Скважина, сооруженная на дачном участке, способна обеспечить владельцев бесперебойным источником воды. В то же время, услуги буровых компаний могут быть довольно дорогостоящими. Однако у собственников загородных земель, желающих минимизировать затраты на создание собственного водоснабжения, есть альтернатива — гидробурение. Эта технология знакома не всем, и прежде чем принимать решение, полезно разобраться в её принципах.
В данном материале мы подробно объясним, как выполнить гидробурение скважин самостоятельно. Мы наглядно изложим технологические особенности и важные аспекты подготовки и выполнения работ. Осваивая представленную информацию, вы сможете без сложностей справиться с довольно непростым процессом бурения.
В дополнение к основному описанию процесса гидробурения, автор статьи делится рекомендациями по подготовке места для выполнения работ. Здесь вы найдете сведения о необходимом оборудовании, инструментах и вспомогательных предметах. Научиться этому делу также помогут информативные фотографии и видеоматериалы.
Краткое содержание статьи
Отличительные черты метода
Использование скважин в качестве независимого источника питьевой воды — это старый и доказанный метод. Гидробурение можно рассматривать как экономически выгодный и универсальный способ, который конкурирует с традиционными, иногда весьма дорогими методами.
Более подробные методы бурения скважин можно найти в нашей другой статье.
Хотя данный способ бурения несомненно проще обычного, он все же содержит важные нюансы, недостаток внимания к которым может свести на нет все усилия. Ключ к успеху — это комплексный подход.
Галерея изображений
Заметная индивидуальность гидробурения заключается в том, что выброшенная порода извлекается не обычными буровыми инструментами, а под напором воды.
Одновременно с бурением происходит промывка, что позволяет сократить подготовительные этапы перед вводом скважины в эксплуатацию.
При бурении водозаборной скважины обязательно монтируется обсадка, которая должна немного опережать буровой инструмент.
Вода из скважины отводится через шланг в специальную емкость, где она отстаивается, и частицы грунта оседают на дно, а затем используется повторно.
Для выполнения гидробурения не требуется высокое буровое оборудование. Вам подойдет мини-станок, поскольку нет необходимости вытаскивать буровую колонну из ствола скважины.
Гидробурение может быть осуществлено при помощи шнекового или колонкового методов. В самодельных установках вода подается к буру через полости буровых штанг.
Серьезным недостатком гидробурения является грязь и слякоть, которые неизбежно сопровождают процесс. Чтобы минимизировать беспорядок, следует подготовить несколько емкостей для воды или выкопать углубления.
Для успешного бурения воды должно подаваться с достаточным давлением, поэтому необходимо заранее позаботиться о мощном оборудовании.
Специфика гидробурения скважин
Сочетание расчистки и промывки
Оборудование для бурения скважины
Циркуляция воды при гидробурении
Мини-станок для проведения работ
Собственное буровое устройство
Явные недостатки гидробурения
Оборудование для подачи воды
Здесь переплетаются два основных процесса — разрушение породы буровым инструментом и вымывание выбуренной породы наружу с помощью рабочей жидкости. То есть на породу воздействует как бур, так и водяное давление.
Необходимое давление для погружения в землю создается весом колонны буровых штанг и специализированной буровой оснасткой, закачивающей промывку в образующийся ствол скважины.
Промывочная жидкость представляет собой смесь измельченных частичек глины с водой, которая должна иметь консистенцию чуть более густую, чем чистая вода. Она подается в скважину с помощью мотопомпы под давлением.
Упрощенность метода гидробурения, доступность технологии и высокая скорость выполнения работ сделали его особенно популярных среди самостоятельных дачников.
В процессе гидробурения вода выполняет несколько функций:
- вымывает фрагменты разрушенного грунта;
- выносит с собой выбуренные частицы на поверхность;
- охлаждает рабочие элементы бурового инструмента;
- обрабатывает внутренние поверхности скважины во время движения;
- укрепляет стены скважины, предотвращая их обрушение и заполнение отвалом.
По мере углубления буровой колонны штанги увеличиваются — с использованием отрезков труб длиной от 1,2 до 1,5 м и диаметром 50-80 мм. Количество наращиваемых штанг зависит от глубины водоносного слоя, которую можно примерно определить, опросив соседей о уровне воды в их скважинах или колодцах.
Предварительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы подсчитать, сколько штанг потребуется. На обоих концах каждой штанги необходимо нарезать резьбу для последующего соединения в рабочую колонну.
На одном из концов лучше установить муфту, желательно приварив её, чтобы избежать раскручивания в стволе.
