Ударно канатное бурение скважин технология


Технология ударно-канатного бурения скважин

Наиболее доступный и простой способ бурения скважины является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять монтаж буровой установки.

Применение технологии ударно-канатного бурения

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

  • лебедка и блок;
  • буровая штанга;
  • забивной стакан;
  • каркас установки;
  • трос.

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают.

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств. к меню ↑

Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

  1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
  2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
  3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
  4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
  5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости.
  6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
  7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Мобильная буровая установка УАЗ УКБ-60

  1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
  2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
  3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
  4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

к меню ↑

Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка. Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать. к меню ↑

Особенности проведения работ (видео)

к меню ↑

Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

 Главная страница » Виды бурения

byreniepro.ru

Ударно-канатное бурение скважин: технология и ее особенности

Одна из главных проблем, с которыми приходится сталкиваться владельцам загородных домов – это водоснабжение участка. Если есть возможность воспользоваться услугами специальной фирмы, которая пробурит скважину – проблема решается быстро.

Если же такой возможности нет, приходится заниматься буровыми работами самостоятельно. И в первую очередь нужно определиться с технологией бурения скважины. Одна из самых распространенных и доступных – это ударно-канатный метод.

Ударно-канатная технология

Ударно канатное бурение скважин технология довольно простая. Поэтому уже давно заслужила популярность среди домовладельцев и бурильщиков. Основные ее достоинства заключаются в простоте конструкции самой установки и легкости в проведении работ. Даже довольно глубокую скважину, вполне реально сделать самостоятельно. А это позволяет существенно сэкономить бюджет.

Принцип бурения ударно-канатным способом заключается в использовании тяжелого полого снаряда, который еще называют желонкой. Он сбрасывается в скважину и за счет собственного веса и скорости падения врезается в грунт. При этом почва набирается в полость желонки.

Ударно-канатная установка

Принцип бурения:

  • в месте бурения скважины разрывается небольшой котлован. Он нужен для последующего обустройства приямка, а также для того, чтобы в скважину не осыпался верхний слой рыхлого грунта;
  • над котлованом устанавливается тренога буровой установки;
  • к ней подвешивается снаряд на толстом канате. Желательно брать толщину с запасом прочности, иначе желонка может оборваться, а достать ее из скважины будет проблематично;
  • снаряд поднимается над отверстием и сбрасывается вниз;
  • затем, эта же операция повторяется несколько раз;
  • после этого, он извлекается и очищается от набившегося грунта.

Таким образом, процесс бурения довольно прост.

Плюсы и минусы технологии

Естественно, что любая технология имеет свои плюсы и минусы. Без этого, к сожалению, не обойтись, идеала еще не придумали.

Плюсы метода:

  • простота технологии;
  • возможность изготовления бурильной установки самостоятельно;
  • подходит для большинства типов грунтов;
  • этот метод исключает загрязнение скважины в процессе бурения;
  • можно делать скважины большого диаметра – все зависит от снаряда;
  • благодаря постоянному подъему грунта, можно контролировать его состав на всех этапах работ;
  • не требует дополнительного оборудования.

Итак, главные достоинства технологии, это простота и дешевизна проведения работ.

Недостатки:

  • процесс бурения происходит медленно;
  • метод не подходит для некоторых типов песчаных почв;
  • можно делать только строго вертикальные скважины.

Получается, что главный недостаток технологии в низкой скорости работ. Впрочем, при самостоятельном бурении, это вряд ли станет серьезной преградой. Еще один минус – затруднения при изготовлении слишком глубоких отверстий.

Необходимое оборудование

Как уже писалось выше, конструкция установки довольно простая. Она включает в себя:

  • вышку, которая изготавливается в форме треноги. По высоте она должна превышать длину снаряда, иначе его просто не получится вытянуть из скважины. Также, при изготовлении вышки, следует учесть высоту обсадной трубы – она будет выступать из грунта;
  • снаряд для бурения;
  • канат или лебедку для подъема снаряда.

Тренога изготавливается из стальных труб. Желательно использовать материал с толстыми стенками, т.к. ей придется выдерживать немалые нагрузки. Также, стоит изначально рассматривать разборной вариант. Это облегчит ее хранение и транспортировку.

Снаряд

Самый важный элемент установки – это бурильный снаряд. Фактически, это кусок круглой стальной трубы. Он должен обладать такими характеристиками:

  • быть тяжелым – именно от веса зависит эффективность бурения. Поэтому он делается из толстостенной трубы и по необходимости дополнительно утяжеляется;
  • длинным – размер трубы делается 1,5-2 метра;
  • иметь вырезы для удобного извлечения набранного грунта.

