Don-stroitel.ru

Все о ремонте
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бурение скважин с обсадной трубой технология

«Второе дыхание» технологии бурения на обсадной колонне

Говорят, все новое – это хорошо забытое старое. В этом есть доля правды – ведь многие технологии опережают свой век и их популярность наступает лишь спустя долгое время. Одна из таких – бурение на обсадной колонне (CWD). Бурное развитие нефтегазовой отрасли, а также техники и технологии бурения в начале XXI века позволили открыть ей второе дыхание, в том числе и в России.

People say: The old ways are the best ways. There is a germ of true in this statement: some technologies are ahead of their century and they become popular after long time. One of them is Casing While Drilling (CWD). Rapid development of oil industry and drilling technologies in the beginning of XXI Century gave a second wind to CWD in the World, including Russia.

Строительство скважин – сложный технологический процесс, в котором происходит постоянное чередование двух основных этапов: бурение горной породы и крепление открытого ствола (спуск обсадной колонны и ее цементаж). Общепринятое стремление в отрасли – использование различных технологий для увеличения механической скорости проходки и сокращение времени бурения. При этом оптимизации этапа крепления может не уделяться должного внимания.

А зря, ведь геологические осложнения часто приводят к тому, что время, затраченное на подготовку ствола скважины к спуску обсадной колонны, значительно превышает время бурения. Поиск решения данной проблемы на многих месторождениях выходит на первое место. В таком случае технология бурения на обсадной колонне позволяет успешно справляться с возникшей задачей.
Первые идеи бурить на колонне из обсадных труб возникли еще в начале XX века. Так, в патенте от 1923 г. (рис. 1) описывалось специальное извлекаемое долото и выделялось 17 преимуществ данной технологии. Рассмотрим, в каких случаях бурение на обсадной колонне помогает оптимизировать технологию строительства скважин. Начнем с поглощения, которое является головной болью для буровиков на многих месторождениях. Обсадная труба имеет больший диаметр по сравнению с бурильными трубами. Благодаря этому постоянно происходит контакт со стенкой скважины (рис. 2). Появляется эффект механической кольматации — выбуренный шлам вдавливается обсадной трубой в стенки скважины, поры и трещины закупориваются, а в случае наличия поглощения оно уменьшается или совсем ликвидируется.
Наличие набухающих и пластичных глин, текучих солей или обвальных пород, риск растепления зоны вечной мерзлоты — часто встречающиеся факторы при бурении под кондуктор или техническую колонну на многих месторождениях России. Они ведут к следующей проблеме — неустойчивости стенок скважины, которая приводит к продолжительным шаблонировкам и проработкам. Это сильно увеличивает срок строительства даже коротких секций. Но и после всех операций по подготовке ствола часто происходит авария – прихват, которая может вызвать потерю оборудования и необходимость перебура интервала. В таком случае бурение на колонне также является эффективным решением, так как обсадные трубы постоянно находятся в скважине. Обсаживание проблемных интервалов происходит сразу же в процессе бурения.

В конце ХХ века, в начале XXI века происходит большой шаг в технологии бурения: появляются телесистемы с гидравлическим каналом связи, винтовые забойные двигатели с регулируемым углом перекоса, роторно-управляемые системы, а также долота PDC. Все это оборудование вывело процесс бурения на качественно новый уровень – скважины стали бурить глубже, быстрее и со сложным наклонно-направленным профилем. Прогресс не обошел стороной и бурение на обсадной колонне – новое оборудование позволило открыть второе дыхание данной технологии. Рассмотрим, какие уникальные разработки компании «Шлюмберже» все больше и больше используются при бурении на обсадной колонне в России (рис. 3). Знакомство начнем с «простой» технологии – Direct XCD*.


Она используется для неуправляемого бурения на обсадной колонне или хвостовике. В таком случае к системе верхнего привода (ВСП) подключается система спуска обсадной колонны (CRT) (рис. 4). Она имеет винтовой клиновой захват, который удерживает обсадные трубы за внутреннюю часть и передает им крутящий момент. Имеющийся пакерный элемент обеспечивает надежную гидравлическую изоляцию и позволяет производить промывку через обсадную колонну. Чаще всего в обсадных трубах используются стандартные резьбы ОТТМ или Buttress, которые рассчитаны на большие растягивающие нагрузки, но имеют низкие допустимые значения по моменту. Расширить данный лимит позволяют многомоментные разгрузочные кольца (MLT). Они обеспечивают соединение с упором металл-металл и увеличивают допустимый крутящий момент (рис. 5). Кроме этого, на обсадной колонне устанавливаются цельнометаллические центраторы (рис. 6), которые придают ей прочность и жесткость, позволяя выдерживать внутрискважинные динамические нагрузки с сохранением зазора при значительных поперечных нагрузках. Центраторы обладают уникальной конструкцией и особым способом прикрепления к наружной стенке обсадных труб. Но самым большим отличием и преимуществом технологии Direct XCD* от аналогичных предложений других производителей является уникальное разбуриваемое долото XCD* (рис.7). В нем используются передовые технологии компании Smith Bits, a Schlumberger Company: режущая структура смоделирована в программе IDEAS*. С помощью CFD* комплекса подбирается гидравлическая конфигурация и расположение насадок. В качестве режущих элементов используются премиальные резцы PDC, а корпус состоит из медного сплава, легкоразбуриваемого даже долотами PDC (рис. 8). Все это позволяет модернизировать породоразрушающий инструмент под конкретный геологический разрез месторождений и получить высокие показатели бурения. Технология нашла широкое применение и использовалась практически во всех нефтегазовых провинциях: Волго-Уральской, Тимано-Печорской, Западной и Восточной Сибири. На текущий момент с ее помощью пробурено более 60 скважин по всей России.

