Гидробурение скважин на воду своими руками — обзор технологии работ

 

Для создания собственного водозабора идеальным решением станет бурение скважины. Однако воспользоваться услугами буровой установки, в силу ее большой стоимости, удастся далеко не каждому. В таком случае остается единственно правильное решение – гидробурение скважин на воду своими руками. Человек получает ряд выгод: возможность производить работы в удобное для себя время, уверенность в качестве выполненной им работы, значительная экономия семейного бюджета.

Технические особенности и преимущества гидробурения

Гидробурение скважины – процесс разрушения грунта под воздействием буровой установки с использованием жидкости. Это самый простой и доступный способ добычи воды для частного домовладения.

Предельная нагрузка на бур определяется массой штанги и бурильной оснасткой. Они обеспечивают подачу буровой жидкости в скважину, которая упрощает процесс прохождения бура через грунт.

Технология обустройства скважины гидробурением лучше всего подходит для почв с большим содержанием глины и песка. Не рекомендуется использовать подобный способ на скалистых и болотистых почвах.

Принцип действия бура основывается на быстром вымывании мельчайших частиц грунта из скважинного канала с поднятием их наверх при помощи мощной струи воды. Если породы тяжелые и почвы тягучие, такой способ работать не будет.

Ключевым преимуществом технологии бурения скважины своими руками является возможность проведения работ на обустроенных участках. Среди других преимуществ можно выделить:

• низкую стоимость работ;
• оперативность и доступность самостоятельного выполнения технологии;
• получение укрепленного скважинного ствола;
• использование компактной буровой установки.

Посмотрите видеоподборку по гидробурению.

Отличительные особенности 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.

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

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

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.

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

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, O 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.

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.

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

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 увесистык камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.

Необходимое оборудование для работы

Стандартный тип работ по гидробурению выполняется посредством малогабаритных установок. Для собственного участка — это замечательное решение и оптимальный способ своими силами добыть воду. Поставлять рабочую жидкость в скважинный ствол необходимо со значительным напором, а для этого необходим насос или мотопомпа для загрязненных жидкостей.

Иногда для увеличения пробойной силы в рабочий раствор добавляют дробь или крупный песок. Для дробления крупной гальки, которая может встретиться в песчаных слоях, пригодятся шарошечные и резцовые долота.

Если при бурении скважин или строительстве колодцев на соседских участках встречались валуны или крупная галька, стартовую штангу необходимо оснастить усиленным буром — долотом. Инструмент должен быть закреплен так на штанге, чтобы не мешал поставки воды в ствол

Наиболее востребованы у потребителя для целей гидробурения специальные малогабаритные установки МБУ. Это агрегат с высотой 3 м и диаметром 1 м. В состав этой сборной конструкции включены:

• металлическая рама разборного типа;
• инструмент для бурения;
• лебедка;
• двигатель, передающий усилие на бур;
• вертлюг, часть контура для скользящего крепления деталей;
• водяная мотопомпа для обеспечения давления в системе;
• разведочный или лепестковый бур;
• буровые штанги для формирования колонны;
• шланги для подачи воды к вертлюгу от мотопомпы;
• блок управления.

В числе необходимого оборудования также желательно иметь преобразователь тока. Он нужен, чтобы энергообеспечение процесса было стабильным. Еще обязательно нужна лебедка на поднятие/спуск обсадных и наборных труб. При выборе мотопомпы лучше остановиться на более мощном аппарате, так как предполагаются большие нагрузки. Для гидробурения понадобиться еще и такой сантехнический инструмент, как трубный ключ, ручной зажим, пересадочная вилка.

Процесс гидробурения с самого начала и до конца работ включает постоянный круговорот рабочей жидкости. С помощью насоса водная суспензия с размытым грунтом выходит из скважины, поступает прямо в приямок и после осаждения взвеси снова подается в скважину.

Кроме такого порядка возможно проводить гидробурение неглубоких скважин на воду, не применяя приямка. Такой способ не требует наличия углубления для отстаивания рабочего раствора, экономит время и дает возможность бурить скважину даже в гаражах и подвалах.

Если рядом с участком есть заброшенный пруд, то можно также обойтись без устройства зумфов — приямков. К качеству поставляемой в скважину воды не предъявляются особые требования

Для гидробурения подбирается мотопомпа, способная перекачивать сильно загрязненную воду. Желательно купить агрегат с напором 26 м, давлением 2,6 атм и производительностью от 20 м3/ч. Более мощная помпа гарантирует быстрое, беспроблемное бурение и лучшую промывку скважины. Для качественного бурения важно, чтобы из скважины всегда шел хороший поток воды.

Преимущества и другие стороны метода

Технология гидробурения на воду в народе получила популярность сравнительно недавно, поэтому имеет много неверных толкований. Во-первых, является ошибочным представление о том, что метод годится только для небольших скважин. Это не так. При желании и соответствующем техническом обеспечении гидробурением можно бить скважины более 250 метров. Но наиболее распространенная глубина бытовых скважин составляет 15-35 метров.

