Бурение скважин
Бурение — сложный и трудоемкий процесс. Сооружение скважины ручным способом, включая все подготовительные работы, занимает 7—15 дней, а иногда и более. При производстве работ встречаются непредвиденные обстоятельства, обусловленные плохим знанием свойств разбуриваемых пород и условий залегания подземных вод, поломками инструмента и авариями в скважине. Поэтому бурение требует тщательной подготовки и большого терпения.
Скважину диаметром до 100 мм и глубиной до 10 м можно пробурить вручную, не прибегая к треногам и лебедкам. Однако для этого необходим труд трех-четырех человек. Для облегчения работ и бурения скважин больших диаметра и глубины (около 25 м) необходимо использовать ворот, лебедку и треногу (рис. 1).
Тренога (рис. 2) состоитиз трех бревен длиной 5—8 м и диаметром 13—18 см или стальных труб диаметром около 10 см. Высота треноги зависит от длины обсадных труб. Ее можно уменьшить, если выкопать на месте заложения скважины шурф, перекрыв еготолстыми досками. В верхней части бревен или труб просверливают отверстия, в которые вставляют шкворень для их соединения. К нему подвешивается серьга для блока.
Ворот изготовляют из круглых бревен длиной 2 м и диаметром 25 см. В его торцы загоняют два заершенных шкворня. Концы шкворней пропускают через ушки ног треноги. На бревне укрепляют крестовины, с помощью которых вращают ворот для подъема груза. Вместо ворота применяют лебедку (рис. 3), которая-крепится к врытым в землю стойкам и прикрепляется теснинами к ногам треноги. Лебедку можно устанавливать отдельно, как показано на рис. 1.
Треногу поднимают по схеме, приведенной на рис. 4. После подъема ее закрепляют распорками, а ноги опирают на подкладочные бруски.
Для бурения скважин глубиной до 25—30 м и диаметром 150—200 мм вместо треног используют копры из четырех бревен.
После установки треноги и лебедки через подвешенный ролик спускают веревку и отмечают место заложения скважины. В этой точке укладывают две доски с полукруглыми выемками для прохождения бурового инструмента. При бурении извлеченную породу относят в сторону и из нее отбирают образцы для составления точного геологического разреза. Скважину бурят без обсадных труб до того момента, когда начинается оплывание стенок. В этом случае в скважину необходимо спускать трубы и вести бурение с одновременным опусканием труб.
Штанговое бурение вручную ведется с помощью ложки, желонки и штанг. Для этого необходим набор ключей, хомутов и подкладных вилок. Все операции проводят два-три человека. Буровую ложку навинчивают на штанги и устанавливают через прорези в настиле в небольшое заглубление в земле. На штангах на высоте 1,5 м закрепляют хомуты. Они могут быть либо металлическими, либо деревянными. При нажатии на хомуты двое рабочих начинают вращать штанги по часовой стрелке. Через каждые три-четыре оборота инструмент следует поднимать на 5—10 см, чтобы оторвать ложку от забоя. Это в значительной степени облегчает работу. При забурив ании необходимо соблюдать точно вертикальное положение штанги. Это легче сделать, если один рабочий будет наблюдать за сохранением отвесного положения штанги. Для этой же цели рабочие должны при бурении передавать рукоятки шарнирного хомута друг другу, а не ходить вокруг скважины.
Не рекомендуется удлинять концы шарнирных хомутов или ключей при помощи патрубков, так как это может привести к скручиванию штанг и инструмента. При забуривании в сухих и плотных породах следует добавлять в скважину воду. До забуривания на штанге делают отметку мелом на высоте 50—70 см от настила. Бурение надо прекратить, когда эта отметка приблизится вплотную к настилу. Двое рабочих вручную свободно могут извлечь из скважины штангу и навинченную на нее ложку с породой. После очистки наконечника от породы его опускают обратно на забой, и процесс повторяется в том же порядке.
Бурят до тех пор, пока стенки скважины не начнут обрушаться. Это устанавливают по замеру глубины скважины при спуске ложки или по прекращению углубления скважины при бурении. Обычно обрушение скважины начинается при достижении ложкой сухих или сильно увлажненных песков. В глинах, суглинках, супесях обрушений не происходит.
Как только отмечено обрушение стенок, необходимо опускать в скважину обсадные трубы.
Обсадка трубами ведется следующим образом. На поставленной в скважину трубе закрепляют деревянный хомут, двое рабочих берутся за концы хомута и начинают толчками вращать трубу по ходу часовой стрелки. Башмак обрезает стенки скважины, и обсадная труба постепенно опускается. Когда от обычных толчков труба перестанет опускаться, прием обсадки следует изменить: первым толчком вращать трубу против часовой стрелки, а вторым толчком — по часовой стрелке. Все обсадные трубы, включая направляющую, должны иметь строго вертикальное положение. Вертикальность первой трубы необходимо проверять отвесом с разных сторон до опускания ее в скважину. Первую трубу надо посадить как можно ниже — при этом удобнее опускать в скважину инструмент. При спуске труб скважину периодически чистят желонкой.
Штанговое бурение с помощью треноги значительно облегчает и ускоряет работы по сравнению с ручным бурением. При бурении с треногой выкапывают на месте заложения скважины шурф и застилают его досками. Забуривание ложкой (или змеевиком) начинают так же, как и в предыдущем случае, и с соблюдением тех же правил, но спуск инструмента в скважину, а также периодический отрыв наконечника от забоя во время забуривания производят при помощи лебедки или ворота.
