Как сделать установку для бурения скважин на воду своими руками: виды +видео

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.

Буровая вышка

Буровая установка для бурения нефтяных скважин представляет собой комплекс буровых механизмов, машин и оборудования, который монтируется непосредственно на точке бурения и обеспечивает весь процесс обустройства скважин.

 Загрузка …

Буровая вышка

Основными элементами современной буровой установки являются:

• вышечный блок;
• блок насосного оборудования;
• силовые  приводы;
• блок для приготовления бурового раствора;
• блок очистки бурового раствора (часто совмещен с предыдущим блоком);
• оборудование для бурения:

1. ротор;
2. вертлюг;
3. талевый механизм;
4. буровая лебедка;
5. насосы;
6. силовой привод и так далее.

буровые сооружения:

1. буровая вышка;
2. комплект оснований;
3. укрытия сборно-разборного или каркасно-панельного типа;
4. комплект стеллажей;
5. приемные мостки.

№	Полезная информация
1	Оборудование, механизирующее наиболее трудоемкие виды работ

1. устройство для регулировки подачи долота;
2. механизмы, позволяющие автоматизировать спусковые и подъемные операции;
3. клиновой пневматический захват для труб;
4. буровой автоматический ключ;
5. вспомогательная лебедка;
6. пневматический раскрепитель;
7. краны для проведения ремонта;
8. пульт для контроля за процессами бурения;
9. управляющие посты.

оборудование, обеспечивающее приготовление, регенерацию и  очистку буровых растворов:

1. устройство для приготовления раствора;
2. комплект вибросит;
3. отделители ила и песка;
4. подпорные насосы;
5. комплект емкостей для буровых растворов, воды и  химреагентов.

1. блочная нагнетательная линия;
2. запорные устройства дроссельного типа;
3. буровой рукав.

оборудования, обеспечивающее обогрев элементов буровой установки:

1. теплогенераторы;
2. радиаторы отопления;
3. коммуникации, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя.

Основное назначение вышечного блока:

• подвешивание талевой системы и крепящихся к ней бурильных труб;
• размещение  оборудования, обеспечивающего спуск и подъем насосно-компрессорных,  обсадных и  бурильных элементов трубных колонн;
• размещение  устройств, обеспечивающих подачу и вращение бурового  инструмента.

В блоке силового привода размещаются дизельные или электрические силовые установки, компрессоры,  редуктора и коробки передач.

В насосном блоке  расположены  насосные установки вместе со своими силовыми агрегатами.

В состав блока для приготовления и последующей регенерации буровых растворов входят:

• емкости для приема и хранения бурового раствора, как для находящегося в процессе рабочей циркуляции, так и для создания необходимого запаса этой жидкости;
• устройства, обеспечивающие приготовление раствора:
• глиномесительное оборудование;
• БПР (блок приготовления раствора) и так далее.

• очистительное оборудования для регенерации бурового раствора:
• комплект вибросит;
• отделители ила и песка;
• дегазационные устройства;
• отстойники.

Комплекс, обеспечивающий спуск и подъем оборудования на скважине, является механизмом полиспастного типа, и включает в себя следующие основные элементы:

• кронблок;
• подвижный  талевый блок;
• буровая лебедка;
• механизм крепления конца каната (неподвижного);
• сам стальной канат, который обеспечивает гибкую связь между двумя предыдущими устройствами.

Кронблок  монтируется в верхней части буровой вышки. Подвижный конец каната  закрепляется на барабане буровой лебедки, а его  неподвижный конец посредством механизма крепления закрепляется у основания вышки. На талевый блок вешается крюк, за который при помощи строп подвешивают или вертлюг, или элеватор для спуска/подъема трубных колонн.  На  современных спуско-подъемных комплексах крюк и талевый блок, как правило, объединяют в единый механизм, называемый  крюкоблоком.

