Технология гидробурения скважин на воду своими руками

Особенности и этапы бурения скважины

После того как произведен сбор буровой установки и проведены технологические приготовления, приямки заполняют рабочим раствором. Для бурения стартовую шлангу погружают в грунт на 95% от ее изначальной длины. Далее производят соединение ее с последующим звеном буровой колонны при помощи навинчивания. Это действие нужно выполнять до тех пор, пока количество воды в выемке резко не увеличится.

Бурение скважины, как правило, проходит в несколько этапов

В среднем процесс гидробурения составляет около одной недели, при этом многое будет зависеть от типа горных пород и мастерства исполнителя.

Если бурение выполняется по рыхлым маловлажным пескам, необходим будет дополнительный запас бурового раствора, поскольку такие отложения быстро впитывают жидкость. Глинистые составляющие суспензии препятствуют просачиванию воды, так как они забивают поры скважинных стенках, тем самым уменьшая поглощение песком жидкости.

Перед началом работ нужно проверить исправность:

• Насоса;
• Лебедки.

Для недопущения обвалов скважинного широкого ствола обсадная труба спускается одновременно с углублениями буровой колонны. Дополнительным требованием будет то, чтобы обсадка немного опережала буровой снаряд. Это необходимо для перекрытия постоянного поступления в ствол рыхлой обрушенной породы.

Для обустройства обсадки используют трубы из пластика или сального сплава.

Для надежного закрепления обсадной колонны в скважине во время наращивания лучше сразу устанавливать хомут. Если он отсутствует, можно применять крепкий трос, который в виде петли размещен на буре. Другой край троса перед началом обкручивания верха бура закрепляют к бревну, дереву или другому массивному предмету.

https://youtube.com/watch?v=Q5qvJhy8s3E

После того как скважина будет готова, производят демонтаж гидробура и вводят ее в эксплуатацию. Откачка воды будет производиться по тому же каналу, по которому циркулировала буровая суспензия. Как видно, бурить скважину методом гидробурения несложно и довольно быстро.

Особенности технологии гидробурения

Большинство бурильных технологий используют воду в качестве промывочного агента для удаления породы и грунта из полости скважины. В системе гидробурения вода применяется в качестве одного из инструментов для разрушения породы в полости скважины. На сегодняшний день применяется две схемы гидробурения:

• Дробление грунта совместным действием напора воды и режущих коронок буровой штанги. За счет размягчения грунта для вырезки дна скважины режущей кромкой требуется в 10 раз меньше усилия, чем при сухом и полусухом бурении;
• Размывочная схема гидробурения. Если грунт относительно неплотный и содержит большое количество песка, то скважину можно легко пробить, размывая породу высоким давлением воды.
• Ударное бурение с помощью долота и напора воды.

Важно! Любые высоконапорные схемы требуют применения специального узла-редуктора, устанавливаемого на срез буровой штанги. Редуктор обеспечивает одновременно вращение керна и подачу воды от помпы внутрь штанги

Гидробурение с роторной врезкой

Даже при сильном насыщении глины или суглинка водой разрушить породу только напором воды очень сложно, поэтому для гидробурения используется буровая коронка на вращающей штанге, как на видео:

Штангу вращает электродвигатель через цепную передачу. Замок в верхней части бурового станка обеспечивает установку и сцепление новой штанги с основной трубой без остановки.

Задача коронки — разрушить и измельчить породу до минимального размера, при котором поток обратной воды сможет вынести дробленую массу за пределы ствола. Роторная схема гидробурения существует с прямой или обратной схемой подачи воды. В первом случае вода нагнетается внутрь штанги, охлаждает инструмент, вымывает породу из-под режущих коронок и поднимает породу и грунт через затрубное пространство в шламоотстойник.

Во втором случае вода заливается в скважину через затрубное пространство и выводится через внутреннюю полость штанги. Этот способ гидробурения применяется для случаев, когда необходимо получить максимальное качество стенок скважины и избежать загрязнения водозабора глинистым раствором. Это, в свою очередь, обеспечивает максимальную водоотдачу скважины.

