Способы бурения скважины на воду

Способы бурения скважины на воду

Когда речь идет о добыче воды из-под земли, не обойтись без сверления скважины. На деле существует достаточно много технологий, которые позволяют добиться поставленной цели.

Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, а также технические нюансы. Только правильный выбор способа бурения на воду позволит эффективно пройти конкретные участки породы, получить быстрый и качественный результат.

Колонковое бурение

Такой вариант бурения частной скважины на воду позволяет справиться с:

• разведкой на значительную глубину;
• скальными горизонтами;
• подготовкой артезианского колодца.

Именно подобным методом часто проводится первоначальная разведка, потому что так можно в короткий срок получить представление о геологии и геофизике участка.

Стоит отметить, что колонковым бурением скважин для разведки на воду невозможно заниматься без дорогостоящего оборудования. С помощью его использования можно взять образцы воды даже с глубины 1 километр.

Естественно, что при бурении скважин на воду в границах Московской области такой уровень требуется исключительно редко. Для обычного дачного или коттеджного посёлка достаточно гораздо меньшей глубины.

Плюсы и минусы способа

При сечении канала до 1000 миллиметров угол проходки гибко регулируется. Колонковая труба сечением 400–600 миллиметров может быть использована повторно, что существенно уменьшает издержки. Коронка способна забрать образец породы точно по радиусу.

Однако бурить воду по колонковой методике на участках не слишком рентабельно. Водоносный горизонт может оказаться заилен смесью, используемой при промывке.

Быстрый износ рабочих деталей — оборотная сторона высокой производительности при таком подходе. Зато колонковый бур может работать со всеми известными породами и видами грунта. И если использовать погружной насос будет нереально (слишком маленькое сечение трубки), то получить представление о ситуации на глубине всё равно очень важно.

Когда говорят про вращательный способ бурения скважин, то могут подразумевать не только колонковую буровую технологию. Бурение скважины роторным или шнековым способом тоже относится к этой группе методов.

Шнековое бурение

Что будет, если использовать шнек? Во многих случаях приходится преодолевать рыхлые песчаные грунты. И если на этапе обустройства эта проблема решается при помощи обсадных труб, то на первоначальной стадии наиболее эффективна установка шнекового бурения.

Она уверенно справится с подвижной сыпучей массой, которая так часто встречается при бурении скважин на воду в Московской области.

Подобные системы:

• эффективны;
• просты в применении;
• гарантируют довольно быструю практическую проходку до нужной отметки;
• не требуют дорогостоящих машин.

Работы проводятся беспрерывно, две стадии — углубление и измельчение породы — фактически идут одновременно.

Чтобы транспортировать грунт в процессе шнекового бурения, не приходится вынимать бур наружу. Необходимость в промывке если и возникает, то только в исключительных случаях.

Когда работают грамотные буровики, соблюдающие технологию, необходимость в этом едва ли будет. Однако станок для шнекового бурения не справится при столкновении с вязкими и плотными породами, потому что он не рассчитан на такие нагрузки. Врезаться в рыхлый грунт помогает заострённый наконечник.

Это может быть:

• лопастной бур;
• долото двухлопастное;
• долото трёхлопастное.

Чтобы исключить перегрев аппаратов, нужно соблюдать несложное правило: перемещаемая порода должна заполнять межвитковое пространство максимум на 40%.

Толщина сверлящего элемента подбирается индивидуально, поскольку при шнековом бурении наружный диаметр бура прямо определяет скорость проходки.

Наличие пустотелого центрального канала, куда подаётся вода или воздух, существенно повысит общую эффективность работы. Однако такие дополнения, конечно, удорожают и сами инструменты, и их эксплуатацию.

Практические нюансы

Добротное шнековое бурение скважины выполняется, если мощность установки на 50% превосходит проектную мощность долота.

Если предстоит проходить очень крепкие породы, без алмазных коронок почти не обойтись. В какой-то мере альтернативой оказываются твердосплавные детали.

Буровая жидкость не требуется, и это дополнительно упрощает работы.

Поскольку встретить в нашем регионе вязкие породы маловероятно, именно шнековый тип бурения однозначно доминирует среди других способов.

Для получения воды используют только вертикальные каналы, потому что горизонтальные пригодны исключительно для проходки под инженерные коммуникации. Стоит отметить, что шнек не слишком подходит для глубоких пластов.

Если нужно добуриться глубже, чем на 80 метров, трудоёмкость работ непомерно возрастает. Колонна, по замыслу конструкторов, должна обеспечивать подъём всей массы грунта. Однако на практике часть выбуренной массы обрушивается обратно в забой.

И потому при шнековом методе бурения скважин прочистка и промывка ствола должна быть усиленной, иначе приступать к эксплуатации (даже для технического водоснабжения) нельзя.

Профессионалы заранее рассчитывают такие моменты, как осевая нагрузка и скорость вращения колонн. Темп вращения регулируется тщательно, потому что в противном случае вибрации могут нарушить работу техники.

Лопасти должны очищаться через каждые 50 сантиметров, иначе последствия будут плохие. Галечники и прочные монолитные породы не проходятся шнеками.

Роторное бурение

Роторные буровые установки менее популярны для бурения скважин на воду, нежели их шнековые аналоги.

