Обзор способов бурения скважин на воду

Выбор места и установка шурфа

Для начала необходимо выбрать место для установки скважины. А если речь идёт об употреблении этой воды человеком, то необходимо искать источник. Определить такое место поможет нанятый специалист, но если бюджет на это не рассчитан, то сделать это можно самостоятельно с помощью альтернативных методов, например, по количеству росы на территории, лозоходством или пробным бурением.

Когда место определено, нужно выкопать шурф. Это яма в основном полтора метра в ширину, глубину и длину, но бывают и другие размеры, всё зависит от того, насколько глубокая должна получится скважина. Такое сооружение значительно упростит дальнейшие работы по установке трубы и бурению отверстия в земле.

Обязательное предварительное обустройство шурфа важно по двум причинам:

1. Сокращается длина бурения.
2. Исключается возможность обвала земли.

Какой способ бурения выбрать

Выбор метода зависит от типа грунта, диаметр сечения шахты, глубины бурения. Кроме того, учитываются следующие критерии:

• объем воды, необходимый для обеспечения домовладения;
• частота использования скважины;
• качество жидкости;
• стоимость монтажа глубинного колодца.

Колонковый способ хорошо подойдет при работе с пластичными глинистыми породами. Роторное бурение применяется в том случае, если участок находится на скальном грунте. Если требуется неглубокая скважина с небольшим дебетом, разрешается применять шнек.

При обустройстве неглубоких скважин нужно учитывать внешние факторы: условия климата и погоды, сезонные изменения водного горизонта. Влияние оказывает близкое нахождение сельскохозяйственных полей, вредных производств. Если планируется обустройство артезианской скважины, то требуется разрешение санэпидстанции, оформление соответствующих документов.

Виды способов бурения разведочных скважин

Работы на море ведутся рациональными способами, которые обеспечивают полноту выполнения при минимальных затратах. Выбор способа определяется назначением скважины. Его эффективность определяется следующими показателями:

• геологическая информативность;
• эксплуатационно-технологические возможности;
• техническая и экономическая целесообразность.

Наиболее рациональным является ударный способ бурения. В зависимости от керна он подразделяется на ударный сплошной, клюющий кольцевой и ударно-забивной забой.

Ударный способ разрушает породы долотами и удаляет отработку желонками, используется при крепких породах.

Принципиальная схема ударного бурения

При клюющем способе происходит углубление керноприёмного стакана в породу путём сбрасывания с высоты, затем поднятый на поверхность стакан опорожняется.

Разновидностью ударного способа является забивной, при котором породоразрушающее оборудование представляет собой трубчатый керноприёмник с кольцевым башмаком.

Преимущество ударно-забивного способа состоит в том, что он позволяет бурить скважины любых диаметров в любых породах.

Незаменимым способом при бурении скважин для инженерно-геологических изысканий является вращательный. Он позволяет обеспечить качественный керн и в мягких, и в твёрдых породах.

Распространенные ошибки

Недостаток опыта бурильщиков-самоучек чаще всего проявляется в следующем:

1. Бур опускают слишком глубоко, вследствие чего обсадная труба пересекает водоносный горизонт. Решение: приподнять обсадную трубу или вставить в нее новую, более короткую, после чего ранее установленную трубу следует удалить.
2. Обсадная труба не достигла необходимой глубины, вследствие чего грунт внизу обвалился и производительность скважины резко упала. Решение: вынуть грунт желонкой, после чего погрузить трубу на требуемую глубину.
3. Насос был установлен чересчур низко, вследствие чего скважина засорилась песком.

В последнем случае следует извлечь насос и, выбрав песок желонкой, установить его правильно. Правильное положение определяют так: работающий насос постепенно опускают до тех пор, пока в откачиваемой воде не обнаружится песок. После этого насос несколько приподнимают, пока подаваемая им вода не станет чистой. (обычно правильное положение насоса — 1-2 м от дна).

Как пробурить скважину под воду своими руками и с помощью какого оборудования вы можете посмотреть на видео.

Практические методы обнаружения воды

Помимо визуального наблюдения и анализа увиденного, найти воду помогут практические методы обнаружения воды на участке с помощью различных инструментов и приспособлений. Таковыми могут служить стеклянные банки и глиняные горшки, виноградная лоза и алюминиевая проволока, влагопоглощающие материалы (силикагель или красный кирпич и так далее).

Надо сказать, что в настоящее время эти методы применяются все реже. Хотя самостоятельные поиски водоносной жилы очень увлекательны, тут можно представить себя золотоискателем. Куда надежнее и результативнее произвести разведочное бурение в нужном месте. Правда, это требует финансовых затрат.

