Ударно канатные буровые установки своими руками. Бурение скважин ударно-канатным способом. Плюсы и минусы применения шнека

Самым простым и доступным способом создания скважин считается ударно-канатное бурение. Его особенность заключается в том, что операции можно производить без привлечения тяжелой спецтехники. Монтаж установки осуществляется самостоятельно в короткие сроки. Ударно канатный способ является самым популярным способом бурения, позволяющим вскрывать поверхностные водоносные пласты.

Данной технологией бурения пользовались еще в древности. Упоминания о ней можно встретить в трудах Конфуция. Сегодня для того, чтобы приступить к работе, необходимо располагать следующим набором приспособлений и инструментов:

• забивной стакан,
• трос,
• штанга,
• блок и лебедка,
• каркас установки.

Основным элементом считается забивной стакан , представляющий собой отрезок стальной трубы, скошенный вовнутрь, имеющий прочную нижнюю режущую кромку. Сверху забивного стакана идет наковальня. По ней производит удары штанга. Опускание и подъем забивного стакана осуществляют с помощью лебедки. Порода, которая попадается в стакан, удерживается в нем за счет силы трения. Для того чтобы проникнуть в грунт максимально глубоко используют ударную штангу – ее бросают на наковальню. После заполнения стакана грунтом его поднимают наверх, после чего очищают. Операция повторяется до того момента, пока не будет достигнута необходимая глубина скважины.

Чаще всего забивные стаканы применяют на глинистых, мягких несыпучих почвах.

Бурение скважины на сыпучих грунтах производится с использованием желонки . Последняя представляет собой стальную трубу, на нижнем конце которой установлен задерживающий капан. После попадания желонки в почву, клапан открывается, и грунт попадает внутрь трубы. При подъеме конструкции происходит закрывание клапана. После извлечения на поверхность желонка очищается, и операция повторяется снова.

Для того чтобы предотвратить обсыпание скважины во время бурения применяют обсадные трубы. Их забиваются по мере углубления. Причем первый фрагмент обсадной трубы обязательно оборудуют расширительным башмаком конусной формы. Стоит отметить, что диаметр обсадных труб обязан превышать диаметр забивного стакана, для того чтобы ствол стакана мог беспрепятственно перемещаться внутри.

Для создания скважин на каменистых твердых грунтах используют долото . Под его ударами происходит измельчение твердой породы, которая в дальнейшем извлекается на поверхность с помощью желонки. При установке обсадных труб на таком грунте должен использоваться расширитель. Это позволит обеспечить конструкции необходимый диаметр.

При прохождении промежуточного водоносного пласта также применяют обсадные трубы. И забивка производится в слой грунта, рассоложенный ниже уровня водоносного пласта. Далее осуществляется откачка скопившейся жидкости и очищение дна скважины от смеси грунта и воды с помощью желонки. Если осуществляя ударно-канатное бурение скважины своими руками, вы используете забивной стакан, то перед тем как приступить к очистке дна, следует подсыпать грунт, для того чтобы получить более вязкую массу.

Во время проведения операций по бурению особое внимание следует уделить вертикальности скважины. Даже небольшое искривление может стать причиной того, что в источник перестанут опускаться обсадные трубы, и работа остановится. Рекомендуется работать забивным стаканом, длина которого составляет не менее 2-ух метров. Это облегчит задачу сохранения вертикальности скважины.

Видео инструкция - ударно конатное бурение своими руками

Особые требования предъявляются к прочности троса. От того, насколько он надежен, зависит, выдержит ли он нагрузку при заклинивании забивного стакана. Лучше всего использовать стальной трос, диаметром не менее 12 мм.

К неоспоримым преимуществам ударно-канатного способа бурения скважин можно отнести:

• значительный срок службы скважины;
• возможность создавать источники большого диаметра;
• отсутствие риска попадания примесей в воду во время бурения;
• возможность контролировать водоносность горизонта и уровня воды;
• экономическую эффективность бурения в зимнее время года.

К недостаткам относят:

• ограничение глубины пробивания скважин на сыпучих грунтах;
• низкую скорость прохождения пород при бурении скважин на значительную глубину.

При проведении ударного бурения следует строго придерживаться правил безопасности.

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.

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.

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.

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 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

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 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.

Преимущества:

• 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.

Сделать скважину на воду собственными усилиями без помощи тяжелой буровой техники вполне реально. Оптимальное решение бурения скважин на воду своими руками заключается в самостоятельной постройке малогабаритной буровой установки. Водоносная скважина по своей структуре напоминает обыкновенный колодец небольшого диаметра. Суть процесса бурения заключается в извлечении грунта до определенной глубины, где начинается водоносный слой. Извлечение грунта происходит наравне с другим основным процессом – формированием узкой емкости, стенками которой выступают стальные или обсадные пластиковые трубы. Нижний уровень скважины снабжается фильтром для предотвращения попадания частиц грунта в воду.

Бурение скважин на воду своими руками технология. Способы бурения скважины своими руками — существует два основных метода бурения: ударно-канатное и вращательное. Установки небольших размеров с вращательным принципом бурения имеют низкую производительность, что делает практически невозможной работу со сложным грунтом. Для того чтобы увеличить мощность такой установки необходимо дополнительно использовать тяжелые элементы конструкции, что делает ее нетранспортабельной. Поэтому рекомендуется все-таки использовать первый вариант бурения.

