Буровая установка для бурения скважин

Общее описание устройства

Буровой установкой является устройство для бурения скважины. Такое устройство состоит из следующих элементов:

1. Направляющая мачта. Применяется для спуска буровых труб в пробуренный грунт.
2. Лебедка с держателем. Используется для удержания и опускания труб.
3. Привод. Применяется для создания давления на трубу. В зависимости от типа установки, может быть вращательным или ударным.
4. Проходческое устройство или долото. Именно оно используется для разрушения грунтовой породы.

Это простое устройство буровой установки. В зависимости от ее типа и сложности, оборудование дополняется гидравлическими приводами, двигателями, насосами и генераторами. Также применяется площадка для размещения буровых и обсадных труб, емкости для смешивания растворов.

Виды

Рассмотрим, какие используются буровые установки подробнее.

Шнековые

Шнековой буровой установкой является устройство, оснащенное винтовым буром. Установка может быть ручной или механизированной.

Она состоит из следующих элементов:

• направляющая мачта;
• буровая направляющая труба;
• лопастной бур (шнек) — бур представляет собой основание из трубы с лопастями из листовой стали.

Оборудование работает следующим образом:

1. Шнек вкручивается в грунт под определенным давлением.
2. С увеличением глубины прохода, бур дополняется секциями с лопастями.
3. По мере заглубления, шнек поднимает на поверхность выработанный грунт.

Подробнее читайте здесь.

Роторные

В роторных буровых также используют вращательный способ прохода грунта. В качестве породоразрушающего устройства используется проходческое долото.

Установка состоит из следующих элементов:

• мачта;
• вращатель;
• буровая колонна;
• буровое долото;
• система гидравлики;
• система промыва.

Принцип работы следующий:

1. Буровая труба, с буром на конце, фиксируется вращателем.
2. Вращатель проворачивает трубу и при помощи гидравлики создает на нее определенное давление.
3. Долото разрезает грунт.
4. Отработанная порода поднимается на поверхность после промывки водой под давлением. Промывка водой также способствует охлаждению долота.

Подробности — в этой статье.

Ударно-канатные

Данный тип установки часто представлен в виде стационарного бурового устройства. Более сложные модели монтируются на колесную базу.

Простое оборудование состоит из следующих частей:

1. Станина. Представляет собой треногу для направления долота.
2. Канатный блок. Подвешен в центре верхней части станины.
3. Канатный привод. Для ускорения процесса бурения используется электрический или дизельный двигатель.
4. Канат или металлический трос. На его конец подвешено ударное долото.
5. Проходческое долото или забивной стакан. Представляет собой трубу, заостренную на конце. Долото имеет большой вес, часто более 50-80 кг. Долото также может оснащаться клапаном (желонка) для подъема на поверхность бурового шлама.

Работает устройство следующим образом:

1. Станина устанавливается над местом бурения.
2. К тросу подвешивается стакан. Тип стакана подбирается с учетом характеристик грунта.
3. Двигатель накручивает трос, поднимая стакан на максимальную высоту.
4. При достижении максимально высокой точки, двигатель снимается с фиксации, и стакан под собственным весом ударяется о грунт, тем самым разрушая его.

Подробнее читайте тут.

Ударно-вращательные

В данном типе установок проход сквозь грунт и его разрушение осуществляется за счет вращения бурового долота под ударной вибрацией. При работе установки, вибрация направлена к буровому долоту по вертикали (сверху-вниз).

Такой метод используется для бурения особо жесткой почвы, горной породы и толстых глинистых слоев.

Ударно-канатная установка простого типа состоит из следующих элементов:

1. Погружной пневмоударник. Это своего рода перфоратор, который осуществляет ударную нагрузку на буровую коронку и ее вращение. Ударник может быть пневматическим или гидравлическим.
2. Буровая коронка. Представляет собой насадку с зубьями под различным углом.
3. Направляющая колонна. Используется для заглубления пневмоударника и коронки.
4. Буровое долото. Применяется для разрушения породы.

При ударно-вращательном бурении может использоваться ударно-поворотный принцип прохождения грунта. Отличием является низкая частота вращения между ударами.

Работают ударно-вращательные установки следующим образом:

1. Коронка с долотом крепится к пневмоударнику.
2. Мачта направляет коронку к месту бурения под нужным углом.
3. Колонна под нагрузкой опускается к поверхности почвы, раскручивается и разрушает пласт.
4. Отработанный буровой шлам поднимается на поверхность за счет продувки сжатым воздухом под давлением.

Во время работы, скорость вращения и ударная частота подбирается по мере жесткости почвы.

С промывкой (гидробурение)

Гидробурением является метод разрушения почвы при помощи подачи воды под большим давлением. Метод применяется только для песчаных грунтов. Для бурения жестких, каменистых или глинистых почв гидробурение не используется из-за низкой эффективности и сложности вымывания отработанной породы.

Простая установка для гидробурения состоит из следующих элементов:

• станина;
• вращательный или ударный механизм с двигателем;
• буровая труба с долотом на конце;
• вертлюг для подачи и отбора воды;
• приямок для сбора и фильтрации воды;
• мощный насос;
• шланг высокого давления.

Работает установка следующим образом:

1. При помощи бура осуществляется заглубление в почву и установка первой обсадной колонны.
2. Внутрь колонны (к самому дну) опускается шланг или подключается к вертлюгу.
3. При вращении долота и буровой трубы в скважину подается вода, которая размывает грунт, позволяя увеличивать скорость прохождения.
4. Вода под давлением вытекает из скважины, поднимая на поверхность буровой шлам.

Подробности — в этой статье.

