Буровые установки. Бурение в Крыму

С развитием технологий бурения, созданием новых видов буровых машин и их комплектующих неразрывно связано применение новых материалов,более современных конструкций скважины и оборудования для ее обвязки. Так, для предохранения оголовка скважины от промерзания и разрушения сточными водами стали применяться водонепроницаемые камеры-кессоны, ранее использовавшиеся лишь для проведения подводных работ.

 

Кессон (от франц. caisson— ящик) представляет собой ограждающую конструкцию, предназначенную для образования водонепроницаемой камеры под водой либо в водонасыщенном грунте.В наше время кессоны широко используются в строительстве, архитектуре, судостроении и самолетостроении, в сталелитейной промышленности, при оборудовании отстойников, в качестве погребов, а также в гаражах и автомойках. Но наибольшее распространение кессоны получили при обустройстве водозаборных сооружений. И если ранее наиболее популярным материалом для кессонов был железобетон или сталь, то сегодня никого не удивишь кессоном из пластика. Кессон из полимера, также как и другие виды кессонов, состоит из нижнего бункера, горловины и крышки люка. Толщина стенки такого кессона должна составлять не менее 20 мм. Кессон из пластика не требует дополнительной гидроизоляции, он достаточно надежен и долговечен.
Железобетонные же кессоны громоздки, нуждаются в тщательной гидроизоляции, да и стоят немало.
Металлические кессоны требуют антикоррозионной обработки и обязательной гидроизоляции, от качества которой во многом зависит срок службы кессона. Полимерные материалы и здесь нашли свое применение – внутренняя поверхность металлических кессонов покрывается слоем утеплителя из полимера.
 

Круглая форма кессона является оптимальной, поскольку позволяет избежать излишних трат материала при сохранении возможности проведения работ внутри самого кессона. Диаметр круглого кессона обычно 1 метр при высоте 2 метра.
 

Кессон нестандартного размера

Кессоны нестандартного размера применяются при необходимости размещения гидроаккумулятора и другого необходимого оборудования непосредственно в кессоне при отсутствии лишней площади в доме. 
Прогресс коснулся и материала обсадных и водопроводных труб. Еще в период расцвета Древней Греции и Рима существовали централизованные системы водоснабжения. Рим императорской эпохи имел несколько водопроводов. Вода подавалась самотеком по специальным каналам. При пересечении долин или оврагов каналы прокладывались по специальным мостам – акведукам. В городе вода подводилась к центральным резервуарам, откуда подводилась к общественным баням и купальням, к дворцам и домам патрициев, а также к фонтанам и бассейнам.

В конце 12 века был построен первый самотечный водопровод в Париже. В 13 веке водоснабжение развивается и в Лондоне. В России в результате раскопок на территории древнего Новгорода был обнаружен самотечный водопровод из деревянных труб. Имеются сведения о самотечном водопроводе из гончарных труб, построенном в Грузии в начале 13 века. В 1631 году в Кремле был построен водопровод, который подавал воду с помощью «водовзводной машины» в водонапорную башню. Для транспортировки воды от водонапорной башни потребителям использовались свинцовые трубы. Развитие промышленности вызвало прогресс и в развитии техники для водоснабжения, создании новых материалов и конструкций. Если в девятом веке, при бурении соляных скважин стенки скважин закреплялись деревянными трубами во избежание ржавления, то в настоящее время с развитием металлургии и появлением иннновационных разработок в области полимеров выбор значительно расширился. Наряду со стальными, абестоцементными, чугунными, железобетонными, оцинкованными трубами появились и трубы нового поколения – пластиковые. Пластиковые трубопроводы появились еще в 30-е годы прошлого века и с тех пор значительно видоизменились и приобрели качественно новые свойства. Поливинилхлоридные трубы сменили появившиеся в 50-е годы двадцатого века полиэтиленовые трубы, основным преимуществом которых была высокая устойчивость к низким температурам, что позволило применять их даже в условиях сурового климата России. Однако первое поколение полиэтиленовых труб не отличалось особой прочностью и устойчивостью к высоким температурам, что ограничило условия их применения (холодный водопровод низкого давления).

