Для того чтобы обеспечить металлический контакт между соединяемыми проводниками, их контактные поверхности предварительно очищают от всякого рода пленок, применяя при этом смывание, химическое растворение пленок и механическую очистку; часто эти способы используют совместно. Эффективна механическая очистка в сочетании со смыванием или растворением. Способы очистки поверхностей выбирают в зависимости от материалов контактных элементов, наличия на них защитных металлических покрытий, вида пленок и способа выполнения контактного соединения.

Самый простой способ очистки поверхностей — механический, с помощью стальных щеток и щеток из кардоленты. Контактные поверхности алюминиевых проводников очищают особенно тщательно, нанеся предварительно слой технического вазелина или других защитных смазок для исключения повторного окисления поверхностей соединяемых элементов. Под слоем смазки с помощью специальных щеток чистят внутренние контактные поверхности алюминиевых овальных или трубчатых соединителей. На специализированных заготовительных участках для очистки контактных поверхностей применяют вращающиеся щетки.

Покрытые масляными пленками поверхности предварительно обезжиривают растворителями, а затем очищают механическим способом до металлического блеска. С целью предотвращения повторного загрязнения соединяемые поверхности защищают. Защиту выбирают в зависимости от способа выполнения контактного соединения, материала контактных элементов и условий эксплуатации соединений. Так, при контактной сварке или пайке поверхности соединяемых элементов защищают от окисления флюсами, а если применяют соединение болтами, опрессовкой или скруткой, то контактными смазками.

Защитные контактные смазки (пасты) должны иметь высокую адгезию, обладать относительно высокой степенью каплепадения, быть химически нейтральными, стабильными во времени и эластичными. В качестве защитных контактных смазок и паст используются конденсаторный вазелин, кварцевазелиновая паста и др. Смазки наносят тонким слоем.

Подготовка скважины к работе.

Когда скважина прошла водоносный горизонт и дошла до нижнего водоупорного слоя, ее тщательно очищают желонкой. Затем измеряют глубину скважины от верхнего настила до дна водоносного слоя. После чего в водоносный слой на колонне водоподъемных труб опускают фильтр. Он должен опускаться свободно, без закрутки. Далее пространство между фильтром и стенками скважины засыпают чистым крупным песком или мелким гравием, одновременно с этим поднимая колонну обсадных труб на всю высоту фильтра. Эта засыпка также способствует очистке воды. Если фильтр со временем засорится, его придется вынуть из скважины и промыть, затем поставить на место, предварительно очистив скважину желонкой от засыпки, а после установки фильтра опять засыпать пространство вокруг него.

Фильтр.

Фильтр — это важнейший элемент водоподъемного устройства скважины. Его задача — защитить водоподъемную трубу от песка, который всегда имеется в водоносном слое. Собственно фильтрацию обеспечивает металлическая сетка с ячейкой необходимого размера, опирающаяся на каркас, защищающий ее от смятия. Изображенный на рисунке фильтр конструктивно представляет собой трубу с перфорацией, вокруг которой с зазором расположена металлическая сетка. Зазор обеспечивает редкая навивка из проволоки. Могут, конечно, применяться и другие конструкции фильтра.

Устройство фильтра для скважины: 1 - труба; 2 - перфорация; 3 - навивка, обеспечивающая зазор; 4 - сетка.

Пески проходят бур-ложкой или желонкой, добавляя в скважину немного воды и глины (в качестве смазки). Если песок утрамбовался, применяют долото. Пока бур не войдет в водоупорную породу ниже водоносного слоя, используют обсадные трубы.

Пески-плывуны проходят желонкой ударным способом, одновременно осаживая трубу. Желонка должна быть длинной, а ее клапан — хорошо подогнан.

Вязкие глинистые породы можно бурить желонкой без клапана, бур-ложкой, змеевиком. Если порода твердая, ее периодически рыхлят долотом на глубину 500-700 мм. Обсадные трубы не применяют, если скважина не обваливается. Если глина мягкая вязкая, пользуются желонкой не только без клапана, но даже без башмака (или буром-змеевиком), поднимая и опуская его на 100-150 мм через несколько оборотов.

