Шкивы; 6, 11 — желоночный и инструментальный барабаны; 7— кривошипно- шатунное устройство; 9 — оттяжная рама; 12 — трактор бурильной установки

401

массой 1—3 т (рис. 12.14) с клиновидным долотом. Для придания скважине цилиндрической формы буровой снаряд с долотом при подъеме после каждого удара поворачивают на некоторый угол. После разрушения породы на глубину 0,3-0,6 м буровой снаряд поднимают из скважины, а затем в нее опускают желонку для очи­стки забоя от породы. При необходимости скважину крепят обсад­ными трубами. Ударно-канатным способом можно бурить скважи­ны диаметром 150-850 мм в породах любой твердости на глубину до 500 м.

12.6. Особенности устройства водозаборных скважин

Технологический процесс устройства скважин для водоснабжения включает их бурение, крепление обсадными трубами, опускание фильтра, устройство сальника, разглинизацию и освоение водонос­ных горизонтов.

Бурение скважин в зависимости от количества и мощности водо­носных горизонтов, глубины залегания, литологического состава пород и качества воды ведут роторным способом с промывкой или продувкой, ударно-канатным, колонковым и шнековым способами. Роторный способ используют обычно в хорошо изученных в гидро­геологическом отношении районах. Он обеспечивает бурение сква­жин в породах различной твердости на необходимую глубину. Для роторного бурения скважин используют установки типа УРБ, УВБ и БУ. Технология роторного бурения скважин во многом определяет­ся осевым давлением (нагрузкой) на породоразрушающий инстру­мент, частотой вращения в единицу времени, количеством и качеством промывочной жидкости. В свою очередь, эти показатели зависят от геологических условий и физико-механических свойств пород, типа и диаметра породоразрушающего инструмента, глубины и диаметра скважины. Наиболее интенсивное разрушение пород происходит при максимальной осевой нагрузке для данного типа долота в твердых породах и уменьшенной - для рыхлых и трещиноватых пород. Одна­ко нельзя завышать осевую нагрузку, так как при этом могут про­изойти искривления ствола скважины. Но при роторном бурении водоносные горизонты часто глушатся (закупориваются) глинистым раствором промывочной жидкости.

Более эффективным при бурении скважин на воду является ударно-канатный способ, при котором практически не нарушается есте-

402

ственное состояние водоносного горизонта и отпадает необходимость в выполнении сложных работ по вызову водопритока к скважине. При этом способе скважины бурят установками типа УТБ и УКС. Однако способ имеет значительно меньшие скорости бурения и тре­бует большого количества обсадных труб.

Колонковый способ при бурении скважин на воду применяют редко, в основном из-за малых диаметров скважин (до 150 мм). Шнековое бурение используют в благоприятных условиях при глу­бинах скважин до 50 м. В сложных гидрогеологических условиях применяют комбинированный способ бурения (ударно-канатный, роторный и др.).

При бурении скважин на воду применяют прямую или обратную их промывку. При прямой (рис. 12.15, а) жидкость, подаваемая на­сосом, омывает забой, торец породоразрушающего инструмента и, поднимаясь по стволу, выносит частицы разрушенной породы, а при

Рис. 12.15. Бурение скважин на воду:

¹ — насос; 2, 10, 11 — шланги; 3 — сальник; 4 — бурильные трубы; 5 — поро-Доразрушающий инструмент; б— очистные желоба; 7— отстойники; Я — при­емная емкость; 9 — всасывающий шланг; 12 — герметизатор устья; 13 — долото; 14 — ротор бурильной установки; 15 — вертлюг; 16 — вакуумная установка

403

обратной (рис. 12.15, 6) жидкость, омывая забой и породоразрушаю-щий инструмент, поднимается по бурильным трубам.

В мягких и рыхлых породах часто бурение скважин на воду диа­метром до 1200-1500 мм на глубину до 300 м осуществляют враща­тельным способом с применением обратно-всасывающей промывки (см. рис. 12.15, г). Для этого применяют двух- и трехлопастные до­лота режущего типа (см. рис. 12.15, в), армированные твердыми спла­вами. Такое бурение имеет ряд преимуществ: скважины бурят без крепления обсадными трубами; скорость бурения по сравнению с ударным способом возрастает в 10-15 раз; исключается глинизация водоносного горизонта и благодаря этому увеличивается производи­тельность (дебит) скважины в 4-8 раз; обеспечивается надежное ус­тройство гравийных обсыпок фильтров и повышенный приток воды в скважину.

Опускание и установка фильтров. Для водозаборных скважин (труб­чатых колодцев) применяют фильтры трубчатые и каркасно-стержне-вые, с покрытиями из проволоки, сетки и штампованного листа, гра­вийные, блочные и гравитационные. Тип фильтра выбирают, исходя из назначения и срока работы скважины, состава водосодержащих пород.

Перед спуском фильтра в скважину ее промывают и замеряют глу­бину. Фильтры необходимой длины собирают на площадке (в гори­зонтальном положении) из отдельных секций. Качество их сборки обеспечивается соосностью резьб соединительных патрубков. Секции фильтров перед сборкой очищают от окалины и покрывают слоем антикоррозионной изоляции. Фильтры длиной 5-10 м соединяют од­ним патрубком, а длиной 15-20 м - двумя. На длинных (более 10 м) фильтрах через каждые 4-6 м для их центрования при опускании в скважину монтируют направляющие фонари. Опускают фильтры в скважину на эксплуатационной колонне или на бурильных трубах с помощью спускового ключа или на муфте с левой резьбой. В первом случае на верхнем конце надфильтровой трубы устра­ивают замок в виде двух Г-образных вырезов, в которые заводится Т-образный ключ.

Засыпку гравийных фильтров осуществляют через устье скважины или вспомогательную трубу. По мере засыпки на высоту 1-2 м обсад­ные и вспомогательные трубы поднимают, постепенно обнажая

404

фильтр. Засыпку делают на 5—10 м выше рабочей части фильтра, так как в процессе эксплуатации уровень засыпки понизится за счет вы­носа песка и гравия.

Освоение водоносных пластов сводится к разглинизации их филь­тров в скважинах, пробуренных с промывкой глинистым раствором. Разглинизацию выполняют способами промывки скважины через рабочую поверхность фильтра, желонированием, затрубной (зафиль-тровой) промывкой, прокачкой эрлифтом или гидроэлеватором и с помощью гидроимпульсов (возбуждением ударных волн в пределах водоносного пласта).