Оборудование

При обустройстве водозаборной скважины применяют различные методы бурения. Зависит выбор способа во многом от типа и характеристик грунта.

Так, при обустройстве скважин на пластичных и рыхлых грунтах применяют ударные методы бурения, а в том случае если предстоит пройти плотные глинистые грунты или скальные породы, используют методы, основанные на вращательном и вибрационном воздействии на грунтовые массы.

Какое оборудование используется для бурения скважин на воду, расскажем далее.

Какое используется?

Для бурения скважин различной глубины и предназначения (артезианских, межпластовых, на песок и абиссинских) подбирают наиболее подходящее к условиям оборудование механического или ручного типа.

Шнеком

Шнековое бурение применяют для рыхлых, супесчаных и песчаных грунтов. Рабочий орган (шнек) представляет собой металлический стержень, обвитый лентой в виде спирали и работающий по принципу архимедова винта.

Снизу шнек оснащен прочными резцами, «вгрызающимися» в землю при бурении. Сверху – специальное устройство, позволяющее присоединить следующую шнековую секцию.

Разрушенная порода задерживается на лопастях шнека, после чего выносится на поверхность. Таким образом, происходит бурение и одновременное удаление отработанного грунта без использования дополнительного оборудования, что существенно экономит время и энергию.

Буровая шнековая установка состоит из следующих элементов:

1. Буровая колонна, представляющая собой буровой инструмент винтового типа. По мере погружения в грунт ее наращивают дополнительными шнеками.
2. Лопастные долота с головками в виде конуса, предназначенные для обработки плотных грунтов и твердых пород.
3. Полые снаряды, оснащенные реверсивными замками, препятствующими движению инструмента в обратную сторону.
4. Обсадные трубы, препятствующие обрушению стенок скважины (устанавливаются после прохождения каждых 1,5-2 м).
5. Для бурения в отдаленных местах применяют буровые установки, установленные на автомобили, оснащенные мощными двигателями.

Особенность шнекового бурения в том, что оно требует использования промывочной жидкости. Таким способом бурят водозаборной скважины, диаметром от 50 до 200 мм (в зависимости от применяемого инструмента). Метод не рекомендуется применять для бурения несвойственных для него плотных и скальных пород.

Ударно-канатный способ

Ударно-канатный способ разработан для использования в мягких и сыпучих грунтах типа галечника. Главный рабочий орган – буровой снаряд, подается в скважину путем многократного сбрасывания на канатах или забивания (бур при этом закрепляется на штанге).

Составные части буровой установки такого типа:

1. Буровой снаряд в виде трубы с острой нижней кромкой. Удержание грунтовых масс во время бурения или чистки скважины происходит в нем за счет силы трения. Для избежания риска случайного искривления шахты используют бур длиной не менее 2 м.
2. Ударный механизм представляет собой подвижную раму, приводящуюся в действие кривошипно-шатунной конструкцией.
3. Долото – насадка на забивную трубу применяется при работе на плотных грунтах.
4. Обсадные колонны опускаются в шахту по прохождении определенной глубины.

Под воздействием ударной силы грунт, составляющий стены скважины, становится плотнее, а пласты, подвергающиеся воздействию, измельчаются и подаются на поверхность.

Данный метод позволяет бурить скважины с высокой производительностью в любое время года, включая зимний период. Среди недостатков – высокая трудоемкость, довольно низкая производительность установки.

Колонковый метод

Колонковые бурильные установки относятся к числу оборудования вращательного типа, предназначенного для работы на слежавшихся песчаных или глинистых грунтах. Вынутая порода имеет вид плотного керна цилиндрической формы.