Через 500-700 мм инструмент вынимают и очищают, перед опусканием доливают около ведра воды.

Галечники и гравийные породы проходят с обсадными трубами, работая поочередно долотом и желонкой.

Сначала на месте будущей скважины роют шурф и устанавливают настилы. Затем над ним устанавливают вышку, снимают верхний настил, по отвесу, спущенному с блока, отмечают центр на нижнем настиле и выпиливают отверстие по диаметру башмака обсадной трубы или соединительной муфты буровых труб. Затем укладывают верхний настил и по тому же отвесу проделывают в нем такое же отверстие. Эти отверстия обеспечат вертикальность буровой колонки (это необходимо для успешного бурения). Далее собирают бурильную штангу (снизу навинчивают бур, сверху — вертлюг) и вывешивают ее над отверстием.

С помощью подъемника штангу опускают в шурф сквозь оба настила. Если необходимо, бурильную колонку наращивают второй штангой. Затем на удобной высоте (1-1,5 м) крепят на штанге хомут-вороток.

Начинают бурение, вращая штангу вдвоем, передавая друг другу рукоятки воротка. Третий периодически проверяет вертикальность бурильной штанги с помощью отвеса (это необходимо на начальном этапе бурения). На штанге делают отметку (мелом) на высоте 600-700 мм от верхнего настила. Затем начинают вращать штангу до тех пор, пока отметка не опустится до настила. После этого штангу извлекают подъемником, очищают бур от породы, снова опускают штангу и делают на ней новую отметку. Потом переставляют хомут на удобную для работы высоту. Если колонку необходимо нарастить, снимают с нее вертлюг, навинчивают переходную муфту (отрезок трубы с соответствующей внутренней резьбой, его длина должна быть не менее двух диаметров штанги), в нее ввинчивают следующую трубу, а на верхний конец этой трубы снова вертлюг. В устойчивой породе можно пробурить скважину на всю глубину, не используя обсадную трубу.

Если же порода обваливается в скважину, то сначала бурят скважину глубиной 1-3 м (сколько удастся) и опускают в нее обсадную трубу с башмаком, забивая и завертывая ее. Внутренний диаметр обсадной трубы должен быть на несколько миллиметров больше диаметра муфт колонки. Забивают трубу кувалдой через деревянную прокладку. Если труба плохо опускается, ее вращают по часовой стрелке и против. Если грунт мягкий, иногда удается осадить трубу одним забиванием, не вращая. После заполнения трубы породу извлекают желонкой. На этом этапе следуют повторяющиеся циклы: снимают вертлюг, навинчивают новую штангу с помощью муфты, на нее навинчивают вертлюг и накидывают его серьгу на крюк подъемника, переставляют хомут, делают отметку мелом и бурят. При бурении неустойчивых пород бур не должен опускаться ниже башмака обсадной трубы более, чем на половину своей длины (во избежание обвала).

Поэтому бурение чередуют с осаживанием обсадной трубы, которую при необходимости также наращивают с помощью соответствующих ее резьбе соединительных муфт. Понятно, что перед тем как навинтить новую обсадную трубу, ее надо надеть на буровую колонку, сняв с последней вертлюг. Обсадную трубу поднимают на нужную высоту тоже с помощью подъемника. Для этого на трубе закрепляют съемный хомут-вороток и накидывают на него две петли из троса на рукоятки воротка и на крюк подъемника. Длина обсадной трубы должна быть не слишком велика, иначе для ее осаживания и для вращения воротка, надетого на бурильную штангу, придется работать на помосте. Такой помост, если все же необходимо его использовать, устраивают в виде настила, который крепят к ногам буровой вышки. Если буровая колонка плотно сидит в скважине, ее отрывают от породы, используя две ваги (балансы), которые опирают на козелки (см. рис.).

