Как изготовить оборудование для бурения скважин своими руками

§ Технология бурения скважин на воду

Бурение занимает от одного дня до недели. Срок зависит от глубины и сохранности ландшафта. Бурить, не повреждая насаждения, сложнее и занимает больше времени и сил чем стандартный подход.

Самая распространённая технология — гидробурение. Порода не поднимается, а вымывается наверх жидкостью, отчего технология и получила название — гидробурение.

Видео по гидробурению:

Гидробурение применяют для изготовления скважин на дачых участках, где доступ к электричеству и воде, необходимых для способа.

Гидробурение есть в прайс — листе многих буровиков. Воспользуйтесь конкуренцией среди строительных бригад и пробурите источник на спаде спроса — осенью за небольшие деньги.

Советы и рекомендации

Для тех, кто серьезно настроен на создание скважины собственными силами, полезны будут следующие советы и рекомендации:

• Чтобы вода всегда была чистой и свежей, рекомендуется обустроить скважину таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха.
• Прежде чем использовать воду из скважины для ежедневных нужд, рекомендуется обязательно провести ее анализ. Как правило, при низком качестве воды требуется подобрать подходящий фильтр.
• И наконец, брать воду для проведения анализа состава и бытовых нужд следует не ранее, чем через несколько дней после завершения работ, в противном случае результаты могут быть недостоверными.

Перед использованием скважины важно оснастить ее фильтром Источник tagbur.ru

Проект на бурение

В случае когда точно определена глубина нахождения водоносной жилы можно пробурить непосредственно с длиной бура под обсадную трубу. Когда нет, необходимо вначале выяснить, на какой глубине находится слой воды.

То есть, каждая буровая скважина – это индивидуальный проект и на него влияют такие характеристики:

• выбранный вариант бурения;
• глубина расположения водоносного слоя. При этом подразумевается не первый слой, к которому дошел бур, а тот, который отвечает условиям использования в плане обеспечения дебета количества воды;
• геологическое строение почвы;
• требование выдерживать нужное расстояния до мест нахождения (установка «санитарной зоны»);
• требования, выдвигающиеся к качеству воды и количеству.

Порядок изготовления шнека

Понадобятся материалы и инструменты:

1. Толстостенная железная труба Ø 40 мм и труба профильная;
2. Шлифмашинка с диском по металлу, электродрель и сварка;
3. Лист стали толщиной ≈ 2 мм;
4. Рулетка, карандаш, картон для изготовления шаблона, краска;
5. Долото, рашпиль, точило и метизы (болты с гайками);

Устройство шнекового транспортера

Сначала необходимо сделать собственно ленточный транспортер, который предлагается в двух вариантах:

1. Для самостоятельного изготовления больше подойдет шнековый погрузчик с сухой выгрузкой грунта, то есть, грунт не смачивается водой, а вынимается на поверхность в таком состоянии, в каком он находился на глубине. Этот метод подразумевает быстрый износ деталей и рассчитан на бурение неглубоких скважин, или заготовку нескольких шнеков для замены в процессе бурения;
2. Выемка грунта с промывкой водой происходит намного быстрее, но механизм требует доработки в области долота. Износ деталей уменьшается на счет уменьшения трения и водяного охлаждения механизма. Ниже будет рассмотрен именно такой вариант, который можно без воды использовать не только как инструмент для бурения, но и, например, как погрузчик зерна.

Ручной бур с промывкой шнека

Перед тем, как сделать шнек своими руками, заготавливают материал. В качестве корпуса берется 120-сантиметровый обрезок трубы, торцы которого ровно обрезаются шлифмашинкой. Далее из листовой стали нужно вырезать квадрат со сторонами 200 х 200 мм, в центре квадрата просверлить Ø 40 мм и сделать прорезь шлифмашинкой от центра в любом направлении к краю. Это будет один виток спирали конвейера, которых нужно будет изготавливать несколько. Чтобы сделать ее круглой, квадрат обрезают сваркой или шлифмашинкой до формы круга с Ø180 мм, спираль изгибают так, чтобы шаг между витками спирали был в пределах 80-100 мм. Схема межвиткового пера шнека

У вас должен получиться круг, начало и конец которого не совпадают в плоскости. Эта деталь послужит, как шаблон: его нужно будет приложить к листу стали, очертить контур карандашом и вырезать следующий круг. Красить эти заготовки для предохранения от коррозии лучше сразу, а после сборки конструкции покрасить их еще раз.