Буровая установка включает следующие элементы и материалы:

1. Буровой снаряд в виде толстостенной полой металлической трубы.
2. Заостренная кольцеобразная коронка из твердых сплавов, разрушающая грунт.
3. Приспособление, используемое для наращивания буровой колонны при углублении шахты.
4. Бурильный станок, вращающий буровую колонну.
5. Штанги, при помощи которых проводится наращивание буровой колонны.
6. Промывочная жидкость необходимая для облегчения процесса бурения и удаления шлама с забоя.
7. Труба для отвода шлама.
8. В ряде случаев вместо промывки применяют продувку плотной струей сжатого воздуха посылаемой внутрь трубы. В этом случае буровая установка дополняется компрессором.
9. Для осуществления бурения на далеких расстояниях используют мобильные буровые установки, смонтированные на автомобилях типа КРаЗ или КАМАЗ.

Процесс колонкового бурения представляет собой высверливание грунтовых масс, которые впоследствии захватываются буровым снарядом в виде плотного цилиндрического столба.

В процессе работы мастер контролирует, чтобы оборудование оставалось соосным, то есть располагалось параллельно основной оси бурения. После прохождения каждых 50 см колонну извлекают на поверхность и очищают, после чего снова опускают в забой.

Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 м и диаметром от 8 до 20 см.

Вручную

Применяя ручные методы бурения, можно получить скважину достаточной глубины, способную обеспечить чистой водой и частный дом, и дачный участок.

Забивка иглы

Способом «забивка иглы» можно оборудовать своими руками абиссинскую скважину, дающую воду из верхнего водоносного пласта (верховодку). Что необходимо:

1. Игла – прочная труба диаметром сечения около 60 мм с наваренным на нее острым наконечником. Посредством его производят пробивку.
2. Груз, приводимый в движение блочным механизмом. Роняя его на верхний торец иглы, производят забивку.
3. Штанги, необходимые для наращивания иглы по мере углубления шахты.
4. Насосное оборудование.

По достижении водоносного слоя делают обратную промывку и прокачивают скважину.

При помощи желонки

Бурение при помощи желонки – тяжелого отрезка трубы, относится к числу ударно-канатных способов, поскольку представляет собой многократно повторяющиеся удары желонкой о грунт.

Для осуществления бурения необходимо следующее оборудование:

1. Желонка – цилиндрическая труба с заточенным нижним краем или долотом для более качественного рыхления грунта.

   Внутри имеется клапанный механизм лепесткового или шарового типа для захвата грунта, сверху – петля для крепления троса.

2. Ударный механизм в виде системы блоков и треноги. С его помощью желонку, укрепленную на тросе, многократно сбрасывают и вновь поднимают. Клапанный механизм при контакте землей открывается, пропуская рыхлый грунт во внутреннее пространство желонки.

Что собой представляет желонка для чистки скважины, можно узнать тут, как изготовить ее самостоятельно — здесь.

Роторный

Роторное бурение относится к числу вращательно-вибрационных методов пробивки скважин. Это универсальный способ, пригодный для применения на любых грунтах, включая скальные и полускальные породы.

Необходимые инструменты и оборудование:

1. Главный рабочий орган — бурильная колонна с долотом вращается за счет работы ротора буровой установки, который, в свою очередь, приводится в движение электродвигателем и приводным валом.
2. Бурильное долото – специализированный твердосплавный инструмент, армированный техническими алмазами, создает дробящий и режущий эффект и формирует в породе отверстие нужного размера.
3. После бурения проводят продувку сжатым воздухом или насосом, затем закачивают буровой раствор, удаляя шлам.
4. Роторная буровая установка, в обязательном порядке оснащается вышкой, при помощи которой осуществляется подъем и спуск буровой колонны и обсадной трубы.

Роторное бурение дает возможность обустроить водяные скважины диаметром от 8 до 150 см и глубиной до 1000 м. Преимуществом метода является также высокая производительность даже при работе на сложных грунтах. Буровая установка имеет компактные размеры, что дает возможность бурения даже на небольшом садовом участке.

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

1. Разрушение породы при помощи долота.
2. Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
3. Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды.

Гидробурение

Гидробурение относится к числу наиболее производительных и качественных способов. Таким методом можно пробурить скважину глубиной до 40 м, со средней скоростью – 12 м/час.

