Текст книги "Отопление и водоснабжение вашего дома"

Трубчатые колодцы (скважины)

При строительстве дома или подсобных помещений, создании дренажной системы участка, устройстве погребов и выгребных ям, сооружении шахтных колодцев и скважин, а также при обустройстве водоема или декоративного бассейна необходимо знать глубину залегания грунтовых вод.

Как уже было сказано выше, грунтовые воды имеют площадное распространение и некоторый уклон в пониженную часть местности. На ровном участке глубина поверхности грунтовых вод практически одинакова. На участках с неровной поверхностью глубина залегания грунтовых вод меньше в пониженных местах.

Зеркало грунтовых вод обычно расположено на глубине от 2 до 20 м от поверхности в зависимости от глубины залегания глинистого водоупорного слоя. Заболоченность территории свидетельствует о том, что уровень вод расположен на глубине менее 1 м. Если вода заливает мелкие впадинки, то уровень грунтовых вод находится выше поверхности земли. В дождливые периоды он повышается, а в засушливые понижается. Такие колебания могут составлять 0,5–2 м. Таким образом, при выходе воды на поверхность зеркало грунтовых вод определяется непосредственно по уровню воды на поверхности.

Если уровень вод находится ниже поверхности земли, бурят скважины малого диаметра. Для этого можно использовать садовый удлиненный до 2 м бур или специальный ложковый бур, позволяющий бурить и отбирать пробу грунта на глубине до 5 м. После того как пробурили скважину, необходимо через сутки замерить в ней уровень воды. Если в последующие дни он не изменился, то можно считать его зеркалом подземных грунтовых вод. При залегании воды на большей глубине необходимо обследовать близлежащую территорию: осмотреть колодцы, родники, карьеры, понижения на поверхности и др. Зная отметки топографии местности, можно ориентировочно установить глубину уровня воды на участке.

Если грунтовые воды не обнаружены на глубинах 3–5 м, то не обязательно устанавливать их поверхность, так как они не представляют опасности для строительства фундаментов строений или погребов. Но для строительства шахтного колодца или скважины обязательно знание расположения уровня грунтовых вод. При этом необходимо знать и вид пород, в которых содержатся грунтовые воды, мощность этих пород и механический состав. Эти данные также можно получить путем обследования или обратиться в геологические территориальные организации.

Скважины сооружают на глубину 30 м и более. С их помощью можно забирать не только грунтовую воду, но и более глубоко залегающую, что дает возможность получить питьевую воду высокого качества. Скважины бурят ударным или вращательным способом специальным инструментом и оборудуют фильтром, трубами и насосом. Бурить можно вручную или с помощью механизмов (буровых станков). Механизмы применяют для скважин большой глубины. Мелкие скважины обычно бурят вручную с применением малой механизации, что позволяет создавать их на ограниченном пространстве.

Существует много методов и приспособлений для бурения скважин. Остановимся лишь на наиболее приемлемых и распространенных и дадим основные схемы их сооружения. В каждом конкретном случае, исходя из собственных возможностей, имеющихся материалов и приспособлений, можно избрать свой вариант сооружения скважины. Общие представления о схемах и процессах бурения необходимо иметь также для контроля выполнения работ, если они ведутся посторонней бригадой.

В зависимости от глубины залегания водоносного слоя, его строения и характера вышележащих пород скважина может иметь различную конструкцию и отличаться устройством водоприемной части, а также иметь только одну обсадную трубу.

В конструкцию некоторых трубчатых колодцев входят также детали для подключения водоподъемных насосов.

Процесс сооружения скважины включает бурение ствола скважины, оборудование ее трубами и фильтром, прокачку и установку насоса. Скважина представляет собой цилиндрическую горную выработку в породе, имеющую малый диаметр и довольно большую глубину. Она предназначена для отбора подземных вод, содержащихся в песках (иногда в песчаниках или трещиноватых известняках, мелах и других породах). Место, где скважина выходит на поверхность, называется устьем, дно скважины – забоем, боковая цилиндрическая поверхность – стенками. Глубина скважины зависит от глубины залегания водоносных песков, а ее диаметр – от насоса, который устанавливается в нее и обеспечивает необходимую подачу воды. Обычно для мелких хозяйств потребность в воде небольшая, поэтому нужно стремиться к возможно минимальному диаметру скважины. Это в свою очередь ускоряет работы по сооружению скважины и удешевляет их. Необходимо заранее установить геологическое строение участка, выявить потребность в воде для хозяйства и определить тип насоса. Бурение заключается в последовательном разрушении породы и извлечении ее с забоя специальным инструментом, который опускают и поднимают с помощью металлических штанг, троса или каната. В устойчивых породах скважину бурят без применения обсадных труб. В рыхлых породах используют трубы, позволяющие удерживать стенки от обрушения в процессе бурения. Однако во всех случаях скважина оборудуется трубами, в которых размещается насос.