При шаге между спиралями 100 мм для каждого сегмента шнека необходимо вырезать 12 спиралей (перьев). На оси шнека кольца закрепляют сваркой, между собой – тоже. После проведения сварочных работ швы оббивают молотком и зачищают от окалины рашпилем.

Профильная труба нужна для изготовления крепежной системы шнека. Сверху труба оставляется открытой, чтобы в нее подавалась вода. Для производства шнека под зерновые воду просто не заливают. Профильная труба вставляется на 2/3 в круглую и приваривается, а щели между трубами закрываются отрезками листовой стали. В квадратной трубе отступают 2 см от верхней части и сверлят сквозное отверстие Ø 10 мм. Чертеж шнека

Изготовление приемника, который расположен с обратной стороны шнека, заключается в приваривании четырех стальных отрезков, повторяющих контуры профильной трубы. Отступив 2 см от нижнего конца, также сверлят сквозное отверстие Ø 10 мм, через которое пир помощи болтового соединения фиксируется вся конструкция. Резьбовое соединение лучше не применять, чтобы при обратном вращении шнека конструкция не рассоединилась.

Далее изготавливается долото для шнека, которое будет крепиться на сварку и находиться в отдельном подъемнике. Долото проще приобрести готовое, чем изготовить самостоятельно, так как для него нужны твердые сплавы металлов, которые в домашних условиях обрабатывать очень сложно. Кроме твердосплавных наконечников, можно использовать алмазные. Долото – инструмент сменный, и крепится к шнеку при помощи шпильки или резьбовым соединением. Чаще всего промышленные долота бывают двух- и трехлопастными, армированными шести- или восьмигранными резцами из твердых сплавов. Самодельное долото приваривается к шнеку (см. рисунок ниже): Самодельное и промышленное долото

Лопастные виды долот

В зависимости от типа своей  конструкции, а также от оснащенности твердосплавными элементами, долота лопастного типа используют при бурении:

• мягких пород;
• пород  средней твердости;
• мягких пород, в которых есть малоабразивные средние пропластки;
• при необходимости разбурить  цементные пробки  или металлические детали нижней части  обсадных трубных колонн;
• при необходимости расширения скважинного ствола.

В настоящее время на практике применяются следующие виды лопастных долот:

• двухлопастные с проточной промывкой (диаметр варьируется от 76-ти до 165,1 миллиметра);
• трехлопастные с проточным или гидромониторным видом промывки (диаметры – от 120,6 до 469,9 миллиметров);
• трехлопастные долот с  истирающе-режущим принципом действия с проточной промывкой или промывкой с помощью гидромонитора (диаметр – от 190,5 до 269,9 миллиметров);
• шестилопастные истирающе-режущие долота с двумя типами промывки (диаметр – от 76-ти до 269,9 миллиметров);
• пикообразные с проточной промывкой (диаметр – от 98,4 до 444,5 миллиметров).

В настоящее время промышленность производит такие типы долот лопастного вида (к пикообразным – не относится):

• долота для бурения мягких пород (литера М);
• для мягких пород со среднетвердыми  пропластками (МС);
• для абразивных мягких абразивных пород со среднетвердыми  пропластками (МСЗ);
• для среднетвердых пород (С);

Пикообразные лопастные долота бывают двух видов:

• применяемые для расширения скважинного ствола (литера Р);
• для разбуривания металлических элементов и  цементных пробок в нижней части обсадной колонны (Ц).

Виды бурения

Метод ударного бурения

Ударное бурение — это трудозатратный способ разработки скважины, к которому существуют особые требования:

• высокопрочный гибкий кабель для извлечения большого количества почвы;
• безопасность установки и деятельности;
• высокая производительность.

К основным преимуществам такого бурения относятся:

• длительная эксплуатация колодца;
• возможность расположения гидротехнических сооружений большого диаметра;
• предотвращение засорения воды сторонними добавками при разработке скважины;
• способность контролировать уровень водоносного горизонта;
• высокая эффективность работы в зимний период.

Недостатки также существуют:

• снижена скорость преодоления горных пород, если глубина строения значительна;
• необходимое расположение кожуха;
• возможность обрушения отдельных слоев грунта во время прохождения песка.

