Для подъема труб, сильно удерживаемых породой, применяют балансиры, т. е. рычаги с прикрепленным к ним через блок буровым канатом. Балансир можно также использовать при ударном бурении.
Поднимать или просто отрывать от породы трубы рекомендуется двумя или тремя рычагами, подставляя под них козелки. На трубе, для упора рычагов, крепят хомут. Переставляя хомут, поднимают трубу.
Хомуты бывают стальные и деревянные. Их применяют для вращения, посадки и подъема обсадных труб и штанг.
Стальные изготовляют из полосовой стали, деревянные — из древесины твердых пород без сучков, диаметром 180 — 250 мм, длиной 2,5 — 3 м. На толстых концах древесины делают выемки для труб. Стягивают половинки хомутов двумя или четырьмя массивными болтами, желательно с ленточной резьбой и гайками с барашками.
Рис. 20. Трубчатые колодцы:
а — копер и его детали: 1 — ноги копра; 2 — штанга; 3 — верхний узел копра; б — бурение способом долбления при помощи копра: 1 — балансир (рычаг); 2 — канат; 3 штанга; в — извлечение труб при помощи рычагов: 1 — козелок; 2 — рычаги; 3 — хомут; 4 — труба; г — канатная петля для свертывания или развертывания труб, d — хомуты для вращения труб: 1 - деревянный; 2 - стальной; е - буровой инструмент: 1 - буровые ложки; 2 — змеевик, 3 - зубильное долото; 4 - пирамидальное долото; 5-желонка; 6 - фильтр; (1 — труба с отверстиями; 2 - проволочная обмотка; 3- сетка); 7 - башмаки зубчатый и гладкий; в - ветлюга; ж - абиссинский колодец: 1 - наконечник фильтра; 2 - фильтр; 3 - муфта; 4 - труба; 5 - зажим; 6 - баба; 7 - веревка; в - блок; з - штанговый насос (схема): 1 — насосный цилиндр; 2 — водонапорная труба; 3 — стальной хомут; 4 — сальник; 5 - шток; 6 - балансир или шатун; 7 — штанга; 8 - поршень; 9 - клапан в поршне; 10 - клапан в насосном цилиндре; и-поршневой насос: 1 - фильтр; 2 - всасывающая труба; 3 - цилиндр; 4 - поршень; 5 - клапан; 6 - нагнетательная труба; 7 - поршень вверху цилиндра; 5 — всасывающий клапан цилиндра
Для свинчивания и развинчивания труб (т. е. колонны из труб) применяют цепные ключи разных размеров. Когда ключей нет, используют канатную петлю, которую навивают на трубы пятью-шестью витками. На трубах устраивают две канатные петли: одну — для удержания одной трубы, другую — для вращения другой. Устраивают петлю так. Берут конец каната или тонкого троса длиной 2 — 3 м, наматывают двумя витками вокруг трубы.
Затем один конец спускают вниз вдоль трубы на 500 — 800 мм. Верхний конец каната наматывают на трубу и делают пять-шесть нисходящих витков по концу, опущенному вдоль трубы. В петлю просовывают лом или вагу (брусок или древесный ствол длиной 2 — 3 м). При нажиме на них петля начинает затягиваться, туго прижимая витки к трубе, и трубу вращают в нужную сторону. Вторая петля удерживает вторую трубу колонны, которая состоит из двух или нескольких труб.
Кроме того, нужно использовать подкладные вилки, крюки, ветлюги для подвешивания труб или штанг, хомуты и т. д.
Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр, длину и массу, применяют его для бурения различных пород. Весь буровой инструмент имеет верхнюю головку с конусной резьбой, которую легко завертывать.
Буровые ложки используют для бурения скважин преимущественно в устойчивых легких породах: чистых влажных песках; глинистых песках; песках с мелким гравием; суглинках и песчанистых глинах. Чаще всего применяют ложки с лезвием и змеевиком (пустотелый стальной цилиндр с головкой, резьбой, продольной прорезью по длине цилиндра).
Ложку изготовляют из листовой стали или стальных труб и обязательно закаливают. Корпуса ложек бывают диаметром 70, 102, 140, 198 мм,, длиной соответственно 700 — 750 мм. Предназначены для обсадных труб с внутренним диаметром 78, 115; 155; 205 мм.
Змеевик (спиральный бур) применяют для бурения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторого количества гравия. Состоит из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвием. Шаг спирали равен диаметру змеевика. Закаливают змеевик на высоту спирали. Изготовляют из полосовой стали нужной марки и вязкости. Полосу нагревают до белого каления, зажимают в тиски и завивают при помощи ключа. Изготовляют змеевик цельнокованным. Сварка не допускается. Змеевики бывают диаметром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм.