В 2018 г. впервые в России было применено бурение на обсадной колонне с извлекаемой компоновкой – TDDirect CD*. Данная технология компании «Шлюмберже» не имеет аналогов и является настоящей «rocket science» в бурении. Ее идея очень схожа с рассмотренным ранее патентом, только вместо долота здесь на конце обсадной колонны находится полноценная извлекаемая компоновка низа бурильной колонны, которая позволяет производить наклонно-направленное бурение. Ее крепление в колонне происходит при помощи замка-фиксатора (DLA) (рис. 9). Он обеспечивает герметизацию и соединение КНБК с обсадной колонной с помощью трехосевой фиксации. Замок-фиксатор DLA может быть отсоединен на любом этапе процесса бурения для извлечения КНБК.

При необходимости возможен повторный спуск для продолжения бурения. Рассмотрим саму КНБК, следуя от DLA к долоту и разделив ее на две части: внутреннюю (внутри ОК) и наружную. Внутри колонны обычно располагаются калибраторы и переводники, а также силовая секция винтового забойного двигателя (рис. 9). Она создает дополнительный крутящий момент и обороты для долота.
Так как весь инструмент извлекаемый и имеет внешний диаметр меньше, чем внутренний и внешний диаметры обсадной колонны, то первый элемент снаружи – гидравлический расширитель. Он увеличивает открытый ствол с пилотного (создаваемого долотом) до необходимого размера прохождения и последующей цементации обсадной колонны (рис. 10). Следом за расширителем идут элементы, хорошо знакомые всем буровикам – это калибраторы, телесистема, роторно-управляемая система и долото.

Читайте так же:
Теплотехнический расчет стены кирпича

Один из первых спусков технологии TDDirect CD* происходил в Тимано-Печорской провинции, ведь геологию региона нельзя отнести к простой. Так, при стандартном бурении наклонно-направленного интервала под техническую колонну диаметром 245 мм на Лабаганском месторождении достигаются высокие скорости проходки, но часто возникают проблемы со стабильностью стенок скважины. Долгие проработки и шаблонировки не редкость для данной секции. Кроме этого, были случаи прихвата обсадной колонны при ее спуске.

Поэтому данное месторождение было выбрано совместным решением инженеров «РН-Северная Нефть» и инженеров компании «Шлюмберже» для проведения опытно-промышленных работ по бурению на обсадной колонне с извлекаемой КНБК. В ходе подготовки была выбрана скважина-кандидат, с помощью программного комплекса iDrill* оптимизирована КНБК и подобрано долото под геологические условия месторождения. Командная работа с заказчиком, тщательный анализ и подготовка к бурению дали отличный результат: весь интервал секции 477 — 1533 м (1056 м) был успешно пробурен в сложных геологических условиях до проектного забоя в один рейс. Все оборудование TDDirect CD* показало безотказную работу и получило незначительный износ. Во время бурения не было проблем с управляемостью, траектория выдержана с плановой интенсивностью роста угла (рис. 11). По результатам работы получен ценный опыт бурения на обсадной колонне в конкретных условиях месторождения, отмечены пути совершенствования технологии для ее дальнейшего использования в регионе.

Найти безопасный и эффективный подход в бурении – сложная задача буровиков, ведь каждое месторождение – уникальное. Спектр проблем, с которыми они сталкиваются, широк и продолжает расти с новыми месторождениями. Идея бурения на обсадной колонне практически вековой давности с применением современного оборудования компании «Шлюмберже» открыла в наше время «второе дыхание» и стала надежным помощником буровиков по всему миру, в том числе и России.

Бурение скважины с обсадной трубой: особенности и технология

В населённых пунктах, расположенных вдалеке от города, централизованное водоснабжение, как правило, отсутствует. У хозяев частных домов выбор источника воды ограничен двумя вариантами: колодец либо скважина. По своим эксплуатационным характеристикам скважина более предпочтительна. При этом, как показывает практика, лучше всего выполнять бурение с обсадной трубой. Эта технология отработана и для специалиста не представляет никаких сложностей.

Бурение с обсадной трубой

При бурении водяных скважин обязательно используются обсадные трубы из различных материалов

Виды обсадных труб

Современная промышленность выпускает следующие виды труб для обсадки:

  • металлические. Именно такие изделия нашли наибольшее применение в качестве обсадных труб. Металлические трубы обеспечивают безопасность источника воды благодаря тому, что легко выдерживают небольшие подвижки грунта.

Но нельзя обойти вниманием один существенный минус стальной обсадки – подверженность коррозии. В результате уже через непродолжительный период времени хлопья ржавчины с внутренней поверхности начнут попадать в воду, из-за чего её качество значительно снижается. Существуют два способа борьбы с этим явлением: изначальная установка обсадной трубы из нержавеющей стали и использование фильтров. Но, поскольку стоимость нержавейки немаленькая, заказчику такой вариант исполнения обойдётся очень дорого.

