Распространенные способы бурения скважин

Выгодно ли заниматься

Как бизнес, бурение скважин предполагает уникальность каждого конкретного заказа. Предпринимателю придется обустраивать много источников разной конструкции и выполнять проходку на разную глубину. Для выполнения расчетов можно рассмотреть усредненную 40-метровую шахту, оснащенную минимальным набором оборудования:

Себестоимость скважины глубиной 40 м

Как отмечено выше, тариф на бурение простейшей скважины составляет 2000 рублей за метр. Еще 2000 рублей клиенту придется заплатить за подключение глубинного насоса при условии, что он купит его самостоятельно:

Цена на скважину для клиента

Таким образом, на каждом выполненном заказе бизнес по бурению скважин будет приносить в среднем 42500 рублей. Соответственно, при обслуживании десяти клиентов в месяц предприниматель получит 820000 рублей выручки, то есть 425000 рублей дохода. Чистый срок окупаемости первоначальных инвестиций составит 12 месяцев, а с учетом сезонного характера деятельности — полтора года:

Рентабельность бурения скважин

https://youtube.com/watch?v=7mAwkcPm540

Некоторых предпринимателей настораживает сезонность бурения. Однако опыт показывает, что при серьезном отношении к рекламе и качеству работы фирма успевает заработать за несколько месяцев сумму, которой достаточно для безбедного существования бизнесмена и его сотрудников целый год. В конце концов, в период бездействия можно оказывать сопутствующие услуги — устанавливать септики, ремонтировать системы водоснабжения и отопления, копать или чистить колодцы.

Особенности ручного бурения

Такой тип работ является самым дешевым и простым, но он подойдет для организации скважин небольшой глубины. Бурение проводится до тех пор, пока не будет достигнут водоупорный слой. Для работы применяются такие инструменты:

1. Бур-долото, ложка и бур спиральный.
2. Лебедка.
3. Желонка.
4. Штанги.
5. Обсадные трубы.
6. Бурильная вышка.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность.

Весь рабочий процесс предусматривает такие этапы:

1. Сначала выбирается подходящее место для бурения, над которым размещается вышка.
2. Лопатой выкапывается углубление для бура.
3. Вращение оборудования на первых порах можно производить самостоятельно. Чем дальше будет вестись работа, тем труднее будет продвигаться бур, поэтому потребуется помощник.
4. Через каждые 50 см устройство надо вынимать из ямы и очищать от земли.
5. Если работа продвигается тяжело, то почву можно размягчить водой.

Как только будет достигнут водоупорный слой, его потребуется очистить. Для этого используется погружной насос. Преимуществом технологии является однородность ствола скважины, простота использования и небольшая стоимость. Но пригодна она только для колодцев небольшой глубины, а их дебет незначительный.

Технология бурения

Для бурения скважин шнековым способом происходит постоянное вращение рабочего инструмента с лопастями. Это обеспечивает бесперебойную подачу отработанной породы на поверхность, что очень удобно. Шнеки, осуществляющие все предвиденные технологией операции, состоят из центральной трубы, которую также называют буровой штангой. По ее поверхности по всей длине под определенным углом размещается стальная полоса. Именно она транспортирует разрушению почву на поверхность.

В конструкции шнека присутствует острый наконечник, который осуществляет врезку в грунт. Чаще всего его делают съемным. Это позволяет менять наконечник, зависимо от типа обрабатываемого грунта. При шнековом бурения чаще всего применяются следующие типы наконечников:

• долото, оснащено трема лопастями;
• лопастный бур;
• долото с двумя лопастями.

Во время бурения скважин на воду одновременно происходит формирование и укрепление ее стенок. Для этого может использоваться бетон или металл. Также следует не забывать, что данный метод редко применяется для производства глубоких скважин. Но при необходимости длина проходки может достигать 50 м. Поэтому шнек для бурения оснащается дополнительными секциями.

Документальное оформление предприятия

Бизнес по бурению скважин для частных клиентов или юридических лиц — это полноценная предпринимательская деятельность, требующая оформления в качестве ИП или ООО. Подавая в налоговую службу заявление на регистрацию фирмы, нужно выбрать систему налогообложения УСН и указать такие коды ОКВЭД бурения скважин:

Бизнес-план бурения скважин на воду не должен включать получения лицензии на работы такого рода, поскольку несколько лет назад процедуру заменили оформлением допуска СРО. Более того, заниматься проектированием, бурением или ремонтом по заказу частных лиц также возможно даже без разрешения. Но если предприниматель планирует работать с компаниями или оказывать услуги бурения под сваи, ему необходимо нанять на работу специалистов с профильным образованием, направить заявление о вступлении в подходящую организацию и заплатить:

• вступительный взнос 5000 рублей;
• ежемесячный членский взнос 5000 рублей;
• страховой взнос 3000 рублей;
• взнос для получения допуска 300000 рублей.

