Технология бурения скважин для труб

Бурение скважины с обсадной трубой: особенности и технология

В населённых пунктах, расположенных вдалеке от города, централизованное водоснабжение, как правило, отсутствует. У хозяев частных домов выбор источника воды ограничен двумя вариантами: колодец либо скважина. По своим эксплуатационным характеристикам скважина более предпочтительна. При этом, как показывает практика, лучше всего выполнять бурение с обсадной трубой. Эта технология отработана и для специалиста не представляет никаких сложностей.

При бурении водяных скважин обязательно используются обсадные трубы из различных материалов

Виды обсадных труб

Современная промышленность выпускает следующие виды труб для обсадки:

  • металлические. Именно такие изделия нашли наибольшее применение в качестве обсадных труб. Металлические трубы обеспечивают безопасность источника воды благодаря тому, что легко выдерживают небольшие подвижки грунта.

Но нельзя обойти вниманием один существенный минус стальной обсадки – подверженность коррозии. В результате уже через непродолжительный период времени хлопья ржавчины с внутренней поверхности начнут попадать в воду, из-за чего её качество значительно снижается. Существуют два способа борьбы с этим явлением: изначальная установка обсадной трубы из нержавеющей стали и использование фильтров. Но, поскольку стоимость нержавейки немаленькая, заказчику такой вариант исполнения обойдётся очень дорого.

  • асбоцементные. Трубной продукции из этого материала тоже присущ ряд достоинств. Так, например, домовладельцев привлекает большой срок эксплуатации при невысокой цене продукции. Но применять асбоцементные обсадные трубы можно лишь на глубину до 15 метров, поскольку при большем значении этого параметра давление, оказываемое грунтом, способно вызвать разрушение данного непрочного материала. А стоимость работ увеличивает необходимость бурения канала с большим диаметром из-за значительной толщины стенок трубной продукции такого типа. И ещё следует помнить о вреде асбеста для здоровья человека.

Полезно знать! Хоть асбест связан цементом, со временем риск попадания этого материала в питьевую воду увеличивается.

  • трубы из пластика. В качестве обсадных используются изделия из полиэтилена и поливинилхлорида. Этим полимерам присущи качества, позволяющие минимизировать (насколько это возможно) уровень трудозатрат при монтаже обсадки и уменьшить финансовые расходы при эксплуатации созданной системы водоснабжения.

Если сравнивать пластиковые трубы с металлическими и асбоцементными аналогами, можно выделить их такие достоинства:

  • не подверженность коррозии;
  • процесс старения материала не вызывает попадание в воду опасных химических соединений;
  • на стенках полимерных труб не образуется известковый налёт;
  • физические и химические свойства обеспечивают продолжительный срок эксплуатации;
  • по сравнению с другими материалами соединение пластиковых элементов обсадки обеспечивает лучшую герметичность;
  • стоимость полимерных труб ниже этого показателя у существующих аналогов.

Несмотря на популярность полимерных труб, для скважин, работающих в сложных условиях, применяют только стальные обсадные колонны

Из недостатков подобной трубной продукции можно выделить её неспособность выдерживать большие нагрузки. Поэтому технология бурения с обсадной трубой из пластика ориентирована на создание скважины глубиной до 50 метров. Большое значение имеет диаметр трубного изделия, и выбирать его нужно максимально точно, поскольку от этого зависит потенциальный расход воды, а также возможная глубина бурения.

Технология обсадки

Основой специального оборудования, с помощью которого производится бурение скважин, является бур. Именно его диаметр определяет сечение создаваемой скважины, а также обсадных труб. Коротко саму технологию обсадки можно описать так: бур заглубляется посредством буровой установки. По мере того, как он опускается, в пробуренное отверстие вставляются элементы труб. Соединяются они друг с другом на поверхности. В результате обсадные трубы защищают канал от разрушения по всей глубине.

Иногда на пути бура встречаются твёрдые фракции или даже слои. Тогда в канал под напором подают воду. Она, размягчая грунт, позволяет продолжить бурение. По достижении заданной глубины обсадные трубы наверху крепятся. В канал же опускается другая труба. Именно по ней с помощью насоса и будет подниматься вода. Чтобы минимизировать риск возникновения неприятностей и обеспечить надёжную работу насосного оборудования следует установить фильтр, который предотвратит попадание в систему частиц песка и мусора.

Совет! Пользоваться водой даже при наличии фильтрующего компонента в конструкции скважины лучше не сразу, а слить некоторое её количество. И только добившись прозрачности и максимальной чистоты жидкости, её можно будет использовать в бытовых целях.

И ещё один момент. Чем на самом дне объём скважины будет больше, тем больше воды будет доступно потребителю. С этой целью, закончив строительство, на протяжении нескольких дней выкачивайте из скважины жидкость.

Обсадная труба играет роль стенок шахты, вода же подается по другой трубе, которая опускается внутрь обсадки

По завершении всех этих процедур, когда вода станет чистой, целесообразно будет предоставить её образец в СЭС. Специалисты этой организации проведут анализ и выдадут заключение о пригодности/непригодности воды к употреблению.

Особенности обустройства

После того, как обсадка скважины будет произведена, специалисты рекомендуют засыпать на дно небольшое количество речного чистого песка и гранитную или мраморную крошку. Они будут выполнять функцию дополнительного фильтра. Тогда вода будет очень хорошего качества.

Почему требуется использовать крошку из камня твёрдой породы и речной песок. Если засыпать на дно источника грунтовой песок либо известковый гравий, вода будет загрязнена примесями, неизменно содержащимися в этих материалах. Выходят вместе с жидкостью они очень долго, и на протяжении этого периода та будет мутной и для пищевых целей непригодной.