Конструкция нефтяных буровых установок

Бурение своими руками

Шнековый способ

Работа шнеком – самый простой ручной способ. Используется он только для получения неглубоких источников, вода из которых будет использоваться для технических целей.
Для самостоятельного бурения нужен бур, который при ввинчивании в землю разрушает породу и захватывает грунт лопастями. Периодическое вытаскивание шнека необходимо для очистки его от шлама. Эту работу делают без помощников.

Кроме бура потребуется тренога, к которой крепится шнек, подъемный механизм (ручной с лебедкой или механизированный). Без этих приспособлений бурить невозможно. Поднять бур с почвой с достаточной глубины даже несколько человек будут не в состоянии.

Большую сложность представляет бурение строго вертикально. Только зафиксированный бур даст необходимую вертикальность, без соблюдения которой деформируются трубы. Чтобы обеспечить должную вертикальность, после прохождения 2 метров нужно установить временную металлическую трубу — кондуктор, которая будет задавать правильное направление движения.

Скважинный кондуктор — дополнительная труба большего диаметра, чем у обсадной трубы. Кондуктор в верхней части ствола скважины защищает от обрушения стенки при бурении и не пропускает поверхностные воды.

Применять шнековый метод можно в мягких почвах. Если шнек упрется в морену, то придется повторять процесс в другом месте. Большую сложность представляют и плывуны. Размягченную почву трудно вытащить на поверхность. Помогает только шнек, имеющий лопасти загнутые к верху.

Ударно-канатный способ

Для источника в глинистых и суглинистых почвах применяйте ударно-канатный способ. Этот метод более трудоемкий, но надежен и прост. Для работы применяют бурильный стакан – это цилиндр с отточенными гранями.

Суть метода в поднятии стакана (по — другому — патрона) на высоту, с которой он сбрасывается. При ударе цилиндр забивается почвой. Подняв стакан на поверхность, вынимается лишний грунт.
Ударно-канатный метод хорош практически для всех грунтов. Но нужно приложить немало усилий, поэтому часто применяют гидравлические системы для поднятия патрона.

Ударно-канатная технология хороша еще и тем, что она показывает, когда появится водоносный песок. При достижении которого применяют желонку с клапаном, способную поднимать разжиженный грунт.

Желонка — полый металлический цилиндр для поднятия разжиженной породы и грязи из скважины на поверхность.

Ручное гидробурение

Бурение с водой эффективно для песчаной почвы. Проблема гидробурения — каменистый грунт. Камни ручная бурилка для скважины не пройдёт, нужна ударно-канатная буровая установка.

Видео инструкция по гидробурению:

Независимо от способа, при выборке грунта нужно обсаживать скважину трубами. Потребуется установить перфорированный фильтр и насос.

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.

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.

Виды оборудования для бурения

К этому оборудованию относится вся техника, используемая в бурении и ремонте, а также вспомогательный инструмент.

Все это оборудование условно делится на 2 группы: технологическое и вспомогательное.

Небольшой группой являются вспомогательные инструменты. В основном они рассчитаны на обслуживание технологического оборудования, а также на укрепление стенок скважины.

К ним относятся:

• хомуты;
• вертлюги;
• обсадные трубы;
• шарнирные ключи.

Большой группой является — технологическое оборудование, к которому относятся разнообразные инструменты, используемые при бурении. Основным элементом любой буровой является долото, разрушающее породу и прокладывающее в земной коре скважину. Долота могут быть разных конструкции и диаметров.

По конструкции они делятся на 3 группы:

1. Лопастные.
2. Шарошечные.
3. Секторные.

Важным элементом долота являются лопатки, которые, как лезвие, разрезают грунт. По назначению они могут быть для грунта, песка, глины и скальной породы. Эти детали вместе с долотами считаются самыми быстроизнашиваемыми.

Следующим элементом этого оборудования являются штанги, с помощью которых соединяют долото с приводом. Они могут быть цельноковаными и сварными, но тоже предварительно откованными.

