Гидробурение скважин на воду своими руками

Технические особенности и преимущества гидробурения

Гидробурение скважин – это метод разрушения структуры грунта под влиянием бура с применением жидкости. Данный процесс считается самым доступным вариантом самостоятельного обустройства собственного водозабора в загородном подворье. Превосходно работает в условиях песка и глины, значительно сокращает время проведения монтажных работ, затраты человеческих и энергетических ресурсов.

Не рекомендуется его применение на болотистой местности и при прохождении скалистых пород. В прохождении болота он малоэффективен. Для проведения бура сквозь скальные породы необходимо использовать механическое бурение, человеческих усилий будет явно недостаточно.

Такой принцип работы заключается в ускоренном вымывании мелких частиц грунта и поднятие их с помощью струи воды под большим напором. Основным условием остается легкость вымываемой породы и быстрота ее разрушения.

Такой метод для бурения скважин имеет ряд преимуществ:

незначительная себестоимость работ;
возможность проведения работ в ограниченном пространстве;
нет зависимости от посторонних людей и мощной крупногабаритной техники;
получаемый ствол скважины обладает достаточной прочностью.

Для проведения таких работ необходимо наличие воды под нужным напором. Это может обеспечить гидропомпа и емкость объемом 5-21 м³, в зависимости от особенностей местности и глубины будущей конструкции. Хорошим подспорьем будет наличие центрального водоснабжения.

Для проведения подобной работы понадобится применение буровой установки малых габаритов. Как правило, она имеет диаметр 1 метр и высоту до 3 метров.

Оборудование для гидробурения включает в себя:

разборную раму из прочной стали;
лебедку на электроприводе;
специальный контур, обеспечивающий скольжение элементов по раме;
специальный бур со штангами;
гидропомпа и шланг для подачи воды;
блок управления.

Перед началом работ, необходимо позаботиться о наличии сетевого источника электропитания или генератора. А еще пригодятся: обсадные трубы, основной фильтрующий элемент и стандартные рабочие инструменты.

Отличительные черты метода

Использование скважин в качестве автономного источника питьевой воды довольно старый и проверенный способ. Наряду с традиционными, порой дорогостоящими технологиями, метод гидробурения можно заслужено назвать экономным и универсальным.

Популярные способы бурения скважин рассмотрены в другой нашей статье.

Этот достаточно простой способ пробить скважину имеет некоторые нюансы, игнорирование которыми может свести на нет все ваши старания. Суть его заключается в комплексном подходе.

из Специфическая особенность гидробурения заключается в том, что разрушенную породу извлекают не буровым инструментом, а напорной струей воды Одновременно с процессом бурения производится промывка выработки, благодаря чему сокращают этапы работ перед введением ее в эксплуатацию Водозаборную скважину проходят с обязательной установкой обсадки, которая должна слегка опережать буровой инструмент Воду из выработки через шланг сливают в зумф. После отстаивания в емкости и оседания на дно частиц грунта воду используют снова Для производства работ по гидробурению не нужна высокая буровая вышка. Вполне подойдет мини станок, т.к. нет необходимости в извлечении из ствола буровой колонны Проходка скважины при гидробурении осуществляется шнековым или колонковым способом. В самодельных станках вода подается к буру через полость колонны штанг Веским минусом гидробурения признают грязь и слякоть, сопровождающую работу. Для того чтобы ее не разводить, для воды следует приготовить пару емкостей или выкопать углубления Вода в скажину должна подаваться с хорошим напором, потому перед началом буровых работ следует запастись достаточно мощным оборудованием Специфика гидробурения скважинСомещение расчистки и промывкиОборудование для проходки скважиныЦиркуляция воды при гидробуренииМини станок для производства работСамодельная буровая установкаОщутимые недостатки гидробуренияОборудование для нагнетания воды

Здесь сочетаются два основных процесса – это непосредственное разрушение пород буровым инструментом и вымывание наружу выбуренных фрагментов грунта рабочей жидкостью. То есть, на породу оказывается воздействие бур и давление воды.