Бурение шнековым методом

Эффективный и безопасный способ разработки мелководной скважины на подвижных и легких почвах с высоким процентом песка в составе. Создание рабочего канала для гидротехнического сооружения осуществляется винтовой штангой, оснащенной концевой фрезой и лопастными элементами, которые предназначены для подъема грунта на поверхность.

Сверлильный станок для сверления винтовым методом может быть компактным или большим, требующим предварительной установки на специальное оборудование.

Преимущества данного метода:

• высокоскоростные работы по бурению;
• легкий агрегат и нессложная установка оборудования на месте;
• отсутствие привлечения профессионалов и дорогостоящего оборудования для подъема грунта на поверхность;
• возможность работы на небольших площадях.

Для разработки скважины используется гидравлический роторный агрегат — буровая установка, оснащенная вращающимся долотом и поворотным механизмом. Ротационное бурение обеспечивает эффективное освоение канала скважины, быстрое достижение глубоких водоносных горизонтов скважины.

На участках с рыхлыми и подвижными грунтами, в которых присутствует еще песок и глина, скважина оборудована ложечным сверлом – цилиндрической установкой со спиральными отверстиями. Для плотных суглинистых грунтов применяют спиральные сверла, работающие по принципу штопора. Для скалистых и плотных грунтов — долото заостренной конструкции.

Бурение с промывкой скважины

Наиболее эффективный и действенный способ создания скважины глубиной не менее 35 метров — это использование мини-установки для бурения скважин на воду, которая способна обеспечить скорость проходки до 12 м/ч, что значительно выше других методов.

Вопрос бурения включает в себя обязательную промывку скважины двумя способами (прямой и обратный).

• Прямой метод предполагает подачу раствора для выщелачивания и выброса грунта на поверхность.
• Обратная промывка предполагает подачу раствора в скважину и последующую откачку грунтовой массы с помощью насоса.
• В качестве канала передачи моющего раствора берутся трубы или шланги для бурения.

Буровой раствор выполняет следующие функции:

• Охлаждение, смазка рабочих элементов буровой установки;
• выщелачивание грунта из скважины;
• укрепление корпуса.

Для подачи моющего раствора в канал используются мотопомпы и другое буровое насосное оборудование.

Как сделать надежную конструкцию?

Чтобы буровая установка для скважин была надежной и позволяла выполнять буровые работы на профессиональном уровне, необходимо приобрести ряд элементов, изготовленных в заводских условиях с использованием высокоточной техники. Понадобится приобрести:

• вертлюг;
• буровую штангу;
• лопастной бур;
• мотор-редуктор;
• мотопомпу с рукавом;
• шланг для подачи бурового раствора.

Раму для монтажа этого оборудования можно изготовить самостоятельно из прочной стали.

На схеме наглядно изображено устройство заводской малогабаритной буровой установки с вертлюгом, буровой штангой, буром, электромотором, лебедкой, насосом и т.д.

Вертлюг необходим для передачи движущего момента от мотора-редуктора к буру, а также для подачи промывочного раствора. В корпусе вертлюга находится подвижная часть, на которой закреплены буровые штанги. Через специальный герметичный патрубок подается промывочная жидкость. Хотя конструкция этого элемента сложностью не отличается, от качества его выполнения зависит срок эксплуатации всей буровой установки. Из-за высоких нагрузок для изготовления вертлюга следует использовать высокопрочную сталь, соблюдая при этом минимальный зазор между движущимися элементами устройства. Некачественный вертлюг выйдет из строя после изготовления нескольких скважин.

Буровую штангу выбирают в зависимости от типа бурения (ударное, вращательное, с промывкой и т.д.). Штанга может иметь круглое или шестигранное сечение. Она передает движущий момент непосредственно к буру. В процессе работы штанга опускается вниз и ее необходимо наращивать. Для соединения используются специальные замки со специальной конической или трапециевидной (прямоугольной) резьбой, обеспечивающей максимально надежное соединение. По внутреннему сечению штанги в скважину подают жидкость, которая размягчает грунт и позволяет производить бурение более быстро и успешно.

Бур – это рабочий элемент, предназначенный для размельчения грунта. Для профессионального использования подходят специальные трехлопасные буры, которые вращают циклическим методом. Диаметр бура может варьироваться в пределах 80-350 мм. Изготавливают этот элемент из качественной стали, в которую вплавлены высокопрочные пластины, например, ВК-8. На твердых грунтах рекомендуется использовать бурение в несколько проходов. Сначала производят так называемое разведочное бурение 80-миллиметровым буром, затем скважину проходят бурами большего диаметра, пока отверстие не достигнет необходимых размеров.

