Гидробурение скважин на воду своими руками: обзор технологии проведения работ

Основные способы утепления подземной водопроводной магистрали

Существует несколько способов утепления водопровода, имеющих разные принципы работы, некоторые из них используются только в промышленной сфере.

Использование утеплительных материалов

Применение строительных материалов с низким коэффициентом теплопроводности – один из самых простых способов, являющийся наиболее распространенным при утеплении труб в земле и на поверхности. Материалы могут размещаться вокруг труб или наноситься на их поверхность в виде краски, смолы или пены. Технология широко используется в промышленной сфере, для утепления водопровода и канализации в частных домах.

Подогревающий кабель

Электрический кабель для обогрева размещается внутри или вплотную к трубе и нагревает ее, предотвращая замерзание воды. Сами кабели продаются в специализированных магазинах, их мощность колеблется в пределах 10 – 20 ватт на один погонный метр, использование кабельной системы позволяет зарывать водопровод на расстоянии не более 50 см. от поверхности земли.

Преимущества использования кабеля – возможность размещения непосредственно в воде, это позволяет монтировать его внутри трубопровода и опускать в скважину на значительную глубину. Применение электрического кабеля внутри труб одновременно с устройством наружного утепления является самым эффективным и экономичным решением для защиты от замерзания водопроводной магистрали при индивидуальном водоснабжении.

Рис. 3 Теплопроводность различных материалов

Утепление воздухом

Более дорогостоящий метод, который используют в промышленной и коммунальной сфере. При его применении под землей магистраль изолируют сверху при помощи утеплителя, а снизу подают теплый воздух, согревающий водопровод.

Часто используют метод, когда трубопровод помещается в трубу большого диаметра, внутри которой проходит теплый воздух. Данный способ обычно используют для изоляции водопроводной магистрали, проходящей по поверхности, можно его применять и на индивидуальных участках, если трубопровод закопан в землю – воздушная прослойка исключит замерзание воды без подогрева.

Утепление давлением

При помощи давления водопровод от замерзания защищают в магистральных системах с подземным залеганием или в неотапливаемых помещениях, для повышения давления используют специальный ресивер. Давление в системе при такой методике превышает 5 атмосфер, в то время как стандартное насосное оборудование для организации индивидуальное водоснабжение рассчитано на работу с напором не более 3 бар.

Рис. 4 Электрический нагревательный кабель – внешний вид

Данная методика разработана на использование в промышленных и коммунальных инженерных коммуникационных системах, в быту использование высокого давления эффективно при наличии качественного трубопровода и приборов, рассчитанных на работу с высоким давлением. Для реализации метода необходимо с помощью электронасоса накачать воду в магистраль под давлением более 5 бар. и отключить насосное оборудование – теоретически вода при таком давлении не должна замерзать очень долгое время в отсутствие хозяев.

Ручное гидробурение скважин на воду своими руками

Для начала необходимо определить водоносный слой. От глубины его залегания зависит количество обсадных труб и сложность бурения скважины. Особенности грунта помогут узнать земельные органы. Подготовительные работы включают определение источника воды, и запас жидкости для работы.

Ручное гидробурение включает такие этапы:

1. Наливание воды в приямок и ее замешивание с глиной.
2. Включение мотопомпы. Через шланги промывочная жидкость перетекает к бурильной установке. Дальше жидкость перетекает в первый приямок. Там вода фильтруется. Чистое вещество направляется в другие приямки.
3. Чтобы достичь водоносного слоя используются дополнительные штанги.
4. Дальше необходимо извлечь штанги и установить обсадные трубы.

Для этого применяют обсадные трубы толщиной в 6 мм. Материал для труб может быть разным. Используется пластик, сталь, азбестоцемент.

Обсадные трубы следует снабдить фильтрующими установками. Тогда вода будет более чистой и качественной. Дальше необходимо еще раз промыть скважину.