В зависимости от типа почвы, в качестве снаряда может использоваться:

  • забивной стакан – для рыхлых почв;
  • желонка – для сыпучих и водянистых слоев;
  • долото – для прохождения твердых пород.

Забивной стакан

Этот вид снаряда применяется для мягких и не слишком рыхлых почв. Из всех существующих видов, у него самая простая конструкция. Изготовить забивной стакан для скважины своими руками довольно просто. Фактически это простой кусок круглой трубы. На нижнем конце делаются заостренные края, чтобы стакан легче входил в грунт. Еще один вариант – вырезаются небольшие зубья.

Забивной стакан

На верхнем крае делается крепкая шляпа, ее еще называют наковальней. Она нужна для того, чтобы снаряд смог выдержать удары буровой штангой, за счет которых происходит забивание стакана в почву.

Благодаря тому, что почва плотная, она без проблем держится в забивной трубе и не выпадает из нее при доставании наружу.

Желонка

Если бурение делается в песчаных грунтах или проходятся водянистые слои, то забивной стакан использовать не получится. Все из-за того, что песок не обладает большой плотностью и будет попросту высыпаться из трубы.

В этом случае, применяют снаряд, который называется желонка. Кстати, ее же применяют, когда возникает необходимость прочистить заиленную скважину.

Она представляет собой отрезок круглой трубы с клапаном в нижней части.

Они бывают двух видов:

Окончание трубы заостряется так же, как и в случае с забивным стаканом. Принцип бурения с использованием желонки заключается в том, что при ударе о дно скважины клапан открывается. При этом внутрь трубы набирается грунт, а при поднятии снаряда, клапан закрывается и содержимое удерживается внутри трубы.

Долото

Для прохождения твердых каменистых почв, варианты с забивным стаканом и желонкой не подходят. В этих случаях применяется специальное бурильное долото.

Благодаря его наконечникам, порода раскалывается, а затем поднимается наверх при помощи желонки.

Применение ударно-канатной технологии на разных почвах

Один из плюсов этой технологии, заключен в том, что она подходит практически для всех типов грунтов. Исключение составляют лишь некоторые песчаные типы, однако здесь требуется применение специальных технологий.

Однако, для прохождения разных почв, требуется менять оснастку, т.е. сам снаряд. Сам же принцип работы остается неизменным. Как делать ударно канатное бурение скважин своими руками можно посмотреть на этом видео:

Песок

Как уже писалось выше, для песчаных почв применяется желонка, т.к. из забивного стакана, песок будет попросту высыпаться.

Технология бурения выглядит следующим образом:

  • желонка сбрасывается вниз и за счет удара об землю открывается клапан и в нее набирается немного грунта;
  • далее операция повторяется, однако, в отличие от варианта с забивным стаканом, желонка не поднимается слишком высоко. Обычно подъем делается на 30-40 см;
  • за 3-4 повторения, труба наполняется, после чего поднимается наружу.

При прохождении песочных грунтов, есть большая вероятность осыпания стенок скважины. Поэтому параллельно с бурением, отверстие должно укрепляться обсадной трубой. При этом ее диаметр должен превышать диаметр желонки, иначе она просто застрянет в скважине.

На нижнем окончании первой части обсадной трубы, делается небольшое расширение. Это позволяет ей срезать со стенок отверстия немного грунта при движении вниз. Т.к. песчаные слои мягкие, проблем с этим не возникает.

Твердые грунты

Когда встречаются каменистые грунты, приходится применять долото. В этом случае, технология бурения выглядит таким образом:

  • при попадании на твердые породы, оснастка установки меняется;
  • в скважину опускается долото, которым дробятся камни;
  • затем желонкой, достаются измельченные камни.

Так же как и в случае с песком, скважина укрепляется обсадной трубой. Однако нужно учитывать то факт, что труба не сможет срезать лишний грунт со стенок скважины. Поэтому применяется специальное долото с расширителем. Расширитель представляет собой складывающиеся зубцы, которые приводятся в действие пружинным механизмом.

Долото

Т.е. в сложенном виде, он без проблем проходит через внутренний диаметр обсадной трубы, а затем расширяются. Это дает возможность срезать породу, мешающую прохождению обсадной колонны.