Изготовление бура

Основными инструментами для самостоятельного изготовления бура служат углошлифовальная машина и сварочный аппарат. Процесс начинается с выбора и подготовки основной оси инструмента. На эту роль подойдет кругла (диаметром 26,8-48 мм) или профильная (20×20-35×35) труба.

Необходимая длина рассчитывается путем прибавления 50-60 см к глубине будущей скважины. Если итоговое значение будет превышать полтора метра, понадобится сделать штангу разборной. Механизм соединения может быть любой (резьбовое, шплинтовое или иное), главное – чтобы выдерживала нагрузки при вращении с сопротивлением.

Пика, как правило, изготавливается отдельно. Из отрезка трубы, внутренний диаметр которой равен наружному можно изготовить просто острый наконечник или сплющить трубу, а затем свернуть в спираль из одного-двух витков или заточить на манер острия бура по дереву. Среди других вариантов – напайка узкого спирального шнека. Хорошие результаты показывает использование бура по дереву сорокового диаметра. В таком случае диаметр концевого бура должен превышать наружный диаметр штанги.

После того, как пика будет приварена к осевой штанге (или её нижнему сегменту), можно приступать к устройству основной режущей части. Для этого старый пильный диск от циркулярной пилы, диаметр которого соответствует параметрам необходимого отверстия, режется на две равные половины. Полученные лопасти привариваются к основной штанге выше пики. Предпочтительный угол к перпендикуляру оси составляет 30-40 градусов, к вертикали – строго 90. Режущие кромки затачиваются.

Еще один, более производительный вариант, заключается в изготовлении шнека. Для него из листового железа нарезаются круги, диаметр которых соответствует параметрам необходимого углубления. Количество дисков равняется количеству витков будущей спирали (не менее трех). Заготовки складываются в стопку, после чего в их центре высверливается отверстие, соразмерное наружному диаметру трубы.

После из дисков вырезается небольшой сегмент. Полученные детали необходимо сварить так, чтобы получилась пружина. Затем ее растягивают на лебедке, проваривают швы между витками с обратной стороны и крепят к оси.

Финальный штрих – рукоять. Она делается из отрезка той же трубы, которая была использована для осевой штанги или более подходящего под руку диаметра. Способ крепления зависит от личных предпочтений. Рукоять может быть приварена к оси, укреплена дополнительными перекладинами или выполнена в съемном виде.

Используемые материалы

В зависимости от типа изготавливаемого бура применяются различные материалы, но основу всегда составляют круглые или профильные трубы и листовой металл (отработанные пильные диски).

В качестве пики используются отрезки трубы, части сломанных буров по дереву, металлические пластины. Или изготавливаются модели без пик. Для устройства сочленений сегментов штанги служат шпильки и гайки.

В целом ассортимент необходимых и допустимых материалов зависит от выбранной конструкции. Его необходимо продумывать до начала работ.

Режущие элементы и их крепление

Режущая часть земляных буров может быть съемной или несъемной. Однако разъемное крепление допустимо только на вариантах с половинчатыми лопастями или пильных дисков или листового металла. Для этого к основной штанге крепятся полки, распложенные под таким же углом, что и лопасти. В полках высверливается 2-3 отверстия, к которым, при помощи болтов и гаек крепятся режущие части.

Сменные коронки можно делать и для буров с землеприемником. Для этого в арматурной дуге, которая крепит ковш к штанге, необходимо сделать уплощение, просверлить отверстие и нарезать в нём резьбу.

Шнековые режущие части крепятся к оси жестко. Для бурения отверстий различного диаметра имеет смысл сделать несколько насадок для одной рукояти.

Некоторые модификации

1. Прямые дробильные лопасти между пикой и режущей кромкой.
2. Многоярусное расположение лопастей с постепенно увеличивающимся диаметром.
3. Силовые ребра между углами лопастей и/или осевой штангой.
4. Короб-землеприемник, чтобы выбирать больше грунта за один заход.
5. Дополнительное лезвие с 2-3 зубцами для упрощения бурения плотных грунтов.
6. Съемные лезвия для быстрой замены в процессе выполнения работ.
7. И множество других, количество которых ограничивается только личной изобретательностью.

