Изготовление буровой установки своими руками

Особенности технологии гидробурения

Большинство бурильных технологий используют воду в качестве промывочного агента для удаления породы и грунта из полости скважины. В системе гидробурения вода применяется в качестве одного из инструментов для разрушения породы в полости скважины. На сегодняшний день применяется две схемы гидробурения:

• Дробление грунта совместным действием напора воды и режущих коронок буровой штанги. За счет размягчения грунта для вырезки дна скважины режущей кромкой требуется в 10 раз меньше усилия, чем при сухом и полусухом бурении;
• Размывочная схема гидробурения. Если грунт относительно неплотный и содержит большое количество песка, то скважину можно легко пробить, размывая породу высоким давлением воды.
• Ударное бурение с помощью долота и напора воды.

Важно! Любые высоконапорные схемы требуют применения специального узла-редуктора, устанавливаемого на срез буровой штанги. Редуктор обеспечивает одновременно вращение керна и подачу воды от помпы внутрь штанги

Гидробурение с роторной врезкой

Даже при сильном насыщении глины или суглинка водой разрушить породу только напором воды очень сложно, поэтому для гидробурения используется буровая коронка на вращающей штанге, как на видео:

Штангу вращает электродвигатель через цепную передачу. Замок в верхней части бурового станка обеспечивает установку и сцепление новой штанги с основной трубой без остановки.

Задача коронки — разрушить и измельчить породу до минимального размера, при котором поток обратной воды сможет вынести дробленую массу за пределы ствола. Роторная схема гидробурения существует с прямой или обратной схемой подачи воды. В первом случае вода нагнетается внутрь штанги, охлаждает инструмент, вымывает породу из-под режущих коронок и поднимает породу и грунт через затрубное пространство в шламоотстойник.

Во втором случае вода заливается в скважину через затрубное пространство и выводится через внутреннюю полость штанги. Этот способ гидробурения применяется для случаев, когда необходимо получить максимальное качество стенок скважины и избежать загрязнения водозабора глинистым раствором. Это, в свою очередь, обеспечивает максимальную водоотдачу скважины.

Совместное использование напора воды и режущего инструмента позволяет бурить скважины в известняках, старых глинах, сланцах и пластах с высоким содержанием обломочных фрагментов мягких осадочных пород. Максимальная глубина ствола, как правило, не превышает 50 м.

Размывка породы высоким давлением

Для песка и супесей гидробурение скважин может осуществляться по упрощенной схеме, при которой ствол шахты формируется только за счет размывания зернистой массы грунта. В промышленных условиях подобная схема гидробурения с рабочим давлением до 300 атм. позволяет резать мягкие кварцевые и осадочные отложения. При давлении в 450 атм. режутся кальциты, шпаты и гранит.

Для домашних условий рабочее давление редко превышает несколько десятков атмосфер. Размывочным способом практически невозможно выполнить гидробурение скважины на глубину более 20 м. К положительным сторонам размывочной технологии можно отнести отсутствие роторного станка и упрощение работы. Нередко для гидробурения размывкой применяется только затвор и помпа. Штангу, по которой подается вода под высоким давлением, устанавливают на трехопорный лафет и вращают вручную с помощью воротов.

Для эффективного разрушения породы на дне скважины используют также ударные долота. В этом случае на конце буровой штанги монтируют острозаточенные долота и штыки из твердых сплавов. При нанесении несильных, но частых ударов, с одновременным проворачиванием штанги вокруг оси, острая кромка долота раскалывает небольшие камни на мелкие фрагменты, которые выносятся потоком воды. Способ довольно эффективен для работы на известняковых пластах, но абсолютно не пригоден на вязких и подвижных суглинках.

Приступаем к работам – главное хорошо подготовиться!

Сначала определяемся с числом труб (обсадных), которые потребуются для бурения. Для этого вам нужно узнать, на какой глубине (примерно) находится водоносный слой. Обратитесь к соседям, которые уже рыли скважину на воду, или же получите официальную справку от местной геодезической организации.

Затем решите проблему с источником, откуда вы будете брать воду для бурового состава. К этому этапу следует подойти ответственно. Жидкости для ручного бурения с использованием МБУ понадобится немало – 7–20 кубических метров (все зависит от глубины залегания водоносного слоя и конкретного состава грунта на вашем участке).