Особенности ударно-канатного бурения

Как и любой другой технологии, у нее есть свои нюансы:

  • при прохождении песчаных слоев и в особенности плывунов, нельзя допускать, чтобы желонка полностью опускалась ниже обсадной колонны. Иначе, она может сильно сместиться, а в этом случае будет весьма проблематично достать ее.
  • трос для подвешивания снаряда должен быть стальным и иметь запас прочности;
  • желательно следить, чтобы желонка не переполнялась. Если грунт начнет застревать между снарядом и колонной – его может заклинить;
  • при изготовлении ударного снаряда, нужно предусмотреть зацепы. Они нужны для того, чтобы была возможность достать его из скважины, если трос оборвется;
  • если делается глубокая скважина, имеет смысл оснащать установку двигателем с редуктором, через который можно подключить лебедку. Это значительно облегчит работы.

Таким образом, ударный метод позволяет самостоятельно делать скважины на приусадебном участке. Причем для этого не требуется привлечение спецтехники, а установку можно без проблем сделать собственными силами.

kanalizaciyasam.ru

Ударно канатное бурение скважин технология

При создании водозаборного устройства главной задачей является создание круглого углубления в земле, достигающее водоносного слоя. Одним из способов решения этой непростой задачи является ударно — канатное бурение скважин.

Технология процесса известна еще со времен древнего Китая и до нашего времени не претерпела принципиальных изменений. Пробивка ствола производится периодически повторяющимися ударами тяжелого инструмента в виде трубы с разрушением почвы в месте воздействия и выемкой разрыхленного грунта. Простая технология исполнения подразумевает возможность выполнения его своими руками.

Бурильный инструмент

В основе применяются три вида пробивных приспособлений:

Рис.1. Несколько разновидностей бурового инструмента для ударного бурения

  • стакан – отрезок трубы нужного диаметра, нижний (ударный) конец может быть заточен до остроты по внутренней кромке или на нем нарезают зубья как на пиле для улучшения процесса разрушения грунта. Применяется для прохождения влажных глинистых или глинисто – песчаных слоев. Липкая глина приливает к стенкам стакана и извлекается наружу. Такое простое приспособление легко изготовить своими руками.
  • желонка – такой же отрезок трубы, на входе в которую устанавливается плоский клапан, пропускающий грунт внутрь и не позволяющий ему просыпаться обратно. По наполнении желонка извлекается из ствола для очистки;
  • долото – применяется на грунтах с каменистыми включениями или при прохождении известняковых стволов.

Каждая разновидность таких снарядов претерпела ряд изменений, в результате чего в арсенале профессиональных бурильщиков имеется около полутора десятков разновидностей различных наименований.

Особенности бурения по различным грунтам

  1. Если ударно канатное бурение скважин производится по пескам или зыбучим пескам (плывунам), для выемки грунта применяют ударники с плоскими желонками. Частота ударов снижается. Установка обсадки на таких грунтах в процессе бурения обязательно. Важно не допускать выхода ударника из обсадной трубы более, чем на полметра, в противном случае она может быть перекошена и заклинена в стволе, что приведет к потере инструмента и пробуренной скважины.
  2. Ударное бурение по гравийным пластам и галечникам производится с использованием долот в форме двутавра. Для выемки грунта используются желонки с клапаном плоской формы.
  3. При прохождении слоев по вязким и пластичным глинам используются долота специальных конструкций, представляющих собой доработанные плоскостные или инструменты в форме двутавра. Дополнительные детали придают им крестообразную форму.

Если на пути ствола попадаются валуны, это может привести к его уводу от вертикали, из за чего бурение зачастую приходится переносить в другое место. Чтобы разрушить валуны могут применяться утяжеленные инструменты в виде долот.

Прохождение трещиноватых слоев представляет опасность их склонность к осыпанию и обвалам. Поэтому бурение производится с особой осторожностью с контролем параллельной обсадки ствола.

Обсаживание стенок скважин

Ударно канатный способ бурения предусматривает одновременную обсадку, предохраняющую стенки ствола от разрушения, особенно в рыхлых и песчаных слоях. Для этой цели применяются целенаправленно производимые трубы для ообсадки. Они выпускаются в двух исполнениях:

  • трубы для обсадки муфтовые – на обоих концах у них нарезана резьба, соединении производится с применением муфт с внутренней резьбой;
  • трубы обсадные с высаженными концами – на одном из концов труб выполняется высадка – уширение горячим способом с увеличением диаметра на величину толщины стенки. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном конце наружная того же размера, что дате возможность стыковки труб без применения муфт.