Необходимую для погружения в грунт нагрузку дает вес колонны буровых штанг и специальная буровая оснастка, закачивающая промывочную жидкость в тело образующейся скважины.

Промывочный раствор является смесью мельчайших частиц глины и воды. Затворяют ее в консистенции слегка гуще, чем чистая вода. Из приямка буровой раствор забирает мотопомпа и под давлением направляет в скважинный ствол.

Простота метода гидробурения, доступность технологии и быстрота исполнения сделали его таким популярным в среде самостоятельных владельцев загородных участков

Вода в схеме гидробурения выполняет одновременно несколько функций:

вымывает выбуренные частички разрушенного грунта;
выносит вместе с течением отвал на поверхность;
охлаждает рабочие поверхности бурильного инструмента;
при движении шлифует внутреннюю поверхность скважины;
укрепляет не закрепленные обсадкой стенки скважины, уменьшая риск обрушения и заполнения отвалом ствола.

По мере заглубления буровую колонну наращивают штангами – отрезками ВГП трубы длиной по 1,2 – 1,5 м, Ø 50 – 80 мм. Количество наращенных штанг зависит от глубины залегания водоноса. Ее можно заранее определить в ходе опороса соседей на предмет отметки зеркала воды в их скважинах или колодцах.

Предположительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы вычислить, сколько штук надо приготовить для работы. На обоих краях каждой штанги необходимо сделать резьбу для свинчивания рабочей колонны.

Одну сторону надо оснастить муфтой, которую желательно приварить к штанге, чтобы не развинчивалась в стволе.

Технология гидробурения позволяет устроить источник технической воды на даче без привлечения буровой бригады

На практике гидробурение в чистом виде применяют редко, потому что нужен большой напор воды. Также тяжело бурить плотные глинистые слои. Чаще производят гидробурение с забурником.

Этот метод чем-то похож на роторное бурение, но без ротора. Для лучшей центровки скважины и легкого преодоления плотных участков используют лепестковую или конусообразную форму бура.

Гидробурение не подходит для проходки по скальным и полускальным грунтам. Если осадочные породы в регионе бурения представлены щебнем, галечником, песками с большим включением валунов, от этого метода тоже придется отказаться.

Вымыть и поднять из скважины с помощью воды увесистых камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.

Добавление в рабочую жидкость абразива увеличивает скорость проходки за счет усиления разрушающего действия

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.

Подводя итоги, можно сказать, что:

Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

Что и как делать, порядок работ

Теперь рассмотрим, как правильно подготовить все к работе. Первое, что нужно сделать, — определить место, где будут проводиться работы, вычислить примерную глубину работ, после чего подготовить соответствующий инструмент.

Для создания абиссинской скважины придется углубиться на 15-20 м, а это возможно только при отсутствии твердых пород и камней. Можно провести разведывательные работы и пробурить специальной насадкой место рядом с будущей скважиной, чтобы убедится в возможности проведения работ.

После этапа выбора места, подготовки оборудования, производится монтаж МБУ. Делается раствор для промывки, готовится обсадная труба. Проводится бурение, по мере которого вводится обсадная колонна. Технология позволяет выполнять это без прекращения работ на извлечение отработанной почвы.

Как только водяной слой был обнаружен, работы останавливаются и можно заниматься монтажом скважины и разборкой установки.

Типы скважин

Перед началом буровых работ следует изучить состав грунта на участке, чтобы хотя бы примерно представить свою будущую скважину.

В зависимости от особенностей пролегания водоносного слоя различают три вида скважин:

абиссинский колодец;
фильтровая скважина;
артезианская скважина.

Абиссинский колодец (или скважина-игла) может быть устроен практически повсеместно. Пробивают его там, где водоносный слой залегает относительно близко к поверхности и приурочен к пескам.

Для ее бурения используют технологию забивки, которая не подходит для сооружения скважин других видов. Все работы обычно можно выполнить в течение одного рабочего дня.

