Как выполняется ударно-канатное бурение скважин?

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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.

Совет

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

Источник: https://byreniepro.ru/vidy/udarno-kanatnoe.html

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.

Источник: http://rusbyr.ru/udarno-kanatnoe-burenie-skvazhin-tehnologiya.html

Ударно-канатное бурение скважин: технология своими руками

Если вы решили пробурить на участке скважину на воду собственными  силами, то канатная методика бурения – именно то, что вам требуется. Этот простой способ  может применяться на разных типах грунтов.

Для выполнения работы вам не понадобится привлекать специальную строительную технику. Относительно компактную и несложную установку для бурения по этой технологии можно соорудить своими руками.

Благодаря подробной видео инструкции в конце статьи вам будет проще разобраться в процессе и выполнить его самостоятельно.

Особенности технологии

Данная технология позволяет выполнить гидротехническое сооружение с высоким дебетом

Ударно-канатный метод выполнения проходок  заключается в постепенном разрушении породы посредством её дробления. Для разрушения грунта используется долото, а для очистки забоя применяют специальные желонки.

Данная технология позволяет выполнить гидротехническое сооружение с высоким дебетом. При этом гарантируется продолжительный срок службы скважины (он может превышать 80 лет). Самое главное достоинство канатного бурения – это простота и доступность. Именно поэтому таким способом проще всего самостоятельно сделать скважину на воду.

Достоинства и недостатки

Ударно-канатное бурение помогает качественно вскрыть водоносный горизонт и произвести его дальнейшее опробование

Среди достоинств данного метода стоит перечислить следующее:

  • Ударно-канатное бурение помогает качественно вскрыть водоносный горизонт и произвести его дальнейшее опробование.
  • При бурении таким способом не нужно снабжать буровую установку промывочным раствором или водой.
  • Бурение можно проводить даже в породах, впитывающих промывочные жидкости.
  • К освоению скважины можно приступить сразу после проведения бурильных работ.
  • Данная технология позволяет избежать засорения водоносного горизонта.
  • Ударно-канатное бурение может проводиться со значительными начальными диаметрами скважины (50 см и больше).
  • Такой способ бурения позволяет брать раздельные пробы грунта в процессе выполнения работ.
  • Возможность бурения проходки своими руками.

Однако такая технология имеет свои недостатки:

  • Главный минус – невысокая скорость выполнения работ.
  • Выполнить скважину на воду в некоторых разновидностях песчаных грунтов не получится.
  • Этот метод не подходит для выполнения скважин значительной глубины.
  • Канатно-ударным способом можно выполнять только вертикальное бурение.

Оборудование и инструменты

В качестве бурильного снаряда может выступать желонка, забивной стакан или долото. Выбор снаряда зависит от особенностей грунта

Чтобы выполнить скважину на воду по такой технологии своими руками, вам понадобится специальное оборудование, состоящее из следующих составных частей:

  1. В качестве бурильного снаряда может выступать желонка, забивной стакан или долото. Выбор снаряда зависит от особенностей грунта.
  2. Штанга ударная.
  3. Для подвески бурильного снаряда понадобится прочный канат или трос.
  4. Канат будет крепиться к вышке, оборудованной блоком с лебёдкой.

Главным инструментом установки считается забивной стакан. Он напоминает кусок трубы с приваренной снизу режущей кромкой. Эта кромка делается из высокопрочной стали и имеет скос к центральной оси приспособления. Благодаря ей снаряд может глубоко проникать в породу в момент удара. В верхней части бурильного снаряда расположена наковальня. Это место удара штанги.

Внимание: метод канатного бурения требует возведения вышки, которую удобно выполнить в виде треножника.

Треножник можно соорудить из труб или деревянных балок. Вышку стоит делать такой высоты, чтобы она превосходила длину снаряда для бурения. Это позволит поднимать его над уровнем земли на нужную высоту. В верхней части вышки устанавливается блок, через который пропускается трос или канат.

Совет: самое простое приспособление для поднимания снаряда, которое можно выполнить своими руками, – это обычный ворот, наподобие колодезного.

Бурение в мягких несыпучих грунтах

Чтобы выполнить скважину на воду ударно-канатным способом в несыпучих мягких грунтах, нужно использовать забивной стакан

Чтобы выполнить скважину на воду ударно-канатным способом в несыпучих мягких грунтах, нужно использовать забивной стакан. Такая порода хорошо прилипает и закрепляется в стенках снаряда. Что касается песчаных грунтов, то сыпучие частицы песка не смогут удержаться в полости стакана. В этом случае используют другие бурильные снаряды.