Мнение о большой стоимости метода также не подтверждается расчетами. Хорошая скорость работ снижает финансовые затраты. К явным преимуществам метода так же можно отнести:

• компактность оборудования;
• возможность бурения на крайне ограниченной площадке;
• минимум технологических операций;
• высокая скорость работ, до 10 м в день;
• безопасность для ландшафта и экологического баланса;
• возможность собственноручного исполнения;
• минимальная стоимость.

Пожалуй, самым весомым плюсом гидробурения все-таки является возможность вести бурение на благоустроенных территориях без существенных эстетических неприятностей.

Технология гидробурения на станке МБУ позволяет провести цикл работ на небольшой площадке и не нарушает благоустройство участка

Преимущества гидробурения становятся также очень явными, если сравнить его с технологией сухого бурения, где необходимо постоянно доставать из ствола для очистки рабочий инструмент и загружать его снова. Больше всего эта технология приспособлена для работы с  мелкообломочными осадочными грунтами, которые нелегко извлекать из скважины без желонки. А буровой раствор позволяет обойтись без желонирования.

Конечно, для хорошего результата предприятия надо приобрести соответствующие средства механизации, потому что одним самодельным буром, даже на малых глубинах, не обойтись.

Проведение замеров и обустройство участка

Перед самим техническим процессом бурения скважин водой под давлением необходимо произвести подготовительные работы. Они состоят из следующих этапов:

• Расчет глубины залегания водного пласта. Это важно для подготовки необходимой длины труб и определения особенностей процесса бурения. Для этого понадобиться получить карту местности с геодезическими обозначениями, заблаговременно позаботиться об используемой жидкости для бурильной установки в объеме 5-21 м³.
• Подготовка самого участка для проведения работ. Данный способ бурения подразумевает наличие двух емкостей по 1 м³ для фильтрации промывочной жидкости и последующего использования в буровой установке. Данные емкости соединены между собой специальным каналом и защищают окружающую местность от излишнего загрязнения.
• Сам бур устанавливается в строго вертикальном положении, заборный шланг на помпу располагается в первой емкости. Откуда по нем жидкость попадает в бурильную шахту.

Указанная бурильная установка отличается своей простотой и экономичностью использования энергоресурсов. Она является идеальным вариантом для применения в частном порядке, так как не требует дополнительных теоретических знаний и большого практического опыта. Требуется всего лишь неукоснительное соблюдение строгой последовательности технологического процесса.

Что учесть при гидробурении

Характеристики грунта

От этого зависит не только выбор инструментов (буров), но и целесообразность использования данной технологии. Так как она связана с вымыванием породы под давлением, то на каменистых почвах заниматься этим бессмысленно, и лучше прибегнуть к другой методике.

 

Порядок работы

Общий алгоритм действий. Конкретный перечень мероприятий определяется индивидуально, с учетом местной специфики.

Подготовка места бурения

Заключается в зачистке и выравнивании почвы для дальнейшего монтажа МБУ и размещения емкостей для промывочной жидкости.

Сборка и горизонтирование установки

Последнее – весьма существенно. Если инструмент пойдет в грунт хотя бы под небольшим углом, то при таких условиях бурения долго не выдержит, да и монтаж обсадных колен существенно осложнится.

Размещение технологических емкостей

Если есть возможность пополнять запасы воды (например, из системы водопровода), то это учитывается при выборе места. В расчет берется и длина соединительного рукава «резервуар – ствол».

Особенность – нужно учесть, что поступающая из ствола жидкость должна куда-то деваться. При раскачке скважины (но это будет потом, по окончании бурения и монтажа обсадных  труб) она попросту отводится. В данном же случае вода поступает туда же – в емкость («приямок»), то есть циркулирует по кругу. Поэтому первый после МБУ резервуар выполняет функцию фильтра, то есть производит очистку технологической жидкости от крупных фракций. В процессе бурения он периодически очищается.

Помпа

Точка ее расположения определяется удобством использования и все теми же линейными параметрами шлангов. Один – в емкость, другой – к МБУ.

На заметку! Все нюансы присоединений, сборки технологической линии указываются в инструкции на конкретную буровую установку.

Все остальное – достаточно просто. Бур «вгрызается» в грунт, а мотопомпа подает подготовленную жидкость, которая укрепляет стенки шурфа и одновременно охлаждает рабочий инструмент.

Если данную технологию сравнить с методикой «сухого» бурения, при которой приходится периодически вынимать из шурфа инструмент (вместе с почвой), чистить его, загружать обратно, то преимущества очевидны.

 Если в ствол закачивать только воду, то, во-первых, она будет впитываться в грунт. При работе на песчаниках – очень интенсивно, поэтому может не хватить даже больших ее запасов. Во-вторых, жидкость станет частично разрушать стенки шурфа.

Целесообразнее закачивать раствор глины, который несложно приготовить с помощью эл/дрели и насадки-«бабочки» (порядка 185 – 205 рублей; продается в любом специализированном магазине). По консистенции он должен напоминать кефир. Такая подготовка дает двойной эффект – стенки укрепляются, а расход жидкости снижается.

