Малогабаритная буровая установка

Описание МГБУ

МГБУ обладает небольшим весом, мобильностью, расширенной функциональностью

Обладая небольшим весом, мобильностью, расширенной функциональностью на ограниченных пространствах, доступной стоимостью бурильная установка имеет следующий набор элементов:

• буровой насос для нагнетания раствора;
• вертлюг для обеспечения свободного вращения бура, надежности всей конструкции;
• лебедка – спуско/подъемный инструмент, обеспечивающий выполнение технологических операций;
• система талей поднимает и поддерживает вес бура;
• циркулярная конструкция несет функцию приготовления, подачи раствора.

Конструктивные особенности различают способы бурения малогабаритными установками: шнековый, ударный, с промывкой.

Ударный способ бурения

Лебедка поднимает трубу, затем опускает, разрыхляя грунт, вытаскиваемый наверх желонкой

Является самым простым и доступным. МГБУ для бурения скважин дополняется металлической трубой с желонкой. Лебедка поднимает трубу, затем опускает, разрыхляя грунт, вытаскиваемый наверх желонкой. Плюс – в итоге получается практичная хорошая шахта под воду. Минусы:

• низкая скорость работы;
• обязательная обсадка шахты трубами большого сечения;
• при встрече с плывуном шахта просто завалится.

Шнековый вариант бурения

Применяется для бурения скважин на песок и для прочих легких грунтов

Применяется для бурения скважин на песок и для прочих легких грунтов. Функционально шахта пробуривается посредством крутящегося шнека, который поднимает рыхлый грунт на поверхность. Достоинство – можно проводить все процессы точечно и без применения электропитания. Недостатки – обязательная выемка шнека для очистки.

Очень удобно применять шнековый вариант бурения скважин в ограниченном пространстве. Благодаря точечной насечке концом бура, который можно сделать заостренным и малом поворотном пространстве спирали, шахта получается неширокой, что выгодно при оборудовании системы водоснабжения, например, в веранде частного дома.

Бурение с промывкой

Это один из самых производительных способов бурения скважин на воду

Это один из самых производительных способов бурения скважин на воду. Мини буровая установка может развивать скорость прохода до 10м/час, что значительно быстрее любого другого способа бурения. Промывка скважин может производиться как прямым, так и обратным способом.

Прямой – это когда раствор подается прямо по штанге, вымывает грунт и передает его на поверхность.
Обратный – раствор подается внутрь шахты, откачивается вместе с грунтом посредством насоса.

Применение малогабаритных установок для бурения скважин на воду оправдана и по экономическим показателям – себестоимость скважин невысока, а при том, что служит такая шахта не менее 5-8 лет, окупаемость оборудования предельно быстрая. Положительных моментов много:

• оборудование для бурения можно разобрать, убрать и использовать по назначению в любое время;
• посредством МГБУ пробуриваются шахты под свайный фундамент;
• всегда можно выбурить шахту для воды в любом удобном месте.

Единственный минус малогабаритных установок для бурения скважин на воду – это неэффективность их применения на тяжелых грунтах, больше недостатков у оборудования нет.

Особенности

Скважина для воды представляет собой небольшое цилиндрическое сооружение, укрепленное с помощью специального жесткого каркаса. Формирование подобных систем производится с помощью станков для бурения. Технически эти устройства состоят из нескольких механизмов, связанных между собой различными крепежами. Установки для бурения появились уже очень давно, так как с их помощью добывали различные полезные ископаемые. Добыча воды с их помощью практикуется не так уж давно, особенно в частном секторе. Буровые установки позволяют решать такие основные задачи, как:

• формирование отверстий незначительного диаметра. Их применяют для решения небольших инженерных задач;
• бурение разведочных скважин. Они используются с целью получения информации о состоянии почв, водоносных горизонтов;
• бурение скважин с целью поиска или добычи жидких или газообразных ископаемых, например, нефти;
• бурение водяных скважин. Эти механизмы отличаются относительной простотой. Это касается конструкций, которые используются для формирования неглубоких отверстий.

Колодцы такого типа могут иметь различную глубину. В зависимости от этого выделяют несколько видов скважин.