Эта схема позволяет изучить особенности устройства различных скважин, чтобы лучше понять технологию их бурения и выбрать подходящий метод (кликните для увеличения)

Но дебит таких скважин невелик. Чтобы обеспечить дом и участок достаточным количеством воды, иногда имеет смысл сделать две такие скважины на участке. Компактные размеры оборудования позволяют без особых проблем устроить такую скважину прямо в подвале.

Обычно это песчаные грунты, которые хорошо поддаются бурению. Глубина фильтровой скважины обычно варьируется в пределах 20-30 метров.

На этой схеме наглядно представлено устройство фильтровой скважины. В нижней ее части необходимо установить фильтр, чтобы предотвратить попадание песка и ила в воду

Работы при хорошем раскладе отнимут два-три дня. Фильтровая скважина нуждается в хорошем обслуживании, поскольку постоянное присутствие в воде частичек песка и ила может вызвать заиливание или запесочивание.

Обычный срок эксплуатации такой скважины может составлять 10-20 лет. Срок может быть больше или меньше в зависимости от качества бурения скважины и ее дальнейшего обслуживания.

Артезианские скважины, они же скважины “на известняк”, самые надежные, поскольку водонос приурочен к коренным отложениям. Воду вмещают многочисленные трещины скальной породы.

Заиливание такой скважине обычно не грозит, а дебит может достигать примерно 100 куб.м/ч. Но и глубина, на которую предстоит провести бурение, обычно оказывается более чем солидной – от 20 до 120 метров.

Скважину глубиной 10 — 15 м можно пробурить без привлечения буровиков и техники, используя несложный буровой инструмент.
Вручную без проблем бурятся осадочные несвязные и пластичные породы. К первым относятся пески разной крупности, щебень, дресва, гравий, ко вторым — суглинки с супесями.
Механизация ручного бурения позволяет значительно повысить темпы выполнения буровых работ. Ускорят процесс двигатели и подъемные устройства.
Для бурения грунтов, различающихся по физико-механическим свойствам, потребуется разные снаряды и технологии. Чаще всего для устройства одной выработки применяется несколько буровых способов в комплексе.

Разумеется, бурить такие скважины сложнее, а времени и материалов на выполнение работ уйдет значительно больше. Профессиональная бригада может справиться с работами дней за 5-10. А вот если мы бурим скважину на участке своими руками, может понадобиться и несколько недель, и даже месяц или два.

Но усилия стоят того, ведь артезианские скважины могут без проблем прослужить полвека, а то и больше. Да и дебит такой скважины позволяет снабжать водой не только один дом, но и небольшой поселок. Только для устройства подобной выработки не подходят ручные методы бурения.

Физико-механические свойства грунтов также имеют большое значение при выборе метода бурения.

В ходе работ может понадобиться пройти самые различные пласты, например:

влажный песок, который поддается бурению практически любым способом относительно легко;
водонасыщенный песок, извлечь который из ствола можно только с помощью желонки;
крупнообломочные породы (гравийные и галечниковые отложения с песчаными и глинистыми заполнителями), бурят которые желонкой или стаканом в зависимости от заполнителя;
плывун, представляющий собой мелкодисперсный песок, перенасыщенный водой, вычерпать его можно только желонкой;
суглинок, т.е. песок с обильными включениями глины, пластичный, хорошо поддающийся бурению шнеком или колонковым стаканом грунт;
глина, пластичная порода, с бурением которого справится шнек или стакан.

Как узнать, какие грунты залегают под поверхностью, и на какой глубине находится водоносный слой? Конечно, можно заказать геологические исследования грунта, но это процедура не безвозмездная.

Бурение новой скважины на небольшом расстоянии от уже существующего сооружения может и не пойти по точно такому же сценарию, но скорее всего, будет очень похожим.

