Что такое плывун в скважине и как его пройти при бурении. Как пройти плывун при бурении скважины вручную.

Если вы сталкиваетесь с нестабильным горизонтом, следует рассмотреть возможность установки скважины, функционирующей по принципу сан-колодца для воды. Реализация этого метода строения подразумевает использование металлической трубы, на конце которой располагается фильтрующая колонна.

Что такое плывун в скважине и как его пройти при бурении?

Согласно теории, процесс бурения скважин может показаться достаточно простым, однако на практике с этой задачей возникает множество сложностей. Если за мягкими слоями почвы следуют твердые, стойкие слои, редко возникают серьезные проблемы с бурением. Однако ситуация значительно усложняется, если скважина располагается в мерзлом грунте, что делает необходимым применение специальных техник и инструментов.

Что это такое?

Плывун — это неустойчивый грунт, который высоко насыщен водой. Обычно он состоит из смеси песка, глины и гравия, с глубиной залегания экспансивного грунта, варьирующей от 2 до 10 метров. При механическом вскрытии подобных слоев возникает разница давлений, что вызывает движение почвы. Этот материал напоминает жидкую массу и по своей консистенции схож со сметаной. Основная проблема заключается в том, что такой пласт почвы очень нестабилен. Его труднее раскопать, и процесс может занять значительно больше времени, чем предполагалось. Более того, существует риск потерять бур, если техника будет неправильно применена. Однако, обладая знаниями о некоторых тонкостях и нюансах бурения в таких условиях, вы можете успешно справиться с этой задачей.

Его происхождение и виды

Плывун можно разделить на две основные категории: настоящие и фальшивые плывуны. Настоящий плывун отличается своим составом, в котором преобладает глина, что делает его гидрофобным. При вскрытии, содержимое такого грунта медленно вымывается наружу. В то же время его фильтрационные свойства относительно низкие.

Фальшивый плывун состоит в основном из песчаной массы с высокой влажностью. Глубина его залегания может достигать 50 метров, что приводит к формированию повышенного давления. При вскрытии обладающего данным состоянием грунта, его состав активно вымывается в полость скважины. Однако это явление носит временный характер, и при правильном подходе его можно быстро устранить.

Точно определить тип плывуна может лишь специалист в этой области. Для непрофессионалов существуют два способа проверки наличия плывунов на участке:

• первый — можно проконсультироваться с соседями, которые недавно бурили скважины на своих участках;
• более достоверный метод — запросить информацию в местной геологоразведывательной службе.

Плывуны могут появляться естественным образом, и существует несколько факторов, способствующих их образованию:

• насыщенность региона водой;
• неподалеку от места бурения находятся водоносные горизонты;
• в наличии условия для формирования подземных уровней воды в слоях;
• преобладание водопроницаемых пород, таких как песок и супеси;
• недостаток или полное отсутствие методов разгрузки водоносных грунтов.

Основной причиной образования плывунов является водное давление, которое появляется сразу после бурения. Оно ведет к смещению твердых частиц почвы к дренажу, т.е. в ствол скважины.

Плывун в скважине, как кость в горле

Что такое флотация, как с ней бороться, это не просто любопытство, а значительная проблема, сравнимая с костью, застрявшей в горле. Пока вы не решите эту проблему, будет сложно сосредоточиться и жить спокойно. Во время бурения плывун генерирует мелкий, пылевидный песок с включениями глины. При добавлении воды эта смесь образует «ползучую массу», которая создает значительные затруднения для буровиков. Данный неприятный слой, как правило, образуется на глубине от 1 до 20 метров. В процессе бурения в плывуновическом грунте кольцевое пространство скважины заполняется этой нанесенной массой, что приводит к замедлению процесса бурения. Также, существует риск того, что мотопомпа не справится с возрастающей нагрузкой, что может привести к поломкам, и есть вероятность потерять буровую штангу. Поэтому необходимо знать, существуют ли какие-либо рекомендации или полезные советы по устранению данной проблемы?

