Применение буровых установок для бурения скважин под воду. Буровая установка ударно канатная

СБШ, СБУ, ударного, канатного, вращательного бурения

Содержание

Буровые станки (БС) — самоходное либо стационарное оборудование, используемое для разработки скважин в нефтедобывающей промышленности, строительстве и водоснабжении. Существует 4 основных параметра, характеризирующих буровые станки — диаметр и глубина скважин, а также направленность (вертикальное/горизонтальное) и скорость бурения.

Буровая установка

В данной статье представлены установки для бурения скважин. Мы рассмотрим их разновидности, устройство и технические характеристики, а приведем обзор наиболее распространенных моделей оборудования.

Разновидности оборудования для бурения скважин

Основной характеристикой, в соответствии с которой классифицируется оборудование для разработки скважин, является принцип работы. Выделяют 5 основных способов бурения:

вращательное;
шнековое;
ударное;
шарошечное;
ударно-вращательное.

Рассмотрим каждый из способов, а также применяемое для его реализации оборудование, более подробно.к меню ↑

Станки вращательного (шнекового) бурения

Вращательное бурение осуществляется посредством разработки грунтовых масс вращающейся коронкой, которая с усилием подается вдоль оси скважины. Коронка состоит из нескольких режущих кромок — «перьев», которые контактируя с грунтом скалывают его, тем самым углубляясь вниз. Преимуществом данного способа является высокая скорость, недостатком — возможность применения лишь в почве средней и малой твердости. При работе в твердых грунтах коронка не срезает, а стирает почву, что приводит к ускоренному износу резцов. Существуют специальные алмазные колонки, однако ввиду высокой стоимости такого оборудования их применение распространено крайне слабой.

Рассмотрим устройство станка вращательного бурения на примере распространенной модели СБР-160, который способен разрабатывать скважины диаметром 160-200 мм на глубину до 25 м. Схема данной машины представлена на изображении.

СБР-160

Все самоходные машины вращательного бурения базируются на транспортной базе — гусеничной либо колесной. Модель СБР-160 обустроена на основе экскаватора Э-652А, в ней каждая из гусениц оснащена индивидуальным приводом, что значительно увеличивает проходимость машины.

Рабочий узел агрегата состоит из мачты, шнека и вращателя. Мачта представляет собой направляющую конструкцию, в которой смонтирован механизм подачи буровой колонны (шнека). Сам шнек может быть непрерывным либо секционным- пригодным к наращиванию.

Вращатель бурового станка — устройство, приводящее буровую колонну в действие. В СБР-160 вращатель состоит из асинхронного двигателя, патрона, муфты, редуктора и гидроцилиндра, посредством которого производится переключение скоростей. Технические характеристики данной модели предусматривают 4 скорости бурения — 250, 160, 125 и 80 об/мин.

БМ-811

Также в отечественной промышленности распространены следующие станки вращательного бурения:

УРБ-2А — монтируется на шасси Урал-4320, ЗИЛ-131 либо АМАЗ-43114. Буровые станки серии УРБ-2А приводятся в действие непосредственно от двигателя базового транспорта, они комплектуются насосом типа НБ-50, компрессором для подачи бурового раствора КВ-10 либо 4ВУ1-5 (зависит от модели) и генератором БГ-16. Грузоподъемность штатной лебедки составляет 700 кг. Технические характеристики: диаметр бурения — до 190 мм, глубина — до 100 м;
Атлас Копко DM-45 и DM-50 — агрегаты на гусеничном ходу, разрабатывают скважины диаметром 150-230 мм на глубину до 53 метров, способны развивать гидравлическое усилие на забой до 200 кН.
СБР-160А и СБР-160Б — гусеничные станки, предназначенные для бурения горных пород с коэффициентом крепости 1-6. Диаметры бурения — 160, 180 и 200 мм. Модели отличаются между собой технической производительностью, у СБР-160А она составляет 60 м/ч, у СБР-160Б — 30 м/ч.