Необходимое оборудование для работы

Стоит приобрести стандартную малогабаритную установку МБУ. Это практичное решение для дачного участка, поскольку такое оборудование позволяет обеспечить напор воды, которая подается с помощью насоса или мотопомпы. В этом случае можно даже увеличить пробойную силу раствора, добавив в него крупный песок или дробленую гальку.

Установки МБУ — компактные агрегаты, высота которых составляет 3 м, а диаметр -1 м. Это сборная конструкция, которая включает не только шланг, помпу и штанги.

Основными ее частями являются:

металлическая разборная рама;
буровой инструмент;
лебедка для спуска и подъема обсадочных труб;
двигатель, обеспечивающий работу бура;
вертлюг для скользящего крепления элементов;
мотопомпа, обеспечивающая давление в системе (чем больше мощность этого оборудования, тем быстрее осуществляется бурение и промывка скважины);
бур (лепестковый или разведочный), при этом лепестковая форма считается оптимальным выбором для участков с плотным грунтом;
буровые штанги, формирующие колонну;
штанги;
блок управления.

Забурник для полой резьбы шланги.

Какие преимущества метода

Больше десяти способов существует для бурения скважин. Разрушить горные породы можно высокой температурой, химическими веществами, в составе которых специальные добавки или механическим воздействием.

При гидробурении скважины применяется энергия жидкости. Под определенным напором в отверстие подается рабочий раствор. С его помощью из скважины вымывается почва, которая затем выносится на поверхность.

Преимущества гидробурения:

Небольшая продолжительность процесса.
Для работы нет необходимости прикладывать большие усилия.
Относительно небольшая стоимость способа добычи воды.
Отсутствует необходимость привлекать специалистов и оплачивать работу техники.
Для эффективной работы потребуется малогабаритная буровая установка.

Какое оборудование и инструмент используются для гидробурения

Основным инструментом, которым выполняется бурение скважины, является малогабаритная бурильная установка.

Основные узлы малогабаритной бурильной установки

В состав МБУ входят:

Каркас – разборная рамная конструкция, на ней крепятся двигатель и лебедка. На раме установлены и бурильные трубы в вертикальном положении.
Двигатель генерирует на штанге и лебедке крутящий момент.
Вертлюга обеспечивает «скользящий» крепеж рабочих частей МБУ.
К рабочим элементам относятся бурильные штанги и бурильная головка.

К вспомогательным устройствам и инструментам относятся:

Комплект шлангов, которые связывают вертлюгу и помпу.
Набор фитингов, они обеспечивают сборку трубопровода, подающего бурильную жидкость.
Помпа с двигателем, обеспечивающая нагнетание в зону бурения глиняной взвеси.
Ручной инструмент для монтажа конструкции: ключ разводной, зажим ручной, пересадочная вилка.
Электрогенератор, для питания лебедки, лебедка, грузоподъемностью до двух тонн.

Помимо этого для обустройства источника необходимо приобрести обсадные трубы, а для раскачки скважины насос.

Как выполнить монтаж МБУ

Схема монтажа буровой установки

Порядок работ заключается в следующем:

Выполняется сборка основной металлической конструкции. При этом должна четко соблюдаться инструкция.
Оформляются приямки — технологические выемки. Они должны находиться от установки на 1,5 метра и содержать буровой раствор для гидробурения.

Возле бурильной установки располагается приямок-фильтр. Его глубина, ширина и длина до 0,7 метров.
Основной приямок находится чуть дальше, и сообщается с приямком-фильтром через неглубокую траншею. Длина, ширина и глубина устройства примерно один метр.
За основным приямком устанавливается водяная помпа. Шланг из входного отверстия которой идет в основной приямок, а из выходного отверстия к буровой установке опускается подающий шланг.
Посредством штанги этот элемент соединяется с вертлюгом. Через него в скважину будет поступать буровой раствор.
После отработки из скважины в приямок-фильтр станет попадать буровой раствор. Здесь осядет на дно грунт из скважины, а буровой раствор поступит в основной приямок и его снова можно использовать во время работы бурильной установки.