Вода идёт с громкими звуками и перерывами либо вообще из источника не поступает. Эти явления могут возникать по следующим причинам:

  • в источнике недостаточный уровень воды;
  • фильтр засорён или повреждён;
  • в подающей трубе нарушена герметичность;
  • вышел из строя обратный клапан насосного оборудовании.

Необходимость установки оголовка на обсадную трубу. Основной задачей данного элемента является предотвращение попадания в устье канала посторонних предметов. Кроме этого, немаловажным фактором является то, что оголовок защищает оборудование и комплектующие от кражи.

В целом, установив подобную конструкцию, хозяин решит вопросы такого плана:

  • вероятность промерзания зимой верхней части скважины уменьшится;
  • источник будет надёжно герметизирован;
  • дебет скважины увеличится;
  • можно будет подвешивать насос и надёжно крепить проводку.

Оголовок — важная деталь скважины, это своего рода крышка, защищающая всю конструкцию от негативных факторов

Сегодня производители стараются максимально полно удовлетворить потребности клиента путём реализации дополнительных возможностей по использованию оголовка скважины. Наибольшее распространение получили следующие опции:

  • цанговые зажимы и секретные болты для защиты конструкции от взлома;
  • карабины и рым-болты для подвешивания оборудования;
  • дополнительные отверстия с пружинными предохранителями от перегибов для вывода кабеля питания и др.

Выбор диаметра

В настоящее время разработаны следующие методы бурения скважин:

  • с помощью шнека;
  • колонковое бурение;
  • ударно-вращательный метод;
  • способ ударно-канатного бурения с обсадной трубой.

Каждый из них рассчитан на формирование скважин, диаметр которых может варьироваться в определённых пределах. Например, при бурении с помощью шнека значение данного параметра колеблется в диапазоне 11≤Dскв.≤12,5 см, а при колонковом бурении 4,5≤Dскв.≤13 см, где Dскв. – диаметр скважины.

Полезно знать! Правильный подбор способа бурения и числовых значений параметров всех элементов ствола, в том числе его диаметра, осуществляется с учётом поставленных задач на основе анализа особенностей приусадебного участка, а также характеристик имеющегося силового оборудования.

Диаметр обсадной трубы подбирается в зависимости от типа бурения и размеров скважины

Большинство марок современных скважинных насосов выпускаются с диаметром 74 миллиметра (3 дюйма) и 100 миллиметров (4 дюйма). Для трёхдюймового насоса выбор трубы проводится по следующему принципу: к диметру, выраженному в миллиметрах (в нашем случае это число 74) прибавляется толщина стенок конструкции (у полиэтиленовой обсадки она составляет 15 миллиметров) и зазор между самим насосом и трубой (обычно это 4 миллиметра). В итоге получается миллиметра.

Таким образом, с учётом стандартной номенклатуры выпускаемых, например, стальных обсадных изделий, приобретать подобную трубную продукцию следует с диаметром 127 или 133 миллиметра — это ближайшие стандартные значения.

Представленный пример носит практически идеальный характер, поскольку реальный размер ствола, хоть и не на много, но, всё-таки, может отличаться. Обусловлено это сложной конструкцией сооружения, геометрия которого зависит от различных факторов. В частности, от структуры геологического разреза на участке.

Длина звеньев колонн из обсадных труб колеблется в диапазоне метра, а при бурении начинают их опускать с большего диаметра. По мере увеличение глубины скважины осуществляется переход на малые сечения. Соединение звеньев между собой выполняется свинчиванием методом «труба в трубу», муфтами либо ниппелями.

Советы по прочистке скважины

Необходимость выполнения данной процедуры возникает по следующим причинам:

  • снижение уровня зеркала;
  • ухудшение состава воды;
  • уменьшение дебета.

Скважину, оборудованную обсадной трубой, можно использовать долгие годы,а при необходимости и легко провести прочистку

Советы профессионалов по борьбе с этими явлениями в обобщённом виде звучат так:

  • чтобы не допустить обильное засорение скважины во время её эксплуатации, на этапе обустройства подбирайте насос и фильтры очень тщательно. Особому контролю подлежит их совместимость с диаметром применяемых труб;
  • регулярность проведения очистки пробуренного источника – основное правило, которым должен руководствоваться хозяин дома, желающий избежать серьёзных материальных затрат, когда выполнить работу самостоятельно будет невозможно и придётся привлекать бригаду профессионалов;
  • если пробуренный источник используется только летом, в осенне-зимний период рекомендуется не реже одного раза в месяц прогонять воду с помощью насоса по системе вхолостую;
  • при невозможности самостоятельной прочистки скважины следует воспользоваться услугами специалистов. Они оперативно решат проблему, поскольку в их распоряжении находятся все необходимые инструменты и оборудование.

Конечно же, если вы планируете пользоваться скважиной всего один сезон, можно обойтись и без обсадки. Но по происшествии времени подвижки грунта вызовут его осыпание. Тогда вы не только останетесь без воды, но и потеряете часть оборудования — подающую воду трубу и фильтр.

Технология бурения скважин на воду: основные методы

После приобретения участка возникает необходимость в его обеспечении водой. Без нее не обойтись, когда ведется строительство, создается сад, а также делать большой список дел по дому. Чем больше участок, тем больше растет потребность в удобстве добывания воды. Иногда подключиться к центрально системе водоснабжения нет возможности. В таких случаях можно выполнить самостоятельное бурение скважины, а затем ее оборудовать для удобного пользования. Такое решения является самым экономичным. Узнав тонкости разных методов создания собственного источника воды, можно понять, какой из них можно будет использовать на своей территории.