  • асбоцементные. Трубной продукции из этого материала тоже присущ ряд достоинств. Так, например, домовладельцев привлекает большой срок эксплуатации при невысокой цене продукции. Но применять асбоцементные обсадные трубы можно лишь на глубину до 15 метров, поскольку при большем значении этого параметра давление, оказываемое грунтом, способно вызвать разрушение данного непрочного материала. А стоимость работ увеличивает необходимость бурения канала с большим диаметром из-за значительной толщины стенок трубной продукции такого типа. И ещё следует помнить о вреде асбеста для здоровья человека.

Полезно знать! Хоть асбест связан цементом, со временем риск попадания этого материала в питьевую воду увеличивается.

  • трубы из пластика. В качестве обсадных используются изделия из полиэтилена и поливинилхлорида. Этим полимерам присущи качества, позволяющие минимизировать (насколько это возможно) уровень трудозатрат при монтаже обсадки и уменьшить финансовые расходы при эксплуатации созданной системы водоснабжения.

Если сравнивать пластиковые трубы с металлическими и асбоцементными аналогами, можно выделить их такие достоинства:

  • не подверженность коррозии;
  • процесс старения материала не вызывает попадание в воду опасных химических соединений;
  • на стенках полимерных труб не образуется известковый налёт;
  • физические и химические свойства обеспечивают продолжительный срок эксплуатации;
  • по сравнению с другими материалами соединение пластиковых элементов обсадки обеспечивает лучшую герметичность;
  • стоимость полимерных труб ниже этого показателя у существующих аналогов.

Бурение с обсадной трубой

Несмотря на популярность полимерных труб, для скважин, работающих в сложных условиях, применяют только стальные обсадные колонны

Из недостатков подобной трубной продукции можно выделить её неспособность выдерживать большие нагрузки. Поэтому технология бурения с обсадной трубой из пластика ориентирована на создание скважины глубиной до 50 метров. Большое значение имеет диаметр трубного изделия, и выбирать его нужно максимально точно, поскольку от этого зависит потенциальный расход воды, а также возможная глубина бурения.

Технология обсадки

Основой специального оборудования, с помощью которого производится бурение скважин, является бур. Именно его диаметр определяет сечение создаваемой скважины, а также обсадных труб. Коротко саму технологию обсадки можно описать так: бур заглубляется посредством буровой установки. По мере того, как он опускается, в пробуренное отверстие вставляются элементы труб. Соединяются они друг с другом на поверхности. В результате обсадные трубы защищают канал от разрушения по всей глубине.

Иногда на пути бура встречаются твёрдые фракции или даже слои. Тогда в канал под напором подают воду. Она, размягчая грунт, позволяет продолжить бурение. По достижении заданной глубины обсадные трубы наверху крепятся. В канал же опускается другая труба. Именно по ней с помощью насоса и будет подниматься вода. Чтобы минимизировать риск возникновения неприятностей и обеспечить надёжную работу насосного оборудования следует установить фильтр, который предотвратит попадание в систему частиц песка и мусора.

Совет! Пользоваться водой даже при наличии фильтрующего компонента в конструкции скважины лучше не сразу, а слить некоторое её количество. И только добившись прозрачности и максимальной чистоты жидкости, её можно будет использовать в бытовых целях.

И ещё один момент. Чем на самом дне объём скважины будет больше, тем больше воды будет доступно потребителю. С этой целью, закончив строительство, на протяжении нескольких дней выкачивайте из скважины жидкость.

Читайте так же:
Цементная стяжка укладка кафельной плитки

Бурение с обсадной трубой

Обсадная труба играет роль стенок шахты, вода же подается по другой трубе, которая опускается внутрь обсадки

По завершении всех этих процедур, когда вода станет чистой, целесообразно будет предоставить её образец в СЭС. Специалисты этой организации проведут анализ и выдадут заключение о пригодности/непригодности воды к употреблению.

Особенности обустройства

После того, как обсадка скважины будет произведена, специалисты рекомендуют засыпать на дно небольшое количество речного чистого песка и гранитную или мраморную крошку. Они будут выполнять функцию дополнительного фильтра. Тогда вода будет очень хорошего качества.

Почему требуется использовать крошку из камня твёрдой породы и речной песок. Если засыпать на дно источника грунтовой песок либо известковый гравий, вода будет загрязнена примесями, неизменно содержащимися в этих материалах. Выходят вместе с жидкостью они очень долго, и на протяжении этого периода та будет мутной и для пищевых целей непригодной.

Вода идёт с громкими звуками и перерывами либо вообще из источника не поступает. Эти явления могут возникать по следующим причинам:

  • в источнике недостаточный уровень воды;
  • фильтр засорён или повреждён;
  • в подающей трубе нарушена герметичность;
  • вышел из строя обратный клапан насосного оборудовании.

Необходимость установки оголовка на обсадную трубу. Основной задачей данного элемента является предотвращение попадания в устье канала посторонних предметов. Кроме этого, немаловажным фактором является то, что оголовок защищает оборудование и комплектующие от кражи.

