Трубный колодец (скважина)

Рис. 38. Схема трубного колодца. 1 — пробка; 2 — отстойник; 3 — сетка; 4 — сальник; 5 — обсадная труба; 6 — вспомогательная обсадная труба; 7 — глиняный замок; 8 — слой гравия; 9 — водоносный слой; 10 — водоупорный слой; 11 — межпластовый водоносный слой; 12 — водоупорный слой.

Рис. 39. Шурф для ручного бурения скважины: 1 — нижние лежни; 2 — нижний настил; 3 — обшивка стен шурфа; 4 - шурф 1,5x1,5 м глубиной 2—3 м; 5 — верхние лежни; 6 — верхний настил.

Как уже говорилось, дебит, или водообильность, колодца (суточное поступление воды) практически не зависит от диаметра шахты. Поэтому иногда (особенно при глубоком залегании водоносного горизонта, 15—20 м) быстрее и дешевле устроить колодец-скважину, который не требует рытья шахты: вместо этого бурят скважину диаметром 50—300 мм и укрепляют ее стенки обсадной трубой (из металла, асбоцемента, пластика). Такие колодцы чаще всего оборудуют электронасосами. Бурение очень глубоких скважин (более 40 м) обходится достаточно дорого. Имеет смысл строить такие колодцы для коллективного пользования — обычно они обладают достаточно большим дебитом и отличным качеством воды.

На месте будущей скважины роют шурф размерами 1,5x1,5 м и глубиной не менее 2 м (можно и глубже). Шурф защищает скважину от осыпания верхнего, наименее прочного слоя грунта. Стенки шурфа обшивают досками, чтобы не осыпались, а на дне устраивают пол: кладут строго горизонтально два лежня, укрепляют их колышками, поперек прибивают толстые (50-миллиметровые) доски 150-миллиметровыми гвоздями. По краям шурфа, на поверхности, тоже укладывают и укрепляют лежни и на них настилают пол (рис. 39).

Для бурения скважины (вращательного или ударного) используют буровую колонку, которую подвешивают с помощью буровой вышки, снабженной блоком с подъемником над точкой бурения. Буровая колонка состоит из буровых штанг, которые по мере углубления скважины наращивают с помощью переходных муфт. Снизу буровая колонка снабжена буровой головкой — режущим и/или ударным инструментом. Для вращения колонки используют вороток, а для удара — ударную бабу. Процесс бурения с использованием вышки показан на рис. 40.


Копер (вышка)

Проще всего изготовить вышку в виде треноги из слег (тонких бревен) диаметром 150—200 мм и длиной 8—9 м, скрепленных в вершине железным шкворнем. К этому же шкворню крепят блок для подъема бурильной колонки. Между двумя ногами укрепляют ворот или лебедку (таль, полиспаст). На третьей ноге можно врезать и прибить поперечины, служащие ступеньками.

Рис. 40. Буровая вышка (а) и проходка бура к водоносному слою (б) (шурф не показан): 1 — ноги; 2 — подъемник; 3 — буровая колонка; 4 — ступеньки для подъема рабочего к узлу крепления блока; 5 — бур.

Рис. 41. Верхний узел бурильной вышки. 1 — шкворень с шайбами и гайками, пропущенный через отверстия в ногах; 2 — серьга блока; 3 — блок; 4 — трос, перекинутый через блок, с крюком для подвешивания буровой колонки.

Рис. 42. Буровой вертлюг. 1 — серьга из прутка диаметром 16 мм, приваренная к кругляку; 2 — кругляк с центральным отверстием; 3 — хвостовик, верхняя часть которого вращается в кругляке и закреплена гайкой с шайбой и шплинтом, препятствующий самоотвинчиванию; средняя часть выполнена в виде шестигранника под гаечный ключ, а нижняя часть имеет резьбу для ввинчивания в муфту буровой штанги.

Рис. 43. Хомут-вороток. a — стальной; б — деревянный.