Документы и оборудование: основные требования

Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:

• Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
• Карта нормативов.
• Журнал по растворам для бурения.
• Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
• Учет функционирования дизелей.
• Вахтовый журнал.

К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:

• Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
• Оборудование для обеспечения безопасности.
• Каротажные механизмы.
• Техническая вода.
• Реагенты для различных целей.
• Вода для питья.
• Трубы для обсадки и собственно бурения.
• Площадка под вертолет.

Глубина бурения

Расположение водоносных слоев относительно поверхности почвы зависит не только от региона и гидрологических особенностей. Играет роль, вода какого качества является целью бурения. Специалисты различают три ключевых водоносных пласта различных по качеству воды, мощности запасов влаги, глубине залегания.

Недалеко от поверхности (3-10 м) находится первый водяной пласт, называемый верховодкой. Это как раз та вода, до которой можно без особых сложностей пробиться, если бурить своими руками. На пути бурения крайне редко попадаются твердые породы, поэтому, имея небольшой опыт и несложный инструмент, есть возможность устроить абиссинский колодец (так называется скважина для добычи влаги из верховодки). Мощность поверхностных водяных пластов небольшая, поэтому на дебет выше 0,5 м3 в час не стоит рассчитывать. Качество воды в большинстве случаев невысокое, которого хватает только для обеспечения технических потребностей.

Залегание песчаных водоносных пластов находится на глубине 10-35 м. Здесь удовлетворительная по качеству вода, значительнее мощность притока (дебет до 1 м3). Бурить своими руками до песчаного водоноса вряд ли целесообразно, хотя опыт показывает, что некоторым усердным водяным «старателям» это удавалось, если горизонт находился на небольшой глубине (до 15 м). В большинстве же случаев для устройства колодца «на песок» применяют механизированные методы бурения.

Глубже всего расположены известняковые водоносы (30-250 м), до которых бурением своими руками точно не добраться при самом поверхностном их расположении относительно поверхности почвы. Для того, чтобы достать рыхлый известняк, несущий самую качественную артезианскую воду, иногда не всякая бурильная техника подойдет. Приток воды здесь намного выше (3-5 м3) и зависит от мощности пласта и совершенства скважины. Теперь рассмотрим применяемые сейчас способы бурения скважин на воду, в том числе выполнимые своими руками.

Роторное бурение

В ходе строительства частных водозаборов при необходимости прохождения скальных пород широко применяется роторная технология. Рабочий инструмент – долото, с помощью которого бурильная установка разрушает грунт независимо от уровня его плотности. Для последующей выемки частиц используется заливаемая в забой жидкость. Для сокращения энергозатрат и бурения на глубину от 300 м диаметром до 70 см.

Сред аргументов в пользу выбора роторного способа бурения выделяют следующие факты:

• Строительство скважин большого диаметра. Их высокая производительность допускает использование одной водозаборной точки для нескольких домохозяйств, если горизонт допускает такую эксплуатацию.
• Возможность строительства скважин на участках с магматическими и метаморфическими породами.
• Высокая скорость бурения. Средний показатель – до 1000 п. м/месяц.
• Независимо от глубины скважины роторная технология допускает выполнение работ без перехода на другой способ.
• Сравнительно большой срок эксплуатации за счёт дополнительного укрепления затрубного пространства.
• Бурение возможно вне зависимости от времени года и погодных условий

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.

Технические методы

Даже современные способы бурения скважин, предназначенные для рытья на частных участках, невозможно представить без проверенных временем установок. Оборудование нетрудно раздобыть, и его использование не будет слишком затратным. Способы бурения шпуров и скважин шнековым типом предполагают применение большого долота с разрезающими земляную породу лопастями.

В процессе вращения бур углубляется, выталкивая наружу грунт. Этот метод не предназначен для рытья слишком глубоких скважин (только от 30 до 50 м). Как правило, данная техника применяется на песчаных и мягких почвах и для отвода воды из песчаных слоев.

