовок скважины . Это верхняя, наземная часть скважины, обеспечивающая защиту ее от загрязнения сверху, промерзания и распределения поднятой воды.

Оборудование

Для обустройства скважины на воду необходим такой инвентарь и оборудование:

1. Насос . Он выбирается с учетом глубины и производительности скважины, размеров обсадной колонны, протяженности водопроводной магистрали. При глубине ствола до 10-12 м чаще всего используется поверхностный, центробежный насос нужной мощности. Для глубоких скважин применяется насос погружного типа. Для него необходим несущий, страховочный трос и погружной электрокабель.
2. Насосная станция с системой автоматического управления процессом. В ней обязательно наличие контролирующих приборов и устройств защиты от перегрузок.
3. Гидропневмобак . Он предназначен для поддержания стабильного давления в системе и оптимизации работы насоса. Постоянный уровень воды в нем поддерживается с помощью реле уровня. Размеры резервуара зависят от мощности оборудования и дебита скважины. Объем может колебаться в широких пределах от 20-30 до 1000 л. Оптимальным считаются емкости объемом порядка 100-150 л.
4. Кессон . Скважинный оголовок может обустраиваться разными способами, но наиболее популярен кессон, представляющий собой металлический короб (бак), герметизирующий устье скважины. Он монтируется с небольшим заглублением (до 1-1,2 м) и имеет размеры, достаточные для размещения соединительного оборудования и обслуживающего человека.
5. Коммуникации . Кабель, провод для обеспечения надежного электропитания и водопроводные трубы от кессона до точек потребления воды.

Обратите внимание

Верхняя часть скважины и водопровод находятся в зоне промерзания грунта, а потому их необходимо надежно утеплять.

Последовательность монтажа

Погружной насос монтируется в такой последовательности:

• установка обратного клапана (если его нет в комплекте насоса);
• закрепление на тросе и подключение кабеля;
• погружение насоса на нужную глубину;
• установка и подключение гидроаккумулятора (гидропневмобака);
• подключение и регулировка системы управления и контроля;
• установка и подсоединение фильтров тонкой очистки;
• подсоединение к точкам потребления (нагревательное оборудование, смесители и т.д.).

Схема скважинного устройства

Стандартное устройство глубокой скважины с погружным насосом имеет такую базовую конструкцию :

• перфорированный водозаборник обсадной трубы с отстойником;
• фильтр грубой очистки воды;
• погружной насос с обратным клапаном и водозаборником;
• водовод или труба (шланг) для подъема воды, соединенная с насосом;
• водонепроницаемый кабель для электропитания насоса;
• скважинный колодец или расширенная верхняя часть скважинного ствола;
• оголовок, кессон;
• запорная аппаратура (кран шарового типа);
• контролирующие приборы, манометр (до 8-10 Бар);
• механизм прокачки с шаровым краном.

Схема работы скважины достаточно стандартна:

1. Вода под напором пласта просачивается в отстойник и накапливается в нем.
2. При включении насоса вода поднимается вдоль обсадной колонны, поступает в насосный водозаборник и направляется вверх по водоводу.
3. В кессоне вода направляется в гидроаккумулятор, где создается определенный ее запас, после чего поступает в водопровод.

Как обустраивается скважина?

При достижении в процессе бурения продуктивного пласта – водоноса, начинается этап обустройства скважины для воды. Вначале в ствол опускается нижняя фильтрующая колонна, представляющая собой трубу с перфорированным наконечником, отстойной камерой и фильтром из нескольких сеток, которые предотвращают проникновение крупных фракций примесей.

Далее монтируется вся обсадная колонна, а зазор между ней и грунтом засыпается песком и щебнем мелкой фракции. Одновременно с засыпкой смеси осуществляется прокачка скважины путем подачи воды с герметизацией устья.

После очистки забоя на тросе опускается погружной насос с подключенным водоводом диаметром 25-50 мм в зависимости от дебита скважины. На оголовке производится закрепление обсадной колонны и устьевой защиты. В отводящей системе устанавливается запорный вентиль. В кессоне производится соединение водовода и водопроводного трубопровода.

