Самодельная бурильная установка для бурения скважин на воду: плюсы и минусы

Скважина в помещении

Бывает так, что для удобства бурят скважину в помещении. Тогда используется скважина на песок, или так называемый «абиссинский колодец». Такое бурение почти всегда делают до строительства дома, потому что нужен подъезд к дому для бурильной установки.

Однако если дом уже стоит, нет проблем с бурением в помещении, так как есть небольшое бурильное оборудование, применяемое для строительства скважины на маленьком пространстве 2-метровой высоты площадью 3-4 кв. м.

Вначале бурят шнековым способом до горизонта обводнения, шнек при этом имеет диаметр 50-80 мм. Потом производится вставка трубы из железа, состоящей из отрезков труб длиной 1-3 метра.

Вначале на нижнем краю трубы закрепляется литой наконечник в виде конуса из металлического твердого сплава, после чего навинчивается фильтровальная труба с диаметром отверстий 0,8-1,0 см.

Чтобы при прохождении воды через фильтр не просачивались песочные и глинистые частицы, его обматывают сеткой с галунным плетением. Герметизация трубных отрезков осуществляется муфтами со специальной гидроизоляцией.

После всех этих приготовлений производится забивание трубы. Так как высота потолка не позволяет сделать трубу длиной 8-10 метров, по мере того, как происходит забивание в грунт, делается наращивание трубы. Забой обсадной колонны в скважину осуществляется штангами или бабками.

Если обсадная колонна забивается бабками, на оголовок обязательно накручивается специальная насадка, предохраняющая от того, чтобы резьба была сорвана. Основная нагрузка при использовании такого способа попадает на ствол обсадной колонны и резьбу труб.

При этом обязательно должна соблюдаться строгая соосность, в противном случае резьба может сорваться и скважинный ствол застрянет в земле, а это чревато тем, что придется вытаскивать трубы, что практически невозможно, либо начинать бурение заново на новом месте.

Поэтому для выполнения такой резьбы используют токарные станки высокой точности.

Если при бурении мелкогабаритными установками используются штанги, производится их наращивание. В этом случае в трубу вдевается штанга, при ударе по которой все нагрузки падают на наконечник из металла на нижней части трубы.

Такое приложение нагрузки приводит к тому, что грунт под ударами раздвигается и скважинный ствол продвигается вниз. Этот способ выгоден тем, что резьба труб не подвергается деформации.

На «абиссинский колодец» при использовании малогабаритной установки уходит не более 3-х дней, а глубина может быть 8-12 метров. Дебет такого колодца составляет 1-3 м3 в час, что вполне достаточно для загородного дома или коттеджа. Такую скважину можно эксплуатировать 15-25 лет.

Вода из «абиссинского колодца» практически не имеет химических примесей, в ней мало жестких солей, присутствие микроорганизмов минимально, а фильтрация происходит песком и грунтом. У такой воды качество даже выше, чем из артезианской скважины, поэтому дополнительная очистка используется в редких случаях.

В помещении при помощи небольшой установки может быть также выполнена песочная скважина, однако это очень неудобно, так как очистка от заиливания практически невозможна из-за отсутствия подвода техники. Поэтому служат такие скважины-колодцы недолго – 5-8 лет.

Бурение малогабаритными установками очень быстро окупается, себестоимость скважины довольно невысока. Существуют также малогабаритные установки, при помощи которых возможно бурение наклонных и горизонтальных скважин в грунте.

Разъемная буровая труба

Остановимся вначале на технологии изготовления этих двух элементов. В зависимости от того, для каких целей будет применяться бур, размер штанги, буровой трубы, может быть различным. Для посадки кустарников и вкапывания столбов будет достаточно полутораметровой трубы. Длиннее ее делать не всегда имеет смысл, поскольку длина штанги обратно пропорциональна способности металла сопротивляться усилию на скручивание. Слишком длинная штанга, состоящая из одной секции, будет попросту неудобной в работе. Если же глубина лунки или скважины превышает полтора метра, тогда есть смысл делать разъемное соединение. Длина секции разъемной штанги может быть 1-1,2 м. Этого вполне достаточно, чтобы подобрать необходимую длину буровой трубы и постепенно наращивать ее по мере продвижения в глубину.