Трубчатый колодец, если он правильно построен и грамотно обслуживается, обеспечит водоснабжение не хуже шахтного и не уступит ему в долговечности. К тому же он совершенно не пропускает поверхностные загрязнения при условии, что стыки обсадной трубы плотные и вода в нем не застаивается из-за малого объема водоприемной части. Этому способствует также и то, что в него не опускают обычное ведро, а воду поднимают насосом. Используя простейшее бурильное оборудование при благоприятных климатических условиях, трубчатый колодец часто можно построить быстрее (всего за 2–3 дня и даже за несколько часов) и на большую глубину, чем шахтный. Его сравнительно легко построить, скажем, глубиной 25–30, 50 м и более. Но все это возможно только в том случае, когда породы, которые надо пройти скважиной, имеют, как говорят, хорошую буримость.

Горных пород, слагающих земную кору, великое множество, и для процесса бурения важна не их структура, а такие характеристики, как плотность, твердость, устойчивость. Исходя из этого, все породы по буримости можно разбить условно на три группы: пластичные, способные резаться – давать стружку; твердые, которые могут только дробиться – раскалываться; сыпуче-плывучие, отличающиеся неустойчивостью – способностью оползать, осыпаться и заполнять пробуренную в них скважину. Практика бурения выработала соответственно и три типа рабочих буровых инструментов.

Бурение в песках (глинистых и влажных чистых) ведется с применением желонки или ложки. Водоносные и чистые сухие пески проходят только с помощью желонки при добавлении в скважину небольшого количества глины и воды. Если песок трамбуется, а не захватывается желонкой, необходимо использовать долото. В песках от начала и до конца бурят с одновременной посадкой обсадных труб.

При бурении в песках не следует допускать, чтобы буровой инструмент входил в породу ниже башмака трубы более чем на половину длины инструмента, иначе может произойти обвал песков и захват ими инструмента.

Посадку труб производят путем их вращения. При появлении воды в скважине бурение продолжают до того момента, когда нижняя труба войдет в нижележащие водоупорные породы. Установление высокого уровня воды в скважине над забоем при бурении средне– и крупнозернистых песков указывает на то, что приток ее в скважину будет достаточным. Чем больше мощность слоя водоносного песка, тем обычно большую водоотдачу имеет скважина.

Бурение в песках-плывунах мелких скважин целесообразно только в тех случаях, когда намеченный для эксплуатации водоносный горизонт залегает ниже, под этими песками, т. е. в песках-плывунах бурят только с изоляцией их обсадными трубами. Бурение же с целью использования содержащихся в этих песках подземных вод обычно нецелесообразно вследствие их чрезвычайно слабой водоотдачи и трудности оборудования скважин фильтрами.

Однородные пылеватые водоносные пески с диаметром зерен от 0,05 до 0,1 мм обладают свойством заполнять скважину вместе с водой. При бурении в песках-плывунах они немедленно следуют за приподнимаемой с забоя желонкой при движении ее вверх. Вода с песком заполняет пространство под башмаком трубы, а иногда поднимается на 4–6 м выше башмака. Иногда при быстром заплывании скважины плывун захватывает желонку.

Пески-плывуны проходят желонкой на канате с одновременной обсадкой скважины трубами. Обсадные трубы в большинстве случаев опускаются в плывунах сначала легко, почти с каждым ударом желонки, но по мере заполнения их песком погружение замедляется, а затем и вовсе прекращается. В этих случаях необходима принудительная посадка труб под давлением (описана далее).

Для неопытных бурильщиков бурение в плывунах представляет значительные трудности, так как скважина остается все время заполненной песком на одну и ту же высоту. Для бурения плывунов применяется желонка длиной не менее 2 м с хорошо пригнанным (желательно кожаным) клапаном. В процессе бурения она не должна опускаться ниже башмака во избежание захвата плывуном. Успешность проходки в плывунах зависит от скорости, с которой удается погрузить в них колонну обсадных труб.

При проходке плывунов в результате интенсивного вычерпывания желонкой приходят в движение значительные их массы вблизи скважины. Это может вызвать серьезные осложнения в работе: отклонение обсадных труб от вертикального положения, обвалы кровли над плывунами, разрушение шурфа и т. д. В момент выхода желонки из плывуна при подъеме резко понижается уровень в скважине, что объясняется движением плывунов за трубами к забою.

Плывуны, прилегающие непосредственно к обсадным трубам, передвигаются сверху вниз. Поэтому в момент выхода желонки из плывуна необходимо постоянно поворачивать трубы. Нередко одно лишь поворачивание обсадных труб не дает желаемых результатов. В этих случаях трубы вдавливают или забивают патроном. Для вдавливания труб в породу на них закрепляют две пары деревянных хомутов, на которых размещают дополнительный груз (например, ящики или мешки с землей). Вращение труб при этом не прекращается. Такая операция в большинстве случаев дает положительный результат.

Принудительная посадка труб особенно часто применяется при проходке более или менее мощных плывунов, а также при вдавливании башмака труб в водоупорную породу с целью изоляции скважины в процессе бурения от проникновения воды и песка. При прекращении бурения желонку, как всякий другой инструмент, нельзя оставлять на забое.

Бурение в галечниковых и гравийных породах ручным способом требует много времени. Гравий состоит из частиц размерами от 2 до 10 мм, а галька – от 10 до 100 мм. Скважины в галечниковых и гравийных породах дают обычно большое количество воды. При бурении этих пород применяют долото и желонку, причем лучше использовать желонку с клапаном, имеющим кожаные или резиновые прокладки. Порядок бурения следующий. К долоту привинчивают ударную штангу, на верхний конец которой навинчивают при канатном бурении вертлюг, а при бурении на штангах – переходник для буровых штанг. Собранный таким образом инструмент опускают на забой. Порода разрыхляется долотом и удаляется желонкой. Весь процесс проходки заключается в поочередном применении долота и желонки. По мере углубления скважина обсаживается трубами.

Скорость бурения в галечниковых и гравийных породах можно значительно повысить, применяя желонку возможно большего диаметра, имеющую низко посаженный клапан с кожаной прокладкой. Зазор между желонкой и внутренними стенками труб должен составлять 5 мм.

При бурении гравия и галечника работа такой желонкой производится на штангах несильными частыми ударами (высота подъема 5—10 см). При этом рабочие стоят на настиле, устроенном на деревянных хомутах, укрепленных на обсадных трубах (если нет других устройств для давления). По мере углубления желонки трубы под давлением погружаются без вращения. Особенно успешной проходки данной желонкой можно достичь в водоносных галечниках, когда столб воды в скважине покрывает всю желонку. При бурении такой желонкой сухих галечников в скважину необходимо подливать воду и забрасывать вязкую глину.

Бурение в глинистых породах связано с изменением способа бурения. Твердые и вязкие глины можно бурить без обсадки трубами, применяя легкое зубильное долото, желонку, буровую ложку, змеевик. В слабых, сильно песчанистых глинах проходку ведут при помощи желонки. Эти глины можно также бурить без применения труб.

В плотных глинах породу на забое разрыхляют легким зубильным долотом на глубину 50–70 см. Затем долото поднимают и на забой опускают клапанную желонку, которой и извлекают измельченную породу. Чтобы сухая глина во время обработки долотом или желонкой пришла в состояние, удобное для ее отбора, в скважину после каждого подъема желонки выливают два-три ведра воды. При появлении в скважине собственной воды подлив ее с поверхности прекращают.

Для бурения мягких и вязких пород иногда применяют желонку без клапана или даже снимают с нее башмак и бурят непосредственно желоночной трубой. В последнем случае желонку приподнимают на 2–3 м над забоем и с этой высоты сбрасывают на забой. Ударное бурение в глинах возможно при использовании как штанг, так и каната.

Устройство трубчатой скважины:

1 – вспомогательная обсадная труба; 2 – основная обсадная труба; 3 – муфта; 4 – сальник; 5 – сетка; 6 – отстойник; 7 – пробка.

На рисунке показана трубчатая скважина, устроенная в сложном грунте с валунно-галичниковыми отложениями. Камня этих отложений, плотно «упакованные» крепким суглинком, представляют исключительную трудность для проходки скважины самодельным инструментом и с помощью самодельного оборудования. Причем скважину приходится бурить на глубину 20–50 м. Скважину для такого трубчатого колодца стараются сначала сделать возможно большего диаметра, обычно 300–350 мм. Поскольку камни лежат сверху, под двухметровым слоем глины, через такую скважину иногда легче поднять камень на поверхность, нежели дробить его в забое. Обсадную трубу для этой первой скважины делают из какого-либо подручного материала, даже из досок или из кровельной жести. После проходки валунно-галечниковых отложений скважину начинают бурить под основную обсадную трубу. Обсадную трубу нижним концом опускают до верхней части водоносного слоя, а ниже помещают еще одну трубу – фильтр с отстойником.

Мягкие и вязкие глины можно бурить вращательным способом ложкой и змеевиком.

Нередко ложку или змеевик не удается вручную оторвать от забоя. В таких случаях применяют ваги, которые в виде рычага подводят на козлах под шарнирный хомут. Нажимом на длинный конец рычага инструмент приподнимают над забоем. Хорошие результаты дает также натяжение инструмента при помощи лебедки или ворота с одновременными ударами кувалдой по хомуту, находящемуся на инструменте.

Бурение в глинистых породах с галькой и валунами осложняется, так как в этих случаях глина с трудом забирается желонкой. Ложкой в этих породах бурить нецелесообразно, потому что галька не всегда входит в щель ложки. Помимо этого ложка может отклониться от вертикальной линии вследствие давления с одной стороны гальки или валуна. Применение пирамидального долота позволяет дробить или сбивать валуны в сторону, за стенки башмака обсадной трубы. Если диаметр валуна больше диаметра труб, то его прижимают трубами и разбивают долотом на забое; разбитый на мелкие куски валун забирают желонкой вместе с глиной. При встрече крупных валунов в некоторых случаях приходится выбирать новую точку для бурения. При бурении сухих глин с галькой и валунами в скважину подливают воду.

Если стенки скважины устойчивы, нет необходимости использовать обсадные трубы для одновременного крепления. Однако в этом случае рекомендуется применять после пирамидального долота округляющее для сохранения диаметра скважины.

Таким образом, прежде чем начать строительство трубчатого колодца, надо собрать по возможности полные сведения о характере горных пород, которые придется пройти, чтобы достичь водоносного горизонта. Значительно усложняют дело твердые каменные слои или валунно-галечниковые отложения, особенно когда они залегают на глубине 10 м и более. Эти породы представляют серьезное препятствие, и пройти их с помощью самодельного инструмента исключительно трудно. И для того чтобы пробиться через такие породы, понадобятся более серьезное оборудование и инструмент.

Ручное бурение скважин применяется в основном в тех местах, куда трудно доставить буровую технику. Ручным ударно-вращательным бурением, используя только мускульную силу человека, проходят скважины наибольшим диаметром 200–250 мм и глубиной до 70 м, а в отдельных случаях – и до 100 м. Проходку скважины ударно-вращательным бурением ведут вращением различных буров, а в твердых и сыпуче-плывучих породах – долблением специальными долотами и стаканами. Эти буровые инструменты подсоединяют к буровым штангам, которые соответственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасывают в забой. Отсюда и название способа проходки – ручное ударно-вращательное бурение. В зависимости от типа грунта для бурения используются различные инструменты, которые можно изготовить практически в домашних условиях с привлечением сварщика и токаря.

Ложковый бур.