В целом, установив подобную конструкцию, хозяин решит вопросы такого плана:

  • вероятность промерзания зимой верхней части скважины уменьшится;
  • источник будет надёжно герметизирован;
  • дебет скважины увеличится;
  • можно будет подвешивать насос и надёжно крепить проводку.

Бурение с обсадной трубой

Оголовок — важная деталь скважины, это своего рода крышка, защищающая всю конструкцию от негативных факторов

Сегодня производители стараются максимально полно удовлетворить потребности клиента путём реализации дополнительных возможностей по использованию оголовка скважины. Наибольшее распространение получили следующие опции:

  • цанговые зажимы и секретные болты для защиты конструкции от взлома;
  • карабины и рым-болты для подвешивания оборудования;
  • дополнительные отверстия с пружинными предохранителями от перегибов для вывода кабеля питания и др.

Выбор диаметра

В настоящее время разработаны следующие методы бурения скважин:

  • с помощью шнека;
  • колонковое бурение;
  • ударно-вращательный метод;
  • способ ударно-канатного бурения с обсадной трубой.

Каждый из них рассчитан на формирование скважин, диаметр которых может варьироваться в определённых пределах. Например, при бурении с помощью шнека значение данного параметра колеблется в диапазоне 11≤Dскв.≤12,5 см, а при колонковом бурении 4,5≤Dскв.≤13 см, где Dскв. – диаметр скважины.

Полезно знать! Правильный подбор способа бурения и числовых значений параметров всех элементов ствола, в том числе его диаметра, осуществляется с учётом поставленных задач на основе анализа особенностей приусадебного участка, а также характеристик имеющегося силового оборудования.

Бурение с обсадной трубой

Диаметр обсадной трубы подбирается в зависимости от типа бурения и размеров скважины

Большинство марок современных скважинных насосов выпускаются с диаметром 74 миллиметра (3 дюйма) и 100 миллиметров (4 дюйма). Для трёхдюймового насоса выбор трубы проводится по следующему принципу: к диметру, выраженному в миллиметрах (в нашем случае это число 74) прибавляется толщина стенок конструкции (у полиэтиленовой обсадки она составляет 15 миллиметров) и зазор между самим насосом и трубой (обычно это 4 миллиметра). В итоге получается миллиметра.

Таким образом, с учётом стандартной номенклатуры выпускаемых, например, стальных обсадных изделий, приобретать подобную трубную продукцию следует с диаметром 127 или 133 миллиметра — это ближайшие стандартные значения.

Представленный пример носит практически идеальный характер, поскольку реальный размер ствола, хоть и не на много, но, всё-таки, может отличаться. Обусловлено это сложной конструкцией сооружения, геометрия которого зависит от различных факторов. В частности, от структуры геологического разреза на участке.

Длина звеньев колонн из обсадных труб колеблется в диапазоне метра, а при бурении начинают их опускать с большего диаметра. По мере увеличение глубины скважины осуществляется переход на малые сечения. Соединение звеньев между собой выполняется свинчиванием методом «труба в трубу», муфтами либо ниппелями.

Советы по прочистке скважины

Необходимость выполнения данной процедуры возникает по следующим причинам:

  • снижение уровня зеркала;
  • ухудшение состава воды;
  • уменьшение дебета.

Бурение с обсадной трубой

Скважину, оборудованную обсадной трубой, можно использовать долгие годы,а при необходимости и легко провести прочистку

Советы профессионалов по борьбе с этими явлениями в обобщённом виде звучат так:

  • чтобы не допустить обильное засорение скважины во время её эксплуатации, на этапе обустройства подбирайте насос и фильтры очень тщательно. Особому контролю подлежит их совместимость с диаметром применяемых труб;
  • регулярность проведения очистки пробуренного источника – основное правило, которым должен руководствоваться хозяин дома, желающий избежать серьёзных материальных затрат, когда выполнить работу самостоятельно будет невозможно и придётся привлекать бригаду профессионалов;
  • если пробуренный источник используется только летом, в осенне-зимний период рекомендуется не реже одного раза в месяц прогонять воду с помощью насоса по системе вхолостую;
  • при невозможности самостоятельной прочистки скважины следует воспользоваться услугами специалистов. Они оперативно решат проблему, поскольку в их распоряжении находятся все необходимые инструменты и оборудование.

Конечно же, если вы планируете пользоваться скважиной всего один сезон, можно обойтись и без обсадки. Но по происшествии времени подвижки грунта вызовут его осыпание. Тогда вы не только останетесь без воды, но и потеряете часть оборудования — подающую воду трубу и фильтр.

Особенности бурения скважин с обсадной трубой

Бурение скважин с обсадной трубойВ загородных домах в качестве источника питьевой воды могут использоваться централизованный водопровод, колодец или подземная скважина. Если централизованное снабжение отсутствует, а это часто бывает в населенных пунктах, которые расположены далеко от города, то скважина является единственным способом обеспечить водой жильцов дома.

Основной метод оборудования скважины – бурение с обсадной трубой глубоко в земле.