Если необходим длинный буровой стержень, тогда можно поступить по нескольким сценариям:

1. Оптимальный вариант для соединения штанг между собой — резьбовая муфта. Внутри каждой из секций нарезается резьба в соответствии с размерами трубы, изготавливается резьбовая муфта необходимой длины. Чтобы исключить самопроизвольное раскручивание соединения, применяют шплинтовой фиксатор. Просто и надежно.
2. Если диаметр буровой трубы не сильно большой, к торцам каждой из секций можно приварить болт и гайку соответствующего диаметра. Такой вариант проще, но он менее надежен, поскольку сварочное соединение на тонкостенной трубе может иметь недостаточную прочность. Да и с фиксацией резьбового соединения придется поиграться.
3. Самый простой метод — нарезать муфты из трубы большего диаметра, чем сама штанга, после этого на одном конце секции муфта наглухо приваривается к трубе, с другой стороны в муфту свободно входит следующая секция, а чтобы секции не проворачивались, поперек вставляется болт и фиксируется с другой стороны гайкой.

Чтобы изготовить бур для скважин своими руками чертежи которого мы привели на страничке, естественно, одной штанги будет недостаточно.

В чем заключается работа гидробура своими руками

Гидробурения скважин включает разрушение грунта с помощью буровых установок под давлением. Ее обеспечивает масса штанга и вспомогательная бурильная оснастка. Также данные инструменты промывают скважину с помощью бурового раствора.

Промывочная жидкость имеет достаточно простой состав – вода с примесью глины. Жидкость затекает во все приямки вокруг места бурения, которые предназначены для свободного передвижения воды. Буровое вещество подается в скважину с помощью мотопомпы.

Функции промывочной жидкости:

• Охлаждение буровой установки;
• Шлифовка стенок скважины;
• Вымывание грязи из источника.

Буровая колонна медленно опускается вниз. Длина инструмента увеличивается за счет подсоединения вспомогательных секций. После достижения необходимой глубины происходит промывание скважины водой. Далее в источнике монтируется насос и начинается работа скважины. Длина скважины зависит от водоносного горизонта. Наиболее дешевым вариантом считается бурение абиссинской скважины. Также отличают артезианский горизонт.

Виды конструкций

Современные станции в газовой и нефтяной отрасли кардинально отличаются от устройств водяных скважин. Там мощный бур свободно проходит через мёрзлый грунт и скальные породы. К тому же способен функционировать под давлением на большой глубине. Поэтому в промышленных отраслях применяются стационарные платформы, в быту передвижные и самоходные буровые установки.

Изготовление скважин на воду в таком мощной технике не нуждается. Сегодня существует большое разнообразие малогабаритных буровых установок, в том числе и самостоятельного изготовления, для бурения колодцев для воды.

Многие из них наделены ручным приводом, но эффективность недостаточна для качественного выполнения работ. Их свободно можно использовать для бурения стволов небольшой глубины и по мягким почвам. Поэтому лучше отдать предпочтение установке с механическим приводом. Она обеспечит хорошую производительность и бурение глубоких скважин.

В зависимости от состояния почвы и требуемой глубины шахты, существует три вида мобильных установок:

1. Устройство для вращательного бурения. В конструкцию включён буровой шнек, который при вращении разрушает грунт. Такая техника предназначена для неглубокой разработки.
2. Установки для вращательно-ударного бурения. Процесс выполняется за счёт ударов по вращающемуся элементу. Разрушающим породу элементом является долото, усиленное режущими вставками. Приспособление такого вида может использоваться для изготовления скважин глубиной до 200 метров.
3. Станок для ударного бурения. Он выглядит в виде треугольного каркаса с прочным основанием. К нему крепится гибкий высокопрочный трос с байлером и стамеской, которые запускаются в шахту. Также удары могут наноситься по снаряду, установленному в забое. Байлер выхватывает породу из скважинного канала и поднимает её на поверхность. Хотя это трудозатратный метод, подобные конструкции легко устанавливаются и функционируют с высокой производительностью.