Метод бурения с использованием забивного стакана выполняется в таком порядке:

  1. При помощи лебёдки бурильный снаряд приподнимается над забоем и резко опускается вниз.
  2. В момент удара об породу кромка стакана захватывает часть грунта.
  3. Для дальнейшего углубления снаряда в породу используется ударная штанга. Она бьёт по наковальне на стакане и способствует углублению снаряда.
  4. После нескольких ударов полость снаряда будет полностью заполнена породой. Стакан поднимают на поверхность. Благодаря силе трения мягкий несыпучий грунт хорошо задерживается в полости бурильного снаряда.
  5. После очищения стакана от грунта продолжают дальнейшие бурильные работы.

Бурение в сыпучих породах

Ударно-канатным способом можно сделать скважину на воду в песчаных грунтах. Однако стакан для этих целей не подойдёт, поскольку сыпучая порода не будет задерживаться в нём.

Для этих целей используют желонку

Ударно-канатным способом можно сделать скважину на воду в песчаных грунтах. Однако стакан для этих целей не подойдёт, поскольку сыпучая порода не будет задерживаться в нём.

Для этих целей используют желонку.

Метод с использованием желонки заключается в следующем:

  1. Внизу желонки расположен специальный клапан, открывающийся в момент удара снаряда о породу. Благодаря этому грунт попадает внутрь.
  2. Когда снаряд поднимают на поверхность, клапан сам собой закрывается под тяжестью находящейся внутри породы. В итоге сыпучий грунт не может высыпаться из желонки.
  3. После подъёма на поверхность снаряд освобождается от породы, и бурение продолжают дальше.

Если канатная технология бурения своими руками выполняется на однородном сыпучем грунте или в местах, где есть прослойки такой породы, то возникает большой риск засыпания забоя. В этом случае стоит придерживаться следующих рекомендаций:

  1. По мере углубления забоя стенки скважины необходимо укреплять при помощи обсадных труб.
  2. На первой трубе обязательно выполняется конусный расширительный башмак.
  3. В процессе углубления скважины обсадные трубы под собственной тяжестью или вследствие несильных ударов опускаются глубже в забой.
  4. Обсадные трубы выбирают так, чтобы их диаметр был чуть больше, чем диаметр бурильного снаряда. Это позволит трубе срезать лишнюю породу со стенок проходки в момент опускания.

Бурение в твёрдой породе

Ударно-канатным способом можно выполнить гидротехническое сооружение на воду даже в твёрдой породе.

В этом случае в качестве бурильного снаряда используется долото

Ударно-канатным способом можно выполнить гидротехническое сооружение на воду даже в твёрдой породе.

В этом случае в качестве бурильного снаряда используется долото. Если бурение будет проводиться своими руками, придерживаются следующей последовательности действий:

  1. В момент удара долота о твердую породу происходит её раскалывание и дробление.
  2. Для подъёма со дна забоя измельчённой породы используют желонку.

Внимание: поскольку работа ведётся в твёрдой породе, обсадная колонна не может срезать грунт со стенок проходки. Для этих целей используют специальный расширитель. Он имеет резцы, которые могут двигаться.

  1. Чтобы опустить расширитель на дно забоя, его резцы нужно сложить. В итоге приспособление свободно пройдёт через обсадную трубу.
  2. Когда расширитель выходит за пределы обсадной трубы в забой, его резцы сами раскладываются благодаря наличию специальной пружины. В итоге они могут срезать грунт со стенок скважины, расширяя сечение для прохода обсадной колонны.
  3. В процессе выполнения бурения могут попадаться водные линзы. Если они попадут в забой, то сильно помешают работам, поэтому очень важно устанавливать обсадные колонны даже при работе на твёрдых грунтах.
  4. Для перекрывания водоносной линзы необходимо, чтобы нижняя часть обсадной трубы упиралась в твёрдый пласт, находящийся под линзой. Затем прибегают к откачиванию жидкости. После этого из забоя извлекаются частицы породы. Для этого используют желонку.