Самое простое — опросить соседей по участку

Самым простым, но в то же время и наиболее действенным методом поиска места, где лучше всего оборудовать колодец, является опрос соседей по участку.

Те из них, кто уже обзавелся собственным автономным источником водоснабжения, наверняка, проводили изыскания пред тем, как его вырыть.

Они могут оказать действенную помощь, предоставив сведения о проведенных разведывательных работах. Эта информация поможет значительно сэкономить время на поиски водоносного слоя. Если же у соседей по участку колодцев нет, придется искать воду своими силами.

Биолокация с помощью рамки из лозы или алюминия

Расположение водоносного слоя можно определить биолокацией с применением рамки из алюминия или ивовой лозы. Порядок действий рамки из алюминия следующий:

• два сорокасантиметровых отрезка проволоки изгибаются под прямым углом, как на фото и помещаются в полую трубку таким образом, чтобы они могли в ней свободно вращаться;
• развернув концы проволок в разные стороны и взяв трубки в руки, начинаем движение по участку;
• в том месте, где концы проволоки сойдутся, располагается водоносный слой;
• контрольное прохождение участка совершается в перпендикулярном направлении.

Манипуляции при использовании рамки из ивовой лозы похожи. Этот метод называется лозоходство и заключается в следующем:

• с ивы срезается ветка с развилкой величиной приблизительно сто пятьдесят градусов;
• лоза тщательно высушивается;
• при прохождении участка лоза берется в руки таким образом, чтобы ствол был направлен вверх;
• в том месте, где он опустится вниз, находится вода.

Самое надежное — провести разведывательное бурение

Самый надежный метод обнаружения воды на участке – проведение на нем разведывательного бурения.

Используя обычный бур, проходят несколько метров породы до столкновения с горизонтом залегания воды. Прежде, чем приступать к рытью колодца, нужно отправить ее пробу на анализ для определения наличия в ее составе вредных примесей.

Народный метод — расставляем горшки и банки

Народный метод поиска воды на участке осуществляется с помощью стеклянных банок и глиняных горшков. С вечера по всему участку кверху дном расставляются обычные стеклянные банки для консервирования или горшки. Утром они внимательно рассматриваются. Емкости, на дне которых собралось наибольшее количество сконденсированной влаги, обозначат место расположения водяной жилы.

Метод поиска воды измерением массы гигроскопичных материалов

В одинаковые глиняные горшки помещается влагопоглощающий материал, например, обычная поваренная соль. Горшки с солью взвешиваются и закапываются в землю равномерно по всему участку. Затем они выкапываются и вновь взвешиваются. Те из них, которые получили наибольшую прибавку в весе, покажут место нахождения воды.

Применение барометра и других приборов — это серьезно

Такой прибор как барометр, которым можно измерить величину атмосферного давления, позволит определить глубину залегания водяной жилы в том случае, если поблизости от участка располагается река, озеро или другой водоем и, таким образом, поможет ответить на вопрос: как найти воду для колодца?

Атмосферное давление измеряется на участке и на берегу водоема. Затем следует вспомнить из школьного курса физики, что один миллиметр ртутного столба соответствует перепаду высоты в тринадцать метров и сравнить показания измерений. Если разница составила половину миллиметра ртутного столба, значит водоносный слой располагается на глубине 13/2=7,5 метров.

Надеемся, что изложенная информация поможет найти на Вашем участке кристально чистую воду. Нижеследующий ролик излагает авторитетное мнение гидролога по данному вопросу.

Артезианская скважина

Скважина глубиной от 50 до 200 метров, доходящая до водоносного слоя на известняке, называется артезианской и считается промышленной. Достоинствами скважины являются большое количество добываемой воды (около 10 м3 в час), отличное качество воды и длительное использование этого источника. Буровые установки для бурения скважин на воду такой глубины требуют особых знаний и навыков.

Бурение промышленных скважин на воду нельзя провести своими руками, поскольку для этого потребуются специалисты высокой квалификации, мощное оборудование для бурения и специальная лицензия на проведение данного вида работ.

Кроме того, стоит знать, что стоимость таких работ обходится довольно дорого. Уменьшить цену артезианской скважины можно за счет кооперирования нескольких участков, располагающихся по соседству. Мощности одного такого источника воды вполне хватит для обеспечения всех потребностей в воде.