Метод заключается в том, что после работы бура шлам удаляется сильной струей воды, которая нагнетается в шахту под большим давлением. Промывка выполняется прямым или обратным методом.

При прямом методе вода, подаваемая в рабочую зону под давлением, вытесняет рыхлый грунт на поверхность. При обратной промывке – воду откачивают из скважины насосом, вместе с отработанной породой.

Необходимо следующее оборудование:

• бур;
• штанга, по которой подают воду в зону бурения;
• дренажные насосы для закачки и откачки воды из скважины;
• напорный трубопровод.

Что такое пакер для скважины, можно узнать тут.

МБУ и крупногабаритная буровая установка

Различают два типа буровых установок, разных по размерам, количеству и мощности используемого оборудования:

1. Малогабаритная или МГБУ – небольшое сооружение ударного или вращательного типа, используемое для бурения неглубоких скважин. Она мобильна, высокопроизводительна и не требует использования дополнительного оборудования. При помощи малогабаритных установок можно обустраивать скважины на небольших участках, где затруднен подход крупного оборудования.
2. Крупногабаритные установки необходимы для бурения глубоких скважин. Это высокомощное оборудование позволяет решать задачи большого масштаба, к тому же оно способно выполнять работы на дальних расстояниях. Заезд такой техники в районы жилой застройки, как правило, затруднен, поэтому она редко применяется на данных территориях.

О буровой установке для бурения скважин читайте здесь, инструкция по самостоятельному бурению скважин на воду малогабаритной буровой установкой — тут.

Необходимый буровой инструмент для обустройства после

Один из важнейших подготовительных этапов обустройства скважины – выбор оборудования. От того, насколько правильно он будет сделан, зависят сроки работы и ее качество.

Насос

Насосное оборудование является одним из основных элементов бурильной установки. При бурении водяных скважин применяют три типа насосов, имеющих различную сферу применения:

1. Поверхностные применяют для скважин, в которых уровень воды не опускается ниже 7 м от уровня грунта. Их располагают на поверхности, а в скважину опускают водозаборный шланг.
2. Погружной насос вибрационного типа является недорогим вариантом насосного оборудования. Специалисты не рекомендуют использовать наносы такого типа для подъема воды из скважины, поскольку их производительность невелика. К тому же, работа вибрационных насосов механически воздействует на стенки скважины, разрушая их.
3. Центробежные скважинные насосы – предпочтительный вариант оборудования для откачивания воды из подземного источника. Они просты в обслуживании, обеспечивают бесперебойную работу системы водоснабжения. На основе насосов такого типа возможно создание автоматизированных систем управления работой скважины.

О насосах для скважин читайте в этом разделе.

Оголовок/крышка

Оголовок скважины – это своеобразная крышка, устанавливаемая на концевую часть обсадной трубы. Состоит из фланца, одеваемого на трубу, уплотнительного герметизирующего манжета и крепежных элементов.

Оголовок защищает устье скважины от проникновения грязи и мусора с поверхности грунта. В специальное крепление на оголовке продевают трос, поддерживающий насос. Имеется также отвод для водопроводной трубы и кабельный ввод. Подробнее об оголовке читайте тут, о крышке — здесь.

Адаптер

Скважинный адаптер – специальное приспособление, имеющее вид латунного тройника, соединяющего две трубы под углом 90°. Таким образом, появляется возможность вывода водопроводных труб сквозь обсадную трубу скважины ниже глубины промерзания грунта (около 15-20 м).

Трубы, проложенные на таких глубинах, не нуждаются в нанесении теплоизоляционного слоя или установке электрического обогрева. Для установки адаптера не нужно дополнительно рыть яму, он экономичен и быстро монтируется. Подробнее читайте здесь.

Гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор – это устройство, позволяющее обеспечить стабильную работу скважины и автономной водопроводной системы. Защищает оборудование от гидроударов и продлевает срок работы водопроводной системы.

В сочетании с реле, гидроаккумулятор контролирует уровень воды в баке, не допуская поломок насосной системы. При падении уровня воды в баке, снижается ее давление, что приводит к запуску насоса. После наполнения бака, реле автоматически отключает насос. Подробнее читайте здесь.

