Технологія буріння свердловин на воду. Види свердловин на воду

У багатьох регіонах при неможливості підключення до централізованого водопостачання вдаються до буріння водозабірних свердловин із підземних горизонтів.Ізольовані від поверхневих джерел забруднення товщами гірських порід підземні води, як правило, відповідають санітарним нормам, встановленим для води побутового призначення. При додатковому очищенню, проходячи через фільтрувальне пристрій, вони набувають високу якість питних.

Що потрібно знати

Визначальними критеріями вибору способу буріння водозабірної свердловини є глибина рівня підземних вод і породи геологічного розрізу, які підлягають проходці. Правильно вибрана технологія буріння свердловин на воду дозволить швидко пробурити свердловину, уникнути аварійних ситуацій при бурінні. У підсумку це дасть можливість отримати найбільш високий в даних умовах дебіт водозабірної споруди.

Що має на увазі технологія буріння свердловин під воду? Це спосіб і режим руйнування різних гірських порід, очищення стовбура свердловини і кріплення її стінок, обладнання водоприймальної частини.

Способи буріння

Для будівництва глибоких водозабірних свердловин зазвичай застосовують обертальний і ударно-канатне буріння. Технологія буріння свердловин на воду цими способами різна. Особливості кожного не дозволяють застосовувати їх без обмежень у будь-яких умовах. Технологія буріння свердловин на воду буровою установкою з обертанням породоразрушающего інструменту (долота) в даній статті наводиться на прикладі шнекового і роторного способів.

Технологія шнекового буріння

У піщаних і глинистих породах, що не містять крупних включень, застосовується буріння комплектом з долота і шнеків, що транспортують разбуріваемого породу з забою наверх. З двох різновидів шнекового буріння для влаштування водозабірної свердловини в районі з добре вивченим геологічною будовою частіше застосовують суцільний забій безперервним рейсом, рейсовими заходками і загвинчуванням. Там, де необхідно отримання високоякісної інформації про породи і глибинах їх залягання, застосовується спосіб кільцевого забою.

Безперервний рейс (потокове буріння) - разбуріваемая порода виноситься шнековою колоною на денну поверхню. У міру поглиблення бурової снаряд нарощується додатковими шнеками. Застосовують для проходки однорідних пісків без прошарків мулів або інших слабких порід. Частота обертання шнеків 250-300 об / хв. Неприпустимо надмірно швидке занурення щоб уникнути переповнення лопатей породою і заклинювання снаряда в свердловині з цієї причини. Достатня навантаження - власна вага шнеків і вага вращателя.

У пластичних і тугопластічних глинистих породах застосовують рейсові заходки - долото і шнекова колона вбурівается в породу з подальшим витяганням для очищення реборди від разбуренной маси. Величина рейсового занурення в межах 1 метра. Частота обертання від 100 і не більше 300 об / хв. Навантаження 500 Н.

У слабких породах застосовують спіральне долото на шнековою колоні - їх загвинчують на певну глибину і потім витягують без обертання лебідкою.

Кільцевій забій ведеться спеціальними колонковими шнеками, що дозволяють витягати керн (стовпчик пробуреної породи) без підйому бурильної колони на поверхню. Режим буріння: 60-250 об / хв, величина рейсу від 0,4 до 2,0 м. Застосовується ця технологія буріння свердловин на воду рідко, в основному геологічними організаціями, що займаються розвідкою і попутно виконують буріння свердловин на воду.

Технологія вращательно-роторного буріння

Цим способом досягається велика швидкість проходки і великі виходи колон труб. До недоліків відносять кольматацію (глінізаціі) водоносного горизонту, великі витрати на приготування глинистого розчину, великі обсяги води на промивку свердловини для відновлення водоотдачи горизонту, заглінізірованного в ході буріння.

