Гидробурение скважин на воду своими руками: обзор технологии проведения работ

В условиях, когда частные дома невозможно подключить к централизованным коммуникационным системам, оптимальным выбором будет устройство собственных источников воды. Сделать их вполне возможно, проведя гидробурение скважин своими руками, которое позволит ощутимо сократить затраты и в то же время обзавестись надежным водозаборным сооружением.

Содержание статьи:

Отличительные особенности метода
Преимущества и другие стороны метода
Необходимое оборудование для работы
Подробные этапы технологи
- Определение залегания водоносных слоев
- Подготовка рабочего места
- Бурение скважины МБУ
- Установка фильтра и обустройство скважины
Завершающие этапы бурения
Видео о гидробурении водозаборных скважин

Отличительные особенности метода

Использование скважин в качестве автономного источника питьевой воды довольно старый и проверенный способ. Наряду с традиционными, порой дорогостоящими технологиями, метод гидробурения можно заслужено назвать экономным и универсальным.

Этот достаточно простой способ пробить скважину имеет некоторые нюансы, игнорирование которыми может свести на нет все ваши старания. Суть его заключается в комплексном подходе.

Простота метода гидробурения, доступность технологии и быстрота исполнения сделали его таким популярным в среде самостоятельных владельцев загородных участков

Здесь сочетаются два основных процесса – это непосредственное разрушение пород буровым инструментом и вымывание наружу выбуренных фрагментов грунта рабочей жидкостью. То есть, на породу оказывается воздействие бур и давление воды. Необходимую для погружения в грунт нагрузку дает вес колонны буровых штанг и специальная буровая оснастка, закачивающая промывочную жидкость в тело образующейся скважины.

Промывочный раствор является смесью мельчайших частиц глины и воды. Затворяют ее в консистенции слегка гуще, чем чистая вода. Из приямка буровой раствор забирает мотопомпа и под давлением направляет в скважинный ствол.

Технология гидробурения позволяет устроить источник технической воды на даче без привлечения буровой бригады

Вода в схеме гидробурения выполняет одновременно несколько функций:

вымывает выбуренные частички разрушенного грунта;
выносит вместе с течением отвал на поверхность;
охлаждает рабочие поверхности бурильного инструмента;
при движении шлифует внутреннюю поверхность скважины;
укрепляет не закрепленные обсадкой стенки скважины, уменьшая риск обрушения и заполнения отвалом ствола.

По мере заглубления буровую колонну наращивают штангами — отрезками ВГП трубы длиной по 1,2 — 1,5 м, O 50 — 80 мм. Количество наращенных штанг зависит от глубины залегания водоноса. Ее можно заранее определить в ходе опороса соседей на предмет отметки зеркала воды в их скважинах или колодцах.

Предположительную глубину будущей скважины делят на длину одной штанги, чтобы вычислить, сколько штук надо приготовить для работы. На обоих краях каждой штанги необходимо сделать резьбу для свинчивания рабочей колонны. Одну сторону надо оснастить муфтой, которую желательно приварить к штанге, чтобы не развинчивалась в стволе.

На практике гидробурение в чистом виде применяют редко, потому что нужен большой напор воды. Также тяжело бурить плотные глинистые слои. Чаще производят гидробурение с забурником. Этот метод чем-то похож на роторное бурение, но без ротора. Для лучшей центровки скважины и легкого преодоления плотных участков используют лепестковую или конусообразную форму бура.

Добавление в рабочую жидкость абразива увеличивает скорость проходки за счет усиления разрушающего действия

Гидробурение не подходит для проходки по скальным и полускальным грунтам. Если осадочные породы в регионе бурения представлены щебнем, галечником, песками с большим включением валунов, от этого метода тоже придется отказаться. Вымыть и поднять из скважины с помощью воды увесистык камни и обломки тяжелых пород технически невозможно.

Преимущества и другие стороны метода

Технология гидробурения на воду в народе получила популярность сравнительно недавно, поэтому имеет много неверных толкований. Во-первых, является ошибочным представление о том, что метод годится только для небольших скважин. Это не так. При желании и соответствующем техническом обеспечении гидробурением можно бить скважины более 250 метров. Но наиболее распространенная глубина бытовых скважин составляет 15-35 метров.