Какие скважины можно пробурить вручную

Собственный источник воды – отличная возможность обеспечить себя и своих близких чистой живительной водой и удовлетворить хозяйственные потребности. Путем бурения и обустройства скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

Выбор способа бурения и объем работ по обустройству скважины зависит от типа гидротехнического сооружения.

Колодец абиссинского типа

Если вода на участке расположена предположительно на глубинах 10-15 метров, то выгоднее и проще устроить абиссинский колодец. Гидротехническое сооружение этого типа использует водоносный слой, расположенный над водонепроницаемым глинистым пластом. Питается водонос за счет инфильтрации атмосферных осадков и вод близлежащих водоемов.

Простую в исполнении скважину-иглу может пробурить даже начинающий умелец, который только осваивает базовые навыки буровых работ

Трубы выполняют функцию ствола, дополнительной обсадки абиссинская скважина-игла не требует. Ее не бурят, а погружают в грунт посредством забивки.

Компактные размеры водозабора абиссинского типа позволяют размещать его практически на любом свободном месте придомовой территории. Самым распространенным способом пробивания этого типа гидротехнического сооружения является ударное бурение.

Абиссинский колодец, или скважина игла, относится к немногочисленным выработкам, которые можно оперативно и без проблем пробурить вручную

Для ее устройства необходим специфический инструмент, который не извлекается из выработки до завершения ее эксплуатации

Первое звено буровой колонны оснащается наконечником, облегчающим проходку, и фильтром, предотвращающим проникновение минеральных включений из откачиваемой воды

Сначала в трубе высверливаются отверстия, потом ее оборачивают проволокой, к которой прикрепляют фильтрующую сетку

Суть устройства скважины иглы заключается в забивании колонный узких буровых труб в землю до вскрытия водоносного пласта. Облегчить процесс малогабаритная шнековая установка

Буровой станок со шнековым буром проходит грунты до необходимой глубины. В сформированное отверстие намного легче устанавливается колонна труб с фильтром в первом звене

Так как абиссинские скважины бурят в основном до 10 – 12 м, то для откачки из них воды используют ручные механические или поверхностные электрические насосы

По объему добываемой воды абиссинская скважина не уступает традиционным водозаборным выработкам. Единственный недостаток – техническое назначение воды

Особенности скважин на песок

При глубине залегания водоносного горизонта до 30 – 40 метров, распространенного в рыхлых, несвязных отложениях, сооружают песчаную водоносную скважину. Ее называют так, поскольку она добывает воду из насыщенных водой песков.

Водоносный слой скважины на песок располагается всего в трех-четырех десятках метров от поверхности. И чтобы достичь его не приходится проходить твердые – скальные и полускальные породы. А потому провести бурение песчаной скважины вручную не составит труда, если применить один из описанных ниже способов.

Самоходные

Главным достоинством принято считать то, что для их передвижения не требуется наличие грузовика, так как они изготавливаются на базе самодвижущегося шасси на гусеничном или колесном ходу. В качестве такого шасси могут применяться различные тракторы, вездеходы или грузовые автомобили.

Чаще всего на шасси монтируется бурильный агрегат, с гидравлическим или механическим приводом, при использовании последнего крутящий момент на шнек передается с двигателя автомобиля или вездехода.

Среди положительных качеств выделяются:

• Исключительная мобильность. Установка может работать в любых условиях, даже в поле. Высота вышки может достигать 5–7 метров, поэтому на выполнение работ в непосредственной близости от ЛЭП может потребоваться наряд-допуск.
• Скорость бурения вырастает в разы за счет отсутствия надобности в сборке-разборке механизма, так как установка приезжает на место самостоятельно и практически сразу готова к работе.
• Самоходные устройства легче обслуживаются и ремонтируются.
• Возможность бурения шахт глубиной до 350 метров, со скоростью до 10 м/ч, в зависимости от твердости породы.
• Работа на всех видах грунта. При высокой твердости породы рекомендуется использование буров из высокопрочной стали или с алмазными наконечниками.