Среди оборудования от зарубежных производителей выделим станки вращательного бурения Sandvik, произведенные одноименным шведским концерном. В ассортименте компании представлены агрегаты для разработки скважин глубиной 27-45 м и диаметром до 311 мм.к меню ↑

Шнековое бурение скважин станками типа ЛБУ 50 (видео)

к меню ↑

Станки ударного бурения

Установки для ударного бурения разрабатывают скважину посредством кратковременного воздействия на дно скважины специального инструмента, совершающего возвратно-поступательные движения. В зависимости от принципа работы все буровые станки данного типа делятся на 3 разновидности:

Станки ударно-канатного бурения.

Их устройство не предполагает наличия осевого усилия при подаче рабочего инструмента — боек падает на дно скважины под своем весом. Такое оборудование имеет достаточно низкую производительность, но при этом она крайне эффективна при разработке хрупких горных пород.

Рабочий инструмент таких станков имеет вес 1-3 тонны, он подвешивается на лебедке и поднимается посредством кривошипно-шатунного механизма на высоту 1-2 метров над забоем. В процессе разработки на дно скважины заливается вода, размягчающая породу. Разрушенный грунт периодически удаляется с помощью желонки.

БС-3

Установки для ударно-канатного бурения бывают как крупногабаритные на гусеничном (БС-3) либо колесном ходу (БЖ-6), так и компактные (сборного типа) для разработки скважин на воду. Общим недостатком всех агрегатов является низкая производительность, так как скорость свободного падения рабочего инструмента непосредственно зависит от силы земного притяжения и количество ударов невозможно увеличить выше отметки 50-60 шт/мин.

Станки шарошечного бурения.

В таких агрегатах рабочим инструментом выступает шарошечное долото, осуществляющее дробяще-скалывающую разработку породы. Буровой колонне, на которой закреплено долото, сообщается не только возвратно-поступательное движение с большим усилием по отношению к дну забоя, но и вращательное движение.

Шарошечное долото

Такие установки используются для бурения всех типов грунтов — от мягких до особо твердых (включая горные породы), они способы разрабатывать скважины диаметром 72-400 мм. Среди отечественного оборудования выделим станок СБШ-200 (глубина — 30 м, диаметр 190-243 мм) и станок СБШ-250 (глубина — 40 м, диаметр — 214-270 мм). При разработке карьеров чаще всего используется буровой станок БТС 150 на базе гусеничного трактора Т-10М.

Станки ударно-вращательного бурения

Установки ударно-вращательного бурения отличаются от ударно-канатных и шарошечных агрегатов тем, что при разработке скважины их рабочий инструмент вращается не только в перерывах между ударами, а непрерывно. При этом забой углубляется за вхождения коронки в грунт в момент удара, а вращение обеспечивает очистку дна скважины от выработанной породы.

Основными признаками оборудования данного типа являются низкий крутящий момент и осевое усилие, при большой ударной нагрузке. Ударно-вращательное бурение демонстрирует максимальную производительность при работе на особо твердых и абразивных породах.

СБУ-125

Среди техники отечественного производства наиболее распространенными установки серии СБУ-125, способные разрабатывать вертикальные и наклонные скважины диаметром до 125 мм на глубину до 22 метров. Все модели СБУ-125 обустроены на базе гусеничной углепогрузочной машины УП-3.к меню ↑

Станки колонкового бурения

Установки колонкового бурения чаще всего применяются при исследовательских и строительных работах. Основным их отличием от шнекового и ударного оборудования является то, что выработка грунта осуществляется не по всему периметру скважины, и лишь по радиусу колонкового снаряда, который представляет собой круглую трубу с наваренными на торец твердосплавными режущими зубьями.

При работе внутренняя полость колонкового снаряда заполняется вырезанным грунтом, после чего снаряд поднимается на поверхность и его содержимое извлекается. Такое принцип работы позволяет получать цельную породу, необходимую для проведения геодезических испытаний.

СКБ-4100

Также по колонковому принципу действуют все агрегаты для бурения отверстий в монолитных конструкциях из железобетона. Их рабочий инструмент оснащен специальными алмазными резцами, эффективно вскрывающими материал повышенной твердости.