Рис.2. Труба стальная обсадная с высаженным концом для безмуфтового соединения

Применяются также пластиковые обсадные трубы из ПВХ.

Следует рассмотреть конструкцию первой трубы обсадной колонны подробнее.

Нижний конец оснащается «юбкой» — это насадка специальной формы, привариваемая или устанавливаемая на резьбу с торца трубы.

Рис.3. Схема установки устройства «юбка» на конец обсадной трубы

Устройство увеличивает диаметр ствола на 25 – 30 мм, при этом:

  1. Создаются условия бурения, не допускающие повреждение фильтра, находящегося над юбкой.
  2. Размер ствола позволяет свободное перемещение обсадной трубы вместе с муфтами или безмуфтовых внутри скважины.
  3. Острая режущая кромка снизу активно разрушает остатки породы в шурфе после прохождения ударника, способствуя увеличению скорости проходки.

Рис.4. Конструкция проволочного фильтра внизу первой обсадной трубы

Фильтр выполняется из нержавеющей проволоки диаметром 1,0 – 1,5 мм намотанной виток к витку. В процессе намотки витки уплотняют. Жизненный цикл такого фильтра составляет порядка 70 лет при условии периодической промывки при заиливании. Технология позволяет без особых затруднений выполнить работу своими руками.

Скважина на участке

Первой задачей при обустройстве водозаборного устройства – выяснение гидрогеологической обстановки в месте предполагаемых работ. Это должно решать задачи:

  • прояснение вопроса наличия или отсутствия достижимых бурением водоносных горизонтов;
  • характеристики и свойства грунтов;
  • желательную комплектность бурового инструмента по видам;
  • конструкцию и направленность скважины – на верховодку или второй песчаный горизонт (12 – 15 метров глубиной), до известняка артезианских горизонтов, в связи с этим – потребное количество обсадных труб;
  • принятие решения о привлечении сторонних организаций или выполнении работ своими руками на арендованном оборудовании.

При необходимости установки буровой вышки собственной конструкции, ее можно изготовить своими руками из бревен средней толщины, труб, деревянных брусков – то есть, из подручных материалов. При этом нужно предусмотреть наличие тельфера для подъема обсадных труб и лебедки для работы с ударником. Высота буровой вышки определяется длиной обсадных труб.

Порядок выполнения работ

Ударно канатное бурение скважин производится в следующем порядке:

  1. Подготовка приямка для устья скважины размером приблизительно 1,5 х1,5 х 1,5 метра.
  2. Забуривание на глубину 1,0 – 1,5 метра.
  3. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
  4. Размещение внутри обсадной трубы ударника.
  5. Бурение сбросом ударника с высоты, по заглублении его на полметра, ударник извлечь и очистить от грунта. Операцию повторять до достижения водоносного слоя.

Бурение производится своими руками с помощью одного или двух человек.

Недостатки и преимущества процесса

Из недостатков отмечают:

  • наиболее существенный недостаток – низкая скорость прохождения ствола;
  • недоступность для исполнения в отдельных видах песчаных грунтов;
  • заметное падение производительности при прохождении глубоких скважин;
  • возможность только вертикального исполнения.
  • пласт вскрывается качественно, без повреждения его пористой структуры, что позволяет сохранить максимальный дебет водоносного слоя;
  • не применяется промывочная жидкость и глина, засоряющая поры пласта;
  • возможность успешного бурения в галечно – валунных слоях;
  • скважина может быть освоена сразу же по окончании бурения и обустройства;
  • возможно выполнение буровых работ инструментом большого диаметра – от 500 мм;
  • естественный контроль проходимых пород при извлечении очередного керна.

В странах Северной Америки такой способ бурения скважин на воду до сих пор остается приоритетным, поскольку правильная выполненная скважина может работать до 70 лет.

Похожие статьи по данной теме:

Самостоятельное бурение скважин без оборудования

Скважина на воду способом роторного бурения

Особенности технологии бурения скважин на воду

Технология ударно канатного способа бурения скважин самостоятельно

Ударно-канатное бурение известно с древних времен. С его помощью можно бурить глубокие скважины для нахождения водоносного пласта, не используя специальную технику. Преимущество данного метода заключается в простоте и доступности оборудования, возможности прохождения глубоких пластов грунта за короткий промежуток времени.