Метод гидробурения позволяет создать источник технической воды на даче без привлечения профессиональных буровых бригад.
На практике гидробурение в чистом виде употребляется редко, так как для этого нужен высокий напор воды. Кроме того, трудности возникают при бурении в плотных глинистых слоях. Чаще всего используется комбинированный метод с забурником.
Данная методика чем-то похожа на роторное бурение, однако без использования ротора. Для лучшей центровки скважины и упрощения преодоления плотных участков применяются лепестковые или конусные буры.
Гидробурение не подходит для рыхлых скальных оснований. Если в местности имеются щебеночные, галечниковые или песчаные слои с большим количеством валунов, то данный метод также не будет обоснован.
Поднятие крупных камней и тяжелых обломков с помощью воды из скважины технически невозможно.
Добавление абразивов в рабочую жидкость может значительно увеличить скорость бурения за счет усиления разрушительного эффекта.
Преимущества гидробурения скважин
Технология гидробурения для получения водоёмов стала популярной относительно недавно, что послужило причиной появления множества недоразумений. В первую очередь, ошибочно полагать, что данный метод подходит исключительно для небольших скважин. Это миф.
В зависимости от технических возможностей, гидробурением можно пробурить скважины глубиной более 250 метров. Однако чаще всего бытовые скважины имеют глубину 15-35 метров.
Существует мнение о высокой стоимости метода, однако расчеты показывают, что скорость выполнения работ существенно сокращает затраты.
К явным достоинствам данной технологии можно отнести:
- компактные размеры оборудования;
- возможность бурения на ограниченных площадях;
- минимальное число технологических операций;
- высокая скорость бурения, до 10 метров в день;
- безопасность для природного ландшафта и экосистемы;
- возможность проведения бурения самостоятельно;
- низкая стоимость.
Наиболее значительным преимуществом гидробурения является возможность его реализации на благоустроенных территориях без серьезного ущерба для окружающей среды.
Технология гидробурения на установках МБУ позволяет провести полный цикл работ на небольшой площади, не нарушая благоустройства участка.
Преимущества гидробурения становятся особенно очевидны по сравнению с сухим бурением, где постоянно необходимо вытаскивать из скважины инструменты для их очистки и повторно загружать их в работу.
Эта технология лучше всего подходит для работы с мягкими осадочными грунтами, которые проще всего извлекать из скважины с помощью желонки. А использование бурового раствора позволяет избежать необходимости в желонировании.
Конечно, для успешной реализации необходимо приобрести соответствующее механическое оборудование, поскольку самодельный бур может оказаться недостаточным даже на незначительных глубинах.
Необходимое оборудование для работы
Обычные работы по гидробурению обычно выполняются с помощью компактных установок. Это отличный вариант для своего участка и оптимальный способ добыть воду самостоятельно.
Для подачи рабочей жидкости в скважину необходимо обеспечить достаточное давление, для чего понадобится насос или мотопомпа для работающих с загрязненными жидкостями.
Иногда для повышения пробивной силы в рабочий раствор добавляют крупный песок или дробь. Для дробления крупных гальечных камней, которые могут встретиться в песчаных слоях, пригодны шарошечные и резцовые долота.
Если на соседних участках при бурении или строительстве колодцев встречаются крупные валуны или галька, стартовую штангу следует оснастить прочным буром — долотом, который необходимо надежно закрепить, чтобы он не мешал подаче воды в ствол.
Наиболее популярными для гидробурения являются специальные компактные установки МБУ, которые имеют высоту 3 м и диаметр 1 м.
Состав данной мобильной конструкции включает:
- металлическая рама разборного типа;
- буровой инструмент;
- лебедка;
- двигатель, передающий мощность на бур;
- вертлюг для свободного крепления элементов;
- водяная мотопомпа для создания давления в системе;
- разведочный или лепестковый бур;
- буровые штанги для формирования колонны;
- шланги для подачи воды от мотопомпы к вертлюгу;
- контрольный блок.
Дополнительно желательно иметь преобразователь тока для стабильного энергоснабжения процесса, а также лебедку для поднятия и спуска обсадных и наборных труб.
При выборе мотопомпы стоит отдать предпочтение более мощной модели, поскольку предполагаются значительные нагрузки. Для процесса гидробурения также потребуется сантехнический набор, включающий трубный ключ, ручной зажим и пересадочную вилку.
Гидробурение — это цикл работы, который включает постоянное движение рабочей жидкости. С помощью насоса суспензия воды с размытой землёй вынимается из скважины и подаётся в приямок, после чего после осаждения взвесей возвращается в скважину.