Мнение о большой стоимости метода также не подтверждается расчетами. Хорошая скорость работ снижает финансовые затраты. К явным преимуществам метода так же можно отнести:

компактность оборудования;
возможность бурения на крайне ограниченной площадке;
минимум технологических операций;
высокая скорость работ, до 10 м в день;
безопасность для ландшафта и экологического баланса;
возможность собственноручного исполнения;
минимальная стоимость.

Пожалуй, самым весомым плюсом гидробурения все-таки является возможность вести бурение на благоустроенных территориях без существенных эстетических неприятностей.

Технология гидробурения на станке МБУ позволяет провести цикл работ на небольшой площадке и не нарушает благоустройство участка

Преимущества гидробурения становятся также очень явными, если сравнить его с технологией сухого бурения, где необходимо постоянно доставать из ствола для очистки рабочий инструмент и загружать его снова. Больше всего эта технология приспособлена для работы с мелкообломочными осадочными грунтами, которые нелегко извлекать из скважины без желонки. А буровой раствор позволяет обойтись без желонирования.

Конечно, для хорошего результата предприятия надо приобрести соответствующие средства механизации, потому что одним самодельным буром, даже на малых глубинах, не обойтись.

Необходимое оборудование для работы

Стандартный тип работ по гидробурению выполняется посредством малогабаритных установок. Для собственного участка — это замечательное решение и оптимальный способ своими силами добыть воду. Поставлять рабочую жидкость в скважинный ствол необходимо со значительным напором, а для этого необходим насос или мотопомпа для загрязненных жидкостей.

Иногда для увеличения пробойной силы в рабочий раствор добавляют дробь или крупный песок. Для дробления крупной гальки, которая может встретиться в песчаных слоях, пригодятся шарошечные и резцовые долота.

Если при бурении скважин или строительстве колодцев на соседских участках встречались валуны или крупная галька, стартовую штангу необходимо оснастить усиленным буром — долотом. Инструмент должен быть закреплен так на штанге, чтобы не мешал поставки воды в ствол

Наиболее востребованы у потребителя для целей гидробурения специальные малогабаритные установки МБУ. Это агрегат с высотой 3 м и диаметром 1 м. В состав этой сборной конструкции включены:

металлическая рама разборного типа;
инструмент для бурения;
лебедка;
двигатель, передающий усилие на бур;
вертлюг, часть контура для скользящего крепления деталей;
водяная мотопомпа для обеспечения давления в системе;
разведочный или лепестковый бур;
буровые штанги для формирования колонны;
шланги для подачи воды к вертлюгу от мотопомпы;
блок управления.

В числе необходимого оборудования также желательно иметь преобразователь тока. Он нужен, чтобы энергообеспечение процесса было стабильным. Еще обязательно нужна лебедка на поднятие/спуск обсадных и наборных труб. При выборе мотопомпы лучше остановиться на более мощном аппарате, так как предполагаются большие нагрузки. Для гидробурения понадобиться еще и такой сантехнический инструмент, как трубный ключ, ручной зажим, пересадочная вилка.

Процесс гидробурения с самого начала и до конца работ включает постоянный круговорот рабочей жидкости. С помощью насоса водная суспензия с размытым грунтом выходит из скважины, поступает прямо в приямок и после осаждения взвеси снова подается в скважину.

Кроме такого порядка возможно проводить гидробурение неглубоких скважин на воду, не применяя приямка. Такой способ не требует наличия углубления для отстаивания рабочего раствора, экономит время и дает возможность бурить скважину даже в гаражах и подвалах.

Если рядом с участком есть заброшенный пруд, то можно также обойтись без устройства зумфов — приямков. К качеству поставляемой в скважину воды не предъявляются особые требования

Для гидробурения подбирается мотопомпа, способная перекачивать сильно загрязненную воду. Желательно купить агрегат с напором 26 м, давлением 2,6 атм и производительностью от 20 м3/ч. Более мощная помпа гарантирует быстрое, беспроблемное бурение и лучшую промывку скважины. Для качественного бурения важно, чтобы из скважины всегда шел хороший поток воды.

