Бурение артезианской скважины: технология. разрешение на бурение артезианской скважины

Методы бурения

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

Механическое;
Ручное.

Варианты исполнения скважины

В зависимости от принципа работы буры:

Ударно-вращательный метод;
Ударный;
Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

Ручное бурение скважины вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.

Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.

Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:

Шнек-бур и станок для бурения скважин своими руками

Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.

Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.

Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

Прочный канат;
Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

Ударно-канатный способ — технология бурения

Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
К верхней части стакана крепят трос.
Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

Бурение скважины шнеком

Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.

Для более глубокого колодца понадобится аренда малогабаритной легкоперевозимой буровой установки, так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.

Стоит отметить, что шнековый способ подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.

Колонковый способ

Колонковая технология все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.

Схема колонкового долота для бурения скважины под воду

Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.

Обслуживание

Несмотря на длительность срока службы артезианской скважины, знание причин, по которым может потребоваться ремонт источника, не помешает его владельцу. Основные жалобы владельцев сводятся к ухудшенному качеству воды, уменьшенному объему.

Рассмотрим причины, которые к этому приводят.

Заиливание. Проблема часто встречается у артезианских скважин, пробуренных в глинистой почве. Пропускная способность установки снижается из-за загрязненного фильтра.
Запесочивание. Это случается при неправильно установленных обсадных трубах. Песок легко проникнет внутрь установки, если у скважины отсутствует фильтрационная труба.
Засорение. Проблема случается, если установлен фильтр со слишком мелкими отверстиями. В дальнейшем засорение фильтра приводит к уменьшению напора подаваемой воды.
Поломка насоса. Износ или отказ оборудования может случиться из-за неправильно выбранного насоса. Техника со слабыми характеристиками преждевременно выходит из строя. Но также насосное оборудование может сломаться из-за того, что приходится прокачивать засоренную жидкость. Износ иногда приводит к обрыву удерживающего троса.

В зависимости от неисправности ремонт скважины может быть текущим или капитальным. К текущим работам, связанным с обслуживанием скважины, относится очистка фильтра, замена насосного оборудования. Эти работы выполняют промышленные организации, которые предоставят полную смету на каждое действие своих сотрудников.

Например, если нужна замена насоса, то зачастую требуется новый агрегат. При монтаже параллельно меняют переходы с насоса на трубу, иногда и саму водоподъемную трубу. К насосу подключается новый кабель. Если случился обрыв троса, то утонувший насос требуется достать. Нередко в таких ситуациях применяется буровая установка. Иногда из-за падения насоса нужна консервация скважины.

Очистка фильтра производится несколькими способами: продувкой, промывкой или прокачкой. Выкачивание считается наиболее аккуратным методом. При этом применяются такие вспомогательные инструменты, как ерши, скребки, свабы, бурильные колонны, а также специальные реагенты.

Капитальное обслуживание артезианских скважин требуется, если есть повреждение обсадных труб. Отслужившее оборудование извлекается, а в скважину устанавливается новая колонна.

Без извлечения обсадной колонны не обойтись, если произошло разрушение донного фильтра. В качестве варианта ремонта производится установка внутри скважины еще одной установки, но меньшего диаметра. Этот ремонт часто приводит к снижению водоотдачи артезианской скважины.

О бурении скважины на воду смотрите видео ниже.

Преимущества артезианской добычи воды

Несмотря на то, что бурение артезианских скважин на воду – трудоемкий и затратный процесс, это наилучший водонос из всех, который освоил человек. Причиной этому является наличие следующих преимуществ:

Высокий уровень качества жидкости. В артезианской воде практически нет посторонних компонентов, в том числе и патогенных микробов. Это достигается за счет прохождения водоноса сквозь природный грунтовый «фильтр». Описанная жидкость содержит в минимальных концентрациях минеральные соединения, а значит обладает высокой степенью «мягкости». Содержимое артезианского колодца обогащено многочисленными макроэлементами (магнием, кальцием, железом и т.д.), делая жидкость полезной для здоровья.
Высокий уровень производительности колодца. Описанный водоносный горизонт способен подавать на поверхность до 160 л жидкости в течение 60 секунд! Такими объемами производства может похвастаться не каждый пробуренный человеком источник. Даже известняк дает куда меньше жидкости за указанное время. Одной артезианской водоскважины бывает достаточно для полноценной работы городского микрорайона либо целого садового товарищества.
Обилие жидкости в водоносном слое. Грунтовый водоносный горизонт описанного типа способен работать с высокой обильностью жидкости при одновременной установке на нем нескольких объектов водоподачи.
Непрерывный характер подачи жидкости. Согласно характеристикам описанного водоноса, его размещение не влияет на напор воды. Поэтому, где бы не был выкопан указанный колодец, высокое давление при подаче жидкости будет постоянным