Расширители — позволяют расширять скважину до необходимых для протаскивания труб размеров. Они отличаются по типу грунта, в котором могут использоваться.

Вертлюги, адаптеры и трубные захваты — тоже технологические приспособления. Каждое из них предназначено для выполнения определенной работы.

Необходимо отметить и аварийное оборудование, позволяющее предупреждать и устранять аварийные ситуации. Оно рассчитано на извлечение буровых колонн и обсадных труб.

Другие модели буровых установок

В целом процесс сборки большинства существующих разновидностей буровых установок остается одинаковым. Рама и прочие элементы рассматриваемой конструкции подготавливаются по аналогичной схеме. Может меняться лишь главный рабочий инструмент механизма.

Ознакомьтесь с информацией об изготовлении различных разновидностей установок, сделайте подходящий рабочий инструмент, а затем прикрепите его к опорной раме и соедините с другими требуемыми элементами, используя рекомендации из рассмотренной выше инструкции.

Бурильная установка с «патроном»

Бурильная установка с «патроном»

Главным рабочим элементом такого агрегата является патрон (стакан). Самостоятельно сделать такой патрон можно из толстостенной трубы диаметром 100-120 мм. Оптимальная длина рабочего инструмента – 100-200 см. В остальном же ориентируйтесь по ситуации. При выборе габаритов опорной рамы вам придется учитывать размеры патрона. Продумайте все так, чтобы в дальнейшем вам было удобно пользоваться готовой буровой установкой.

Рабочий инструмент должен иметь как можно больший вес. С нижней части отрезка трубы сделайте треугольные заострения. Благодаря ним почва будет более интенсивно и быстро разрыхляться.

Буровая установка своими руками

При желании можете оставить низ заготовки ровным, но его нужно будет обязательно заточить.

Сделайте несколько отверстий в верхней части стакана для прикрепления каната.

При помощи прочного троса прикрепите патрон к опорной раме. Длину троса подбирайте так, чтобы в дальнейшем патрон мог свободно подниматься и падать вниз. При этом обязательно учитывайте запланированную глубину источника.

Для повышения эффективности земляных работ вы можете подключить собранную установку к электродвигателю. Трос с патроном в такой ситуации будет намотан на барабан редуктора.

Обеспечить очистку забоя от грунта можно путем включения в состав конструкции желонку.

Пользоваться такой установкой очень просто: вы предварительно вручную создаете углубление в месте бурения диаметром, превышающим диаметр рабочего патрона, а затем начинаете поочередно поднимать и опускать патрон в яму, пока не будет достигнута требуемая глубина.

Простая шнековая установка

Самодельный шнек

Основным рабочим элементом подобного механизма является бур.

Чертеж бурового шнекаСхема межвиткового шнекового кольца

Изготовьте бур из металлической трубы, имеющей диаметр 100 мм. На верхней части заготовки сделайте винтовую резьбу, а на противоположной стороне трубы обустройте шнековый бур. Оптимальный диаметр бура для самодельного агрегата — около 200 мм. Пары витков вполне хватит.

Схема разделения диска бура

Прикрепите сваркой к концам заготовки пару металлических ножей. Вы должны закрепить их по такому принципу, чтобы в момент вертикального размещения установки ножи располагались под некоторым углом к почве.

Шнековый бур

Чтобы работать с подобной установкой было наиболее удобно, подсоедините к тройнику кусок металлической трубы длиной 1,5 м. Фиксацию выполняйте сваркой.

Внутри тройник должен быть оснащен винтовой резьбой. Сам же тройник навинтите на кусок разборной полутораметровой штанги.

Пользоваться такой установкой удобнее всего вдвоем – каждый работник сможет взяться за полутораметровую трубу.

Бурение выполняется в следующем порядке:

• рабочий инструмент углубляется в грунт;
• делается 3 поворота буром;

• разрыхленный грунт извлекается и убирается.