Для проходки пластичных пород (глины и смеси глин с песками) наиболее приспособленным инструментом являются ложковые буры (ложки). Ложка – это полуцилиндр, свернутый из листовой стали, например cm. 3, елевой отогнутой режущей кромкой (если смотреть сверху). Порода в полости полуцилиндра удерживается сжатием и прилипанием, поэтому продольная щель между кромками для более сыпучих пород должна быть более узкой. Ложка забирает породу вертикальной и нижней режущими кромками. Нижнюю часть ложки устраивают по-разному. При самостоятельном изготовлении низ ложки выполнен ковшеобразным резцом (А) или елевой стороны сделан в виде резца, а с правой – в виде поперечного выступа, причем между этими отгибами можно пропустить сверло по металлу и приварить его к телу ложки (Б). И то и другое несложно выполнить, если есть возможность нагреть металл до пластичного состояния. Ложку можно также сделать из трубы подходящего диаметра и использовать ее даже без термического упрочнения режущих кромок.

Существенной особенностью ложковых буров является то, что их корытообразный корпус обычно смещают на некоторое расстояние от оси вращения. Так, у бура со сверлом ось нижнего сверла и ось вращения штанги должны совпадать, ось тела ложки следует сместить на расстояние (эксцентриситет), равное 10–15 мм. Такой ложковый бур, вращаясь в скважине, своей продольной режущей кромкой будет вырабатывать в породе скважину большего диаметра по сравнению с диаметром ложки.

Подобное уширение скважины необходимо для прохода обсадных труб, внутренний диаметр которых в большинстве случаев приходится брать больше наружного диаметра ложки. Объясняется это тем, что при опасности обвалов стенок скважины бурение и закрепление скважины обсадной трубой ведут одновременно, и ложка должна при этом проходить в обсадную трубу.

Порода, которую ложка забирает в забое скважины, извлекается на поверхность вместе с инструментом. За одну забурку ложкой обычно углубляют скважину на 30–40 см.

Иногда самодельный буровой инструмент делают в виде простого бурава – стального диска с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками. Конечно, можно что-то сделать и таким буром в пластичных, необваливающихся породах. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая просто недопустимое искривление ствола скважины. Если еще с этим как-то можно бороться установкой выше бура центрирующего пояска, то об уширении скважины для обсадной трубы в данном случае не может быть и речи.

Сделать в домашних условиях долота классической формы чрезвычайно сложно. Изготовляют их ковкой в штампах из цельной заготовки, сварка категорически запрещается, так как при сварке закаливающихся сталей шов в обычных условиях получается хрупким. Для изготовления долот классической формы необходимы: кузнечно-прессовое тяжелое оборудование, закрытые печи с восстановительной атмосферой, специальная технологическая оснастка и т. п. Кузнецы, работающие в настоящее время вручную еще в некоторых ремонтных мастерских, неспособны сделать такие долота из-за невозможности прогреть массивную заготовку в открытом горне и невозможности удержать ее раскаленную в клещах из-за большой массы. Например наименьшее плоское долото с длиной лезвия 148 мм имеет массу 42 кг. Поэтому форму долот надо воспринимать как «информацию к размышлению» при конструировании самодельных аналогов.

В самодельном бурении применяют и другие способы соединения штанг: на фланцах, штифтами с помощью соединительных втулок или патрубков из труб меньшего диаметра. Однако оба этих способа не позволяют добиться надежного и соосного соединения штанг вследствие небольших погрешностей в установке фланцев на сварке и люфта во втулках. А устранить эти дефекты практически невозможно. При подъеме и спуске штанг в скважину их развинчивают не по одному звену (колену), а по два или по три – «столбами», или «свечами». «Столбы» нельзя класть на землю, так как при подъеме с земли они гнутся. Их надо удерживать в вертикальном положении, прислонив к надежной опоре. В старину, если бурение производилось без вышки, назначением одного рабочего в буровой команде было удерживать «столбы» руками в вертикальном положении. Штанги в «свечах» можно соединять цилиндрическими резьбами, а для соединения «свечей» между собой очень хорошо применить конические.

Змеевиковый бур.

Для бурения плотных глин и суглинков применяют змеевиковый бур (змеевик), напоминающий бурав по дереву. Нижнее режущее лезвие змеевика имеет форму ласточкина хвоста и должно закаливаться. Змеевик действует подобно штопору: вращаясь, он ввинчивается в породу. При подъеме бура порода удерживается на его винтовых лопастях. Змеевик во время работы приподнимают на несколько сантиметров через каждые 1,5–2 оборота буровых штанг для отрыва от основного массива породы. В противном случае усилие подъема будет очень велико и штанги можно порвать.

Изготовить самостоятельно такой змеевик трудно, поэтому в самодеятельном бурении вместо него с успехом используют отрезки винтовых шнеков от сельхозмашин. Для этого берут часть шпека с 3–4 витками, снизу приваривают сверло по металлу (или просто конический штырь) для центрирования бура в забое, а сверху – отрезок трубы для соединения со штангами.

Для бурения плотных глин и суглинков вполне успешно можно использовать рыболовные ледовые буры.

Буровые долота.

Для проходки твердых пород и валунно-галечниковых отложений служат буровые долота. При необходимости их также делают эксцентричными по отношению к оси штанги, чтобы вырабатывать уширенную скважину; доступную для прохода обсадной трубы. Долота изготавливают из закаливающихся сталей и закаливают до твердости зубила на высоту не более 25 мм. В зависимости от твердости проходимых пород лезвие долот должно иметь различный угол заострения. Для проходки относительно мягких пород угол заострения (двугранный угол) – 70–30°, для твердых пород и валунно-галечниковых отложений – ПО—130°.

Долота имеют разную форму применительно к различным по буримости породам. Бурение не очень твердых пород ведут зубильным (плоским долотом) (А), более твердых – двутавровым (Б) и с Z-образным лезвием. Для бурения твердых трещиноватых пород служит крестовое долото (В), у которого два лезвия пересекаются под прямым углом, – это препятствует его заклиниванию в трещине. Скругляющее долото (Г, Д) применяют также для проходки твердых пород, оно обеспечивает более правильную округлость скважины и дает хорошие результаты при проходке трещиноватых пород и валунно-галечниковых отложений. Эксцентричное долото (Е) разрабатывает скважины большего диаметра, чем размер лезвия. Для раздробления небольших валунов или отодвигания их в сторону в забое применяют долото в форме клина – пирамидальное долото (Ж).

Составные самодельные долота:

1 – клин; 2 – вставное лезвие; 3 – заклепка.

Решить проблему долот можно путем изготовления их составного варианта. В нем корпус изготавливается из мягкой стали, а режущая часть набирается из таких стальных лезвий, которые кузнец смог бы прогреть, вручную отковать и закалить.

Здесь долота сделаны в основном в домашних условиях и опробованы на практике. Во всех случаях соединение лезвий, сделанных из закаливающихся сталей, с корпусом из стали, не способной к закалке, выполнено клиньями (А), заклепками (Б), болтами (В), но только не сваркой, которая бы дала хрупкий шов.

А

Желонки:

А – с плоским клапаном; Б – с шариковым клапаном; 1 – труба; 2 – отбивной штифт; 3 – клапан; 4 – ось; 5 – башмак; 6 – ограничитель. Для бурения пород рыхлых; сыпучих; обломочных (пески, гравий, галечник; ил), пород, наполненных водой, а также для чистки скважины после работы долотом применяют желонку. Этот инструмент представляет собой отрезок трубы длиной 2–3 м, иногда до 4 м, снабженной внизу башмаком с клапаном, а вверху – устройством для соединения со штангами. Клапан обычно делается плоским из стальной пластины с уплотнением резиной, кожей или без него. В желонках небольшого диаметра применяют шариковый клапан. При сбрасывании в забой башмак желонки врезается в породу, которая приподнимает клапан и входит в трубу. Когда желонку поднимают, клапан закрывается и удерживает набранную породу. После заполнения породой желонку извлекают на поверхность и очищают, поворачивая ее для этого вверх клапаном с помощью специального устройства, позволяющего не отсоединять желонку от штанги.

При наличии треноги заложение скважины производят подвешенным инструментом, чем и достигается нужная вертикальность. Если треноги нет и штанги удерживают руками, то для закладки скважины необходимы три человека: двое закручивают ложковый бур, а третий следит за вертикальностью штанги. Когда ложковый бур углубится в землю на половину его длины, его вынимают, очищают и опускают вновь, подлив в скважину воды, чтобы стенки скважины не осыпались, а обмуровывались. Затем скважину опять проверяют на вертикальность и т. д. Если вертикальность не получилась, скважину надо начать вновь. Сухая порода плохо удерживается в ложковом буре, поэтому надо в скважину подливать воду, которая играет также и роль смазки. При длине ложки 750 мм скважина при полном заполнении ложки разбуренной породой углубляется примерно на 350 мм. Так как устье скважины в земле сильно разрабатывается, то, пройдя буром первые 3–4 м, следует обсадить скважину одним или двумя звеньями обсадной трубы. Это первое крепление скважины обычно происходит без затруднений. Обсадная труба должна иметь внизу режущий башмак, а вверху – патрубок, предохраняющий резьбу от замятия. В скважине обсадная труба должна висеть свободно на деревянном или стальном хомуте.

Желонка с боковым окном:

1 —ударная штанга; 2 – окно; 3 – клапан; 4 – башмак.

Можно изготовить желонку с боковым окном. Через это окно ее можно и чистить не переворачивая. Косынки и конус в верхней части желонки предназначены для того, чтобы при подъеме не зацепить желонку за обсадную трубу.

Крепление скважины обсадной трубой обусловлено следующими причинами. Пластичные породы, особенно глины, пройденные буром, имеют тенденцию набухать, под воздействием воды или вспучиваться в скважину от давления верхних пластов. В результате просвет скважины сужается и затрудняет (или даже делает невозможным) спуск бурового инструмента. Когда же скважина прорезает неустойчивые породы (пески, гравий, гальку, рухляки и т. п.), она начинает засыпаться или заплывать этими породами. Неизбежным становится крепление скважины и в том случае, когда приходится переходить к долблению твердых пород долотами. Разбуренная при этом твердая порода в виде бурильной грязи отбирается небольшими порциями желонкой; скорость проходки скважины подчас измеряется сантиметрами в сутки.

Одним из серьезных моментов при ударно-вращательном бурении является заложение скважины. Надо помнить, что вращательное бурение ложковыми бурами всегда связано с опасностью скручивания штанг. И эта опасность тем больше, чем глубже скважина. Если при этом скважина заложена не отвесно, а под некоторым углом, то к напряжениям скручивания добавляются еще напряжения от изгиба буровой колонны. Кроме того, всякая наклонная скважина имеет тенденцию с глубиной все более и более уходить от вертикали, что сильно затрудняет как само бурение, так и опускание, а также подъем обсадных труб.

Соединительные муфты для штанг.

В качестве буровых штанг для неглубокого бурения (до 25 м) вполне достаточными по прочности являются газовые трубы внутренним диаметром 33 мм (применяют также трубы диаметром 42 и 48 мм). Длина труб отдельных звеньев штанги – 5 м. Отбирая трубы для штанг, надо внимательно осмотреть сварные швы. Если швы плохо проварены, то во время бурения при скручивающих нагрузках они легко расходятся. Обычные водопроводные или газовые муфты для соединения штанг нежелательны из-за недостаточных прочности и длины.

Для соединения буровых штанг лучше изготовить специальные муфты большей длины, бочкообразной формы и с гладкими концевыми внутренними проточками, в которые концы свинчиваемых штанг должны плотно заходить своими ненарезанными частями. Это необходимо для того, чтобы уменьшить опасные изгибающие нагрузки в концевых сечениях штанг, ослабленных резьбой. Конечно, намного ускоряет процесс соединения-разъединения штанг коническая резьба. Однако сделать такую резьбу очень трудно, и если, что скорее всего, придется ограничиться цилиндрической резьбой, то нарезать ее на штангах надо на токарном станке или клуппом с направляющей втулкой, чтобы избежать перекоса резьбы.

Внимание! Штанги с перекошенной резьбой при свинчивании будут располагаться не соосно, что чревато большими неприятностями, поскольку приводит к отклонению всей буровой колонны от оси скважины, особенно заметному при ее длине более 10 м.

Принадлежности для штанг:

А – подкладная вилка; Б – фарштуль: 1 – серьга, 2 – щеколда, 3 – траверса.

При свинчивании-развинчивании штанги висят в скважине на подкладной вилке; опираясь на нее муфтой, для этой же цели, а также для подъема и спуска штанг в скважину служит фарштуль