Как бурить скважину для геотермальный зонда
В процессе бурения как показала практика, обязательно нужно несколько раз поднимать и опускать каретку с вращением и промывкой, это помогает прочистить пробуренный участок и укрепить стенку скважины, если этого не сделать, могут возникнуть проблемы при погружении геотермального зонда, даже небольшой комок глины не даст его протолкнуть, снова придется собирать буровую колонну и прочищать ствол скважины. При разборке (подъеме) буровой колонны иногда также бывает полезно идти с вращением и промывкой (зависит от грунта). Каждый раз при добавлении очередной штанги нужно запустить помпу и дождаться чтобы вышли пузыри воздуха и нормально стала циркулировать оборотная вода.
Для того, чтобы скважина была прямой и потом не было проблем при погружении геотермального зонда необходимо использовать направляющую штангу.
Геотермальные зонды погружаю в скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 мм. Часто оптимально использовать трехлопастной бур с твердосплавными пластинами, это наиболее экономный бур по времени бурения и себестоимости. Шарошечные долота очень медленно идут по глине, и очень дорогие, к тому же их нежелательно оставлять на ночь, может завалить и потом его будет не достать.
Также важно заранее определиться в отношении приямника – будете рыть отстойники или будете использовать буратино с корытом для воды (возможно также взять в аренду, инструкция имеется на сайте). Приямник -дешевый вариант, но он сильно нарушает ландшафт. Приямники делают, как правило, в виде траншей в земле. В любом случае их лучше делать два:
1-й приямок побольше — отстойник, в нем скапливается вымываемая порода, откуда Вы будете убирать ее лопатами, и время от времени когда оборотная вода станет слишком густой, ее нужно сливать помпой, иначе плохо будет вымываться грунт из скважины и тяжело качает помпа.
2-й приямок поменьше – для забора оборотной воды. Он нужен для того, чтобы меньше породы попадало в помпу, она меньше будет изнашиваться.
Размеры приямков: ширина и длина по 2 штыка лопаты, глубина 2 штыка лопаты. Большие приямки копать не нужно: в небольшом приямке лучше видно поглощение воды, что очень важно при обнаружении водоносных слоев.
Бурение разных грунтов:
Глинистый: один из самых простых для бурения трехлопастным буром, также не осыпается ствол скважины. Особенность – время от времени нужно сливать загустевшую от глины оборотную воду.
Песчаный, плывуны: в оборотную воду, для того чтобы не осыпался ствол скважины, необходимо добавлять связующие присадки бентонитовую глину, сухую глину, 4-10 % от объема оборотной воды. На песке оборотная вода должна быть довольно густой, помпа закачивает ее в скважину под давлением, песчинки слепляются между собой, бур затирает стенки. Очень важно в таких скважинах после пробуривания сразу разобрать буровую колонну и опустить обсадную трубу, если этого не сделать песок начнет осыпаться и не даст опустить обсадную трубу на нужную глубину. Если произошло обваливание, нужно опять собрать буровую колонну и пробурить опять с глубины обрушения до дна с промывкой густым раствором, чтобы укрепить стенки скважины.
Твердые, каменистые, известковые: самый трудный процесс. Здесь нельзя торопиться, буровую будет трясти, нужно очень медленно и аккуратно опускать каретку, чтобы не закусывало бур, иначе можно потерять часть штанг и бур, вместе со скважиной.
Важно не спешить при бурении: и главное, чтобы постоянно работала помпа.
Для того, чтобы скважина была прямой и потом не было проблем при погружении геотермального зонда необходимо использовать направляющую штангу.
Геотермальные зонды погружаю в скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 мм. Часто оптимально использовать трехлопастной бур с твердосплавными пластинами, это наиболее экономный бур по времени бурения и себестоимости. Шарошечные долота очень медленно идут по глине, и очень дорогие, к тому же их нежелательно оставлять на ночь, может завалить и потом его будет не достать.
Также важно заранее определиться в отношении приямника – будете рыть отстойники или будете использовать буратино с корытом для воды (возможно также взять в аренду, инструкция имеется на сайте). Приямник -дешевый вариант, но он сильно нарушает ландшафт. Приямники делают, как правило, в виде траншей в земле. В любом случае их лучше делать два:
1-й приямок побольше — отстойник, в нем скапливается вымываемая порода, откуда Вы будете убирать ее лопатами, и время от времени когда оборотная вода станет слишком густой, ее нужно сливать помпой, иначе плохо будет вымываться грунт из скважины и тяжело качает помпа.
2-й приямок поменьше – для забора оборотной воды. Он нужен для того, чтобы меньше породы попадало в помпу, она меньше будет изнашиваться.