Извлечение буровой колонки с помощью ваг: 1 - козелки; 2 - ваги; 3 - специальный разъемный хомут для упора ваг; 4 - буровая колонка.

Буры (буровые головки).

Буровая головка — это режущий или ударный (или и то, и другое) инструмент, который крепится на конце нижней штанги буровой колонки. Режущий (вращательный) бур врезается в породу при вращении, при этом бур опускается вглубь, а порода заполняет полость между режущими плоскостями бура по всей его высоте. После этого буровую колонку с буром извлекают и очищают от породы. Если буровая головка имеет небольшую длину, она захватит мало породы, и весь цикл (спуск, вращение, извлечение, очистка), в котором собственно бурение занимает по времени незначительную часть, придется повторять слишком часто.

Поэтому понятно, что надо применять буры достаточно длинные — это увеличивает производительность каждого цикла и существенно сокращает время бурения скважины в целом. Существуют различные конструкции буров — они предназначены для бурения в породах разной устойчивости (см. рис.).

Буровые головки: 1 - бур-ложки (гладкая и спиральная); 2 - спиральные бур (змеевик); 3 - бур-долото (плоское, коническое и пирамидальное); 4 - желонка.

Бур-ложки применяют для бурения малоосыпающихся пород (влажный песок, глинистый песок, суглинок, песчаная глина, песок с мелким гравием). Конструктивно буровая ложка представляет собой стальной цилиндр с продольной или спиральной прорезью, снабженный резьбовым хвостовиком. Изготавливают ее или из свернутой стальной пластины, или из стальной трубы с обязательной последующей закалкой. Длина ложки около 700 мм, диаметр зависит от диаметра скважины и обсадной трубы. Стандартные диаметры бурложек и соответствующих обсадных труб приведены ниже в таблице:

Спиральный бур (змеевик) предназначен для глин и суглинков, содержащих гравий. Его рабочая часть конструктивно выполнена в виде скрученной в спираль (наподобие сверла) стальной полосы. Нижний конец бура представляет собой нож; шаг спирали равен диаметру. Для того чтобы изготовить змеевик, полосу инструментальной стали нагревают в кузнечном горне до белого каления. Один конец зажимают в тиски, другой скручивают ключом.

Бур-долото применяют для ударного бурения в твердых породах. Долота бывают разной формы: плоские, крестовые и пр. Во время работы после каждого удара их нужно повернуть примерно на 15° (1/12 оборота) для получения круглой скважины.

Желонка — это инструмент, предназначенный для извлечения как осыпающейся и рыхлой, так и пробуренной (например, долотом) породы.

Извлекают породу с помощью желонки ударным способом, поэтому внизу у нее имеется острый башмак, диаметр которого превышает диаметр корпуса на 4-6 мм.

Корпус желонки — цилиндр длиной 2-3 м, изготовленный из стальной трубы (например, газовой), а дно снабжено клапаном (стальным шаром или диском), который не позволяет породе высыпаться, когда ее после заполнения начинают поднимать вверх. В таблице приведены стандартные размеры желонок и соответствующих обсадных труб.

Обсадная труба.

Обсадная труба защищает скважину от осыпания и обвала стенок при проходе через сыпучую (неустойчивую) породу и от проникновения воды при проходе через водоносные горизонты с непригодной для употребления водой.

Внутренний диаметр обсадной трубы должен быть на 7-15 мм больше диаметра башмака или соединительной муфты буровой колонки. Обсадные трубы наращивают с помощью соединительных муфт. Рабочий (нижний) конец обсадной трубы снабжают башмаком-муфтой, нижняя часть которого обработана в виде режущей кромки (рис.).

Башмак обсадной трубы: а - зубчатый; б - гладкий; 1 - зубья; 2 - гладкая режущая кромка; D - диаметр режущей кромки (на 3-5 мм больше диаметра соединительной муфты обсадных труб).