Также предусматривается замывка при прохождении плавуна, чтобы скважина не обвалилась и не засыпалась песком. Для этого применяют клей обойный КМЦ. Но если прокачать воду до чистоты, то можно надеть сетку на фильтрующую трубу.

Отличительные черты метода

Способ заключается в извлечении отработанной породы водой, под давлением нагнетаемой в полость шахты. Буровой инструмент для удаления разрушенных слоев не применяется.

Технология заключается в сочетании 2 процессов:

• образование вертикальной скважины в земле посредством поочередного разрушения почвенных пластов;
• извлечение из скважинного ствола измельченных фрагментов грунта под действием рабочей жидкости.

Процесс замешивания раствора на бурение.

Созданию необходимого усилия, требующегося для погружения режущего инструмента в породу, способствует собственный вес оборудования, состоящего из колонны штанг для бурения и оснащения для закачки жидкости в скважину.

Для изготовления промывочного раствора в отдельном приямке в воде затворяют небольшое количество глиняной взвеси, строительным миксером размешивают ее до консистенции кефира. После этого буровая жидкость мотопомпой под напором направляется в скважинный ствол.

При гидробурении жидкая среда выполняет следующие функции:

• удаление из тела водяной шахты фрагментов разрушенной породы;
• охлаждение режущего инструмента;
• шлифовка внутренней полости шурфа;
• укрепление шахтных стенок, позволяющее снизить вероятность обрушения выработки и засыпания отвалом скважинного ствола.

Из отрезков трубы длиной 1,5 м, соединяемых резьбовыми креплениями, формируют колонну, удлиняющуюся за счет наращивания фрагментов по мере заглубления скважины.

Технология гидробурения оптимальна для пород с высокой концентрацией песка и глины. Применять эту методику для обустройства автономного источника на скалистых и болотистых грунтах нецелесообразно: массивные и вязкие слои почвы тяжело вымываются водой.

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

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!

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.

Отличительные черты метода

Способ заключается в извлечении отработанной породы водой, под давлением нагнетаемой в полость шахты. Буровой инструмент для удаления разрушенных слоев не применяется.

Технология заключается в сочетании 2 процессов:

• образование вертикальной скважины в земле посредством поочередного разрушения почвенных пластов;
• извлечение из скважинного ствола измельченных фрагментов грунта под действием рабочей жидкости.

Процесс замешивания раствора на бурение.

Созданию необходимого усилия, требующегося для погружения режущего инструмента в породу, способствует собственный вес оборудования, состоящего из колонны штанг для бурения и оснащения для закачки жидкости в скважину.

Для изготовления промывочного раствора в отдельном приямке в воде затворяют небольшое количество глиняной взвеси, строительным миксером размешивают ее до консистенции кефира. После этого буровая жидкость мотопомпой под напором направляется в скважинный ствол.

При гидробурении жидкая среда выполняет следующие функции:

• удаление из тела водяной шахты фрагментов разрушенной породы;
• охлаждение режущего инструмента;
• шлифовка внутренней полости шурфа;
• укрепление шахтных стенок, позволяющее снизить вероятность обрушения выработки и засыпания отвалом скважинного ствола.

Из отрезков трубы длиной 1,5 м, соединяемых резьбовыми креплениями, формируют колонну, удлиняющуюся за счет наращивания фрагментов по мере заглубления скважины.

Технология гидробурения оптимальна для пород с высокой концентрацией песка и глины. Применять эту методику для обустройства автономного источника на скалистых и болотистых грунтах нецелесообразно: массивные и вязкие слои почвы тяжело вымываются водой.

Способы гидробурения

Бурение наконечником

Острый наконечник

На оголовок штанги приварен заостренный, с зазубринами наконечник. Он и разрушает плотный слой земли. При вращении встроенной в МБУ штанги с забурником происходит ее последовательное углубление в почву. Разрушенные породы вымываются бетонитовым раствором.