При этом даже не берется во внимание мощность установленного насоса. Не зависим от сезонов года

Многие домовладельцы часто жалуются на недостаток влаги из собственных водоносов в определеннее сезоны года. Артезианская водоскважина работает бесперебойно всегда, не исключая регионы с длительным преобладанием низких температур. Причиной этому служит не только глубинное залегание водных горизонтов, но и сама особенность их расположения. Они не зависят от количества выпавших атмосферных осадков, погоды и прочих неблагоприятных факторов.

Технология проведения работ

До начала строительных работ необходимо взять разрешение и подготовить необходимые документы:

Бумаги, подтверждающие право собственности, и планы земельного участка. Среди них должны быть ситуационный, кадастровый и генеральный.
Производится расчет потребления воды. Расчет необходимо согласовывать с комитетом по водным ресурсам.
Чтобы обустроить санитарную зону в месте строительства скважины, получают согласие Роспотребнадзора.
На выполнение проектной работы обязательно нужно получить разрешение. Этими вопросами занимается Центр государственного мониторинга состояния недр.

Следующий этап — заключение договора с проектной организацией. Когда работы по строительству и монтажу колодца будут окончены, АС необходимо поставить на учет.

Этапы работ

Строительные работы по обустройству артезианского источника можно разделить на несколько этапов:

Определение глубины залегания водоносного слоя.
Поиск и подготовка участка для строительства.
Доставка строительного и бурильного оборудования на площадку.
Работы по разрыхлению грунта и его извлечению.
Монтаж труб.
Установка насосного оборудования.
Соединение водопроводной магистрали и оборудования.

Выбор технологии

Основным этапом строительства АС является бурение. Оно выполняется с применением специализированной техники. Могут быть использованы разные принципы работы, извлечение грунта выполняется по следующим технологиям:

Шнековое. Этот метод лучше всего подходит при устройстве колодца на легких песчаных грунтах. В этом случае главным рабочим инструментом является шнек — ось, оснащенная сплошной винтовой поверхностью. Преимуществами такой технологии можно назвать скорость проведения работ и относительно низкая стоимость. Однако использовать шнековое бурение можно только для устройства неглубоких источников. Если артезианский водоносный слой расположен глубоко, то стоит выбрать другую технологию.
Роторное. Процесс происходит с помощью бурового долота. В отличие от шнека этот инструмент обладает повышенной прочностью и справляется не только с рыхлыми почвами, но и с любыми твердыми породами, например с валунами. Недостаток состоит в более высокой стоимости выполнения работ.

Проведение бурения

Бурильные работы проводят в несколько этапов:

На участке размещают оборудование для бурения.
Выполняют рыхление породы согласно выбранной технологии.
Из скважины извлекают шлам — грунт, который образовался в ходе работы спецоборудования.
Вводится обсадная труба (или несколько труб в зависимости от того, какая схема конструкции была выбрана).
Выполняют сборку оборудования для артезианской скважины.

Обустройство скважины

Бурением работы по установке колодца не ограничивают — не менее важно правильно провести обустройство АС и ее запуск. Эти работы выполняют поэтапно:

Устанавливают кессон. Он может быть изготовлен из стали, бетона или пластика.
Проводят монтаж погружного насоса.
Выполняется наладка электропроводки и дополнительного оборудования.
Устанавливают гидроаккумулятор насоса и автоматический блок.
Точки водозабора и источник соединяют трубопроводом.
Выполняют декоративное оформление.

Что такое артезианская скважина?

История скважин такого типа началась в одноименной французской провинции. Совершенно случайно, при бурении было обнаружено, что в глубине земли между двух водонепроницаемых слоев может содержаться вода. Своеобразное строение такого водоносного слоя, зажимаемого между двумя другими соседними, приводит к тому, что вода из артезианской скважины поступает под напором – ее не нужно откачивать. Для того, чтобы артезианский фонтан начал работать, водоносный слой и его окружение должен иметь особую конфигурацию. Преимущественно, артезианские скважины бурятся в таких местах, где поверхность земли находится ниже водоносного горизонта.