• Трубчатый колодец. Это самая мелкая скважина, имеющая глубину не больше 12 м. В качестве источника воды используют только верхние водоносные горизонты. После бурения в эту скважину не сможет попасть грязь, листья или другой мусор.

• Скважина на песок. Углубление средней глубины, которое может достигать не больше 30 м. Срок службы подобной системы составляет около 15 лет. При этом скважина может периодически забиваться песком, и ее нужно будет чистить.

• Артезианская скважина. Глубина такого «колодца» может превышать 100 м, поэтому для бурения подобных отверстий используются специальные технологии и механизмы. Буровые установки такого типа отличаются высокой мощностью и сложностью. Но эксплуатировать подобные источники воды можно уже на протяжении 50 лет.

Конструкция станков для бурения может отличаться в зависимости от происхождения. Независимо от этого такие механизмы имеют следующие общие элементы:

• каркас – в качестве опоры может выступать как металлическая конструкция, так и непосредственно самоходный автомобиль или другая сложная система. Прочность подобного элемента определяется в зависимости от максимальной глубины бурения скважин;
• устройство для бурения – эти элементы представляют собой систему механизмов, которые приводят в движение сам бур или другой предмет, разрушающий почву. При бурении может применяться несколько типов инструментов, которые предназначаются для определенных слоев грунта;
• привод – технически в качестве этого устройства может выступать как электрический или дизельный двигатель, так и физическая сила человека.

Скважина в помещении

Бывает так, что для удобства бурят скважину в помещении. Тогда используется скважина на песок, или так называемый «абиссинский колодец». Такое бурение почти всегда делают до строительства дома, потому что нужен подъезд к дому для бурильной установки.

Однако если дом уже стоит, нет проблем с бурением в помещении, так как есть небольшое бурильное оборудование, применяемое для строительства скважины на маленьком пространстве 2-метровой высоты площадью 3-4 кв. м.

Вначале бурят шнековым способом до горизонта обводнения, шнек при этом имеет диаметр 50-80 мм. Потом производится вставка трубы из железа, состоящей из отрезков труб длиной 1-3 метра.

Вначале на нижнем краю трубы закрепляется литой наконечник в виде конуса из металлического твердого сплава, после чего навинчивается фильтровальная труба с диаметром отверстий 0,8-1,0 см.

Чтобы при прохождении воды через фильтр не просачивались песочные и глинистые частицы, его обматывают сеткой с галунным плетением. Герметизация трубных отрезков осуществляется муфтами со специальной гидроизоляцией.

После всех этих приготовлений производится забивание трубы. Так как высота потолка не позволяет сделать трубу длиной 8-10 метров, по мере того, как происходит забивание в грунт, делается наращивание трубы. Забой обсадной колонны в скважину осуществляется штангами или бабками.

Если обсадная колонна забивается бабками, на оголовок обязательно накручивается специальная насадка, предохраняющая от того, чтобы резьба была сорвана. Основная нагрузка при использовании такого способа попадает на ствол обсадной колонны и резьбу труб.

При этом обязательно должна соблюдаться строгая соосность, в противном случае резьба может сорваться и скважинный ствол застрянет в земле, а это чревато тем, что придется вытаскивать трубы, что практически невозможно, либо начинать бурение заново на новом месте.

Поэтому для выполнения такой резьбы используют токарные станки высокой точности.

Если при бурении мелкогабаритными установками используются штанги, производится их наращивание. В этом случае в трубу вдевается штанга, при ударе по которой все нагрузки падают на наконечник из металла на нижней части трубы.

Такое приложение нагрузки приводит к тому, что грунт под ударами раздвигается и скважинный ствол продвигается вниз. Этот способ выгоден тем, что резьба труб не подвергается деформации.

На «абиссинский колодец» при использовании малогабаритной установки уходит не более 3-х дней, а глубина может быть 8-12 метров. Дебет такого колодца составляет 1-3 м3 в час, что вполне достаточно для загородного дома или коттеджа. Такую скважину можно эксплуатировать 15-25 лет.

Вода из «абиссинского колодца» практически не имеет химических примесей, в ней мало жестких солей, присутствие микроорганизмов минимально, а фильтрация происходит песком и грунтом. У такой воды качество даже выше, чем из артезианской скважины, поэтому дополнительная очистка используется в редких случаях.