Совместное использование напора воды и режущего инструмента позволяет бурить скважины в известняках, старых глинах, сланцах и пластах с высоким содержанием обломочных фрагментов мягких осадочных пород. Максимальная глубина ствола, как правило, не превышает 50 м.

Размывка породы высоким давлением

Для песка и супесей гидробурение скважин может осуществляться по упрощенной схеме, при которой ствол шахты формируется только за счет размывания зернистой массы грунта. В промышленных условиях подобная схема гидробурения с рабочим давлением до 300 атм. позволяет резать мягкие кварцевые и осадочные отложения. При давлении в 450 атм. режутся кальциты, шпаты и гранит.

Для домашних условий рабочее давление редко превышает несколько десятков атмосфер. Размывочным способом практически невозможно выполнить гидробурение скважины на глубину более 20 м. К положительным сторонам размывочной технологии можно отнести отсутствие роторного станка и упрощение работы. Нередко для гидробурения размывкой применяется только затвор и помпа. Штангу, по которой подается вода под высоким давлением, устанавливают на трехопорный лафет и вращают вручную с помощью воротов.

Для эффективного разрушения породы на дне скважины используют также ударные долота. В этом случае на конце буровой штанги монтируют острозаточенные долота и штыки из твердых сплавов. При нанесении несильных, но частых ударов, с одновременным проворачиванием штанги вокруг оси, острая кромка долота раскалывает небольшие камни на мелкие фрагменты, которые выносятся потоком воды. Способ довольно эффективен для работы на известняковых пластах, но абсолютно не пригоден на вязких и подвижных суглинках.

Подготовка участка

Для воды можно вырыть яму и промазать ее глиной

В процессе гидробурения задействуется много воды – от 10 до 20 куб. м в среднем. Позаботьтесь заранее, чтобы ее было достаточно поблизости от места бурения скважины. Лучше установить несколько емкостей большого объема из металла или пластмассы, проведя к ним шланги. Если емкостей походящего размера нет в наличии, выройте яму, плотно утрамбуйте ее стенки и покройте всю поверхность глиной, после чего в нее можно заливать воду.

Установите буровой инструмент прямо над местом, где должна быть скважина. Важный момент: МБУ нужно закрепить строго вертикально, без малейших отклонений. Допустите неточность – не сможете установить обсадные трубы. Сама процедура сборки несложная, занимает 40 – 60 минут у неподготовленного человека.

На расстоянии в 1–2 м от МБУ делаются 2 выемки под раствор для бурения скважин с промывкой. Яма для фильтрации должна быть ближе к МБУ, на расстоянии приблизительно 1 метр и объемом 0,5 куб. м. Чуть дальше нужно вырыть основной приямок большего размера. Их соединяет прямой желоб, чтобы буровая жидкость могла поступать из одной в другую.

Виды промывки грунта ↑

При роторном бурении используется прямая и обратная промывки грунта. Каждая имеет свои плюсы.

Для частных домовладений практически всегда предлагается прямая промывка. Смысл в том, что буровой раствор заливают внутрь бурильных штанг, откуда он стекает вниз, охлаждая попутно долото, и смешивается с разрушенными породами. Из-за силы давления воды эта масса вынуждена искать себе выход наружу через свободное пространство между бурильной трубой и стенкой шахты. Так через затрубное пространство раствор с породами вытекает обратно из скважины и попадает в подготовленный для него шламоприемник.

Плюсы технологии:

1. Обходится дешевле, чем обратная промывка.
2. За счет узкого сечения трубы буровой раствор приобретает высокую скорость и силу, отчего процесс разрушения грунта ускоряется.
3. Используя глинистый раствор, можно скрепить и сделать более устойчивыми стенки шахты на сыпучих или рыхлых породах (глина забивает поры, цементирует стенку).

Минусы:

1. При использовании глинистого бурового раствора не позволяет на 100% вскрыть водоносный пласт, сохранив при этом фильтрационные свойства пород в призабойной зоне. Поэтому в местностях с твердыми породами для промывки лучше использовать чистую воду.
2. Если бурится скважина большого диаметра, требуется очень много промывочной жидкости и сильная мотопомпа, чтобы вымыть весь шлак из забоя.