Скважина является достаточно сложным гидротехническим сооружением , но при ее правильном обустройстве появляется надежное собственное водоснабжение. Все операции, начиная с бурения ствола, можно осуществить своими руками, но для этого необходимо соблюдать все рекомендации специалистов и пользоваться стандартным оборудованием.

Полезные видео

Самый дешевый и простой в изготовлении гидробур и его тест при бурении водоносной скважины:

Скважина, с помощью которой получают воду, - это достаточно непростое гидротехническое сооружение. Выбор конструкции скважины и правильное выполнение работ напрямую влияют на качество полученной воды, производительность конструкции и срок службы.

Выбор места для скважины

До того как начинать работы по бурению, в первую очередь необходимо выбрать правильно место, на котором будет находиться скважина, решить, где будет стоять установка для бурения и где удобно разместить вспомогательные машины. Также требуется рассчитать рабочую зону, участок, предназначенный для слива технической воды, и определить место, где лучше хранить необходимое оборудование.

Технология бурения скважин на воду требует наличия ровного участка размером около 4х12 м. Также должна быть возможность проезда установки для бурения и водовозки без затруднений. Желательно, чтобы ворота при въезде на участок были не менее 3 м шириной. Над местом, где будет производиться бурение, не должно быть электрических проводов на расстоянии 2 м.

Место для бурения скважины под воду выбирается с учетом экономических характеристик – чем ближе пробурена скважина к точке ввода, тем меньше будет необходимо рыть траншей и меньше придется использовать труб.

Технология бурения скважины требует устройство конструкции не ближе 3 м от здания, и нужно предусмотреть возможность свободного подъезда. К тому же над артезианской скважиной нельзя возводить никаких строений.

Бурение скважин

Есть немало всевозможных способов бурения скважин, но обязательно выполняются три главные операции:

• измельчение породы;
• удаление ее из скважины;
• последующее закрепление стенок.

Измельчение породы

Обычно производится с помощью породоразрушающих механизмов. Кроме того, также используют другие технологии: взрывную, электрическую и термическую, но эти способы при устройстве скважин применяют нечасто.

Удаление породы

Способы извлечения измельченной породы:

1. Гидравлический- с помощью технической жидкости (глинистый раствор или простая вода) производится подъем породы на поверхность.
2. Механический - с помощью специального оборудования (особые буры, желонка или шнек).
3. Пневматический (порода удаляется сжатым воздухом).
4. Комбинированный.

Крепление стенок, как правило, осуществляют обсадными трубами из металла. Чаще применяют трубы из черного металла - цельнотянутые или электросварные на сварных или резьбовых соединениях.

Применять для питьевых нужд трубы из оцинкованного металла не желательно, а использование нержавеющей стали нерентабельно.

Сейчас при устройстве большинства скважин применяют способ двойной обсадки. Колонну скважины изолирует пластиковый вкладыш. При использовании такого способа срок службы значительно увеличивается, повышаются эксплуатационные и потребительские характеристики конструкции.

У нас в стране чаще всего используют «бурение с промывкой». Этот способ заключается в том, что глинистый раствор или вода подается в пробуриваемую скважину, по штангам поднимая давление жидкости с помощью насоса, а после этого она выходит на поверхность вместе с измельченной породой. Тут она поступает в специальный отстойник, после осаждения породы насосом используется снова. Контролируя состав извлеченной породы, буровики определяют геологический разрез участка.

При бурении нетвердых слоев в качестве промывочной жидкости применяют глинистый раствор. В случае, если в начале разреза обнаружены глинистые слои грунта, то можно получить такой раствор естественным способом, закачивая простую воду. Помимо извлечения измельченной породы, глинистый раствор одновременной упрочняет стенки и не позволяет им обваливаться.

При бурении скважины в твердых слоях, к примеру, в известняках, в качестве промывочной жидкости применяют техническую воду. Она обладает и еще одним назначением: в то время когда бурится водоносный слой, возникает поглощение воды; это значит, что вода начинает просто уходить в грунт. По степени потерь воды определяется глубина бурения: когда расход воды достигает максимальных значений, бурение оканчивают.