В помещении при помощи небольшой установки может быть также выполнена песочная скважина, однако это очень неудобно, так как очистка от заиливания практически невозможна из-за отсутствия подвода техники. Поэтому служат такие скважины-колодцы недолго – 5-8 лет.

Бурение малогабаритными установками очень быстро окупается, себестоимость скважины довольно невысока. Существуют также малогабаритные установки, при помощи которых возможно бурение наклонных и горизонтальных скважин в грунте.

Основные положения и подбор оборудования

Для начала необходимо сказать о том, что небольшие установки для бурения скважин имеют строго определенную глубину использования и не предназначены для масштабных работ. При этом профессиональное или промышленное оборудование стоит очень дорого, а цена его аренды может окупаться годами. Именно поэтому возникают различные технологии, предназначенные для решения подобных вопросов.

Перед тем как приступать к бурению, необходимо обладать максимально возможной информацией о залегании водоносных пластов на участке

Принцип бурения

• Прежде всего, необходимо отметить, что подобные дополнения или самостоятельные модернизации используют только на свой страх и риск. При этом большинство производителей подобной техники снимают ее с гарантийного обслуживания, если в процессе эксплуатации применялись процессы, не описанные в инструкции.
• Также следует сказать и о том, что глубинные работы предполагают немного видоизмененную технологию, которая обычно связана с размещением обсадной колонны. В то время как малогабаритные установки для бурения скважин на воду обычно вообще не затрагивают данный этап, поскольку основная задача заключается только в изготовлении отверстий.

Один из вариантов заводской бурильной установки для небольших скважин

• Учитывая подобные особенности, следует сказать о том, что небольшие системы стоит использовать, только если планируется делать глубину не более 15 метров. При этом профессиональные мастера рекомендуют комбинировать само бурение с создание абиссинского колодца, в котором применяется скважина-игла.
• Подобное бурение скважин на воду малогабаритными установками дает возможность получать доступ к пластам, залегающим ниже уровня, который может создать оборудование.

Разновидность самодельной конструкции для неглубокого бурения

Изготовление

• Обычно бурение скважин на воду малогабаритной переносной установкой производится в несколько этапов. При этом каждый из них представляет собой отдельный технический процесс и требует наличия определенных инструментов или оборудования.
• Для начала необходимо проделать отверстие на полную длину основного бура.

Простейший вариант агрегата перед началом работ

• Если конструкция оборудования предполагает наличие дополнительных удлиняющих элементов, то ими стоит сразу воспользоваться.
• На следующем этапе своими руками изготавливает несколько дополнительных переходников или удлинителей. Одни мастера обычно сразу приобретают такие системы, а другие, стараются избегать подобных действий, переживая за срок эксплуатации всей установки.

Некоторые разновидности малогабаритных установок для произведения бурения с указанием их технических характеристик

• Бурение с дополнительными элементами следует производить очень аккуратно, заглубляясь в почву по 20 см. В противном случае можно поломать установку и даже повредить саму скважину.
• Далее инструкция по монтажу предполагает изготовление иглы. Она представляет собой трубу с одной стороны, которой крепят специальную насадку в виде заточенной пики. Также в ней проделывают отверстия для забора воды из скважины.

Простейший вариант конструкции с указанием основных элементов, что позволяет изготовить систему самостоятельно

• Трубу вставляют до упора в получившееся отверстие и после этого забивают до тех пор, пока она не попадет в водоносный слой. Для удобства работы ее изготавливают из сегментов одинаковой длины, которые соединяют посредством резьбы.
• В итоге установленная трубы будет выполнять функции обсадной колонны и водопровода одновременно. Поэтому стоит выбирать толстостенный материал, способный выдерживать большие нагрузки.
• Отдельное внимание следует уделить такому элементу, как бур. Дело в том, что существует всепроходное устройство, рассчитанное на определенный режим работы, который можно назвать типовым. Однако довольно часто приходится иметь дело с твердыми пластами, а на них лучше всего применять специализированные буры.
• Следует помнить, что данная деталь установки относится к разряду расходных материалов и всегда необходимо иметь определенный запас, чтобы работа не останавливалась.