Подробные этапы технологи

Технология гидробурения очень специфическая, потому требует правильного соблюдения этапов работ. Необходимо подготовить бурильное оборудование, заготовить раствор для промывки, подготовить обсадную трубу. Затем следует сборка установки и начало бурения.

Обсадная колонна наращивается по мере прохождения скважины для укрепления стенок. Обсадка нужна, чтобы в ствол не осыпался рыхлый песок, не попадала залегающая рядом со стволом галька, не «выпирал» разбухший от воды суглинок или супесь.

Бурение прекращается при появлении водоносного слоя. Все процессы гидробурения имеют некоторые нюансы, знание которых приходит только с практическим опытом.

Определение залегания водоносных слоев

Для успеха всего мероприятия большое значение имеет хотя бы примерное определение глубины залегания на участке водоносного слоя. Если в результате опроса соседей получить эти сведения не удалось, узнать их можно в местной буровой или строительной организации, проводившей работы недалеко от запланированного к бурению участка.

Как правило, первые насыщенные водой слои размещаются на первых 1,5 — 6 м скважины. В народе подобные водонасыщенные пласты называют верховодкой.

Водоносные горизонты, приуроченные к обломочным и глинистым осадочным отложениям, залегают относительно горизонтальными пластами. Потому определить примерную глубину водоноса на собственном участке можно по уровню зеркала воды в скважинах и колодцах соседей (+)

Верховодка не относится к горизонтам питьевой категории, дает воду с техническими характеристиками из-за традиционного загрязнения бытовыми стоками и пролитыми на землю маслами, жидкостями, содержащими продукты переработки нефти.

Если интересует более чистая вода, бурить придется до 15 — 25 м. На этой глубине шансы получить живительную влагу с питьевым статусом равны примерно 70 %, если сверху их перекрывает водонепроницаемый суглинистый или супесчаный горизонт. Нижележащие водоносные слои с глубиной 25-50 м и более на 90% гарантируют наличие качественной питьевой воды.

Гидробурением легко получить скважину 10-30 м и более. В этом случае имеем простой процесс бурения и легкую установку обсадных труб. Специалисты рекомендуют делать разведочное бурение буром 100 мм.

При положительных результатах на 10 м можно просто оставить в стволе буровую колонну с перфорированной стартовой штангой в качестве фильтра. Если вода оказалась глубже скважина разбуривается буром 200 мм и в нее заводится обсадная труба 116-125 с погружным насосом.

Как правило, водоносные пласты состоят из песка средней крупности и крупного, гравийных или щебенистых отложений. Это осадочные породы, части которых никак не связаны между собой. У несвязных горных пород самые высокие фильтрационные качества. В их пределах вода свободно перемещается и просачивается в нижележащие слои.

В природном залегании несвязные обломочные грунты обычно чередуются с глинистыми отложениями: супесями и суглинками. Тонкодисперсные частицы глинистых пород сцементированы, что препятствует свободному прохождению воды через них. Они не пропускают и не впитывают воду, формируют своеобразные платформы — водоупоры для накопления воды.

Проходя плотные глинистые слои, бур идет медленнее, быстро проходит пески и другие обломочные породы. Упираясь в водоотталкивающий глинистый слой, подстилающий водоносный пласт, бурение несколько замедляется.

Толщину водоносных и водоупорных слоев легко определить по количеству установленных во время бурения штанг

Если закачиваемую воду словно выдавливает из ствола выработки в количестве большим, чем перегонял насос, значит вскрыт водоносный слой. Бурение следует прекратить и выждать время, чтобы обеспечить суспензии возможность впитаться в грунт.

Можно ориентироваться на маячки приямка. Пока при бурении не вскрылся водоносный пласт, вода в приямке будет держаться на одном уровне. Если выработка углубилась в слой с подземной водой, объем воды в приямке увеличится.

Подготовка рабочего места

Правильная подготовка места бурения избавит от заминок в процессе работы и будет способствовать хорошему результату, поскольку перерывы в методе с подачей раствора крайне нежелательны.

Немаловажное значение имеет наличие достаточного количества воды. Чтобы гарантировано обеспечить нужное количество воды при гидробурении, необходимо рассчитывать на 15 м3 и соответственно подготовить нужный резервуар. Можно подготовить дополнительные емкости около 2 кубов или вырыть яму на 5 и более кубометров, обработав стенки глиняным раствором.