Данный способ промывки отличается тем, что жидкость самотеком затекает в скважину через затрубное пространство, а поднимается на поверхность вместе со шлаком через внутреннюю полость бурильных труб.

Плюсы:

1. При обратной промывке скважины сохраняют максимальный дебит, а водоносный пласт вскрывается более качественно.
2. За счет высокой скорости выхода жидкости из забоя удаляются даже крупные шлаки.
3. Увеличивается срок эксплуатации скважины.
4. Дает возможность создавать шахты с большим диаметром, поэтому в зоне фильтра можно сделать толще гравийную отсыпку и снизить вероятность запесковывания скважины.

Минусы:

1. Технология обходится дороже, так как нужно герметизировать устье скважины и оснащать особым сальником буровую трубу. Она должна подавать буровой раствор только наверх, не пропуская его обратно в скважину.
2. На плывунах или иных поглощающих воду горизонтах качество очистки шлаков бывает низким.

Порядок работы

Общий алгоритм действий. Конкретный перечень мероприятий определяется индивидуально, с учетом местной специфики.

Подготовка места бурения

Заключается в зачистке и выравнивании почвы для дальнейшего монтажа МБУ и размещения емкостей для промывочной жидкости.

Сборка и горизонтирование установки

Последнее – весьма существенно. Если инструмент пойдет в грунт хотя бы под небольшим углом, то при таких условиях бурения долго не выдержит, да и монтаж обсадных колен существенно осложнится.

Размещение технологических емкостей

Если есть возможность пополнять запасы воды (например, из системы водопровода), то это учитывается при выборе места. В расчет берется и длина соединительного рукава «резервуар – ствол».

Особенность – нужно учесть, что поступающая из ствола жидкость должна куда-то деваться. При раскачке скважины (но это будет потом, по окончании бурения и монтажа обсадных  труб) она попросту отводится. В данном же случае вода поступает туда же – в емкость («приямок»), то есть циркулирует по кругу. Поэтому первый после МБУ резервуар выполняет функцию фильтра, то есть производит очистку технологической жидкости от крупных фракций. В процессе бурения он периодически очищается.

Помпа

Точка ее расположения определяется удобством использования и все теми же линейными параметрами шлангов. Один – в емкость, другой – к МБУ.

Все остальное – достаточно просто. Бур «вгрызается» в грунт, а мотопомпа подает подготовленную жидкость, которая укрепляет стенки шурфа и одновременно охлаждает рабочий инструмент.

Если данную технологию сравнить с методикой «сухого» бурения, при которой приходится периодически вынимать из шурфа инструмент (вместе с почвой), чистить его, загружать обратно, то преимущества очевидны.

Целесообразнее закачивать раствор глины, который несложно приготовить с помощью эл/дрели и насадки-«бабочки» (порядка 185 – 205 рублей; продается в любом специализированном магазине). По консистенции он должен напоминать кефир. Такая подготовка дает двойной эффект – стенки укрепляются, а расход жидкости снижается.

По всей глубине грунт неоднороден, и в процессе проходки инструмент встречает различные его слои. Исходя из их состава, следует корректировать «рецепт» технологического раствора.

Не следует забывать, что достижение водоносного слоя – еще не «венец» всей работы. После окончания бурения необходимо произвести так называемую «раскачку» скважины, технология которой подробно описана в этой статье.

Требования к используемым материалам

Материалы, используемые для утепления труб водоснабжения, должны обладать следующими характеристиками:

• Низкая теплопроводность и максимально возможные способности к сохранению тепла;
• Полная устойчивость к воздействию влаги;
• Хорошая устойчивость к агрессивным внешним факторам;
• Длительный срок службы;
• Простота монтажа;
• Невысокая стоимость.

Соответствие всем описанным качествам позволяет говорить о том, что выбранный материал достаточно хорош для утепления труб. Впрочем, идеальных утеплителей не бывает, поэтому выбирать нужно в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Чертежи для гидробура своими руками

Для создания буровой установки потребуется сделать чертежи. Они включают схему всех деталей гидробура и их построение. Размеры малогабаритной конструкции достаточно компактные.