Малогабаритные БУ — что это такое, когда применяются?

Малогабаритной буровой установкой является оборудование, которое имеет небольшие габариты по высоте и ширине. При этом, сохраняется эффективность бурения различной по жесткости породы.

Данный тип установок применяется на нестандартных по габаритам участках, например, при бурении в подвалах, в условиях частой застройки, в труднодоступных или местах с высокой посещаемостью.

Малогабаритные установки могут быть:

1. Гидравлическими. Работа осуществляется с использованием двигателей внутреннего сгорания и гидравлического привода.
2. Электрическими. Применяется электрический двигатель.
3. Моторизированными. Самый простой тип установки. Ее можно приводить в действие руками или использовать встроенный мотоблок.

Подробнее читайте здесь.

Советы по выбору

Задумываясь о бурении водяной скважины, важно правильно выбрать установку для подобных работ. При выборе учитывается:

1. Тип грунта. Для сыпучих или слабо глинистых почв, с небольшим содержанием мелких камней можно использовать шнековое бурение. Более жесткие составы требуют использования ударного метода.
2. Глубина залегания воды. Также учитывается тип почвы. Чем глубже водяной пласт, тем сложнее пробурить почву до него. Для глубин до 30 метров можно использовать ударные, промывочные или вращательные установки. После 30-50 метров, оборудование должно совмещать несколько способов бурения.
3. Рабочее место. Для труднодоступных мест и малой глубины залегания водяного пласта используются малогабаритные установки. Если место позволяет, и глубина бурения очень высокая, применяются профессиональные установки.

Самодельная бурильная машина своими руками

Буровую установку простого типа можно сделать самостоятельно. Такое оборудование не требует больших вложений и материалов. Далее дана инструкция по самостоятельному изготовлению шнековой установки.

Инструменты и материалы

Для изготовления понадобятся следующие материалы:

• трубы диаметром 50 мм;
• труба диаметром 75 мм;
• электрический двигатель 750 об/мин и выше;
• листовая сталь толщиной 0.5 мм;
• листовая сталь толщиной 1 см;
• кабель электропитания для двигателя;
• муфты с внутренней резьбой, диаметром 50 мм.

Инструменты:

• строительная рулетка;
• сварочный аппарат;
• болгарка;
• дрель;
• болты «М12»;
• лерка для нарезки резьбы 50 мм.

После подготовки материалов и инструментов переходим к сборке.

Процесс изготовления

Сборку необходимо начать с изготовления стойки для установки:

1. Из труб диаметром 50 мм свариваем горизонтальную квадратную стойку 1х1 м.
2. По центру опорной стоки (по двум сторонам) привариваем вертикальные трубы 50 мм, высотой 2-3 метра.
3. Стойка для установки почти готова.

Теперь делаем стойку для двигателя:

1. Из листовой стали вырезаем квадрат. Размеры заготовки должны быть на 2-3 см больше, чем расстояние между точек крепления.
2. К двум краям листа привариваем отрезки трубы с учетом расстояния от края листа до опорной стойки установки минус диаметр 60 мм.
3. К каждому отрезку привариваем трубу диаметром 60 мм и длиной 30 см. Это направляющие трубы для стойки двигателя.
4. Высверливаем в листе отверстия под крепление двигателя и фиксируем его на листе болтами.
5. Надеваем стойку двигателя на опорную стойку установки.
6. Верхнюю часть опорной стойки установки соединяем перекладиной из трубы 50 мм.
7. На стойку двигателя привариваем кусок трубы в удобном для удержания месте.

Делаем шнек:

1. К концу трубы длиной 1,5 метра и диаметром 50 мм привариваем стальной лист толщиной 0.5 мм, под углом 25 градусов.

   Лист предварительно нужно нарезать на полосы, шириной 25 см.

2. Далее сгибаем лист, и один его край привариваем вокруг трубы, постепенно увеличивая расстояние.
3. Вырезаем из стального листа треугольную заготовку со сторонами 35 см.
4. Лист плоским краем привариваем к концу трубы со стороны начала шнека.

Далее нужно нарезать на концах труб диаметром 50 мм резьбу для соединения с муфтой. Также нужно нарезать трубы длиной по 1,5-2 метра, диаметром 50 мм.

Последней деталью является муфта, в которой делается вертикальная прорезь с одной стороны. Глубина прорези равна половине высоты муфты. К выступающей части вала двигателя приваривается болт без шляпки или толсты металлический стержень длиной 60 см.

Теперь осталось собрать буровую трубу:

1. К шнековой части прикрутить муфту.
2. К муфте прикручивается буровая труба, длиной 1,5-2 м.
3. На второй конец трубы накручивается прорезанная муфта.
4. Муфта вставляется в металлический стержень на валу двигателя.
5. Используя ручку на стойке двигателя, надавливаем на нее, прижимая шнек к земле.
6. Запускаем двигатель.

При вращении, шнек будет вкручиваться в грунт. Скорость погружения регулируем давлением на рукоятку.

Изготовление буровой установки, видео-инструкция:

Технологии бурения шахты на воду

Самой распространенной технологией является вертикальное бурение. Технология заключается в следующем:

• к концу буровой трубы крепится долото;
• труба с долотом опускается на грунт;
• при помощи давления на трубу и ее вращения производится разрушение грунта;
• при прохождении участка, отработанный шлам поднимается на поверхность при помощи забора желонкой, водяного или воздушного потоков.

Заключение

Буровые установки используются на различных грунтах и глубинах залегания водоносного слоя. Бурение лучше доверить профессиональной бригаде, так как оно требует учета множества факторов и знаний о состоянии почв и дальнейшем обустройстве источника.