Три полезных способа

• Первый метод — это параллельная обсадка, при которой обсадная труба опускается совместно с буровой колонной; точнее, за долотом. Этот метод требует значительных трудозатрат и постоянного контроля за положением обсадной трубы и буровой колонны. Спуск обсадной трубы происходит очень медленно и осторожно, можно сказать, подобно движению черепахи. Для извлечения буровой колонны можно воспользоваться специальным складным буром.
• Второй метод заключается в использовании «кондуктора» — бурение здесь производится без обсадной трубы и продолжается до достижения плывуна. После этого скважина бурится на плывуне с использованием вставленного «кондуктора». Его размеры подбираются в соответствии с параметрами скважины. Чаще всего для его изготовления используется металл. Металлический «кондуктор» изолирует скважину от всплывающего грунта благодаря своим стенкам. Квалифицированные специалисты настоятельно не рекомендуют устанавливать в зону плывуна трубы из полиэтилена, несмотря на их популярность. Причина кроется в том, что фильтры на таких трубах пропускают мельчайшие песчинки в скважину, что в дальнейшем ведет к забиванию. К тому же, срок службы полиэтиленовых изделий ограничен из-за риска смещения песчаных грунтов, что может привести к их деформации и поломке.

Важно отметить, что металлические трубы стоят значительно дороже, чем полиэтиленовые. Однако, если оценить все возможные риски, необходимость дополнительных финансовых затрат становится весьма очевидной.

• После установки «кондуктора» бурение скважины продолжается с использованием долота меньшего размера, который располагается внутри «кондуктора».
• Последний метод основан на применении бентонита. Этот материал получил свое название от месторождения в Бентоне, США. Он представляет собой глинистый природный материал, обладающий способностью увеличиваться в 14-16 раз при контакте с водой. При использовании в замкнутом пространстве, где нет свободного места для расширения, бентонит образует плотный гель с отличными гидроизоляционными свойствами, которые препятствуют дальнейшему проникновению влаги. Этот материал стал незаменимым помощником для решения проблемы как избавиться от плывуна в скважине при бурении на воду. Свойства бентонита, проявляющиеся в взаимодействии с водой, позволяют эффективно укреплять стенки скважины так, что даже вода под высоким давлением не проникает внутрь. Тем не менее, для лучшей устойчивости стенок предпочтительнее использовать металлическую трубу. Также, бентонит обладает смазывающими свойствами для бурильных инструментов. Это улучшает ресурсный срок службы бурильных головок и обеспечивает металлические приямки надежной изоляцией. Бентонит активно применяется бурильщиками во всех регионах, а для снижения расходов его часто комбинируют с буровыми растворами. В результате затраты на бентонит составляют 200-300 рублей за скважину.

Как пройти плывун

При бурении скважины необходимо учитывать множество особенностей. Существо отстойника может быть разнообразным: он может быть однородным или неоднородным, крупнозернистым или мелкозернистым, может содержать фрагменты твердых пород и состоять из сцементированных песчаных масс. Отстойник может находиться в состоянии покоя или под воздействием давления воды двигаться. Сильно плавающие слои под давлением воды можно преодолеть, однако это требует высокопроизводительного и качественного оборудования и значительных затрат. Примером может служить следующая информация:

• Первое и основное правило при прохождении через плывун — не спешите. Запомните: «спешка нужна лишь при ловле блох», в других ситуациях медлительность может защитить ваше оборудование от повреждений.
• Важно понимать, что бурение в плывуновическом грунте может осуществляться довольно легко, но зачастую это спряжено с наличием хорошего водопритока. Некоторые удосуженные владельцы таких скважин даже могут установить небольшую мойку для автомобилей с доступом к воде в своем загородном доме.
• Для успешного понимания, как пройти плывун в скважине, стоит рассмотреть опыт и наработки специализированных профессионалов.
• Один из подходов включает использование переносных буровых установок и добавление в буровой раствор клеевого порошка с целью улучшения дисперсии и защиты стенок скважины от разрушения, что дает положительный результат.
• Если вы сталкиваетесь с мощным плывуном, вероятность успешного прохождения составляет примерно 50 на 50, если метод с буровым раствором не даёт результатов.
• Также можно применить ударно-канатный метод бурения скважины на воду (например, можете ознакомиться с информацией: «Скважина ударно-канатным способом своими руками: как устроить правильно»). При этом методе ударный стакан располагается внутри обсадной трубы, и бурение проходит в этой самой трубе. Сложности могут возникнуть при завершении работ и решении проблемы заглушки дна обсадной трубы. Наиболее простым выходом из этой ситуации будет изготовление мешка из ткани с размерами, согласованными с диаметром колонны. В этот мешок засыпается смесь песка и цемента марки М300-500 в пропорции 1:1, после чего получившуюся бомбочку опускают на дно и оставляют на 2-3 суток, чтобы цемент затвердел.
• Также вполне эффективна так называемая абиссинская методика, которая подразумевает ручное пробивание дюймовой металлической трубы до глубины 10-20 метров.