В ходе промывания частицы глины пристают к стенам шахты, тем самым укрепляя их. Грязь, выходящая к поверхности, скапливается в канализационной накопительной емкости. Твердые частицы остаются на дне, а профильтрованная жидкость стекает в другой отстойник. Далее водная масса вымывает лишний грунт из шахты. Цикл повторяется.

Гидробурение скважин своими руками наконечником позволяет проделать скважину глубиной до 30 м.

Расслаивание и вымывание грунта напором воды

Важно правильно проделать углубление в земле, приготовить специальный раствор (вода и соляная кислота в соотношении 1:20000). Обсадные трубы следует запустить в шахту незамедлительно при обнаружении водоносного пласта

Промежуток между стеной шахты и трубой следует зацементировать. Это не допустит проникновения в ствол талых и безнапорных подземных вод.

Шлакоприемники должны быть глубокими. В этом случае частички грунта будут оставаться на дне и не всплывут при очередном заборе воды

Применяя данный метод важно знать, что пробурить скважину получится в рассыпчатой почве. Не получится гидробурение в земле, где залегают твердые пласты юрской глины – вода попросту не сможет их пройти

Максимальная глубина скважины составит 15 м.

Роторное бурение

Подземные слои разрушают посредством шарошечного долота, вмонтированного в МБУ значительно нагруженного для утяжеления. Оно вращается, получая энергию от двигателя внутреннего сгорания. Самостоятельно создать данные условия невозможно. Поэтому роторное гидро бурение следует доверить профессионалам.

Роторное бурение

В ходе роторного гидробурения грунт промывают двумя способами: прямым и обратным.

При прямой промывке в бурильные стержни заливается буровой раствор, который, стекая, охлаждает долото и перемешивается с деформированным грунтом. Сквозь затрубное пространство химическая смесь с землей вытекает из скважины и затекает в шлакоприемник. В обсадную трубу буровое вещество подается мотопомпой. Ее узкое сечение способствует высокой скорости течения бурового раствора. От чего и грунт разрушается очень быстро. Однако глинистый буровой раствор не позволяет полностью раскрыть водоносный слой. Поэтому для промывки лучше всего использовать очищенную воду.
При обратной промывке в скважину вода попадает самотеком сквозь затрубное пространство, а выталкивается наверх с грязью от внутренней части бурильных труб. При этом сохраняется максимальный дебит и водоносный слой вскрывается полностью. Жидкость, под напором выходя из забоя, удаляет крупные шлаки

Важно загерметизировать устье скважины, а буровую трубу снабдить сальником.

Обратная промывка

Дебит, длительность эксплуатационного периода и качество воды зависят от выбранного метода гидробурения. Поэтому перед буровыми работами следует проконсультироваться у специалистов по вопросу о том, какой способ бурения будет наиболее эффективным.

О методе

Этот способ подходит для разного типа грунта:

• Песчаного;
• Супесчаного;
• Суглинистого;
• Глинистого.

Для каменистого грунта этот метод не пригоден, так как его принцип заключается в размягчении породы водой, нагнетаемой в зону бурения с помощью помпы, что значительно облегчает процесс. Отработанная вода поступает в приямок рядом с установкой, а оттуда по шлангам возвращается в скважину. Таким образом, водоворот имеет замкнутую систему и много жидкости не потребуется.

Гидробурение скважин осуществляется малогабаритной буровой установкой (МБУ), которая представляет собой разборную мобильную конструкцию компактных размеров и небольшого веса. Она состоит из станины, которая оснащена:

• Реверсивным двигателем с редуктором (2,2 кВт), создающим крутящий момент и передающим его буровому инструменту.
• Буровыми штангами и бурами.
• Ручной лебедки, поднимающей и опускающей оснастку при наращивании рабочей колонны штангами.
• Мотопомпой (не входит в комплектацию).
• Вертлюгом – одним из элементов контура, имеющим скользящий тип крепления.
• Шлангами для подачи воды.
• Лепестковым или разведочным буром в форме конуса, служащим для проходки уплотненных грунтов и центрирования оснастки.
• Блоком управления с частотным преобразователем.

