Буровая установка для скважин воду: разновидности, преимущества, самодельные конструкции

Классификация по методу бурения

На основании этого показателя выделяют следующие типы буровых установок для бурения скважин:

• Машины для вращательного бурения. Техника проделывает отверстие и разрушает грунт при помощи специального инструмента. Он вращается и плотно прилегает к забою. Породоразрушающим устройством может выступать долото или усиленная коронка. Подобную технику применяют для неглубокого бурения.
• Машины для вращательно-ударного бурения. Они воздействуют на грунт или породу посредством ударов по инструменту, который постоянно вращается. Породоразрушающим инструментом может быть коронка или долото, армированное усиленными вставками. Устройство этого типа может применяться для проделывания скважин до 2000 метров глубиной.
• Техника для ударного бурения. Она работает на основе падающего снаряда. Также удары могут наноситься по установленному в забое снаряду.

Устройство ударного бурения применяется для проделывания скважин в рыхлых и мягких породах, в твердых грунтах система может работать не глубже 100 метров.

• Установки с вибрационным бурением. Породоразрушающее приспособление снабжено колонкой бурильных труб. Через нее передается вибрационная нагрузка. Генератором вибрации выступает поверхностное устройство, а основной элемент системы — виброзонд. Подобные машины можно использовать только при бурении пород, которые подвергаются физическому уплотнению.
• Техника для огнеструйного бурения. Машина разрушает породу и проделывает скважину при помощи газовых струй высоких температур. Огненные потоки передвигаются со скоростью звука и генерируются в недрах специальной горелки. Устройства подобного вида используются для грунта и пород с кристаллической основой.
• Техника для разрядно-импульсного бурения. Машины воздействуют на грунт электрическими разрядами и могут использоваться исключительно для глубинного уплотнения пород.

Методы бурения

Способы разработки скважин

Продолжительность рабочего процесса зависит от глубины водоносного горизонта. Иногда он пролегает на глубине 10 м, а порой скважину приходится углублять до нескольких десятков или даже сотен метров. Каждому методу соответствует определённая установка. Всего четыре способа бурения:

1. Роторный. Используется принцип вращения: ротор обеспечивает вращение бура. Внутрь бура доставляется вода (бурильный раствор). Она выносит наружу шлам (раздробленную породу), а бур при этом остаётся в колодце. Его постепенно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Существуют ещё роторные установки «сухого» бурения, работающие без растворов. Такие механизмы требуют больших усилий, а скорость бурения гораздо ниже. Роторные станки применяются на малую и среднюю глубину — не более 50 метров.
2. Шнековый. Внедрение в почву происходит за счёт шнека — штанги с расположенными винтом лопастями. Вручную можно пробурить всего лишь на два метра, например, под фундамент на сваях. Но чтобы пройти твёрдый слой глины или плотного песка необходимо приложить большое усилие. В этом случае понадобится двигатель с большим вращающимся моментом — ротор. Шнек разрыхляет грунт и выводит его наружу. На податливом грунте используются обычные буры, на твёрдом — буры с резцами, на каменистом шнековые установки бесполезны.
3. Ударно-канатный. Этот способ применяют для бурения колодцев до 300 метров. Тяжёлый груз бросают в скважину на канате. Груз состоит из таких составляющих, как долото, штанга, замок. Падая с высоты, он дробит грунт, после чего его поднимают и снова бросают. Процесс повторяется, пока ствол не достигнет требуемой длины.
4. Ударно-вращательный. Применяется для бурения шахт на глубину от 600 м и глубже. В этом случае используются телескопические ударные штанги, а также бентонитовая глина, благодаря которой укрепляются стенки шахты. Таким методом разрабатываются не только скважины для воды, но и для добычи нефти. Процесс работы обеспечивают передвижные агрегаты, расположенные на тракторе или грузовике.

Пользуясь ударно-вращательной установкой, тратится гораздо меньше физических сил. Однако конструкция довольно сложная и требует определённых затрат, так как некоторые детали нужно будет покупать или изготавливать под заказ.

Разделение по виду выполняемых работ

В соответствии с этим критерием установки для бурения скважин бывают:

• Эксплуатационные. Машины применяются на стадии разведки пород в месторождении. Их основная цель — забор проб грунта для уточнения данных о геологии.
• Разведывательные. Эта техника применяется для сбора проб грунта с месторождения. По итогам его исследования необходимо определить значение промышленного объекта.
• Для бурения технических скважин. Отверстия необходимы при строительстве зданий и сооружений различного назначения, для устройства фундаментов. Также их можно причислить к типу буровых установок на нефть и газ.