Размеры приямков: ширина и длина по 2 штыка лопаты, глубина 2 штыка лопаты. Большие приямки копать не нужно: в небольшом приямке лучше видно поглощение воды, что очень важно при обнаружении водоносных слоев.
Бурение разных грунтов:
Глинистый: один из самых простых для бурения трехлопастным буром, также не осыпается ствол скважины. Особенность – время от времени нужно сливать загустевшую от глины оборотную воду.
Песчаный, плывуны: в оборотную воду, для того чтобы не осыпался ствол скважины, необходимо добавлять связующие присадки бентонитовую глину, сухую глину, 4-10 % от объема оборотной воды. На песке оборотная вода должна быть довольно густой, помпа закачивает ее в скважину под давлением, песчинки слепляются между собой, бур затирает стенки. Очень важно в таких скважинах после пробуривания сразу разобрать буровую колонну и опустить обсадную трубу, если этого не сделать песок начнет осыпаться и не даст опустить обсадную трубу на нужную глубину. Если произошло обваливание, нужно опять собрать буровую колонну и пробурить опять с глубины обрушения до дна с промывкой густым раствором, чтобы укрепить стенки скважины.
Твердые, каменистые, известковые: самый трудный процесс. Здесь нельзя торопиться, буровую будет трясти, нужно очень медленно и аккуратно опускать каретку, чтобы не закусывало бур, иначе можно потерять часть штанг и бур, вместе со скважиной.
Важно не спешить при бурении: и главное, чтобы постоянно работала помпа.
Отдельные рекомендации по самостоятельному бурению скважины для геотермального зонда
Сам по себе процесс бурения для геотермального зонда схож с процессом бурения на воду. Единственное не требуется в конце погружение в скважину обсадной трубы. Залогом успеха является предварительная подготовка и понимание технологии бурения. Основной акцент здесь делается на работе с МГБУ, которые мы предлагаем в аренду. Механизация процесса намного упрощает его, в том числе и по времени.
Для подъема выработки (если бурение осуществляется не шнеком) также используется буровой раствор, который подается в скважину через ствол (буровые штанги) отдельным насосом. Буровой раствор помимо этой функции одновременно служит для того, чтобы стенки скважины были более прочными и не обрушались. Более подробно об этом можно будет прочитать ниже по тексту.
Во время бурения из скважины должен всегда вытекать поток воды. В противном случае возможны проблемы. При прекращении циркуляции воды, не выключая вращения бура, нужно срочно поднять колонну на высоту установки и ждать пока помпа не сделает свою работу. Если будете бурить без воды даже немножко, то наверняка забьётся сопло бура и придётся поднимать буровую колонну для прочистки.
Чтобы насос постоянно не отключать при установке новой штанги лучше всего использовать трехходовой кран, который будет создавать два контура подачи воды – основной и холостой (обратно в ёмкость или приямник).
Глубина скважины определяется расчётами по теплоотдаче. Чем больше глубина геотермического зонда, тем выше его удельная энергоэффективность. Данный факт объясняется тем, что на глубинах свыше 20 м температура земных недр повышается на 3 °С каждые 100 м. Более подробно о самом геотермальном зонде можно прочитать в отдельном разделе.
Для более легкого опускания зонда в скважину часто используют специальный груз весом 15-20 кг. Также необходимо использовать через каждые 7 — 8 м трубы специальные фиксаторы, которые будут помогать сохранять одинаковое расстояние между петлями. Желательно также перед погружением геотермальных зондов наполнять их водой. Иначе трубу просто сдавит, и тем самым перекроется поток теплоносителя. После вода из зонда удаляется продувкой.
Полость между стенкой скважины и петлями зонда заполняют с помощью цементного инертного раствора. Данную суспензию лучше всего вводить сверху вверх с помощью специальной дополнительной трубки.
Для более легкого опускания зонда в скважину часто используют специальный груз весом 15-20 кг. Также необходимо использовать через каждые 7 — 8 м трубы специальные фиксаторы, которые будут помогать сохранять одинаковое расстояние между петлями. Желательно также перед погружением геотермальных зондов наполнять их водой. Иначе трубу просто сдавит, и тем самым перекроется поток теплоносителя. После вода из зонда удаляется продувкой.
Полость между стенкой скважины и петлями зонда заполняют с помощью цементного инертного раствора. Данную суспензию лучше всего вводить сверху вверх с помощью специальной дополнительной трубки.
Если у нас предусматривается установка нескольких геотермальных зондов, то они должны располагаться на расстоянии не менее 8 м друг от друга. Делается это для того, чтобы избежать термического воздействия зоднов между собой, и, как следствие, уменьшения их эффективности.