Бурение ударным способом

Самый надежный способ разработки гидросооружения, для которого применяется малая БУ, – металлическая труба, оснащенная желонкой. Оборудование эксплуатируется на участках с подвижными и мягкими грунтами – желонка захватывает часть породы из скважинного канала, извлекая на поверхность.

Ударное бурение – трудоемкий вариант разработки скважинного канала, к которому предъявляются особые требования:

• повышенная прочность гибкого троса для извлечения больших объемов грунта,
• безопасность монтажа и эксплуатации,
• высокая производительность.

К основным достоинствам подобного бурения относят:

• длительный срок эксплуатации готовой скважины,
• возможность обустройства гидросооружения с большим диаметром,
• исключение засорения воды сторонними примесями при разработке скважины,
• возможность контроля уровня водоносного горизонта,
• высокую эффективность проведения работ в зимний период.

Среди недостатков можно выделить:

• сниженную скорость преодоления пород, если глубина сооружения значительная,
• обязательное обустройство обсадной колонны,
• возможность обвала отдельных слоев грунта при прохождении плывунов.

Виды бурения

Метод ударного бурения

Ударное бурение — это трудозатратный способ разработки скважины, к которому существуют особые требования:

• высокопрочный гибкий кабель для извлечения большого количества почвы;
• безопасность установки и деятельности;
• высокая производительность.

К основным преимуществам такого бурения относятся:

• длительная эксплуатация колодца;
• возможность расположения гидротехнических сооружений большого диаметра;
• предотвращение засорения воды сторонними добавками при разработке скважины;
• способность контролировать уровень водоносного горизонта;
• высокая эффективность работы в зимний период.

Недостатки также существуют:

• снижена скорость преодоления горных пород, если глубина строения значительна;
• необходимое расположение кожуха;
• возможность обрушения отдельных слоев грунта во время прохождения песка.

Бурение шнековым методом

Эффективный и безопасный способ разработки мелководной скважины на подвижных и легких почвах с высоким процентом песка в составе. Создание рабочего канала для гидротехнического сооружения осуществляется винтовой штангой, оснащенной концевой фрезой и лопастными элементами, которые предназначены для подъема грунта на поверхность.

Сверлильный станок для сверления винтовым методом может быть компактным или большим, требующим предварительной установки на специальное оборудование.

Преимущества данного метода:

• высокоскоростные работы по бурению;
• легкий агрегат и нессложная установка оборудования на месте;
• отсутствие привлечения профессионалов и дорогостоящего оборудования для подъема грунта на поверхность;
• возможность работы на небольших площадях.

Для разработки скважины используется гидравлический роторный агрегат — буровая установка, оснащенная вращающимся долотом и поворотным механизмом. Ротационное бурение обеспечивает эффективное освоение канала скважины, быстрое достижение глубоких водоносных горизонтов скважины.

На участках с рыхлыми и подвижными грунтами, в которых присутствует еще песок и глина, скважина оборудована ложечным сверлом – цилиндрической установкой со спиральными отверстиями. Для плотных суглинистых грунтов применяют спиральные сверла, работающие по принципу штопора. Для скалистых и плотных грунтов — долото заостренной конструкции.

Бурение с промывкой скважины

Наиболее эффективный и действенный способ создания скважины глубиной не менее 35 метров — это использование мини-установки для бурения скважин на воду, которая способна обеспечить скорость проходки до 12 м/ч, что значительно выше других методов.

Вопрос бурения включает в себя обязательную промывку скважины двумя способами (прямой и обратный).

• Прямой метод предполагает подачу раствора для выщелачивания и выброса грунта на поверхность.
• Обратная промывка предполагает подачу раствора в скважину и последующую откачку грунтовой массы с помощью насоса.
• В качестве канала передачи моющего раствора берутся трубы или шланги для бурения.

Буровой раствор выполняет следующие функции:

• Охлаждение, смазка рабочих элементов буровой установки;
• выщелачивание грунта из скважины;
• укрепление корпуса.

Для подачи моющего раствора в канал используются мотопомпы и другое буровое насосное оборудование.