Бурение с промывкой

Это наиболее эффективный способ разработки скважины глубиной до 35 м, обеспечивающий скорость проходки до 12 м/ч. Этот показатель значительно превышает производительность других методов. Процесс включает в себя прямую и обратную промывку скважины:

1. При прямой промывке раствор поступает в скважину для вымывания грунта и выброса его на поверхность.
2. При обратной раствор также подаётся в ствол, но затем выполняется откачка грунтовой массы при помощи насоса.

Вязкий промывочный раствор, кроме охлаждения режущих элементов и очистки скважины от пород, выполняет ещё одну функцию — укрепляет стенки скважины, препятствуя их обрушению, даже если разрабатываются песчаные или глинистые почвы.

По виду приводного устройства

Буровые машины бывают:

1. Электрические. Работоспособность системы обеспечивается питанием от электрического генератора или электрической сети. Подобные машины применяются в основном для проделывания водозаборных скважин индивидуального использования.
2. Электрогидравлические. Машины применяются для бурения скважин в твёрдых грунтах. Основными рабочими механизмами являются конусообразный цилиндр и диэлектрический держатель. Преимущественные сферы эксплуатации техники — строительство, разведывание месторождений, добыча полезных ископаемых.
3. Дизель-электрические. Особенностью машины является независимая работа основных механизмов. В действие они приводятся электрическим приводом.

Данная техника способна бурить скважины для эксплуатационных и разведывательных работ.

4. Дизельные. Эти машины выпускаются преимущественно малогабаритными. Они обладают высокой степенью мобильности, а работоспособность обеспечивает мощный дизель.

Бурение ударным способом

Принцип работы такого механизма заключается в резком движении вниз с высоты трубы, на конце которой находится ударный патрон. Под действием большого веса почва разрушается. Движение осуществляется при помощи лебедки. После нескольких ударов желонкой грунт поднимается на поверхность. После окончания процедуры в образованную скважину опускаются обсадные трубы. Они необходимы для устранения риска обвала боковых стенок.

Конструкция состоит из следующих элементов:

• блок с треногой;
• канат;
• заостренная труба весом до 80 кг;
• желонка.

Такой метод трудоемкий, но он имеет ряд преимуществ:

• возможность разового извлечения большой массы грунта;
• формирование колодца или скважины большого диаметра;
• высокая производительность;
• возможность проводить работы в зимнее время;
• большая длительность эксплуатации полученного сооружения.

Однако имеются и недостатки:

• большая продолжительность работ в случае глубокого залегания воды;
• риск обвала грунта в процессе формирования скважины;
• необходимость установки обсадных труб.

К оборудованию предъявляются особые требования: трос должен обладать достаточной степенью прочности и гибкости.

Классификация по способу передвижения

Исходя из этого критерия, буровая техника бывает:

• Самоходная. Она оборудована моторной рамой и кабиной. Иными словами, установка базируется на транспортном средстве большой грузоподъёмности.

Самоходная буровая установка

Читайте также:  Где находится номер рамы на Зил 4331?
• Передвижная или мобильная буровая установка. Модульная структура установки снабжена индивидуальной мобильной базой.

На фото мобильная буровая установка

• Стационарная. Блочная система оборудована элементами для монтажа и усиленными опорами.

Стационарная буровая установка

Буровая установка: особенности, характеристики

Буровая установка – комплекс механизмов и сооружений, предназначенный для выполнения буровых работ. С помощью буровых установок осуществляется бурение скважин в геологоразведочных целях, для добычи полезных ископаемых и доступа к подземным источникам воды, для выполнения различных работ в строительстве. История буровых установок

Механизмы для бурения известны с древнейших времен, однако первые буровые установки в современном смысле этого слова были построены в середине XIX века для добычи нефти. Первые установки осуществляли ударное бурение, с 1846 г. стала использоваться технология промывки скважин водой, а с 1858 г. в качестве привода стали использоваться паровые машины. В 1889 г. был изобретен роторный буровой механизм, который и сегодня находит самое широкое применение в бурении скважин. В первой половине XX появились мобильные и самоходные буровые установки, оборудованные на тракторных и автомобильных шасси с ДВС.