Повторяйте цикл до достижения примерно метрового углубления. После штангу придется удлинить при помощи дополнительного куска металлической трубы. Для скрепления труб применяется муфта.

Если запланировано обустройство скважины глубже 800 см, зафиксируйте конструкцию на треноге. Вверху такой вышки должно присутствовать отверстие размерами, достаточными для беспрепятственного движения штанги.

В процессе бурения штангу надо будет периодически наращивать. С увеличением длины инструмента будет ощутимо повышаться и масса конструкции, управлять ею вручную станет очень тяжело. Для удобного подъема механизма используйте лебедку, сделанную из металла либо прочной древесины.

Теперь вы знаете, в каком порядке собираются простые буровые установки и как пользоваться такими агрегатами. Полученные знания помогут вам существенно сэкономить на услугах сторонних бурильщиков.

Удачной работы!

Разновидности буровых установок

Мини буровая

Рассматриваемые агрегаты классифицируются в соответствии с особенностями методов бурения скважин.

Так, при выполнении ударно-канатного бурения почва разрушается тяжелым грузом, привязанным к опорной раме, ребра которой в большинстве случаев соединены в пирамиду. Груз попросту поднимается вверх и бросается вниз столько раз, сколько требуется для создания углубления нужного размера.

Бурение скважин ударно-канатным способом

Вращающиеся же буры одновременно более просты и сложны в обращении. Подобное оборудование требует гораздо меньших физических усилий со стороны исполнителя, но конструкция таких буровых установок более сложная – многие составные элементы системы попросту невозможно сделать своими руками без наличия специального оборудования и соответствующих навыков.

Схема бурения скважины

В итоге часть необходимых элементов приходится покупать либо же заказывать. Однако затраты на это все равно существенно ниже, если сравнивать со стоимостью установки фабричной сборки.

В целом же существует 4 основные разновидности буровых установок, а именно:

• агрегаты, работающие по ударно-канатному методу. Внешне такая конструкция имеет вид рамы с основанием треугольной формы. Непосредственно к раме прикреплен прочный трос с желонкой;

• установки шнекового типа. В случае применения подобного оборудования выемка земли выполняется с использованием специального шнека. Углубление в земле в процессе бурения не промывается;

• роторные агрегаты. Функционируют с применением принципов гидравлического бурения;

• роторные ручные механизмы. Наиболее простой вид установки. Конструкция не включает в свой состав электродвигатель – вместо него применяется физическая сила. Требует нерационально больших трудовых затрат, поэтому применяется крайне редко.

Технологический инструмент, применяемый при бурении скважин

Понятие «буровой инструмент» объединяет в себе все  приспособления и механизмы, которые используются для бурения скважин и шпуров, а также при работах по  ликвидации возникающих аварийных ситуаций. По своему назначению буровой инструмент делится на:

• технологический;
• специальный;
• аварийный;
• вспомогательный.

Конструктивные особенности и номенклатура бурового инструмента меняются в зависимости от:

• области применения (какие скважины бурят – геологоразведочные, взрывные, эксплуатационные, нагнетательные и так далее);
• способа бурения;
• диаметра скважины;
• характеристик разбуриваемых пород.

В его состав входят:

• долота и коронки;
• кернорватели;
• различные виды труб (колонковые, шламовые, бурильные трубы (обычные и утяжеленные);
• комплект переходников;
• набор сальников и так далее.

Строение углеводородных месторождений нефти и газа представлено в основном горными породами осадочного вида.

Основные физико-механические свойства таких пород, которые непосредственно влияют на буровой процесс:

• упругость;
• пластичность;
• твердость;
• сплошность;
• абразивность.

Основным породоразрушающим инструментом, обеспечивающим бурение скважин, является долото.