Не забывайте: эксплуатация такой скважины сопряжена с трудностями. Насос для глубокого бурения часто оказывается слишком тяжелым для перемещения и требует ручного управления или использования поверхностного насоса.

• Согласно законам физики, поверхностный насос может выкачать воду только на расстояние около 8 метров от уровня насоса.
• Стандартная фильтровая скважина достигает глубины 15-30 м с диаметром 127-133 мм. Работы, даже в условиях плывуна, могут быть выполнены на удивление быстро; любой профессионал подтвердит, что два дня — это вполне реальный срок. Однако всегда существует високая вероятность заиливания, и, как правило, таким скважинам соответствует срок службы в 5-8 лет. Практика показывает, что эксплуатационный период может достигать 15 лет, в зависимости от специфических условий места установки.
• Артезианские скважины, в отличие от обычных, бурятся на большие глубины — от 20 до 200 метров, с диаметром, уже достигающим 133-159 мм. Бурение таких скважин сопряжено с высоким уровнем сложности, что может затянуть процесс до недели. Но, к счастью, они могут эксплуатироваться до 50 лет, так как фильтрация воды обеспечивается самой природой через водоносную систему, поэтому такие скважины также не испытывают проблем со заиливанием.

Как обойти плывун при бурении скважины: виды плывунов и методы их обхода

Для того, чтобы успешно обойти плывун в процессе бурения, необходимо тщательно выяснить геологическое строение участка. Необходимо помнить, что иногда в ходе бурения приходится пересекать скважину, что может существенно усложнить работу и потребовать дополнительных инженерных опытов.

Отстойник опасен своей непредсказуемой подвижностью, при этом его поведение может быть крайне изменчивым.

Плывун и его виды

Грунт, который сильно насыщен влагой и состоит из смешанных фракций песка и глинистых материалов, что образует плывун.

Это смешанное вещество начинает двигаться под воздействием разницы давлений, когда слой нарушается. Даже толщина проблемного слоя может составлять от 2 до 10 м.

Образование вспучивания внутри скважины может привести к тому, что оно заполнит пространство за трубой, что, в свою очередь, повлечет за собой потерю бурильной трубы. Процесс извлечения подвижной смеси может занять много времени, особенно если она попадает в такой слой, при этом насос может оказаться не в состоянии справиться с увеличившимися нагрузками и выйти из строя.

Определить природу плавающей смеси может исключительно геолог. Поэтому до начала бурения настоятельно рекомендуется проконсультироваться с профессионалом.

Настоящие плывуны

Этот тип плывунов включает мелкозернистые смеси с пылевидными примесями. Настоящие плывуны содержат глинистую взвесь, которая надежно удерживает воду. При вскрытии такого резервуара, его масса становится подвижной, что приводит к гидравлическому удару.

Вода, насыщенная такими почвами, характеризуется низкой степенью инфильтрации, она также обладает тенденцией к набуханию при морозах и формируется в монолитные массы при высыхании.

Пласты с фальшивой плывучестью

Этот тип грунтов характеризуют пористые структуры, состоящие из влажного песка с мелкими частицами. Глубина таких слоев может достигать 50 метров, в результате чего внутри слоя образуется определенное давление.

При разрушении такого слоя песчаная пыль начинает вымываться в скважину. Однако этот процесс является временным и может быть легко устранен при правильном подходе.