Различные варианты изготовления самодельных буров, приспособленных под определенный тип грунта

Какое нужно буровое оборудование для бурения скважин на воду

Данный вопрос требует более глубокого рассмотрения, так как существует четыре основных способа бурения:

• ударный;
• шнековый;
• роторный
• с промывкой.

Каждый из них предполагает использования специально оборудования для бурения водоносной скважин.

Бурение ударным способом

В качестве основного инструмента для бурения скважины используется железная труба, к которой прикреплена желонка. Ударная часть – своего рода черпак, который выбирает на поверхность породу. Разрыхление подземных пластов производится ударами, когда трубу с желонкой, поднятую на высоту лебедкой отпускают под собственным весом в шурф.

Для выполнения работ потребуется:

• тренога из металлопроката;
• труба с желонкой;
• трос с крюком и лебедкой;
• комплект обсадных труб.

Процесс трудоемкий, а подвижность пластов требует быстроты.

Бурение шнековым способом

Способ подходит для грунтов с большим содержанием песка. В качестве бурильного оборудования для скважин небольшой глубины используется отруба, которую венчает резец. Вокруг стержень охватывают винтовые лопасти. Разрыхленная почва поднимается наружу по шнеку в результате вращения по принципу мясорубки.

Для выполнения работ потребуется специальная буровая шнековая установка, на которой закрепляются все необходимые элементы, оснащение, инструменты. Можно изготовить шнек самостоятельно из ледоруба, приварив к рабочей части Т-образную рукоять. Но так бурят абиссинский колодец, если грунт достаточно мягкий и рыхлый.

Бурение роторным способом

В качестве привода для бура используется гидравлическая или электрическая установка роторного типа, закрепленная на раме. На конце ударного инструмента находится долото из твердосплавного металла, которое разбивает породу.

Артезианские скважины бурятся иногда другим инструментом. Так, если почва глинистая, рыхлая, мягкая вместо него устанавливают ложковый бур. Это труба со спиралевидной нарезкой. Когда приходится работать с суглинками рабочим узлом является бур-змеевик. Работает по принципу штопора. Выбор зависит от типа грунта. Потребуется оснащение для промывки шурфа и запас воды.

Бурение с промывкой скважины

За один час работы можно пробурить более 13 метров. При этом водоносные пласты залегают на горизонте 40 метров. Этот метод применяется для бурения скважин на песок. Для выполнения работ необходимо организовать два контура подачи промывочной жидкости:

1. Прямая промывка. Промывочный раствор подается в шурф, вымывая породу. Отработанная жидкость вместе с размытым грунтом выбрасывается на поверхность.
2. Обратная промывка. Промывочный состав подается в выработанный шурф, чтобы вымыть почву. Жидкость откачивается на поверхность грязевым насосом.

Подача растворов производится по трубам и шлангам буровой установки. Технология предполагает, что подаваемая жидкость вымывает породу, охлаждает оборудование, а также способствует тому, чтобы обсадные трубы свободно размещались в шурфе.

Инструкция по изготовлению самодельной установки

Чтобы своими руками изготовить конструкцию для бурения скважин на воду, вам необходимо иметь навыки работы со сварочным аппаратом, болгаркой и электродрелью

Чтобы своими руками изготовить конструкцию для бурения скважин на воду, вам необходимо иметь навыки работы со сварочным аппаратом, болгаркой и электродрелью. Помимо этого, вам пригодятся следующие приспособления и материалы:

• оборудование для нарезки внешней резьбы;
• разводной ключ;
• болгарка;
• санитарно-технический крест;
• труба из оцинковки диаметром 0,5 дюйма;
• сгон такого же размера.

Дальнейшие работы по изготовлению самодельной установки для бурения скважин ведём в такой последовательности:

Изготовление основной части установки

Сначала нужно подготовить отрезки трубы, которые необходимо будет закрепить в крест и сгон. Для этого на одном конце каждого отрезка стоит нарезать двухсантиметровую резьбу. После этого к другим торцам отрезков труб нужно приварить заострённые металлические пластины. Они будут играть роль своеобразных наконечников.