Частіше застосовується роторне з прямою промивкою: зруйнована порода з вибою виноситься на поверхню глинистим розчином, закачувати в свердловину насосом через бурильні штанги. Слід витримувати швидкості висхідного потоку в інтервалі 0,5 - 0,75 м / сек. Циркулювання розчину для промивання порушується в сильно тріщинуватих зонах - він разом зі шламом йде в тріщини. Бурильника потрібно уважно дивитися за режимом буріння, зменшувати при необхідності осьову навантаження і безперебійно подавати промивку, щоб уникнути прихвата снаряда.

Не потрібно переслідувати високу механічну швидкість, що досягається збільшенням числа обертів: це загрожує аваріями. Навантаження на долото та обертальна швидкість регулюються залежно від прохідних порід, діаметра долота і бурильних труб, кількості промивальної рідини.

Обороти потрібно зменшувати при:

• збільшеннях параметра долота;
• зменшенні діаметра бурильної Колони
• збільшення фортеці порід;
• при чергуванні шарів з невеликою потужністю (до 1,5 м).

На роторних установках типу УРБ та БА працюють в основному на II- III швидкостях. Проходка глинистих і глинисто-піщаних порід ведеться при 300-400 об / хв (III-IV швидкості). Для порід помірної фортеці (пісковики, вапняки, мергелі) межі обертання ротора від 200 до 300 об / хв. Міцні породи розбурюються долотом зі швидкістю обертання 100-200 об / хв.

Бурильник уважно стежить за режимом буріння, зменшуючи осьову навантаження і безперебійно подаючи промивку, щоб уникнути прихвата снаряда. Момент розтину водоносного пласта визначає раптове зниження глинистого розчину і збільшення навантаження на двигун. Циркуляція розчину порушується в сильно тріщинуватих зонах - вибуренной порода і розчин йдуть у тріщини.

Якщо водоносні породи представлені корінними з дрібними тріщинами, розтин горизонту проводиться з якісним глинистим розчином з обов`язковим виходом його на поверхню.

Технологія буріння свердловин на воду малої буровою установкою аналогічна технології буріння потужними верстатами.

Супутні роботи

Кріплення стінок свердловини трубами проводиться після буріння. Застосовують металеві, азбестоцементні та пластмасові труби. Тип фільтра (дірчастий або сітчастий) вибирають залежно від водовмещающих порід.

Перед установкою фільтра розчин замінюють на більш легкий, бажаний питома вага не більше 1,15. Після установки фільтра відразу ж промивають свердловину водою. Потім виконують желонірованіе свердловини - відкачка стовпа рідини зі свердловини желонкою. При освітленні промивання і появі в ній піску починають відкачку ерліфтом. З припиненням виносу піску і повним висвітленням води встановлюють погружной насос.

Енергія вільнопадаюче удару

Ударно-канатним способом розкриваються без проблем малопотужні водоносні горизонти (менше 1 м). Можливе отримання максимального дебіту - водовмещающіе породи незаглінізіровани. Не потрібна тривала відкачка.

Спосіб застосовують:

• в маловивченою місцевості;
• в безводних районах, де неможлива доставка води для приготування розчину;
• при необхідності роздільного випробування декількох горізонтов;
• для свердловин з великим початковим діаметром.

Недоліки ударно-канатного буріння:

• невелика швидкість проходкі;
• велика витрата труб на обсадку;
• обмеженість глибини буріння (до 150 м).

Нормальну частоту ударів вільнопадаюче снаряда розраховують. Вона обернено пропорційна квадратному кореню з висоти падіння: зі збільшенням висоти підйому долота над забоєм частоту ударів зменшують і, навпаки, із зменшенням висоти кількість ударів збільшують.

Потрібна сила і кмітливість

При неглибокому заляганні дзеркала підземних вод (як правило, це ґрунтові води) і геологічному розрізі, складеному пухкими породами, в обмежених умовах забудованої ділянки свердловину можна пробурити, застосовуючи мускульну силу людей - достатньо 2 людини.

Технологія буріння свердловин на воду ручним методом проста. Можна застосувати забивний спосіб або шнековий.