Технология бурения скважин на воду требует последовательной обсадки скважины трубами. Когда скважина пробурена на определенную глубину, в нее устанавливают металлические обсадные трубы. После этого грунт измельчают более тонким долотом, и если потребуется, обсаживают трубами из пластика. Это наиболее простой способ создания скважины под воду, в случае если нет геологических осложнений, нет необходимости бурить на большую глубину, есть хороший водоносный слой и т. д.

Завершающим этапом бурения скважины является прокачка до прозрачной воды. Кроме того, на этом этапе замеряются дебит, статический и динамический уровни для выбора и установки водоподъемного оборудования.

Видео

В этом ролике схематично показан процесс, описанный нам выше.

Скважина на воду – самый доступный и простой в исполнении способ наладить автономное водоснабжение. При нынешней высокой стоимости на питьевую воду затраты на самостоятельное бурение и обустройство скважины окупаются за 1,5-2 сезона. Ничего сложного в технологии бурения скважины своими руками нет, главное – строго соблюдать приведенное в статье руководство.

Коротко о водоносных слоях

Приступая к бурению скважины на воду своими руками, важно определиться, для каких целей она предназначена.

Верховодка

Самый верхний слой, который встретится при бурении скважины – верховодка. В зависимости от местности он может залегать на глубине 1-10 метров. Верховодные воды в принципе пригодны для питья. Но только при условии соответствия взятых проб санитарным нормам и после глубокой обработки, например: фильтрация посредством шунгита или банальное кипячение.

В большинстве случаев верховодку используют для технических целей. Но стоит учитывать, что дебет таких скважин мал и нестабилен.

Скважину на воду своими руками лучше всего бурить до уровня залегания межпластовых вод, расположенных на глубине в 5-20 метров. Безнапорный пласт обычно лежит на глиняной подстилке с песком. Поэтому обустраиваемые на его месте гидротехнические сооружения называют скважины на песок.

Вода, добываемая из межпластовых слоев питьевая. Ее дебет с лихвой покрывает суточные потребности в пределах 2 куб.м. Единственным ее минусом является отсутствие напора. Это ужесточает требования не только к выбору насосного оборудования, но и прокладке водопровода, а также необходимость отфильтровки песка, что несколько усложняет конструкцию гидротехнического сооружения.

Напорные пласты

Напорные пласты расположены чуть глубже – от 7 до 50 метров. Основу водоносных пластов составляют трещиноватые плотные породы, такие как известняк или суглинок, либо же рыхлые галечно-гравийные отложения.

Самого лучшего качества добывают воду из известняков. Уже первые пробы взятые из этих слоев проходят анализы на «ура». Да и среднесуточный дебет известняковых скважин составляет 5 куб.м.

Обустройство скважин на известняк упрощено тем, что лишено необходимости задействования дорогостоящего насосного оборудования. Собственный напор слоя сам поднимает живительную влагу практически до поверхности земли. К тому же песочный фильтр чаще всего не нужен.

Артезианские воды

Ниже всего на глубине в 30-50 метров залегают артезианские воды. Обустраиваемые на них скважины славятся тем, что дают живительную влагу наилучшего качества, а их запасов хватает на много десятков лет.

Но забурить своими силами их не удастся, даже имея геологическую карту местности. Самостоятельная разработка артезианских вод, являющихся ценным природным ресурсом, запрещена законом.

Варианты исполнения скважин

Буровая скважина являет собой узкую длинную полость в виде ствола. Внутри нее помещена обсадка из концентрических труб, которые предохраняют стенки ствола от разрушения. Нижний конец ствола может иметь глухое исполнение либо же завершаться забоем – ступенчатым сужением. В этой точке и размещают заборное устройство.

Верхняя точка скважины, именуемая оголовком, включает оборудование по обустройству и обслуживанию гидротехнического сооружения.

Среди многообразия видов скважин на воду для бурения своими руками наиболее подходят варианты, представленные на рисунке.

Каждый вариант исполнения гидротехнического устройства имеет свои особенности:

Скважина–игла

Конструкция, получившая широкое распространение при обустройстве абиссинских колодцев. В ней буронабивная штанга, снаряд и обсадка составляют единое целое.