Однако в ряде случаев альтернатив им нет! Например, если говорить про сверление известняка, который проходится только ротором, а не шнеком.

Порой именно под известняковым пластом находится ценный водоносный горизонт, а то, что находится выше, имеет гораздо меньшее качество и дебет.

Роторный способ при бурении скважин изначально находил применение только в горнодобывающей отрасли. Однако теперь он всё активнее входит и в бытовую сферу, где помогает решать очень сложные задачи. В качестве наконечника используется долото, которое и разрушает породу.

Долото уверенно справляется и со связным, и с несвязным грунтом. Даже коренные породы, образующие настоящую скалу, поддаются такой обработке.

Роторные способы бурения на воду подразумевают поступление вымывающей выбуренную массу жидкости или через колонну, или по затрубному пространству.

Оба решения имеют свои преимущества и недостатки, но вникать во всё это стоит только технологам. Долото по диаметру превосходит рабочую колонну.

Это даёт возможность:

• снизить затраты энергии;
• предотвратить повреждение колонны при нормальных работах;
• прокладывать большие скважины, сечение которых легко доводится до 70 сантиметров.

Технологические аспекты

При роторном способе бурения скважин на воду можно добиться исключительно высокой скорости работ – 1000 погонных метров в месяц не удивит искушённого технолога.

Методика позволяет уверенно преодолевать коренные метаморфические и магматические породы, которые иными способами «не взять».

Ещё один плюс — можно пройти проходку до конца, не меняя методику. Если же шнек упрётся в каменную глыбу, о которой не было известно заранее, придётся переходить на ту же роторную установку.

Готовиться к каждой операции придётся индивидуально и очень тщательно. Так как используется глинистый раствор, дебит скважины окажется ниже, придётся прилагать специальные усилия для восстановления водоотдачи.

Стоимость использования роторной системы выше, чем у других вариантов. В зимний период критически важной окажется защита от пониженных температур.

Рабочая колонна удерживается при помощи вертлюги. Глубина проходки и характеристики грунта определяют выбор обычного или удлинённого варианта штанги.

Муфтовые соединения, обеспечивающие герметичность канала, специалисты подбирают очень скрупулёзно. Эти муфты рассчитаны на давление до 100 атмосфер (создающееся при промывке специальным составом или обычной водой).

Ударный способ бурения скважин

Некоторые люди что-то слышали про такой подход, но толком не представляют его особенностей. Ударная, она же ударно-канатная, методика хорошо проявляет себя на сыпучих грунтах.

Диаметр буровых стаканов может варьироваться в широких пределах. Именно ударно-канатная технология рекомендуется для самостоятельного сверления на незначительную глубину в простых геологических условиях.

После окончания работы скважина почти сразу будет введена в эксплуатацию. Смачивание инструмента в процессе проходки не понадобится. Проводимые манипуляции не скажутся отрицательно на состоянии участка, наоборот, они помогут сохранить территорию в полном изяществе почти без изменений.

Но универсальным ударный метод бурения скважин на воду не является.

При его выборе работы производятся очень медленно, а глубина проходки в некоторых типах почв ограничена. Если используется тяжёлая техника, проблемы на территории всё же неизбежны, а вручную можно добуриться разве что на десяток метров.

Оправдываются ли эти минусы сокращением затрат и увеличением срока службы источников, нужно решать самому заказчику.

Какой метод бурения выбрать

Подбор метода проходки определяется:

• глубиной;
• необходимым объёмом извлекаемой воды;
• частотой эксплуатации скважины;
• требуемым качеством воды;
• потребностью в обустройстве глубинного колодца.

Только профессионалы смогут грамотно учесть все эти нюансы и исключить фатальные ошибки. Они обратят внимание на климатический фактор, спрогнозируют вероятные изменения условий в глубинных слоях земли.  Всё это позволит получить качественное и стабильное водоснабжение даже в самых сложных условиях.
Роторными установками для бытового бурения на воду можно просверлить скалы и полускальные породы на отметку до 150 метров, причём ширина канала достигает 2 метров.

Однако из-за потребности в промывке зимнее использование этого метода почти невозможно. Колонковое бурение обычно практикуется в пределах 30 метров на мягкой земле, а при большей твёрдости материала проходка ограничена 20 метрами.

Оно может стать отличным способом предварительной разведки. Роторное сверление с прямой промывкой достаточно универсально и позволяет добуриться на любую глубину.

Значительная ширина канала сможет обеспечить мощный дебит. Однако такой подтип работ неприменим, если критично размывание горизонта. Обратно-промываемые скважины более стабильны в этом смысле.

Правда, оборотной стороной таких достоинств является повышенная цена и технологическая сложность – справиться с работой смогут только умелые специалисты.

Выбирать буровую установку для бурения скважин артезианского типа не нужно. Практически всегда для этой цели используются именно роторные машины (ввиду заведомой непрактичности применения другой техники).

В руках профессионалов это оборудование даст нужный результат уже за несколько суток.
Какой бы метод не был выбран, воду сразу после бурения скважины использовать нельзя. Она обязательно должна быть прокачана, а пробы жидкости следует сдать на проверку в химическую и биологическую лабораторию. Только при положительном заключении экспертов можно начинать само водоснабжение.