Преимущества метода

Ударно-канатное бурение имеет ряд преимуществ:

  • Увеличение срока эксплуатации скважины;
  • Возможность создания источника воды, обладающего достаточно большим диаметром;
  • Исключение риска загрязнения воды попаданием примесей грунта в процессе бурения;
  • Возможность контроля уровня воды на различных горизонтах грунта;
  • Высокая эффективность применения при бурении скважины зимой с экономической точки зрения.

К недостаткам можно отнести затруднения при бурении скважин в сыпучих грунтах и замедление процесса бурения при создании скважины на большой глубине.

Применяемое оборудование

Оборудование, используемое при технологии ударно-канатного бурения, называется буровым снарядом Шитца. Он состоит из каркаса, блока с лебедкой, штанги, троса и забивного стакана. Забивной стакан изготавливается из части металлической трубы, оканчивающейся режущей кромкой, обладающей хорошей прочностью и скошенной во внутреннюю часть стакана. Чуть выше располагается наковальня, ударами по которой производится забивание стакана. Лебедка используется для спуска и поднятия стакана. Каркас снаряда является вышкой, имеющей вид треноги, размеры которой должны по пропорциям соответствовать величине штанги. Чтобы достать забойный стакан было легче, высота вышки должна превышать его длину на 1,5 или более метра. Ее можно сделать самостоятельно из металлических труб или бревен. Все детали применяемого при ударно-канатном бурении оборудования могут быть изготовлены дома своими руками.

Трос должен обладать достаточной прочностью. Обычно используется стальной толщиной 12 мм и более. Значительный запас мощности необходим для выдерживания нагрузок нестандартного вида, которые могут возникнуть в процессе работы. Большая нагрузка на трос возникает при подъеме вошедшего в почву стакана, также может произойти заклинивание внутри скважины стакана, содержащего довольно крупный фрагмент породы.

Изготовление лебедки

Лебедка представляет собой подъемный блок, через который проходит трос, к которому крепится стакан или желонка. При желании его можно сделать своими руками. Для изготовления можно использовать бревна, в центр которых с торцевой стороны для придания большей прочности забита металлическая труба или стальной пруток. Перед забиванием металлической детали можно просверлить отверстия на торцах бревна с меньшим диаметром, чем диаметр детали. Это позволит упростить забивание оси и сделать прочнее ее фиксацию. Чтобы не происходило проворачивания, на один из концов оси, выходящих из бревна, привариваются специальные ушки. На другой конец приваривается ручка, которую можно сделать из отрезка трубы, придав ей форму буквы «Г». Ворот закрепляется между стоек каркаса, на него наматывается трос при опускании или поднятии из скважины инструмента, ударах по стакану и его последующем извлечении, наполненного грунтом.

Технология процесса

При ударах штангой по наковальне происходит забивание стакана в грунт. Затем его поднимают с помощью лебедки наверх вместе с попавшим в него грунтом, высыпают почву и опускают стакан снова. Этот процесс продолжается до достижения требуемой глубины. Лучше всего использовать ударно-канатное бурение с применением забивного стакана на содержащей глину мягкой почве. При использовании стакана при прохождении сыпучих пород они высыпаются из него в скважину из-за недостаточной величины силы трения, которая могла бы связывать частицы породы между собой. Данная технология менее трудоемка по сравнению с ударно-вращательным бурением на глубинах, превышающих 10 м. При ударно-вращательном бурении достаточно высок риск деформирования штанги и искривления ее хода, значительное количество времени тратится на соединение и отсоединение штанг. Также затруднение может вызвать разрыв соединения при бурении или попадание на пути бура камней.

Порядок работы

  1. На месте будущей скважины роется шурф со сторонами 1,5 × 1,5 м и примерно такой же глубиной. Предотвратить осыпание грунта со стен шурфа позволит обшивание их досками.
  2. Над точкой бурения устанавливается каркас вышки.
  3. Производится крепление забивного стакана (если грунт сыпучий или предстоит прохождение водоносного пласта – желонки). Забивают инструмент вглубь грунта на 0,5 – 1 м, затем выполняют его подъем для удаления попавшего внутрь грунта.

Для бурения чрезмерно плотного грунта можно использовать дополнительную штангу для утяжеления стакана, закрепив ее на трос выше забивного стакана. Штанга представляет собой стальную трубу, имеющую крепежные насадки.

Этапы работы

  1. Подъем забивного стакана с помощью лебедки с последующим резким опусканием вниз.
  2. Внедрение стакана в пласт породы и захватывание некоторого его количества.
  3. Силой трения частицы грунта удерживаются внутри стакана.
  4. Для углубления снаряда внутрь скважины поднимают и опускают ударную штангу, ударяющую по расположенной на верхней части стакана наковальне.
  5. После выполнения ряда ударов, снаряд поднимают на поверхность, высыпая вошедший в него грунт.
  6. Затем цикл работы повторяется заново.