Важные нюансы

Бурильный снаряд значительной длины способствует сохранению ровности забоя. Именно поэтому рекомендуется использовать снаряды длиной не менее двух метров

При выполнении скважины на воду ударно-канатным способом стоит придерживаться следующих правил:

  • Перед началом буровых работ производится откапывание шурфа. Он должен быть длиной 5 м и шириной 1,5 м. Глубина шурфа может доходить до 2 м. Его устройство нужно для защиты забоя от обвала верхнего сыпучего пласта земли. Стенки траншеи нужно укрепить при помощи дощатых щитов. После этого можно приступать к установке вышки.
  • При ручном выполнении забоя обязательно выполняется контроль его вертикальности. В противном случае искривление может привести к тому, что обсадную колонну будет очень сложно или невозможно установить.

Стоит знать: бурильный снаряд значительной длины способствует сохранению ровности забоя. Именно поэтому рекомендуется использовать снаряды длиной не менее двух метров.

  • Канатный способ бурения подразумевает использование тросов с большим запасом прочности. Он должен быть в состоянии выдержать вес самого снаряда и штанги. Помимо этого в момент подъёма он подвергается сильным нагрузкам на разрыв под тяжестью породы.
  • В ходе такого бурения может возникнуть ситуация, когда снаряд будет заклинен в забое из-за попадания твёрдой породы. Поэтому толщина троса должна быть не менее 1 см.

Видео о том, как выполнить забой самостоятельно:

Помогите нам стать лучше, оцените подачу материала и труд автора

Загрузка… Рассказать друзьям и коллегам в социальных сетях

Источник: https://vodakanazer.ru/vodosnabzhenie/skvazhiny/udarno-kanatnoe-burenie-skvazhin-texnologiya.html

Бурение скважин ударно-канатным способом

В настоящей статье приводится информация о том, как проводится бурильные работы скважин на воду. Описанный ниже способ состоит в циклическом разрушении пород их дроблением при помощи специального долота и последующей очистке забоев желонками.

Пробуренная этим способом скважина отличается сохранением высоких водных дебетов и длительным сроком службы – до восьмидесяти лет и более. Сегодня вместо ударно-канатного бурения скважин все чаще начал использоваться другой способ бурения – роторный.

Существует мнение, что это не совсем обоснованно, поскольку на Западе и в США многие компании по-прежнему применяют ударно-канатный метод бурения.

Преимущества и недостатки

К достоинствам ударно-канатного бурения можно отнести:

  • в большинстве случаев качественное вскрытие и дальнейшее опробование водоносного пласта;
  • отсутствие необходимости обеспечения установки глиняным раствором и водой;
  • успешное проведение бурения в галечниково – валунных прослойках, а также в породах, легко впитывающих промывочные жидкости;
  • возможность освоения скважины в краткие сроки – сразу после завершения бурильных работ. Благодаря применению данного способа водоносные горизонты не засоряются, они сохраняются в таком же виде, что и до бурения:
  • возможность выполнения бурильных работ скважины при больших начальных диаметрах, достигающих 500 мм и более;
  • взятие раздельных проб (образцов) водоносного горизонта во время бурения.

Недостатки ударно-канатного бурения:

  • самый большой недостаток — это низкая скорость бурения;
  • невозможность бурения в некоторых песчанных грунтах;
  • проблематичность бурить глубокие скважины;
  • только вертикальное бурение.

Бурение в различных почвах и климатах

Песок

Технология проведения бурильных работ ударно-канатным способом зависит в основном от геологических условий. Когда работы проводятся в песках или зыбучих песках – так называемых плывунах – тогда обязательно используется желонка с плоским клапаном. В этом случае одновременно с бурением нужно произвести крепление стенки скважины обсадными трубами.

Если песок чистый и водоносный – используются желонки с короткими ударными штангами. Для соблюдения правильности технологического процесса важно, чтобы частота ударов была как можно меньше.

Внимание! Категорически нельзя опускать желонки ниже закрепленного башмака обсадной трубы больше чем на 50 см. Если не придерживаться этого правила, то не исключено, что песчаные карьеры скважины попадут под обвал и захватят при этом и желонку. В результате может полностью остановиться весь процесс бурения.

При бурении скважины в песках, она заполняется песком, перемешанным с водой, который поднимается за желонками. Тут важно проследить, чтобы не произошло переполнение желонок, так как в этом случае порода перебросится через них и может привести к заклиниванию или прихвату.

Обратите внимание

А это чревато остановкой бурильных работ и, следовательно, снижением показателей. Этот момент нужно учесть именно при бурении в песках-плывунах. Поскольку они характеризуются высокой плавучестью, их бурение следует проводить быстрее, чем в простых песках.