Классификация и общее устройство буровых установок

Сегодня существуют следующие типы буровых установок:

• Стационарные;
• Мобильные (МБУ) или передвижные буровые установки (ПБУ);
• Самоходные (на серийном или специальном шасси).

Стационарные установки строятся для добычи нефти и газа, для проведения научных исследований и в других целях. Такие буровые состоят из множества частей: бурового оборудования, располагающегося в буровой вышке, лебедок, насосов, разнообразных вспомогательных сооружений.
Мобильные или передвижные установки – это, как правило, оборудование для бурения на воду, для геологоразведки, для технического бурения и т.д. Такое оборудование делится на несколько групп:

• Ручные установки (мотобуры);
• Агрегаты для неглубокого бурения (ямобуры);
• Установки, монтируемые на прицепах;
• Установки, монтируемые на шасси с двигателем.

Самоходные буровые установки – разновидность мобильных буровых, которые устанавливаются на шасси (колесное или гусеничное) с собственным силовым агрегатом. Такие установки могут изготавливаться на базе серийных или специальных колесных шасси, колесных или гусеничных тракторов и тягачей, специальных гусеничных шасси.
Конструктивно передвижные, самоходные и малогабаритные буровые установки различного назначения имеют много общего. Основу агрегата составляет буровое оборудование ударного, вращательного или комбинированного типа, которое имеет привод от собственного двигателя или силового агрегата шасси. Непосредственно бурильное оборудование монтируется на мачте (ферменного, трубчатого или иного типа), которая в транспортном положении укладывается на шасси, а в рабочем положении устанавливается вертикально или под углом. Для привода вращающегося оборудования (коронок или шнеков) используется специальный механизм – вращатель. Также на установке имеется лебедка с траверсой и иное вспомогательное оборудование.

В качестве рабочих органов во всех буровых могут использоваться различные детали: буровые коронки, шнеки и шнековые буры, долота и иные ударные снаряды. На одной установке могут использоваться различные рабочие органы, чем обеспечивается универсальность машины.

Основные характеристики буровых установок

К основным характеристикам установок для бурения относятся:

• Диаметр бурения;
• Глубина бурения;
• Категория грунтов;
• Специальные характеристики – диаметр обсадной трубы, усилие подачи, ход подачи и другие.

Современные буровые установки имеют максимальный диаметр бурения до 500 мм, под колодцы и другого назначения – до 800 – 900 мм. Глубина бурения составляет от нескольких метров (ямобуры, ручные буры) до километров. Типичные мобильные и передвижные установки могут бурить скважины глубиной до 350 – 600 м в грунтах 1 – 4-й категории.
Производители буровых установок

В России стационарные буровые установки изготавливаются ООО «Борец», «СпецБурМаш» и другими предприятиями, осуществляющими поставки отдельных комплектующих или систем. Лидером производства мобильных буровых является ОАО «Геомаш», также популярна техника «Завода буровых технологий» (Санкт-Петербург), ОАО «Курганавторемонт», «Липецкого завода малых коммунальных машин» (ЛЗМКМ), «Идель Нефтемаш» (Башкортостан), «Объединенных заводов буровой техники имени В.В. Воровского» (Екатеринбург) и других. Из зарубежных наиболее известны буровые установки Bauer, Caterpillar, Liebherr, Komatsu, Soilmec, Casagrande, Tescar и другие.

Интересные факты о буровых установках

Одна из мощнейших передвижных буровых установок – модель LB 44-510 – выпускается немецкой компанией Liebherr. Эта машина построена на гусеничном шасси, имеет массу 155 т и может бурить скважины диаметром до 3 000 м глубиной до 94,2 м.

Бурение шнековым способом

Является недорогим и удобным способом, применяется на мягких, песчаных почвах.

Аппарат состоит из следующих частей:

• бур или шнек, который ввинчивается в землю;
• наращиваемая штанга;
• привод: ручной или механизированный.

Расположенным снизу буром устройство ввинчивается в землю. Шнековыми режущими частями разрыхляется почва. Через некоторое время штанга с инструментом поднимается на поверхность и отходы удаляются. Если требуется большая глубина изготовления, то штангу постепенно наращивают.

К преимуществам такого метода относятся:

• скорость выполнения работ;
• простота сборки установки;
• отсутствие необходимости привлечения квалифицированных работников;
• маневренность аппаратуры;
• работы могут проводиться на небольших участках.

К недостатку можно отнести малую глубину скважин.