Данная буровая установка подходит для бурения скважин с постоянной подачей воды. Благодаря этому облегчится сам процесс выполнения работ, возрастёт его скорость, а также упростится процедура извлечения измельчённой породы из проходки.

Чтобы обеспечивалась подача воды, к одному из отверстий на краю труб крестообразной заготовки необходимо присоединить шланг от насоса. Для выполнения правильного подключения используйте подходящий переходник.

Соединение деталей

Теперь детали конструкции можно присоединять к резьбовой нарезке. К нижнему краю рабочей трубы прикручиваем отрезок с заострённым наконечником. Для выполнения соединения используем сгон подходящего диаметра.

Процесс бурения скважины буде выполняться путём погружения в породу заострённого наконечника и одновременным поворотом рабочей конструкции. При этом вам понадобятся трубы с наконечниками разной длины. В начале работы используется отрезок наименьшей длины. После выполнения проходки глубиной один метр, короткий отрезок заменяется более длинным наконечником.

Сборка основы

Из квадратной профильной трубы изготавливаем основу буровой, внешне это будет стойка с опорами

Из квадратной профильной трубы изготавливаем основу буровой. Внешне это будет стойка с опорами. При этом опоры будут соединяться со стойкой за счёт приваренной переходной площадки.

К квадратной профильной трубе крепим мотор и платформу. Причём сам профиль необходимо зафиксировать к стойке так, чтобы он мог свободно перемещаться по всей длине стойки. Для этого сечение профиля для опор должно быть чуть больше, чем размеры профиля стойки.

Для регулирования мощности используется редуктор. На валу редуктора фиксируется фланец. К нему на болтах прикрепляется ещё один фланцевый элемент. Между фланцами устанавливается резиновая шайба. Она будет выполнять функции прокладки, сглаживающей ударные нагрузки, которые возникают при прохождении разных типов пород.

Подключение воды

Поскольку жидкость должна непрерывно подаваться на главный рабочий бур, вам нужно установить ниже фланцев специальное устройство, выполненное из стальной трубы. Для этого делаем следующее:

• В отрезке трубы необходимо проделать два отверстия. Они должны быть немного смещены относительно друг друга.
• По концам трубы выполняем подточку для крепления шариковых подшипников.
• Также на концах выполняем дюймовую резьбу.
• Теперь труба одним своим концом должна быть подключена к фланцу.
• На другой конец фиксируются рабочие детали.
• Чтобы защитить от влаги изготовленное приспособление, его нужно поместить в специальный полипропиленовый тройник.
• К центральной части тройника подключаем переходник, через который будет крепиться шланг для подачи воды.

Самостоятельное изготовление

В данном случае долото должно подбираться в соответствии с теми материалами, которые расположены в грунте. Оно может иметь различный угол наклона. Если работать приходится с твердыми грунтами, то угол должен быть равен приблизительно 110°. А если работать приходится с мягкими породами, то угол должен составлять приблизительно 50°. От этого во многом зависит скорость бурения скважины. Долото тоже может иметь разнообразную форму. Она во многом зависит от того, какой тип грунта обрабатывается с помощью агрегата.

Здесь должен присутствовать вертлюг, буровая штанга и лопастной бур. При этом внутри штанги располагается шланг. С помощью вертлюга в этот шланг подается буровой раствор. Этот элемент конструкции практически невозможно создать самостоятельно, поэтому придется обращаться за помощью к специалистам. Здесь очень важна герметичность детали. В противном случае может происходить утечка раствора.

Штанга является промежуточным звеном конструкции буровой установки. С ее помощью производится передача вращательного движения от рук или двигателя непосредственно к рабочему агрегату, которым в данном случае является лопастной бур. Как уже отмечалось немного раньше, через эту штангу проходит шланг, который позволяет перемещать буровой раствор. Чаще всего высота подобной детали не превышает 1,8 м. При желании эту высоту можно нарастить. Для этого используются специальные замковые соединения. Они должны быть прочными и надежными, чтобы наращивание не обернулось трагедией для работников и самой установки.

Типы буровых установок, принцип работы

Ручные буровые установки

Ручные буровые установки обладают некоторыми неоспоримыми достоинствами

Имеют следующие характеристики:

1. Малая производительность;
2. Скромные габариты;
3. Использование на небольших глубинах;
4. Не подходят для тяжелых и плывучих грунтов.