Когда запас воды подготовлен, производится монтаж малогабаритно бурильной установки МБУ. Устанавливается агрегат согласно инструкции. Сборка длится около часа и не представляет технических трудностей.

Главное условие грамотного монтажа — строго горизонтальное размещение устройства. При наличии даже минимального перекоса бурильной установки вы не сможете впоследствии установить обсадную трубу. На расстоянии 1,5-2 м от конструкции выкапываются технологические приямки для наполнения и хранения бурового раствора.

Два смежных приямка необходимы для подготовки бурового раствора перед поставкой в ствол скважины. В первом углублении раствор отстаивается, в результате чего вымытый из скважины песок оседает на дно, из второго суспензия поставляется в скважину

Приямки представляют собой углубления в грунте типа ванночек. Их соединяют переливным каналом — траншеей в виде лотка или желоба. В этих ванночках находится промывочный раствор перед закачкой ствол, туда же сливается вместе с отвалом.

Оптимальным размером приямков считается вариант 1х1х1 м. В одном приямке будет собираться жидкость из скважины для осадки твердых частиц. Перелившаяся через желоб во второй приямок отстоянная вода посредством насоса снова перекачивается в установку.

Первый приямок функционирует как отстойник и может быть меньшего размера. В процессе его необходимо периодически очищать от осевших на дно выбуренных фракций. Второй приямок считается основным. Возле него размещается мотопомпа (насос). Шланг из входного отверстия мотопомпы опускается в основной приямок. Шланг из выходного отверстия идет к буровой установке.

Несмотря на наличие четкого плана подготовки места работ, технология гидробурения очень проста и экономна. Приямки позволяют не загрязнять территорию

Нагнетаемая в буровую колонну вода охлаждает бур, что значительно увеличивает эксплуатационный ресурс инструмента. В процессе бурения вода не нагреваясь циркулирует по кругу. После окончания бурения вода просто откачивается в сделанные для нее углубления.

В случае, если надо все-таки оставить агрегат на ночь в бездействии, каретка с рабочим органом поднимается лебедкой до верхнего уровня МБУ и фиксируется. На другой день помпа запускается, работает полчаса/час и запускается привод. Затем опускается и приподнимается лебедкой колонна штанг. Когда каретка начнет легко перемещаться, можно снова начать бурение.

Бурение скважины МБУ

После технологических приготовлений и сбора буровой установки МБУ приямки заполняются рабочим раствором и начинается бурение.

После погружения стартовой штанги в грунт на 95% ее длины производится соединение ее со следующим звеном буровой колонны путем навинчивания. Процесс происходит до той поры, пока воды в приямке не станет резко увеличиваться. Весь процесс гидробурения иногда может длится от 1 до 7 дней, в зависимости от мастерства исполнителя и типа горных пород, которые представлены в данной местности.

Для бурения по маловлажным рыхлым пескам необходим некоторый запас бурового раствора, т.к. эти отложения быстро впитывают воду.

Гидробурение песчаных грунтов требует большого запаса воды и густого глинистого раствора

Глинистая составляющая суспензии препятствует просачиванию воды. Она забивает поры в стенках скважины, этим уменьшается поглощение жидкости песком. Лучше всего делать раствор, перемешивая глину миксером в приямке с водой. Перед началом работы обязательно проверьте исправность лебедки и насоса, так как при проходке песчаного грунта остановки не делаются.

Для предотвращения обвалов широкого скважинного ствола обсадная труба опускается практически одновременно с углублением буровой колонны. Желательно, чтобы по пескам обсадка несколько опережала буровой снаряд. Так надо, чтобы перекрыть постоянное поступление обрушенной рыхлой породы в ствол сбоку.

Для устройства обсадки применяются трубы из стального сплава или пластика. Сегодня пластиковые трубы получили большую популярность в виду долговечности, устойчивости к деформациям и коррозии. Однако при этом методе бурения обсадные трубы чаще всего приходится с усилием продавливать в ствол. Потому лучше предпочесть стальной вариант с резьбой для навинчивания очередного звена.

Для того чтобы надежно закрепить обсадную колонну в скважине лучше во время наращивания сразу устанавливать хомут. Они же используются при частичном выдергивании обсады из скважины, которое проводится для обнажения фильтра в стволе.

