Гидробурение скважин для водоснабжения автономно: подробный обзор технологии

Создание скважины на дачном участке позволяет обеспечить владельца необходимой водой. Однако, услуги буровых компаний могут оказаться достаточно дорогими, и не каждый может себе это позволить. Для тех, кто хочет максимально сэкономить на создании источника воды, существует альтернатива — гидробурение. Эта технология может быть незнакома многим, и тем, кто заинтересован, нужно детально разобраться в методах ее реализации.

В этом руководстве мы детально объясним, как выполнить гидробурение скважин самостоятельно. Мы подробно описали как технологические детали, так и этапы подготовки и выполнения работ. Следуя нашей тщательно проверенной информации, вы сможете легко справиться с задачей бурения.

В дополнение к подробному изложению технологии, автор рассматривает особенности подготовки участка для проведения буровых работ собственноручно. Также вы найдете информацию о необходимом оборудовании, инструментах и вспомогательных средствах. Полезные фотографии и видеоматериалы помогут вам лучше разобраться в этом непростом вопросе.

Характерные особенности гидробурения

Использование скважин как независимого источника чистой воды — это давний и надежный метод. Среди традиционных способов, порой отнимающих много ресурсов, гидробурение выделяется своей экономичностью и универсальностью.

Частично о других методах бурения скважин можно узнать в нашей другой статье.

Этот довольно простой процесс прокладывания скважины имеет свои нюансы; незнание которых может обернуться многочисленными трудностями. Главная суть заключается в комплексном подходе.

Уникальная особенность гидробурения состоит в том, что выемка материалов осуществляется не традиционным инструментом, а за счет напорной струи воды.

Во время бурения осуществляется также промывка выработки, что позволяет сократить время между бурением и эксплуатацией скважины.

При устройстве водозаборной скважины обязательно устанавливается обсадка, которая должна немного опережать буровой инструмент.

Вода, откачиваемая из скважины, отводится через шланг в специальную емкость, где она отстаивается и очищается от взвеси, после чего используется повторно.

Для выполнения гидробурения не требуется высокая буровая вышка — подойдет компактный станок, так как снимая буровую колонну, необходимость отпадает.

Процесс бурения осуществляется как шнековым, так и колонковым методом. В самодельных станках вода подается к буровой части через полость бурильных штанг.

Основным недостатком гидробурения считается образование грязи и слякоти в процессе работы. Для минимизации этого фактора следует подготовить несколько ведер или вырыть специальные ямы для сбора воды.

Вода должна подаваться под значительным давлением, поэтому перед началом работ потребуется соответствующее оборудование.

Процесс гидробурения — динамика и особенности

Этот метод сочетает в себе разрушение породы специальным инструментом и вымывание разрушенных частиц наружу рабочей жидкостью, создавая давление.

Нагрузку для погружения в землю обеспечивает вес бурильных штанг и оснастки, которая закачивает промывочную жидкость в образованную скважину.

Промывочная жидкость представляет собой смесь воды и мелких частиц глины, которая создается с небольшой густотой для облегчения потока. Мотопомпа забирает раствор из приямка и под давлением направляет его в буровой ствол.

Простота процесса гидробурения, доступность технологии и ее быстрота обеспечили этому методу популярность среди владельцев загородных участков.

Вода в данном процессе выполняет несколько ключевых функций:

• вымывает частицы разрушенной породы;
• вывозит обломки наружу;
• охлаждает рабочие поверхности буровых инструментов;
• шлифует стенки скважины;
• укрепляет стенки, предотвратив обрушение и засорение ствола.

С углублением, буровая колонна увеличивается с помощью штанг — отрезков трубы длиной 1.2-1.5 м, диаметром 50-80 мм. Количество штанг определяется на основании глубины водоносного слоя, которую можно узнать, опросив соседей о высоте уровня воды в их скважинах или колодцах.

Предполагаемую глубину скважины делят на длину штанги, чтобы рассчитать необходимое количество штанг для работы. На концах каждой из штанг следует нарезать резьбу для соединения.

На одной стороне нужно установить муфту, желательно приварив ее, чтобы она не раскручивалась.

Гидробурение позволяет создать источник воды на дачном участке без привлечения специализированной буровой команды.

В чистом виде гидробурение встречается довольно редко, так как требует значительного давления воды. Бурение через плотные слои глины также может быть непростой задачей. Чаще всего используется метод с забурником.

