Способы бурения ударно канатное бурение

Ударно-канатный способ бурения скважин

Ударно канатное бурение — это метод бурения, при котором разрушение породы происходит многократно повторяющимися ударами.

Закрепленный тросом к лебедке буровой инструмент под силой свободного падения разрушает породу.

Технология ударно-канатного бурения скважин известна с 1100 года до нашей эры и успешно применяется на протяжении всей истории в Китае, Европе, Америке и в других странах. Вплоть до середины 40-х годов ударно-канатное бурение являлось основным способом бурения скважин на воду. Позже от него начали отказываться в пользу более современного и технологического вращательного метода бурения.

В Китае известны скважины глубиной более 1200 метров, при их бурении применялись инструменты из бамбука и ручной труд. Сегодня применяемый для бурения инструмент можно дешево изготовить своими руками из местного металолома.

Суть метода

В зависимости от сложности грунта используется различный инструмент. Для разрушения твердых пород, валунно-галечниковых отложений используется тяжелое долото, затем разрушеная порода транспортируется на поверхность с применением желонки или забивного стакана. Забивной стакан можно использовать и без предварительного разрушения породы, при подходящих условиях.

Чтобы не допустить обрушение стенок в процессе бурения, при необходимости, скважина обсаживается обсадной трубой.

Используемый инструмент

Долото

Используется для разрушения породы.

Наиболее распространенное и простое в сборке крестовое долото. Корпус изготавливается из тяжелой твердой стали, которую можно найти на свалке. Штанга может быть изготовлен из автомобильной оси, а зубья — из листовых рессор легкового или грузового автомобиля.

Желонка

Используется для транспортировки жидкости из скважины, песка и буровой грязи. Применяется в несвязных грунтах и плывунах, а также для очистки скважины. Представляет собой обсадную / колонковую трубу в нижней части с резьбой, куда накручивается сменный башмак с клапаном. В верхней части присоединительный элемент для соединения с ударной штангой.

Изготовление желонки своими руками

Можно изготовить желонку своими руками следуя иллюстрациям:

Стакан забивной

Используется для бурения с отбором образцов столбиков керна. Представляет собой трубу со сменным режущим башмаком в нижней части, башмак с клапаном или без. На боковой поверхности выполняется прорезь для описания образцов нетронутого керна. В верхней части присоединительный элемент для соединения с ударной штангой.

Ударная штанга

Используется для увеличения силы удара и сохранения прямолинейности скважины. Обычно имеет следующие размеры — Длина: 2000, 4000, 6000 мм, диаметр от 110 до 220 мм, масса конструкции 180-1300 кг.

Преимущества и недостатки ударно-канатного бурения

В сравнении с другими способоми удрано-канатное бурение имеет ряд преимуществ и недостатков.

Источник

Ударно-канатное (канатное) бурение

Ударно-канатное (канатное) бурение — это способ бурения отверстия в земле посредством многократных ударов о землю остроконечного стального долота, подвешенного на проволочном канате.

Метод базируется на дроблении грунта.
После разрушения частицы породы извлекаются из котлована.
Работы выполняются специальным буровым снарядом Шитца.

Существует несколько вариантов рабочего инструмента:

• для формирования котлована под скважину в почвах, состоящих из влажной глины или песчано-глиняной смеси, бурильная установка оснащается забивным стаканом. Для его изготовления применяется фрагмент трубы соответствующего сечения. Заостренный конец рабочего органа легко разрушает грунтовые пласты. В некоторых исполнениях торец инструмента дополняется острыми зубьями. Частицы раздробленной породы на стенках стакана извлекаются из скважинной шахты;
• в сыпучих почвах для ударно-канатного способа бурения скважин в качестве снаряда используется желонка. Конструкция представлена фрагментом трубы, на конце которой установлен особый клапан. Предохранительное устройство удерживает разрушенный грунт внутри рабочего органа при извлечении на поверхность;
• в твердых каменистых породах предыдущим инструментам сложно справиться с дроблением. Поэтому буровая установка оснащается шарошечным долотом. Такая методика ударно-канатного бурения скважин своими руками практикуется и в плотных почвах, состоящих из известняка.

Кроме рабочего инструмента в конструкцию оборудования включается лебедка, с помощью троса закрепленная на специальной треноге.
Таким подъемником ударный снаряд извлекается из забоя.

Для разных типов грунтовых пород ударно-канатного бурения скважин технология отличается.
Рабочий орган подбирается в зависимости от физических характеристик разрушаемой почвы.
В некоторых случаях приходится комбинировать ударный инструмент.

• При пробивке скважинного котлована в песках или плывунах допускается применять плоскую желонку. Она свободно разрушает рыхлый грунт и извлекает на поверхность. Обязательное требование для создания шахт в таких неустойчивых породах – обсаживание ствола, предотвращающее обрушение стенок. Нежелательно поднимать снаряд выше 0,5 м над обсадной трубой. Нарушение условия приводит к перекосу и заклиниванию колонны в шахте.
• Двутавровая конфигурация долота используется для дробления гравийных горизонтов и галечных пластов. Выемка производится желонкой с плоским клапанным механизмом.
• Для вязких грунтов, представленных пластичными глинами, рекомендуется применять ударный инструмент специфической конструкции. Усовершенствованные плоскостные снаряды или выполненные в форме двутавра долота дополняются крестообразными деталями.

Трудно разрушаемые валуны или крупные камни способны помешать вертикальному прохождению шахты.
В таких случаях выработку приходится переносить в другое место.
Справиться с дроблением породы повышенной твердости можно с помощью утяжеленного долота.

Трещиноватые пласты склонны к осыпанию.
Для предотвращения обвалов ударное бурение скважин необходимо проводить с предельной осторожностью, контролируя параллельную обсадку стенок шахтного колодца.

Источник

Как пробурить скважину канатно-ударным способом?

Бурение скважин на воду – довольно сложный процесс, для проведения которого необходимо привлекать специализированную технику. В домашних условиях целесообразно использовать оборудование, изготовленное своими руками. В данном случае лучшим вариантом будет ударно-канатный способ бурения. Для изготовления данного оборудования не нужно быть профессионалом и достаточно использовать простые и недорогие материалы.

Конструктивные особенности применяемого оборудования

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

• при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
• при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
• при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
• к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
• ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
• ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
• при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

Источник