Кроме того, возможно бурение неглубоких водяных скважин без использования приямков. Такой подход не требует создания резервуара для отстаивания раствора, что экономит время и позволяет бурить даже в подвальных или гаражных помещениях.
Если вблизи участка имеется заброшенный пруд, не обязательно устанавливать приямки. На качество воды, поступающей в скважину, нет особых требований.
При выборе мотопомпы для гидробурения стоит обратить внимание на её способность перекачивать сильно загрязнённые жидкости. Рекомендуется приобретать оборудование, обладающее напором в 26 м, давлением в 2,6 атм и производительностью от 20 м³/ч.
Мощная помпа обеспечит быстрое и бесперебойное бурение, а также качественную промывку. Для успешного процесса бурения крайне важно, чтобы вода стабильно подавалась из скважины в хороших объемах.
Пошаговый разбор работ
Технология гидробурения весьма специфична и требует строгого соблюдения всех этапов работы. Первоначально необходимо подготовить бурильное оборудование, сделать раствор для промывки и подготовить обсадную трубу. Затем производится сборка установки и начинается бурение.
Обсадная колонна наращивается по мере продвижения в скважину, чтобы укрепить стенки. Обсадка необходима, чтобы избежать осыпания рыхлого песка, попадания гальки и выхода разбухшего от воды суглинка или супеси.
Бурение останавливается, когда достигается водоносный слой. Процесс гидробурения имеет множество нюансов, и овладеть ими можно лишь с практической деятельностью.
Шаг #1 — определение залегания водоносных слоев
Успех всего мероприятия во многом зависит от поиска источников воды и приблизительного определения глубины водоносных слоев в вашем районе.
Если не удалось выяснить эти данные у соседей, их можно получить в местной буровой или строительной организации, которая проводила аналогичные работы неподалёку.
Как правило, верхние водонасыщенные слои находятся на глубине 1,5-6 м скважины и именуются верховодкой.
Горизонтальные пласты водоносных горизонтов, относящихся к обломочным и глинистым осадкам, можно оценить по уровню отражения воды в скважинах и колодцах соседей.
Верховодка не является питьевой и предоставляет техническую воду, потенциально загрязнённую бытовыми отходами или разбросанными маслами и нефтепродуктами.
Для получения более чистой воды может потребоваться бурение на глубину от 15 до 25 м. На этой глубине шансы на получение питьевой воды составляют около 70 %, если сверху находится водонепроницаемый суглинистый или супесчаный слой.
Водоносные слои, находящиеся на глубине от 25 до 50 м и более, почти на 90% гарантируют наличие качественной питьевой воды.
Гидробурением легко пробурить скважину глубиной 10-30 м и более. Это означает простоту процесса бурения и лёгкость установки обсадных труб. Специалисты советуют начинать с разведочного бурения буром диаметром 100 мм.
При успешных результатах на глубине 10 м можно оставить в скважине буровую колонну с перфорированной стартовой штангой в качестве фильтра. Если вода находится глубже, то бурение продляется буром диаметром 200 мм с установкой обсадной трубы 116-125 с погружным насосом.
В большинстве случаев водоносные пласты состоят из песка средней и крупной фракции, гравия или щебня, что является обломочными осадочными породами, части которых не скреплены.
У несвязных горных пород фильтрационные свойства наиболее высокие, и вода может свободно перемещаться, проникая в нижележащие слои.
Несвязные обломочные грунты обычно чередуются с глинистыми отложениями: супесями и суглинками, из-за чего мелкие частицы глины не дают воде проходить.
Они формируют водоупоры, которые способствуют накоплению воды.
Упираясь в плотные глинистые слои, бур может замедлиться, в то время как песок и другие обломочные породы бурятся намного быстрее. При встрече с водоотталкивающим глинистым слоем бурение также замедляется.
Толщину водоносных и водоупорных слоев можно легко оценить по количеству установленных во время бурения штанг.
Если закачка воды значительно превышает производительность насоса, это указывает на то, что вскрыт водоносный слой. В таком случае бурение необходимо приостановить и подождать, чтобы суспензия впиталась в грунт.
Можно ориентироваться и на уровень воды в приямке. Пока не вскрыт водоносный пласт, уровень воды будет стабильным. Однако если бурение углубится в слой подземной воды, объём воды в приямке начнёт увеличиваться.
Шаг #2 — подготовка рабочего места
Тщательная подготовка места бурения предотвращает возможные затруднения во время работы и приводит к положительным результатам, так как прерывание подачи раствора считается нежелательным.
