Виды технологий бурения скважин

Потребность в скважинах для добычи воды существует ровно столько, сколько существует цивилизация. Различные геологические условия, глубина расположения водоносных горизонтов и потенциальный ресурс водозабора – факторы, которые влияют на выбор способов бурения скважин. Современные методы механизации позволяют бурить глубинные скважины, которые отличаются высоким качеством воды и дебитом на протяжении нескольких десятилетий.

Виды скважин на воду и базовые принципы их бурения

• Колодец – один из «раритетных» способов добычи воды. D скважин на колодцы обычно составляет 800-1500 мм. Повсеместное использование аргументировано возможностью минимальной механизации в процессе бурения и то, что воду из колодца можно получить фактически везде. Относительно небольшую глубину скважины от 4-5 м до 10-12 м можно выкопать вручную, хотя это поистине каторжный и не всегда благодарный труд ввиду рисков попадания на плывуны или массовые твердые включения. Способ бурения колодца заключается в поочередной установке железобетонных колец и выкопке грунта по внутренней окружности кольца.

• Скважина на песок – относительно неглубокая скважина до водоносного горизонта, который, как правило, располагается на глубине от 15 до 40м. D скважин 76 мм - 215 мм. На крупнофракционных песках устанавливают фильтр – перфорированную трубу с обмоткой сеткой галунного плетения. Спрогнозировать срок службы скважины на песок очень сложно.  Срок эффективной службы песчаных скважин сильно колеблется от уровня грунтовых вод и может составлять от нескольких лет до нескольких десятилетий. Есть разные способы бурения скважин на воду: шнековый или роторный.

• Роторный метод бурения (канатно-вращательное бурение) заключается в разрушении породы буром при постоянной подаче воды. Бур вращается за счет ротора, установленного на палубных двигателях буровых установок либо через коробку отбора мощности от двигателей автотранспорта, которые служат площадкой для буровых установок. Для укрепления стенок скважин применяются обсадные трубы, а бурение после их установки продолжают шарошечным долотом меньшего размера, чем вначале бурения. Роторный способ бурения применяется для тех видов скважин, глубина которых не более 55 м с возможностью прохождения через известняковые слои.

• Шнековое бурение «всухую» (вращательное бурение) применяют для бурения неглубоких скважин (до 50 м, реже – до 80 м) в мягких суглинистых породах. Шнек представляет собой сварную конструкцию из стальной трубы и ленты спиралевидной формы. Шнек разрушает породу, которая поставляется на поверхность к устью скважины шнековым транспортером. На шнеке устанавливаются простые резцы с жесткой фиксацией, что не позволяет бурить шнековым методом особо твердые или сыпучие породы. В качестве породоразрушающих элементов применяют буры – керноприемники или долото с 2-мя и  3-мя резцами.

• Абиссинский колодец – скважина с относительно небольшим заглублением до 30 м. Организовывать абиссинские колодцы, а вернее скважины можно только тогда, когда пьезометрический уровень устанавливается на уровне не более 8 м, на котором устанавливается насос. При глубоком расположении водяного зеркала необходимо заглублять насос. Ввиду небольшого диаметра в абиссинские колодцы не устанавливаются погружные насосы.

Назвать организацию абиссинского колодца стандартным способом бурения скважин сложно. Прохождение слоев грунта производится с помощью забивания труб не очень большого диаметра (1/4 – 2 дюйма). Газовые трубы с помощью резьбовых соединений соединяются в колонны, которые называются иглой. На первой трубе устанавливается конусообразный наконечник чуть большего диаметра, чем сама «игла», чтобы трение труб о стенки скважины не затрудняло прохождение. В абиссинские колодцы оптимальна установка трубы D 1 дюйм отрезками по 1-3 м, т.к. дебит скважины данного типа не зависит от диаметра бетонных колец или труб.

Вид бурения абиссинской скважины – комбинированный: начальный этап бурения проводят в сухом грунте до обводненного горизонта (плывуна). Начальный D скважины – 50-80 мм. Далее бур меняют на наконечник с фильтром и забивают все сегменты труб, герметично соединенные муфтами. Раньше соединения герметизировались строительным льном (пенькой), на сегодняшний день – с помощью силиконовых герметиков.

Обязательным элементом является фильтр – перфорированная дюймовая труба, которая располагается на следующем сегменте после наконечника. Фильтр обматывается сеткой галунного плетения, чтобы не пропускать песок. Нормальный уровень подачи воды зависит от регулярной очистки колодца под давлением. При заиливании фильтра спустя 8-10 лет эксплуатации, что наблюдается приблизительно в 3 % случаев, необходимо произвести замену фильтра.

Артезианские скважины бурятся на глубину 50 – 80 м и более – до 400 м. Артезианские скважины в основном характеризуются способностью к самоизливанию воды, но не все могут фонтанировать. Артезианские - вид скважин на воду, в которых отсутствие необходимости в мощных насосных установках обусловлено тем, что расположение водозаборного слоя производится выше уровня земли.

Водозабор из артезианских скважин проводится на более высоком уровне, чем глубина самой скважины (обычно на уровне залегания песков). Выкачивать воду из артезианских скважин можно со скоростью 5 м*3/час, что значительно превышает показатели водоотдачи скважин на песок. Вода в артезианских скважинах отличается чистотой, но может обладать повышенной минерализацией, поэтому всегда целесообразно проводить химический анализ вод.  

Артезианские скважины можно бурить с помощью ударно-канатного способа бурения скважин на воду. Этот метод бурения подходит для бурения скважин глубиной до 300 м. Принцип ударно-канатного бурения заключается в ударе снаряда с определенной высоты. Канатно-ударным методом бурят песчаные грунты с помощью желонки и суглинистые – с помощью забивного стакана. Для прохождения через слои с каменистыми включениями используют буровые патроны. Артезианские скважины можно бурить также с помощью канатно-вращательного вида бурения скважин при условии использования телескопической структуры бурильной установки. Бурение проводится полой штангой с забурником на рабочем конце. Бурение проводится раствором с бентонитовой глиной, что позволяет сразу же укреплять стенки скважины. В готовую скважину опускают пластиковые трубы и фильтр.

Между внешними стенками труб и самой скважины необходимо проводить гравийную отсыпку щебенкой фракции 5-20 мм.

Выбор типа и вида организации водозабора должно определяться только после тщательного геологического исследования места организации скважины.