Инструмент опускают и поднимают следующим образом. При массе инструмента (включая штанги) не более 30—40 кг его можно с соблюдением необходимых предосторожностей опускать в скважину вручную. Более тяжелый инструмент следует опускать с применением подъемного механизма, что медленнее, но безопаснее.
Когда инструмент углубится в породу настолько, что над устьем скважины останется конец штанги длиной не более 1 м, наращивают очередную штангу. После углубления на 50—70 см инструмент извлекают на поверхность посредством наматывания каната на вал ворота (барабан лебедки). При появлении муфты над устьем скважины подъем прекращают и под нее подводят захват в виде вилки для удержания инструмента на весу. Второй захват находится под муфтой верхнего конца штанги. Захват может быть заменен хомутом.
Для нанесения ударов буровым инструментом по забок) при работе с желонкой и долотом используют балансиры (рис. 5). Они представляют собой обычные рычаги, к которым присоединяют канат. На канате подвешивается инструмент. Силу ударов можно регулировать путем увеличения или уменьшения высоты подъема инструмента над забоем. Это достигается изменением плеча рычага или амплитуды его качания.
Ударное бурение можно выполнять и без балансира. Для этого используется ворот. Трос или канат, на котором подвешен инструмент, наматывается в два оборота на ворот, а свободный конец держит рабочий. При вращении ворота кольца троса проскальзывают на его валу. Если же свободный конец натянуть, то проскальзывание троса прекращается и инструмент поднимается над забоем. Для его сбрасывания достаточно ослабить натяжение троса.
Канатное (бесштанговое) бурение отличается от штангового тем, что трубы заменены канатом или тросом. Бурение ведется только желонкой и долотом. В сочетании с треногой, воротом и лебедкой данный способ весьма производителен и прост.
В комплект инструмента для канатного бурения входят: долота, желонки, ударная штанга, блок для каната, ворот или лебедка, канатный крюк, вертлюжная пробка. При отсутствии ударной штанги для усиления удара можно использовать более тяжелую, т. е. более длинную и толстостенную желонку. При применении ударной штанги и не слишком длинной желонки (не более 2 м) увеличивается сила удара желонки о забой и, следовательно, производительность бурения, между тем как применение длинной желонки вследствие большого трения дает меньшую силу удара.
В вязких породах желонка вообще не падает на забой, а сползает, поэтому целесообразно увеличивать массу бурового снаряда за счет добавления ударной штанги хотя бы упрощенного типа.
При канатном бурении шурф с правильно обозначенным центром, точно соответствующим центру отверстия для трубы в настиле, имеет еще большее значение, чем при штанговом забуривании скважины, когда направляющая труба может быть опущена почти на полную свою длину в заранее пробуренное отверстие в породе.
При бесштанговом бурении первую обсадную трубу опускают до забоя шурфа и устанавливают вертикально, а к доскам настила пришивают доски (или бруски), не дающие трубе отклоняться от вертикального положения. При помощи деревянных хомутов трубу описанным ранее способом начинают вращать и врезают в породу.если последняя не очень твердая (глины, суглинки). После того как труба перестает опускаться под влиянием собственного веса, скопившуюся под башмаком породу очищают желонкой, спускаемой внутрь трубы на тросе или канате. Желонку прикрепляют к канату или тросу при помощи серьги с вертлюгом и муфтой, снабженной такой же резьбой, как и ударная штанга или вилка желонки.
При наличии ударной штанги (массой около 16 кг) ее навинчивают на резьбу вилки желонки, а вертлюг крепят к резьбе ударной штанги. Это усиливает удары желонки о забой, и она быстрее наполняется. Клапан желонки при давлении на породу открывается, и порода поднимается в желонке выше клапана.
Для наполнения желонки породой ее необходимо неоднократно ударять о забой. К тросу (или канату) в его части, идущей от блока к лебедке или вороту, на высоте 3—4 м от настила прикрепляют четыре— шесть веревок, при натягивании которых рабочие поднимают желонку над забоем, а при быстром ослаблении веревок сбрасывают ее на забой. Нельзя заполнять желонку до отказа, так как через верхний ее край порода может попасть в пространство между желонкой и обсадной трубой. Это опасно в том отношении, что при бурении крепкой породы ее частицы могут заклинить желонку в трубах и привести к аварии. Поэтому для наблюдения за углублением желонки в породу на тросе делают отметку (перевязывая его проволокой или шпагатом) на высоте над устьем скважины, равной не более половины длины желонки.
Наполненную породой желонку извлекают из скважины, освобождают от породы опрокидыванием, после чего вновь опускают для повторения приемов бурения. По мере, углубления забоя канат удлиняют, сматывая его с барабана лебедки или ворота.
В зависимости от массы инструмента и глубины скважины применяют пеньковые канаты диаметром 20 мм и более, изготовленные из трех-четырех прядей. Канаты следует применять только новые или испытанные на разрыв при помощи лебедки (ворота). Стальной трос для работы желонкой и долотом может иметь диаметр 10 мм; для подъема обсадных труб во время обнажения фильтра необходимо применять трос диаметром 12—15 мм. В тех же случаях, когда на забое появляется настолько твердая порода, что она не бурится желонкой, последнюю следует заменить зубильным долотом для разрыхления породы. Разрыхленную породу извлекают из скважины желонкой.
Водопровод в частном доме и коттедже - Бурение скважин
Остались вопросы по теме - "Бурение скважин", задайте их на