Для забивання сталевий труби діаметром в 1 дюйм її попередньо розрізають на відрізки по 2 або 3 метри. На кінцях роблять зовнішню різьбу. У міру поглиблення відрізки труби будуть з`єднуватися муфтами з внутрішнім різьбленням. Виготовляється спеціальний сталевий наконечник (хвостовик) у вигляді конуса, діаметр основи якого на 1 см більше діаметру труби. Він приварюється на трубу. Близько метра довжини труби над наконечником (досить 60 см) відведено під примітивний фільтр - водопрінімающее пристрій для проникнення в свердловину води з водоносного горизонту. Свердлом 6 мм роблять отвори через 5 см один від одного.

На трубу надягають забивний пристрій з двох окремих частин. Першим - упор з конусної дірою під трубу. Його вихідний отвір більше зовнішнього діаметра забиваної труби на 5 мм, що достатньо для вставки в зазор знизу двох клинів - розрізаного вздовж металевого усіченого конуса. Діаметр вершини конуса трохи більше діаметру труби, але менше вихідного отвору упору. Друга частина - ударна "баба", вантаж з наскрізним отвором під трубу і дві ручки для підйому над упором.

При опусканні баби в момент удару її об упор клини входять в отвір і тримають забиває трубу в своїх "обіймах". Після забивання відрізка труби конус вибивають, трубу нарощують, свінчівая з наступним відрізком. Переставляють упор з клинами, надягають "бабу" і продовжують забивання труби до водоносного шару. Періодично потрібно повертати трубу навколо осі.

Поява води в свердловині визначають опусканням всередину її грузика, прив`язаного до мотузки. Якщо його піднімуть нагору мокрим, значить свердловина поглибилася у водоносний шар. Важливо не "проскочити" цей шар, що дає воду. Потрібно залишити перфорований кінець труби в цій водонасиченого породі. І приступати до прокачування мініскважіни спочатку ручним насосом. У міру освітлення води переходять на відкачування поверхневим водяним електронасосом.

Шнекове ручне буріння свердловин на воду - технологія подібна до описаного за допомогою бурової установки, яку тут замінюють дві людини. Зрозуміло, за параметрами механічного режиму буріння їм не наздогнати. Деякі умільці замінюють фізичну силу на механізми.

Буріння свердловин водою

Технологія проста при мінімальних витратах матеріалів, сили і часу. Умови - глибина свердловини до 10 м, розріз складний пухкими ґрунтами.

Обладнання - насос "Малюк", ємність під воду (чим більший об`єм, тим краще, але можна і бочку літрів на 200). Воріт для повертання труби роблять з двох трубок і стяжного хомута.

Матеріали: труба діаметром 120 мм, довжиною на глибину свердловини. На нижньому торці нарізають зубці, верхній торець обладнаний фланцем з штуцером, через який по шлангу буде надходити вода з бочки під тиском, створюваним насосом "Малюк". Для кріплення фланця до краю труби приварені 4 вушка з отворами під болти М10.

Робоча сила: легше працювати вдвох. Витрати часу - на 6 метрів проходки по суглинках 1-2 години.

Процес буріння: викопати приямок глибиною близько метра, встановити вертикально в ньому трубу і нагнітати в неї воду насосом. Вода, виходячи через нижній кінець з різцями, стане розмивати грунт, звільняючи простір під трубу, яка стане осідати під власною вагою. Потрібно тільки, похитуючи, повертати трубу для того, щоб зубці кришили породу. Разбуренной частинки породи під тиском виходять разом з водою в приямок. З нього можна вичерпувати воду і, проціджуючи, знову використовувати для промивки. Досягнувши водоносного горизонту, знімають фланець, і в свердловину під рівень води, але не доходячи до вибою, занурюється насос для відкачування.

Види водозабірних свердловин

Вони поділені на безфільтрові та фільтрові. Безфільтрові свердловини влаштовують у водоносних горизонтах, складених дрібнозернистими пісками або в стійких тріщинуватих скельних породах. Для інших водоносних горизонтів підбирається фільтр в залежності від фракцій водовмещающих порід.