Скважина, эффективная только на однородных неплотных грунтах, выгодна скоростью монтажа. При ударной технологии бурения скважины на воду скорость процесса достигает 2-3 м/ч проходки. Предельная глубина погружения – 45 м.

Для ее реализации применяют штанги D120 мм, а дальнейшего обслуживания – насосы погружного типа калибром в 86 мм.

Несовершенные и совершенные скважины

Несовершенная скважина представляет собой гидротехническое сооружение, которое словно висит в пласте, достигая нижним концом мощного водоносного пласта. Скважина характеризуется открытым забоем, при котором пласт вскрывается не на всю мощь, а лишь частично.

Любую несовершенную скважину можно модернизировать в совершенную. Для этого нужно подобрать такой радиус, чтобы их дебиты были равны. Поэтому для проходки таких скважин необходим опыт буровика и точные знания местной геологии.

Сооружение буровой установки

Возможность приобрести в аренду мобильную установку есть далеко не у всех. Поэтому самый простой способ добиться желаемой цели – соорудить самодельный копер.

Копер представляет собой конструкцию в виде треноги, имеющей форму тетраэдра.

Основой для изготовления равносторонней трехгранной пирамиды выступают стальные трубы или бревна длиной в 6 м. При заглублении опор копера на 1,5 м высота надземной части треноги составляет 4,5 м. Этой высоты достаточно для применения колена длиной в 3 м.

Чтобы предупредить «разъезжание» опор, ноги копра дополнительно скрепляют поперечинами. Центральная точка копра оборудуется:

• подъемником в виде рычага-качалки,
• блока с прочно зафиксированным крюком;
• буром, оснащенным кольцом для крепления каната;
• длинномерным грузом.

Для фиксации каната на крюке блока и кольце бура применяют якорный либо же грузовой узел. Схема его создания приведена ниже.

Забивание шурфа

После того, как установлен копер, крюк с грузом в виде той же кувалды опускают к уровню земли. Точка соприкосновения и будет выступать отправной при бурении ствола. Вокруг намеченной точки забивают шурф. Он представляет собой конструкцию размером 150х150х150 см. В заглубленной конструкции отмечают точку старта и приступают к бурению.

Первые 3-4 метра проходят с помощью шнека, не забывая вымерять каждые 50 см вертикальность. Последующие 5-7 метров производят посредством бурения с применением кондуктора. Он представляет собой конструкцию в виде трубы большего диаметра, нежели размер затрубного пространства скважинного ствола. Вмонтированный кондуктор тщательно выверяют относительно вертикальной плоскости и лишь после этого бетонируют.

Важный момент! Продумывая размеры обсадных труб важно ориентироваться на калибр задействуемого погружного насоса. В идеале зазор между корпусом и стенкой гидротехнического сооружения должен составлять не менее 10 мм.

Бурение проходки

Бурение скважин на воду своими руками выполняют, применяя одну из трех технологий:

• Роторная (вращательная) – предполагает «вгрызание» в породу снаряда, совершающего вращательные движения.
• Канатно-ударная – осуществляется с помощью тяжеловесного пустотелого снаряда, который последовательно опускают/поднимают, забирая породу по мере продвижения.
• Ударно-вращательная – реализуется с использованием штанги и бурового снаряда. Его сначала приподнимают над землей и с силой опускают, а затем вращают, забирая разрыхленную породу по мере продвижения в полость стержня.

Выбор инструмента зависит от типа грунтов, с которыми приходится работать. Для однородных почв обычной плотности подойдет шнековый двухзаходный бур.

Некоторые умельцы стараются обойтись простым садовым буром. Но это далеко не лучший вариант, поскольку при использовании такого инструмента велика вероятность, что асимметрия усилия сопротивления почвы спровоцирует смещение бура в сторону.

Для вязких и сильно облипающих типов почв удобно использовать буровой снаряд Шпиц. Стержень, имеющий вид стакана, задействуют при канатно-ударном бурении.

Если приходится работать с рыхлыми и сыпучими грунтами, которые просто не держатся ни в стакане, ни на витках шнека, задействуют ложковый бур. Этот инструмент эффективен при выполнении ударно-вращательного бурения.

Независимо от типа используемого инструмента, режущие кромки должны быть выполнены из прочной стали.