Наличие штанг и буров разного диаметра позволяет бурить скважины разной глубины и диаметра. Максимальная глубина, которую можно пройти с помощью МБУ, составляет 50 метров.

Технология гидробурения скважин на воду состоит из нескольких этапов. На участке монтируют каркас, на него крепят двигатель, вертлюг и лебедку. Затем собирают первое колено штанги с головкой в нижнем торце, подтягивают его лебедкой к вертлюгу и закрепляют в этом узле. Элементы бурильной штанги крепятся на конический или трапецеидальный замок. Бурильный наконечник – лепестки или долото.

Теперь нужно подготовить бурильную жидкость. Рядом с установкой делают приямок для воды или бурильной жидкости в виде густой взвеси, для чего в воду добавляют глину. Такой раствор плохо впитывается грунтом.

Сюда же опускается заборный шланг мотопомпы, а напорный шланг соединяется с вертлюгом. Таким образом, обеспечивается постоянное поступление в шахту воды, которая охлаждает бурильную головку, шлифует стенки скважины и размягчает породу в зоне бурения. Иногда в раствор добавляется абразив (например, кварцевый песок) для большей эффективности.

Крутящий момент буровой штанге передается двигателем, ниже которого расположен вертлюг. На него подается буровая жидкость и заливается в штангу. Разрыхленная порода вымывается на поверхность. Отработанная вода используется многократно, поскольку опять стекает в приямок. Техническая жидкость также предотвратит водяной выброс из напорного горизонта, так как в скважине создастся обратное давление.

По мере прохождения скважины, выставляются дополнительные штанги до тех пор, пока не вскроется водоносный горизонт. После окончания бурения в скважину вставляют фильтр с обсадными трубами, которые соединяются резьбой и наращиваются до вхождения фильтра в водоносный пласт. Затем опускают трос с погружным насосом со шлангом и электроприводом. Вода прокачивается до прозрачности. Посредством адаптера стыкуется источник с водопроводом.

Это интересно: Очистка воды из скважины — познаем со всех сторон

Как работает гидропоника из труб?

В настоящее время умельцы разработали множество модификаций гидропонных систем, адаптированных под индивидуальные возможности и потребности. Но основная масса конструкций базируется на одном из трех основных принципов функционирования:

1. Приливно-отливной. При выборе данного метода, раствор подается к корням на непродолжительное время через равные промежутки. Во время оттока питательного раствора корневая система напитывается кислородом.
2. Капиллярное орошение. Данный вид имеет смесовую технологию. Корневая система растений помещается в легкий и очень рыхлый субстрат, а питательный раствор непрерывно подается в небольших количествах в виде капельного полива.
3. Капельное орошение. Жидкость непрерывно поступает к корням по небольшим каналам. Раствор, который растения не успевают потреблять спускается в емкость по дренажным отводным шлангам.

Чаще всего, профессиональные растениеводы используют классические варианты гидропоники: первый или третий. Второй вариант дает неплохие результаты при выращивании мелких корнеплодов.

Гидробурение скважин своими руками: обзор процесса

С учетом технологических особенностей, процесс гидробурения можно разбить на три стадии:

• Подготовительный этап, во время которого выбирают буровую площадку и накапливают некоторый объем бурильной жидкости.
• Этап бурения скважины, во время которого формируется шахта будущего источника водоснабжения.
• Этап установки обсадного каркаса.
• Финальный этап, во время которого происходит окончательное обустройство скважины.

И далее по тексту мы рассмотрим все обозначенные этапы во всех подробностях.

Подготовка к бурению

Подготовка к бурению

Самый важный шаг – это первый шаг. Вначале вам следует выбрать подходящее место, воспользовавшись сторонними рекомендациями или собственными наблюдениями (см. статью «Как найти воду для скважины»).