Среди распространенного оборудования для разработки геологоразведочных скважин выделим станок СКБ-4100 (диаметр до 46 мм, глубина до 700 м) и Атлас Копко С5 (50 мм, до 1000 м).

Главная страница » Буровые установки

byreniepro.ru

Буровая установка для бурения скважин на воду

Бурение скважины на участке позволяет обеспечить автономное водоснабжение дома, размещенного на частной территории. Применение профессиональных установок для проведения работ не всегда оправдано. Существует множество самодельных и простых в устройстве агрегатов, способных пробурить скважину нужной глубины. На таком участке колодец больше не понадобится, поскольку полученная вода будет полностью пригодной для питья и приготовления пищи.

Преимущества малогабаритных установок для бурения скважин

Небольшие по мощности буровые установки не подойдут для бурения артезианской скважины или для добычи нефти. Несмотря на это они активно используются для частных хозяйств.

Малогабаритные бурильные аппараты отличаются следующими преимуществами:

Схема малогабаритной буровой установки

отсутствие сложностей при эксплуатации;
не занимают много места, мобильные;
во время применения оборудования отсутствует вред для окружающей территории, что актуально на участках с существующей застройкой и ландшафтным оформлением;
существует возможность эксплуатации в ограниченном по площади пространстве – в гаражах, подвалах;
оборудование легко в транспортировке на любые расстояния;
малогабаритные устройства работают от обычной розетки в 220 В, или от мобильного источника питания;
бурение при помощи таких аппаратов осуществляется быстро, без проведения подготовительных работ.

Разновидности устройств для бурения скважин

Буровые установки для бурения скважин на воду могут иметь простую конструкцию и изготовляться практически из подручных материалов. Их применение обязательно, поскольку для получения источника, пригодного для использования, необходимо проделать отверстие глубиной не меньше 20 м. Оборудование для бурения скважин разделяют на несколько типов.

Ударно-канатная мини-буровая установка. Агрегат работает благодаря силе тяжести. На определенной высоте закрепляется тяжелый снаряд, имеющий заостренные края. Его называют стаканом, желонкой. Во время работы снаряд опускают, и он ударяется в грунт. Каждый раз небольшая часть почвы срезается. Грунт застревает в полом снаряде, что позволяет удалить его из проделанного на поверхности отверстия. Данный процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет необходимой глубины.

Шнековая установка для бурения скважин. Углубление в грунт рабочего инструмента происходит за счет его конструкции. Он представляет собой шнек – прочный стержень с наваренными лопастями в виде винта. В состав такой бурильной установки должен входить двигатель со значительным вращательным моментом. В противном случае шнек не сможет пройти слой грунта, который состоит из глины, плотных песков. Недостатком оборудования считается невозможность работы в каменистых породах.

Роторные буровые станки. Работают по принципу вращения инструмента, внутрь которого подается вода. В результате на поверхность попадает раздробленная порода. Бур легко извлекается из отверстия в грунте, и с ним легко работать. Для подачи воды на значительную глубину используются дополнительные шланги.

Роторная буровая установка

Конструкция ударно-канатных агрегатов

Ударно-канатные буровые установки на воду состоят из нескольких частей.

Станина, имеющая треугольный профиль. Для ее изготовления в домашних условиях используются стальные трубы. Также станина может иметь форму буквы «Н». Полученная рама оснащается телескопическими штангами.

Рабочий инструмент (снаряд). Делается из обрезка трубы диаметром 100-200 мм, длиной 1-2 м. Снаряд специально утяжеляют до 100 кг или больше, что позволяет произвести процесс бурения эффективней.

Лебедка. Необходима для подъема и спуска снаряда. Может оснащаться электродвигателем, что позволяет провести весь процесс бурения без применения физической силы. В противном случае для подъема рабочего инструмента используется стальной трос.

Как самостоятельно изготовить ударно-канатное оборудование?