Долота применяют для ударного бурения в твердых породах. Бывают разного вида и названий: зубильные, пирамидальные, плоские, крестовые и др. Они состоят из лопасти, шейки, конусной резьбы. Нижнюю кромку называют лезвием. Выковывают из цельного куска крепкой стали и закаливают. Во время работы для округления ствола скважины долота необходимо поворачивать на угол 15 — 20° после каждого удара. Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лезвия 258, 260, 290 мм.
Желонки бывают разных типов. Широко распространены простые и поршневые. Служат главным образом для извлечения из скважины ударным способом пробуренной породы, а также для бурения сыпучих и рыхлых пород. Корпус желонок изготовляют из обсадной или газовой трубы длиной 2 — 3 м. Вверху имеется резьба и вилка для крепления к канату, внизу — стальной башмак с клапаном. Нижнюю часть башмака делают острой, диаметром на 4 — 6 мм больше наружного диаметра корпуса желонки.
Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Желонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм, соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм.
Буровые ложки, змеевики и желонки необходимо изготовлять определенной длины. Это объясняется тем, что в процессе бурения операции чередуются: опускают инструмент, бурят и извлекают его из скважины, очищают от породы, обратно вставляют, бурят, извлекают, очищают и т. д. Это отнимает много времени. При коротких инструментах время, затрачиваемое на выполнение операции, увеличивается в 2 — 3 раза.
Фильтры применяют для фильтрования воды, поступающей к насосу. Они бывают разных конструкций и длины. Изготовляют из меди или нержавеющих материалов, гравия и т. д.
Дырчатый фильтр без сетки — стальная перфорированная труба с круглыми отверстиями диаметром 10 — 20 мм, просверленными в шахматном порядке, общая площадь фильтра должна составлять примерно 20 — 25% от общей поверхности трубы. Устанавливают в неустойчивых скальных или крупноблочных рыхлых породах. Трубы берут диаметром 76, 102, 152 мм, соответственно с отверстиями диаметром 12, 16, 18 мм, с расстоянием между ними 30, 35, 40 мм.
Стальной щелевой фильтр — стальная труба, на которой прорезают в шахматном порядке прямоугольные отверстия (щели) шириной от 1,5 до 3 мм, длиной от 26 до 100 мм.
Фильтр с проволочной обмоткой — перфорированная труба с приваренной по длине опорной проволокой диаметром 3 — 4 мм, на которую навивают стальную проволоку толщиной от 1,5 до 2 мм так, чтобы между витками не было просветов. Все крепят сваркой. Таким образом между трубой и обмоткой остается пространство, равное толщине опорной проволоки.
Сетчатый фильтр — перфорированная труба с опорной латунной проволокой диаметром 2,5 — 3 мм, поверх которой закрепляют сетку. Опорную проволоку навивают на трубу по спирали через 15 — 30 мм, виток от витка. Все крепят отдельными точками чеканкой. Сетка из красной меди бывает с отверстиями от 0,10 до 0,50 мм, ходовыми — 0,25 мм. Отверстия должны быть в два раза меньше диаметра песчинок.
Длина и толщина фильтров разная. Применяют для различных песков, кроме однородных мелкозернистых и глинистых.
Гравийные фильтры различают двух типов. Первый — засыпают гравий в скважину после ее устройства, второй — опускают дырчатую трубу или сетчатый фильтр, которые по мере подъема обсадных труб обсыпаются гравием. Зерна гравия берут в 10 — 12 раз крупнее диаметра водоносного песка.
Диаметр фильтров берут таким, чтобы они могли свободно опускаться в обсадную трубу или пробуренную скважину без обсадной трубы.
Штанги — стальные трубы особого проката с утолщенными стенками вообще и особенно на концах. Соединяют между собой стальными муфтами. К штангам крепят инструмент для выполнения вращательного или ударного бурения. Трубы должны быть очень прочными на сжатие, растяжение, скручивание. Нормальная длина штанг — 3 м, но бывают короткие штанги длиной 1, 1,5, 2 м.
При начальной стадии бурения (забуривание) скважины короткие трубы весьма удобны.
Для бурения небольших по диаметру скважин глубиной до 30 м можно применять обычные стальные газовые трубы или водопроводные, которые скрепляют между собой в колонны, лучше всего не обычными, а стальными муфтами. Длина муфт должна равняться двойному диаметру трубы. Обычные муфты мало пригодны.
Можно применять стальные прутки квадратного или круглого сечения, а также стволы молодых деревьев (дуб, ясень, ель, лиственницу), но только для ударного бурения с предварительным укреплением концов сталью.