Этот способ схож с роторным бурением, но без вращающего механизма. Для более точного центровки скважины и преодоления уплотненных участков применяются буры лепестковой или конусной формы.

Гидробурение как метод не подходит для разработки скальных пород. Если в слое присутствуют щебень, галька или песок с крупными валунами, лучше отказаться от этого способа.

Использовать воду для поднятия из скважины тяжелых камней или кусочков твердых пород — технически осуществить невозможно.

Добавление абразивных веществ в рабочую жидкость позволяет увеличить скорость проходки за счет усиленного разрушительного воздействия.

Достоинства гидробурения скважин

Технология гидробурения стала популярной относительно недавно, и в народе возникло множество мифов о ней. Одним из основных заблуждений является мнение, что этот метод подходит только для мелких скважин. Это не так.

С соответствующим техническим обеспечением гидробурение может достигать глубины более 250 метров. Тем не менее, средняя глубина бытовых скважин обычно составляет 15-35 метров.

Согласно расчетам, мнение о высокой стоимости этой технологии также является ошибочным. Быстрая скорость работ значительно снижает финансовые затраты.

К основным преимуществам гидробурения можно отнести:

• компактные размеры оборудования;
• возможность бурения на ограниченной площади;
• минимум технологических операций;
• высокая скорость выполнения работ — до 10 м в день;
• безвредность для окружающей среды;
• возможность выполнения работ самостоятельно;
• низкая стоимость.

Наверное, самым значимым преимуществом гидробурения является возможность осуществления работ на благоустроенных территориях без разрушительных последствий.

Используя технологию гидробурения на установках МБУ, можно проводить весь процесс на ограниченной площадке, не нарушая благоустройство.

Преимущества гидробурения становятся особенно очевидными при сравнении с сухим бурением, где требуется постоянно извлекать инструмент для очистки и последующей подачи в скважину.

Эта технология наиболее подходит для работы с мелкообломочными осадочными грунтами, которые легче всего извлекаются из скважины с помощью желонки. Буровой раствор избавляет от необходимости использования желонки.

Разумеется, для успешного выполнения работы потребуется соответствующее оборудование, так как одним ручным буром, даже на небольших глубинах, не обойтись.

Оборудование, необходимое для гидробурения

Как правило, стандартное гидробурение выполняется с помощью компактных установок. Это отличное решение для дачного участка и оптимальный метод самостоятельного получения водных ресурсов.

Для того чтобы подать рабочую жидкость в ствол скважины, необходимо обеспечить достаточное давление, что требует наличия насоса или мотопомпы, подходящей для грязных жидкостей.

Иногда в рабочую жидкость добавляют дробь или крупный песок для увеличения эффективности проходки. В случае встречи с крупными обломками, необходимы шарошечные и резцовые долота для разрушения гальки.

Если на соседних участках во время бурения или копки колодцев возникли большие камни, начальную штангу следует оснастить усиленным буром — долотом, который должен быть надежно закреплен, чтобы не мешать потоку воды.

Наиболее предпочтительными для гидробурения являются специальные малогабаритные установки МБУ, имеющие высоту 3 м и диаметр 1 м.

Это устройство включает в себя:

• металлическую рамную конструкцию разборного типа;
• бурильный инструмент;
• лебедку;
• двигатель, передающий усилие на бур;
• вертлюг для скользящего соединения компонентов;
• водяную мотопомпу для создания давления;
• разведочный или лепестковый бур;
• буровые штанги для формирования колонны;
• шланги для вливания воды от мотопомпы к вертлюгу;
• блок управления.

Среди необходимого оборудования также желательно иметь преобразователь тока, чтобы обеспечить стабильное электроснабжение процесса, а также лебедку для подъема и спуска обсадных труб.

При выборе мотопомпы рекомендуется отдать предпочтение более мощной модели, поскольку предполагается высокая нагрузка. В процессе гидробурения также понадобятся сантехнические инструменты: трубный ключ, ручной зажим и пересадочная вилка.

Гидробурение — это процесс, при котором рабочая жидкость постоянно циркулирует. Насос отвечает за доставку водной суспензии с взвешенными частицами земли из скважины в приямок, где происходит осаждение взвеси, после чего очищенная жидкость возвращается в скважину.

Однако можно провести гидробурение неглубоких скважин без использования приямка. Тактика без приямка не нуждается в углублении для отстаивания рабочей жидкости, что экономит время и позволяет бурить даже в условиях гаража или подвала.