В таких местах при данном способе бурение категорически нельзя останавливать.

Гравий

В гравийной породе и в галечниках бурение проводится двутавровыми долотами. Единственная желонка, применяемая в этом случае, это желонка с плоским клапаном и низко посаженным башмаком. Также двутавровым долотом проводят бурение в глинистой породе.

После разрыхления до глубины 1,5м применяется любая желонка. Буровой станок используется только при проведении бурения в сильно песчаных глинах. Желонка в этом случае может быть без крепления клапана.

Глина

Вязкие, пластичные глины бурят специальным долотом, изготовленным из плоского или двутаврового долота, на конце которого дополнительно приваривают несколько лопастей, после чего долото приобретает крестообразный вид.

Работая с таким специальным долотом, нужно помнить, что в скважину следует долить примерно 5 л водного раствора, а процесс бурения продолжается несколько минут, не более.

Образующийся внутри скважины шлам удаляется с помощью долота.

При наличии в породе большого количества валунов есть риск искривления ствола скважины во время бурения, вследствие чего невозможно будет добывать качественную воду. Для случаев, когда требуется раздробить встречающиеся при бурении валуны, существуют утяжеленные долота.

Породы с повышенным содержанием трещин больше других склонны к обвалам и обрушениям. Поэтому при бурении в них нужно проявлять особую осторожность. Канат бурильной установки нужно держать натянутым, чтобы избежать раскачиваний инструмента и в то же время аккуратно выполнять обсадку скважины.

В районах вечной мерзлоты, характеризующимися устойчивыми окаменелыми породами (плотные глинистые сланцы, песчаники, известняки), бурение производится так же, как и в обычных климатических условиях.

Элементы и устройство конструкции

Основными элементами предварительной конструкции скважины при бурении ударно-канатным способом являются:

  • глубина залегания скважины;
  • ее расчетный диаметр;
  • обсадные трубы (необходимо указать длину и количество колонн);
  • необходимые для работы специализированные устройства;
  • фильтр, колонна, расположенная над ним, отстойник, стакан, изготовленный из цемента.

Существуют некоторые условия, выполнение которых гарантирует создание правильной конструкции скважины ударно-канатным методом бурения.

И вот какие именно:

  • размер выхода обсадной колонны из труб не должен превышать 30 м;
  • углубление прикрепленных башмаков обсадных труб в водоупорную породу производится на 2 м ниже водоупорной кровли;
  • применяемый диаметр долота нужно изменять через одного;
  • во избежание расшатывания обсадных труб, их загоняют в грунт насколько можно плотнее;
  • обсадная колонна, которую соединяют с последующим участком обсадной трубы, должна входить в нее не больше чем на 5 м при глубине скважины до 50 м и не более чем на 7м при ее глубине более 50м.

Обсадные колонны применяют с целью закрепления стен скважин, пробуренных в неустойчивых породах. Их используют также для изолирования водоносных горизонтов, не подлежащих дальнейшему использованию. Опробование отдельных участков происходит также с использованием обсадных труб.

Рассмотрим основные диаметры используемых при бурении обсадных труб. Минимальный наружный диаметр имеет 219 труба. Ее внутренний диаметр составляет 205 мм. Следующие диаметры труб – 273 и 325 мм. Стенки этих труб имеют толщину 9мм. Трубы с толщиной стенки 10мм имеют большие наружные диаметры – 377 и 426 мм.

Важно

В процессе производства работ по бурению в не совсем устойчивых, рыхлых породах обсадные колонны опережают снаряд бурового инструмента. В этом случае рекомендуется использовать обсадные трубы с соединением без муфтового захвата, другими словами, труба в трубу.

Такая конструкция достойна внимания из нескольких соображений. В первую очередь, гораздо легче становится обсаживание скважин, как и их выемка при консервации или полной ликвидации.

Кроме того, для такой конструкции допустимы трубы горячей прокатки, стоимость которых намного меньше стоимости обычных труб.

Для скважин глубиной до 100м применяется для обсаживания набор асбоцементных труб диаметром до 300 мм с соединениями резьбовыми и без резьбы.

Инструмент

Рабочий инструмент, с помощью которого разрушается порода – долото. Желонка, служащая для извлечения разрушенной породы на поверхность. Буровой снаряд, составными частями которого являются ножницы, штанга для ударов, канат и канатный замок.