Обычно воду заливают в большие резервуары (в бочки, пластиковые емкости), а затем используют ее по назначению. Можно сэкономить на покупке баков и вырыть своими руками вместительный котлован. Его стенки необходимо будет обработать глиняным раствором (простая глина плюс вода) и смело наполнить жидкостью.

Большие резервуары для хранения воды из скважины

Следующий шаг – сборка малогабаритного бурильного агрегата и его установка. Эти работы выполняются за 50–60 минут. Важный момент! МБУ следует разместить строго по горизонтали. Если будут хотя бы малые отклонения, вы не сможете при работах установить обсадное трубное изделие.

Примерно в 120–150 см от МБУ вырываете два приямка, о которых мы говорили. Первый должен находиться поближе к бурильной конструкции. Он станет использоваться в качестве фильтрующего устройства. Второй располагаете дальше и соединяете его лотком (узкой траншеей) с первым.

Мотопомпу ставьте у главного приямка. Опускайте в него шланг. Помпу подключайте к МБУ. Затем соединяйте штангу со шлангом и вертлюгом. Последний элемент позволит вам без проблем наполнять буровой жидкостью скважину на воду.

Все готово к началу работ. Профи советуют приступать к ним с самого утра – если водоносный слой залегает глубоко, времени на бурение понадобится немало.

Подготовка участка

Подготовка участка для будущей скважины начинается с его разравнивания. Затем обеспечивается запас воды. Для этого потребуются емкости большого объема (до 20 м³) или специально вырытый котлован. Для укрепления его стенок используется раствор глины или влагостойкая мембрана, которую нужно аккуратно расстелить и закрепить. Количество необходимой воды определяется составом почвы, требуемой глубиной бурения и другими показателями.

Малогабаритная установка должна ставиться строго вертикально. Ее монтирование особой сложности не представляет. При этом нужно обязательно следовать инструкции. Это обеспечит беспроблемную работу всей конструкции.

На расстоянии 150 см от местоположения будущей скважины необходимо обустроить 2 приямка — основной и фильтровальный. Первый располагается на небольшом расстоянии от МБУ, второй — в непосредственной близости от бурильного устройства. Приямки соединяют лотком, канавкой или траншеей для перемещения воды. Основной приямок должен иметь объем порядка 1 м³. Фильтровальный приямок — немного меньше.

В основном приямке надо разместить входной шланг от гидронасоса. Другим шлангом соединяется его выход и вертлюг. Это обеспечит подачу в скважину бурильной жидкости.

Бурильная жидкость — раствор для бурения из воды и глины с дополнительными примесями. Конкретный состав жидкости и остальные ее свойства определяются составом грунта на участке бурения. Поскольку по мере углубления скважины состав грунта меняется, консистенцию и другие технологические характеристики бурильной жидкости необходимо периодически корректировать.

Разновидности буровых растворов

Полимерные. Такие составы получили широкое распространение за счет высоких очистных, транспортирующих и удерживающих свойств. Полимеры с длинноцепочной молекулярной структурой также способны уменьшать гидравлическое сопротивление в турбулентных потоках. Также полимерные растворы препятствуют проникновению жидкого фильтрата в поры обрабатываемых пород.

Газожидкостные (ГЖС). В данную категорию промывочных жидкостей входят пены и аэрированные составы. Последние производятся методом аэрации жидкой смеси и насыщения ее молекулами воздуха или других газообразных веществ. Пены и аэрированные смеси обладают высокой несущей способностью и очистными свойствами, отличаются низкой теплопроводностью (актуально при работе в условиях холодного климата), а их свойства можно регулировать путем изменения степени аэрации.

Инвертные эмульсионные (ИЭР). ИЭР – это гидрофобно-эмульсионно-суспензионные составы, в которых дисперсионной средой является дизельное горючее или разгазированная нефть. Промывочные смеси этого типа отличаются увеличенным содержанием технической воды, что обусловливает их доступность и востребованность в нефтегазовой промышленности. При использовании ИЭР обязательно учитывается, что такие составы являются пожароопасными.