По принципу действия, с помощью которого происходит разрушение породы, долота подразделяются на следующие виды:

• режуще-скалывающие –  разрушение породы происходит при помощи  лопастей, наклоненных в сторону вращения инструмента (используются при бурении мягких горных пород);
• дробяще-скалывающие – порода разрушается либо зубьями, либо  штырями, размещенными на шарошках; шарошки вращаются вокруг как вокруг оси долота, так и вокруг собственной оси; в процессе вращения долота, помимо дробящего воздействия штырей или зубьев, в процессе их проскальзывания по забою порода также  скалывается (срезается) породу, что значительно повышает эффективность бурового процесса;
• истирающе-режущие – разрушение породы производится при помощи  алмазных зерен или твердосплавных штырей, которые расположены на торцах долота или на лопастных кромках этого инструмента; такие долота применяют при бурении среднетвердых пород  неабразивного типа и твердых горных пород;  лопастные долота, армированные штырями из твердых сплавов или  алмазными зернами, используются для разбуривания пород, которые перемежаются по твердости и абразивности.

Монтаж

Подавляющее большинство профессионалов использует при вводе в эксплуатацию буровой установки мелкоблочный, агрегатный либо мелкоблочный типы монтажа. Они соответствуют тем же самым методикам установки вышек. Прежде всего, площадку нужно выровнять и убрать с нее лишние растения. Также стоит избавиться от предметов, которые могут загораться. Поблочная схема расстановки подразумевает первоначально сборку частей, впоследствии соединяемых уже на месте.

Начинают с монтажа собираемого фундамента и опор. Следующий шаг — крепление связки из ротора и лебедки. В последнюю очередь ставят вспомогательную технику. Ее состав очень разнообразен и должен быть даже разобран дополнительно.

Стационарные комплексы монтировать сложнее. Серьезной проблемой является прокладка проводки с учетом необходимой мощности и правил разводки. Агрегатная методика периодически применяется при работе с установками 9 — 11 классов. Обязательно надо соблюдать «весовое ограничение на крюк». Агрегатный монтаж занимает много времени, требует обустройства массивного фундамента, тщательной выверки расположения частей в пространстве. Кроме того, расходуется много материалов.

Мелкоблочный подход состоит в том, что используют не фундаменты из дерева либо бутобетона, а блок-сани из металла. Они могут служить и основанием, и транспортным средством. Монтаж, в сущности, ограничивается только перемещением установки в требуемую точку и ее минимальной подготовкой. Число блоков, их мощность и другие параметры определяют заранее, с учетом имеющихся потребностей и ограничений. Мелкоблочная установка широко применяется при разведочном бурении, а при эксплуатационном — только когда затруднена перевозка больших блоков. Проблемы связаны с:

• трудностями кинематической увязки массы мелких блоков;
• большими потребностями в тракторах и ином транспорте;
• невозможностью доставить большие буровые укрытия и значительные участки коммуникаций.

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.

• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.

• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Назначение установок

Они предназначены для бурения скважин следующих типов:

1. Эксплуатационных. Позволяют добывать нефть и газ.
2. Нагнетательных. С их помощью закачивают в продуктивные слои воду, газ или обычный воздух. Благодаря этому удается поддерживать в них необходимое для извлечения сырья давление, тем самым увеличивается эффективность использования добывающих скважин.
3. Разведочных. Они позволяют находить месторождения и определять их контуры. При этом проводят испытания и оценивают запасы черного золота.
4. Специальных (опорных, параметрических, оценочных и контрольных). Позволяют специалистам изучить пластовое строение участка, определить изменение свойств продуктивного пласта, отслеживать давление, а также определить уровень выработки определенных участков. Также с их помощью нефтяники обеспечивают внутрипластовое горение, газифицируют нефть, сбрасывают сточные воды в нижние слои и т. д.
5. Структурно-поисковых. Позволяют определить расположение нефтегазоносных структур по верхним маркирующим горизонтам. При этом информацию удается получить с помощью неглубоких и недорогих скважин.