Выбрать место, где проходит водоносный слой, помогут старожилы или профессионалы, которые с помощью геологических карт или современных приборов всегда окажут данную услугу. Если вода находится не очень глубоко, то можно самостоятельно пробурить скважину. В ином случае придется вызывать специалистов, которые найдут питьевую воду и с гарантией сделают подземный источник.

Читайте так же:
Кровля катепал технология укладки

В любом случае рекомендуется производить бурение с обсадной трубой. Если ее не установить, то канал скважины со временем засыпется грунтом. После этого произвести ремонт или поменять фильтр будет невозможно.

Виды обсадных труб

В качестве обсадных труб можно использовать следующие изделия:

  • металлические трубы;
  • изделия из асбестоцемента;
  • трубы из пластика.

Данные варианты обсадных труб влияют на срок эксплуатации источника и качество питьевой воды.

Рассмотрим особенности каждого материала.

Труба обсадная стальная

Стальные трубы в качестве обсадного канала используются довольно часто, особенно на крупных скважинах, где воды залегают глубоко. Данные изделия надежны, прочны и могут прослужить несколько десятков лет при правильном монтаже и эксплуатации. На стальные трубы подвижки пластов грунта оказывают небольшое влияние.

Однако эти изделия подвержены коррозии, что сокращает их долговечность и приводит к тому, что ржавчина попадает в источник и качество воды ухудшается.

Чтобы этого не происходило, следует ставить фильтры или применять для обсадки изделия из нержавеющей стали, что приведет к удорожанию стоимости скважины.

Лучший вариант использования стальных труб – обсадка источников с артезианской водой, в которых давление всегда повышено.

Также обсадка трубы может быть выполнена при помощи асбестоцементных труб, которые обладают отличными характеристиками по прочности и имеют большой срок эксплуатации.

Однако и они обладают рядом существенных недостатков:

  • на большой глубине размещения, где давление слоев грунта может быть велико, их прочность недостаточна;
  • из-за толщины стенок требуется бурить каналы большего диаметра, что приводит к удорожанию работ по устройству скважины;
  • асбест, хоть и находится в связанном состоянии с цементом, но со временем может оказывать негативное влияние на состав питьевой воды.

Исходя из данных характеристик, асбестоцементные изделия рекомендуется использовать в источниках небольшой глубины, обычно до 15 метров.

Пластиковые обсадные трубыВ последнее время стали популярными пластиковые изделия для образования обсадного канала. Трубы из поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена низкого давления (ПНД) обладают прекрасными качествами, которые используются в различных коммуникациях, как в быту, так и на производстве:

  • Полное отсутствие процессов коррозии и образования известкового налета.
  • Надежность и прочность обеспечивают внушительный срок эксплуатации.
  • Удобство при выполнении монтажных работ из-за небольшого веса.
  • Использование современных способов соединения труб позволяет обеспечить надежный уровень герметичности канала.
  • Отсутствие негативного влияния на качество питьевой воды.
  • Стоимость изделий из полимеров намного меньше, чем труб из стали и асбестоцемента.

Однако их область применения в скважинах ограничена глубиной. Как правило, их используют на глубине до 50 метров. Их диаметр зависит от глубины скважины и расхода воды. В скважинах частных домов обычно используются пластиковые трубы размером 125 миллиметров.

Технология обсадки скважины

Бурение производится специальным оборудованием, где одним из основных элементов является бур. Его размер должен быть равным или немного большим диаметра обсадной трубы. По мере прохождения бура через слои грунта в канал поочередно вставляются трубы для обсадки. Их соединение происходит на поверхности земли, после чего труба продвигается постепенно вниз.

Бурение скважины буром

Бурение скважины буром

В зависимости от состояния почвы периодически или постоянно осуществляется процесс промывки с помощью мощного насоса. Вода подается через специальные каналы в буре и размягчает грунт, вымывая камни и твердые фракции, которыми насыщена земля.

После достижения необходимой глубины обсадной элемент закрепляется наверху и в него вставляется подающая труба для подъема питьевой воды, к которой затем подключается насос и вода может поступать к потребителю.

Внизу на подающем элементе должен быть оборудован фильтр, который не пропустит наверх песок и другие частицы грунта.

Сразу подавать воду в дома не рекомендуется, так как требуется некоторое время для того, чтобы вода стала чистой и прозрачной.

Как сделать скважину своими руками

Если вода находиться на небольшой глубине, порядка 15 метров, то сделать скважину можно самостоятельно.

Для выполнения этой работы потребуется один помощник и некоторые принадлежности с инструментами:

Скважина своими руками

  • бур в виде желонки, который прикручивается резьбовым способом к трубе;
  • тренога для облегчения процесса бурения;
  • приспособление для поворачивания трубы в земле – ворот;
  • кувалда, молоток и ключи, которыми соединяется муфта к трубам.

Труба для обсадки скважин должна быть большего размера, чем конструкция бура. Это нужно для того чтобы желонка свободно перемещалась в канале.

Бурение происходит способом вращения бура с трубой в грунте. Периодически необходимо вытаскивать бур на поверхность и удалять из его стакана землю, песок и глину. После достижения глубины примерно в два метра и более необходимо в канал вставить обсадную трубу для того, чтобы грунт не обрушился и не завалил скважину. Так, постепенно продвигаясь вниз, следует присоединять трубы бурового станка и изделия для обсадки.