По всей глубине грунт неоднороден, и в процессе проходки инструмент встречает различные его слои. Исходя из их состава, следует корректировать «рецепт» технологического раствора.

Не следует забывать, что достижение водоносного слоя – еще не «венец» всей работы. После окончания бурения необходимо произвести так называемую «раскачку» скважины, технология которой подробно описана в этой статье.

Пошаговая технология бурения скважин

Гидробурение скважин своими руками рекомендуется выполнять только в первой половине дня, учитывая особенности грунта.

Песчаные грунты обладают высокой гигроскопичностью, поэтому нуждаются в большем объеме промывочной жидкости.

Глинистые почвы и суглинки медленнее поглощают воду, поэтому наполнять приямки водой можно перед началом основных работ.

Ручное гидробурение – достаточно понятная и доступная процедура. Как бурить скважину, используя МБУ? Из подготовленного приямка буровой раствор подается при помощи помпы и вертлюг в буровую установку.

Далее выполняется тщательная шлифовка внутренних стен скважинной колонны, что способствует их укреплению. Также раствор выступает в качестве охлаждающей жидкости для рабочего бура. Отработанный раствор отводится в фильтрующий приямок, где он промывается водой и вновь поступает по траншее в основной приямок.

Важно! Тип грунта определяет состав промывочного раствора. Если в процессе работы отмечается изменение грунта, тогда обязательно корректируется и состав раствора.

Бурить скважину под воду рекомендуется до тех пор, пока не будет достигнута водоносная жила. Высокая производительность буровой установки обеспечивается даже на глубине до 50 метров.

Особенности установки обсадных труб

После промывки скважины буровые штанги аккуратно извлекаются. Нужно учитывать, что если детали поднимаются тяжело, значит, промывка была недостаточной. Теперь можно устанавливать обсадные трубы. Они могут быть металлические, асбестоцементные или пластиковые. Последний вариант наиболее широко распространен, поскольку очень долговечен, не подвергается коррозии и деформациям. Чаще всего устанавливаются трубы диаметром 125 мм, для неглубоких скважин подойдет вариант 116 мм. Достаточная толщина стенок деталей – 5-7 мм.

Для лучшего качества подаваемой воды и дополнительной очистки ее от грязи используются фильтры: с напылением, щелевые или самодельные. В последнем случае простейшим вариантом можно считать такой: с помощью болгарки по всей обсаде поперек выполняются щели. Для изготовления фильтра более высокой очистки в трубе просверливается множество отверстий, затем деталь оборачивается специальной сеткой или геотканью для лучшей фильтрации, все закрепляется хомутами. Обсадная труба с фильтром на конце опускается в скважину.

Скважинный фильтр такого типа легко может быть выполнен самостоятельно. Для этого в обсадной трубе высверливаются отверстия, которые лучше закрыть сверху слоем геотекстиля или специальной сетки

Если установка затруднена наличием сильного водоноса, который быстро «замывает» скважины, можно попробовать следующее. В прикручиваемом на фильтр наконечнике нарезаются прорези или сверлятся отверстия. На трубу надевается оголовок, к которому крепится напорный шланг от помпы. Затем включается как можно более мощный напор воды. После этих манипуляций обсадная колонна должна легко войти в водонос. После установки обсадной трубы в качестве дополнительного фильтра можно засыпать внутрь колонны половину ведра гравия.

Следующее действие – очередная промывка скважины. Это необходимо, чтобы размыть водонос, который насытился буровым раствором в ходе бурения. Операция выполняется следующим образом. На трубу надевается оголовок, закрепляется шланг от мотопомпы и внутрь скважины подается чистая вода. После промывки колонна равномерно и плотно засыпается гравием. Теперь на тросе можно опускать насос и пользоваться скважиной. Небольшой нюанс: механизм нельзя опускать на самое дно, иначе он очень быстро выйдет из строя. Оптимальная глубина – чуть ниже уровня водяного столба.

Процесс гидробурения скважины на воду достаточно прост и вполне доступен для самостоятельного выполнения. Однако прежде, чем начать работы, нужно очень внимательно изучить инструкции, а лучше всего, принять участие в бурении под руководством специалистов. Несмотря на кажущуюся простоту, есть множество нюансов, известных только профессионалам. Если же нет опыта или желания, можно пригласить специалистов, которые достаточно быстро и за приемлемую стоимость пробьют скважину и обустроят ее. Владельцу останется только радоваться появлению автономной системы водоснабжения у себя в доме.

Завершающие этапы бурения

Когда скважина готова, необходимо произвести демонтаж бурового станка и ввести ее в эксплуатацию.

В узких выработках буровая колонна вместе с буром выполняет функцию обсадной колонны с фильтром. Извлекать из ствола их не надо, т.к. откачка воды из водозаборной точки будет производится по тем же каналам, по которым циркулировала буровая суспензия.

Процесс гидробурения отличается доступной технологией, не требующей специальных теоретических знаний. Соблюдение основных этапов процесса в совокупности с качественным оборудованием обязательно дадут хорошие результаты и порадуют вас чистой подземной водой.