Бурение в условиях сыпучего или твердого грунта, содержащего камни

На сыпучих грунтах вместо забивного стакана предпочтительно использовать желонку. Это отрезок стальной трубы, в нижней части которого имеется задерживающий почву клапан. Когда желонка входит в грунт, происходит открытие клапана. В момент подъема желонки вверх клапан закрывается, препятствуя высыпанию набившейся внутрь почвы. Бурить твердую почву удобно с помощью бурового долота. Его удары позволяют расколоть камни на мелкие части, которые можно затем поднять, используя желонку. Для работы на твердом грунте устанавливаются обсадные трубы с расширителем, увеличивающим диаметр конструкции.

Использование обсадных труб

Края скважины рекомендуется обсаживать специальными трубами из стали, асбеста или пластика. Наиболее легкими, недорогими и простыми в установке являются пластиковые трубы. Обсадные трубы имеют следующее предназначение: • Позволяют предотвратить осыпание грунта со стен скважины при механическом воздействии, которым сопровождается процесс бурения. • Перекрывают попадание в скважину воды из расположенных выше водоносных пластов. • Исключают загрязнение дна скважины при ее эксплуатации.

Забивание труб производится одновременно с углублением скважины. Первый участок обсадной трубы следует оборудовать расширительным башмаком, имеющим конусовидную форму. Для свободного прохождения забивного стакана внутри труб их диаметр должен превышать его ширину. Опускаясь в скважину под давлением собственного веса или под небольшим физическим воздействием, они производят срезание с боковой поверхности скважины некоторого количества грунта.

Использование расширителя

При бурении твердых пород расширитель позволяет срезать грунт, находящийся на стенках скважины. На расширителе имеются подвижные резцы, складывающиеся при продвижении его внутри обсадной трубы. После достижения нижнего отдела трубы и соприкосновения с грунтом резцы раскрываются благодаря наличию в их механизме специальных пружин. Срезание резцами расширителя породы позволяет увеличить диаметр скважины. Прохождение промежуточного пласта, содержащего воду

Пройти промежуточный водоносный слой почвы можно, используя установку обсадных труб. Они забиваются в пласт грунта, находящийся несколько ниже водоносного. По мере прохождения производится откачивание скапливающейся воды и удаление со дна скважины смешанного с водой грунта желонкой. При использовании забивного стакана следует придать находящейся на дне жидкой смеси большую вязкость и густоту, подсыпая в скважину почву.

Разновидности желонок

Желонкой можно не только вычерпывать находящуюся на дне жидкую смесь, но и подавать цементный раствор в скважину, производить отбор жидкости для проверки при прохождении водоносного пласта. Желонки могут быть следующего вида:

  1. В виде трубы, имеющей снизу плоский или вогнутый клапан и ручку, к которой прикрепляется трос в верхней части.
  2. Оборудованной поршнем, производящим всасывание растворенного в воде грунта при каждом ударе штангой.
  3. Желонка пневматического вида, имеющая две камеры – воздушную и песочную. Ее заполнение производится благодаря созданию в камере высокого давления.

Желонка первого вида называется обычной или клапанной. Различают три типа клапанов:

  1. Плоский клапан, может изготавливаться из стали, резины или быть комбинированным. Предназначен для очистки скважины от ила.
  2. Шариковый клапан. Если приварить к нему несколько металлических зубцов, с его помощью можно будет также рыхлить грунт. Он может быть изготовлен самостоятельно из пластикового мяча, применяемого в «сухом бассейне». На его поверхности делается надрез, в который закладывается свинцовая дробь в смеси с эпоксидкой. В желонке также устанавливается ограничитель для шарикового клапана.
  3. Клапан «карбюратор».

Изготовление желонки

Для изготовления желонки с шариковым клапаном можно взять трубу примерно 90 мм в диаметре, стальной переход и шарик, имеющийся в подшипнике. Для плотного прилегания шарика к переходу их притирают наждачной бумагой. После затачивания перехода шарик размещается внутри него. Утяжелить желонку можно залив в ее верхнюю часть бетон. Если вместо перехода используется шайба с расширяющимся в виде воронки верхом, к ней приваривается металлическая решетка и дуга, выполненная из отрезка толстой проволоки для крепления троса.

