Можно применять стальные прутки квадратного или круглого сечения, а также стволы молодых деревьев (дуб, ясень, ель, лиственницу), но только для ударного бурения с предварительным укреплением концов сталью.
Штангу ударную изготовляют из мягкой стали и применяют для увеличения массы инструмента. Имеет внутреннюю резьбу для закрепления инструмента. Длина штанги — 2 — 2,5 м, масса — до 200 кг.
Обсадные трубы для среднего и глубокого бурения изготовляют из различной по качеству стали, они должны быть совершенно ровными и без вмятин. Служат для предотвращения обвалов стенок скважины при проходе в неустойчивых породах, а также для изоляции водоносных горизонтов с непригодной для употребления водой.
Применяют для ударного и вращательного бурения. Соединяют между собой стальными муфтами.
При забуривании труб в породу применяют башмаки, выполненные в виде муфт с нижней зубчатой или гладкой режущей кромкой.
Зубчатый башмак применяют для вращательного бурения твердых пород. Его внутренний диаметр должен- равняться внутреннему диаметру трубы, а наружный быть на 3 — 5 мм больше наружного диаметра муфт тех же труб; зубцы отгибают наружу на такую же величину.
Гладкий башмак похож на зубчатый, только нижняя режущая кромка его имеет форму клина. Трубу с таким башмаком осаживают ударами деревянной колотушки по забивной головке, навернутой на верхний конец обсадной трубы.
При бурении треногой необходимо иметь ветлюгу — стальной стержень с нарезкой по калибру штанг или обсадных труб и с серьгой для подъема.
Бурение скважины
Прежде чем приступать к бурению, необходимо узнать характер породы (грунта) ив соответствии с ним приготовить инструмент.
При штанговом ударно-вращательном ручном бурении скважины глубиной до 20 м и диаметром до 76 мм работу можно вести без треноги. Однако с треногой удобнее. Работу могут выполнять три-четыре человека.
Техника бурения состоит в том, что прежде всего роют шурф, опускают в него инструмент, бурят, вынимают или извлекают колонну с инструментом при помощи лебедки или ворота. Очередную штангу наращивают тогда, когда конец предыдущей находится выше уровня земли не более 1 м. В процессе бурения через каждые 500 — 700 мм углубления инструмента в породу его извлекают для очистки. Таким образом бурят скважину до конца и, если требуется, ставят обсадные трубы.
Когда мелкое бурение скважины выполняют без треноги, то удобнее применять короткие штанги длиной 1, 1,5 и 2 м.
При бурении штангу с инструментом или обсадную трубу направляют в скважину строго вертикально. Первую стадию бурения называют забуриванием. При этом обычно двое вращают бур, а третий проверяет веском его вертикальность.
Проще и удобнее поступать так. На месте бурения роют шурф 1,5Х1,5 м глубиной 2 — 3 м или глубже. Стенки шурфа укрепляют досками. На его дно кладут две прочные подкладки и прочно закрепляют их кольями. На подкладки кладут две — четыре толстые 50 — 60-миллиметровые доски и крепят их длинными гвоздями. Над шурфом делают то же самое и настилают пол из таких же досок.
Если устанавливают треногу, то через ее блок пропускают весок, находят точку центра на полу и прорезают круглое отверстие, равное наружному диаметру муфт штанги или башмака обсадной трубы, если ее ставят в первую очередь. Веском находят центр или точку на досках, уложенных на дне шурфа, и прорезают точно такое же отверстие. Так как доски хорошо укреплены, то поставленная в отверстие штанга или обсадная труба будет находиться строго вертикально и способствовать бурению вертикальной скважины.
В устойчивой породе скважину можно пробурить на всю глубину без обсадки или на всю длину обсадной трубы.
В неустойчивых породах сначала пробуривают начальную скважину глубиной 1 м или больше (это лучше), опускают туда обсадную трубу с башмаком, завертывая или забивая ее. Для завертывания на трубе крепят хомут на высоте 1 — 1,5 м от поверхности земли. Бурение выполняют небольшими толчками, вращая трубу или бур по ходу часовой стрелки. Башмак обрезает скважину, что способствует опусканию трубы. Если от обычных толчков обсадная труба не опускается, то ее сначала вращают против часовой стрелки, затем по ее ходу. По мере заполнения-скважины породой прекращается осадка трубы. Скважину приходится очищать от породы желонкой.
