В качестве рабочего снаряда в античное время использовались каменные пробойники, закрепленные на деревянной оси. Также использовалось шнековое бурение с помощью вертикального транспортера винтового типа. Этот метод практикуется и сейчас, правда только для неглубоких скважин.

Как во многих других инженерных отраслях, наиболее изобретательными оказались мастера из Древнего Китая. Известный философ Конфуций описывает, что за 7 столетий до Рождества Христова они научились бурить скважины глубиной более 500 метров. Их технология – это усовершенствованный ударно-канатный метод.

В Росси основное назначение скважин было не водозаборное, а для добычи солевых растворов и разведки подземных залежей полезных ископаемых. В конце 16 столетия русские мастера создали учебное пособие, в котором систематизировался опыт бурильщиков, описывались способы изготовления установок и устранения аварий. Словарь специальных терминов содержал 128 понятий с трактовкой.

В 18 столетии на смену ручной силе приходит машинизация. Сначала это было паровое оборудование, затем дизельное и электрическое. Буровые технологии активно развивались, появлялись новые приспособления и механизмы. Ключевыми считаются три изобретения:

• Шарошечное долото;
• Буровые коронки с армированными резцами;
• Буровые коронки и долота с алмазным покрытием.

Современные технологии бурения скважин

Буровые компании практикуют несколько техник бурения, в зависимости от глубины водоносного горизонта, геологических особенностей почвы.

• Шнековое бурение – проход ствола скважина резцом с лопастями, остатки породы выводятся наружу шнеком. Такой метод отлично подходит для грунтов мягких и средней твердости (I-VI) с углублением до 40-50 метров. В сравнении с другими техника, шнеки менее затраты и позволяют за смену пройти необходимую глубину. К недостаткам относится сложная и медленная проходка в вязких глинистых почвах и ограничение по глубине. Невозможно использовать на каменистых, плывунных и сыпучих грунтах.
• Роторное бурение (с промывкой) – разрушение породы выполняется шарошечными долотами разного диаметра, а вывод на поверхность с помощью бурильного глинистого раствора. Жидкость нагнетается в трубу и выводится через затрубное пространство или наоборот – прямая и обратная промывка. Преимущества: скорость, глубина и дробление скальных пород. Недостатки: большой расход воды и глины для приготовления рабочего раствора, глинизация пласта, которая требует последующей промывки.
• Ударно-канатное бурение – самый древний способ с большими трудовыми и временными затратами. Рабочий процесс заключается в разрушении и извлечении породы снарядом, который падает с высоты. Установка состоит из треноги, подъемного блока с тросом и забойного стакана или желонки. Стакан подходит для липких грунтов, а желонка – для сыпучих, которые не будут держаться в полости стакана без запора. По мере углубления, снаряд периодически очищается от раздробленной породы.

Метод трудоемок, но это перекрывается его низкой стоимостью и качеством работы. По мере проходки можно опробовать несколько водоносных горизонтов. Рабочий раствор не используется, поэтому гидрогеологическая картина местности не смазывается.

Шнековое и роторное бурение – наиболее распространенные способы создания скважин. Наряду с ними практикуется и ручной способ, который еще более трудоемок, чем ударно-канатный метод. Для проходки используется ручной бур с насадками для наращивания его длины.

Алгоритм следующий:

• Инструмент погружают в почву вращательными движениями (за 2-3 минуты можно пройти до 0,5 м);
• Бур извлекается движением вверх;
• Лопасти очищаются от грунта.

Цикл из трех действий повторяется с параллельной доставкой дополнительных секций колонны. Ввиду физической нагрузки, пробурить скважину глубже 10 метров исключительно вручную весьма проблематично. Примитивный агрегат не справится с твердыми каменистыми отложениями. Несмотря на ряд недостатков, ручное бурение не теряет своих позиций из-за простоты и самой низкой себестоимости.

Обустройство готовой скважины

Все скважины, кроме артезианских, отличаются от шахтного колодца только диаметром и способом рытья. Это вертикальный тоннель, который открывает водоносный горизонт. При бурении скважины выполняется ее обсадка металлическими или пластиковыми трубами. Задача верхней секции – отсечь верховодку и плывучие грунты. Ее бурят до первого пласта известняка. Для герметизации затрубного пространства используются цементные растворы. Для глинистых грунтов подойдет простая цементно-песчаная смесь. Пористые рыхлые грунты поглощают раствор, поэтому в состав нужно вводить волокнистые присадки (асбест, битум).

Для заполнения зазора раствор подается сверху и свободно размещается под действием гравитации или закачивается через обсадную трубу снизу вверх. Цементация скважины дополнительно упрочняет обсадную колонну. Риск повреждения трубы из-за движения грунта значительно снижается.

Цементирование затрубного пространства – это необратимый процесс, поэтому перед его выполнением нужно определить характеристики окружающего грунта, измерить глубину скважины и ширину зазора, проверить геометрию всей конструкции.

Последняя секция обсадной колонны называется механическим фильтром. Он изготавливается из сетки галунного плетения из нержавейки. Фильтр будет задерживать крупные фракции грунта. После начального откачивания, при условии постоянной эксплуатации вода будет оставаться чистой и прозрачной.

Вокруг оголовка скважины устраивается самодельный или заводской кессон. В нем будет размещаться узел врезки водопровода и необходимое оборудование. Сверху резервуар закрывается плотным люком, который защищает от загрязнений и злоумышленников. Насос опускается в трубу на прочном металлическом тросе. Следующий этап – разводка водопровода по точкам потребления.

Стоимость бурения и маневры недобросовестных бригад

Клиент должен знать, что бурение скважины – недешевое удовольствие. Цену формирует глубина, тип и диаметр используемых труб. Тарифы большинства буровых компаний примерно одинаковы, если нашлось объявление с низкой ценой, есть большая вероятность что подрядчик халтурит с материалами.

Самые распространенные способы:

• Неполная обсадка стальной трубой до известняка;
• Тонкостенные трубы;
• Стальные трубы б/у;
• Замена резьбового соединения труб сварными швами.

Несоблюдение технологии и использование некачественных материалов выявляется не сразу, а после того как скважина отработала определенный период. У клиента практически нет шансов доказать вину бурильщиков, поэтому нужно тщательно изучить рынок и поискать отзывы о компаниях на тематических форумах.