Вспомогательный инструмент, с помощью которого производят сборку и установку бурового снаряда. К ним относятся различные ключи, в том числе рожковые и гаечные, затяжные трещотки, отвертки.

Специальные инструменты для работы непосредственно с обсадными трубами. Это — башмак, забивные головки и снаряды, хомуты.

Инструмент для ловли и установки труб.

Перечень установок для проведения бурильных работ ударно-канатным способом не такой большой, как для роторного способа. В него включены УКС22М-2, УКСЗОМ-2, установки для комбинированного бурения, когда роторное бурение сочетается с ударно-канатным способом и обратной промывкой.

Комбинированные буровые установки очень часто используются в США. Они дают возможность сочетать вращательный и ударно-канатный методы проведения бурильных работ, делать обратную промывку.

Но стоимость таких комбинированных установок гораздо больше стоимости обычных бурильных установок и чтобы окупить данное оборудование нужно выполнять немалые объемы работ.

Поэтому они невыгодны у нас для многих мелких фирм.

Источник: https://udobnovdome.ru/burenie-skvazhin-udarno-kanatnym-sposobom/

Технология ударно-канатного бурения скважин

Даже в наше время некоторые владельцы загородных домов не имеют на своем участке колодца или скважины, а дом не подключен к водопроводу. Что же делать в этом случае? Чтобы нанять профессионалов, потребуется немало средств.

Что делать, если таких денег нет, а без воды жить невозможно. В этом случае вам поможет ударно-канатное бурение скважин, при том, что сделать такое оборудование можно самостоятельно. А в процессе работы можно легко обойтись без помощников.

Совсем не нужно использовать дорогостоящее оборудование, обращаться за помощью к профессионалам. Несмотря на то, что данный способ используется достаточно давно, он не утратил свою актуальность и в наше время.

В нашей статье мы детально расскажем, как сделать своими руками такую буровую установку, а также особенность таких бурильных работ при обустройстве скважин на воду.

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Характеристика технологии

Главной особенностью такого типа технологии является постепенное разрушение почвы путем её дробления. Бурение скважин на воду характеризуется высоким дебетом.

Если пробурить скважину таким методом, есть большая вероятность того, что она прослужит очень долгое, некоторые объекты успешно эксплуатируются на протяжении многих десятилетий.

Но преимущества не только в длительности использования, но и простоте и доступности метода.

Данная установка предназначена для ударно-канатного бурения скважин

Плюсы и минусы

На данный момент такой способ бурения скважин на воду является одним из самых простых. Позволяет существенно сэкономить деньги. Возможно качественно вскрыть водоносную жилу, а затем выполнить дальнейшее оборудование водозаборного объекта. В процессе работы нет необходимости в материалах для промывки.

Выполнять работу можно даже в условиях грунтов, которые быстро впитывают промывку. Сразу же после бурения отверстия можно переходить к обустройству. Метод очень безопасный, поскольку предотвращает загрязнения водоносной жилы. Можно сделать отверстия большого диаметра – от 50 см.

Немаловажно, что такой способ позволяет очень просто брать пробы почвы для анализа. Можно всю работу выполнять самостоятельно.

Совет

Но есть также и недостатки. Главный из которых – медленное продвижение вглубь. В некоторых типах грунтов невозможно использовать данный метод. Не получиться пробурить скважину большой глубины.

Важно понимать, что данный метод отлично подойдет только в том случае, если нужно сделать вертикальное отверстие.

При этом следите, чтобы в процессе не было перекосов – это значительно усложнит дальнейшее обустройство.

Что требуется для работы

Схема ударно-канатного бурения

Для того чтобы пробурить скважину канатно-ударным методом, Вам нужны будут специальные инструменты, а также материалы, чтобы сделать оборудование.

Обязательный элемент – патрон, а также штанга. Они нужны для углубления. Чтобы подвесить снаряд, нужно установить трос или канат. Обязательное условие – его прочность, поскольку во время отрыва, существует большая угроза обрыва.

Закрепляем на вышке с блоком и лебёдкой.

Основным элементом во всей конструкции является забивной стакан или патрон. Для его изготовления нужно использовать толстостенную трубу. Нижнюю часть нужно заострить, она обязательно должна быть из прочной закаленной стали со скосом в центре детали. Это нужно для того, чтобы снаряд мог проникать в почву как можно глубже. Сверху нужно обустроить наковальню.