Схема скважины на воду может быть различна. Существует несколько вариантов конструкций. Сначала познакомимся с классическим типом. Для обустройства такой артезианской скважины используется труба диаметром 133 или 159 миллиметров. При такой конструкции вода в трубе поднимается примерно до середины или чуть выше, поэтому насос устанавливают в самой нижней ее части. Бурение артезианских скважин на воду в грунте до начала известняка предполагает установку трубы, а в водоносных известняковых породах она не требуется.

Следующий вариант конструкции артезианской скважины состоит из двух обсадных труб. Одна труба диаметром около 155 миллиметров доходит до известняка. В ней проходит вторая металлическая труба диаметром около 125 миллиметров устанавливается до уровня сухих известковых пород. Потом в эту трубу вставляют трубу из пластика чуть меньшего диаметра, которая проходит по известняку до воды.

Конструкция артезианской скважины на плывущих грунтах несколько отличается от других. В этом случае сооружают так называемый кондуктор, который представляет собой трубу несколько большего размера (примерно диаметром около 160 мм), чем обсадная, диаметр которой составляет около 125 миллиметров. Кондуктор предохраняет обсадную трубу от избыточного давления плывущего грунта.

Еще на неустойчивых грунтах, располагающихся выше известняковых грунтов, иногда используют телескопический вариант конструкции артезианской скважины, в котором используют две или несколько обсадочных труб. В такой конструкции в трубу большого диаметра, которая заканчивается в слое из валунов, вставляют трубу меньшего диаметра, доходящую до известняка. Третью трубу из пластика устанавливают только в том случае, если имеются глинистые прослойки.

Сооружение такого вида водного источника состоит из оформления документов, непосредственно бурения и обустройства скважины. Перед тем как начать работы обязательно нужно получить разрешение, которое обязывает выполнить ряд требований к ее расположению.

Во-первых, рядом с артезианской скважиной в радиусе 300 метров не должно быть станций технического обслуживания, химических мероприятий и автозаправок. Минимальное расстояние между двумя артезианскими скважинами должно быть не меньше ста метров. Рядом с источником воды не должно быть деревьев и построек ближе, чем на 30 метров.

Фермы, предприятия по переработке канализации, дворы по содержанию скота и другие различные такие объекты могут располагаться на расстоянии не меньше 200 метров от места скважины.

Все работы по бурению состоят из: взрыхления грунта, очищение скважины от земли, установка обсадочных труб.

Обустройство артезианской скважины складывается из следующих работ:

1. Сборка и установка кессона, который может состоять из металла, пластика или бетона.
2. Затем проводится монтаж глубинного насоса.
3. После этого прокладывается электрическая проводка, ставится оборудование и проходит его наладка.
4. Теперь устанавливают гидроаккумулятор и блок автоматики.
5. После этого укладывают трубы к местам, где будет отбираться вода.

Полезно будет почитать:

Причины грязной воды из скважиныОбустройство скважины на участке является первостепенной задачей для дачника. Проблема некачественной воды…

Ударно-канатное бурение

Тут обустройство скважины предусматривает разрыхление почвы при помощи забивного стакана, который оснащен острием и падает с высоты. Своими руками работы выполняются с учетом таких этапов:

1. Построение вышки-треноги. Ее высота должна быть больше длины забивного стакана, который изготавливается из стальной трубы. В стенке представленного приспособления должно находиться отверстие, при помощи которого будет происходить очищение.
2. Крепление стакана посредством троса к верхушке треноги.
3. Во время выполнения работ грунт надо выбрасывать из стакана каждые 50 см.

Для обустройства глубинного колодца часто применяются такие виды оборудования: УКС-22М2, УГБ-50.

Преимущества

Достоинством указанной технологии бурения является:

• возможность применения на твердых каменистых почвах;
• отсутствие повреждения стенок скважины и водоносного слоя;
• легкое очищение стакана;
• возможность применения для изучения грунтовых характеристик на разных глубинах.

Преимуществом также является то, что монтировать обсадную трубу можно сразу же после завершения бурильных работ.

Недостатки

Несмотря на доступность и сравнительную дешевизну, технологический процесс имеет недостатки. Среди них возможность строго вертикального бурения. Нельзя использовать данный метод на песчаных грунтах.

СПРАВОЧНИК ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И БУРЕНИЮ СКВАЖИН НА ВОДУ (СССР 1983г., резидент – Белецкий А.С.)

Содержание справочника по проектированию и бурению скважин на воду

Раздел II.

БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ

Глава 8. СОСТАВ БУРОВЫХ РАБОТ. РЕКОМЕНДАЦИИ И СПОСОБЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН НА ВОДУ

33. Состав буровых работ

При бурении скважин на воду независимо от способа бурения к основным видам работ можно отнести:

1) подготовительные работы и обустройство буровых установок; 2) выбор типа долота; 3) подбор осевой нагрузки и частоты вращения бурового инструмента; 4) создание условий работы бурильной установки; 5) промывку скважины (при роторном бурении); 6) спуск обсадных колонн (крепление скважины); 7) цементирование затрубного пространства; 8) вскрытие водоносного горизонта; 9) обустройство фильтра; 10) опытные откачки; 11) освоение скважины

В настоящее время в практике бурения скважин на воду наибольшее распространение получили следующие способы бурения: ударно-канатный; роторный (беспрерывное вращательное бурение) – с прямой промывкой глинистым раствором или водой, с обратной промывкой водой, с продувкой сжатым воздухом, шнековый; колонковый (периодическое вращательное бурение).

Рекомендации по выбору способа бурения приведены в табл. 34.

Таблица 34

Рекомендации по выбору способа бурения

Способ бурения	Условия применения
Ударно-канатный	В рыхлых породах до 150 м, в скальных более 150 м
Вращательный (роторный) с прямой промывкой глинистым раствором	В хорошо изученных и надежно опробованных водоносных горизонтах, сложенных рыхлыми породами до 1000-1200 м
Вращательный (роторный) с прямой промывкой водой	В устойчивых скальных породах до 1000-1200 м
Вращательный (роторный) с обратной промывкой водой	В рыхлых породах, не содержащих валунов размером более 150 мм, до 300-400 м
Колонковый	В скальных породах до 150-200 м

Колонковое бурение (периодически вращательное) применяют редко ввиду малого диаметра скважин. Этот способ состоит из разрушения пород в забое скважины истиранием с помощью дроби и последующем выносе керна буровым инструментом.

Шнековое бурение – это бурение скважины с помощью вращательного бурового станка, снабженного вместо обычных буровых штанг шнеком, т.е. винтовыми штангами, служащими также в качестве транспортера для подъема на поверхность выбуриваемой на забое скважины горной породы. Шнековый способ используют для бурения разведочных скважин при неглубоком залегании подземных вод (до 50 м) и наличии рыхлых песчано-глинистых пород.

Оборудование

Чтобы пробурить скважину на участке своими руками, необходимо подготовить следующие элементы:

1. Тренога: собирается из трех стальных труб или бревен диаметром от 16 см. В верхней точке конструкция соединяется шкворнем.

2. Буровая коронка следующих видов: бур-ложка (для песка и глины), долото (бывает прямым и крестообразным) для твердых пород, а также гравийных и галечных пластов и бур-змеевик — для глины. Плывуны проходят с помощью уже упомянутой желонки.

3. Мотопомпа: используется для подачи промывочного раствора в зону разработки грунта.
4. Буровая штанга: набирается из 3-метровых отрезков, соединяемых посредством муфты или резьбы. Специально изготовленную штангу можно заменить водо- или газопроводными трубами.
5. Вертлюг.
6. Лебедка.
7. Мотор-редуктор.
8. Насос.
9. Стальная или полимерная труба для обсадки. Ее диаметр подбирается так, чтобы между стенками и установленным внутри насосом оставался зазор хотя бы в 5 мм (лучше – 10 мм).
10. Фильтровальная колонка, которая представляет собой трубу с закрепленными на ней фильтром и отстойником. Фильтр можно сделать самостоятельно по той же схеме, что и для абиссинского колодца.
11. Кессон.

Схема бытовой установки для бурения скважины

Гидробурение

По большому счету, подобный тип бурения скважин очень схож с канатно-вращательным. Разница состоит только в забурниках. Земля размывается под воздействием большого напора воды. Он идеально подходит для рыхлой земли, суспеси и песка. Однако он обладает некоторыми недостатками, один из них – он не может справиться с прослойкой юрской глины. Когда он попадает на плывун, поглощается много воды, а песок, который выпадает в осадок, замедляет процесс бурения.

Бурение скважины происходит быстро

Именно поэтому, важно раньше подготовить обсадную трубу для того, чтоб быстро установить её в земле. В воду для бурения должны входить хлористоводородная кислота, концентрация которой должна составлять один к двадцати тысячи

Она не даёт пласту воды загрязниться при строительстве скважины. Процесс создания скважины сам по себе довольно быстрый, однако, обсадную колонну нужно подготавливать заранее к установке ещё до того, как бурение начнется. Поток воды должен содержать в себе, как минимум, пятьдесят миллионных долей хлористоводородной кислоты. Это позволяет предупредить загрязнение слоя воды.