  • Типы водозаборных выработок и грунтов
  • Простые методы бурения
  • Как сделать буровой инструмент
  • Несколько полезных советов
Читайте также  Сварочный щиток хамелеон инструкция

Показать все содержание

Типы водозаборных выработок и грунтов

Выполнить бурение скважин на воду своими руками возможно несколькими способами. Каждый из них различается списком необходимой техники, типом ландшафта, на котором можно создать такую скважину, стоимостью, а также необходимыми для возведения навыками.

  • Абиссинская скважина трубчатого типа. Такой метод отлично впишется в участок с родником. Сооружение представляет собой длинный типичный колодец, но намного уже. Из-за 8-12 метровой длины скважины вода не смоет загрязняться мусором с земли. Она также имеет название «скважина-игла» из-за того, что после погружения трубы в почву, она похожа на иглу. При наличии активного источника, постоянный запас воды будет составлять около 2 м 3 .
  • Водяная скважина «на песок» с фильтром. Эту конструкцию вводят в землю на 15-30 метров, применяя ударно-канатный, шнековый либо колонковый способ. Диаметр трубы составляет примерно 10-18 сантиметров, в конце которой устанавливают фильтр из нержавеющей металлической сетки. Ее необходимо приварить к первому звену колонны перед тем, как трубу будут вводить в землю через слой крупного песка. Использование такого метода добычи воды позволит обеспечить небольшой домик с двумя точками водоразбора. Для более долгого срока службы необходимо пользоваться системой регулярно. Тогда ее хватит примерно на 15 лет. При сезонном применении этот показатель сократиться на отметку 5 лет. Когда скважина на воду заилится, то можно будет попробовать ее почистить. Такая процедура не всегда решает проблему и приходится создавать новую точку для добычи воды. Но она должна находиться возле предыдущей.
  • Артезианский колодец. Такое сооружение достигает в глубину до 100 метров и больше. Его не нужно дополнять фильтром. Вода добывается из трещин известняка из-за конденсации. Это минерализованная и кристально-чистая жидкость. Однако важно проверять степень минерализации. Если она небольшая, то использовать ее для повседневных дел разрешается. Но при высоких показателях она не подойдет для бытовых целей. Чтобы понять, на какую глубину следует пробивать скважину, можно поговорить с соседями, у которых есть подобные сооружения. Но такая информация тоже будет приблизительной. Поэтому приобретать обсадные трубы необходимо с учетом корректировки данных.

Простые методы бурения

Ручное бурение скважин на воду можно выполнять разными способами. Чтобы решить, какой именно из них использовать, следует определить тип земли, глубину расположения воды, а также возможный расход средств для обустройства конструкции. Далее описаны виды бурения скважин.

Способ 1: бурение шнеком. Для этого метода пригодится бур. Рабочий инструмент крепят к 10-сантиметровой трубе и устанавливают на месте будущего «колодца». Шнек аккуратно проворачивают, постепенно извлекая землю для создания туннеля. Так как его длина будет увеличиваться, бур также необходимо время от времени наращивать. Такую работу следует выполнять через каждые 0,5-0,7 метра. По мере извлечения грунта необходимо укреплять стены, используя обсадные трубы. Такой метод можно применять для создания 10-метровой скважины. По потребности еще можно углубить ее на пол метра. Работу следует продолжать, пока не появится водоносный слой.

Способ 2: роторное бурение. Данный способ следует применять при наличии скальных грунтов. Для работы используют бурильную трубу, которая похожа на стакан, по краю которого располагается шарошечный долот. В трубе находятся специальные системы для бурения. Они а также сама масса конструкции оказывают большое давление на долото, благодаря чему он может пробивать довольно крепкие скальные грунты. Чтобы извлечь лишнюю землю, можно применять один из следующих методов:

  • Промывка прямым путем. В трубу необходимо закачать раствор, используя насос. Он захватит лишнюю породу и выйдет вместе с ней через пространство за трубой.
  • Промывка обратный путем. Раствор в этом случае самостоятельно затекает в полость трубы, а достают его и породу с помощью насоса через затрубное пространство.

Первый способ является менее затратным, но также менее эффективный. Чтобы использовать второй метод, необходимо иметь дорогие инструменты. Однако он лучше справляется со вскрытием водоносного горизонта.

Способ 3: бурение желонкой. Ударно-канатный метод. Это самый надежный и долгосрочный способ обеспечения своего участка водой. Срок его службы может доходить до 50 лет. Однако для получения такой надежной конструкции необходимо выделить немало времени и сил. Главным инструментом в работе является желонка. Она представляет собой 1-2 метровую трубу с толстыми стенками, внизу которой находится клапан шарикового либо лепесткового типа. Вверху располагается отверстие для выхода земли, а также проушина для торса.

Желонку привязывают к тросу, перекидывают через блок и кидают вниз. Во время своей работы желонка разрыхляет, а затем захватывает землю при помощи клапана. Такая процедура повторяется несколько раз, после чего ее извлекают из ствола и очищают от почвы.

Данный метод признан наиболее эффективным. Еще одним плюсом его применения считается возможность достать рыхлую осадочную породу и плывун. Также благодаря отсутствию раствора грунтовая вода не будет спутана с другой жидкостью.

