Какой буровой инструмент используется для бурения скважин

Чтобы владелец загородного дома был независим от водоснабжающей организации и мог сам обеспечивать свои потребности в воде для питья, хозяйственно-бытовых целей и полива зеленых насаждений, ему необходимо оборудовать скважину. Самым простым решением вопроса будет привлечение специализированной подрядной организации, имеющей весь необходимый инструмент для бурения скважин, которая выполнит весь комплекс работ:

• найдет воду;
• пробурит скважину;
• смонтирует обсадную трубу;
• установит и обвяжет насос.

Однако услуги подобных специалистов обойдутся не дешево, так, например, только проходка скважины обойдется минимум в 1500 рублей за каждый метр, а если учесть глубину скважины в 10 – 12 метров, затраты только на бурение составят – 15000 – 18000 рублей.

Не каждый домовладелец сможет или захочет отдавать такие деньги за работу, которую можно выполнить самостоятельно, получив неоценимый жизненный опыт и сэкономив сумму денег, достаточную для покупки не только хорошего насоса, но и всей необходимой обвязки.

Каким бывает буровой инструмент?

Скважина представляет собой отверстие в земной коре, для выполнения которого требуется специальный буровой инструмент. Литосфера является совокупностью последовательно расположенных слоев грунта, каждый из которых характеризуется индивидуальными свойствами:

• плотностью;
• наличием твердых включений;
• размером фракций.

Чтобы пройти каждый слой с наименьшими трудозатратами требуется оборудование для бурения скважин, конструкция которого в наибольшей степени учитывает свойства породы.

Комплект для оборудования скважины в любом грунте включает в себя следующее:

а) Ложка буровая – полый толстостенный буровой инструмент в виде полуцилиндра, свернутого из стального листа, забор породы внутрь которого может производится, либо:

• за счет профиля стенок у основания, вогнутых внутрь на разной высоте и имеющих зазор для удержания фракции определенного размера и плотности внутри. Величина зазора зависит от плотности и рассыпчатости выбираемого грунта.
• при помощи бурава, имеющего вид змеевика и перемещающего грунт внутрь инструмента посредством его поступательного перемещения по винтовому профилю.

б) Спиральный бур для скважин – имеет вид сверла или представляет собой полосу металла различной ширины, наваренную по спирали на центральный стрежень, в качестве которого может выступать сплошной или полый толстостенный металлический цилиндр. В качестве спирального бура могут быть использованы шнеки сельскохозяйственных машин или иного происхождения.

в) Долото буровое – имеет различную форму лезвия и в зависимости от нее подразделяется на:

• зубильное (плоское);
• двутаврое или Z-образное;
• крестовое;
• скругляющее – с выпуклым или вогнутым профилем резца;
• эксцентриковое;
• пирамидальное.

Материал таких ударных насадок закаливается на высоту до 25 мм, а лезвие имеет угол 30-70⁰ или 110-130⁰, для мягких и твердых пород соответственно.

1. Желонка – цилиндрический буровой инструмент, к верхней части которого закреплена вилка с конической резьбой для крепления штанги, а к нижней – башмак с режущей кромкой. Наружный диаметр башмака превышает размер корпуса на 4 – 6 мм и имеет пластинчатый или шаровой клапан, отрывающийся под давлением рыхлой породы, которая попадает внутрь замкнутой полости и остается внутри, ввиду того что клапан закрывается, когда штанга поднимается наверх.
2. Буровая коронка – представляет собой толстостенный полый цилиндр, диаметр которого соответствует поперечному размеру выработки, а нижняя кромка стенки имеет зубчатый профиль, врезающийся в грунт. В результате вращения и одновременного заглубления порода оказывается внутри, извлекается при подъеме и выбивается при помощи удара кувалды.
3. Штанги – передают вращательно-поступательное движение рабочей головке по всей глубине скважины и изготавливаются преимущественно из газовых труб, внутренний диаметр которых составляет 33, 42 и 48 мм, где большее значение выбирается при глубине выработки до 25 метров. Выбор газовых труб обусловлен их большей, по сравнению с водопроводными коммуникациями, толщиной стенки.
4. Обсадные трубы – могут быть стальными, полимерными или двухслойными и необходимы для того, чтобы стенки скважины при бурении и операциях спуска/подъема оснащенной штанги, не осыпались. Монтаж усиления боковых поверхностей производится параллельно с бурением, за счет эксцентричной формы буровой головки, в результате чего диаметр выработки превышает её поперечный размер и не препятствует грузоподъемным работам.

