Описание процесса бурения артезианской скважины на воду

Процесс бурения песчаной и артезианской водозаборных скважин и их конструкция внешне схожи. Их отличают глубина и состав слоев земли, которые преодолевает бур на своем пути к воде. Учитывая значительную длину (глубину) артезианских скважин,  прежде, чем открыть артезианской воде путь наверх, ему приходится «пробиваться» сквозь различные горные породы.

На представленной схеме показан один из весьма распространенных при бурении артезианских скважин на территории Ленинградской области вариантов.

Краткое описание пород	Глубина залегания подошвы слоя	Мощность слоя, м	Геологический индекс	Геологический разрез и конструкция скважины	Уровень подземных вод, м	Диаметр и глубина обсадки, интервал установки фильтра
Супесчано-суглинистые отложения	40,0	40,0	fgQIIIvd — gQIIIvd		Нст=50,0 м	168 мм +0,3-30,0 м
Песок с прослоями глины	60,0	20,0	fgQIIIvd — gQIIIvd			168 мм +0,3-30,0 м
Глина валунная	85,0	25,0	fgQIIIvd — gQIIIvd			127 мм +0,5-129,0 м
Глина плотная голубовато-серая	105,0	20,0	Vkt2			127 мм +0,5-129,0 м
Перслаивание песчаников и глин	115,0	10,0	Vkt2			127 мм +0,5-129,0 м
Глина плотная	160,0	45,0	Vkt2			108*89 мм 124-197 м
Песчаник плотный	197,0	37,0	Vktgd			фильтр 89 мм 179,0-189,0

Бурение артезианских скважин ─ работа для настоящих профессионалов, непосильная для доморощенных «специалистов», использующих примитивные технические устройства. Оно, как правило, ведется с использованием шарошечных долот, снаряженных твердосплавными коронками диаметром от 70-80 до 200 и более мм.  Более точно диаметр скважины определяется, исходя из гидрологических и горно-геологических условий в регионе бурения и требуемой производительности водозаборной скважины.

В роторном бурении (одном из вариантов вращательного бурения) вращение от приводимого в движение двигателем ротора через буровые штанги передается колонковой трубе, к которой снизу прикреплено шарошечное долото. Шарошечное долото оснащено твердосплавным режущим инструментом, например, впрессованными в шарошку штырями из чрезвычайно твердого и прочного карбида вольфрама, разрушающего любые встречающиеся на своем пути породы.

Пробуренная с помощью шарошечного бурения скважина получается идеально ровной, поскольку бур в этом случае, в отличие от шнека, не уклоняется в сторону, стремясь обогнуть труднопроходимые участки и препятствия (валуны, разного рода твердые включения). Он движется прямолинейно, точно по намеченной траектории, обеспечивая идеальную геометрию скважины. Обсадные трубы, установленные в такой скважине служат долго, поскольку не испытывают механических напряжений, неизбежных при ее искривлении.

В процессе бурения используется подаваемый через буровую штангу буровой раствор. С его помощью забой скважины очищается от фрагментов разрушенной породы, которая вместе с поднимающимся вверх вдоль стенок скважины буровым раствором эвакуируется на поверхность. Буровой раствор также охлаждает шарошечное долото, что помогает поддерживать высокую производительность бурения.

Миновав самый верхний почвенно-растительный слой, бур проходит суглинок – рыхлую обломочную горную породу, состоящую из пылеватых частиц, песка и глины. Содержание глины в нем составляет более 10 процентов. Когда глины становится меньше, начинается супесь – рыхлая осадочная горная порода. Затем бур подходит к кембрийским глинам. Любая глина ─ это смесь минеральных материалов, образовавшихся в результате разрушения (выветривания или химического разложения) магматических и метаморфических горных пород. Кембрийские глины ─ это глины, сформировавшиеся около 500 миллионов лет назад.  В данном случае они формируют водоупорный пласт, перекрывающий слой водоносного песчаника, состоящего из кварцевых зерен крупностью до 1-2 мм, скрепленных минеральным цементом.

Под слоем водоносного песчаника находится гранит ─ магматическая, т. е. изверженная горная порода, одна из самых распространенных на Земле или плотные Кембрийские глины и аргиллиты.

При первом проходе бур добирается до водоносного песчаника, полностью проходит его и останавливается немного «забурившись» в подстилающие песчаник породы. Затем буром большего диаметра скважину «разбуривают», увеличивая ее диаметр. Этот этап бурения прерывают в являющемся перекрывающим водоупором слое кембрийских глин.

Обсадная труба, опущенная в разбуренную часть скважины, надежно защитит поднимающуюся из глубины артезианскую воду от разного рода загрязнений, верховодки, грунтовых вод, а также укрепит стенки скважины.

Затем в скважине устанавливают скважинный фильтр. Он необходим, если водоносный горизонт состоит из подвижных пород, например, рыхлого песчаника. Если водоносный горизонт представлен сцементированным песчаником или известняком, можно обойтись без фильтра, оставив ствол открытым.

Установленный в скважину насос обеспечит доставку воды на поверхность.