Способ 4: скважины иглы. Подходит для неглубоких вод. Устройство скважины для воды довольно узкое, составляет в диаметре 8 сантиметров. Оборудование для скважины под воду представляет собой трубу, к которой закреплен острый наконечник с фильтром. По мере ее введения необходимо выполнять наращивание до того момента, пока не будет достигнут уровень подземных вод. Рекомендуется использовать надземный насос.

Как сделать буровой инструмент

Намного проще – это приобрести готовый инструмент либо взять в аренду у друга или соседа. Но, к сожалению, не всегда есть такая возможность. В таких случаях можно ознакомиться с правилами создания инструмента для бурения и сделать самому. Рассмотрим, несколько видов таких приспособлений.

Вариант 1. Спиральный и ложковый бур. Главной деталью здесь считается прут из железа, к которому вдоль продольной оси приваривают несколько ножей, скошенных на 20 о . Также следует подготовить заостренный диск, который распилен пополам. Важно учитывать, что конструкция в диаметре должна превышать обсадную трубу.

Еще можно использовать листовой металл, который приваривают по спирали вокруг трубы или прута. Резец рекомендуется заточить для лучшей работы. Но для выполнения такого задания необходимо иметь навыки в работе с металлом, а также ряд инструментов.

Вариант 2. Желонка и стакан. В наличии должна быть 2-3 метровая труба со стенками толщиной 1 сантиметр. Внизу следует установить башмак и лепестковый клапан, который представляет собой металлическую пластину, зажатую упругой пружиной. Внизу грани с торца следует заточить внутрь, а вверху запечатать его сеткой из железа. Дальше к трубе крепят кронштейн, чтобы можно было установить трос.

Благодаря такой схеме, когда конструкция ударяет о землю, почва падает внутрь стакана. За счет клапана грунт не выпадет в момент подъема. Через 5-10 заходов желонку и стакан необходимо чистить.

Несколько полезных советов

Чтобы работа проходила без лишних трудностей, рекомендуется устанавливать сетчатый фильтр. Благодаря этому вода будет очищаться, а, значит, насос прослужит дольше. Помимо этого, оголовок скважины не нужно полностью запечатывать, иначе из-за недостатка вентиляции вода будет заиливаться и приобретать затхлый запах. Лучше скважину накрыть крышкой с возможностью ее время от времени откидывать, а также с отверстиями для вентиляции.

Абиссинский колодец из пнд 32 трубы гидробурением + изготовление фильтра на пнд

Отметим еще один способ смонтировать абиссинский колодец в некоторых грунтах, особенно в песчаных. Вместо колонны стальных труб используется полиэтиленовая труба низкого давления – ПНД. Нужно отметить, что ПНД трубы предназначены для питьевой воды, легко монтируются обжимными фитингами и имеют низкую стоимость. Естественно, забить в землю пластиковую трубу невозможно, можно только вставить ее в готовое отверстие в земле.

Технология гидробурения для абиссинской скважины из ПНД труб

Сначала необходимо промыть отверстие в земле до нужного водоносного слоя. Для этого берется труба ПНД диаметра 32 мм (у пластиковых труб маркировка — это внешний диаметр), в нее с преднатаягом вставляется метровый отрезок стальной трубы внешним диаметром 25 мм. На конце трубы следует болгаркой нарезать зубцы – коронку для разрыхления почвы.

Далее подаем в ПНД трубу через шланг воду любым насосом и начинаем «бурение» — держась за ПНД трубу, покручивая ее, вгрызаемся в почву, которая вымывается водой наружу вокруг нашей погружаемой ПНД трубы. Особых усилий для работы не требуется. Вертикальность канала обеспечивает стальная труба, за ней, как нитка за иглой, следует ПНД.

Когда наша коронка достигнет водоносного слоя, вода перестанет выходить на поверхность вокруг ПНД трубы. Следует углубиться в водоносный слой на длину фильтра нашей абиссинской скважины, вынуть бурильную ПНД и быстро вставить в получившееся отверстие в земле другую ПНД того же диаметра – уже с готовым фильтром на конце. Вставлять абиссинку нужно как можно скорее, т.к. есть шанс обрушения стенок скважины. Поскольку отверстие в земле при промывке получается больше диаметра нашей ПНД, вставить другую трубу – с фильтром, обычно получается без проблем.

Преимущества гидробурения перед забиванием абиссинского колодца

Есть явные преимущества именно технологии гидробурения перед забиванием скважины иглы.

Во-первых, процесс идет проще – не требуется гигантских физических усилий для забивания стальных труб бабкой.

Во-вторых, грунт постоянно вымывается на поверхность, то есть бурильщик ясно понимает, глину он сейчас проходит, или песок.

В-третьих, однозначно определяется, что труба достигла водоносного слоя – этот слой поглощает воду, которая подается в трубу для промывки скважины, и бурильщик видит, что вода перестала выходить на поверхность.

К минусам гидробурения отнесем только необходимость наличия запаса в несколько сот литров воды, да сложность работы в мороз – вода в шлангах замерзает.

В видео описан процесс гидробурения, мы же рассматриваем упрощенный процесс — скважина в песке.

Экологичность абиссинского колодца из ПНД трубы

Есть и еще один плюс – при установке скважины из ПНД трубы, мы полностью исключаем выделения ядовитых веществ в воду. ПНД труба предназначена для питьевой воды, а фильтр изготавливается без использования пайки. Дело в том, что используемый для пайки нержавейки припой ПОС имеет в своем составе свинец. То есть употребляя в пищу воду из скважины, Вы понемножку травите себя свинцом, который, как и все тяжелые металлы, из организма не выводится. Добавьте сюда еще и цинк из оцинкованных труб, которые обычно продаются в комплектах для забивания абиссинского колодца. Всех этих проблем позволяет избежать использование питьевых пластиковых труб.