Обратный клапан

Обратный клапан устанавливают с целью защиты водопроводной сети от каких-либо изменений параметров потока. Таким образом, благодаря данному устройству, вода в автономной системе подается постоянно, в нужном объеме, без остановок и перерывов.

При наличии обратного клапана в системе стабилизируется давление и напор воды, магистраль постоянно наполнена, отсутствуют скачки давления, снижается риск аварийных ситуаций и внепланового ремонта. Подробнее читайте здесь.

Сливной клапан

Сливной клапан предназначен для опорожнения трубопровода при отключении насосного оборудования. Работа клапана начинается в тот момент, когда стрелка манометра достигает уровня 0,6-0,7 Бар.

При включении насоса давление воды в системе повышается, что приводит к отключению клапана. Таким образом, система защищена от замерзания в зимний период, ничто не угрожает ее герметичности и целостности.

Помимо этого, сливной клапан предупреждает последствия, вызванные гидравлическим ударом. Его использование делает работу системы более производительной и эффективной, увеличивает эксплуатационный период. Подробнее читайте тут.

Кондуктор

Кондуктор — это техническая колонна с диаметром сечения немного превышающим диаметр обсадной трубы. Ее монтируют в верхней части шахты скважины, чтобы не допустить разрушения стенок и попадания загрязненных грунтовых и поверхностных вод через затрубное пространство в водоносный горизонт.

Нужда в кондукторе имеется также в том случае, если есть необходимость обеспечить вертикальность канала и задать углы прохождения, а также изолировать пласты, через которые проходит оборудование в процессе бурения.

Шланги

При монтаже системы автономного водоснабжения применяют заборные и поливочные шланги. Заборные шланги должны обладать определенными характеристиками:

• быть прочными,
• жесткими,
• морозостойкими,
• устойчивыми к сжиманию,
• схлопыванию и деформации.

Чтобы обеспечить данные свойства, заборные шланги выполняют из металла или качественной пищевой резины, армируют. Диапазон рабочей температуры такого шланга – от -10 до +50°С.

Одной из главных характеристик шланга является диаметр сечения и толщина стенок. В соответствии с данной характеристикой, различают стандартные, экономичные и вакуумные конструкции. Средняя внутренняя толщина вакуумных устройств – 32 мм, толщина стенки – 5-6 мм, а наружный диаметр 30-62 мм.

Поливочные шланги не испытывают такой сильной нагрузки, а условия их эксплуатации – легче, чем у всасывающих моделей. Их рекомендуется применять для тех систем водоснабжения, давление жидкости которых достигает 3 атмосфер и выше.

Средний срок службы стандартного шланга составляет 10 лет. Подробнее читайте тут.

Что еще нужно?

Вот что еще может понадобиться:

1. Кессон – утепленная, герметичная емкость, в которой заключено все оборудование, необходимое для бесперебойной работы водяной скважины. В нем монтируют насос, автоматику, измерительные приборы, фильтровальную систему.
2. Обсадную колонну выполняют из труб с гладкими и прочными стенками, соединяя их между собой резьбовыми креплениями. Обсадная колонна должна выдерживать наружное давление грунта и иметь диаметр, достаточный для погружения выбранной модели электронасоса.
3. Система очистных фильтров (песчаные фильтры и фильтры тонкой очистки) предотвращает попадание песка и других нерастворимых частиц в автономную водопроводную систему.
4. Автоматическая система обслуживания скважины включает в себя измерительные приборы и электронное оборудование, контролирующие работу водоснабжения: реле защиты от сухого хода, реле давления, протока, а также гидроаккумулятор, обратный клапан и манометр.

Об обсадных трубах для скважины читайте в этом разделе, рейтинг фильтров для очистки воды представлен здесь.

Несколько схем обвязки

Заключение

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения и оборудования для него, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, есть возможность выбрать оптимальный вариант, с помощью которого можно пробурить скважину быстро и недорого.