Появление инновационной технологии молекулярного сшивания привело к появлению ПВД и ПНД труб, успешно применяемых и в наши дни в качестве коммуникационных сетей. Трубы из сшитого полиэтилена отличаются высокой прочностью, стойкостью к высоким температурам, надежностью и долговечностью. Они успешно применяются в системах горячего водоснабжения, а некоторые их модификации, имеющие специальный «кислородозапирающий» слой даже в сетях отопления. Первые пластиковые трубопроводы соединялись посредством фитингов при помощи специального клея. Для соединения в единую конструкцию современных ПНД и ПВД труб используются монолитные латунные или полипропиленовые фитинги.
Металлополимерные трубы представляют собой новое поколение труб и отличаются сложными конструктивными особенностями. Труба из металлопластика состоит из пяти слоев: собственно полиэтиленовая труба, клеевое покрытие, алюминиевая фольга, вторичный слой клея и полиэтиленовое покрытие особой плотности, служащее для защиты от механических повреждений и агрессивного воздействия атмосферы. Толщина алюминиевой фольги не превышает десятые доли миллиметра. Сложность производства таких труб привела к существенному ограничению возможностей их применения (металлопластиковые трубы выпускаются диаметром не более 40 мм). Отличаются особой долговечностью. Срок их службы более полувека, в отличие от стальных труб, срок эксплуатации которых не превышает 15-20 лет, а в системах горячего водоснабжения и того меньше. Металлопластиковые трубы невыделяют вредных для здоровья веществ, не загрязняют окружающую среду, не зарастают и не заиливаются, удобны в монтаже и транспортировке (поставляются обычно в бухтах), имеют высокую пропускную способность (выше в 1,3 раза в сравнении со стальными). Теплопроводность металлопластиковых труб ниже, чем стальных в 175 раз, они обладают антикоррозионной устойчивостью, не разрушаются при замерзании в них воды. Все эти преимущества металлопластиковых труб несмотря на высокую стоимость позволили им стать широко востребованными и популярными у самых разных слоев населения для использования во внутренних инженерных системах зданий, а также в различных отраслях промышленности. Монтаж коммуникаций на основе металлопластиковых труб производится достаточно легко с применением нержавеющих латунных или никелированных фитингов. Соединение может производиться как на основе резьбовых обжимных фитингов, не требующих применения специального инструмента и тем самым значительно облегчающих монтаж, так и пресс-фитингов, являющихся практически вечными, что позволяет экономить и время и средства.
В настоящее время наибольшей популярностью пользуются полипропиленовые трубы, отличающиеся особой прочностью. Технические характеристики полипропилена обуславливают широкие возможности его применения. Трубопроводы и фитинги из полипропилена не меняют вкус и свойства протекающей жидкости, они не ржавеют, легки в монтаже (герметичные сварные соединения). Все эти преимущества позволяют использовать полипропиленовые трубы в любых схемах коммуникаций, для любого вида прокладки, как открытого, так и закрытого. При этом цены на такие трубы и фитинги относительно невысоки.

Основное же устройство, без которого невозможно появление воды из крана – это, конечно же, насос. В древнем Египте уже имелись простейшие механизмы для подъема воды из колодцев – наподобие наших журавлей. Вавилоняне владели способом подъема воды на довольно значительную высоту с помощью различных приспособлений с использованием блоков. В древнем Китае воду доставали из колодцев ведрами с помощью воротов и блоков.

Еще на заре развития человечества были созданы примитивные насосы, использовавшиеся для орошения. Вначале это были простые водоподъемные колеса, сменившиеся винтовыми устройствами, и лишь затем появились поршневые насосы, принцип действия которых основан на создании разрежения при движении поршня. Этот принцип и в наши дни применяется в компрессорах, пожарных насосах и т. д. Первый насос,предназначавшийся для тушения пожаров, был изобретен еще в 1 веке до н.э. древнегреческим механиком Ктесибием. Еще до 1700 года до нашей эры использовались так называемые цепные насосы (цепи с прикрепленными ковшами). В Египте существовал в то время колодец глубиной 91,5 м, воду из которого добывали как раз с помощью такого цепного насоса. Примитивные же поршневые насосы для поднятия воды из колодцев существовали еще раньше. Однако еще очень долгое время водоподъемным машинам отдавалось предпочтение перед поршневыми насосами. Величина напора водоподъемного колеса составляла 3-4 метра при максимальной подаче 8-10 кубометров в час. С развитием же промышленности, увеличением потребностей в воде, необходимостью увеличения высоты ее подачи насосы получили, наконец, должное признание. Различные сферы применения, разные условия эксплуатации требовали все более усовершенствованных механизмов, отвечающим заданным требованиям. Поэтому наряду с модернизацией поршневых насосов были созданы и принципиально новые модели насосов: вращательные и гидравлические.В конце 18 века появление паровой машины и развитие металлургии привело к новому всплеску интереса к поршневым насосам, когда для их изготовления стали использовать металл и применять привод от паровой машины для работы насоса. К середине 19 века широкое распространение получили паровые прямодействующие поршневые насосы. Поршневой насос является прототипом созданных в это время крыльчатых насосов, на основе которых были созданы многочисленные модели современных насосов с самыми различными системами перекачки жидкостей. Инженерные решения, новые технологические достижения при разработке моделей поршневых насосов были использованы и при создании других устройств: поршневых компрессоров, гидравлических прессов и т. д., тем не менее сами поршневые насосы постепенно становились вчерашним днем в насосостроении, вытесняясь центробежными, роторными и другими видами насосов.