Как изготовить фильтр на ПНД трубе для абиссинского колодца

Заранее, до бурения, следует подготовить фильтр на ПНД трубе. Сначала размечаем участок фильтрования, обычно длиной порядка 1 метра. С торца трубы оставляем 20-30 см без отверстий – это будет отстойник для мути, попавшей в абиссинский колодец через сетку. Далее в трубе насверливаются отверстия диаметром около 10 мм в шахматном порядке. Заусенцы вокруг отверстия зачищаются, из трубы следует вытрясти мелкие остатки. После этого можно запаять торец трубы, для этого подойдет пластиковая или стальная заглушка (можно в виде иглы, для легкости прохождения), которая вплавляется строительным феном.

Читайте также  Сущность газовой сварки

Следующий этап – подмотка под фильтр. Подмотка выполняется либо леской (рыболовной или для триммера) толщиной 2-3 мм, либо полипропиленовым шпагатом. В этом случае выбор неважен, т.к. функция подмотки – обеспечить зазор между ПНД трубой и фильтрующей сеткой. Без такого зазора дебит скважины упадет в несколько раз, т.к. вода будет поступать не по всей поверхности сетки, а только над каждым отверстием.

Шпагат легко зафиксировать изолентой. Если даже изолента когда-нибудь расползется в водной среде, подмотка все равно будет поджата сеткой и никуда не денется. Подмотка выполняется с шагом примерно в 2 см, более мелкую леску наматывают чаще. Брать подмотку толщиной менее 1 мм нецелесообразно, т.к. она не будет работать как должна.

После завершения подмотки остается один шаг – крепление сетки.

Здесь мы не ограничены выбором материала – сетка может быть как латунной, так и из нержавейки, или даже синтетической – такие сетки для скважин дешевле, а в нашем случае прочность на разрыв неважна, т.к. скважина не забивается, а вставляется в готовое отверстие. Отсутствие ударных нагрузок снижает и требования к креплению сетки – важно, чтобы крепление было коррозийно устойчивым и надежно фиксировало сетку на трубе. Нам подойдет нержавеющая или медная (для латунной сетки) проволока, или крепежные пластиковых хомуты. Работать с хомутами легче, а крепление получается очень надежным и долговечным. Хомуты располагаем с шагом 3-5 см, чтобы они не закрывали отверстия для воды, ближе к краю – чаще.

Фильтрующую сетку нужно выбирать таким образом, чтобы через нее проходило 30-50 % водоносного песка, а более крупные фракции оставались вокруг фильтрующей сетки и образовали естественный фильтр.

На фото при изготовлении фильтра мы использовали латунную сетку галунного плетения.

Какой насос лучше для абиссинского колодца?

После монтажа скважины ее необходимо прокачать. Для этого идеально подойдет поверхностный ручной насос-колонка. После того, как скважина перестанет выдавать песок, можно подключать электрический поверхностный самовсасывающий насос. Обычно они центробежного типа. Здесь нужно учитывать, что разные насосы имеют разную способность самовсасывания воды с глубины. Самые дешевые – вообще не смогут засосать воду, пока вся всасывающая магистраль не будет заполнена водой. А качественные насосы со встроенным эжектором – за несколько минут поднимут воду с глубины до 9 метров. Если же зеркало воды находится ниже 9 метров от поверхности – поднять воду всасыванием не удастся, таковы законы физики. Если зеркало воды стоит на глубине 10-11 метров, можно рассмотреть возможность установки приямка или кессона, чтобы углубить сам насос, приблизив его к зеркалу воды до приемлемых 9-8 метров.

Если монтаж кессона невозможен, к примеру, из-за высокого УГВ, а диаметр скважины не позволяет установить погружной насос, можно использовать систему эйрлифта (подавать в скважину воздух под давлением). Этот способ неэффективный с точки зрения энергозатрат, но позволяет добыть воду с большой глубины.

Если труба ПНД используется диаметром от 50мм, можно также использовать насос с выносным эжектором – в скважину опускается дополнительная труба, подаваемая туда этим же насосом вода как бы подталкивает столб воды из водоносного слоя вверх, увеличивая глубину всасывания.

Следует обратить внимание и на мощность насоса – слабый не сможет высоко поднять воду из скважины. Однако при малом дебите водоносного слоя (слабый водонос) мощный насос будет разрывать столб воды в скважине и хватая воздух. Ситуация можно частично исправить, придушив выпускную магистраль насоса краном, т.е. ограничив выпуск жидкости.

Таким образом, выбор насоса будет полностью зависеть от глубины зеркала в скважине и мощности водоноса (дебит скважины). Каждый случай следует рассматривать индивидуально, и подбирать насос исходя из имеющихся предложений.

Также отметим, что в начале эксплуатации не рекомендуется устанавливать насосную станцию, поскольку гидробак будет забит высасываемым песком из скважины.

«Второе дыхание» технологии бурения на обсадной колонне

The second wind of Casing While Drilling Technology

FATKULIN S.A.1,
GUMICH D.P.2,
ZABUGA S.V.2,
KARIMOV D.L.2,
CHUTCHEV E.V.2
1 RN-Severnaya Neft LLC
Usinsk, 125171,
Russian Federation
2 Schlumberger
Usinsk, 169710,
Komi Republic,
Russian Federation

Говорят, все новое – это хорошо забытое старое. В этом есть доля правды – ведь многие технологии опережают свой век и их популярность наступает лишь спустя долгое время. Одна из таких – бурение на обсадной колонне (CWD). Бурное развитие нефтегазовой отрасли, а также техники и технологии бурения в начале XXI века позволили открыть ей второе дыхание, в том числе и в России.