Как проходить плывуны — способы решения проблемы

Присутствие в скважине слоя, состоящего из смеси песка и глины, может значительно ухудшить процесс бурения. В этом случае возникает повышенный риск смещения колец и разрушения швов.

Если горизонт неустойчив, целесообразно создать скважину, работающую по принципу сан-колодца для воды. Для реализации этого метода потребуется металлическая труба с фильтрующей колонной на конце.

Проникновение в слой можно осущетсвить, например, методом ударного вбивания: труба вертикально забивается в землю с использованием специального оборудования. В случае, если порода, составляющая горизонт, обладает мягкостью, данный метод позволит пройти до глубины 20 метров достаточно просто.

Современные буровые инструменты могут справляться с зыбучими песками на глубине от 1 до 20 метров. При этом проникновение необходимо осуществлять с большой осторожностью, чтобы буровое долото не застряло в рыхлом грунте.

Если при бурении было обнаружено расслоение, не рекомендуется использовать трубы из ПВХ, так как они могут подвергнуться деформации.

Шпунтованная доска

При наличии вспучившего слоя потребует реализации защиты от расслоений.

Если на поверхности наблюдается слой зыбучего песка, потребуется создать защитный экран из древесных опилок. Для преодоления горизонта необходима коническая доска, заостренная на одном конце и имеющая толщину 50 мм и длину 2 м.

С использованием такой конструкции бурение возможно быстро и эффективно. Для ускорения процесса доска закрепляется на краю ямы на глубину 40 см; затем производится отбор почвы, и эта процедура повторяется до полного проникновения в проблемный участок.

На дне устанавливается деревянный ящик высотой 50 см с отверстиями для подачи воды. Под этой конструкцией укладывается фильтрующий слой, который предотвращает попадание взвешенных частиц и очищает воду. Данный тип защиты работает при слабом потоке бурового раствора.

Параллельная обсадка

Чтобы предотвратить засорение скважины породой и выбуренными материалами, используются обсадные трубы. Этот метод является довольно трудоемким и требует внимательности при спуске буровой установки и высокой степени технической подготовки.

Оптимальным вариантом является использование композитного бурового долота, которое подбирается под размеры обсадной трубы.

Обсадная труба может размещаться в потоке плывуна. При бурении до того момента, когда потолок выходит на водонасыщенный горизонт, используется бур. В момент достижения такого потолка в скважину опускается упомянутая труба, а специальное устройство с клапаном устанавливается в проблемное пространство.

Частью данной технологии является установка пробки на дно просадочной ямы: в мешок из специального материала, размеры которого соответствуют внутреннему объему ямы, засыпается песчано-цементная смесь, и затем он опускается на дно. Через 2-3 дня эта смесь затвердевает, образуя пробку.

Метод прохождения кондуктором

Основное отличие этого метода заключается в том, что бурение осуществляется до слоя зыбучих песков без применения трубы. Чтобы преодолеть этот горизонт, необходимо извлечь буровое долото и установить трубу в скважину, используя обсадную трубу для уплотнения стенок.

Для проникновения в горизонт и уплотнения стенок используются железобетонные вкладыши. При проведении работ важно соблюдать последовательность операций.

Использование бентонита

Этот природный материал характеризуется пористой структурой и способностью к поглощению воды, образуя гелеобразную субстанцию. В замкнутом пространстве бентонит создает прочные стенки, что сводит к минимуму риск разрушения под воздействием неустойчивых масс.

Как пройти пласт плывуна при бурении скважины на воду

Процесс бурения скважины

Чтение займет 6 минут. Просмотров 1.8k. Опубликовано 21.12.2018 Обновлено 17.05.2022

Преодолеть плывун в процессе бурения скважины на практике не столь уж сложно. Главное — осознать проблему и внимательно изучить инструкцию. Присутствующий отстойник создает значительные сложности, а иногда и вовсе делает процесс бурения невозможным без применения специализированного оборудования.

Что такое плывун в скважине

Отстойник представляет собой подземный слой почвы, который насыщен грунтовыми водами.