Не менее важно наличие достаточного объёма воды. Для гарантийного обеспечения необходимого количества воды при гидробурении следует планировать запасы в размере 15 м³ и подготовить соответствующий резервуар.
Можно подготовить дополнительные ёмкости объёмом около 2 кубов или выкопать яму на 5 и более кубометров с обработкой стенок глиняным раствором.
После подготовки водного запаса производится монтаж малогабаритной бурильной установки (МБУ). Установка оборудования происходит в соответствии с инструкциями, что занимает примерно час и не вызывает сложностей.
Ключевым моментом качественного монтажа является строго горизонтальное положение устройства. Даже незначительный перекос может затруднить установку обсадной трубы в будущем.
На расстоянии 1,5-2 м от установки выкапываются технологические приямки для хранения и наполнения бурового раствора.
Два смежных приямка нужны для подготовки бурового раствора перед подачей его в скважину. В одном растворы отстаиваются, позволяя осадку песка, в то время как другой используется для подачи суспензии в скважину.
Приямки представляют собой углубления в почве, похожие на ванночки, которые соединяются переливным каналом (траншеей или желобом). В этих углублениях собирается промывочный раствор перед подачей в скважину.
Оптимальные размеры приямков составляют 1х1х1 м. В одном из них будет накапливаться жидкость из скважины, в то время как другой будет заполняться отстоянной водой, которая будет перекачиваться обратно с помощью насоса.
Первый приямок выполняет функцию отстойника и может быть меньших размеров, его нужно периодически очищать от осевших фракций. Второй приямок выступает в роли основного.
Рядом с ним располагается мотопомпа (насос), шланг от входного отверстия насоса опускается в основной приямок, а шланг от выходного — ведёт к буровой установке.
Несмотря на наличие чёткого плана подготовки, процесс гидробурения остаётся простым и экономически выгодным. Приямки помогают избежать загрязнения окружающей территории.
Вода, поступающая в буровую колонну, охлаждает бур, что значительно увеличивает срок службы инструмента. Во время бурения вода, не нагреваясь, постоянно циркулирует. После завершения бурения, всю воду просто откачивают в специально подготовленные углубления.
Если все же необходимо оставить оборудование на ночь в состоянии покоя, каретка с рабочим инструментом приподнимается лебедкой до верхнего уровня установки и фиксируется.
На следующий день насос запускается и работает около получаса или часа, после чего активируется привод. Затем колонна штанг поднимается и опускается лебедкой. Когда каретка начинает легко двигаться, бурение можно продолжать.
Шаг #3 — бурение скважины с использованием МБУ
После всех технологических подготовок и сборки буровой установки МБУ приямки заполняются рабочей суспензией, и начинается само бурение.
После погружения стартовой штанги в грунт на 95% её длины необходимо соединить её со следующим звеном буровой колонны методом навинчивания, пока уровень воды в приямке не начнёт резко расти.
Процесс гидробурения может занимать от 1 до 7 дней, в зависимости от квалификации работника и типа горных пород в данной местности.
Для бурения в маловлажных рыхлых песках требуется запас бурового раствора, так как такие отложения быстро впитывают воду.
Гидробурение песчаных слоёв подразумевает наличие значительных запасов воды и густой глинистой суспензии.
Глинистая текстура суспензии затрудняет фильтрацию воды: она запечатывает поры стенок скважины, что сводит к минимуму абсорбцию жидкости песком.
Идеальным вариантом является приготовление раствора путём смешивания глины с водой в приямке с использованием миксера. Перед началом работ убедитесь в исправности лебедки и насоса, так как в процессе работы с песчаным грунтом нельзя делать перерывы.
Чтобы избежать обрушений стенок скважины, обсадная труба должна опускаться почти одновременно с углублением буровой колонны. Рекомендуется, чтобы при бурении в песчаных слоях обсадка немного опережала буровой снаряд. Это необходимо для того, чтобы предотвратить поступление рыхлой породы в скважину.
Для создания обсадки используются трубы из стальных сплавов или пластиковых материалов. В последние годы пластиковые трубы приобрели популярность благодаря своей долговечности и устойчивости к деформациям и коррозии.
Тем не менее, при этом методе бурения бывает необходимо прикладывать значительные усилия для ввинчивания обсадных труб в скважину. Поэтому предпочтительнее использовать стальные трубы с резьбой для более удобного соединения звеньев.
Для надежной фиксации обсадной колонны в скважине рекомендуется устанавливать хомуты во время наращивания. Они также могут быть использованы при частичном выдергивании обсадки, когда требуется обнажить фильтр в стволе.
Если хомуты отсутствуют, можно воспользоваться прочным тросом, который крепится к буровому инструменту в виде петли. Другой конец троса фиксируется к устойчивому предмету, например, к дереву или бревну, перед откручиванием верхней части бура.
Чтобы облегчить процесс свинчивания обсадных труб, их лучше фиксировать хомутами. В этом случае нижняя часть колонны остается неподвижной, а звенья откручиваются последовательно.
Принцип работы гидробурения достаточно прост и не требует особых усилий для его реализации. Мотопомпой жидкость подается в шланг, который соединён с буровой колонной. Внутри штанг эта жидкость перемещается к буровому инструменту, эффективно разрушая породу, которая подлежит бурению.
Жидкость, захватывающая выброшенные частицы, направляется в первый приямок (фильтровальный). После оседания взвесей на дно, чистая жидкость перетекает в соседний приямок для повторного использования.
Состав буровой смеси нужно корректировать в зависимости от типа пород, которые проходят. При работе с песками предпочтителен густой глинистый раствор, который укрепляет стенки скважины и предотвращает их разрушение.
При работе с глинистыми грунтами и супесями можно использовать обычную воду, а для бурения в плотных породах следует добавить в раствор абразив, дробь или крупный песок.
По завершении бурения необходимо тщательно промывать скважину чистой водой. Только после этого можно устанавливать погружной насос или вводить в ствол шланг поверхностного насоса, снабжённого сетчатым фильтром.
МБУ эффективно функционирует на глубине от 10 до 50 метров, однако на практике возможна разработка скважин глубиной до 120 метров с помощью этого оборудования.
Шаг #4 — установка фильтра и обустройство скважины
После достижения водоносного горизонта бурение продолжается до тех пор, пока не будет достигнут водоупорный слой. Это определяется по замедлению процесса погружения буровой колонны. Затем буровые штанги выводятся из скважины после тщательной промывки.
Для повышения качества воды в скважине устанавливаются фильтры, представляющие собой дополнительные трубы меньшего диаметра с перфорированным первым звеном.
Если бурение производилось для последующей установки погружного насоса, необходимо позаботиться и о фильтре. В этом случае в обсадную колонну вставляется еще одна труба меньшего диаметра.
Первое звено внутренней обсадки должно иметь продольные щели или отверстия, просверленные по шахматному принципу.
Для повышения эффективности очистки воды участок с фильтром можно дополнить тонкой стальной сеткой или полипропиленовым покрытием.
После того как фильтр достигнет дна, обсадная труба немного выдергивается, чтобы открыть фильтрующие отверстия, а излишек трубы обрезается. Затем производится обустройство оголовка.
Если образуется зазор вокруг ствола, его следует заполнить щебнем и залить цементным раствором, чтобы зафиксировать устье скважины и предотвратить попадание паводковых вод в водоносный пласт.
Установка должна осуществляться так, чтобы уровень воды был более 3 метров над фильтром, но при этом он не должен касаться дна. После корректного размещения насоса скважина готова к эксплуатации.
Погружной насос устанавливается в соответствии с инструкциями производителя. В зависимости от конфигурации между дном скважины и насосом должно оставаться от 0,5 до 1,0 метра для защиты от засасывания мутной воды.
Шаг #5 — завершающие этапы бурения
Когда скважина готова, необходимо демонтировать буровой станок и ввести её в эксплуатацию.
При узких скважинах буровая колонна вместе с буром функционирует как обсадная колонна с фильтром. Извлечение этих элементов из скважины не требуется, поскольку откачка воды будет происходить по тем же каналам, что и циркуляция буровой суспензии.
Гидробурение отличается доступной технологией, не требующей глубоких теоретических знаний. Следование основным этапам процесса в сочетании с качественным оборудованием обязательно приведет к успешным результатам и обеспечит вас чистой подземной водой.
Вам также может быть полезна информация о том, как раскачать скважину после бурения, представленная в этой статье.
Выводы и полезное видео по теме
Применение МБУ для бурения скважины на водоносных супесчаных грунтах:
Бурение скважины своими силами:
Избежать ошибок и мелких недочетов в гидробурении можно, строго следуя технологическим принципам.
Чтобы сократить финансовые затраты на единичное гидробурение частной скважины, можно арендовать МБУ вместо его покупки. Таким образом, своими силами вы сможете быстро получить бесплатный источник водоснабжения на долгие годы.
Знакомы ли вы с методом гидробурения? Или предпочитаете более простые схемы для бурения скважины? Возможно, вы заметили неточности в описанном алгоритме гидробурения? Пишите нам об этом — оставляйте комментарии под статьёй.