People say: The old ways are the best ways. There is a germ of true in this statement: some technologies are ahead of their century and they become popular after long time. One of them is Casing While Drilling (CWD). Rapid development of oil industry and drilling technologies in the beginning of XXI Century gave a second wind to CWD in the World, including Russia.

Строительство скважин – сложный технологический процесс, в котором происходит постоянное чередование двух основных этапов: бурение горной породы и крепление открытого ствола (спуск обсадной колонны и ее цементаж). Общепринятое стремление в отрасли – использование различных технологий для увеличения механической скорости проходки и сокращение времени бурения. При этом оптимизации этапа крепления может не уделяться должного внимания.

А зря, ведь геологические осложнения часто приводят к тому, что время, затраченное на подготовку ствола скважины к спуску обсадной колонны, значительно превышает время бурения. Поиск решения данной проблемы на многих месторождениях выходит на первое место. В таком случае технология бурения на обсадной колонне позволяет успешно справляться с возникшей задачей.
Первые идеи бурить на колонне из обсадных труб возникли еще в начале XX века. Так, в патенте от 1923 г. (рис. 1) описывалось специальное извлекаемое долото и выделялось 17 преимуществ данной технологии. Рассмотрим, в каких случаях бурение на обсадной колонне помогает оптимизировать технологию строительства скважин. Начнем с поглощения, которое является головной болью для буровиков на многих месторождениях. Обсадная труба имеет больший диаметр по сравнению с бурильными трубами. Благодаря этому постоянно происходит контакт со стенкой скважины (рис. 2). Появляется эффект механической кольматации — выбуренный шлам вдавливается обсадной трубой в стенки скважины, поры и трещины закупориваются, а в случае наличия поглощения оно уменьшается или совсем ликвидируется.
Наличие набухающих и пластичных глин, текучих солей или обвальных пород, риск растепления зоны вечной мерзлоты — часто встречающиеся факторы при бурении под кондуктор или техническую колонну на многих месторождениях России. Они ведут к следующей проблеме — неустойчивости стенок скважины, которая приводит к продолжительным шаблонировкам и проработкам. Это сильно увеличивает срок строительства даже коротких секций. Но и после всех операций по подготовке ствола часто происходит авария – прихват, которая может вызвать потерю оборудования и необходимость перебура интервала. В таком случае бурение на колонне также является эффективным решением, так как обсадные трубы постоянно находятся в скважине. Обсаживание проблемных интервалов происходит сразу же в процессе бурения.

В конце ХХ века, в начале XXI века происходит большой шаг в технологии бурения: появляются телесистемы с гидравлическим каналом связи, винтовые забойные двигатели с регулируемым углом перекоса, роторно-управляемые системы, а также долота PDC. Все это оборудование вывело процесс бурения на качественно новый уровень – скважины стали бурить глубже, быстрее и со сложным наклонно-направленным профилем. Прогресс не обошел стороной и бурение на обсадной колонне – новое оборудование позволило открыть второе дыхание данной технологии. Рассмотрим, какие уникальные разработки компании «Шлюмберже» все больше и больше используются при бурении на обсадной колонне в России (рис. 3). Знакомство начнем с «простой» технологии – Direct XCD*.


Она используется для неуправляемого бурения на обсадной колонне или хвостовике. В таком случае к системе верхнего привода (ВСП) подключается система спуска обсадной колонны (CRT) (рис. 4). Она имеет винтовой клиновой захват, который удерживает обсадные трубы за внутреннюю часть и передает им крутящий момент. Имеющийся пакерный элемент обеспечивает надежную гидравлическую изоляцию и позволяет производить промывку через обсадную колонну. Чаще всего в обсадных трубах используются стандартные резьбы ОТТМ или Buttress, которые рассчитаны на большие растягивающие нагрузки, но имеют низкие допустимые значения по моменту. Расширить данный лимит позволяют многомоментные разгрузочные кольца (MLT). Они обеспечивают соединение с упором металл-металл и увеличивают допустимый крутящий момент (рис. 5). Кроме этого, на обсадной колонне устанавливаются цельнометаллические центраторы (рис. 6), которые придают ей прочность и жесткость, позволяя выдерживать внутрискважинные динамические нагрузки с сохранением зазора при значительных поперечных нагрузках. Центраторы обладают уникальной конструкцией и особым способом прикрепления к наружной стенке обсадных труб. Но самым большим отличием и преимуществом технологии Direct XCD* от аналогичных предложений других производителей является уникальное разбуриваемое долото XCD* (рис.7). В нем используются передовые технологии компании Smith Bits, a Schlumberger Company: режущая структура смоделирована в программе IDEAS*. С помощью CFD* комплекса подбирается гидравлическая конфигурация и расположение насадок. В качестве режущих элементов используются премиальные резцы PDC, а корпус состоит из медного сплава, легкоразбуриваемого даже долотами PDC (рис. 8). Все это позволяет модернизировать породоразрушающий инструмент под конкретный геологический разрез месторождений и получить высокие показатели бурения. Технология нашла широкое применение и использовалась практически во всех нефтегазовых провинциях: Волго-Уральской, Тимано-Печорской, Западной и Восточной Сибири. На текущий момент с ее помощью пробурено более 60 скважин по всей России.