Наполнение желонки

В отличии от забивного стакана, который сбрасывается с довольно значительной высоты – не менее 2-х м от места бурения, желонку бросают вниз с высоты 0,3–0,5 м. Для ее наполнения этот процесс повторяется несколько раз. Это позволяет собрать таким образом находящийся на дне смешанный с водой песок или некрупный гравий. Для сбора крупного гравия применяется желонка пружинного типа.

Вертикальность бурения

Очень важно при бурении следить за строго вертикальным расположением оси скважины. Даже минимальное ее искривление может стать препятствием для опускания обсадных труб, приводя к остановке работы. Облегчить сохранение вертикальности прохождения позволит использование забивного стакана длиной 2 метра и более.

Как выполняется ударно-канатное бурение скважин?

Наиболее доступный и простой способ бурения скважины является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять монтаж буровой установки .

Применение технологии ударно-канатного бурения

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают .

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств. к меню ↑

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

  1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
  2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
  3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
  4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
  5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости .
  6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
  7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Мобильная буровая установка УАЗ УКБ-60

  1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
  2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
  3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
  4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC ) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка . Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать. к меню ↑

1.3 Особенности проведения работ (видео)

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

Источники: http://oburenie.ru/skvazhiny/udarno-kanatnoe-burenie.html, http://superarch.ru/usadba/voda/udarno-kanatnoe-burenie-skvazhin-svoimi-rukami, http://byreniepro.ru/vidy/udarno-kanatnoe.html

rusbyr.ru

Бурение скважин ударно-канатным способом

При создании водозаборного устройства главной задачей является создание круглого углубления в земле, достигающее водоносного слоя. Одним из способов решения этой непростой задачи является ударно — канатное бурение скважин.

Технология процесса известна еще со времен древнего Китая и до нашего времени не претерпела принципиальных изменений. Пробивка ствола производится периодически повторяющимися ударами тяжелого инструмента в виде трубы с разрушением почвы в месте воздействия и выемкой разрыхленного грунта. Простая технология исполнения подразумевает возможность выполнения его своими руками.

Бурильный инструмент

В основе применяются три вида пробивных приспособлений:

Рис.1. Несколько разновидностей бурового инструмента для ударного бурения
  • стакан – отрезок трубы нужного диаметра, нижний (ударный) конец может быть заточен до остроты по внутренней кромке или на нем нарезают зубья как на пиле для улучшения процесса разрушения грунта. Применяется для прохождения влажных глинистых или глинисто – песчаных слоев. Липкая глина приливает к стенкам стакана и извлекается наружу. Такое простое приспособление легко изготовить своими руками.
  • желонка – такой же отрезок трубы, на входе в которую устанавливается плоский клапан, пропускающий грунт внутрь и не позволяющий ему просыпаться обратно. По наполнении желонка извлекается из ствола для очистки;
  • долото – применяется на грунтах с каменистыми включениями или при прохождении известняковых стволов.

Каждая разновидность таких снарядов претерпела ряд изменений, в результате чего в арсенале профессиональных бурильщиков имеется около полутора десятков разновидностей различных наименований.

Особенности бурения по различным грунтам

  1. Если ударно канатное бурение скважин производится по пескам или зыбучим пескам (плывунам), для выемки грунта применяют ударники с плоскими желонками. Частота ударов снижается. Установка обсадки на таких грунтах в процессе бурения обязательно. Важно не допускать выхода ударника из обсадной трубы более, чем на полметра, в противном случае она может быть перекошена и заклинена в стволе, что приведет к потере инструмента и пробуренной скважины.
  2. Ударное бурение по гравийным пластам и галечникам производится с использованием долот в форме двутавра. Для выемки грунта используются желонки с клапаном плоской формы.
  3. При прохождении слоев по вязким и пластичным глинам используются долота специальных конструкций, представляющих собой доработанные плоскостные или инструменты в форме двутавра. Дополнительные детали придают им крестообразную форму.

Если на пути ствола попадаются валуны, это может привести к его уводу от вертикали, из за чего бурение зачастую приходится переносить в другое место. Чтобы разрушить валуны могут применяться утяжеленные инструменты в виде долот.

Прохождение трещиноватых слоев представляет опасность их склонность к осыпанию и обвалам. Поэтому бурение производится с особой осторожностью с контролем параллельной обсадки ствола.

