Добыча воды является одним из самых древних промыслов человечества. Современные технологии позволяют сегодня бурить скважины глубиной более километра.
Чем сложнее структура грунта, и дальше водоносный горизонт, тем более мощная бурильная установка для скважин воды понадобится, чтобы добраться до нужной отметки. Наша инструкция, а так же видео в этой статье, помогут вам разобраться в способах бурения и видах применяемых установок.

Разновидности скважин и их разработка

Многие интересуются, можно ли или скважину своими руками. Теоретически можно, а на практике нередко возникает столько сложностей!
Возьмём колодец. Если грунтовые воды расположены не глубже шести метров, проблем может и не возникнуть.
Итак:

• Хотя, даже на этой глубине, в грунте может оказаться массовое содержание твёрдых включений, что сильно затруднит выемку грунта. Но, в этом случае, можно хотя бы вырыть котлован экскаватором.
  А если глубина шахты 10-15м и более? Копать, в таком случае, приходится вручную, и это может стать поистине каторжным трудом.
• Кроме того, что данный процесс очень трудоёмкий, он ещё и требует много времени. К тому же, нет гарантии, что вы в конечном итоге не попадёте на песчаный плывун.
  Содержание песка в воде из плывуна превышает допустимые нормы. При этом, любой фильтр быстро забьётся, затрудняя приток воды в колодец.

Обычные скважины

Нормально функционирующий водозабор должен быть устроен не на плывуне, а на песчаном водоносном пласте. Чаще всего, они располагаются на отметке 20-45 метров.
Для колодца это внушительная отметка, а для скважины – минимально возможная глубина.
Итак:

• Песчаные пласты дают меньший объём воды, чем известковые, залегающие намного глубже. Поэтому, срок службы невозможно прогнозировать.
  Можно сказать только примерно – это 7-10 лет. Как только лимит будет исчерпан, ее нужно углублять, либо ликвидировать, и бурить новую.

• Сегодня применяют два способа бурения: роторный и шнековый(см.). Суть первого состоит в разрушении постоянно увлажняющихся пород буром.
  Он вращается за счёт усилия ротора – отсюда и название метода. Ротор может быть установлен как на передвижной буровой установке, так и на стационарной, имеющей собственный двигатель.
• Стенки ствола укрепляются обсадными трубами, после чего бурение продолжается шарошечным долотом. Чем сильнее заглубляется бур, тем меньше размер используемого долота. Обычно роторный способ используют для бурения на глубину до 50-55 метров.
• На среднюю глубину (от 55 до 80м) бурят всухую, шнековым способом. Для этого используется сварная конструкция из труб. Вы можете видеть её на фото в начале статьи.
  Шнек имеет спиралевидную форму, и жёстко зафиксированные на конце резцы. Они и разрушают породу, которая подаётся «на гора» транспортёром. При попадании на особо твёрдые породы, используются специальные буры с несколькими резцами.

Трубчатые колодцы

Существует такое понятие, как . Она небольшой глубины (до 30м), и с очень маленьким диаметром.
Иначе её называют колодцем трубчатого типа. Он обычно не превышает два дюйма – а это всего лишь 5,08 см.
Итак:

• Чтобы получить скважину такого диаметра, вручную забивают в грунт стальную наращиваемую штангу.
  Бурение скважин на воду мини установками гораздо упрощает эту задачу. А цена вполне позволяет приобрести её в личное пользование.

• В качестве обсадных труб, в данном случае, используют обычные газовые трубы. Их соединяют резьбой в длинную колонну, которая называется «игла».
  Такую ассоциацию вызывает первая труба с конусообразным наконечником. Его диаметр превышает соответствующий размер труб, чтобы исключить трение, и облегчить их прохождение сквозь толщу грунта.
• Фактически, абиссинский колодец бурят, применяя оба вышеописанных способа. Сначала работа идёт всухую, максимально большим буром (2 дюйма).
  Как только скважина доходит до уровня плывуна, содержащего воду, бур меняют на «иглу» с наконечником, и начинают поочерёдную забивку всех сегментов колонны.
• К отрезку с наконечником монтируется перфорированная труба, обмотанная специальной сеткой – это фильтр. Все сегменты соединяют между собой муфтами, и герметизируют силиконом.
  В принципе, данный технологический процесс имеет много общего с устройством обычных скважин. Разница возникает в связи с их габаритами: глубиной и диаметром.

Артезианские

Наиболее глубокие – артезианские. Именно они черпают воду в известковых пластах.
Несмотря на внушительную глубину, подача воды из артезианской скважины может осуществляться обычным погружным насосом, такой же мощности, как и в колодце. Он монтируется на уровне ближайшего водоносного песчаного горизонта.
Итак:

• Статический уровень воды в устанавливается на отметке ближайшего водоёма. Равновесие водяного столба достигается, благодаря воздействию межпластового давления с одной стороны, и атмосферного давления – с другой.
  Наличие воды в известковых горизонтах гарантировано самой природой, и её уровень никак не зависит от местности или, к примеру, климатических условий.

• Бурение скважин глубиною до трёхсот метров производится ударно-канатным способом. Его суть заключается в том, что ударный снаряд, состоящий из долота, штанги, и замка, опускается в скважину на канате.
  Падая с определённой высоты, буровой снаряд дробит породу.
• Эффективность работы в забое, зависит от веса и скорости падения долота, его качества и числа ударов.
  Буровой инструмент меняется, в зависимости от структуры встречающихся слоёв грунта. Например, пласты с твёрдыми каменистыми породами проходят с помощью буровых патронов.

Для разработки свехглубоких скважин (от 600м) есть и другой метод. Для этого существуют буровые установки для бурения скважин на воду ударно-вращательным способом.
В этом случае, используются телескопические ударные штанги и раствор бентонитовой глины, с помощью которого укрепляются стенки скважины. Обычно это передвижные установки на базе мощного грузового автомобиля или трактора.
Подобное оборудование с таким же успехом применяется и для разработки нефтяных скважин.

Если в поселке, в котором находится ваш загородный дом, отсутствует централизованный водопровод, то рано или поздно обязательно возникнет вопрос организации водоснабжения. Наиболее оптимальным вариантом является выполнение скважины, но для этого понадобится специальная установка. Далее мы рассмотрим, что собой представляют малогабаритные установки для бурения скважин и как их можно сделать самостоятельно.

Конечно, можно вообще не связываться с этой работой и нанять специалистов. Однако, цена на их услуги варьируется в зависимости от условий грунта и может составлять до 200 долларов за метр, что «по карману» далеко не каждому. Поэтому, если вы знакомы со слесарными работами, то имеет смысл заняться работой самостоятельно.

Кроме того, наличие самодельной буровой установки, это еще и отличный способ подзаработать, особенно, если ваш участок расположен в строящемся дачном поселке. Причем, устройство можно использовать не только для бурения скважин, но и выполнения свайного фундамента.

Технологии бурения

Прежде чем приступить к работе по изготовлению конструкции, следует рассмотреть, по какой технологии может выполняться бурение скважин малогабаритной установкой.

Существует два наиболее распространенных метода:

• Вращательный;
• Канатно-ударный.

Теперь рассмотрим особенности каждого из них.

Обратите внимание! Прежде чем выбирать тип конструкции, необходимо определить приблизительную глубину расположения грунтового горизонта. Для этого следует измерить глубину скважин на соседних участках.

На фото — самостоятельное бурение шнековым способом

Статьи по теме:

Вращательный метод

Данный принцип напоминает выполнение лунок во льду, которые зимой делают рыболовы — бур путем вращения заглубляется в грунт, после чего вытаскивается на поверхность вместе с почвой.

Небольшие установки, предназначенные для вращательного бурения бурят лишь мягкий грунт на относительно небольшую глубину.

Если же хочется сделать установку более мощной, то придется соблюсти следующие условия:

• Вес конструкции в рабочем состоянии должен быть не менее 1500 кг.
• Механизм необходимо реализовать на гидравлике.
• Высота телескопической мачты должна быть не менее 5 метров.

Из минусов такой конструкции можно выделить следующие моменты:

• Сложность изготовления;
• Меньшая мобильность;
• Изготовление требует серьезных затрат.

Что касается достоинств, то можно выделить то, что бурение скважин переносными установками такого типа, может выполняться под углом. Кроме того, можно более точно вскрыть водоносный слой, чем в случае с ударным бурением.

Совет! Если скважина предполагается на небольшую глубину, то выполнить бурение можно своими руками без применения установки. Для этого понадобится только бур с наращиваемыми штангами, который смогут вращать два человека.

Ударное бурение

Гораздо проще обстоит дело с ударным бурением. Данная технология появилась тысячи лет назад в Китае.

Инструкция по выполнению скважины таким способом предельно простая:

• По направляющим с определенной высоты в грунт бросается долото.
• Затем долото поднимается при помощи тросов, которые к нему прикреплены. Для подъема можно использовать двигатель достаточной мощности.
• Потом операция повторяется, и так до тех пор, пока скважина не достигнет необходимой глубины.

Достоинства такой конструкции заключаются в следующем:

• Буровой станок получается достаточно компактным.
• Конструкция надежная и имеет хороший запас прочности.
• Ударно-канатное бурение скважин малогабаритными установками может выполняться одним человеком, правда, доставать грунт из бура лучше вдвоем.
• Можно выполнять бурение на большую глубину. На простых грунтах скважина может достигать 100 метров.
• Технология предельно простая и не требует никаких дополнительных расходов, к примеру, на буровой раствор или помпу.
• За один удар скважина может углубиться до метра, но чаще всего это 20-40 см, что тоже не мало.

Правда нельзя сказать, что данный способ является быстрым. На выполнение 40-метровой скважины может уйти неделя. Теперь подробней рассмотрим устройство малогабаритной установки.

Конструкция установок

В основе наиболее простой буровой установки, вне зависимости от ее типа, лежит тренога. Ее высота обычно составляет до пяти метров. На самом верху конструкции располагается канатная лебедка или канатный блок, при помощи которого электродвигателем поднимается на поверхность бур или долото.

В качестве материалов для треноги можно использовать обычные трубы. Если выполняться скважина малогабаритной установкой будет шнековым методом, то понадобится выполнить бур с наращиваемыми штангами, которые обычно закрепляются резьбовым способом.

Штанга представляет собой приспособление, предназначенное для передачи вращения от двигателя или рук к буру. Штанги могу иметь длину до 1,8 метра. Когда конструкция погружается до уровня почвы, не достигнув необходимой глубины, ее длина наращивается при помощи следующей штанги.

Отдельно следует сказать о самом буре, который бывает нескольких типов:

• – представляет собой стальной стержень с заостренным концом. К нему, на расстоянии около 200 мм от острого наконечника, привариваются пара ножей, которые можно сделать из половинок стального диска толщиной около 100-150 мм. Ножи привариваются под небольшим углом к горизонтали – около 20 градусов.
• Ложковый — представляет собой стальной цилиндр, с продольной спиральной прорезью. Бур-ложку можно свернуть из листовой стали или выполнить из трубы, выполнив прорезь.

Обратите внимание! Бур необходимо делать таким образом, чтобы он погружался в землю при вращении по часовой стрелке.

Если скважина на воду малогабаритной установкой будет выполняться канатно-ударным способом, то необходимо долото, которое можно изготовить из стальной трубы со специальным режущим приспособлением на конце. При этом режущую кромку следует выполнить таким образом, чтобы она напоминала половинку витка шнека.

Совет! Очищать долото от грунта следует через каждые полтора метра углубления.

Вывод

Все элементы небольшой установки, предназначенной для бурения скважин, несложно выполнить самостоятельно. Для этого необходимо лишь иметь навыки работы со сварочным аппаратом и болгаркой. В остальном, данный вопрос вполне решаемый.

Дополнительную информацию по данной теме можно получить из видео в этой статье.

Бурение скважины на участке позволяет обеспечить автономное водоснабжение дома, размещенного на частной территории. Применение профессиональных установок для проведения работ не всегда оправдано. Существует множество и простых в устройстве агрегатов, способных пробурить скважину нужной глубины. На таком участке колодец больше не понадобится, поскольку полученная вода будет полностью пригодной для питья и приготовления пищи.

Преимущества малогабаритных установок для бурения скважин

Небольшие по мощности буровые установки не подойдут для или для добычи нефти. Несмотря на это они активно используются для частных хозяйств.

Отличаются следующими преимуществами:

• отсутствие сложностей при эксплуатации;
• не занимают много места, мобильные;
• во время применения оборудования отсутствует вред для окружающей территории, что актуально на участках с существующей застройкой и ландшафтным оформлением;
• существует возможность эксплуатации в ограниченном по площади пространстве – в гаражах, подвалах;
• оборудование легко в транспортировке на любые расстояния;
• малогабаритные устройства работают от обычной розетки в 220 В, или от мобильного источника питания;
• бурение при помощи таких аппаратов осуществляется быстро, без проведения подготовительных работ.

Разновидности устройств для бурения скважин

Буровые установки для бурения скважин на воду могут иметь простую конструкцию и изготовляться практически из подручных материалов. Их применение обязательно, поскольку для получения источника, пригодного для использования, необходимо проделать отверстие глубиной не меньше 20 м. Оборудование для бурения скважин разделяют на несколько типов.

Ударно-канатная мини-буровая установка. Агрегат работает благодаря силе тяжести. На определенной высоте закрепляется тяжелый снаряд, имеющий заостренные края. Его называют стаканом, желонкой. Во время работы снаряд опускают, и он ударяется в грунт. Каждый раз небольшая часть почвы срезается. Грунт застревает в полом снаряде, что позволяет удалить его из проделанного на поверхности отверстия. Данный процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет необходимой глубины.