При достижении необходимого уровня, когда появится вода в достаточном количестве, необходимо закрепить на поверхности обсадную трубу. После этого можно вставить в канал полиэтиленовую трубу и подсоединить к ней насос.

Как видно, процесс создания скважины с питьевой водой несложен, требуется только кропотливая работа в течение нескольких дней. При желании можно за два дня пробурить скважину глубиной до 10 метров. Можно использовать трубы обсадные стальные для скважин, которые изготовлены из нержавейки, что сделает качественный источник на многие десятилетия.

Если нет возможности пробурить скважину самостоятельно, то в этом случае нужно пригласить профессиональную бригаду, которая за короткий срок сделает скважину с питьевой водой. При этом работа будет производиться до тех пор, пока не пойдет хорошая вода. Дополнительно они помогут установить обсадную трубу, насосное оборудование и дадут гарантию на определенный срок.

После того, как скважина будет готова, в течение нескольких дней необходимо выкачивать воду с целью ее расширения внизу. Чем больше будет объем скважины на самом дне, тем больше воды будет у потребителя.

Кроме этого, в результате процедуры бурения происходит проникновение в источник питьевой воды глины, песка и других веществ, которые делают воду непригодной для использования в течение определенного времени.

Специалисты рекомендуют проводить контрольную очистку источника после длительных перерывов в откачке воды. Особенно актуально данное мероприятие на даче, где в зимний период нет жильцов, и скважина временно законсервирована.

Если произведено бурение скважины – обсадка ее является обязательным условием долгого срока эксплуатации. Некоторые, особенно неопытные домовладельцы, не устанавливают обсадную трубу из-за упрощения и удешевления работ. Они с успехом пользуются источником определенное время, однако скоро могут появиться проблемы: нарушение герметичности соединений, засорение или обрыв фильтра, которые вызваны подвижками слоев грунта.

Читайте так же:
Технология облицовки стен облицовочным кирпичом

При возникновении подобных ситуаций без обсадки извлечь трубу и фильтр будет невозможно. И когда-то сэкономленные средства придется расходовать на бурение новой скважины.

Особенности обустройства подземной скважины

После того, как произведена обсадка скважины, многие специалисты рекомендуют на дно засыпать небольшое количество чистого речного песка и мраморную или гранитную крошку, которые будут являться дополнительным фильтром. Вода в этом случае будет весьма хорошего качества.

Почему нужно использовать речной песок и крошку из твердых пород камня ?

Если на дно источника засыпать грунтовой песок или известковый гравий, то качество питьевой воды будет очень низким, так как в этих материалах содержатся примеси. Они будут долгое время выходить вместе с водой, которая станет мутной и непригодной для пищевых целей.

После завершения всех процедур, когда вода будет чистой, целесообразно ее образец представить на экспертизу для подтверждения ее качества и пригодности. Специалисты СЭС сделают анализ и представят акт об испытании питьевой воды.

Иногда возникает ситуация, при которой вода не поступает из источника или идет с перерывами и громкими звуками. В некоторых случаях может появляться песок или помутнение воды.

Это говорит о разных причинах:

  • недостаточный уровень воды в источнике;
  • засорение или повреждение фильтра;
  • нарушение герметичности в подающей трубе;
  • выход из строя обратного клапана в насосной станции.

Если производилось бурение скважин с обсадной трубой, то можно без труда устранить повреждения или заменить фильтр. Не нужно сразу торопиться и извлекать трубу из источника – причина может быть на поверхности. Сначала необходимо проверить состояние обратного клапана, который расположен перед насосной станцией. В этом случае его можно просто заменить.

Если клапан в порядке, то только после этого следует извлекать из обсадного канала подающую трубу с фильтром. А подобные ситуации возникают нередко.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Надежная и безопасная технология

Надежная и безопасная технология

В устройстве надежного фундамента на рыхлых и слабых грунтах применяют обсадные трубы для буронабивных свай, чтобы предотвратить осыпание стенок скважины во время ее бурения, установки арматуры и заливки бетонного раствора. Технология ВПТ пришла в индивидуальное строительство коттеджей из нефтегазовой промышленности, где в течение длительного периода зарекомендовала себя, как надежный способ получить гарантированный результат в сложных геологических условиях. При соответствующей технической оснащенности, буронабивная свая будет иметь любые проектные диаметры.

Необходимость обсадных труб

Сформировать прочную опору для здания в осыпающейся или чрезмерно увлажненной скважине позволяет устройство буронабивных бетонных свай с применением обсадных труб, которые потом можно удалить или оставить в качестве оболочки.

Стальная труба имеет высокую плотность, чтобы достаточно легко без деформации входить в грунт, и удерживать внутреннее пространство от осыпания в него земли.

Если для получения корпуса сваи требуется пролет большой длины, то отдельные элементы изготавливаются и собираются по секциям, удобным для транспортировки, складирования и подъема на буровой установке.

Соединение отдельных секций конструктивно реализуется 3 способами:

  • сварка;
  • резьба;
  • специальные крепления (хомуты).