В 1920 году в Германии инженером Хиншем был создан первый вихревой насос, названный центробежным всасывающим насосом. Идея использования центробежной силы для подачи жидкостей появилась еще в 15 веке у Леонардо да Винчи и была воплощена в жизнь лишь в 17 веке сначала французским инженером Бланкано, который в качестве рабочего органа своего центробежного насоса использовал открытое вращающееся колесо. Тогда же в 17 веке французом Денни Папеном была изобретена первая конструкция центробежного насоса, представляющая собой многолопастное колесо, вращающееся в спиральном кожухе. Однако широкого распространения это гениальное изобретение в те времена не получило, поскольку двигателей, развивающих большое количество оборотов тогда еще не было. Эра центробежных насосов наступила с появлением в конце 19 века быстроходных тепловых и электродвигателей. В 1848 году русский инженер А. А. Саблуков используя принцип работы созданного им ранее вентилятора сконструировал одноступенчатый центробежный насос, в 1846 году американский инженер Джонсон создал многоступенчатый горизонтальный насос, а в 1899 году русским инженером Пушечниковым был разработан вертикальный многоступенчатый насос для буровых скважин глубиной до250 м. Этот насос был впервые сделан в Париже на заводе Фарко, что и определило его название – насос Фарко. Предназначался он для водоснабжения г.Москвы и имел подачу 200 кубометров/час, КПД – 70 процентов. Изготовление центробежных насосов в самой России было налажено с 1880 года на заводе Г.Листа в Москве. В наши дни центробежные насосы имеются на любом промышленном предприятии.

Третьим направлением развития устройств для подачи жидкостей под напором были вытеснители воды нагретым воздухом или паром. Первым таким вытеснителем, получившем применение в промышленности, была паровая водоотливная установка, созданная англичанином Т. Севери в 1698 году. Идея использования сжатого воздуха для подачи воды, высказанная еще в 17 веке французскими инженерами Папеном и др., была воплощена в жизнь лишь в 20 веке в двухкамерном водоподъемнике вытеснения для водяных скважин, разработанном и построенном советским инженером В.П. Савотиным.

Еще один путь развития устройств для напорной подачи жидкостей связан с открытием в конце 18 века автоматического гидравлического тарана, определивший принцип действия таких устройств на основе периодических гидравлических ударов, используемых для подачи воды.
Разновидностью насосных устройств является водоструйный насос, созданный английским ученым Д.Томпсоном и служащий для отсасывания воды. Развитие конструкций струйных насосов привело к созданию гидропневматического подъемника для скважин, объединяющего в себе струйный насос и эрлифт.
Магнитогидродинамические насосы на постоянном и переменном токе стали широко применяться в 50-60 годах двадцатого века в связи с успехами в развитии атомной энергетики. Таким образом четко прослеживается взаимосвязь между техникой подъема жидкостей и уровнем технического прогресса в целом. Благодаря изобретению насосов мы получаем не только воду, но и электроэнергию, нефть и и многое другое.

Источник

Проблематика бурения в условиях г. Севастополь и республики Крым.

И дело даже не в сложных грунтах, хотя грунты в Крыму, безусловно, одни из самых сложных. Дело скорее в том, что вода находящаяся на горизонте 45-52 метра, имеет крайне низкий дебет . Т.е. ее потока явно не хватит на дом. Если бы можно было делать колодцы на такой глубине, вопрос был бы решен положительно. Но в сегодняшних реалиях специалисты проскакивают этот горизонт, "замыливая" его и уходя глубже: к не факт что пригодной воде.
Компания «SAVA» совместно со шведской  компанией «SANDVIK» занимаются разработкой экспериментальной бурильной установки, позволяющей раскрывать бур наподобие якоря и на финишном отрезке скважины делать колодец.
Одна такая установка уже собрана в Питерском экспериментальном бюро и мы ожидаем ее прибытия в Севастополь, где немедленно будем ставить научный эксперимент на своем офисе и на наших клиентах.
Ожидаемая себестоимость скважины-колодца не должна превышать 35000 (тридцать пять) тысяч рублей. Впрочем, посмотрим на практике. Должна же технология развиваться…