Схема гидробура:

• Разборная рама;
• Механическая лебедка;
• Бур;
• Двигатель;
• Вертлюг (используется для скольжения всех элементов);
• Мотопомпа;
• Буровая штанга;
• Шланги для подачи жидкости;
• Блок управления.

Буровой вертлюг и штанги необходимо приобрести в специализированном магазине. Очень важна профессиональность инструмента, так как на эти части прилагается большая нагрузка. Можно заказать детали у специалиста. Лучше выбрать современные станки с ЧПУ. Также необходимо выбирать определенные виды стали.

Заводские образцы помогут проверить качество работы. Достаточно сопоставить самодельные и заводские детали. Так проверяется резьба. Для качественной модели совпадение должно быть идеальным.

Ударно-канатное бурение

Отличие бурения желонкой (другое название – ударно-канатный метод) от шнекового и роторного бурения заключается в том, что при работе отсутствует вращательное движение. Данное оборудование для ручного бурения скважин – это длинный и узкий кусок трубы, оснащенный клапаном и заточенный в нижней части.

Самодельная скважина на воду в данном случае создается так:

• Перед тем, как сделать скважину под воду, в почве нужно сделать небольшое отверстие при помощи ручного бура, чтобы легче было работать дальше;
• Над отверстием устанавливается тренога с блоком;
• Поверх блока укладывается трос, к которому подвешена желонка;
• Желонка бросается в шахту с высоты около 2 м над уровнем земли;
• При ударе о грунт заостренный рабочий край инструмента разрыхляет породу, и она захватывается клапаном желонки, не позволяющему грунту выпадать;
• Операция с бросанием повторяется несколько раз, чтобы в инструмент попало побольше грунта;
• Желонка извлекается на поверхность и очищается от породы;
• Указанные выше операции повторяются до тех пор, пока инструмент не дойдет до водоносного слоя;
• После этого нужно пробурить шахту до следующего слоя;
• По мере углубления ствола нужно защищать его обсадной колонной, наращивая ее до тех пор, пока скважина не будет готова.

Само по себе отсутствие воды в шахте позволяет добиться более высокой прочности стенок. Кроме того, при данном методе очень легко определить, дошел ли инструмент до слоя воды. При использовании «мокрых» методов бурения неопытные мастера очень часто промахиваются и продолжают углублять шахту, хотя водоносный слой уже обнаружен.

Помимо всего прочего, ударно-канатное бурение дает возможность обустраивать бесфильтровые скважины. В пространстве под обсадной колонной в песке вымывается небольшая полость, в которой вода отстаивается. Обсадная труба после этого немного поднимается. Особенностью создания бесфильтровых скважин является необходимость использования забивного стакана.

Забивной стакан – это инструмент, очень похожий на желонку, но, в отличие от нее, стакан не оснащается клапаном. Отсутствие клапана обусловлено отличной способностью инструмента проходить через вязкие пластичные грунты (например, суглинки). Стакан падает в шахту и заполняется породой, которая удерживается самостоятельно. Через длинные щели в стенках стакана его можно очистить, используя арматуру или подобный инструмент.

Для реализации ударно-канатного способа бурения можно использовать оба инструмента – желонку и стакан. Комбинируя инструменты и применяя каждый из них для «своего» грунта, можно добиться наибольшей эффективности работы, существенно ускоряя прохождение разных слоев почвы.

Впрочем, если говорить о скорости работы, то здесь ударно-канатный метод занимает последнее место – на бурение скважины в одиночку может потребоваться один-два месяца. Конечно, все операции достаточно просты и понятны, но времени на их выполнение уходит слишком много, что нередко отпугивает начинающих мастеров, интересующихся, как сделать скважину в домашних условиях.

При помощи желонки можно сделать скважину глубиной около 40 метров. Это значение не предельное – глубину вполне можно увеличивать даже до 100 метров, и инструмент сможет выполнять необходимую работу. Впрочем, перед тем, как самому сделать скважину, необходимо запастись разными инструментами, поскольку состав грунта по мере роста глубины шахты гарантированно изменится.

