Способы бурения скважин на воду: роторный, шнековый, ударно-канатный

Способов бурения скважин на воду три основных: шнековый, роторный с промывкой и ударно-канатный. Шнековый подходит для мягких грунтов и небольших глубин, роторный проходит глины, мергели и известняки на сотни метров.

Ударно-канатный медленнее, но не засоряет водоносный слой глинистым раствором. После роторного бурения обязательна прокачка до чистой воды.

Выбор зависит от грунта, глубины водоносного слоя, нужного диаметра и бюджета. В Саратовской и Пензенской областях разрез из глин, мергелей и известняков, поэтому чаще работает ротор.

Четыре способа бурения скважин в одной таблице

Породу либо снимают вращением — это вращательная группа, шнек и ротор, либо разрушают ударами — это ударно-канатный способ. Цифры по промывке — из стандарта ASTM D6286, диаметр ударно-канатного — из свода правил СП 11-105-97 для инженерных изысканий. Это ориентир, а не норма для участка.

Колонковое, пневмоударное и гидробурение на частном участке — редкость.

Если грунт мягкий, а вода неглубоко, смотрите первую строку. Если горизонт глубокий или в разрезе глина с известняком, смотрите вторую. Узнайте у соседей глубину их скважин и найдите свою строку.

Шнековое бурение — быстро, дешево, но неглубоко

Шнек вращается и поднимает грунт по виткам, воды и раствора не нужно. Поэтому это самый быстрый и недорогой механический способ. Сам шнек — стальной винт на буровой штанге. Плата за скорость — потолок по глубине.

1. Шнек вращается и выносит грунт.
2. Шнек извлекают.
3. Ствол обсаживают трубой (обсадка — труба, укрепляющая стенки).
4. Скважину очищают.

Пример: сверху рыхлый песок. На начальной стадии проходки шнек эффективен, дальше ставят обсадные трубы. Если песок или супесь и вода неглубоко, берем шнек. Что сделать сейчас: запросите у подрядчика разрез участка или соседней скважины и посмотрите, что лежит ниже песка.

Пределы шнека по глубине и грунту

Предел по глубине у шнека невелик, а на средне-плотных грунтах он еще ниже. За этим пределом трудоемкость резко растет: часть выбуренной массы обрушивается обратно в забой (забой — дно скважины). Это физика процесса, а не брак подрядчика.

Допустим, дача стоит на песчаной террасе, вода неглубоко — это рабочий случай для шнека. Пробурить скважину своими руками можно только на малую глубину — до 10–15 м ручным шнеком или абиссинским способом. Без опыта и оборудования риск высокий.

Где шнек не пройдет

• Плотные и скальные породы: шнек нецелесообразен.
• Плывуны: стенки не держатся, ствол заплывает.
• Глубина сверх предела: порода осыпается в забой.

В плотных породах шнек комбинируют: рыхлую верхнюю часть проходят им, дальше переходят на ротор. Мергель и известняк под слоем песка или суглинка шнеком не взять.

Чем обходится неверный выбор. Шнек за своим пределом: порода осыпается в забой, проходка встает. Ротор на глинистом растворе без прокачки: поры водоносного слоя закупорены, скважина дает меньше воды, чем могла бы.

Если в разрезе твердый слой, плывун или вода глубоко, шнек не берем, смотрим ротор.

Как работает роторное бурение с промывкой

Долото вращается и крошит породу, а промывочный раствор идет вниз по трубам и выносит шлам (разрушенную породу) наверх. Раствор — вода или глинистая смесь.

На что обратить внимание:

• Оборудование сложнее и дороже шнекового.
• Нужны вода и место под раствор.
• Скорость и цена зависят от разреза: сверяйтесь по соседним скважинам, а не по средней цифре за метр.

Что сделать сейчас: спросите у подрядчика, на какой глубине он ждет водоносный слой на вашем участке и по каким соседним скважинам это известно.

Проходка шаг за шагом

1. Вращение: буровая колонна крутит инструмент с поверхности.
2. Разрушение: долото под нагрузкой скалывает породу на забое.
3. Промывка: насос гонит раствор вниз внутри труб, к самому долоту.
4. Вынос: раствор поднимается между трубами и стенкой ствола и забирает шлам.
5. Обсадка: готовый ствол закрепляют трубой, чтобы стенки не осыпались.

Раствор нужен не только для выноса породы. Он заполняет ствол и давит на стенки изнутри, поэтому они не обрушиваются. Отсюда главное преимущество: ротор идет там, где шнек останавливается.

Глины, мергели и известняки Поволжья

Для выбора метода местный разрез значит одно: водоносный слой часто лежит глубоко, под твердыми слоями, и шнеку туда не дойти. Ротором такой разрез проходят на сотни метров. Глубина водоносного горизонта меняется от района к району, поэтому узнавайте ее по соседним скважинам и по разрезу у подрядчика.

Верхний ориентир возможностей метода дает стандарт ASTM D6286: прямой промывкой бурят и глубже 300 м. Мельче ротор работает так же, а сама цифра — не обещание для участка.

Если в разрезе глина, мергель, известняк и горизонт глубокий либо нужен большой диаметр, берите ротор. Плата — более дорогая и сложная техника. И у глинистого раствора есть побочный эффект.

Глинизация после роторного бурения

Глинистый раствор закупоривает поры водоносного слоя, и дебит скважины (сколько воды она дает за единицу времени) получается ниже возможного. Недостаток решаемый: слой очищают от глинистой корки (разглинизация) и прокачивают до чистой воды.

Если бурили на глинистом растворе, без прокачки и восстановления водоотдачи работу не принимайте. В акте должны быть:

• отметка о проведенной разглинизации;
• прокачка до чистой воды;
• полученный дебит после прокачки;
• глубина и конструкция скважины.

Что сделать сейчас: проверьте, стоят ли в смете прокачка и восстановление водоотдачи отдельной строкой.

Ударно-канатный способ и обратная промывка

Оба способа встречаются редко и нужны под узкие задачи: чистое вскрытие водоносного слоя и большой диаметр.

На что обратить внимание:

• Сроки дольше, чем при роторном бурении.
• Глубина, скорость и цена зависят от разреза: сверяйтесь по соседним скважинам.
• Пневмоударное бурение — смежный ударно-вращательный метод для скальных пород.

Если подрядчик предлагает один из этих способов, спросите, чем он обоснован для вашего грунта и какой будет конструкция ствола.

Ударно-канатное бурение без глинистого раствора

1. Тяжелое долото поднимают на канате и сбрасывают в забой.
2. Порода разрушается ударами.
3. Грунт поднимают желонкой (труба с клапаном).
4. Ствол крепят обсадной трубой.

Раствор не используется, водоносный слой не засоряется. Взамен способ медленнее и трудоемче вращательных.

СП 11-105-97 (часть I, приложение Г) для инженерно-геологических скважин дает диаметры 108–325 мм кольцевым забоем в песчаных и глинистых грунтах и 127–325 мм сплошным забоем в крупнообломочных и обводненных песчаных.

Если в разрезе крупнообломочные грунты или слой нужно вскрыть без глинизации, а сроки не поджимают, берут ударно-канатный.

Обратная промывка для большого диаметра

Отличие от прямой схемы — в направлении потока. Раствор идет вниз по стволу, а вместе с породой поднимается по буровым трубам. В узких трубах поток быстрый и уносит шлам. В широком стволе прямой поток для этого слишком медленный.

Ориентир стандарта ASTM D6286: диаметры примерно 300–900 мм, глубины до 600 м. Для одного дома такие размеры лишние, отсюда редкость способа.

Если скважина нужна хозяйству или поселку с большим диаметром, смотрят на обратную промывку. Дому на одну семью хватает прямой.

Какой метод бурения подходит под задачу

• Дача на песке, вода неглубоко — шнек: рыхлый грунт идет быстро и без раствора.
• Дом, горизонт глубоко под глинами и известняками — ротор с прямой промывкой: раствор держит стенки.
• Хозяйство или поселок, широкий ствол — обратная промывка; в крупнообломочных грунтах — ударно-канатный.

Сравнивайте по глубине, грунту, скорости проходки и конструкции ствола. Дальше — обсадная труба, кессон или адаптер. Запишите три вводных: глубину у соседей, грунт, расход воды.

Что спросить у подрядчика про технику и раствор

1. Какой метод и почему под этот грунт и глубину? Настораживает шнек в плотные породы или на большую глубину: попросите объяснить, как пройдут разрез.
2. Промывка прямая или обратная? Плохо, если схему не называют или путают.
3. Раствор — вода или глина? Плохо, если выбор раствора не объясняют.
4. Как восстановят водоотдачу? Ответ «не требуется» не годится, причина — в разделе о глинизации.
5. Что в акте? Нужны дебит, прокачка, конструкция; устный отчет не годится.
6. Что в смете? Обсадка и прокачка «по факту» — плохой знак.

Сравнивайте предложения по составу работ, а не только по цене за метр. Отправьте вопросы письменно до подписания договора и сохраните ответы.