Какой буровой инструмент для чего нужен?

Эффективное бурение скважины на воду и минимальное время производства работ, могут быть достигнуты только при условии правильного выбора оборудования в зависимости от свойств слоя грунта и этапа бурения. Каждый из элементов оборудования, рассмотренных выше имеет свое предпочтительное применение, которое заключается в следующем:

1. Разработка песчаного, глинистого или смешанного грунта лучше всего выполняется при помощи буровой ложки.
2. Глинистый, суглинистый или смешанный слой, содержащий незначительные включения гальки или мелкого гравия, успешно разрабатывается спиральным буром или шнеком. При разработке необходимо приподнимать конструкцию через каждые 1,5 – 2 оборота, чтобы оторвать очередную порцию грунта от массива, в противном случае вес может быть слишком велик, и штанги порвутся.
3. Если при бурении на пути попался твердый слой или отложения в виде валунов и гальки, чтобы пройти его потребуется использовать долото. Индивидуальные условия применения различных модификаций можно сформулировать в следующем виде:

• если порода не очень твердая навешивается зубильное долото;
• когда плоский профиль недостаточен для разработки слоя, следует применить долото с Z-образным или двутавровым режущим профилем;
• при встрече твердых пород, имеющих трещины следует использовать крестовое долото, скрещивающаяся форма лезвий которого не допустит заклинивания инструмента;
• альтернативным вариантом при разработке трещиноватых твердых пород является скругливающее долото;
• если на пути попался крупный валун или галка, которые необходимо подвинуть, применяется ударное воздействие при помощи пирамидального долото.

1. Порода, скопившаяся в проходке в результате ударных воздействий, должна быть удалена специальной головкой, так как конструкция долото не позволяет выполнить подъем грунта на поверхность. Таким приспособлением является желонка, которая помимо прочего позволяет удалить из скважины песок, ил, гравий, галечник и породы, содержащие в своем составе воду.
2. Коронка является альтернативой использования бурового инструмента со спиральной рабочей поверхностью и используется при разработке скважины на воду в нетвердых грунтах, без существенных каменистых включений.

Вспомогательное оборудование

Для того, чтобы вращающий момент был передан бурильной головке, элементы штанги должны быть надежно соединены между собой, но при этом допускать разборку цельной конструкции на «столбы» или «свечи», состоящие из двух или трех плетей. Практика бурения скважин на воду или для других целей, знает несколько способ соединения труб между собой, а именно:

• на фланцах;
• штифтами при помощи соединительных втулок;
• при помощи патрубков из труб меньшего диаметра;
• при помощи сварки;
• посредством специальных бочкообразных резьбовых муфт.

Наиболее надежным является последний способ, заключающийся в соединении резьбовых концов газовых труб посредством муфт, имеющих следующие конструктивные особенности:

1. Длина детали превышает стандартную и составляет от 3-х наружных диаметров звена штанги.
2. Толщина стенки муфты больше общепринятой при соединении труб, транспортирующих воду или газ, и должна быть в самом тонком сечении не меньше толщины трубы.
3. Во внутреннем сечении выполняются концевые цилиндрические проточки, длина которых составляет 5 – 6 мм, а диаметр соответствует внешнему размеру звена штанги. Не нарезанные участки плетей входят в проточки и фиксируются там.

Рассмотренная конструкция муфт позволяет надежно соединять звенья между собой и компенсировать изгибающие нагрузки, которые характерны для концевых сечений, утонченных при нарезке резьбы.