Ударное бурение намного эффективней и проще в установке по причине небольшого количества составляющих деталей. Самодельная установка такого типа для бурение скважин под воду своими руками представляет собой стальной канат и прикрепленное к нему тяжелое долото, желонка или забивной стакан, которые разрушают породу. Можно, конечно, поднимать груз и в ручную, при помощи блоков, но намного комфортней делать это за счет мощности двигателя любого типа.

Плюсы самодельной установки ударного метода бурения.

• Компактность;
• Простая конструкция, для создания которой могут подойти практически все подсобные инструменты;
• Прочность;
• Экономичность в плане трудоресурсов (для работы достаточно одного-двух человек);
• Высокий уровень мощности (за один удар способна пробивать до 1 м грунта простого типа и поднимать его с глубины до 100 м).

Советы по самостоятельному изготовлению ударной буровой установки.

1. Ударно канатное бурение скважин своими руками будет легче осуществить, при помощи забивного стакана. Забивной стакан рекомендуется при бурении мягких пород и представляет собой часть стальной трубы с приваренной к ней режущей кромкой из стального материала.
2. Желонки являются незаменимой деталью при работе на песчаных и жидких почвах. Особенность ее в том, что внизу снаряда есть специальный клапан, который при ударе о почву открывается и захватывает часть породы. При поднятии желонки клапан прикрывается, благодаря чему содержимое не просыпается.
3. Вышку для установки лучше всего сделать в виде треноги, которую можно сварить из стальных труб или сбить с деревянных бревен. В вершине треноги монтируется специальный блок, через который будет проходить трос. Сама вышка по высоте должна превышать бурильный снаряд, чтобы была возможность поднятие его над уровнем земли.
4. Для дробления твердых пород может понадобиться изготовлять более тяжелый оголовок — долото, форма и угол наклона которого должны подбираться, отталкиваясь от тех материалов, которые расположены в грунте.

Бурение скважин под воду своими руками, видео в конце статьи поможет лучше понять принцип работы. Установка для бурения скважин своими руками может иметь вид треноги с электрическим или бензиновым двигателем, механической лебедкой или с простой системой блоков.

Этапы бурения конструкцией с забивным стаканом.

1. Треногой происходит поднятие забивного стакана, после чего он очень резко опускается.
2. Стакан захватывает часть породы в результате удара о поверхность.
3. Выполняются несколько ударов, в результате чего он проходит глубже в почву.
4. Контейнер заполняется грунтом и поднимается в исходное положение, очищается от содержимого.

Пример того как может быть изготовлен забивной стакан (ударный оголовок). Если грунт слишком сыпучий или диаметр трубы слишком большой и грунт плохо удерживается при вынимании, можно внутрь забивного стакана изготовленного из трубы, вварить пластины крестом.

Также забивной стакан может быть с небольшим клапаном, а кроме того рекомендуется сделать одно или несколько окон, через которые будет легче выдавливать керн, кромку также желательно усилить.

Желонка с плоским клапаном отлично подойдет при бурение скважин в ручную в несвязных грунтах и плывунах, а также для удаления с забоя крупных обломков пород и для очистки забоя от шлама, представленного мелкозернистой породной массой при бурении долотами твердых пород.

Устройство клапана желонки бывает разнообразным, например клапан может быть сделан из транспортерной ленты или резины, а также из шара, который помещается в трубу желонки и собственным весом перекрывает отверстие.

Также этот узел частично или полностью можно купить в специализированных магазинах. Узел состоит из 1. утяжелитель (стальной цилиндр); 2. башмак для желонки; 3. желоночное ушко; 4. серьга для желонки.

Особенности бурения твердых пород с помощью долота.

1. Мощные удары долота раскалывают грунт.
2. Незначительные частички породы поднимаются наверх желонкой.
3. Используется расширитель с резаками, которые в момент опускания по обсадным трубам на дно скважины складываются, а после приводятся в рабочие состояния для снятия стенок грунта.
4. Обсадные колонны устанавливаются для предотвращения попадания промежуточных грунтовых вод, которые будут мешать процессу.

Обязательные моменты при бурении однородного сыпучего грунта, которые защитят забой от засыпания песчаной породой.

1. Ствол скважины укрепляется обсадными трубами.
2. На первой трубе делается расширительный башмак.
3. Сечение обсадной трубы по диаметру должно превышать размер бурильного снаряда, из-за этого показателя снаряд будет двигаться свободно.

1. Перед началом выполнения основных работ следует выкопать шурф, оптимальный размер сторон которого составляет 1,5*5м, а глубина может доходить до 2 м. Стенки такой ямы закрываются досками, это не даст сыпучему верхнему слою почвы осыпаться в скважину.
2. Прочность троса должна обеспечивать его надежность в момент нагрузки на разрыв поднятия забивного стакана или долота.
3. Сечение троса должно быть не меньше 1 см, это позволит справиться с ситуацией, если произойдет заклинивание снаряда в забое при попадании твердого грунта в промежуток между ним и обсадной колонной.

Бурение скважин на воду своими руками видео. Интересный, кустарный, способ бурения скважин на воду ударно-канатным методом. Вместо трактора можно использовать автомобиль, цепляя трос за фаркоп.

Как вы уже убедились, ручное бурение на воду несложно реализовать, если понимать принципы работы и иметь небольшой опыт конструирования простых механизмов. Процесс изготовления установки занимает несколько дней, потому что время уйдет как на выполнение самостоятельных работ, так и на ожидание изготовления на заказ важных деталей. Если у вас нет опыта в возведении такой конструкции лучше обратиться за консультацией опытных специалистов.

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. 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.

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.