Таким способом бурения можно проделать скважину, глубина которой будет до пятнадцати метров, а диаметр от пятидесяти до трёхсот миллиметров. После того, как ставятся обсадные колонны, столб заливают снаружи от колонны, как минимум метра на три от земли.

Проектирование бурения скважины

Перед началом процесса по созданию нефтяной скважины составляется проект в виде чертежа, в котором обозначаются следующие аспекты:

Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды).
Глубина скважины, угол ее наклона.
Диаметр шахты в конце: это важно для определения степени влияния на него твердости горных пород.
Метод бурения скважины.

Проектирование нефтяной скважины необходимо начинать с определения глубины, конечного диаметра самой шахты, а также уровня бурения и конструктивных особенностей. Геологический анализ позволяет разрешить эти вопросы вне зависимости от типа скважины.

Обзор сезонности для бурения скважины – плюсы и минусы

От выбора той или иной методики зависит скорость бурения, а также затраты времени и сил на достижение водоносного слоя. На скорость бурения непосредственное влияние оказывают и сезонные природные условия – температура окружающего воздуха, интенсивность осадков. Разберём, когда лучше пробурить водоносную скважину, и какие факторы влияют на выбор времени для осуществления буровых работ.

Весна

Бурение в весенний период имеет ряд значительных минусов, затрудняющих его проведение. Во время интенсивного таяния снегов уровень подпочвенных вод подымается, а это затрудняет определение глубины залегания стойкого водоносного пласта.

Велика вероятность, что пробуренная скважина или выкопанный колодец будут сначала показывать отличный суточный дебит, обеспечивающий все потребности домохозяйства. Однако, с наступлением засушливого периода высота грунтовых вод понизится, и источник поступления иссякнет.

Также перенасыщенный влагой верхний слой грунта приобретает жидкую консистенцию, создавая эффект плывуна. Разжиженный грунт заполняет выкопанную колодезную шахту или пробуренную скважину.

Для защиты от него придётся применять дополнительные меры, замедляющие скорость бурения и делающие процесс более дорогим и трудоёмким. Поэтому, весной лучше бурить скважину на дачном участке или загородной придомовой территории после схода снегов и полного высыхания почвы – ориентировочно в мае.

Лето

Гораздо выгоднее заниматься буровыми работами летними месяцами, в тёплую и сухую погоду. Летние буровые работы имеют целый ряд преимуществ:

• Плюсовая температура уже сама по себе делает работу на свежем воздухе более комфортной, повышая производительность труда.
• Летом уровень грунтовых вод самый низкий. Соответственно, пробуренная водоносная скважина будет устойчиво функционировать и в последующие времена года.
• Сухой грунт не оплывает в ствол скважины, упрощая проходку.

Всё это позволяет устроить автономный водоносный источник с минимальными финансовыми издержками и затратами сил и времени.

Осень

Ранней осенью, в сентябре, природные условия практически не отличаются от летних. На дворе стоит сухая, тёплая погода, что благоприятствует любым земляным работам – как копке колодезной шахты, так и пробивке водной скважины.

Проводить буровые работы в это время следует оперативно, до начала дождей. В сезон осенних дождей и наступления распутицы могут возникнуть проблемы, аналогичные весенним – жидкий грунт и высокий уровень подпочвенных вод. Для упрощения задачи, следует заглубить скважину ниже уровня промерзания грунта, на 1,5-2м, и оставить до зимы. Поздней осенью, с наступлением устойчивых холодов, особенности произведения буровых работ во многом сходны с зимними.

Зима

Современная механизированная буровая техника способна работать и в сильные морозы, вплоть до 20-25оС. Замёрзший грунт не является проблемой для машин, созданных для пробивки скальных пород. Но вот промывка скважины при низких температурах может быть затруднена из-за замерзания бурового раствора и обледенения мотопомпы. Да и сама работа на улице зимой не очень комфортна.

Но зимнее бурение имеет также ряд неоспоримых преимуществ:

• Низкий уровень почвенных вод, равный летнему.
• Застывший грунт не оплывает и не осыпается в ствол скважины.
• Отсутствие дождей, способных задерживать процедуру бурения. Снегопады на состояние грунта никакого влияния не оказывают.
• Если домовладелец решил пробуриться не самостоятельно, а наняв специалистов-буровиков, зимой можно рассчитывать на существенные скидки из-за низкого рыночного спроса.