Особенности установки обсадных труб

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

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

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

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

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

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

Сейчас существует много различных технологий, существенно облегчающих человеку жизнь, и… его кошелек. Но, по той причине, что кошелек и так не тяжелый, то такая тема, как гидробурение скважин своими руками интересует многих людей. В этой статье мы увидим, что это такое, и как возможно выполнить такие работы без бригады специалистов.

Мы не будем рассматривать, для чего нужна скважина, потому что этим вопросом интересуются исключительно те люди, у которых есть проблема с водоснабжением. Итак, вы стоите перед выбором, и не знаете, какой из многочисленных предложенных способов бурения выбрать.

Набор инструментов

Ручное гидробурение скважин можно реализовать, только если есть три основных устройства:

1. МБУ — малогабаритная буровая установка высотой около 3 м. Имеет полный набор для разработки почвы.
2. Помпа — для создания потока воды. Напор должен быть примерно 26 м, под давлением не ниже 2,6 атм. Производительность в районе 20-22 м³ в час, что гарантирует хороший поток жидкости.
3. Насос, который сможет перекачивать загрязненную жидкость от места разработки.

Мощность нужно подбирать так, чтобы все устройства имели примерно одинаковую производительность.

Проследите, чтобы в комплекте МБУ были все нижеперечисленные элементы:

• инструмент для бурения, буровые штанги;
• набор буров;
• вертлюг, лебедка, каркас;
• если в комплекте нет преобразователя тока, его лучше купить заранее, чтобы обеспечить нормальное энергоснабжение установки;
• понадобится комплект обсадных труб.

В процессе могут пригодиться инструменты по типу трубного ключа и ручного зажима. А еще стоит купить пересадочную вилку.

Чтобы скважину не затапливало жидкостью, понадобится хороший насос, который сможет долго работать при условиях перегонки воды с мелкими частицами или абразивом.

Виды утеплительных материалов

Решая, чем утеплить водопроводную трубу в частном доме, можно рассматривать самые разные утеплители, но самыми распространенными и эффективными являются:

1. Стекловата (стекловолоконный утеплитель) . Как показывает практика, данный утеплительный материал лучше всего подходит для защиты металлопластиковых труб. Основным достоинством стекловаты является небольшая плотность, за счет которой достигается малый вес материала – а значит, и сравнительно простой монтаж. Главный недостаток – высокая гигроскопичность, поэтому утепление из стекловолокна необходимо обязательно закрывать слоем гидроизоляционного материала.
2. Базальтовые утеплители . Этот материал внешне напоминает скорлупу, имеющую цилиндрическую форму. Для максимальной защиты базальт закрывается рубероидом, пергамином или аналогичным по свойствам материалом. Наиболее ярким качеством базальтового утеплителя является простота монтажа, за которую приходится платить в самом буквальном смысле – цена такой скорлупы очень высока.
3. Пенопласт (пенополистирол) . Именно пенопласт чаще всего используют для утепления водопроводов. Помимо высоких эксплуатационных показателей, он ценится за возможность многократного монтажа и установки как внутри помещения, так и снаружи и даже в толще грунта. На рынке присутствуют изделия с дополнительным покрытием и без него.

Разновидности конструкций

В зависимости от глубины, скважины бывают:

• Песчаные. Их конструкция отличается простотой. По своей сути это просто труба с диаметром 1 м, заглубленная на 20 м. На дно прикрепляется специальная сетка, выполняющая роль фильтра. Срок эксплуатации достигает 15-ти лет. Бурение песчаных скважин на воду может быть осуществлено своими руками;
• Артезианские (на известняк). Работы по обустройству данного вида скважин отличаются трудоемкостью. Из-за большой глубины бурения, приходится использовать специальную технику и нанимать группу рабочих. Зато и срок службы такой скважины достигает полувека (при условии, что точно соблюдена технология ее обустройства);
• Также может быть обустроен обыкновенный колодец, состоящий из бетонных колец. Наполняется он грунтовыми водами естественным путем. Более подробно про установку такого колодца можно посмотреть на видео в интернете.