Ударно-канатный аппарат для бурения скважин для воды изготовляют по следующей схеме:

Ударно-канатные буровые установки

Для получения рамы следует использовать квадрат, изготовленный из прочного металла. Вначале необходимо создать надежное основание треугольного или прямоугольного профиля. Дальше устанавливают ребра.
Сверху желонки необходимо закрепить стальной трос. Для этого проделывается несколько отверстий или устанавливается рычаг.
Выбор размера троса зависит от планируемой глубины скважины.
Патрон закрепляют сверху. Трос наматывается на лебедку или барабан редуктора в электрическом двигателе.

Необходимые механизмы для изготовления устройства роторного бурения

Простейшая установка роторного бурения должна иметь станину, обеспечивающую передвижение мотора в вертикальном направлении. К нему через вертлюг устанавливают бур. Данный элемент также необходим для подачи воды внутрь колонны. Чтобы изготовить собственноручно роторное устройство, рекомендуется подготовить следующее:

Вертлюг и шланги – важнейшие элементы устройства. При отсутствии навыков токаря, их рекомендуется купить. Для эффективной работы данные элементы должны быть изготовленными с высокой точностью. Это обеспечит достаточную герметичность и предупредит протечки бурового раствора. Вертлюг и шланги оснащаются одинаковой резьбой. В противном случае для их соединения понадобится переходник. Штанги должны иметь трапециевидную резьбу, которая проще в изготовлении.
Мотор-редуктор следует приобрести заранее. Требуемые характеристики – мощность 2,2 кВт, минимальное количество оборотов в минуту 60-70. Если мотор обладает лучшими характеристиками, для его питания понадобится сеть в 380 В.
Предварительно покупается лебедка. Ее привод может быть ручным или электрическим. Минимально допустимая грузоподъемность лебедки – 1 т.

Технология изготовления роторной установки

Технология изготовления простейшего роторного станка для бурения скважин выглядит следующим образом:

Основа установки сваривается из трубы с толстыми стенками. Минимальная толщина – 3,5 мм. Также можно использовать трубу с профилированным сечением или круглую. При изготовлении рамы придерживаться большой точности не нужно. В данном случае более важна вертикальность, горизонтальность монтажа основных элементов конструкции. Тщательно проверяются углы наклона составных частей.
Делают каретку, предназначенную для перемещения рабочего инструмента в вертикальном направлении. На нее крепятся вертлюг, буровые штанги, бур, мотор.
Для удержания каретки устанавливается лебедка.
Для изготовления бура можно использовать обычную сталь, а все конструктивные элементы соединяются между собой сваркой. Для работы в каменистых грунтах бур рекомендуется купить готовый.
К вертлюгу подключается шланг от мотопомпы. Подсоединение мотора к сети происходит через пусковое устройство.

Изготовление установки для шнекового бурения

Если на территории участка водоносный слой залегает высоко, а грунты мягкие, для бурения скважин можно использовать шнековую установку. Она представляет собой устойчивую раму (тренога или другая форма), через которую перекинут трос. К ней присоединяется шнек, являющейся основным рабочим инструментом.

В верхней части установки присутствует перекладина. Она предназначена для поворота шнека и его проталкивания на заданную глубину. Чтобы облегчить процесс работы желательно оснастить аппарат лебедкой. Также можно установить ворот, который присутствует на многих колодцах.

Видео: Бурение скважины на воду, немецкая технология

promzn.ru

Буровая установка своими руками: ударно-канатная, роторная, шнековая

Бурить скважины чаще всего требуется при устройстве скважины на воду, но и кроме того периодически такие работы нужны: установить металлические столбы под забор (беседку, перголу), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками.

Содержание:

Самодельная буровая установка

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.
Одна из ударно-бурильных установок
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.
Шнековая буровая установка
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.
Роторная буровая установка

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.

Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Наиболее простые конструкции

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Сделанная своими руками мини буровая установка

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

Принципы построения бурилки

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

горизонтальной платформы;
вертикальной рамы;
подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чертеж бура на 159 мм

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Устройство вертлюга для бутовой установки

Чертеж вертлюга для малогабаритной буровой установки

Как провести воду от скважины к дому читайте тут.

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Ручная буровая установка со шнеком

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.