Ударно-канатный тип

Ударно-канатная бурильная система применяется уже давно и считается одной из самых доступных в частных малых хозяйствах по цене и простоте работы

Ударно-канатные буровые установки для обустройства скважин на воду обладают следующими свойствами:

1. Простые в монтаже и сборке;
2. Удобные в эксплуатации;
3. Имеют высокий рабочий КПД;
4. На выходе получается хорошая глубокая скважина на воду с долгим сроком эксплуатации;
5. Сниженная скорость пробуривания;
6. Возможная глубина бурения до 100 и более метров;
7. Можно применять на каменистых, тяжелых грунтах;
8. Иногда требуется дополнительное оснащение, что увеличивает стоимость установки.

Ударно-канатная бурильная система применяется уже давно и считается одной из самых доступных в частных малых хозяйствах по цене и простоте работы. Принцип функциональности:

• Используется буровой ударный патрон, который под действием тяжести разбивает грунтовые слои;
• Движение запускается посредством лебедки;
• Каждый слой грунта вытаскивается желонкой.

Для укрепления стенок шахты требуется оснащение обсадными трубами и цементирование всей конструкции. Нелишним будет оборудовать дополнительные фильтры. Ударно-канатная технология бурения считается подходящей для песчаных и глинистых почв.

Простая конструкция включает: опорную треногу с блоком и закрепительным канатом, привод, отвечающий за движение патрона и сам патрон с насадкой массой до 120 кг.

Шнековые системы

Шнековые буровые установки намного практичнее, чем ударно-канатная буровая установка, так как обладают повышенной производительностью

Шнековые буровые установки намного практичнее, чем ударно-канатная буровая установка, так как обладают повышенной производительностью. Однако применять бурильные конструкции лучше на просушенных и достаточно мягких почвах без камней, иначе можно сломать шнековый механизм. Работы осложняются требованием постоянной очистки функционирующей насадки от грунтовых накоплений.

Принцип работы заключается в том, что винтовой бур вкручивается в грунт, при этом взрыхленные пласты почвы оседают на лопастях и через 2-3 прохода бур необходимо чистить. Технология бурения предельно проста и известна, а конструктивно бур состоит из шнека, штанги (ее нужно наращивать по мере заглубления в почву) и привода механического или ручного типа.

Бурение вращательного типа с промывкой

Вращательно роторные буровые установки считаются самыми лучшими для использования в частных хозяйствах

Вращательно роторные буровые установки считаются самыми лучшими для использования в частных хозяйствах. Они используются на любых грунтах, имеют высокую скорость работы, но при этом достаточно дорого стоят и для бурения артезианских скважин на воду требуется лицензия.

Данная буровая установка оснащена дополнительной системой промывки, чтобы осуществлять подъем раздробленного грунта. При этом конструкция может иметь:

• Прямой тип промывки, когда раствор подается через систему шлангов, а грунтовые массы вымываются непосредственно через шурф;
• Обратный тип – при котором вода подается сразу в шахту, грунт же вынимается буровым оборудованием.

Технология бурения вращательно-роторного типа подходит для использования на любых почвах, а также показана для бурения достаточно глубоких скважин на воду. Благодаря прочной конструкции бура, состоящего из штанги, с механизмом вращения, разрушающим грунт, приводом, помпы и вертлюга, данные буровые установки хорошо справляются с плывунами. Для устойчивости элементы закрепляются на рамке, выполненной из стали и способной выдерживать значительные нагрузки.

Технологий бурения скважин на воду существует несколько, поэтому выбор определяет только сам хозяин. Помимо ценовой составляющей неплохо учитывать:

1. нужную производительность скважины на воду, которая получится в конечном итоге;
2. состояние грунта;
3. возможность образования плывунов;
4. глубину залегания грунтовых водоносных слоев;
5. глубину точки промерзания почвы;
6. подвижность грунтов при сезонных паводках и осадках.

Основы бурения скважин на воду просты, поэтому оборудовать собственный автономный источник водоснабжения на участке не составит проблем для каждого хозяина.