Монтаж обсадки

Завершающим этапом технологии при бурении скважины на воду является сборка колонны. Саму буровую колонну монтируют из стальных труб с толщиной стенок в 4 мм при общем диаметре изделий от 80 мм. Они соединяются между собой штыковыми муфтами.

Установку обсадки можно выполнить, применив один из двух способов:

• В первом случае задействуют конструкцию, в которой сам бур меньшего диаметра, расположенная ниже его обсадная труба – большего. Эта труба оснащена режущей коронкой с разветвленными заточенными зубьями. По мере прохождения 1 цикла бур извлекают на поверхность, а трубу осаживают, позволяя коронке срезать лишний грунт. Способ эффективен, поскольку облегчает гравийную засыпку, но трудоемок.
• Второй вариант монтажа предполагает бурение «голого» стержня без обсадки. Для его реализации выбирают бур большего диаметра, нежели обсадные трубы с тем, чтобы они с легкостью поместились в проделанные отверстия. Способ эффективен на плотных как несыпучих, так и прилипчивых грунтах при бурении на глубину в пределах 10 метров.

В качестве обсадных труб удобнее всего использовать пластиковые изделия. Они долговечны, легко выдерживают нажим при осаживании и давление грунта в случае подвижек.

По мере заглубления обсадочных труб затрубное пространство заполняют отсыпкой из мелкого гравия. Такая прослойка ускорит раскачку скважины и продлит ее срок эксплуатации.

О моменте достижения водоносного слоя укажет состояние извлекаемого грунта. Чтобы определить, нужно ли заглубляться дальше, с помощью погружного центробежного насоса оттачивают 20-30 литров жидкости.

Если после откачки нескольких ведер вода продолжает оставаться мутной, нужно заглубиться еще хотя бы на 1-2 цикла бурения, что составляет порядка 50-100 см.

Важный момент! На время остановки бурения штангу с буром необходимо каждый раз извлекать на поверхность с тем, чтобы ее не затянуло в отверстие.

Процедуру с раскачкой вновь повторяют. Если действия не принесли желаемого результата, а вода все так же мутная, придется смириться с более долгой раскачкой, на которую может уйти до нескольких дней. Для облегчения раскачки первым делом удаляют желонкой ил и лишь после этого запускают погружной центробежный насос.

Важно! Гравийную отсыпку, постепенно оседающую по мере раскачки, необходимо обязательно восполнять.

Раскачка считается завершенной, когда прозрачность воды достигнет отметки в 70 см. Определяют это опытным путем. В непрозрачную емкость набирают откачанную воду и погружают в нее эмалированную крышку от кастрюли или керамическое блюдце D15 см. Отметка, ниже которой края диска начинают расплываться, считается отправной точной непрозрачности. Для получения более точных результатов, следить за диском следует строго под прямым углом.

Раскачав скважину до приобретения водой необходимого параметра прозрачности, образцы проб следует отправить для лабораторных исследований. Если они соответствуют нормам, затрубное пространство замыкают глиной или бетонируют.

На приусадебных участках, удаленных от центрального водопровода единственным выходом получить воду для питьевых и бытовых нужд является обустройство автономного источника. Вариантов такого водозабора существует немного. Это колодец и скважина. Для загородного дома второй вариант предпочтительнее, так как позволяет получить относительно чистую воду в достаточном объеме. Выбор способа бурения скважины зависит от глубины залегания водоносного пласта, его ресурса и геологических условий.

Как правило, скважины бурят на три основных водоносных горизонта, отличающихся качеством воды, глубиной залегания и мощностью источника.