Шнековая установка для бурения скважин. Углубление в грунт рабочего инструмента происходит за счет его конструкции. Он представляет собой шнек – прочный стержень с наваренными лопастями в виде винта. В состав такой бурильной установки должен входить двигатель со значительным вращательным моментом. В противном случае шнек не сможет пройти слой грунта, который состоит из глины, плотных песков. Недостатком оборудования считается невозможность работы в каменистых породах.

Роторные буровые станки. Работают по принципу вращения инструмента, внутрь которого подается вода. В результате на поверхность попадает раздробленная порода. Бур легко извлекается из отверстия в грунте, и с ним легко работать. Для подачи воды на значительную глубину используются дополнительные шланги.

Роторная буровая установка

Конструкция ударно-канатных агрегатов

Ударно-канатные буровые установки на воду состоят из нескольких частей.

Станина, имеющая треугольный профиль. Для ее изготовления в домашних условиях используются стальные трубы. Также станина может иметь форму буквы «Н». Полученная рама оснащается телескопическими штангами.

Рабочий инструмент (снаряд). Делается из обрезка трубы диаметром 100-200 мм, длиной 1-2 м. Снаряд специально утяжеляют до 100 кг или больше, что позволяет произвести процесс бурения эффективней.

Лебедка. Необходима для подъема и спуска снаряда. Может оснащаться электродвигателем, что позволяет провести весь процесс бурения без применения физической силы. В противном случае для подъема рабочего инструмента используется стальной трос.

Как самостоятельно изготовить ударно-канатное оборудование?

Ударно-канатный аппарат для бурения скважин для воды изготовляют по следующей схеме:

• Для получения рамы следует использовать квадрат, изготовленный из прочного металла. Вначале необходимо создать надежное основание треугольного или прямоугольного профиля. Дальше устанавливают ребра.
• Сверху желонки необходимо закрепить стальной трос. Для этого проделывается несколько отверстий или устанавливается рычаг.
• Выбор размера троса зависит от планируемой глубины скважины.
• Патрон закрепляют сверху. Трос наматывается на лебедку или барабан редуктора в электрическом двигателе.

Необходимые механизмы для изготовления устройства роторного бурения

Простейшая установка роторного бурения должна иметь станину, обеспечивающую передвижение мотора в вертикальном направлении. К нему через вертлюг устанавливают бур. Данный элемент также необходим для подачи воды внутрь колонны. Чтобы изготовить собственноручно роторное устройство, рекомендуется подготовить следующее:

• Вертлюг и шланги – важнейшие элементы устройства. При отсутствии навыков токаря, их рекомендуется купить. Для эффективной работы данные элементы должны быть изготовленными с высокой точностью. Это обеспечит достаточную герметичность и предупредит протечки бурового раствора. Вертлюг и шланги оснащаются одинаковой резьбой. В противном случае для их соединения понадобится переходник. Штанги должны иметь трапециевидную резьбу, которая проще в изготовлении.
• Мотор-редуктор следует приобрести заранее. Требуемые характеристики – мощность 2,2 кВт, минимальное количество оборотов в минуту 60-70. Если мотор обладает лучшими характеристиками, для его питания понадобится сеть в 380 В.
• Предварительно покупается лебедка. Ее привод может быть ручным или электрическим. Минимально допустимая грузоподъемность лебедки – 1 т.

Технология изготовления роторной установки

Технология изготовления простейшего роторного станка для бурения скважин выглядит следующим образом:

1. Основа установки сваривается из трубы с толстыми стенками. Минимальная толщина – 3,5 мм. Также можно использовать трубу с профилированным сечением или круглую. При изготовлении рамы придерживаться большой точности не нужно. В данном случае более важна вертикальность, горизонтальность монтажа основных элементов конструкции. Тщательно проверяются углы наклона составных частей.
2. Делают каретку, предназначенную для перемещения рабочего инструмента в вертикальном направлении. На нее крепятся вертлюг, буровые штанги, бур, мотор.
3. Для удержания каретки устанавливается лебедка.
4. Для изготовления бура можно использовать обычную сталь, а все конструктивные элементы соединяются между собой сваркой. Для работы в каменистых грунтах бур рекомендуется купить готовый.
5. К вертлюгу подключается шланг от мотопомпы. Подсоединение мотора к сети происходит через пусковое устройство.

Изготовление установки для шнекового бурения

Если на территории участка водоносный слой залегает высоко, а грунты мягкие, для бурения скважин можно использовать шнековую установку. Она представляет собой устойчивую раму (тренога или другая форма), через которую перекинут трос. К ней присоединяется шнек, являющейся основным рабочим инструментом.

В верхней части установки присутствует перекладина. Она предназначена для поворота шнека и его проталкивания на заданную глубину. Чтобы облегчить процесс работы желательно оснастить аппарат лебедкой. Также можно установить ворот, который присутствует на многих колодцах.

Видео: Бурение скважины на воду, немецкая технология