Если на соседнем участке имеется заброшенный пруд, то это также позволяет обойтись без устройства приямков. К качеству подаваемой в скважину воды предъявляются незначительные требования.

Для гидробурения потребуется мотопомпа, которая может перекачивать сильно загрязненную воду. Рекомендуется выбирать агрегат с напором в 26 метров, давлением 2,6 атм и минимальной производительностью 20 м³/ч.

Более мощное оборудование обеспечит быстрое и эффективное бурение, а также качественную промывку скважины. Важно, чтобы из скважины постоянно поступал хороший поток воды.

Этапы выполнения работ

Технология гидробурения уникальна и требует точного соблюдения всех этапов. На начальном этапе необходимо подготовить бурильное оборудование, смешать раствор для промывки и подготовить обсадную трубу, а затем собирать установку и начинать бурение.

Обсадная колонна должна наращиваться по мере углубления скважины для удержания стенок. Это необходимо для предотвращения обрушения рыхлого песка, попадания гальки или разбухших глиняных слоев в ствол скважины.

Бурение прекращается, когда обнаруживается водоносный слой. Все этапы гидробурения содержат определенные нюансы, познание которых приходит с опытом работы.

Шаг #1 — выяснение глубины водоносных слоев

Для успешного завершения процесса крайне важно определить наличие воды и приблизительную глубину залегания водоносного слоя на участке.

Если не удалось получить нужные данные от соседей, стоит обратиться в местную буровую или строительную организацию, которая проводила работы неподалёку от вашего участка.

Как правило, водоносные слои находятся на глубине 1,5 — 6 метров. Эти слои в народе известны как верховодка.

Водоносные горизонты, связанные с обломочными и глинистыми осадками, располагаются в основном горизонтально. Поэтому оценить глубину водоносного слоя на вашем участке можно, основываясь на уровне воды в скважинах и колодцах соседей.

Верховодка не бывает питьевой и содержит воду низкого качества из-за загрязнения бытовыми стоками и маслами. В случае, если необходимо более чистая вода, бурение следует продолжать до глубины 15 — 25 метров. На этой глубине шанс найти питьевую воду составляет примерно 70%, если сверху её перекрывает водонепроницаемый слой из суглинка или супеси.

Глубокие водоносные слои (25-50 метров и более) на 90% гарантируют наличие чистой питьевой воды.

Гидробурением можно получить скважину глубиной 10-30 метров и более. Это обеспечивает быстрый процесс бурения и простое установление обсадных труб. Специалисты рекомендуют начинать с разведочного бурения буром диаметром 100 мм.

При получении положительных результатов на 10 метрах можно оставить в стволе буровую колонну с перфорированной штангой в качестве фильтра. Если вода залегает глубже, нужна будет буровая установка с диаметром 200 мм, куда ставится обсадная труба 116-125 с погружным насосом.

Как правило, водоносные слои состоят из песка средней и крупной фракции, а также гравийных или щебенистых отложений. Эти породы не связаны между собой.

Несвязные горные породы обладают высокими фильтрационными свойствами. Вода свободно проходит сквозь них и попадает в нижележащие слои.

В природе несвязные обломочные грунты чередуются с глинистыми отложениями: супесями и суглинками. Крупные частицы глины препятствуют движению воды через них.

Глиняные отложения не поглощают воду, создавая водоупоры для её накопления.

При бурении через плотные глинистые слои скорость снижается, а буром легко проходят пески и другие рыхлые породы. Когда бур упирается в водоотталкивающий глинистый слой, процесс несколько замедляется.

Определить толщину водоносных и водоупорных слоев можно по количеству штанг, установленным во время бурения.

Если подкачиваемая вода «выдавливается» из ствола в большом объеме, это указывает на то, что вскрыт водоносный слой. Бурение останавливается на некоторое время, чтобы дать возможность суспензии впитаться в грунт.

Также стоит обращать внимание на уровень воды в приямке. Пока не был вскрыт водоносный пласт, уровень воды в приямке остается постоянным, а при углублении в воду он начнёт увеличиваться.

Шаг #2 — подготовка рабочего пространства

Качественная подготовка места бурения минимизирует возможные проблемы в процессе работы и улучшает конечный результат, так как перерывы при подаче раствора нежелательны.

Особенно важно наличие достаточного объема воды. Для обеспечения нужного количества жидкости при гидробурении рекомендуется рассчитывать на 15 м³ и подготовить соответствующий резервуар.

Можно выделить дополнительные ёмкости объемом около 2 кубов или вырыть яму на 5 м³ и более, обработав её стенки глиняным раствором.

После подготовки запасов воды осуществляется монтаж малогабаритной буровой установки. Агрегат устанавливается в соответствии с инструкцией. Сборка занимает примерно час и не вызывает технических сложностей.

Главное условие успешного монтажа — строго горизонтальное положение устройства. Даже минимальные наклоны могут затруднить установку обсадной трубы.

На расстоянии 1,5-2 метров от установки создаются технологические приямки для хранения и приготовления бурового раствора.

Необходимы два примыкающих приямка для отстаивания бурового раствора до его подачи в скважину. В первом растворе оседают тяжелые частицы, а во втором он отправляется в скважину.

Приямки представляют собой углубления, подобные ванночкам, и соединяются переливным каналом — траншеей. Здесь располагается промывочный раствор до его закачки в колонну.

Рекомендуемый размер приямков — 1х1х1 м. В первом будет накапливаться жидкость для осаждения твердых частиц, а перелившийся в данный приямок раствор насосом будет снова перекачиваться в установку.

Первый приямок работает как отстойник и может иметь меньшие размеры. Его нужно регулярно очищать от осевших остатков. Второй приямок является основным.

Возле него устанавливается мотопомпа. Шланг от входа устройства опускается в главный приямок, а выходной шланг соединяется с буровой установкой.

Несмотря на наличие четкого плана, технология гидробурения остается простой и эффективной. Приямки препятствуют загрязнению окружающей территории.

Вода, подающаяся в буровую колонну, помогает охлаждать бур, что значительно увеличивает срок службы инструмента. В процессе бурения вода циркулирует без нагрева. После завершения работы она просто откачивается в подготовленные углубления.

Если установка должна оставаться неактивной на ночь, каретка с рабочей частью поднимается лебедкой до верхнего уровня и фиксируется.

На следующий день насос запускается на полчаса или час, а потом активируется привод. Затем колонна штанг поднимается и опускается с помощью лебедки. Когда каретка начинает двигаться плавно, бурение можно продолжить.

Шаг #3 — бурение скважины с помощью МБУ

После всех подготовительных этапов и сборки буровой установки приямки заполняются рабочим раствором и начинается бурение.

После опускания стартовой штанги в землю на 95% её длины производится соединение её со следующим звеном буровой колонны через навинчивание, пока уровень воды в приямке не увеличится резко.

Гидробурение может длиться от 1 до 7 дней в зависимости от квалификации бурильщика и вида горных пород в данной местности.

Для бурения в маловлажных рыхлых песках необходим запас бурового раствора, так как такие отложения быстро поглощают влагу.

В процессе гидробурения песчаных грунтов важно иметь значительный запас воды и густого глинистого раствора.

Глинистая составляющая уменьшает риск просачивания воды, забивает поры стенок скважины и снижает поглощение жидкости песком.

Наилучший способ приготовления раствора — смешивание глины с водой с помощью миксера в приямке. Перед началом работ обязательно проверьте исправность лебедки и насоса, поскольку остановки при работе с песчаным грунтом недопустимы.

Чтобы избежать обрушения широких скважин, обсадная труба помещается параллельно с углублением буровой колонны. Рекомендуется, чтобы обсадка немного опережала буровой снаряд, чтобы предотвратить непрерывное поступление обрушенного материала в ствол со стороны.

Для создания обсадки используются трубы из стального сплава или пластиковые конструкции. В настоящее время пластиковые трубы стали весьма популярными благодаря своей долговечности и устойчивости к деформациям и коррозии.

Тем не менее, в процессе бурения обсадные трубы зачастую приходится сильно задвигать в ствол. Поэтому лучше выбрать стальные трубы с резьбой для навинчивания новых звеньев.

Чтобы надежно закрепить обсадную колонну в скважине, рекомендуется сразу устанавливать хомуты в процессе наращивания. Эти хомуты также полезны при частичном извлечении обсады, когда необходимо обнажить фильтрующий элемент в стволе.

Если хомутов нет, можно использовать прочный трос, который обвязывается вокруг бура в форме петли. Второй конец троса прикрепляется к крепкому предмету, например, дереву или бревну, перед тем как открутить верхнюю часть бура.

Для упрощения свинчивания обсадных труб используются хомуты. В этом случае нижняя часть обсадной колонны остается неподвижной, а звенья откручиваются по очереди.

Принцип работы системы гидробурения прост и интуитивно понятен. Мотопомпа нагнетает раствор в шланг, соединенный с буровой колонной. Жидкость подается по внутренним каналам штанг к буровому снаряду, что способствует разрушению породы во время бурения.

Жидкость, захватывающая обломки породы, направляется в первый приямок (фильтровальный). После осаждения взвесей на дно, жидкость перетекает в соседнее углубление и используется вновь.

Состав буровой смеси нужно корректировать в зависимости от типов грунта. Для песков применяется густой глинистый раствор, который укрепляет стенки и предотвращает их разрушение.

Для бурения глинистых, супесчаных и суглинистых грунтов можно применять чистую воду, в то время как для плотных пород в раствор можно добавлять абразивные материалы, дробь или крупный песок.

По окончании бурения скважину следует тщательно промыть чистой водой. Установка погружного насоса или шланга поверхностного насоса с сетчатым фильтром разрешается только после промывки.

МБУ эффективно функционирует на глубинах от 10 до 50 метров, но на практике возможно бурение скважин до 120 метров.

Шаг #4 — установка фильтра и обустройство скважины

После того как вскрыт водоносный горизонт, бурение следует продолжать до упора в водоупорный слой. Этот слой определяется по замедлению и затруднению погружения буровой колонны. Буровые штанги извлекаются только после тщательной промывки скважины чистой водой.

Для повышения качества воды в скважине устанавливаются фильтры — более тонкие трубы с перфорированным первым звеном, которые дублируют обсадку.

Если бурение производилось для установки погружного насоса, необходимо создать фильтр. Внутрь обсадной колонны добавляется еще одна труба меньшего диаметра.

Первое звено этой внутренней обсадки должно иметь продольные щели или отверстия, просверленные по шахматному принципу.

Для улучшения процесса очистки воды, звено с фильтром дополнительно оборудуется тонкой стальной сеткой или полипропиленовым покрытием.

Когда фильтр опустится ко дну, обсадную трубу аккуратно выдергивают так, чтобы обнажить отверстия для фильтрации. Излишки трубы отрезаются, и формируется оголовок.

Если между стенками скважины образуется зазор, он заполняется щебнем и заливается цементным раствором для закрепления верхней части скважины и предотвращения просачивания паводковых вод в водоносный слой.

Фильтр устанавливается так, чтобы сверху его уровень воды превышал 3 метра, но он не должен касаться дна. После правильной установки насоса, скважина готова к эксплуатации.

Погружной насос устанавливается в скважину в соответствии с рекомендациями производителя. В зависимости от марки, расстояние между дном скважины и насосом должно составлять от 0,5 до 1 метра для защиты от захвата мутной воды.

Шаг #5 — завершающие этапы бурения

Когда скважина готова, необходимо демонтаж бурового оборудования и ввод ее в эксплуатацию.

В узких скважинах буровая колонна вместе с буром выполняет роль обсадной колонны с фильтром. Их не нужно извлекать, так как откачка воды из водозаборной точки будет производиться по тем же каналам, по которым циркулировала буровая суспензия.

Технология гидробурения отличается доступностью и не требует углубленных теоретических знаний. Соблюдение основных этапов процесса в сочетании с качественным оборудованием обеспечит отличные результаты и даст возможность пользоваться чистой подземной водой.

Также вам может быть интересна информация о том, как раскачать скважину после бурения, описанная в данной статье.

Выводы и полезное видео по теме

Использование МБУ для бурения скважины на воду в супесчаных грунтах:

Проведение бурения скважины своими руками:

Для предотвращения ошибок и мелких недочетов в гидробурении необходимо придерживаться технологических принципов.

Чтобы еще больше сократить затраты при бурении частной скважины, вы можете взять МБУ в аренду вместо его покупки. Таким образом, вы сможете самостоятельно создать источник водоснабжения на многие годы всего за короткий промежуток времени.

Знакомы ли вы с методом гидробурения? Или предпочитаете более традиционные способы бурения скважины? Возможно, вы заметили неточность в представленном алгоритме гидробурения? Мы будем рады вашим комментариям под этой статьей.