Шнековым способом бурить дешевле всего. Инструмент перевозят на обыкновенном грузовике, который можно арендовать и установить в предполагаемом месте. Буровой с легкостью просверлит на участке колодец. Однако у шнекового способа есть свои недостатки, среди которых невозможность сверления слишком твердых каменистых почв. Также установка с трудом прорывает липкий глинистый грунт.

Есть и роторное бурение скважин, технология которого во многом схожа с предыдущей. Движение происходит через буровую колону, на конце которой установлено специальное долото. Двигатель приводит в действие конструкцию вращательным способом посредством ротора. Для устойчивости к поверхности прицепляют утяжелительные трубы. А чтобы вывести наружу грунт, в колону подается жидкость.

Роторный способ бурения достаточно производителен. Ввиду глубокого проникновения в землю (до 1200 м) его часто применяют для раскопок артезианских скважин. Мощность буровой установки позволит пробить даже твердый неподатливый грунт. При желании роторный аппарат можно использовать для бурения ручным способом. Среди недостатков можно отметить высокий расход воды и глины, предназначенной для очистки скважины. Липкая глина может засорить водный горизонт.

Ударно-канатный способ бурения скважин не требует большого количества техники и приспособлений, потому он считается самым дешевым. Для того чтобы оборудовать установку, понадобятся такие инструменты: лебедка, тренога, ударная «чаша» со стреловидным дном и полой внутренностью. Сам принцип выкапывания скважины ударно-канатным способом основан на том, чтобы методично приподнимать «чашу» с помощью троса, привязанного к треноге и закрепленного лебедкой. Работать лучше нескольким людям, так как требуется наличие не одной пары рук.

Несмотря на свою простоту и дешевизну, ударный метод имеет массу недостатков. Он действенен только при работе с мягким и вязким грунтом. Твердая каменистая почва пробиваться будет с огромным трудом. Ударно-канатное бурение скважин неудобно тем, что в чашу постоянно будет забиваться грунт, из-за чего его постоянно нужно очищать. Но главный недостаток заключается в очень длительном процессе рытья.

Колонковый способ бурения относится к разряду «вращательных». Принцип действия основан на том, чтобы с помощью тяжелого стержня (в профессиональных кругах его называют «керном») просверлить крепкий неподатливый грунт. Когда почва разрыхляется, ее подымает наружу винтовой прибор.

Само приспособление создано специально для твердой почвы, поскольку колонки оборудованы алмазными резцами. В процессе бурения в трубу подается вода, чтобы облегчить рытье. Так как данный метод подходит для твердой земли, его часто используют, когда требуется бурение скважин зимой. Этот способ рассчитан на небольшой диаметр отверстий. Обычно оно должно быть не шире 20 см.

Плюсы и минусы метода

Среди бурильных методов водозаборных скважин роторный способ считается одним из популярных. Такая методика распространена по всему миру.

К достоинствам относится следующее:

1. Габариты. Вся конструкция для роторного бурения занимает мало места.
2. Возможность перевозки оборудования. Благодаря небольшим размерам установку можно размещать на специальных платформах для дальнейшего перемещения.
3. Универсальность. Роторный тип бурения можно применять при более широком спектре условий, чем ударную технологию, поскольку возможно использование многих насадок. За счет этого получится обрабатывать любые типы грунтовых слоев.
4. Быстрота. Благодаря особенностям бурения вращательным способом производительность труда намного выше, чем ударным методом.

Но имеются и некоторые недостатки. Проблемы могут возникать следующие:

1. Когда почва промерзает, это препятствует бурению роторным методом. В таком случае лучше всего воспользоваться ударной методикой, которая подходит и для работ в зимних условиях.
2. Глинистость раствора. Она провоцирует появление трудностей во время изучения слоев.
3. Изменение мощности. Значение зависит от показателей ротора, достаточно уязвимой детали во всей конструкции.

Буровые растворы при горизонтально направленном бурении

Порошок для изготовления бурового раствора для ГНБ и расширитель.

Специалисты по ГНБ уделяют много времени вопросам улучшения качества промывочных жидкостей при бурении горизонтально направленных скважин. Известно, что буровой раствор оказывает большое влияние на продуктивность и эффективность всего процесса: скорость бурения, экологическую обстановку, безопасность работ. В ГНБ качество бурового раствора гарантирует 70−80 % успешного выполнения работ по прокладке коммуникаций.

