Инструменты для бурения скважин: что нужно для самостоятельной и профессиональной работы

Буровые инструменты

Для обустройства скважин на воду используется немалое количество инструментов — их комплектность и назначение зависят от вида грунта, глубины проходки и способа бурения. Есть оборудование, которое применяют только профессионалы, при обустройстве глубоких подземных водозаборов.
Но существуют и мини-скважины, так называемые трубчатые (абиссинские) колодцы, которые можно бурить вручную. Для этого тоже нужен определённый набор инструментов, и некоторые из них даже можно сделать своими руками. Об этом и пойдёт речь в данной статье.

Инструменты для ручного бурения

Прежде, чем приобретать или изготавливать инструменты, необходимо ознакомиться с их назначением, а значит, с технологией ручного бурения.
Итак, начнём по порядку:

• Диаметр скважины-иглы, которую можно бурить как с помощью мини-установки, так и вручную, не превышает 6-7 мм. Глубина трубчатых колодцев обычно не превышает девяти метров, что связано с невозможностью установки в них погружных насосов.
  Можно вручную пробурить и полноценную скважину, диаметром 198 мм, но не глубже двадцати метров. Для более глубоких проходок требуется буровая установка с мощным оборудованием.
• Чтобы приступить к бурению отверстия нужного диаметра, следует предварительно вырыть небольшой квадратный шурф (1,5*1,5м), либо сделать цилиндрическое отверстие большего диаметра, чем скважина. Для этой цели можно использовать и обычный садовый бур.
• Грунт на поверхности земли наиболее рыхлый, поэтому, стенки шурфа лучше сразу обшить доской, чтобы не осыпались, либо сразу забетонировать. Впоследствии, он может быть использован в качестве приямка, для установки подающего воду оборудования. Обсадить стенки круглого отверстия можно куском трубы длиной в 1м.

Спиральный бур

• Суть ручного бурения заключается во вращении наращиваемой штанги, которое могут произвести два человека, либо механическая установка, представляющая собой металлическую треногу с лебёдкой. По мере погружения, штанги фиксируются между собой резьбовым соединением и хомутами.
  При ручном бурении, один человек поворачивает штангу, а другой – ударяет по ней долотом, чтобы пробить породу.
• Для каждого вида грунта используют свой вид инструмента. Глинистую почву или суглинки, особенно, если в них содержится некоторое количество мелкой гальки, легче пройти с помощью спирального бура.
  Иначе его называют змеевик. Он состоит из головки, соединяющейся со штангой, и спирального витка с лезвием, которое, собственно, и разрезает грунт. Порода заполняет полости винта и поднимается на поверхность.

Буровая ложка и долото

• Для сыпучих грунтов (супеси, влажный песок), идеально подходит инструмент, который называется буровая ложка. Он представляет собой металлический цилиндр, в корпусе которого имеется продольная прорезь.
  Один край прорези заточен как лезвие, а второй — загнут вовнутрь. Размер прорези на инструменте имеет значение, и подбирается в зависимости от качества грунта: для песка нужна узкая прорезь, а для плотного грунта – широкая.
• Нижняя часть корпуса буровой ложки имеет заострённый наконечник, в верхней части расположена головка с резьбой. Такой инструмент может иметь разный диаметр, и его подбирают так, чтобы он был на 1 см меньше размера обсадной трубы.
  При осуществлении проходки с помощью бур-ложки, сухой грунт смачивается водой. Данный инструмент идеально подходит для прохождения плывуна.

Долота пирамидальные буровые

• Осуществить проходку в плотных сухих глинистых грунтах, известняках и песчаниках, поможет только долото. По назначению, этот инструмент классифицируется так: для сплошного бурения, для колонкового бурения и специальные долота.
  Два первых вида используются для углубления проходки: выпускаются варианты различного типа, что позволяет подобрать для конкретных условий работы нужный инструмент.
• Долота могут быть предназначены для разбуривания мягкой породы, иметь дробяще-скалывающее, или режуще-скалывающее действие. При бурении глубоких скважин, используют, например, лопастные (шарошечные) долота, торцовая часть которых армирована твердосплавными штырями или алмазными зёрнами.
  Их истирающе-режущий принцип действия позволяет пройти твёрдые абразивные породы и даже скальные грунты. Для ручного бурения применяют зубильное или пирамидальное долото, которое вы видите на фото сверху.

Бурильная желонка

• Ещё один, необходимый для работы инструмент – это желонка(см.Желонка для скважины — ее устройство и применение). Она представляет собой цилиндрический удлинённый корпус с режущим башмаком и обратным клапаном.
  Используется для бурения рыхлых пород, а также для очистки готовых скважин от ила и песка. Желонка может быть изготовлена самостоятельно, из куска стальной трубы, а инструкция на эту тему в интернете всегда найдётся.
• Разработка связанного глинистого грунта производится с помощью забивного стакана, который, так же, как и желонка, делается из стальной трубы. Он имеет заострённый конец, и используется при бурении ударно-канатным способом.
  При сбрасывании стакана в забой с высоты, острые края отрывают грунт, который заполняет полость инструмента. Затем он вытягивается наверх и освобождается.
• Для обустройства мини-скважины проще всего приобрести комплект, включающий в себя все необходимые для работы инструменты и материалы. В такой комплект обычно входит шнек на штанге, несколько наращиваемых штанг и обсадных труб ПВХ, рукоятка для вращения штанги, соединительные муфты, обратный клапан, фильтр.