Бурение с промывкой скважины

Самый высокопроизводительный и эффективный способ разработки скважинного канала глубиной свыше 35 метров. Мини-установка для бурения скважин на воду способна обеспечивать скорость проходки до 12 м/час, что гораздо выше, чем у других способов.

Процесс бурения предусматривает обязательную промывку канала скважины прямым и обратным способом.

• Промывка прямым способом – подача раствора для вымывания и выброса грунта на поверхность.
• Промывка обратным способом – подача раствора в скважинный канал и последующая откачка с грунтовой массой при помощи насосного оборудования.

В качестве канала для подачи промывочного раствора используются трубы или шланги для бурения.

Бурильный раствор предназначен для выполнения следующих функций:

• охлаждение и смазка рабочих элементов установки для бурения,
• вымывание грунта из скважинного канала,
• укрепление обсадной колонны.

Для подачи промывочного раствора в канал используется буровое насосное оборудование или мотопомпы.

Бурение шнековым способом

Является недорогим и удобным способом, применяется на мягких, песчаных почвах.

Аппарат состоит из следующих частей:

• бур или шнек, который ввинчивается в землю;
• наращиваемая штанга;
• привод: ручной или механизированный.

Расположенным снизу буром устройство ввинчивается в землю. Шнековыми режущими частями разрыхляется почва. Через некоторое время штанга с инструментом поднимается на поверхность и отходы удаляются. Если требуется большая глубина изготовления, то штангу постепенно наращивают.

К преимуществам такого метода относятся:

• скорость выполнения работ;
• простота сборки установки;
• отсутствие необходимости привлечения квалифицированных работников;
• маневренность аппаратуры;
• работы могут проводиться на небольших участках.

К недостатку можно отнести малую глубину скважин.

Как выбрать бурильную технику

Если вы задумались о необходимости покупки бурильного агрегата, следует заранее определить для себя главные параметры и требования, которые вы будете к нему предъявлять.

На какие параметры следует обратить внимание:

1. Глубина бурения. В большинстве случаев отдают предпочтение малогабаритной технике и не переплачивают за повышенные мощности, которые нужны только геологам.
2. Грузоподъемность подъемного механизма. Основываясь на этой характеристике, можно выделить три главных вида буровых установок: для создания гидрогеологических скважин, геологической разведки газа и нефти и углубленного разведывательного бурения.
3. Простота транспортировки – также может играть не последнюю роль при выборе. Подумайте, нужна ли вам дорогая самоходная установка для бурения или вам вполне хватит небольшого агрегата, помещающегося в обычном прицепе или кузове грузового автомобиля.

Взять технику в аренду

Если приобретение такого агрегата для вас будет нецелесообразно ввиду разовости работ, то следует подумать о возможности взятия бурильного устройства в найм, или приобретения в лизинг. Аренда позволяет выполнить поставленную задачу в кратчайшие сроки и при этом сэкономить значительную сумму. Дело в том, что в стоимость аренды входит и оплата труда оператора и его помощника, и таким образом, вам не придется отправлять своих сотрудников на несвойственные их профилю работы.

Цена аренды буровой техники зависит от многих факторов, среди которых: объем работ, длительность эксплуатации, место, число работников, обслуживающих систему. В среднем стоимость одной смены начинается от 2000–2500 тысяч рублей.

Выводы и полезное видео по теме

Использование МБУ для бурения скважины на воду в супесчаных грунтах:

Проведение бурения скважины своими силами:

Избежать ошибок и мелких просчетов в гидробурении можно, не отступая от технологических принципов.

Чтобы еще больше снизить финансовые расходы при единичном гидробурении частной скважины можно не приобретать МБУ, а взять агрегат в аренду. Таким образом своими руками за очень короткое время вы получите собственный, бесплатный источник водоснабжения на долгие годы.

Вы знакомы с методом гидробурения? Или предпочитаете более простой способ для бурения скважины? Возможно вы обнаружили неточность в описанном нами алгоритме гидробурения? Напишите нам об этом – оставляйте свои комментарии под статьей.