В 2018 г. впервые в России было применено бурение на обсадной колонне с извлекаемой компоновкой – TDDirect CD*. Данная технология компании «Шлюмберже» не имеет аналогов и является настоящей «rocket science» в бурении. Ее идея очень схожа с рассмотренным ранее патентом, только вместо долота здесь на конце обсадной колонны находится полноценная извлекаемая компоновка низа бурильной колонны, которая позволяет производить наклонно-направленное бурение. Ее крепление в колонне происходит при помощи замка-фиксатора (DLA) (рис. 9). Он обеспечивает герметизацию и соединение КНБК с обсадной колонной с помощью трехосевой фиксации. Замок-фиксатор DLA может быть отсоединен на любом этапе процесса бурения для извлечения КНБК.

Читайте также  Ремонт гофры глушителя своими руками без сварки

При необходимости возможен повторный спуск для продолжения бурения. Рассмотрим саму КНБК, следуя от DLA к долоту и разделив ее на две части: внутреннюю (внутри ОК) и наружную. Внутри колонны обычно располагаются калибраторы и переводники, а также силовая секция винтового забойного двигателя (рис. 9). Она создает дополнительный крутящий момент и обороты для долота.
Так как весь инструмент извлекаемый и имеет внешний диаметр меньше, чем внутренний и внешний диаметры обсадной колонны, то первый элемент снаружи – гидравлический расширитель. Он увеличивает открытый ствол с пилотного (создаваемого долотом) до необходимого размера прохождения и последующей цементации обсадной колонны (рис. 10). Следом за расширителем идут элементы, хорошо знакомые всем буровикам – это калибраторы, телесистема, роторно-управляемая система и долото.

Один из первых спусков технологии TDDirect CD* происходил в Тимано-Печорской провинции, ведь геологию региона нельзя отнести к простой. Так, при стандартном бурении наклонно-направленного интервала под техническую колонну диаметром 245 мм на Лабаганском месторождении достигаются высокие скорости проходки, но часто возникают проблемы со стабильностью стенок скважины. Долгие проработки и шаблонировки не редкость для данной секции. Кроме этого, были случаи прихвата обсадной колонны при ее спуске.

Поэтому данное месторождение было выбрано совместным решением инженеров «РН-Северная Нефть» и инженеров компании «Шлюмберже» для проведения опытно-промышленных работ по бурению на обсадной колонне с извлекаемой КНБК. В ходе подготовки была выбрана скважина-кандидат, с помощью программного комплекса iDrill* оптимизирована КНБК и подобрано долото под геологические условия месторождения. Командная работа с заказчиком, тщательный анализ и подготовка к бурению дали отличный результат: весь интервал секции 477 — 1533 м (1056 м) был успешно пробурен в сложных геологических условиях до проектного забоя в один рейс. Все оборудование TDDirect CD* показало безотказную работу и получило незначительный износ. Во время бурения не было проблем с управляемостью, траектория выдержана с плановой интенсивностью роста угла (рис. 11). По результатам работы получен ценный опыт бурения на обсадной колонне в конкретных условиях месторождения, отмечены пути совершенствования технологии для ее дальнейшего использования в регионе.

Найти безопасный и эффективный подход в бурении – сложная задача буровиков, ведь каждое месторождение – уникальное. Спектр проблем, с которыми они сталкиваются, широк и продолжает расти с новыми месторождениями. Идея бурения на обсадной колонне практически вековой давности с применением современного оборудования компании «Шлюмберже» открыла в наше время «второе дыхание» и стала надежным помощником буровиков по всему миру, в том числе и России.

Технология бурения скважин для забора воды

Задание размеров ствола скважины.
Если геологические данные в грунте, в котором предстоит бурение, еще неизвестны, должно быть выполнено пробное бурение. Геофизические измерения позволяют оценить, в каком месте бурение скважины обеспечит наилучший приток воды.

Размер скважины зависит от количества воды, которое можно получить (дебита) и гидрогеологических условий, то есть гранулометрического состава, положения и толщины соответствующего водоносного пласта грунтовой воды. Толщину водоносного пласта грунтовой воды следует использовать в максимально возможной степени, так как первоначальный объемный расход соответствует длине сечения фильтра. Несколько дополнительных метров бурения и строительства скважины часто могут привести к существенному увеличению дебита скважины.
Дополнительные 20% затрат могут привести к увеличению производительности на 100%!

Диаметр скважины

Диаметр водопроводной трубы определяется диаметром напорного патрубка насоса. Внутренний диметр скважины должен быть достаточным для того, чтобы обеспечить надежное размещение заполнителя из гравия в пределах кольцевого пространства. Это достигается при размерах кольцевого пространства 80-100 мм. Слишком большие размеры кольцевого пространства затрудняют работу по удалению песка, так как стенка ствола буровой скважины находится слишком далеко от фильтрующих труб. Полные данные относительно калибровки буровой скважины приведены в рабочем стандарте DVGW W 118.

Типы пород

Процедура и ход процесса бурения, а также разрез по скважине в целом зависят от типа породы, ее твердости, структуры, расслоения, направления течений воды и ее поведения относительно системы трубопроводов. Типы породы можно классифицировать по различным уровням сложности / рабочим характеристикам бурения (BW). Они варьируют от мягкого грунта до скальной породы и высокотвердой скальной породы. Существует в общей сложности шесть групп пород.

Скважинное оборудование

Перед бурением скважины должны быть сделаны определенные регулировки, такие как настройка платформы для бурения и выбор соответствующего подсоединения к приводу. В каждом случае следует принять меры для того, чтобы выполнение работ при бурении не загрязняло грунтовые воды. Все запасные части, которые непосредственно не требуются при бурении скважины, должны быть убраны подальше от бурильной головки, чтобы они не оказывали неблагоприятного воздействия на процесс.