Инструмент для сооружения абиссинского колодца

• Комплект обычно рассчитан на скважину определённого диаметра и глубины, отчего зависит его цена. Во многих наборах есть даже обмотка и силикон, которые понадобятся для герметизации резьбовых соединений.
  Стоимость такого комплекта не так уж велика, и составляет не более 10000 рублей. Подобрать всё необходимое вы можете и по отдельности, и трубы можете взять не ПВХ, а стальные оцинкованные. Тогда набор для обустройства абиссинского колодца обойдётся несколько дороже.
• Мини-скважина, по сути, не бурится, а забивается, и для этого используют два инструмента: баба или ударная штанга. Баба – это тяжёлый пустотелый цилиндр с приваренными к нему ручками, диаметр которого немного больше обсадной трубы.
  Корпус бабы насаживается на колонну труб и фиксируется с помощью муфты и крупной шайбы, которая называется подбабок.

При использовании этого способа обсадки, трубы следует опускать в заранее пробуренное отверстие. В противном случае, усилие, с которым баба воздействует на колонну, может сорвать резьбовые соединения.
Вторая технология предусматривает забивку штангой, которая наносит удары не по колонне труб, а по наконечнику иглы.

Виды профессиональных буровых инструментов

Правильный подбор инструмента для бурения, является фактором, определяющим сроки выполнения данных работ. А это, в свою очередь, непосредственно влияет на их себестоимость.
Ассортимент профессионального инструмента невероятно разнообразен:

• Взять хотя бы буровую головку. По сути, это долота, но их отличие состоит в имеющихся отверстиях (дюзах), которые служат для подачи буровой жидкости, необходимой для размывания породы и выноса её на поверхность.

Буровая шарошечная головка

• Бурильные головки бывают шарошечными, алмазными и твердосплавными, и разнообразие их конструкций просто поражает. У каждого вида есть своя классификация, определяющая их применение на тех или иных буровых установках. Тип инструмента указывает так же, для отбора керна какой твёрдости он предназначен.
• Существует более 30 видов шарошечных бурголовок, которые отличаются так же размером соединительных резьб, размером и количеством дюз, другими техническими характеристиками. На алмазных и твердосплавных долотах и коронках мы останавливаться не будем, так как их, в основном, применяют при разработке газовых и нефтяных скважин.

Пневмоударник

• В разработке глубоких скважин тоже используют желонки и забивные стаканы. Но на разной глубине, приходится проходить сквозь пласты различных пород, имеющих неоднородную структуру.
  Для проходки грунтов высокой категории твёрдости применяют, например, пневматические погружные ударники, буровые шнеки, ударные патроны и штанги.
• Одним из сменных видов рабочего оборудования для бурильной машины, является телескопический шнековый бур. Принцип его работы таков: вращаясь, он передаёт крутящий момент разрушаемой породе, и, углубляясь в её толщу, извлекает её на поверхность.
  Телескопическим это бур называется потому, что он раздвигается, фиксируясь стопорами, и увеличивает тем самым глубину проникновения.

Телескопический шнековый бур

• При разработке скважин с кольцевым забоем, используют такой инструмент, как колонковая труба. Она выполняет важную функцию – это роль направляющей для точного бурения.
  Данный инструмент представляет собой стальную трубу. На одном конце есть правая резьба, с помощью которой она фиксируется на бурильной установке. На другом торце устанавливают расширитель или коронку.
• В процессе разработки грунта, керн попадает в полость трубы, накапливается там, после чего инструмент извлекается на поверхность и освобождается. Поясним, что такое керн.
  Это достаточно прочный, можно даже сказать, монолитный, столбик породы. Он попадает в полость колонковой трубы практически не повреждённым, а разрушенная порода (шлам), выносится на поверхность либо сжатым воздухом, нагнетаемым компрессором, либо промывочным раствором.

Колонковая труба

• Данный инструмент просто незаменим при бурении разведочных скважин. Вынутый керн раскладывают в ящики, нумеруют, производят детальное описание.
  Это позволяет получить точную информацию о расположении и структуре пород, подобрать правильный инструмент для дальнейшей разработки, составить смету. Такие данные просто необходимы для глубоких проходок.
  Кстати, эксплуатационная скважина обычно бурится прямо внутри скважины разведочной, что даёт возможность снизить себестоимость подземного водозабора.
• Для извлечения керна используется специальное устройство, установленное между нижним торцом и буровой коронкой. Что-то похожее на обратный клапан. Устройство имеет лепестки, которые в момент подъёма колонковой трубы смыкаются под тяжестью керна, не давая ему выпасть.

Существует немало вспомогательных инструментов, столь необходимых не только в производстве буровых работ, но и для устранения различных аварийных ситуаций. Наша таблица ознакомит вас с некоторыми из них.

Головка цементировочная

Если учесть, что затрубное пространство скважины обязательно цементируется, то для этого тоже существует определённый набор оборудования и профессионального инструмента. В глубоких скважинах применяется обратный способ тампонажа, при котором заполнение пазух раствором происходит снизу вверх.
Для этого используют специальные цементировочные агрегаты, которые подают раствор по трубопроводу, оснащённому на конце цементировочной головкой, которую вы видите на фото сверху. Тампонирование скважины является завершающим этапом её строительства.