Вращая штангу с инструментом или обсадную трубу, рабочие не ходят вокруг нее, а передают рукоятки шарнирного хомута друг другу. Не рекомендуется для облегчения вращения удлинять концы хомутов. Это может привести к скручиванию труб.,
В зависимости от качества грунта часто первую обсадную трубу не завертывают, а забивают.
В дальнейшем буровым инструментом работают внутри обсадных труб, чередуя операции; сначала бурят, затем извлекают инструмент, очищают его от породы, потом вставляют в трубу, бурят, извлекают, очищают от породы и т. д.
До забуривавия на штанге делают отметку мелом на высоте 500 — 700 мм от настила. Бурение прекращают, когда отметка вплотную приблизится к настилу. Затем инструмент вынимают со штангой из скважины, очищают от породы, вставляют обратно в скважину, делают отметку мелом, и процесс повторяют. По мере углубления инструмента в породу хомут переставляют так, чтобы он был от настила на высоте 1 — 1,5 м. Наращивают штанги по мере необходимости.
При бурении сухих пород ложками или змеевиками перед спуском инструмента в скважину вливают по 1 л воды на каждый прием. Вода как бы смазывает и облегчает вращение инструмента в скважине.
При ударном бурении после каждого удара инструмент надо поворачивать на 1/8 — 1/10 его окружности. Это необходимо для получения круглой скважины. Долото над забоем поднимают в зависимости от породы в среднем на 300 — 500 мм. Масса инструмента должна быть равной 1 — 2 кг на 1 линейный миллиметр лезвия плоского долота.
Бурение в разных породах
В песках, сухих и влажных, бурение выполняют желонкой и ложкой. Водоносные и чистые сухие пески проходят желонкой, немного добавляя в скважину глины и воды. Когда песок трамбуется и не захватывается желонкой, переходят на долото. Работу в обсадных трубах ведут, пока они не войдут в нижележащие водоупорные породы.
Бур не должен входить при этом в песок ниже башмака обсадной трубы более чем на половину длины инструмента. Это предупреждает породы от обвала.
В песках-плывунах бурение выполняют ударным способом желонкой с одновременной обсадкой труб. Желонку берут длинную, с хорошо пригнанным клапаном.
В галечниках и гравийных породах бурение выполняют долотами и желонками с клапанами. Работают поочередно то долотом, то желонкой. По мере углубления в скважину устанавливают обсадные трубы.
В глинистых породах, твердых и вязких, бурят долотом и желонкой, можно одной желонкой без клапана или буровой ложкой и змеевиком. Породу за один прием рыхлят на глубину 500 — 700 мм, затем инструмент поднимают, опускают желонку и удаляют породу. Бурение можно вести без обсадных труб. В случае осыпания породы ставят обсадные трубы.
В сухую глину добавляют воду из расчета два-три ведра после каждого извлечения инструмента. Мягкую вязкую породу выбирают желонкой без клапана или же снимают с нее башмак. Такие породы можно бурить змеевиком, но после нескольких оборотов инструмент необходимо поднимать на 100 — 150 мм, а затем опускать обратно. Пробурив 400 — 700 мм, инструмент извлекают и очищают от породы. Перед каждым опусканием в скважину добавляют воду.
В глиняных породах с галькой и валунами диаметр скважины должен быть 150 — 200 мм. Долбление выполняют пирамидальными долотами. Раздробленную породу извлекают желонкой. Обсадные трубы ставят обязательно. Инструментом малого диаметра бурить такие породы практически невозможно.
Рассмотрим извлечение из скважин стальных обсадных труб, а также спуск и обнажение фильтра.
В зависимости от породы приходится частично или полностью извлекать из скважины стальные обсадные трубы, особенно после установки фильтра и его обнажения. До установки фильтра забой хорошо очищают желонкой. Измеряют глубину -скважины от настила до забоя. Фильтр опускают на колонне штанг или водоподъемных труб. Обнажают его на общую высоту отстойника фильтра, поднимая обсадные трубы. Фильтр должен опускаться свободно, без вращения. Поскольку фильтр, и особенно башмак обсадной колонны, уже трубы, то между фильтром и башмаком остается пространство, которое рекомендуется заполнять однородным чистым крупным песком или мелким гравием. По ходу засыпки обсадные трубы поднимают на высоту фильтра. Засыпка дополнительно фильтрует воду.