Ось и поперечное сечение ствола скважины

Чтобы избежать проблем во время вставки и удаления буровой трубы, обсадной трубы и т.д., важно, чтобы ось ствола скважины была действительно вертикальной, а сечение ствола скважины – действительно круглым. Чем глубже буровая скважина и чем меньше диаметр, тем сильнее сказываются последствия отклонения от вертикальности.

Процедуры бурения

Процедура сухого бурения

Чтобы разрушить породу до рыхлого состояния, применяются ударные процессы и процессы бурения. Процедура сухого бурения – это ударный процесс. Чтобы разбить скальную породу, могут использоваться плоские долота или втулки толчкового действия. Для удаления породы из отверстия в области землеройных работ используются гильзы клапанов, шнековые буры или скребковый разгрузчик.

В отличие от процедуры бурения с промывкой, при которой буровая скважина стабилизируется за счет избыточного давления, данная процедура для стабилизации не требует системы трубопроводов. Процесс бурения не основан на применении жидкости для промывки скважины, но воду следует всегда заливать в отверстие так, чтобы буровая скважина не оставалась сухой, а высвобожденный материал транспортировался вверх как буровая мука через гильзы клапанов.

Для облегчения вытягивания буровых труб необходим частый отвод инструмента, формирующего диаметр скважины. Это должно быть учтено при разработке программы бурения. Чем больше диаметр скважины и больше содержание глины в слоях, тем чаще должен происходить такой отвод. Кроме того, следует учитывать, что и крепление труб друг к другу заклепками или сваркой, и сами стенки труб за счет своей толщины, должны выдерживать высокие напряжения, возникающие в процессе бурения. Недостатком бурения глубоких скважин является длительное время, требуемое для этого процесса.

Ударное бурение

Этот процесс бурения использует бурильные инструменты ударного действия, которые разбивают породу в основании буровой скважины. Удар осуществляется за счет падения под действием силы тяжести или за счет использования приводов.

Процесс ударновращательного пневматического бурения

Для очень твердых скальных пород используется процесс ударно-вращательного пневматического бурения. При этом ударное буровое долото, оснащенное наконечником из твердого сплава, приводится в действие сжатым воздухом, что позволяет разрушать крупные части породы на такие, которые можно транспортировать вверх, где происходит оценка образцов породы. Вода в буровой скважине возмущается потоком воздуха, идущим вверх, так, чтобы мелкозернистый песок не перемещался с породой наверх.

Процесс бурения с промыванием

Процесс бурения с промыванием ослабляет прочность слоев породы внизу скважины с помощью долота с лопастной крыльчаткой или роликового долота, прикрепленного к бурильной оправке. Вращательное действие создается на поверхности за счет ротора или вращательной головки с приводом и передается к бурильной оправке. Обломочный материал при бурении удаляется непрерывным введением промывочной жидкости, использование которой исключает потребность системы в трубопроводах, так как стенка ствола буровой скважины стабилизирована внутренним избыточным давлением.

Процесс вращательного бурения

Процесс вращательного бурения включает в себя процессы вращения и левостороннее вымывание обломочного материала жидкостью при бурении. Чтобы предотвратить превышение давления и последующий отток промывочной жидкости в направлении рабочей поверхности, в жидкость добавляются промывочные присадки. Они делают промывочную жидкость более плотной и более вязкой, затем она перекачивается вниз по системе трубопроводов для транспортировки бурового шлама в пределах кольцевого пространства между системой трубопроводов и стенкой ствола буровой скважины.

Процесс левостороннего вымывания

Процессы, являющиеся частью левостороннего вымывания (нисходящая промывка в пределах кольцевого пространства между стенками трубопроводов/буровой скважины и восходящая промывка внутри трубопровода с использованием насосов или сжатого воздуха по принципу эрлифтного насоса для выноса выбуренного шлама по внутренней трубе): бурение с использованием роликовых долот, буров для мягких пород, погружных пневматических молотков (со сжатым воздухом в качестве привода и среды для промывания), бурильных головок, т. е. с использованием роторного стола, бурильной головки с приводом (привод от гидро- или пневмосистем).

Процесс бурения с всасыванием

В этом процессе используется всасывающий насос для подачи промывочной жидкости и грунта, изъятого при бурении к поверхности через систему трубопроводов. Так как высота всасывания насоса невелика, то в зависимости от диаметра системы трубопроводов могут быть достигнуты только ограниченные глубины бурения.

Эрлифтный процесс

В эрлифтном процессе промывочная жидкость извлекается эрлифтным насосом, который имеет выход у основания системы бурильных труб. Следует обязательно принять меры, чтобы не загрязнить промывочную жидкость. Для этого процесса, чем глубже выполнена установка, тем выше рабочие характеристики, поэтому время от времени точку выхода следует перемещать вниз.

Промывочная жидкость и грунт, изъятый при бурении, подаются к поверхности через систему трубопроводов и остаются для осаждения в промывочных баках или отстойниках. Промывочная жидкость стекает назад внутри кольцевого пространства между стенкой ствола буровой скважины и системой трубопроводов.

Процесс колонкового бурения

Процесс колонкового бурения дает информацию о развитии пустот и отложениях каменных пород. В этом процессе режущие инструменты, установленные на полой цилиндрической или основной трубе, вращаются с помощью ротора, а буровой шлам вымывается промывочной жидкостью. В конце процесса основная труба с образцами каменных пород вытягивается наружу.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: