Бурова установка своїми руками: саморобки для буріння свердловин

  1. Чим і як краще бурити свердловину?
  2. Виготовлення ударно-канатної бурової установки
  3. Спорудження верстата для шнекового буріння
  4. Висновки і корисне відео по темі

Буріння свердловини на ділянці - завдання масштабна. Послуги професійної бригади не всякому власникові будинку по кишені, а наймати "кустарів" - це, в більшості випадків, тільки гроші викидати.

Простіше виконати всі роботи самостійно: і працюєш для себе старанніше, і витрат менше. До того ж, якщо зроблена бурова установка своїми руками, витрати здадуться буквально смішними у порівнянні з реальними цінами буріння.

Ми розповімо вам, як зробити верстат для проходки вручну водозабірної вироблення на ділянці. Представлені нами відомості спираються на практичний досвід самостійних бурильників. Для повноти сприйняття непростої теми запропонована інформація доповнена корисними схемами, фото-добірками, відео.

Чим і як краще бурити свердловину?

Початківцю буровики потрібно запастися терпінням і приготуватися до виконання не найпростішим роботи.

Ще знадобляться підручні засоби і недорогі матеріали для виготовлення установки і бурового снаряда, а також здоровий глузд і пара-трійка друзів на допомогу.

Галерея зображень

фото з

Призначення бурової установки

Основні елементи вишки

Пристрої для змотування троса

Матеріал для виготовлення рами

Найпоширеніша форма - тринога

Бурова у вигляді висувної стріли з опорами

Снаряди для виконання ударно-канатного буріння

Використання при шнековом і колонкового буріння

Буріння свердловин - це робота скидається на мистецтво, оскільки результат непередбачуваний, і кожна споруда унікально. Завдання полягає в тому, щоб виконати в грунті довгу і вузьку шахту до водоносного шару і опустити в неї обсадних труб для зміцнення стінок виробки.

В процесі доведеться витягти чимало грунту, причому грунт цей може бути дуже різним: від шматків граніту до піску упереміш з водою.

Багато що залежить і від глибини водоносного шару. Іноді до нього потрібно пройти щонайменше 10 метрів, а часом досягає декількох десятків або навіть сотень метрів. Все це впливає на методи буріння і його терміни. Щоб влаштувати свердловину, існує два основних способи: ударно-канатний і обертальний, в сучасній інтерпретації шнековий.

Щоб влаштувати свердловину, існує два основних способи: ударно-канатний і обертальний, в сучасній інтерпретації шнековий

Саморобні бурові верстати для ручного буріння споруджуються за єдиною схемою. Бурову вишку виконують у вигляді триноги

У першому випадку за допомогою вузького і важкого снаряда, іменованого желонкою. Її підвішують на канаті або тросі, який перекидають через закріплений на тринозі блок. Для витягування бурового снаряда з шахти використовують лебідку з мотором, хоча при бажанні це можна робити і вручну.

Снаряд кілька разів кидають на дно виробки з висоти в кілька метрів. Він розпушує грунт, частина якого потрапляє в порожнину желонки. Після поглиблення в грунт приблизно на 0,5 м бур витягають зі стовбура. Снаряд очищають і знову кидають в шахту. Процес повторюють до тих пір, поки не дійдуть до води.

Ударно-канатний метод дуже старий, його використовують протягом століть, якщо не тисячоліть. Зробити желонку відносно нескладно, знадобиться листова сталь товщиною 4-5 мм або товстостінна труба Ø 110-120 мм, а також навички роботи зі зварювальним апаратом. А працювати желонкою можна навіть поодинці, хоча з помічником справа піде значно швидше.

Переваги ударного буріння складаються не тільки в його доступності. Желонка надійна, вона проходить практично будь-який грунт крім скельних порід. Якщо потрібно подолати шар з супеси або суглинку, желонку замінюють відповідного розміру склянкою - вузьким циліндром без клапана на дні.

Якщо потрібно подолати шар з супеси або суглинку, желонку замінюють відповідного розміру склянкою - вузьким циліндром без клапана на дні

Желонку використовують для підйому всіх видів незв'язних грунтів: пісків, щебеністих, гравійних і галечникових відкладень. Її застосовують для розчищення дна свердловини і в період експлуатації вироблення для видалення мулистих відкладень

Стакан ефективно руйнує глинисті породи, які за рахунок власної здатності ущільнюватися і липнути до стінок утримуються в його полості.В ручному ударно-канатному бурінні желонку і стакан чергують у міру необхідності.

Як тільки проходка желонкою суттєвої скорочується, значить, вона зустріла покрівлю суглинку або супіски, через що її змінюють на склянку. Як тільки в порожнині склянки перестає затримуватися зруйнований в свердловині грунт, його міняють на желонку.

За один "сеанс" можна поглибити шахту на метр, хоча частіше цей показник скромніше, приблизно 20-40 см. У цьому недолік ударно-канатного методу - тривалий час роботи. На глинистих пластичних грунтах ефективніше використовувати шнек або інакше змієвиковий бур.

В ручному бурінні найчастіше доводиться поєднувати ударно-канатні способи з обертовими, тому краще запастися мінімальним набором снарядів, представленому на схемі

Робочий інструмент шнековой установки являє собою колону штанг з буром на нижньому кінці. Інструмент буквально угвинчується в грунт, який частково утримується на його лопатях.

Періодично шнек разом з розпушеним грунтом витягають на денну поверхню, а забій з обвалився відвалом розчищають желонкою. Потім знову, проникаючи все глибше в землю з кожним витком.

Штанги поступово нарощують в міру поглиблення шахти. Спочатку довжину бурової колони збільшують кріпленням однієї штанги. Коли її верхня частина майже вирівняється з гирлом свердловини, приєднують другу, потім третю і т.д.

Вирощують бур можна вручну або за допомогою ротора електродвигуна. Щоб утримувати штангу в правильному вертикальному положенні, в промислових мобільних бурових установках застосовується закріплена на станині вертикальна рама. За цим принципом можна виготовити власний верстат.

За цим принципом можна виготовити власний верстат

На схемі показаний варіант бурової установки, виготовленої своїми руками, а також результат: щодо компактний пристрій для буріння свердловин

Одночасно із заглибленням обсаджується стовбур свердловини, тобто в пробурену вироблення встановлюється труба, діаметр якої на 1-2 см більше аналогічного розміру снаряда. Ланки обсад з'єднуються в єдину конструкцію за допомогою навинчивания або зварювання.

Якщо в обсаджений свердловину під напором подати велику кількість води, забій можна очищати без застосування желонки. Цей метод успішно застосовується професійними бригадами. Вода розмиває борозни грунт і вимиває його на поверхню.

Буровий розчин прискорює роботи в кілька разів, але все навколо буде залито водою упереміш з брудом. Та й кам'янисті грунти таким способом не пройдеш. Все це потрібно враховувати ще перед тим, як приступати до виготовлення власної бурової установки. Крім того, потрібно визначитися зі своїми цілями і завданнями.

Якщо потрібен агрегат для спорудження всього однієї або двох свердловин, можна особливо не сидіти над ретельністю виконання. А ось солідна і міцна бурова установка може стати вагомим приводом, щоб почати власний бізнес з буріння свердловин.

Про способи буріння водозабірних свердловин детальну інформацію знайдете в одній з нашого сайту.

Виготовлення ударно-канатної бурової установки

Тринога з желонкою - конструкція проста, як і все геніальне. Її розміри можна прикинути "на око", особливо точні інженерні розрахунки тут не потрібні. Наприклад, висота триноги, на якій буде закріплена желонка, повинна бути більше цього бура приблизно на метр.

Якщо проводяться в підвалі будинку, розміри конструкції будуть обмежені висотою стелі.

Ударно-канатне буріння виконується за допомогою важкого снаряда - желонки. Її кидають вниз з висоти, грунт руйнується і заповнює порожнину всередині желонки, після чого пристрій витягують і очищають

На відкритому просторі желонку можна повісити і вище, щоб збільшити силу удару. Але не варто робити її занадто високою, це не ефективно. Сама желонка повинна бути досить важкою. Щоб ефективно рихлити ґрунт, на її підошві краще зробити щербини або сточити гостру кромку.

Оптимальною для буріння вважається довжина снаряда в межах 1,8 - 2,2 метрів, щоб буровик міг вільно дотягнутися до верхівки бура для кріплення або від'єднання троса. Однак в ручному бурінні найкращою довжиною желонки вважають 1,0 - 1,2 м. Такий розмір дозволяє дотягнутися рукою до дна снаряда, якщо він не спорожняється при налипання суглинку, наприклад.

Такий розмір дозволяє дотягнутися рукою до дна снаряда, якщо він не спорожняється при налипання суглинку, наприклад

У ударно-канатному бурінні використовується желонка довжиною близько 1,2 - 2,0 метрів. Снаряд повинен бути досить важким, щоб розбивати грунт і витягувати його на поверхню в великій кількості

Роблять желонку найчастіше з відрізка металевої труби, бажана товщина металу - 4 - 6 мм.

Щоб зробити таке бурильне пристрій, слід виконати наступні операції:

  1. Приготувати відрізок труби потрібного розміру.
  2. Зробити клапан в нижній частині снаряда.
  3. Приварити зверху захисну сітку.
  4. Проварити ручку або "вушка", щоб закріпити канат.
  5. Заточити нижню частину снаряда або приварити кілька "зубів" з відрізків металу або з шматків товстого дроту.
  6. Зробити триногу з металевих труб.
  7. Встановити блок, лебідку і двигун для підйому снаряда з шахти.
  8. Прив'язати до желонкою канат і зібрати конструкцію.

Клапан желонки заслуговує на окрему увагу. В снарядах невеликого діаметра використовується кульовий клапан. На його роль підійде металева куля, діаметром трохи більше половини діаметра желонки.

Якщо відповідного кульки не знайшлося, його можна виготовити з підручних матеріалів. Наприклад, для цих цілей часто використовують суміш з свинцевого дробу і епоксидної смоли, роль відливальної форми виконує який-небудь дитячий кульку з пластика або гуми.

Пелюсткові клапан желонки складається з круглого шматка металу, який перекриває просвіт внизу склянки, а також пружини, що утримує його в закритому стані

Знизу приварюють шайбу з отвором, діаметр якого менше, ніж розміри кульки, щоб він не вилітав. Для цих же цілей вгорі, на деякій відстані від захисної решітки, ставлять стопор - шматок металу, який обмежує рух кульки вгору. Решітка з дроту не дозволяє вивалюватися з желонки великим шматках грунту.

Шарик клапана не повинен опускатися нижче рівня загострено краю або металевих зубів, інакше він буде гасити силу удару. З іншого боку, "зуби" не варто робити занадто довгими, інакше вони не дозволять частини грунту потрапити всередину желонки.

У верхній третині корпусу желонки вирізують віконце. Воно знадобиться, коли повну желонку потрібно буде очистити від набився всередину грунту.

Для виготовлення кульового клапана желонки потрібен металева куля діаметром близько 60 мм. Такий елемент можна дістати з великої підшипника

Інший варіант клапана - пелюстковий. Його роблять зі шматка металу. Пелюсткові клапан виглядає як кругла дверцята, закріплена на пружині в нижній частині желонки. При русі снаряда вниз клапан відкривається під тиском грунту, а потім пружина його закриває і утримує грунт всередині. Іноді такий клапан ущільнюють шматком гуми, але це не обов'язково.

Якщо при бурінні з'ясовується, що вона захоплює занадто мало грунту, можливо, потрібно просто трохи виправити конструкцію. Іноді потрібно трохи розточити просвіт нижнього краю пристрою. Якщо снаряд виявився занадто легким, його слід збільшити вагу.

Для цього верхню частину желонки іноді заливають бетоном. Але можна і просто приєднати зверху додатковий вантаж на рухомому з'єднанні.

Триногу для ударно-канатного буріння можна зробити з металевої труби, але для нетривалого використання підійде і міцна деревина, наприклад брус 150-200 мм

На вузьких грунтах ефективною може виявитися різновид желонки без клапана. Щільний грунт набивається всередину снаряда і утримується там природним чином. Вичищають такий пристрій через вузьке вертикальне отвір на боці.

Якщо є можливість і необхідність, слід зробити дві різні желонки, щоб використовувати їх на різних грунтах. Желонку також використовують для очищення готової свердловини від піску і бруду. Але в цій ситуації немає необхідності робити такий великий снаряд, підійде і пристрій довжиною близько 0,8 -1,0 метра.

Спорудження верстата для шнекового буріння

Каркас такої установки може бути виконаний у вигляді триноги, але частіше його роблять з вертикальних напрямних, закріплених на підставці і з'єднаних зверху горизонтальною конструкцією. Каркас верстата повинен надійно утримувати робочу колону з і нарощуваних штанг при добуванні їх їх їх свердловини.

Каркас верстата повинен надійно утримувати робочу колону з і нарощуваних штанг при добуванні їх їх їх свердловини

На схемі наочно представлено пристрій бурової установки на металевому каркасі з вертлюгом, буром, електричної лебідкою і мотором-редуктором (+)

Бур виготовляють наступним чином:

  1. До відрізку вузької металевої труби довжиною близько 1,5 метрів приварюють пару витків з металевої смуги, щоб вийшло подобу гвинтової нарізки.
  2. До країв шнека приєднують ножі, ріжучі кромки яких повинні перебувати під кутом до горизонталі.
  3. Ножі піддають заточенню.
  4. До верхнього краю бура пригвинчують або приварюють трійник із внутрішнім різьбленням.
  5. Заготовляють відрізки металевої труби такого ж діаметру. що і труба шнека, щоб в подальшому нарощувати довжину бурової колони. Це штанги.
  6. На цих шматках труби нарізають різьбу, щоб з'єднувати їх або висвердлюють отвір для фіксації стопорним пальцем.

Втім, для нарощування довжини бурової штанги цілком успішно застосовують і муфтове або замкове з'єднання. Бурову вишку можна зробити з металевих труб, швелера або з деревини. Головне, щоб вона надійно утримувала бурову колону.

У верхній частині каркаса встановлюють блок, який під'єднують до лебідки для підйому колони труб з буровим снарядом. Вважається, що вишка необхідна тільки при глибиною більше восьми метрів. Невелика споруда можна пробурити і без неї, але роботи все ж будуть утруднені.

Нарощування довжини бурової штанги істотно значно ускладнює колону, тому для його підйому використовують електромотор з лебідкою. Якщо передбачається виконувати "мокре" буріння, обертання бура також здійснюють за допомогою електромотора.

Фахівці вважають оптимальним варіантом для цих цілей типове пристрій потужністю 2,2 кВт на 60-70 обертів, яке можна живити від звичайної розетки на 220 V. Відповідними можуть виявитися моделі типу 3МП 31,5, 3МП 40 або 3МП 50.

Вертлюгом називають елемент, за допомогою якого рушійний момент передається від електродвигуна на бурову штангу. Через нього також виконують подачу бурового розчину в шахту. Бурові штанги закріплюють на рухомої частини цього пристрою. Для бурового розчину призначений спеціальний герметичний патрубок.

Для бурового розчину призначений спеціальний герметичний патрубок

На схемі зображено конструкція вертлюга для малогабаритної бурової установки. Через бічний патрубок всередину шахти подається промивна рідина (+)

Оскільки вертлюг під час буріння постійно рухається, при неякісному виконанні він може дуже швидко зламатися. Щоб цього не сталося, слід дотримуватися два правила: використовувати для його виготовлення тільки міцну сталь і забезпечити мінімальний зазор між статичними і рухливими елементами пристрою.

Як уже згадувалося, якихось сверхстрогіх правил при влаштуванні для свердловин самопальних бурових установок не існує. Найчастіше споруджується гібридна конструкція, яка дозволяє одночасно використовувати і ударно-канатний метод, і обертальний буріння.

У такій конструкції влаштовується одна і та ж рама, що дозволяє переходити з одного способу на інший без внесення будь-яких конструктивних змін.

Це варіант бурової установки комбінованого типу, її можна використовувати як для ударно-канатного, так і для шнекового буріння

Якщо є бажання професійно зайнятися, то всі деталі краще придбати на стороні, а не робити самостійно, або взяти в оренду. Можна замовити всі ці елементи у досвідченого токаря. Знадобиться купити надійний електромотор з редуктором, а мотопомпу, рукав і шланг, якщо передбачається виконувати роботи з використанням гідронапора.

Раму і бур виготовляти краще після того, як придбані вертлюг, електродвигун і лебідка. Це дозволить правильно і швидко підігнати всі частини установки один до одного. Щоб отримати можливість нарощувати довші штанги на бур, рекомендується робити раму з запасом близько 3,3 м.

Для виготовлення вертлюга і замків слід використовувати якісну сталь, оскільки ці частини конструкції переносять найвищі навантаження в процесі буріння.

Вертлюг для бурової установки, виготовленої своїми руками, можна також зробити самостійно, але простіше і надійніше буде використовувати промислову модель такого пристрою

Загартована сталь не дуже добре підходить для виготовлення саморобних бурових установок, оскільки після обробки вона потребує додаткової шліфовці, краще взяти звичайну сталь. На штангах найкраще використовувати трапецієподібну, а не конусну різьблення.

Вона має достатні міцності, і з виконанням такого різьблення впорається будь-який токар. А ось для виготовлення штанги з конусної різьбленням доведеться шукати фахівця.

Для буріння на глибину понад 30 метрів рекомендується робити штанги з труб зі стінкою 5-6 мм завтовшки. Звичайні труби зі стінкою 3,5 мм таких навантажень можуть і не витримати. Для виготовлення бура краще брати не леговані сталі, а звичайну, щоб не виникло проблем в процесі зварювання.

Для буріння твердих грунтів має сенс використовувати високоміцний бур-долото промислового виробництва. Хороший ефект дає використання снаряд з трьома лопатями. При його роботі використовують циклічне обертання, що дозволяє виконувати розпушування грунту максимально ефективно.

Бурові інструменти для ручного виконання робіт бувають різними за конструкцією. Розрізняють ложковие і змієвикові моделі, а також бурове долото. Ложковие бури ефективні на пластичних грунтах: супесях, суглинках, глинах. Різець такого бура зазвичай виконаний у вигляді ковша. Такий бур можна виготовити самостійно з труби відповідного діаметру.

На щільних суглинках можна використовувати також змієвиковий бур. Це пристрій по конструкції нагадує штопор, а ріжучий елемент - роздвоєний, так званий хвіст ластівки. В якості альтернативи зміїв буру можна використовувати аналог льодового бура, але він може бути не так ефективний.

На твердих породах найкраще показує себе бурове долото з кутом загострення 110-130 градусів. Долото може мати дуже різну форму, оскільки розраховуються на руйнування скельних порід різного ступеня твердості.

Бурове долото підходить для роботи на твердих і м'яких грунтах. Такий бур можна виготовити з підручних матеріалів

Для буріння складних геологічних розрізів іноді краще використовувати буріння в два етапи двома різними бурами. Спочатку виробляють буріння вузьким буром, діаметром близько 80 мм. Після такого розвідувального буріння роботи виконують буром більшого діаметру, щоб отримати свердловину потрібного розміру.

Вантажопідйомність лебідки повинна бути не менше однієї тонни. Крім електричної лебідки деякі майстри відразу ж ставлять ще одну, механічну. Вона ефективніше справляється в деяких випадках, наприклад, якщо заклинило обсадних труб. Для електродвигуна і лебідки рекомендується використовувати два різних пульта управління.

Висновки і корисне відео по темі

Відео # 1. Наочний огляд бурової установки, виготовленої своїми руками:

Відео # 2. Варіант бурової установки комбінованого типу для ударно-канатного і шнекового буріння:

Відео # 3. Використання желонки для ударно-канатного буріння:

Саморобна установка для буріння свердловин - не надто складний агрегат, який залишає простір для роботи інженерної думки. Але слід пам'ятати, що вузли і механізми такого пристрою в процесі буріння зазнають суттєвих навантаження. Тому матеріали повинні бути міцними, а роботи потрібно виконати якомога краще.

Хочете поділитися особистим досвідом в збірці і застосуванні на практиці бурової установки? Є питання по темі статті, хочете розібратися в незрозумілих моментах? Пишіть, будь ласка, коментарі в блоці, що знаходиться нижче.

Чим і як краще бурити свердловину?
Чим і як краще бурити свердловину?
Хочете поділитися особистим досвідом в збірці і застосуванні на практиці бурової установки?
Є питання по темі статті, хочете розібратися в незрозумілих моментах?