1. Первый горизонт – верховодка. Располагается на небольших глубинах до 10 метров. По своему качеству вода годится только для технических нужд из-за недостаточной очистки. Степень загрязнения зависит от сезона, находящихся поблизости сельхозугодий и промышленных предприятий. Мощность пласта небольшая. Максимальный дебет не превышает 0,5 м 3 /ч. Годится для бурения абиссинской скважины или устройства колодца. Проходку ствола можно осуществить своими руками посредством несложных инструментов и оснастки.
2. Второй водоносный пласт – песчаный. Глубина залегания от 10 до 50 м. Качество воды приемлемое, на глубоких горизонтах пригодна для питьевых нужд. Водоотдача такого источника стабильна и составляет от 1 до 2 м 3 /ч. Вскрывают месторождение механизированным способом бурения. Диаметр скважин на песок составляет от 5 до 10 см.
3. Третий горизонт – артезианский. Располагается водоносный слой на известняках, залегающих на глубинах от 50 метров. Вода характеризуется высокой степенью очистки и представляет собой стратегический ресурс. Для вскрытия пласта и добычи воды требуется разрешение. Потенциал водоотдачи высокий – от 3 до 5 м 3 /ч. Объем воды стабильный. Бурение скважины осуществляется с применением специальной техники. Традиционно используют ударно канатный способ. Диаметр ствола такого водозабора в среднем составляет 12…14 см.

Классификация способов

Способы вскрытия водоносных горизонтов классифицируют по двум основным критериям.

1. По виду применяемых механизмов и приспособлений:

• Ручной;
• Механический.

1. По типу использования бурового механизма:

• Роторный;
• Ударно-канатный;
• Шнековый;
• Колонковый.

Особенности ручного бурения

Способ ручного бурения требует больших затрат физической силы, но позволяет сэкономить на оборудовании. Применяется при монтаже скважин глубиной не более 25 метров и проводится до тех пор, пока бур не дойдёт до водоупорного слоя.

В случае с ручным бурением используют:

• комплект буровых головок (бур-долото, бур-ложка, змеевики, желонки);
• штанги;
• лебёдка или электрическая таль;
• обсадные трубы;
• для работы на большой глубине – бурильная вышка.

Процесс проходки ствола состоит из следующих этапов:

1. Выкапывается небольшая яма глубиной в 40-50 см, в которой разместится бур.
2. Затем один человек начинает вращение бура; когда он войдёт достаточно глубоко, вращать придётся вдвоём, потом – вчетвером.
3. Через каждые 50-70 см вхождения в землю, бур необходимо вытаскивать и прочищать, чтобы грязь не залепила всю головку.
4. Если грунт слишком жёсткий, получившееся отверстие нужно необходимо заливать водой.

В момент заполнения шахты водой изнутри, работа прекращается. Теперь остаётся только откачать грязную воду с примесями – примерно 5-7 литров. Для этого понадобится насос.

Главное преимущество ручного метода – низкая стоимость, однородная структура ствола на всей длине. Тем не менее, использовать его можно лишь на малой глубине. Дебит и срок эксплуатации такой скважины оставляют желать лучшего.

Специфика роторного бурения

Роторный способ применяют при бурении скважин различной глубины. Тут уже не обойтись без специального оборудования, а именно – самоходной буровой установки, габариты и оснащение которой зависят от условий работы.При походке ствола снаряд с долотом вращательным движением разрушает породу, постепенно углубляясь к пласту.

• Для бурения в плотном каменистом грунте используется модель УРБ-2А2.
• В условиях полной застройки – МБУ-2М.
• Для проходки промышленных скважин глубиной до 500 метров – УРБ-3АМ.

Буровая установка снабжается полой мачтой, внутри которой размещается подвижный вал с долотом. При включении вал начинает вращаться, приводя в движение долото, острые края которого пробивают в породе ствол необходимого диаметра.

В процессе проходки производится промывка, в ходе которой скважина освобождается от слоя выработанного грунта. Промывка может осуществляться двумя способами:

1. прямым;
2. обратным.

В первом случае струя воды подаётся в скважину сверху; смешиваясь с грунтом, она заполняет её целиком, после чего выходит наружу в верхней части. Метод универсален, поскольку может использоваться на любой скважине и дополнительно расширяет её диаметр, что впоследствии обеспечит больший дебит.

Недостаток прямой промывки – повреждение структуры водоносного горизонта.

При обратной промывке вода поступает в скважину самотёком, после чего вместе с грунтом выкачивается при помощи насоса. Такой метод обеспечит ещё большее значение дебита, но потребует больших капиталовложений.

Ударно-канатное бурение

При таком способе, разрушение породы производится за счёт резкого механического воздействия, а именно – падения тяжёлого предмета с высоты. В качестве такого предмета выступает забойный стакан – кусок стальной трубы с буром на конце. В корпусе трубы делают несколько отверстий для быстрой очистки от грунта при вытаскивании. Освобождение стакана от породы производится через каждые 50 см проходки.

К задней части стакана крепится трос или канат, другой конец которого расположен в верхней части буровой вышки. Вышкой называют сборную конструкцию из брёвен, металлических балок или труб высотой от 2 м. Для бурения скважин глубиной от 20 м используются канатно-ударные бурильные установки.

Преимущества

Ударный метод обладает рядом преимуществ.

• Его можно использовать для работы с прочными каменистыми грунтами
• Стакан не портит водоносный слой и стенки скважины и легко очищается.
• Способ можно использовать для изучения характеристик грунта на определённых слоях.
• Монтаж скважины можно проводить сразу после окончания бурильных работ.

Недостатки

Из недостатков метода можно выделить следующие моменты:

• Низкая скорость бурения.
• Невозможность использования на песчаном грунте.
• Метод годится только для вертикального бурения.

Шнековый метод

Основным инструментом, использующимся при данном методе, является шнек. Чтобы понять его устройство, представьте себе ледовый бур для зимней рыбалки, только больших размеров. Шнек работает аналогичным способом – его вставляют в подготовленную яму и вращают при помощи мобильной буровой установки.

Шнековый способ отличается высокой производительностью – при его использовании можно провести бурение в самые короткие сроки. Обуславливается такая скорость за счёт быстрой выемки породы из скважины – она выходит сама, перемещаясь вдоль сплошной винтовой поверхности шнека. Диаметр винта может доходить до 1500 мм.

Кроме того, шнековое бурение идеально подходит для работы на песчаном и болотистом грунте и не предполагает никаких физических усилий либо серьёзных затрат на оборудование.

Из недостатков можно выделить невозможность его использования на каменистой почве, а также ограниченную глубину – не более 50 метров.

Колонковый метод

В основном, применяется при бурении промышленных скважин, а также для исследовательских работ. Порода разрушается при помощи специального долота – пустотелой трубы, оборудованной резцами. Проникая вглубь грунта, она отсекает его от основной структуры, после чего не составляет труда вымыть его наружу при помощи направленной струи воды под давлением.

Высокая функциональность колонкового способа бурения позволяет использовать его не только при бурении скважин, но и для строительных работ – например, если необходимо проделать отверстие в железобетонной плите. Долото приводится в движение при помощи буровых установок ЗИФ.

• Преимущества метода очевидны – высокая скорость работы, взаимодействие с любыми видами породы, мобильность и малые габариты буровой установки.
• Из недостатков можно выделить небольшой диаметр трубы долота (не больше 150 мм) и быстрое стачивание коронок, что приводит к дополнительным расходам.

Выбор метода зависит от трёх основных параметров:

• типа грунта;
• диаметра сечения ствола;
• глубины проходки.

Для скважин малой глубины в мягком грунте рекомендуется использовать шнековый или ручной метод, в твёрдом – ударно-канатный.

Помимо этого выбирая способ бурения, обратите внимание на дополнительные критерии:

• необходимый объем воды;
• частота использования;
• качество воды;
• стоимость, которую придётся затратить на сооружение автономного источника, а именно – рациональность подобных расходов.

Перед проведением бурения скважины на малую глубину следует учитывать внешние факторы – климатические условия, сезонные изменения грунтовых вод, близкое расположение сельскохозяйственных угодий и объектов с вредным производством.

При монтаже артезианских скважин потребуется их регистрация в надзорных органах и оформление соответствующих документов, а значит – новые траты времени и денег.

Помните, что водозабор, изготовленный качественно, с учётом всех оказывающих влияние факторов, прослужит Вам на протяжении многих лет. Перед составлением заказа на бурение, необходимо получить профессиональную консультацию, провести экспертизу на наличие воды, подобрать наилучшее место для размещения скважины в отдалении от септиков и выгребных ям. При обнаружении каких-либо неисправностей в её работе лучше не рисковать и обратиться за помощью к специалистам, проводившим монтаж.