Обсаживание стенок скважин

Ударно канатный способ бурения предусматривает одновременную обсадку, предохраняющую стенки ствола от разрушения, особенно в рыхлых и песчаных слоях. Для этой цели применяются целенаправленно производимые трубы для ообсадки. Они выпускаются в двух исполнениях:

  • трубы для обсадки муфтовые – на обоих концах у них нарезана резьба, соединении производится с применением муфт с внутренней резьбой;
  • трубы обсадные с высаженными концами – на одном из концов труб выполняется высадка – уширение горячим способом с увеличением диаметра на величину толщины стенки. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном конце наружная того же размера, что дате возможность стыковки труб без применения муфт.
Рис.2. Труба стальная обсадная с высаженным концом для безмуфтового соединения

Применяются также пластиковые обсадные трубы из ПВХ.

Следует рассмотреть конструкцию первой трубы обсадной колонны подробнее.

Нижний конец оснащается «юбкой» — это насадка специальной формы, привариваемая или устанавливаемая на резьбу с торца трубы.

Рис.3. Схема установки устройства «юбка» на конец обсадной трубы

Устройство увеличивает диаметр ствола на 25 – 30 мм, при этом:

  1. Создаются условия бурения, не допускающие повреждение фильтра, находящегося над юбкой.
  2. Размер ствола позволяет свободное перемещение обсадной трубы вместе с муфтами или безмуфтовых внутри скважины.
  3. Острая режущая кромка снизу активно разрушает остатки породы в шурфе после прохождения ударника, способствуя увеличению скорости проходки.
Рис.4. Конструкция проволочного фильтра внизу первой обсадной трубы

Фильтр выполняется из нержавеющей проволоки диаметром 1,0 – 1,5 мм намотанной виток к витку. В процессе намотки витки уплотняют. Жизненный цикл такого фильтра составляет порядка 70 лет при условии периодической промывки при заиливании. Технология позволяет без особых затруднений выполнить работу своими руками.

Скважина на участке

Первой задачей при обустройстве водозаборного устройства – выяснение гидрогеологической обстановки в месте предполагаемых работ. Это должно решать задачи:

  • прояснение вопроса наличия или отсутствия достижимых бурением водоносных горизонтов;
  • характеристики и свойства грунтов;
  • желательную комплектность бурового инструмента по видам;
  • конструкцию и направленность скважины – на верховодку или второй песчаный горизонт (12 – 15 метров глубиной), до известняка артезианских горизонтов, в связи с этим – потребное количество обсадных труб;
  • принятие решения о привлечении сторонних организаций или выполнении работ своими руками на арендованном оборудовании.

При необходимости установки буровой вышки собственной конструкции, ее можно изготовить своими руками из бревен средней толщины, труб, деревянных брусков – то есть, из подручных материалов. При этом нужно предусмотреть наличие тельфера для подъема обсадных труб и лебедки для работы с ударником. Высота буровой вышки определяется длиной обсадных труб.

Порядок выполнения работ

Ударно канатное бурение скважин производится в следующем порядке:

  1. Подготовка приямка для устья скважины размером приблизительно 1,5 х1,5 х 1,5 метра.
  2. Забуривание на глубину 1,0 – 1,5 метра.
  3. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
  4. Размещение внутри обсадной трубы ударника.
  5. Бурение сбросом ударника с высоты, по заглублении его на полметра, ударник извлечь и очистить от грунта. Операцию повторять до достижения водоносного слоя.

Бурение производится своими руками с помощью одного или двух человек.

Недостатки и преимущества процесса

Из недостатков отмечают:

  • наиболее существенный недостаток – низкая скорость прохождения ствола;
  • недоступность для исполнения в отдельных видах песчаных грунтов;
  • заметное падение производительности при прохождении глубоких скважин;
  • возможность только вертикального исполнения.

Преимущества:

  • пласт вскрывается качественно, без повреждения его пористой структуры, что позволяет сохранить максимальный дебет водоносного слоя;
  • не применяется промывочная жидкость и глина, засоряющая поры пласта;
  • возможность успешного бурения в галечно – валунных слоях;
  • скважина может быть освоена сразу же по окончании бурения и обустройства;
  • возможно выполнение буровых работ инструментом большого диаметра – от 500 мм;
  • естественный контроль проходимых пород при извлечении очередного керна.

В странах Северной Америки такой способ бурения скважин на воду до сих пор остается приоритетным, поскольку правильная выполненная скважина может работать до 70 лет.

Советуем почитать: Колонковое бурение

Возможно вам также будет интересно почитать: Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

oburenie.ru


Смотрите также