После выбора места нужно запастись 10-20 тоннами бурильной жидкости, которые можно слить в яму и распределить по приямкам. Альтернативой достаточно глубокой ямы (9 тонн вмещается в выемку 2х3х1,5 метра) может быть емкость (таких же размеров).

Обустройство скважины с использованием бурильной жидкости

Обустройство скважины начинается со сборки буровой установки. На участке монтируется каркас, к которому крепят двигатель, лебедку и вертлюг. Далее нужно собрать первое колено буровой штанги с головкой на нижнем торце, подтянуть его лебедкой к вертлюгу и закрепить в этом узле.

Подготовка к бурению

Монтаж элементов бурильной штанги осуществляется на резьбовой замок (трапецеидального или конического типа). Форма наконечника бура – долото или лепестки.  Максимальная глубина бурения с помощью МБУ – 50 метров.

Следующий шаг – подготовка бурильной жидкости. Для этого в приямок сливают воду из ямы или емкости, в которую добавляют глину, превращая жидкость в густую взвесь, которая плохо впитывается грунтом.

По завершению приготовительных процедур можно начинать бурение. Крутящий момент от двигателя передается на буровую штангу редуктором, ниже которого располагается вертлюг. Буровая жидкость подается именно на вертлюг и заливается в штанги.

Ну а сам процесс бурения выглядит следующим образом:

Бурение малогабаритной буровой установкой

• Двигатель, вертлюг и редуктор скользят по раме на кронштейне по мере заглубления буровой штанги в грунт.
• Скорость вращения бура регулируется с выносного пульта.
• После заглубления штанги до расчетной отметки кронштейн с двигателем, вертлюгом и редуктором поднимают вверх (лебедкой), а к резьбовому торцу штанги прикручивается новое колено.

И так до выхода на расчетную глубину бурения.

Центрирование штанги осуществляется с помощью калибрующего кронштейна, наваренного на каркас у нижнего торца. В кронштейне есть круглое отверстие, куда вставляют один торец штанги. Второй торец входит в вертлюг. И регулируя отклонение каркаса от вертикали и горизонтали можно выставить угол бурения.

https://youtube.com/watch?v=WqRJkUiGMVk

Монтаж обсадных труб в скважину — как это делается?

После выхода на водоносные слои в скважину закачивают техническую воду, с помощью которой размягчают грунт у ствола шахты. После размягчения грунта, используя лебедку, из скважины извлекают бурильную штангу, постепенно раскручивая все резьбовые соединения на стыке составных элементов.

Монтаж обсадных труб в скважину

Завершив демонтаж штанги, в скважину погружают первую обсадную трубу, удерживая ее торец лебедкой. Причем стенки первой трубы покрывают перфорацией (пропилами или отверстиями) и оборачивают геотканью (подобие фильтрующей мембраны).

Сборку элементов обсадного каркаса ведут в раструб, обустроенный с толще стенки трубы. Поэтому в качестве обсадных элементов используют асбестовые, чугунные или полимерные (самый долговечный вариант) трубы, диаметром от 125 миллиметров и толщиной стенки от 0,7 сантиметра.

Герметизацию стыков обеспечивают с помощью электросварных муфт (что предпочтительнее) или силиконового уплотнителя.

Финальный этап

Состыковываем источник с водопроводом

По завершению сборки обсадного каркаса приступают к раскачке скважины (см. статью «Как раскачать скважину»). В финале, к раскаченной скважине присоединяют насос и адаптер, с помощью которого можно состыковать источник с водопроводом.

То есть, к обсадной трубе делают подкоп (ниже уровня промерзания грунта), в теле каркаса вырезают отверстие. В трубу вводят насос, шланг которого соединяют с внутренней частью адаптера, монтируемой в отверстие.

Далее остается только соединить фитинг «траншейного» участка трубопровода с ниппелем внутренней части адаптера и закапать траншею.