Ручное гидробурение скважин на воду своими руками

Для начала необходимо определить водоносный слой. От глубины его залегания зависит количество обсадных труб и сложность бурения скважины. Особенности грунта помогут узнать земельные органы. Подготовительные работы включают определение источника воды, и запас жидкости для работы.

Ручное гидробурение включает такие этапы:

Наливание воды в приямок и ее замешивание с глиной.
Включение мотопомпы. Через шланги промывочная жидкость перетекает к бурильной установке. Дальше жидкость перетекает в первый приямок. Там вода фильтруется. Чистое вещество направляется в другие приямки.
Чтобы достичь водоносного слоя используются дополнительные штанги.
Дальше необходимо извлечь штанги и установить обсадные трубы.

Для этого применяют обсадные трубы толщиной в 6 мм. Материал для труб может быть разным. Используется пластик, сталь, азбестоцемент.

Обсадные трубы следует снабдить фильтрующими установками. Тогда вода будет более чистой и качественной. Дальше необходимо еще раз промыть скважину.

Также предусматривается замывка при прохождении плавуна, чтобы скважина не обвалилась и не засыпалась песком. Для этого применяют клей обойный КМЦ. Но если прокачать воду до чистоты, то можно надеть сетку на фильтрующую трубу.

Особенности ручного бурения

Способ ручного бурения требует больших затрат физической силы, но позволяет сэкономить на оборудовании. Применяется при монтаже скважин глубиной не более 25 метров и проводится до тех пор, пока бур не дойдёт до водоупорного слоя.

В случае с ручным бурением используют:

комплект буровых головок (бур-долото, бур-ложка, змеевики, желонки);
штанги;
лебёдка или электрическая таль;
обсадные трубы;
для работы на большой глубине – бурильная вышка.

Процесс проходки ствола состоит из следующих этапов:

Выкапывается небольшая яма глубиной в 40-50 см, в которой разместится бур.
Затем один человек начинает вращение бура; когда он войдёт достаточно глубоко, вращать придётся вдвоём, потом – вчетвером.
Через каждые 50-70 см вхождения в землю, бур необходимо вытаскивать и прочищать, чтобы грязь не залепила всю головку.
Если грунт слишком жёсткий, получившееся отверстие нужно необходимо заливать водой.

В момент заполнения шахты водой изнутри, работа прекращается. Теперь остаётся только откачать грязную воду с примесями – примерно 5-7 литров. Для этого понадобится насос.

Ударный способ

Данным способом устанавливается самая простая скважина-игла – абиссинский колодец. Этим методом активно пользуются домашние умельцы, пробивая скважину на воду на даче. Конструкция «буровой установки» представляет собой ствол, состоящий из отрезков трубы, и наконечник, который разрезает пласты грунта. Молотом служит увесистая баба, которая поднимается и опускается с помощью веревок: при натяжении своеобразный молот поднимается на верх конструкции, при ослаблении падает на подбабок – устройство из хомутов, расположенных симметрично. После вхождения ствола в грунт он наращивается новым отрезком, подбабок прикрепляется уже к новой части, и забивание продолжается до тех пор, пока наконечник не войдет в водоносный слой на 2/3 пласта.

Ствол-труба служит отверстием для выхода воды на поверхность.

Достоинство данной скважины заключается в том, что пробурить ее можно в подвале или другом подходящем помещении. Это создает удобство при пользовании. Привлекает и цена, пробить скважину для воды таким способом стоит недорого.

Ударный способ бурения можно применять на любых типах почвы

Канатно-ударное бурение

Наиболее часто используемый способ. Данный метод предполагает разбивание грунта посредством опускания с двухметровой высоты тяжелого бурового инструмента. Конструкция, используемая при таком виде бурения, состоит из элементов:

треноги, которую размещают над местом бурения;
блока с лебедкой и тросом;
забивного стакана, штанги;
желонки (для прохождения по сыпучим слоям грунта).