Строение слоев в артезианской скважине

В настоящее время под «артезианской скважиной» в популярной литературе понимают скважину, глубина которой составляет около 50-80 метров. Водоносный слой, до которого добирается такая скважина, состоит из известняка. Примечательно, что над водоносным известняковым слоем воды может и не быть.

Грунтовые уровни артезианской скважины

Несмотря на большую трудоемкость процесса бурения и обустройства артезианской скважины, эти вложения себя полностью окупают. Из артезианской скважины поступает вода, которая прошла вглубь земли через солидную толщу воды, вследствие чего ее чистота практически идеальна. Основное загрязнение воды происходит в поверхностных грунтовых слоях или непосредственно на поверхности почвы. Большая толща земли действует, как обычный фильтр и на глубине в несколько десятков метров вода становится чистой.

Возможно, Вас заинтересует —бурение скважины своими руками

За время пути воды в известняковый слой, она может не только очистится от загрязнений, но и обогатиться минеральными вкраплениями. Вследствие этого вода в артезианских скважинах может иметь минерализацию: от небольшой, приемлемой для пищевого использования до значительной, которая переводит воду в разряд минеральных. Минеральная вода полезна для организма, но в бытовых условиях она не используется.

Конструкция артезианской скважины

Артезианские скважины, разведанные и пробуренные по всем правилам геологической науки, имеют значительный дебет. Хороший источник может давать в сутки до 50 кубометров воды. Также артезианские скважины отличаются значительным сроком службы. Водоносные слои на известняке обильны и обладают прочными стенами. В итоге вы сможете пользоваться чистой водой из артезианской скважины на протяжении нескольких десятков лет.

Единственным, но большим минусом бурения и использования артезианской скважины, является значительная цена ее бурения. Однако, большой дебет воды из такой скважины может позволить пользоваться ей не одним владельцем, а несколькими. Артезианская скважина часто строится коллективно и используется несколькими домовладениями или даже целыми поселками.

Кустарные способы

Буровые работы для создания скважинной шахты являются трудоемкими. Однако некоторые владельцы загородной недвижимости предпочитают выполнять их самостоятельно. Скважина своими руками обойдется намного дешевле услуг специализированной компании. В этом случае возможно пробурить шахту глубиной только до 40 м. Потому что у владельца земельного участка нет в наличии специального бурового оборудования.

Ударно-канатный метод

Для реализации этого метода нужно сделать желонку. Она создается из отреза трубы, у которой делают острый край и клапан. Такой инструмент способен пробурить шахту на глубину до 30 м и более.

Этапы выполнения работ:

создание небольшого углубления для упрощения буровых работ;
установка треноги с блоком поверх углубления;
на блок устанавливается трос с желонкой;
в углубление с высоты не менее 1,5 м роняют желонку;
сверху по желонке наносится несколько ударов для захвата большего количества грунтового шлама и ускорения процесса бурения;
в отверстие шахты устанавливают обсадную трубу или колонну, это позволит предотвратить разрушение стенок.

При создании скважины при помощи ударно-канатной технологии стоит углублять ее до второго водоносного слоя. Это позволит увеличить срок эксплуатации, получить более чистую воду. Вместо желонки часто используют цилиндрический бур в виде стакана. Он не оснащен клапаном, но позволяет ускорить процесс выполнения буровых работ. Особенно в вязких и суглинистых грунтах. Комплексное использование цилиндрического бура и желонки тоже способствует более быстрому производству работ и является предпочтительным.

Роторный способ

Для реализации технологии нужно сделать роторный механизм, работающий от приводящего вала. Для разрушения грунтовой породы используют утяжеленные буровые конструкции. Они служат в качестве долота. Ручное бурение скважин на воду таким методом отличается трудоемкостью. При создании установки нужно учитывать необходимость в промывании. Для этого используют вертлюг, с помощью которого транспортируется промывочная жидкость. Она проникает в забой через специальные насадки.

Поднятие и опускание буровой части установки осуществляется при помощи нескольких труб общей длиной от 25 до 50 м. При поднятии вынимают грунтовый шлак. После того как бур очищен, применяют промывочную жидкость.

Документы и оборудование: основные требования

Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:

Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
Карта нормативов.
Журнал по растворам для бурения.
Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
Учет функционирования дизелей.
Вахтовый журнал.

К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:

Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
Оборудование для обеспечения безопасности.
Каротажные механизмы.
Техническая вода.
Реагенты для различных целей.
Вода для питья.
Трубы для обсадки и собственно бурения.
Площадка под вертолет.

Кустовое бурение

Такое название метод носит по той причине, что готовая схема устьев и забоев напоминает собой своеобразный куст. К одному устью сходятся скважины из нескольких забоев, сгруппированных на одной площадке. В случае такого метода значительно сокращаются монтажные и подготовительные работы, снижается количество рабочих транспортных сообщений, линий электропередач и подачи воды.

Особенностью кустового способа является определенное условие строительства скважины. В частности, важнейшим условием является отсутствие пересечения стволов между собой.

Недостатки способа:

Требуется прекращение работы скважин до завершения строительства определенной конструкции в целях противопожарной безопасности.
Высокий риск пересечения проделанных стаканов.
Капитальный ремонт такой конструкции достаточно сложен.
При подводном бурении сложно устранить грифоны.

Кустовое бурение используется в тех случаях, когда требуется повышение нефте- и газоотдачи в продуктивной территории, либо при возобновлении работы неработающей скважины. Строительство скважины кустовым способом может быть трехствольным, двуствольным параллельным, двуствольным последовательным.

Конструкция куста имеет конический вид с вершиной в виде кустовой площадки. Объем монтажных и подготовительных работ зависит от размещения устья куста, также от этого зависит и площадь территории для будущего отчуждения от куста. Максимальная эффективность такого способа бурения достигается в условиях болотистой местности.

Этапы создания артезианской скважины

Получение согласовательной и разрешительной документации на работы;
Бурение, включая дробление породы (механически, взрывами и т.д.); подъем шлама (пневматическим, механическим или комбинированным способами);
Обсадка ствола трубами (сколько их- определяется на стадии проектирования);
Установка насоса;
Её прочистка, рабочие и опытная откачки;
Химический анализ воды;
Устройство кессона (бетонного, пластикового или из нержавеющего металла);
Установка электрооборудования и автоматики;
Прокладка водопровода к дому;
Монтаж гидроаккумулятора (в кессоне или внутри дома).

Для того чтобы определиться, какой из этапов можно выполнить самостоятельно, а какой с привлечением специализированной фирмы-подрядчика, рассмотрим подробнее некоторые из них.

Выбор места для бурения

Скважина не должна находиться ближе:

300 метров от источников загрязнения: АЗС, промышленных предприятий и прочих;
200 метров от свалок, канализации и могильников;
30 метров от зданий, построек, деревьев.

Получение разрешения на бурение

Перед началом работ необходимо, согласно закону РФ от 21.02.1992 г. №2395-1 «О недрах», получить лицензионное соглашение. Бурение артезианских скважин – дело хлопотное и материально затратное. Но высокая водоотдача скважины дает возможность снабжения водой нескольких частных домов или хозяйств. Объединение усилий дает возможность облегчить процесс устройства источника.

Для получения разрешения на бурение нужно предоставить:

В представительство Федерального агентства водных ресурсов России:
- Пакет документов (заявление, генеральный, кадастровый, ситуационные планы участка);
- Расчет суточного потребления воды из скважины.
В представительство Роспотребнадзора:
В отдел природопользования и охраны окружающей среды:

Бурение артезианских скважин

Место бурения, включая пространство для отвала грунта, обносится забором. Если глубина артезианской скважины предполагается до 20-30 метров, то бурение можно выполнить с помощью ручного бура со сменными насадками (сверло, резак, долото).

Обсадка ствола

После окончания бурения верхних песчаных слоев выполняется их обсадка. Для этого используются обсадные трубы (сколько – определяется при проектировании скважины):

металлические (быстро и легко монтируются);
пластиковые (их монтаж сложнее, но больше срок службы).

После установки всех обсадных труб монтируются фильтровая и эксплуатационная колонны. Пространство между фильтровой и обсадной колоннами заполняют кварцевым гравием и специальной глиной.

Регистрация скважины

Отделом природопользования и охраны окружающей среды проводится геологическая экспертиза готовой скважины. По ее результатам определяется пригодность воды для пищевого или только технического пользования. Водозаборному узлу присваивается кадастровый номер, выдается заключение на право пользования.

Артезианская скважина при условии правильной эксплуатации способна радовать владельца чистейшей водой долгие годы (50 лет и более).

Преимущество бурения артезианских скважин на воду

Артезианская скважина считается самым лучшим источником воды изо всех существующих. И не зря, ведь данный источник имеет ряд существенных преимуществ в сравнении с другими водоносными жилами, а именно:

высокая производительность скважины. Известняк характеризуется большой водоотдачей, которая равна 1-3 кубическим метрам в час. Во время работы обычной грунтовой скважины удается добыть воды от 300 до 1000 л в час, что достаточно для обеспечения жидкостью небольшого коттеджа (на семью из трех человек). Источники артезианской воды способны давать более 150 л в минуту. Данная скважина может добывать очень большое количество воды, что позволяет обеспечить жидкостью садовое товарищество или микрорайон города;
непрерывная подача воды. Размещать артезианскую скважину можно в любом месте, при этом напор воды будет постоянно производиться под высоким давлением. На напор никак не влияет время работы насоса: даже после трех часов работы водоотдача будет одинаково мощной. В случае если производительность составляет 3 кубометра в час, то разрешается одновременная работа от 3 до 5 точек водозабора воды. При этом в любой из них давление будет отличным. Если это простой артезианский колодец, насос сможет полноценно питать не более двух точек потребления воды. Если потребность в жидкости возрастает, то вода из кранов будет течь тонкой струйкой;

Бурение артезианской скважины производится на глубину до 100 м

отлично работает независимо от времени года. Использование артезианской водяной скважины особенно актуально для регионов с продолжительным низкотемпературным периодом. Это происходит потому, что благодаря глубокому расположению водных горизонтов сохраняется стабильная и высокая производительность водоснабжения. Подобного не увидишь в работе традиционных песочных скважин. Кроме того, такой источник воды никогда не пересыхает, не зависит от погодных условий и количества атмосферных осадков;
обильность водоносного слоя. Если на одном грунтовом водоносном горизонте пробить пару десятков объектов водоподачи, то продуктивность воды снижается. А в случае разработки какого-либо карьера или строительства огромного объекта работоспособность песчаных скважин может и вовсе прекратиться. На работу артезианской скважины любые подобные действия не оказывают абсолютно никакого влияния;

Расположение артезианской воды в пластах земли в сравнении с обычным колодцем

качество воды. Артезианская вода – это жидкость, которая защищена от попадания химических компонентов из внешней среды, свободна от микроорганизмов и возбудителей различных заболеваний. Данная вода очищена природным грунтовым фильтром. Кроме того, насыщение минералами такой жидкости значительно выше, чем добываемой из грунтовых пластов. Также вода из артезианского источника характеризуется высоким процентом содержания железа и солей жесткости – на основе кальция, магния и других макроэлементов.

Срок эксплуатации артезианской скважины зависит от жилы на которой она расположена

Недостатки устройства артезианской скважины

Цена артезианской скважины. Данный объект водообеспечения однозначно обойдется дороже, чем любая водная скважина или колодец. При этом на формирование стоимости бурения влияют следующие факторы: сезон (зимой бурение обойдется дешевле), применяемая технология бурения, цена насосного оборудования, кессона, автоматики. Отдельно оговаривается стоимость услуг бурщиков.
Необходимость установки водоочистительных конструкций. Высокое содержание железа – ключевой недостаток воды, добытой из артезианской скважины. Этот компонент невозможно увидеть невооруженным глазом, поскольку железо в двухвалентном состоянии не видно. А значит, вода, поднятая наверх, будет кристально чистой и прозрачной. Однако спустя некоторое время, после взаимодействия с воздухом железо переходит в трехвалентную фазу и выпадает в виде осадка. Именно такой осадок накапливается в чайниках, на ТЭНах бойлеров и других нагревательных элементах. Учитывая данный фактор, во время обустройства артезианской скважины необходимо выполнить монтаж системы очистки. Установка данного оборудования выполняется только после проведения анализа воды, который позволит определить количество железа в жидкости.

Во время бурения скважины необходим монтаж системы очистки, так как артезианская вода имеет очень высокий уровень железа