Самостоятельное изготовление буровой установки

Виды буров: 1 – ложковый бур, 2 – змеевиковый бур, 3 – змеевик, 4 – буровое долото.

Приспособление для бурения может быть выполнено несколькими способами. Каждый из них имеет определенные характеристики. Помимо этого, делая выбор, следует учесть и некоторые особенности изготовления составляющих элементов. Бурильная установка какого вида является для вас наиболее оптимальным и выгодным вариантом, решать только вам. Главное при этом – не переоценить свои возможности, а также учесть основные характеристики грунта, бурение которого вам предстоит. Итак, буровые установки могут быть нескольких видов:

1. Устройство ложкового бура. Применение подобного бура наиболее уместно при бурении грунта, основой которого является глина и песок. Для изготовления подобного бурового приспособления своими руками существуют два варианта. Для каждого из них требуется ковшеобразный резец. Правую нижнюю часть ложки следует сделать в виде поперечного выступа. Левая часть представляет собой резец. Ложка изготавливается из прочной стальной трубы, имеющей подходящий диаметр.
2. Самостоятельное изготовление змеевикового бура. Его конструкцию можно сравнить с буравом по дереву. В большинстве случаев такие буровые приспособления применяются при бурении грунтов, состоящих из глины, а также для плотных суглинков. Бурение змеевиковым буром происходит по принципу действия штопора. При его вращении происходит постепенное извлечение грунта. Для того чтобы обеспечить лезвию максимальную прочность, его необходимо закалить. Резец должен напоминать хвост ласточки. Стоит отметить, что для бурения земли отлично подходят ледовые рыболовные буры.
3. Изготовление бурового долота своими руками. Такой вид буровой установки чаще всего применяют для того, чтобы пробурить твердые породы грунта. При этом следует соблюдать угол 110-130º. В том случае если грунт относится к мягким породам, угол должен быть от 30 до 70º. Форма долота может быть любой, в большинстве случаев это зависит от вида грунта, на котором предстоит пробурить буровую скважину.

Схема подключения фильтра и насоса.

Для этого вам потребуются цельные заготовки.

Во время изготовления долот требуется применение специально предназначенных закрытых печей, которые оснащены восстановительной атмосферой, кузнечнопрессовым тяжелым оборудованием, технологической оснасткой и т.д. Производство не допускает применение сварки, поскольку прочным такое долото не получится.

К основным элементам бурового устройства, сделанного своими руками, относятся:

1. Штанга, предназначенная для бурения грунта.
2. Лопастный бур.
3. Вертлюг.

Штанга и ее устройство

Штанга выполняет функцию вращения (ручным или механическим способом). За счет этого осуществляется передача вращения к самому буру. Через проходящий вдоль штанги шланг происходит подача бурового раствора.

Стандартной длиной штанги является 1-1,7 м. При желании длину бурильных установок можно увеличить. Для осуществления наращивания бура требуются специальные замки, имеющие прямоугольную резьбу.

Лопастный бур и принцип его устройства

Бурильные установки, предназначенные для бурения породы, в большинстве случаев оснащены парой лопастей.

Существует несколько видов буров:

1. Буры-желонки. Как правило, их применяют для того, чтобы пробурить буровую скважину в рыхлых, обломочных породах. Кроме того, они являются наиболее оптимальным вариантом для бурения увлажненных грунтов. Очень часто буры-желонки используют для чистки скважин, для работы с которыми применялось долото.
2. Устройство буровой вышки. Представлена она в виде треноги, наиболее оптимальная ее высота достигает 4,5-55 м. Центр является местом для установки канатного блока. При осуществлении ударного бурения применяется специальный балансир, который облегчает процесс работы. Таким образом происходит поднятие на определенную высоту инструмента вместе со штангами, после чего осуществляется его резкий сброс в место ударного бурения. Балансиром являются высокопрочные древесные брусья или доски (шестидесятки).

Каким образом устроен вертлюг?

Вертлюг является одним из наиболее важных элементов, составляющих буровую установку. Он выполняет функцию подачи раствора для бурения в специальный шланг, который проходит вдоль штанги. Если беспрекословно следовать рекомендациям специалистов, приобрести вертлюг лучше в специализированном магазине. Дело в том, что изготовление данного элемента требует максимально точной обработки, для осуществления которой домашних условий недостаточно.

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