Стакан представляет 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 попадает 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.

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, вследствие чего грунт попадает внутрь трубы. При подъеме конструкции происходит закрывание клапана. После извлечения на поверхность желонка очищается, действия повторяются снова.

Канатно-ударное оборудование для бурения скважин

Эффективно применяется при самостоятельном бурении и описанный выше шнековый способ. Как пробурить скважину своими руками с помощью шнека, объяснять дополнительно не имеет смысла – основной принцип сохраняется.

Преимущества ручного бурения:

экономичный способ в финансовом отношении;
ремонт и профилактику ручного бура производить несложно;
оборудование негромоздкое, поэтому нет необходимости задействовать тяжелую технику;
способ применим в труднодоступных местах;
эффективен, не требует большого количества времени.

Основными недостатками ручного бурения можно считать опускание на небольшую глубину (до 10 м), где в основном проходят пласты, вода которых требует очистки, и невозможность дробить твердые породы.

Ударно-канатная схема с желонкой и пробойным долотом

Как пробурить скважину

В процессе гидробурения происходит размягчение грунта особой промывочной жидкостью в том месте, где заглубляется бур. Для промывки берется обычная техническая вода.

Это делается для уменьшения силы трения бура о грунт, что дает возможность получать высокоскоростное и энергоэффективное обустройство сооружения. Известно, что разжиженный грунт намного легче «сверлится», чем слежавшийся, сверхплотный горизонт.

Процесс работы заключается в следующем:

Монтируется буровая установка. На участке собирается каркас, к нему крепятся двигатель, лебедка и вертлюг. Затем собирается первое колено буровой штанги, на нижнем торце которой имеется головка. Лебедкой оно подтягивается к вертлюгу и фиксируется в этом узле.

Недалеко от места бурения откапывается сеть приямок, представляющие собой квадратные углубления с размерами метр на метр, соединенными между собой лотками – особыми траншеями.
В приямки заливается бурильную жидкость. Это глиняная взвесь, состоящая преимущественно из технической воды. Она плохо впитывается грунтом. Сюда же опускается и заборный шланг, идущий от моторизированной помпы.
Постоянный приток жидкости в зоне бурения обеспечивает напорный шланг помпы, соединенный с вертлюгом.
В результате, стенки шахты шлифует глиняная взвесь, она же охлаждает бурильную головку, а в месте бурения размягчает грунт.
В данном случае энергозатраты минимальны, а преимуществами являются: увеличение скорости бурения; уменьшение степени износа головки.

Бурение МБУ происходит в таком порядке:

На кронштейне по раме скользят редуктор, двигатель и вертлюг, постепенно заглубляя буровые штанги в грунт.
С выносного пульта регулируется скорость вращения бура.
Затем, после заглубления до расчетной отметки штанги, двигатель, вертлюг и редуктор, закрепленные на кронштейне, поднимаются лебедкой вверх, а к торцу штанги с резьбой прикручивается новое колено. Установка бурения показана на фото.

Гидробурение скважины

Это происходит до выхода бура на расчетную глубину.
С помощью калибрующего кронштейна, зафиксированного на каркасе у нижнего торца, осуществляется центрирование штанги.
В кронштейне имеется круглое отверстие, в которое вставляется один торец штанги.
В вертлюг входит второй торец.
Регулировкой отклонения каркаса от вертикали и горизонтали выставляется угол бурения.

Как монтируются обсадные трубы в скважину

Порядок работ:

После достижения водоносных слоев в скважину закачивается техническая вода, которая размягчает грунт у ствола шахты.
Лебедкой из скважины извлекается бурильная штанга. При этом постепенно раскручиваются все резьбовые соединения, расположенные на стыках составных элементов.
После демонтажа штанги первая обсадная труба погружается в скважину. При этом торец трубы удерживается лебедкой. Перфорацией покрываются стенки первой трубы, а затем оборачиваются геотканью, типа фильтрующей мембраны.