В результате получается суспензия, состоящая из воды и частиц почвы, обладающая консистенцией жидкой грязи. Формирование плавающих частиц воды и почвы представляет собой процесс, который достаточно сложно найти его единую причину. Существуют различные типы плывунов, однако в вашем саду могут встречаться два: из смеси мелкого песчаника и воды или из глины.

Оба типа одинаково могут доставлять трудности бурильщикам и создавать массу проблем. Зыбучий песок, в частности, является достаточно проблемным элементом во всех строительных работах — от копки котлованов для фундамента до прокладки подземных инженерных коммуникаций. Заметьте, зыбучие пески способны поглощать все живое и представляют собой один из типов зыбучих песков, но не находятся на глубине, а располагаются на поверхности.

1. Заполнение пространства вокруг скважины происходит крайне неустойчивой, текучей консистенцией.
2. Поломка мотопомпы, предназначенной для откачки бурового раствора, из-за неожиданного увеличения нагрузки.
3. Затягивание буровой колонны плывуном в образовывающуюся в ходе откачки подземную полость.

В нормальном состоянии разжиженный слой находится в деликатном равновесии, однако, как только начинаются земляные работы, этот насыщенный слой почвы начинает свое движение, приобретая физические свойства жидкости. Попытка вырыть здесь насосный колодец схожа с попыткой создать полость на поверхности воды: Подвижный песок моментально заполнит образованное пространство.

Можно ли успешно пробурить скважину в условиях плывущего грунта?

Как проходить плывун вручную

Бурение в подобных условиях довольно сложное, трудоемкое и утомительное занятие, поэтому опытные бурильщики стараются избегать таких участков, если есть возможность. Также стоит учесть, что можно обратиться к соседям, которые уже пытались бурить на вашем участке, чтобы узнать о наличии плывунов. Перед бурением можно взять пробу почвы с помощью садового бура. На глубине 1,5-2 метра можно легко определить наличие плывуна по погружению бура: он опустится в воду, словно в вакуум.

Использование подобного метода «локальной разведки» с помощью садового бура может быть действительно эффективным. Плывуны, как правило, располагаются близко к поверхности, хотя могут встречаться и на глубине 10 или даже 20 метров. Поэтому при бурении в любой момент можно столкнуться с разжиженной почвой. Другой сложности стоит ожидать от того, что в уложенных в недрах земли участках плывунов границы значительны и могут занимать площади больше, чем даже ваш огород.

Таким образом, выбор места для бурения, скорее всего, станет критически важен. В этот момент вам понадобится одна из технологий, которые смогут решить инженерную задачу, например, бурение скважины на плаву.

Шпунтованная доска

Шпунтованные щиты используются при прокладке шахты, если разжиженный слой находится на небольшой глубине.

Для создания щитов необходимы шпунтованные и пазогребневые доски длиной около 2 м. Этого размера будет достаточно для формирование щита вокруг предполагаемой шахты. Края необходимо заточить, после чего доски вбиваются в землю на 0.5 метра, плотно соединяясь друг с другом, причём пазы одной доски должны пересекаться с полотном другой.

В результате конструкция становится довольно герметичной, чтобы избежать попадания влаги в колодец. Чем глубже становится колодец, тем глубже необходимо вбивать доски. С учетом низкой плотности зыбучего песка, вбить их вручную достаточно просто. Необходимо повторять данную процедуру до тех пор, пока подвижный слой не будет полностью преодолен, а почва не достигнет самых плотных слоев.

Также следует отметить, что данные доски могут использоваться для рытья колодцев в глубоких слоях плывунов. Это предполагает, что после того, как колодец погрузится до уровня грунтовых вод, стены и дно будут надежно защищены от попадания жидкости взвешенных частиц. На дне колодца устанавливается щит, среди досок которого есть небольшие сквозные отверстия, предназначенные для отправки воды из колодца. Фильтрующий материал в данном случае формируется составом из гравия, гальки и крупного песка. Проходя через фильтр, вода полностью очищается от механических примесей.

Параллельная обсадка

Данная техника схожа с работой со шпунтованными dosками, однако используется она не при рытье колодца, а в процессе бурения скважин в условиях плывунов. Вместо щитов применяются обсадные трубы, которые спускаются в полость сразу же после бурения.