Для сборки треноги три одинаковые слеги укладывают рядом, в каждой слеге на расстоянии не менее 100 мм от тонкого конца просверливают отверстие на 2—3 мм больше диаметра шкворня (шпилька с резьбой М32 — М36) и собирают верхний узел с блоком, как показано на рис. 41. Затем подравнивают комлевые концы слег и поднимают треногу, устанавливая ее по отвесу, спущенному с блока, над шурфом. Концы ног слегка заглубляют в землю и утрамбовывают щебенкой.

К верхней буровой колонке привинчивают буровой вертлюг — шарнирную серьгу, которую цепляют за крюк подъемника. Благодаря шарниру при вращении буровой колонки трос подъемника не скручивается (рис. 42).

Для вращения подвешенной к крюку подъемника буровой колонки используют хомут-вороток (рис. 43).

Буровая колонка

Буровая колонка — это набор буровых штанг, соединенных муфтами в одну трубу. Штанга представляет собой трубу с утолщенными стенками из стали с высокими прочностными характеристиками (на сжатие, растяжение, скручивание).

Стандартная длина штанги — 3 м. При бурении без вышки или с невысокой вышкой используют укороченные штанги длиной 1,5 м.

Штанга на обоих концах имеет резьбу, которая служит для наращивания длины колонки с помощью муфт.

В качестве обсадной трубы стоит воспользоваться пластмассовой трубой для питьевой воды (O160 мм или 200 мм). Преимуществ много: малый вес упрощает ручные работы; отсутствие коррозии также немаловажный фактор. Отрезки трубы должны быть сварены сплошным швом, например, мощным паяльником, или герметично соединены иным способом. Опускаемая в скважину труба должна быть герметичной по всей длине!

На собранную колонку сверху навинчивается вертлюг для вывешивания на крюке подъемника, а снизу — переходник, имеющий специальную коническую резьбу под хвостовик буровой головки.

Вместо стандартных штанг можно использовать (при бурении на глубину до 30 м) стальные водопроводные (или газовые) трубы, но соединительные муфты должны быть не чугунными и не бронзовыми, а стальными, длиной не менее двух диаметров.

Напомним, что на водопроводных трубах и муфтах нарезается не метрическая, а трубная резьба.

Трубная резьба обозначается: d"труб. где d" — внутренний диаметр трубы в дюймах.

Для ударного бурения можно использовать и жерди, изготовленные из стволов молодых деревьев (ели, дуба, лиственницы, ясеня). На конец жердей насаживают отрезок стальной трубы, снабженной резьбой.

Буры (буровые головки)

Рис. 44. Буровые головки. 1 — бур-ложки (гладкая и спиральная); 2 — спиральный бур (змеевик); 3 — бур-долото (плоское, коническое и пирамидальное); 4 — желонка.

Буровая головка — это режущий или ударный (или и то и другое) инструмент, который крепится на конце нижней штанги буровой колонки (рис. 44).

Режущий (вращательный) бур врезается в породу при вращении, при этом бур опускается вглубь, а порода заполняет полость между режущими плоскостями бура по всей его высоте.

После этого буровую колонку с буром извлекают и очищают от породы. Если буровая головка имеет небольшую длину, она захватит мало породы, и весь цикл (спуск, вращение, извлечение, очистка), в котором собственно бурение занимает по времени незначительную часть, придется повторять слишком часто.

Поэтому понятно, что надо применять буры достаточно длинные — это увеличивает производительность каждого цикла и существенно сокращает время бурения скважины в целом.

Существуют различные конструкции буров — они предназначены для бурения в породах разной устойчивости.

Бур-ложки применяют для бурения малоосыпающихся пород (влажный песок, глинистый песок, суглинок, песчаная глина, песок с мелким гравием). Конструктивно буровая ложка представляет собой стальной цилиндр с продольной или спиральной прорезью, снабженный резьбовым хвостовиком. Изготавливают ее или из свернутой стальной пластины, или из стальной трубы с обязательной последующей закалкой. Длина ложки около 700 мм, диаметр зависит от диаметра скважины и обсадной трубы. Стандартные диаметры бур-ложек и соответствующих обсадных труб приведены ниже в таблице 3.

Таблица 3. Размеры бурового инструмента

По материалам сайта: http://www.mukhin.ru