Ударно-канатне буріння свердловин на воду

До ударно-канатному буріння свердловин вдаються найчастіше. Цей спосіб буріння свердловин вважається найпростішим і може використовуватися на будь-яких грунтах. Особливість ударно-канатного буріння полягає в тому, що воно може здійснюватися без використання спеціальної важкої техніки. На практиці монтаж такої досить компактної установки для буріння можна виконати самостійно, виключаючи деякі складні деталі, і використовувати для самостійного буріння свердловин.

Конструкція ударно-канатної установки

Комплектація установки для проведення ударно-канатного буріння включає:
• забивний стакан;
• ударну штангу;
• трос або канат;
• безпосередньо каркас установки;
• лебідку;
• блок.

Технологія ударно-канатного буріння своїми руками

Основним елементом ударно-канатної установки є забивний стакан, виконаний з фрагмента труби. У нижній частині забивного склянки є більш міцна ріжучакромка, на якій робиться скіс всередину склянки. За рахунок підвищеної міцності кромки стакан при кожному ударі глибше врізається в грунт. Наводиться в дію бурової стакан лебідкою. Врізаючись в грунт, склянкою захоплюється певна його кількість і далі за допомогою лебідки піднімається над забоєм.

За рахунок ударів ударної штангою, що виробляє циклічні удари по верхній частині склянки з ковадлом, стакан вбивається глибше. Кількох ударів досить для того, щоб заповнити стакан повністю для подальшого підняття наверх і звільнення від грунту. Грунт тримається всередині склянки при підйомі за рахунок дії сил тертя. Процедура буріння повторюється до досягнення необхідного результату.

Ударно-канатне буріння на різних грунтах

Слід зазначити, що буріння за допомогою забивних склянок використовують, як правило, при роботі на досить м'яких і несипучих породах. Використання цього методу буріння свердловин на грунтах сипучих не рекомендується через недостатньо великий сили зв'язки частинок сипких порід один з одним. В результаті їм не вистачає сили тертя для того, щоб утриматися в корпусі забивного склянки і він при виході з вибою виявляється порожнім, а тіло свердловини набивається сипучим грунтом.

Буріння свердловини на сипучих породах виконують за допомогою желонка. Конструкцією желонка передбачений клапан в нижній його частині, який відкривається при врізання желонка в грунт, відкриваючи вільне просування сипучого грунту. При піднятті желонка наверх, клапан закривається під вагою захопленого грунту, перешкоджаючи його висипання. Після підняття желонка на поверхню і звільнення від грунту, процедура повторюється знову.

При бурінні свердловин ударно-канатним методом на твердих і кам'янистих грунтах використовують бурове долото, яке виконує функцію забивного склянки або желонка. В результаті ударних дій долота тверді і кам'янисті грунти руйнуються, подрібнюються, перетворюючись в дрібні частинки, і за допомогою желонки витягуються з дна свердловини нагору.

При проведенні канатно-ударного буріння свердловини на сипучих грунтах, або на грунтах з прошарками сипучого грунту, відбувається засинання свердловини цими самими грунтами. Тому в процесі буріння доводиться встановлювати в свердловину обсадні труби. Перший відрізок обсадної труби виконують з конусним розширювальним черевиком. При цьому обсадні труби повинні бути більшого діаметру, ніж діаметр забивного склянки. Це дозволить останньому вільне переміщення в свердловині. При цьому, при опусканні обсадних труб в свердловину, яке відбувається під власною вагою або в результаті не надто сильних ударів, за рахунок більшого діаметру вони зрізають зі стінок свердловини частина грунту.

При проведенні канатно-ударного буріння свердловин на твердих породах рекомендується використовувати розширювач, так як обсадна труба не зможе впоратися зі зрізом грунту зі стінки свердловини. Для руйнування і подрібнення твердого грунту на дно свердловини опускають розширювач, який має рухливі різці. Конструкція різців дозволяє їх складати на час проходження по обсадної трубі. Досягаючи нижньої кромки обсадної труби і грунту, спеціальні пружини приводять в дію механізм розкриття різців. У такому режимі різцями зрізається порода зі стінок свердловини і збільшується її діаметр.

Що стосується проходження під час процесу буріння проміжного водоносного шару, то тут слід застосовувати ту ж технологію, що і при бурінні на сипучих породах. Водоносний проміжний шар слід перекривати обсадними трубами, інакше свердловина буде заливатися водою з водоносного шару, перешкоджаючи подальшому проведенню буріння. З цією метою обсадні труби встановлюють так, щоб нижня кромка труби впиралася в шар грунту, рівень якого знаходиться нижче рівня водоносного шару. Далі приступають до видалення води і утворилася рідкої суміші зі свердловини за допомогою желонки. Для прискорення процесу підняття зі свердловини рідкої суміші можна засипати в свердловину сухої землі або частинок грунту, які вберуть воду і зроблять суміш більш густим і в'язким. Після цього швидко і легко витягається суміш на поверхню за допомогою забивного склянки.

Дуже важливою умовою при виконанні канатно-ударного буріння, точно також, як і при проведенні буріння свердловин іншими способами. є суворе дотримання її вертикальності. У разі нехтування даною умовою, утворюється викривлення свердловини, що сильно ускладнить процес установки обсадних труб, а то і зробить це неможливим взагалі. Щоб уникнути цього, рекомендується використовувати в роботі довший забивний стакан. В такому випадку набагато легше досягати вертикальності свердловини. Оптимальна довжина склянки становить приблизно два метри.

Важливе значення при канатно-ударному бурінні відводиться якості троса. Його потужність повинна бути з великим запасом, щоб витримувати нестандартні навантаження. Так, крім простого підняття забивного склянки з ударної штангою, він несе досить високі навантаження при піднятті з свердловини, забитого в грунт склянки. Це ще обумовлено і тим, що канатно-ударне буріння небезпечно освітою заклинювання склянки в свердловині. Це трапляється при попаданні між стінкою свердловини або обсадної трубою і забивних склянкою частинок твердої породи. Тому для виконання канатно-ударного буріння слід віддавати перевагу тросу з діаметром не менше 10 мм.

Завдання канатно-ударного буріння полегшується значною мірою ще й тим, що всі необхідні для нього деталі, при бажанні, цілком реально виготовити в домашніх умовах самостійно.