Осуществляя работы в песчаных грунтах, специалисты ГНБ часто сталкиваются с проблемой фильтрации и водопоглощения, это обусловлено свойствами самого грунта, так как песок по своей природе порист и высоко проницаем. Что касается сланцевых глин и суглинков, часто встречающихся в местах проведения буровых работ, то под воздействием воды такие виды пород становятся липкими и набухают. Результатом подобных процессов может стать потеря циркуляции жидкости, застревание и заклинивание бурового инструмента, что приводит к невозможности дальнейшего выполнения работ при так называемом «прихвате инструмента».

Для избежания данных проблем используют бентонитовые буровые растворы и различные компоненты для ликвидации осложнений, ингибиторы или стабилизаторы глин, смазочные добавки для смазки инструмента и стенок скважины для облегчения проходки, полимеры, загущающие буровой раствор для поддержания его необходимой вязкости.

Большая часть операторов ГНБ использует «одномешковые» многокомпонентные смеси на основе бентонита для облегчения приготовления промывочной жидкости с низким содержанием твёрдой фазы на объекте выполнения работ.

На крупных объектах раствор готовится индивидуально, согласно геолого-технологическому наряду (ГТН), диаметру протягиваемой трубы, составу грунтов, мощности насоса и тяговому усилию установки.

Характерные факторы в процессе бурения

Горизонтальное направленное бурение для нефтедобычи сопровождается использованием инновационных технологий, которые дают возможность устроить скважину с большим углом отклонения от вертикального направления. Как правило, слои, которые содержат нефть, имеют горизонтальную структуру, и подобная технологическая особенность делает добычу такой нефти возможной. Горизонтальные скважины, в отличие от стандартных, отличаются большими показателями по производительности, если сравнивать результаты бурения в одной и той же области.

Проход делается в заранее определенном режиме в нужных слоях. Работа должна выполняться с соблюдением условий по функционированию установки, которая разрушает забой скважины.

Эффективность такого разрушения оценивается по следующим показателям:

• Степень нагрузки на долото, которое имеет прямую связь с давлением по оси.
• Количество оборотов при работе устройства.
• Качество глинистого материала в каждом слое и его процент.
• Метод применения устройства.

При учете всех особенностей, которые сопровождают бурение горизонтальной скважины, можно определить, какой метод будет оптимальным. Условия работы, как правило, соотносятся с методами бурения, и если придерживаться идеальных показателей в применении технологии, можно добиться наибольшего роста продуктивности прохода в процессе горизонтальной прокладки скважины.

Место бурения может располагаться на некотором расстоянии от слоя, в котором залегает нефть, и добыча будет иметь положительный результат. В то же время стандартный способ может сильно повредить окружающей среде с точки зрения экологии, и потому горизонтальные скважины не только имеют высокую производительность, но и не наносят урона природе и человеку.

Ключевое преимущество горизонтального направленного бурения заключается в сохранении баланса экосистем и отсутствии вреда ландшафтам, на которые не производится непосредственного влияния. Отрицательное влияние на условия жизни человека также стремится к минимуму, поэтому добычу нефти можно производить и около поселений и городов.

Нюансы бурения горизонтальных скважин

Техника бурения нефтяных и газовых скважин предусматривает бурение не только вертикальных, но и горизонтальных скважин. Особенность технологии заключается в использовании специальных видов буров и штанг, оснащённые шарнирными устройствами.

Применение метода горизонтального бурения совсем не означает, что скважина будет буриться под углом 90 градусов с конкретной точки. Просто такой технологии еще не существует, а вот постепенный поворот на заданный угол сегодня применяется часто.

Принципиально эта схема выглядит так:

• С определенной точки делается уход долота в сторону;
• после этого делается наращивание угла отклонения до 5-7 градусов;
• следующим этапом идет стабилизация направления;
• далее опять изменение направления на 5-7 градусов.
• Изменение направления осуществляется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точка.

Бурение горизонтальных скважин

При таких работах оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин дополняется еще и специальными датчиками. Они следят за пространственным положением бура и передают данные для управления долотом.

Таким методом обычно обходят сверхтрудные участки горных пород и участки перспективных скважин, на которых из-за обрушения стенок возникли проблемы с проходкой. Сама технология дает возможность с одной площадки получить в распоряжение целый район разведанного или промышленного месторождения.

Разведочное бурение и анализ воды

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

Самый точный результат даст, конечно, разведочное бурение

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

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

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

https://youtube.com/watch?v=6fEh5sKPTp8