Для вышки нужно оборудовать треногу. Такой тип конструкции обладает большей продуктивностью. Вышку нужно сделать из труб или же дерева. Нужно делать высоту больше, чем снаряд, чтобы конструкция могла функционировать. Сверху на вышке нужно приделать блок, через который пропускаем канат. Проще всего сделать вышку в виде, напоминающем колодезный ворот.

Особенности обустройства в мягком грунте

Для того чтобы пробить отверстие в таком типе грунта, нужно обязательно использовать патрон. Если конструкцию сделать правильно, процесс бурения должен выполняться быстро. Мягкий грунт хорошо прилипает на стенки патрона. Исключение составляет песчаная почва. Частицы в полости патрона не удерживаются. Поэтому для такого типа грунта нужно использовать другие типы бурильных установок.

Процесс работы должен выполняться в строгом порядке

  1. С помощью лебедки патрон поднимаем над отверстием и опускаем вниз.
  2. Когда патрон ударяется об грунт, часть попадает внутрь.
  3. Чтобы выполнять углубление, нужна ударная штанга.
  4. После того, как сделали несколько таких ударов, патрон будет полностью заполнен грунтом. Его нужно поднять на поверхность и прочистить. Сила трения способствует тому, что в процессе ударения он накапливается внутри и не высыпается. Чтобы прочистить стакан, нужно использовать тяжелый молоток.
  5. После того, как патрон прочистили от породы, работы продолжаются так же.

Как бурить в сыпучих породах

В данном случае патрон здесь будет малоэффективным, поскольку грунт в нем задерживаться не будет. Стакан заменяют желонкой.

В сыпучих породах можно использовать установку для бурения скважин, которая показана на фото

Ход работы такой:

  1. Устанавливается клапан, который предотвращает преждевременное высыпание.
  2. Клапан закрывается и блокирует высыпание. Таким образом, порода удерживается внутри.
  3. Дальше нужно поднять снаряд наверх и прочистить от грунта и продолжить работу.

Чтобы обеспечить высокую эффективность в процессе работы и получить хороший результат, нужно соблюдать правила. Поскольку такой тип породы не отличается устойчивостью, в процессе он может попросту осыпаться. Чтобы этого не произошло, обязательно устанавливать обсадные трубы.

Как бурить в твёрдых породах

Возможно делать отверстие даже в твёрдой почве. В этом случае конструкция патрона должна быть другой. Должно быть долото, оно отлично размельчает твердую породу. Если уверенны, что справитесь сами – следуйте нашим советам.

  1. При ударе происходит раздробление породы.
  2. Чтобы поднять грунт на поверхность используется желонка.
  3. При опускании расширителя, резцы складываются, чтобы оборудование могло пройти свободно.
  4. При выходе расширителя из обсадной трубы в отверстии, резцы автоматически раскладываются, поскольку установлена специальная пружина, что позволяет срезать со стенок грунт, тем самым отверстие расширяется и обсадная труба соскальзывает вниз.
  5. В процессе работы могут встречаться водные линзы, которые значительно усложняют работу. Именно поэтому обсадные колонны рекомендуется использовать.

Правила выполнения работы

Прежде, чем начать процесс бурения, нужен шурф несколько метров в глубину и ширину. Длина должна быть примерно 5 метров. Он нужен, чтобы предотвратить обвал. Стенки укрепляем с помощью щитов из досок. Только теперь можно монтировать вышку.

Бывают ситуации, когда патрон заклинивает в шахте. Поэтому трос должен быть толщиной минимум 1 см. Снаряд должен быть длиной не менее 2 м.

Источник: https://KolodecOnline.ru/skvazhiny/udarno-kanatnoe-burenie-skvazhin.html

Как пробурить скважину канатно-ударным способом?

Бурение скважин на воду – довольно сложный процесс, для проведения которого необходимо привлекать специализированную технику.

В домашних условиях целесообразно использовать оборудование, изготовленное своими руками. В данном случае лучшим вариантом будет ударно-канатный способ бурения.

Для изготовления данного оборудования не нужно быть профессионалом и достаточно использовать простые и недорогие материалы.

Обратите внимание

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра.

Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка.

В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Cвивка канатного троса левая и правая

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

  • при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
  • при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
  • при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
  • к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
  • ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
  • ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
  • при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно.

Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов.

Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Малогабаритная буровая установка

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

Видео: Канатно-ударное бурение

Источник: https://promzn.ru/burenie-skvazhin/kanatno-udarnoe-burenie-svoimi-rukami.html

Ссылка на основную публикацию