Такой подход сложен с точки зрения техники исполнения. Процесс следует контролировать с учетом равномерного и аккуратного прохождения бурового долота и обсадных труб. На этом этапе применяются специальные разборные шнеки. В противном случае, игнорируя обсадные трубы, их невозможно будет поднять на поверхность.

Виды плывунов

Существует несколько основных категорий плывунов, среди которых выделяют:

1. Настоящие плывуны, которые отличаются составом преимущественно содержащим глину. Это обеспечивает высокую степень гидрофобности. Когда такой пласт вскрывается, его содержимое постепенно выходит наружу малыми порциями, а фильтрационные качества при этом довольно низкие.
2. Фальшивые плывуны, которые характеризуются преобладанием песчаной массы, перенасыщенной влагой. Такие плывуны могут залегать на глубине до 50 метров, что создает повышенное давление.

После вскрытия содержимое активно вымывается в скважину. Однако, как правило, это временное обстоятельство, которое можно решить, если подойти к проблеме квалифицированно.

Как проходить плывун?

При ручном забивании скважины важно правильно выбрать рабочую технику и использовать подходящие методы.

Шпунтованная доска

Этот метод эффективен, когда уровень грунтовых вод находится на относительно малой глубине. Подвижный слой пробивается с помощью шпунтованной доски, имеющей длину 2 м и толщину 50 мм. Желательно, чтобы один конец доски был заострен.

Применяемая пошаговая техника:

1. Доска устанавливается по периметру скважины (глубина до 4 метров). Этот шаг позволяет повысить скорость бурительных работ.
2. Изнутри шахты убирается почва с заостренной части забитого шпунта.
3. Шпунт углубляется и осуществляется дальнейшее бурение.
4. Цикл повторяется, пока слой не будет полностью пройден.

Завершающим этапом станет установка деревянного короба высотой 1.5 метра. В его стенках делаются маленькие отверстия для свободного отвода грунтовых вод. Нижняя часть должна быть заполнена слоями: 30 см среднего гравия и 20 см песка.

Данное очистное устройство защищает гидротехническое сооружение от песчаных масс и ила, тем самым обеспечивая чистоту воды.

Этот метод прокладки довольно эффективен, когда поток загрязнений проходит без напора.

Параллельная обсадка

Суть этого метода заключается в том, что во время бурения одновременно опускается буровое долото и обсадная труба. Такой подход значительно замедляет процесс и увеличивает его стоимость.

Обсадная труба опускается вместе с буровым долотом, после чего производится дальнейшая бурение.

Прохождение «кондуктором»

В этом методе используется специальная буровая манжета, представляющая собой металлический кожух, который защищает стенки скважины от плывучих масс. В кожух встроено прочное буровое долото, цель которого — предотвратить повреждение инструмента и стенок бурящейся скважины.

Для того чтобы пронизать установленный вязкий слой, требуется извлечь буровое долото и направить его в скважину. Все последующие действия выполняются вручную с установленным долотом.

Основное отличие этого метода от параллельной обсадки заключается в том, что кондуктор применяется только для прохождения плывучего слоя. До достижения этой глубины можно использовать обычные методы бурения. После этого скважина бурится традиционным способом до полного проникновения в слой поднятия грунта.

Бентонит

Еще один вариант методы разгрузки плывучего элемента скважины, принципиально отличающийся от ранее упомянутых методов. По существу, он включает добавление в процесс бурения специальных составов, основанных на липких, клеевых или бетонных веществах, которые позволяют формировать стены, обладающие оптимальными прочностными свойствами и защищающими от дальнейшего разрушения под негативным воздействием нестабильного грунта.

Почему нельзя использовать пластиковую обсадную трубу при плывуне?

С увеличением числа автономных скважин на воду, все чаще наблюдается тенденция к установке обсадных труб из пластика. Однако использование их в качестве вкладышей в условиях плывуна категорически запрещено. Это сопряжено с тем, что они могут легко деформироваться или утрачивать свои характерные характеристики под действием повышенных нагрузок, оказываемых нестабильными грунтовыми слоями.