На углеводородной основе (РУО). Такие растворы изготавливаются на основе дизельного топлива, нефти или углеводородорастворимых ПАВ, используемых в качестве дисперсионной среды. Основными достоинствами таких составов являются возможность продолжительного использования без потери первоначальных свойств, высокие антикоррозионные характеристики, термостойкость и отсутствие негативных воздействий на нефтяные пласты со стороны фильтрата. Чаще всего РУО применяются при бурении скважин в породах с низким пластовым давлением.

С конденсированной твердой фазой. При производстве промывочных жидкостей данного типа применяется технология, основанная на получении коллоидных составов из перенасыщенных электролитов. Наиболее распространенным материалом, относящимся к этой группе растворов, является гидрогель магния. Для его изготовления используются рассолы магнийсодержащих солей. Основными преимуществами являются устойчивость к воздействию пластовых вод и способность создавать фильтрационную корку, растворимую в сероводородной кислоте.

Соленасыщенные. Промывочные растворы с повышенной концентрацией солей разработаны для бурения скважин в породах, в которых присутствует значительное количество солевых отложений, чередующихся с глинистыми пластами. Помимо основного компонента (карналлитовой или натриевой соли), в состав входит минерализованная вода, солеустойчивая глина, стабилизаторы, разжижители и смазочные примеси. Растворы данного типа имеют ограниченную сферу применения из-за их коррозионной активности и экологической вредности.

Ингибирующие. Ингибирующие смеси успешно применяются при бурении скважин в глинистых породах, способных терять устойчивость при контакте с дисперсионными веществами, которые входят в состав буровых растворов на водной основе. Отличительной особенностью является наличие реагента-ингибитора, необходимого для замедления процессов набухания, гидратации и диспергирования глин. В зависимости от состава ингибирующие растворы делятся на несколько подвидов: известковые, гипсокалиевые, хлоркалиевые и др.

Пошаговая технология бурения скважин

Важно начинать гидробурение скважины своими руками утром, с учетом климатических условий и особенностей местности. При работе на песке – воды понадобится больше

При извлечении глины необходимо дать время ее растворению, для этого понадобится заблаговременно начать использование воды.

Разберем детальнее сам процесс бурения:

• выполняется шлифовка стен для укрепления колонны;
• применяемая жидкость охлаждает бур, усиливает его проникновение вглубь грунта;
• отработанный раствор поступает в фильтрующую емкость, где он очищается;
• затем переливается в следующую емкость для последующего применения.

Используемая технология позволяет производить бурильные работы до достижения водоносной жилы. Эффективность и мощность такой установки дают возможность производить работы на глубине до 50 метров. По завершению работ шахта промывается чистой водой, извлекаются буровые штанги.

Укладка обсадных труб

По завершению работ по бурению скважин гидробуром приходит время для монтажа обсадных труб, предотвращающих обрушение стенок шахты. Для этой цели могут применяться:

• сталь;
• пластик;
• асбестоцемент.

Наибольшей эффективностью отличаются пластиковые трубы. Они обладают достаточной прочностью, не поддаются воздействию коррозии, не разрушаются при длительном нахождении во влажной среде. Рекомендуется применять трубы с диаметром 116 мм для коротких скважин, и 125 мм – для глубоких шахт. Помимо этого современные пластиковые трубы позволяют избежать лишних соединений, что значительно усиливает прочность всей конструкции.

Для достижения высокой очистки воды необходимо применять специальные фильтры грубой очистки. Они могут быть самодельными, либо изготовленными в заводских условиях. При самодельном изготовлении подобного фильтра на водозаборной трубе делаются щели небольших размеров, после чего они обматываются мелкой сеткой, которая фиксируется хомутами. После установки фильтра, на дно водозаборной трубы высыпается половина ведра мелкого гравия. После чего производится окончательная размывка водоносного пласта для его очищения от остатков буровой жидкости.

Технологический процесс бурения скважины водой считается ответственной работой. Он требует тщательной подготовки используемого инструмента и строго соблюдения технического процесса. Однако полученный положительный результат, сделанный своими руками будет продолжительное время радовать счастливого обладателя чистой вкусной водой!

Полезно2Бесполезно

Какие виды гидробурения существуют ↑

Основным элементом при гидробурении скважин своими руками является полая штанга. На ее конец наваривают забурник – острый наконечник с зазубринами, благодаря которому и происходит разрушение грунта. С помощью малогабаритной установки штангу с забурником заставляют вращаться, постепенно углубляя в землю. Вода используется для вымывания на поверхность разрушенных в шахте скважины пород. Вернее, используют не чистую воду, а ее раствор с бетонитом (особый сорт глины). В процессе промывки глинистые частички прилипают к стенкам шахты и укрепляют их, не позволяя им обрушаться.

Выдавленная на поверхность грязь собирается в выкопанном шламоотстойнике, где твердые породы оседают на дно, а очищенная жидкость перетекает в следующий отстойник. Оттуда ее вновь забирают для промывки шахты от разрушенного грунта, т.е. получается цикличный процесс. Недаром эту жидкость называют оборотной водой.

Для бурения скважины до 30 метров хватает 5-15 кубометров воды.

Плюсы такого гидробурения:

• скважину можно создавать в труднодоступном месте (даже в подвале);
• не так много, как при стандартном гидробурении, грязи;
• быстрая скорость работ.

Вращательная технология хороша для создания скважин до 50 метров.

От первого варианта отличается тем, что грунт вымывают без его разрушения забурником. Просто дают очень сильный напор жидкости, который одновременно расслаивает породы и вымывает их на поверхность земли. Напорное гидробурение считается наиболее простым и понятным для непрофессионального бурильщика. Главное – подготовить приямки для бурового раствора, сам раствор (вода + хлористоводородная кислота в пропорции 1:20 тыс.) и обсадные трубы, опускать которые нужно сразу после обнаружения водоносного слоя. Если этого не сделать – скважину моментально замоет, и процедуру придется повторить. Хлористоводородная кислота нужена как профилактическое средство, он не дает загрязняться водоносному пласту.

При использовании данного метода надо учитывать следующие нюансы:

• Гидробурению поддаются только рыхлые почвы, состоящие из песчаных, супесчаных или суглинистых слоев.
• Максимальная глубина, на которую можно вымыть грунт водой, – 15 метров.
• Если в земле есть пласты юрской глины – вода их не пробьет, так как они очень твердые.
• Наличие в земле плывунов значительно увеличит расход воды, а скорость бурения уменьшится из-за набегающего песка.
• После установки обсадной колонны наружные от трубы пустоты надо зацементировать, углубляясь не менее 3 метров от уровня земли. Это оградит шахту от попадания верховодки и талых вод.

Перед тем как бурить этим методом, стоит точно узнать геологический состав земель в своей местности, иначе труды могут не увенчаться успехом.

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.

• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.

• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Кессон для скважины своими руками

Как уже говорилось, насосное оборудование для скважин лучше располагать в специальном приямке, а не на поверхности земли. Для этого приямок бетонируется и утепляется либо в нем устраивается кессон.

Под этим названием понимают специальную емкость из металла или пластика, в которой соединяются верхняя часть скважины и труба, отводящая воду к строениям. При этом там же располагают насосное оборудование, напорный бак (не всегда), электрооборудование и приборы контроля.

Доступ к кессону обеспечивает люк. Утепление конструкции не обязательно, но для предотвращения промерзания зимой верхнюю часть (крышку и «потолок») снабжают слоем теплоизоляции толщиной 50…100 мм. Дополнительно могут изолироваться стены кессона.

Самостоятельно можно устроить конструкцию из бетона, кирпича, блоков (с тщательной гидроизоляцией), сварить из листового металла. Промышленно выпускаются пластиковые изделия.

Каким образом можно осуществить самостоятельное бурение скважины

Есть несколько способов, которые позволяют проводить бурение своими силами:

Бурения и обустройство скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

• Вращательный метод (он же роторный) – наиболее часто используемый. При таком методе буровой инструмент ввинчивается в породу;
• Ударный – при данном методе сильно бьют по буровой штанге, максимально заглубляя таким образом снаряд. В частности, именно ударным методом обустраивают скважину-иглу;
• Метод ударно-вращательный – при таком штангу с оборудованным на конце буровым снарядом поднимают и с силой опускают, тем самым разрыхляя грунт. Затем производят вращательные движения, забирая породу внутрь снаряда;
• Способ канатно-ударный – при этом методе буровые снаряды то поднимают, то опускают на специальном канате, при этом обеспечивая забор породы.

Приведенные выше методы относят к так называемому сухому бурению. Их можно организовать и своими силами. А вот при сыром бурении (гидробурение) необходимо сначала в слое воды обеспечить специальный буровой раствор, который мог бы размягчить твердую породу. Такой тип бурения очень специфичен и потребует наличия промышленного оборудования. При этом измельченные частицы породы выносятся на поверхность отработанным раствором.

Руководство по сборке самодельной буровой установки

Для собственноручной сборки буровой установки достаточно владеть минимальным опытом работы со сварочным агрегатом, электродрелью и болгаркой.

Заранее подготовьте требуемые приспособления. Вам понадобится:

• инструмент для создания внешней дюймовой резьбы;
• болгарка;
• разводной ключ;
• оцинкованная труба на полдюйма, а также сгон аналогичного размера;
• сантехнический крест.

Подготовьте все необходимое и переходите к выполнению работы в соответствии с пошаговым руководством.

Первый шаг

Бурильная установка своими руками

Подготовьте отрезки трубы для изготовления основной части бурильного приспособления. Трубы нужно будет крепить в сгон и крест. Для этого подготовьте на концах отрезков двухсантиметровую резьбу.

К торцам нескольких отрезков приварите заостренные пластины из металла. Они будут выполнять функции наконечников.

Такая установка предполагает выполнение бурения с постоянной подачей воды, благодаря которой непосредственно обустройство углубления и удаление грунта будут происходить проще.

Бурильная установка своими руками

Для подачи воды подсоедините к любому отверстию крестовой заготовки водопроводный либо насосный шланг. Подключение выполняйте с применением подходящего переходника.

Второй шаг

Приступайте к подсоединению деталей конструкции к резьбовым соединениям. Подключите к нижнему концу вашей рабочей трубы отрезок заготовки с обустроенным наконечником. Соединение выполняйте с использованием сгона.

Непосредственно бурение будет осуществляться путем углубления заостренного наконечника с поворотом рабочей установки. Заготовки с наконечниками должны иметь разную длину. Сначала вы используете самое короткое приспособление. После того как будет готово примерно метровое углубление, замените короткий наконечник несколько более длинным.

Бурильная установка своими руками

Третий шаг

Соберите основу буровой конструкции из профиля квадратного сечения. В данном случае основа будет представлять собой стойку с опорными составляющими конструкции. Опоры соединяются с основной стойкой посредством переходной площадки при помощи сварки.

К квадратному профилю прикрепите платформу и мотор. Сам профиль фиксируйте к стойке так, чтобы он мог передвигаться по стойке. Габариты используемого профиля должны немного превышать размеры стойки.

Бурильная установка своими руками

При выборе электродвигателя обязательно обращайте внимание на показатель его мощности. Для обеспечения оптимальных условий бурения будет достаточно мотора мощностью в 0,5 лошадиной силы. Бурильная установка своими рукамиБурильная установка своими рукамиБурильная установка своими рукамиБурильная установка своими руками

Бурильная установка своими рукамиБурильная установка своими рукамиБурильная установка своими рукамиБурильная установка своими руками

Регулирование мощности выполняется при помощи редуктора. К валу редуктора нужно прикрепить фланец. К фланцу посредством болтов прикрепите еще один фланец. Между этими двумя фланцами должна находиться шайба из резины. Благодаря резиновой прокладке будут сглаживаться ударные нагрузки, появляющиеся при прохождении разных типов почвы.

Четвертый шаг

Подключите воду. Жидкость должна безостановочно подаваться к главному рабочему инструменту посредством бура. Без грамотно организованной подачи воды качество работы оборудования будет снижаться.

Решить упомянутую выше задачу можно путем установки ниже фланцев специального приспособления, изготовленного из стальной трубы. Подготовьте в отрезке трубы 2 отверстия с некоторым сдвигом в отношении друг другу.

Далее вам нужно сделать с обеих торцевых сторон трубы проточку для обустройства шариковых подшипников. Также вы должны подготовить дюймовую резьбу. Одним концом труба подключается к фланцу, а на другой ее конец будут установлены рабочие элементы.

В целях создания дополнительной влагоизоляции созданного приспособления поместите его в специальный тройник из полипропилена. Подключите к середине этого тройника переходник для подсоединения шланга водоснабжения.