Резьбовые соединения используют там, где возможна изгибающая деформация – для повышения прочности длинных соединений труб относительно небольших диаметров, как показано на этом фото:

Подготовленная обсадка

Подготовленная обсадка

Кроме резьбы, каждое соединение укрепляется сварочным аппаратом накладными ребрами жесткости, чтобы предотвратить раскручивание при опускании или извлечении обсадной трубы после заливки раствора.

Фиксирующие хомуты применяют на инвентарных изделиях, предполагающих многократное использование строительной организацией. Они плотно охватывают сочленение и имеют винтовые стопорные болты, проходящие насквозь оба звена.

Преимущества установки буронабивных свай с обсадными трубами заключаются в следующем:

  • максимальное использование несущей способности;
  • качественное и быстрое выполнение операций по набивке пространства скважины бетонирующим раствором;
  • возможность выполнения работ в подвижных и насыщенных водой почвах;
  • постоянный контроль выполнения работ в соответствии с проектными требованиями и фактическими геологическими и техническими условиями;
  • извлечение из ствола крупных камней при бурении;
  • отсутствие воздействия вибрационных и сдвигающих (горизонтальных) колебаний почвы;
  • безопасность выполнения каждого этапа.

Дополнительно эта технология исключает возможность возникновения в любом месте скважины так называемых “шеек” (зауженное сечение бетонной массы) при установке армирующего каркаса, контролирует достижение несущих пород, перекрывает горизонты, на которых находятся опасные по поведению грунты (например, плывуны). И еще, буронабивные опоры в обсадных трубах допускаются к эксплуатации практически во всех климатических зонах.

Характеристики буронабивных свай

Для строительства фундамента из буронабивных свай, которые впоследствии связывают ростверком, применяются обсадные трубы различной длины, Ø и конструкции. В сыпучих почвах они должны иметь достаточную протяженность, чтобы зафиксировать положение опоры для возводимого на них дома.

Параметры свай стандартизованных строительных проектов приведены в таблице:

Классификация и параметры свай

Шаг расположения свай (при последующей обвязке ленточным ростверком) должен составлять не меньше 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволяет прочность ростверка по сечению.

Трубы для обсадки различаются по форме, Ø, разностенности, овальности, непрямолинейности, соответствующим следующим допускам согласно стандарту:

  1. у трубы Ø 33,5 мм – Ø89 мм отклонения не более 0,3 мм;
  2. Ø108 мм – Ø146 мм – до 0,5 мм;
  3. трубы большего сечения могут иметь погрешность более 0.7 мм.

Обсадные трубы для формирования буронабивной сваи из асбестоцемента, как правило, толстостенные, но при этом этот материал является самым хрупким по сравнению с изделиями данного типа из другого сырья. Популярность асбоцемента объясняется низкой стоимостью и распространенностью этой продукции, но для неопытного исполнителя работ могут возникнуть проблемы при бурении на достаточно большую глубину. В процессе поэтапного монтажа обсадных секций ответственным моментом является крепление элементов и работа бура внутри канала.

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Готовый к обвязке свайный буронабивной фундамент показан на этом фото:

В индивидуальных случаях расчет должен выполняться профессионалом на основании инженерно – геологических изысканий конкретного участка. Особенности расчета и требования, которые нужно соблюдать при проектировании фундамента с использованием буронабивных свай, даны в СНиП 2.02.03-85.

Технология работ

Применяемая технология устройства буронабивных свай состоит из нескольких последовательных этапов, не представляющих большой сложности при наличии оборудования.

Читайте так же:
Гидроаккумулятор для систем водоснабжения не держит давление

Отличия в конструкции получаемых опор состоят в следующем:

  1. После произведенной заливки бетона, стальной обсадной корпус из труб извлекается из скважины.
  2. Обсадная труба остается в грунте и служит корпусом для цементного раствора. Единственный недостаток такой технологии – это отсутствие контроля за возможным просачиванием в полость грунтовых вод и, как следствие, увеличение риска размывания части не набравшего крепость бетона. Для защиты от такого воздействия подпочвенной воды в цементную смесь добавляют специальные присадки – стабилизаторы.
  3. Свая изготавливается с уширением в нижней части (пятка) или без него. Расширение ствола производится специальным буром (штанга Келли) или выполняется подъем обсадной трубы на 0,5 м при начальной подаче бетона, который разливается шире внутреннего Ø обсадки.

Буронабивные сваи с уширением опоры имеют большую несущую способность по сравнению с цилиндрическими конструкциями и высокую устойчивость в слабых грунтах. Но, если опереть основание столба все равно не удастся – свая будет висячей (распределять нагрузку трением боковой поверхности), то лучше делать ровные колонны максимальной длины, поэтому в конкретной ситуации сначала рассчитывают, что лучше использовать короткие сваи с уширением подошвы или длинные цилиндрические столбы.

Применяют различные способы погружения колонны из обсадных труб в пробуренную почву:

  • ударный, при котором одновременно с бурением на наружную часть оказывают давление гидравлическими домкратами, последовательно загоняя наращиваемые секции в скважину;
  • вращательный (первая секция вставляется в готовую полость, а затем бурение продолжается сквозь нее и секция погружается одновременно с извлечением грунта).

Выбор ударного способа зависит от проходных качеств грунтов участка и вместо домкратов могут быть использованы вибраторы для погружения и извлечения обсадки для свай.