При отсутствии хомутов можно использовать крепкий трос, размещенный на буре в виде петли. Другой край троса перед откручиванием верха бура крепят к дереву, бревну или другому массивному предмету.

Для того чтобы облегчить процесс свинчивания обсадных труб, их фиксируют хомутами

Простейшую схему гидробурения сложно не понять, тем более не справиться с ее реализацией. Мотопомпой раствор подается в шланг, соединенный с буровой колонной. По полости внутри штанг жидкость перемещается на буровой снаряд и дополнительно способствует разрушению выбуриваемой породы.

Захватившая отвал жидкость направляется в первый приямок (фильтровальный). После усадки взвесей на дно приямка жидкость перетекает в смежное углубление и используется по новому кругу.

Состав буровой смеси необходимо регулировать в зависимости от проходимых пород. Для песков используется густой глинистой раствор — он укрепит стенки, не давая им разрушаться. Глинистый грунт, супеси с суглинками, можно бурить чистой водой, а для проходки по плотным породам в раствор можно добавить абразива, дроби или крупного песка.

После завершения бурения скважину необходимо хорошенько промыть чистой водой. Только после промывки может быть установлен погружной насос или заведен в ствол шланг поверхностного насоса, оснащенный сетчатым фильтром

МБУ хорошо работает на глубине 10-50 м. На практике этой установкой устраиваются скважины даже до 120 м.

Установка фильтра и обустройство скважины

После вскрытия водоносного горизонта бурение ведут до упора в подстилающий его водоупорный слой. Его можно определить по замедлению и затруднению погружения буровой колонны. Буровые штанги извлекаются после тщательной промывки скважины чистой водой.

Для повышения качества воды в скважине устанавливаются фильтры — дублирующие обсадку трубы меньшего диаметра с перфорированным первым звеном

Если проводилось бурение широкой скважины для последующей установки погружного насоса, то надо позаботиться об устройстве фильтра. Для этого в обсадную колонную вставляется еще одна, но меньшего диаметра. Первое звено внутренней обсадки должно быть с продольными щелями или просверленными по шахматному принципу отверстиями.

Чтобы улучшить качество очистки воды звено с фильтром дополняется тонкой стальной сеткой или полипропиленовым напылением.

Когда фильтр погрузится на дно, обсадную трубу слегка выдергивают из ствола так, чтобы обнажить фильтрующие отверстия. Излишек трубы обрезают и обустраивают оголовок. А если вокруг ствола формируется зазор его заполняют щебнем и заливают цементным раствором, чтобы зафиксировать устье скважины и избежать просачивания паводковых вод в водоносный пласт.

Он устанавливается таким образом, чтобы над ним был уровень воды более 3 м, но ни в коем случае он не должен касаться дна. После правильного размещения насоса скважина готова к пользованию.

Погружной насос устанавливается в скважину так, как предписано производителем. В зависимости от марки между дном выработки и насоса может быть от 0,5 до 1,0 м, необходимых для защиты от засасывания взмученной воды (+)

Завершающие этапы бурения

Когда скважина готова, необходимо произвести демонтаж бурового станка и ввести ее в эксплуатацию.

В узких выработках буровая колонна вместе с буром выполняет функцию обсадной колонны с фильтром. Извлекать из ствола их не надо, т.к. откачка воды из водозаборной точки будет производится по тем же каналам, по которым циркулировала буровая суспензия.

Процесс гидробурения отличается доступной технологией, не требующей специальных теоретических знаний. Соблюдение основных этапов процесса в совокупности с качественным оборудованием обязательно дадут хорошие результаты и порадуют вас чистой подземной водой.

Видео о гидробурении водозаборных скважин

Использование МБУ для бурения скважины на воду в супесчаных грунтах:

Проведение бурения скважины своими силами:

Избежать ошибок и мелких просчетов в гидробурении можно, не отступая от технологических принципов. Чтобы еще больше снизит финансовые расходы при единичном гидробурении частной скважины можно не приобретать МБУ, а взять агрегат в аренду. Таким образом своими руками за очень короткое время вы получите собственный, бесплатный источник водоснабжения на долгие годы.