На отмеченное для бурения место устанавливается оборудование. Пробуривается скважина на заданную глубину и сечение. Обсадную трубу свайную погружают на нужную отметку (она указана в проекте). Затем выполняют такие операции:

  • из трубы удаляют попавшую землю;
  • в очищенный просвет опускают армирующий каркас;
  • подают бетон по шлангу или лоткам в достаточном количестве (набивка);
  • секции обсадных труб последовательно извлекают из заполненной скважины.

Последовательность операций при бурении обсадной трубой 530 мм на глубину 7 м рядом с фундаментом жилого дома показано на этом видео:

Подготовка

Процесс монтажа каждого элемента выполняется оперативно и непрерывно. Непосредственно на строительной площадке до начала работ готовят следующие материалы, инструменты и оборудование:

  • бетономешалку;
  • дозирующий бункер;
  • вибратор для погружения и выдергивания свай;
  • составной вибросердечник;
  • уширитель для пяты сваи;
  • сваренный из арматурных прутьев каркас;
  • обсадные трубы;
  • раствор глины;
  • доски для изготовления желобов;
  • набор быстроразъемных хомутов;
  • донный клапан;
  • головной кондуктор.

Применение автоматизированного оборудования значительно ускоряет все этапы строительства, экономит трудовые ресурсы.

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Если труба свайная согласно проекту не подлежит извлечению, то ее можно изготовить в специальном варианте, облегчающем ввинчивание и затрудняющем проникновение грунтовых вод к цементному раствору, показанном на этом фото.

В случае, когда обсадочные трубы не извлекаются после окончания работ, об этом ставят обязательную отметку в строительную техническую документацию на здание.

Армирование

После полного опускания обсадочных труб на расчетную глубину в них устанавливают армирующий каркас. При значительной длине бетонируемого элемента его укладывают не на полную длину сваи, а только в верхней ее части. При этом выдерживается толщина защитного слоя бетона со всех сторонне меньше 7 см (расстояние до внутренней поверхности обсадных элементов). Каркас состоит не менее чем из 6 продольных прутьев Ø 18 мм класса А3. Конструкцию необходимо дополнительно усилить кольцами из металла, толщина которых должна составлять до 9 мм, ширина – от 6 до 9 см.

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Приготовленные для установки каркасы выглядят, как на этом фото.

Верхняя часть каркаса оставляется выше уровня бетона для обеспечения связи с ростверком основания дома.

Ростверк можно будет монтировать после того, как залитый бетон наберет установленную прочность (порядка 80%). Для этого потребуется не менее 25 – 30 дней. Ростверковое соединение отдельно стоящих опор служит для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Особенности промышленных буронабивных технологий

В массовом строительстве изготавливают буронабивные сваи с обсадной трубой по технологии, соответствующей установленным стандартам.

Международные стандарты требуют применять обсадные трубы внутренним сечением от 620 до 2500 мм, наружным – от 640 до 2580 мм. Общая длина трубы не может составлять больше 30 м.

Профессионалы применяют инвентарные обсадные трубы, обеспечивающие прохождение пород любой сложности. Пример первой секции на этом фото.

Режущая кромка обсадной инвентарной трубы

Режущая кромка обсадной инвентарной трубы

Не извлекаемые конструкции используют на площадках с глинистыми почвами, на песках, супесях, участках, где высокие грунтовые воды разрушают стенки из грунта и препятствуют правильному затвердеванию бетонной массы сразу после внесения ее в скважину.

Все мероприятия предписывается предусматривать на этапе проектирования работ.

Для этого составляется технологическая карта на устройство буронабивных свай с полным описанием всех существенных моментов и образцами необходимой документации.

При установке каждой опоры проводится операционный контроль, который фиксирует полученные параметры в рамках допустимых отклонений, указанных в одном из разделов технологической карты.

Приемку готового свайного фундамента оформляют актом с приложением следующих документов:

  • паспорт на сборный ростверк, предоставленный заводами-изготовителями;
  • паспорт на бетон буронабивных свай, монолитный ростверк;
  • акты приемки арматурных каркасов набивных свай, монолитных ростверков;
  • акты сдачи свайного поля, готового ростверка;
  • результаты динамических, статических испытаний изготовленных свай.

В технологическую карту включены разделы с указанием мероприятий по организации работ, обоснование всех расчетных показателей, действия по контролю качества, охране труда и охране окружающей среды.

Выбор

Для строительства дома возведение буронабивных свай по технологии ВПТ является одним из самых эффективных способов устройства надежной опоры. Расходы, связанные с необходимостью использования специальной техники и оборудования, впоследствии перекрываются надежностью и длительным периодом безаварийной эксплуатации.

В случае, если на участке в грунтовых водах присутствуют агрессивные стоки промышленного происхождения, от устройства свай следует отказаться.

В глинистых, тугопластичных грунтах (при отсутствии их сыпучести) буронабивные конструкции изготавливают без применения обсадных труб, формируя буром стенку скважины из самой земли.

Все особенности для конкретного участка нужно рассмотреть на стадии проектирования индивидуального домостроения, взвесить все положительные и отрицательные стороны, чтобы на основе тщательного анализа геологических условий участка установить наиболее подходящий вид фундамента.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию