Из чего состоит скважина


Конструкция скважины: как устроена и из чего состоит

Типичным объектом водозабора в России всегда был колодец. Но в настоящее время все большую популярность получают скважины. В чем-то причиной такого явления становится ухудшение экологической обстановки, связанное с жизнедеятельностью человека – качество жидкости из верховодных источников уже не удовлетворяет потребителя. Конструкция скважины позволяет производить забор воды из глубинных водоносных пластов, имеющих более мощные фильтрующие слои грунта.

Основные элементы водозабора

Строение типовой скважины включает в себя следующие устройства:

  • шурф – отверстие в грунте, выполняемое бурением;
  • обсадная колонна – устройство, предохраняющее стенки шурфа от обрушения, на нижнем конце обсадной колонны устраивается фильтрующий участок;
  • донный гравийные фильтр, производящий первичную фильтрацию воды и перекрывающий нижний торец обсадной колонны от проникновения или и песка;
  • питающая труба – труба меньшего диаметра внутри обсадной колонны, на нижнем конце оснащается, в ряде случаев, фильтром тонкой очистки, верхним концом присоединяется к насосу для откачки воды;
  • возможен и часто применяется способ применения погружных или глубинных насосов не в наружном исполнении, а размещаемых непосредственно внутри обсадной колонны. В этом случае подача воды наверх производится по шлангу. Водозабор производится также через фильтр тонкой очистки, укрепляемый непосредственно на насосе;
  • обратный клапан – устройство для поддержания столба воды в заборной трубе при использовании наружных центробежных насосов;
  • оголовок – служит для защиты ее устья от попадания посторонних предметов и мусора. Также выполняет дополнительные функции – герметизация водозабора, увеличение дебета скважины за счет возможности создании отрицательного давления при откачке воды, надежное крепление подвесного оборудования и электропроводки к погружным насосам, упрощенный переход с размера на размер труб между водозаборной трубой и системой водоснабжения дома.

Колонна обсадная

Устанавливается по окончании бурения и вскрытия водоносного слоя. Часто установка обсадной колонны производится по ходу бурения скважины, что зависит от характеристики проходимых грунтов, на рыхлых и песчаных грунтах параллельное обсаживание неизбежно.

Рис.1. Труба обсадная муфтовая стальная

Соединение обсадных труб в колонну производится по мере заглубления шурфа. Может применяться как сборка с применением специальных муфт или непосредственно трубу к трубе на трубах с высаженными концами и нарезанной резьбой – с одного конца (на высадке) внутренней, на втором наружной.

Рис.2. Труба обсадная из поливинилхлорида с высаженными концами

При подборе размеров труб для обсадки стенок учитывается необходимый дебет скважины. Рачительный хозяин предпочтет применить увеличенный диаметр обсадки, предусматривая в дальнейшем возможность установки внутрь новой обсадки, когда старая износится и выйдет из строя. Это называется «ремонтный размер».

Фильтрующие устройства

Система фильтрации состоит из донного гравийного фильтра и фильтрующих элементов на первой трубе колонны.

Донный фильтр

Этот элемент нужно выполнить непосредственно по окончании процесса бурения. Чтобы устроить такой фильтр нужно засыпать в устье скважины несколько ведер гравия в смеси мелкой и средней фракций, затем несколько раз приподнять и опустить обсадную колонну. В результате таких действий гравий просыплется в затрубное пространство и создаст надежный замок от проникновения ила и песка внутрь обсадки.

Фильтр на обсадке

Такие фильтры устраиваются на нижней секции обсадной трубы. Для этого на ней выполняются проемы, которые могут иметь различный вид:

  • перфорированный в виде отверстий диаметром 12 – 15 мм в стенках трубы;
Рис.3. Проволочный многослойный фильтр на перфорированной трубе, намотка защищена от смещения сваркой продольным швом
  • щелевидный, в виде поперечных или продольных щелей, которые могут быть выполнены с применением «болгарки» непосредственно на месте выполнении работ;
Рис.4. Сетчатый щелевидный фильтр для скважины
  • вырезкой проемов с установкой продольных ребер, если фильтрующий элемент выполняется нержавеющей проволокой или с установкой спиральных ребер, если для фильтра применяется сетка.

По мере засорения фильтров, а это неизбежно, производится раскачка скважины для их очистки. Наиболее интенсивное заиливание водозабора происходит при длительном его простое.

Насосы

От правильного выбора агрегата для откачки воды из скважины зависит, насколько эффективным будет все строение.

Основными типами насосов для скважин являются:

  • погружные;
  • глубоководные;
  • поверхностные.

Параметры первичного выбора насоса следующие:

  1. Соответствие наружного диаметра агрегата внутреннему диаметру обсадной трубы – он должен быть меньше примерно на 15 – 20 мм.
  2. Мощность насоса должна быть оптимальной для данной скважины, ее дебита и потребности в воде.
  3. Высота столба – характеристика, говорящая о способности агрегата поднимать воду на определенную высоту. Для глубоких водозаборов рекомендуются глубоководные насосы. Важно! Эти устройства не могут работать без воды, при попытке проверить его насухо, он мгновенно выйдет из строя.
  4. Производительность (л/час) – основной показатель, учитываемый при подборе насоса, он должен быть не менее величины максимального единовременного потреблении воды в хозяйстве.

Внимание! В скважинах нельзя применять вибрационные насосы, которые приводят их к разрушению под действием вибрации насоса, особенно если наступает явление резонанса.

Обратный клапан

Служит для сохранения столба воды в заборной трубе. Применяются различные конструкции: лепестковые, шаровые и другие. Обеспечивает наличие воды в рабочей камере центробежного поверхностного насоса, без чего его работа невозможна. Состоит из корпуса и рабочего клапана.

Заключение

Современная скважина состоит из ряда последовательно расположенных узлов и агрегатов, позволяющих не только выкачивать воду из подземных водоносов, но и производить ее предварительную фильтрацию. Такое направление в водоснабжении представляется перспективным и имеет большое будущее.

Советуем почитать: Оголовок для скважины

Возможно вам также будет интересно почитать: Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

oburenie.ru

Из чего состоит скважина на воду

Примерно 97% запасов пресной воды находится под землей. Для извлечения воды из-под земли люди бурят скважины и копают колодцы. Эту воду используют в домашнем хозяйстве, в сельском хозяйстве, в промышленных целях, для обеспечения питьевой водой поселков и городов. Некоторые скважины дают горячую, или геотермальную, воду. Но чаще люди пользуются «холодными» скважинами. Кроме того, скважины бурят в научных и исследовательских целях, чтобы изучить качество и объемы воды, находящейся под землей. Такие скважины называются дозиметрическими колодцами или наблюдательными скважинами.

Независимо от предназначения, скважина – это искусственное отверстие, пробуренное с поверхности земли с целью добычи какого-либо жидкого вещества (воды, нефти или природного газа). Обычно у скважины небольшой диаметр – не более 3 метров. Мы рассмотрим более подробно водозаборные скважины.

Из чего состоит скважина

Верхняя часть скважины обычно называется устьем. Внешний вид устья скважины зависит от того, для чего она предназначена, когда и как ее бурили, какие материалы использовали при ее сооружении. Так, например, скважину с большим диаметром называют колодцем. Колодец может быть деревянным, обложенным камнем и т.п. Обычные скважины – это, как правило, трубы от 5 до 25 см в диаметре, выступающие над уровнем земли не больше, чем на 60 см. В холодном климате над устьем скважины часто делают надстройку (домик или сарай), чтобы защитить скважину от замерзания. Если скважина находится поблизости от дороги, ее размещают в подвале или сооружают ее под сводом. В таком подвале пол и стены цементируют, добавляют дренажную систему и железную крышу.

Типичные компоненты скважины: изолирующая прокладка, колонна обсадных труб, уплотнение затрубного пространства, скважинный фильтр и насос.

Обсадные трубы, скважинный фильтр и уплотнители

Изолирующая прокладка располагается в верхней части скважины, это своеобразная крышка, защищающая скважину от попадания в нее насекомых, мелких животных, грязи и пыли. В этой крышке обычно есть входное отверстие, предназначенное для проведения замеров уровня воды. Кроме того, в ней может быть фильтр-отверстие для выравнивания давления в скважине при поднятии уровня воды.

Обсадные трубы выполняют несколько очень важных функций. Во-первых, это трубопровод, не дающий стенкам скважины осыпаться в условиях рыхлых, неплотных грунтов. Во-вторых, это своеобразная опора для насосного механизма. В-третьих, обсадная колонна является неотъемлемой частью уплотнения затрубного пространства, предназначенного для предотвращения попадания поверхностных и неглубоко залегающих грунтовых вод в скважину и, соответственно, в глубинные воды.

Обсадная колонна обычно выступает над поверхностью земли не менее чем на 30 см в рыхлых породах (например, в песчаниках и галечных породах) и заполняет скважину по всей длине. В случае с твердыми, плотными формациями (базальтовыми или сланцевыми) обсадные трубы устанавливают только в верхней части скважины. Но даже при самых лучших условиях 5,5 метров – это минимальная длина обсадной колонны.

Уплотнение затрубного пространства является непроницаемой преградой, обычно из цемента или глины, расположенной между трубами обсадной колонны и окружающим их грунтом. Оно не дает поверхностным и некачественным грунтовым водам попасть в скважину или в глубинные воды. В глубинных скважинах уплотнение затрубного пространства забивается, по крайней мере, на 1,5 метра вглубь водоупора водоносного пласта. Иногда уплотнение делают даже на большой глубине между двумя разными водоносными пластами, так чтобы вода из первого не попадала во второй. В противном случае ресурсы верхнего водоносного пласта может иссякнуть или загрязнить нижний.

Скважинные фильтры отфильтровывают песок и гальку при поступлении потока воды в скважину. Фильтры могут быть различными: от высокотехнологичных, длиной больше 15 метров, до самых простых – несколько отверстий внизу обсадной колонны. Вид используемого фильтра зависит от типа геологической формации и предназначения скважины. Но скважинный фильтр требуется не всегда.

Иногда вода из скважины поступает на поверхность земли под артезианским давлением. Однако для большинства скважин требуются насосные механизмы для забора воды. Как правило, используются центробежные насосы, поднимающие воду за счет вращения лопаточного колеса в корпусе насоса. Центробежные насосы обычно располагаются на поверхности земли, радом со скважиной. Они бывают различной мощности, но, как правило, качают воду с глубины не более 8 метров. Для более глубоких скважин используют подводные насосы (как мотор, так и сам насос находятся под водой), которые подвешивают в стволе скважины. Для глубинных скважин применяют турбинные насосы, при этом мотор насоса располагается на поверхности земли.

Как устроена скважина на воду: принцип работы

«… А потому что без воды и не туды и не сюды!» – давно уже всем знакомая строчка из старой песни. И эти слова на 100% справедливы. Без источника живительной влаги совершенно невозможно обойтись. В городских условиях эта проблема решается по средствам централизованного водопровода, который есть в каждом жилом, административном или любого другого рода строениях.

На приусадебных участках в садоводческом сообществе или же в домах, построенных в загородном коттеджном поселке дело обстоит немного иначе. Не всегда есть возможность протянуть водопроводную магистраль в удаленные от города уголки. В такой ситуации крайне необходимо извлекать воду из недр земли. Скважина на воду — великолепное решение в данной ситуации.

Разновидности скважин

По глубине бурения скважины делятся на два типа:

  • Водоносные скважины на песок.
  • Артезианские скважины.

Скважина на песок

Великолепный источник воды в тех местах, где централизованная магистраль недоступна. Подойдет как для приусадебных участков в дачном кооперативе, так и для загородного дома. Преимуществами этой скважины является простота и относительно небольшая стоимость работ. Время, которое уйдет на обустройство системы, составляет приблизительно 2-3 дня. Все будет зависеть от глубины залегания водоносного слоя.

Если вы собираетесь выращивать цветы — вам будет интересно узнать? как создать клумбы своими руками из подручных средств .

Вам необходим мотобур, но вы не готовы его покупать? Прочтите эту статью. она вам поможет.

Скважину такого типа можно выполнить двумя способами:

  • Ручной. Прохождение слоев грунта производится канатно-ударным способом.
  • С привлечением малых буровых установок. Для обеспечения выполнения работ на участок привозится небольшая станция, которая под контролем специалистов и выполняет процесс бурения.

Многие специалисты рекомендуют прибегать ко второму методу, так как он позволяет провести монтаж обсадной трубы с диаметром, необходимым для установки погружного насоса .

Однако, у этих скважин есть некоторые недостатки. Первый и основной в этом списке — перебои с подачей воды, связанные с сезонными перепадами уровня живительной влаги в водоносном слое. Второй и не менее важный фактор — необходимость периодического обслуживания скважины. Это по большей части касается владельцев дачных домиков, в которых вода необходимо только по сезону.

Все заключается в том, что фильтр, который устанавливается непосредственно в скважине подвергается заиливанию. Поэтому подъем воды должен быть постоянным. Ну и последний важный момент — срок службы. В зависимости от интенсивности использования ресурсов, он может составлять от пяти до пятнадцати лет.

Артезианская скважина

Более дорогостоящий и в тот же самый момент эффективный способ централизованной подачи воды. При обустройстве скважин такого типа применяется крупная техника, которая позволяет углубиться приблизительно на 200-300 метров. Качество извлекаемой на поверхность воды намного лучше, чем у той, которая выкачивается из песчаного слоя. Также практически не засоряется фильтр, который устанавливается в нижней части подающей трубы, диаметр которой может составлять 219 мм. Постоянство наличия живительной влаги может быть гарантирована на 99%, а срок службы достигает 50 лет .

Но даже и такие скважины имеют свои минусы:

  • В зависимости от глубины залегания водоносного слоя, вода может содержать в своем составе самые разные соединения железа, которые требуют установки дополнительной системы фильтрации.
  • Высокая стоимость проведения бурильных и монтажных работ.
  • Обязательное согласование проекта и получение разрешения на бурение артезианской скважины.

Принцип работы скважины

На фото принципе работы скважины

Для начала кратко о самой конструкции. В почве бурится отверстие, в которое потом опускается обсадная труба с установленным на конце фильтром. Его функция заключается в очистке воды от мелких частиц песка или иных нерастворимых составов. Далее, вода под естественным давлением грунта заполняет пустоту обсадной трубы на определенный уровень, который принято называть статическим.

Существует и второй показатель — динамический уровень. Он указывает отметку в стволе скважины, ниже которой при интенсивном использовании ресурса вода не опускается. В зависимости от насыщенности водоносного слоя и его толщины, она может быть разной и при бурении скважин на песок настоятельно рекомендуется устанавливать насосное оборудование с защитой от сухого хода.

После того как бурильные работы окончены и установлена обсадная труба. в ствол скважины опускается насосное оборудование, к которому заранее подсоединен обратный клапан, напорная труба и питающий электрический кабель. Как правило, это глубинный погружной насос, мощность которого необходимо рассчитать исходя из удаленности водоносного слоя от поверхности земли и расстояния от скважины до потребителя.

Стоит отметить, что в тех случаях, когда скважина бурится на песок, невзирая на фильтр, установленный внизу, необходимо приобретать насос, конструктивные особенности которого позволяют прокачивать воду с небольшим содержанием мелких песчаных фракций.

После того как напорный трубопровод выведен наверх, к нему подсоединяется автоматическая система контроля давления в магистралях потребителей и специальный гидроаккумулятор. Конечно, это немного повлияет на стоимость обустройства скважины, но впоследствии поможет избежать неприятностей, связанных с преждевременной остановкой насосного оборудования.

Несколько рекомендаций по выбору материалов

По принципу работы погружные насосы делятся на два вида: центробежные и вибрационные. Для того чтобы скважина работала долго и бесперебойно, необходим монтаж насоса центробежного принципа действия, так как вибрационные могут разрушить стенки обсадной трубы, что пагубно скажется на дальнейшей работе скважины.

При выполнении напорной магистрали необходимо использовать поливинилхлоридные трубы.

Для обсадной трубы есть несколько вариантов и выбор будущего ствола напрямую зависит от состава грунта и наличия плывунов (либо непластифицированный поливинилхлорид, либо сталь).

Основы и процесс бурения скважин на воду

Бурение на воду, это достаточно важное дело, особенно в местах, где стоят частные дома и, как правило, нет водоканала. Подобные скважины позволяют людям иметь у себя на участке постоянно воду и использовать её для полива или в качестве питьевой воды. При проведении работ по бурению скважин, часто приходиться заказывать услуги специалистов, которые могут с помощью опыта и необходимой техники, быстро разведать обстановку найти воду и проделать к ней скважину, но некоторые люди, в целях экономии, делают всё своими руками.

Для самостоятельной работы по добыче воды, нужно помнить о некоторых аспектах и правилах. Всю работу можно разделить условно на несколько этапов, таких как:

  • Подбор места для скважины
  • Работа по бурению вручную или с помощью техники
  • Дробление породы и её удаление
  • Упрочнение стенок в скважине

На самом деле работа по бурению скважины достаточно сложная. Тут всё нужно сделать правильно, ведь от качества проделанной работы напрямую зависит производительность, количество воды и её чистота, а также срок эксплуатации скважины.

Выбор места для скважины

Первым делом, при бурении скважины, необходимо подобрать место. Сделать это достаточно просто, если следовать необходимым рекомендациям. Как правило, больше всего при выборе места опираются на экономический аспект и это понятно, ведь чем ближе будет вода к дому, тем меньше придётся тратить денег на рытьё траншей и покупку труб для установки развязок.

Само собой, что экономия — это важный критерий, но всё-таки нельзя располагать скважины близко к дому. Расстояние объекта должно быть не меньше трёх метров от частного дома. Кроме того, важно следить, чтобы был лёгкий доступ для буровых машин. Они достаточно габаритные, поэтому ворота и заезд, должны быть не меньше трёх метров.

Бурить можно только в местах, где почва имеет относительно ровную поверхность, и, главное, чтобы вверху не было электропроводок на расстоянии двух метров, а под землёй не проходили провода или трубы от коммунальных систем. При рытье скважины нужно рассчитать сразу, куда будет сливаться техническая вода. Важно также помнить о том, что впоследствии на объекте нельзя строить никаких зданий, и особенно это касается места, где находиться артезианская вода. Артезианские воды находятся под большим давлением.

Процесс бурения скважины

Процесс бурения может быть нескольких видов, но, как правило, он включает в себя основные этапы, а именно:

  • дробление почвы
  • удаление почвы
  • укрепление стенок

С дроблением почвы, всё достаточно просто. Обычно используется ударный бур, который просто дробит почву на мелкие кусочки. При использовании такого способа почти нет разницы, какая структура у почвы. Буровые машины, могут без особого труда выбить материнскую породу, и пройти дальше до залегания грунтовых вод. Также различаются ещё дополнительно такие виды, дробления почвы, как взрыв, использование электрических или гидрологических процессов, но они применяются крайне редко.

Удаление почвы, намного интереснее в плане проведения работы. Есть также несколько видов удаления почвы. Чаще всего применяется гидрологический вид, а, точнее, говоря, в скважину закачивается необходимое количество воды или глинистой смеси, которая просто приподнимает всю почву на поверхность, а дальше её просто нужно убирать по мере поступления вручную или с помощью специальной машины.

Удаление почвенной породы, может производиться и с помощью специального бура, которые имеют спиралевидное устройство, и тогда прямо во время процесса, почка сразу будет поступать наружу. Также могут ещё использовать сжатый воздух для удаления почвы или комбинированный процесс.

В наше стране, само собой, чаще всего применяется именно гидрологический способ, ведь он сравнительно дешевле, нежели применение специальной техники или комбинированных процессов удаления почвы.

Суть этой технологии удаления почвы в том, что в скважину закачивают воду через специальные штанги. Из-за повышения давления, почва постепенно приподнимается.

Можно измельчённую почву снимать руками, но чаще всего используются просто насосы, которые сразу же выбрасывают измельчённые частицы земли в отстойник. Именно поэтому при выборе места для бурения скважины, нужно определиться, куда будет сливаться вода.

Иной раз может быть использована непростая вода, а глинистый раствор, но только при бурении мягких слоёв породы. При использовании глинистого раствора можно выделить сразу несколько положительных факторов. В первую очередь в мягких породах и так залегает глина, поэтому для его создания нужно будет просто закачать воду. Порода при использовании глинистой воды, удаляется быстрее. Одновременно с удалением почвы, глина оседает на стенки скважины и тем самым укрепляет их, и не даёт произойти обвалу, до момента установки трубы.

Бурение твёрдых слоёв почвы

Фактически когда производиться бурение твёрдых слоёв почвы, ничего не меняется, но применяется техническая вода. Подобный способ нашёл себе применение, при бурении скважин в известковых породах или подобных по структуре. Техническая вода не только выводить хорошо твёрдые породы из скважины, но также используется и для определения глубины залегания грунтовых вод. Дело в том, что во время бурения скважины, вода просто уходит в грунт. Процесс разработки скважины заканчивается в тот момент, когда вода начинает уходить в грунт, максимально.

Основные способы бурения скважин

Способов, как уже было сказано выше, для бурения скважин достаточно много. Если наглядно рассматривать некоторые из них, то можно выделить несколько ударных, ударно-канатных электрических и гидрологических технологий.

  1. Самый популярный способ бурения производится с помощью ротора. Такой процесс был позаимствован у нефтяников. Суть в том, что специальное шарошечное долото, с помощью ротора, который вращается от двигателя внутреннего сгорания, как на обычной машине, разрушает породу. Такой способ, особенно часто используют при разрушении твёрдых пород, а, точнее, говоря, скальных структур или известняка. Как правило, одновременно вместе с бурением проводиться удаление породы с помощью, специального раствора. Такой способ ещё называется бурение с промывкой.
  2. Ударно-канатный способ пришёл с окраин Китая. Эта технология использовалась ещё в древние времена, поэтому её можно точно назвать самой долгой и трудоёмкой. Суть состоит в том, что в трубу сбрасывается груз, который проникает в почву. К нему дополнительно крепиться специальный стакан, которые набирает небольшое количество почвы. Дальше почву просто достают из скважины и процесс повторяется. Такое бурение подходит только для глиняных или песчаных почв.
  3. Гидробурение редко используется на просторах нашей страны, но всё-таки такое бурение скважин можно назвать одним из самых действенных и быстрых, если дело касается песчаных или рыхлых пород. Суть бурения состоит в том, что нагрузка на почку, подаётся только с помощью воды, которая при большом давлении направляет инструмент, в скважину и сразу удаляет оттуда почву. Эту технологию можно применять только при бурении скважин, которые не превышают по своей глубине 15– 20 метров, но зато достаточно широкий диапазон скважин в диаметре, ведь при гидробурении можно сделать скважину с диаметром в 30 см.
  4. Для того чтобы сделать скважину большей глубины при использовании гидробурения, нужно использовать так называемый забурник. Разница в том, что помимо забурника также используется ещё и специальный раствор из воды и бентонитовой глины в отличие от гидробурения с использование простой воды. В этом случае бентонитовая глина, сразу укрепляет стенки скважины, но для такого способа бурения требуется большое количество труб. Скважина в итоге приобретает телескопическое строение.

Упрочнение стенок скважины

Укрепить стенки скважины нужно и можно только при использовании специальной технологии и материалов. Как правило, используют обсадные трубы из простого чёрного металла. То есть применяются цельносплавные или электросварные металлические трубы.

Важно помнить, что металл достаточно разный по своей структуре. Именно поэтому нержавеющие трубы ставить в скважины нерентабельно. Оцинкованные трубы не подходят для установки в скважину, которая будет использовать для питьевой воды, так как значительно падает качество жидкости.

Раньше использовались только чистые трубы из чёрного металла, но сейчас применяется уже технология двойной обсадки. Это своего рода изоляция с помощью пластикового вкладыша. Пластик изолирует, трубы с внутренней стороны, и тем самым повышается не только срок эксплуатации скважины, но к тому же не ухудшается качество воды, которую можно спокойно применять как питьевую.

Работа по бурению и упрочнению скважины часто взаимосвязана. Точнее говоря, может быть использовано последовательное упрочнение или прямое после окончания буровых работ. Если нет никаких осложнений, но после определённой стадии бурения, устанавливается обсадная труба, а дальше уже используется долото, но уже меньшего диаметра.

По сути если нет никаких, проблем при бурении скважины, почка мягкая, а залегания водяного горизонта, находиться на средней глубине, то бурение можно заканчивать. Последний этап — это прокачка воды до полной прозрачности, но иной раз подобного эффекта трудно добиться, если вода сама по себе имеет примеси и не предназначена в качестве использования питьевой воды.

Заключение

Бурение скважины в некоторых случаях значительно упрощает жизнь, особенно если речь идёт о частных секторах, поэтому не стоит откладывать эту работу в долгий ящик. Провести бурение достаточно просто ведь в итоге всё обуславливается только наличием необходимых инструментов и желанием.

Источники: http://www.bur.su/info_7.html, http://1decor.org/kommunikacii/ustroistvo-skvajini-prinzip-raboti.html, http://stoki.guru/vodoprovod/skvazhiny/osnovy-i-process-bureniya-skvazhin-na-vodu.html

rusbyr.ru

Из каких элементов состоит скважина?

Устройство водозаборной скважины, как и любой другой, не такое и сложное, но имеет свои нюансы и особенности. По сути, что это? Глубокий колодец с маленьким диаметром. Такое сооружение бывает разных типов, от этого зависит его глубина, и какое дополнительное оборудование понадобится. Из чего же состоит конструкция скважины, на какой глубине она должна размещаться? Давайте разберемся в этом.

На какую глубину бурится?

Глубина колодца может быть разной – этот момент зависит от расположения водоносного слоя. В среднем это от 30 до 50 метров. Но есть варианты с глубиной от 100 до 200 метров. Перед началом бурения почва исследуется, и выявляется водонапорный слой.

Естественно, чем глубже шахта, тем мощнее нужно оборудование для подъёма воды. Но при этом поднимаемая на поверхность жидкость будет наиболее чистой. Самыми глубокими и качественными считаются артезианские источники.

Разновидности скважин

Конструкция скважины зависит от поверхности водоносного слоя, она может быть:

  • песчаной;

  • земляной;

  • глиняной.

В зависимости от насыщенности почвы тем или иным элементом и делается определенная шахта. В случае с моделью на песок, например, бурение проводится до середины или до самого дна водоносного слоя, после чего обязательно устанавливаются фильтры.

Как выглядит конструкция?

Она состоит из фильтра, расположенного на дне. Он предназначен для очистки жидкости, не пропускает частицы глины и песка в колодец. Очиститель может быть встроенной или внешней конфигурации. В последнем случае он надевается на обсадную трубу, которая также способна защитить шахту от обвалов.

Кроме очистителя влаги и обсадной трубы, ни одна шахта не обходится без такого важного элемента, как насос. Последний элемент – отстойник. В итоге скважина имеет такую конструкцию:

  • обсадная колонна;

  • фильтр;

  • насос;

  • отстойник.

Рассмотрим каждый приведенный элемент более подробно.

Конструкция обсадной трубы

Обсадная колонна – это основная часть всей конструкции. По сути, это обычная труба или несколько, соединённых между собой. Важно, чтобы была полная герметизация. Чаще всего она состоит из 3-х колон, которые постепенно устанавливаются в почву в процессе бурения.

Назначение такой конструкции — сдерживание обрушения почвы. Она же не пропускает загрязнённую влагу внутрь. Пространство, которое остается между земляной шахтой и обсадной колонной, должно цементироваться.

Система очистки

Фильтр – один из самых важных элементов, именно он отвечает за качество воды. Что это такое? Отрезок трубы, установленный на дне, в водоносном горизонте. Вся вода в колодец поступает, проходя через него. Его строение напрямую зависит от пород, через которые жидкость поступает в шахту. Обычно применяется простая перфорированная труба, особенно если почва известняковая – этот материал сам по себе природный фильтр.

Можно применить и защиту с гравийной обсыпкой или щелевой перфорацией. Толщина такого фильтра и состав зависят от почвы водоносного слоя. Нередко применяется и комбинирование – сетчатая фильтрация совместно с обсыпкой. Длина фильтра может достигать 5-8 метров, это обеспечит дом чистой водой.

Насос или станция

Без насоса воды из колодца не поднять. Чаще используются глубинные или погружные модели, особенно если подъем жидкости производится с больших глубин. Поверхностные насосы применяются только для небольших скважин. Так как диаметр столба небольшой, то погружной насос тоже имеет маленький диаметр, не более 10 см. Он погружается непосредственно в шахту до середины, ближе к дну.

Насос соединяется со шлангами, обеспечивающими водоснабжение дома. Если используется поверхностная модель, то она может быть установлена где угодно, даже в доме. Нередко применяются не одиночные аппараты, а целые насосные станции, обладающие высокой мощностью. В их комплектации может быть сразу несколько аппаратов для выкачивания жидкости.

Отстойник

Это последний элемент, обязательный для любой скважины. Это её нижняя часть, достигающая в высоту 3-х метров. Низ отстойника тампонируется. В нем оседают самые мелкие элементы, частицы грунта, в общем, всё то, что не смог задержать фильтр, а это неизбежно.

Для скважины можно использовать различные материалы, но чаще всего применяются пластиковые трубы или изделия из металлопластика. Они обладают такими же показателями, как и металлические, а в чем-то даже превосходят их. Но можно и комбинировать различные материалы. Для конструкции любой шахты самым идеальным вариантом будет использование обсадных стояков из нержавеющей стали, а внутри можно разместить пластиковые. В таком случае потребуется больше затрат как финансовых, так и по времени. Но зато такая система будет самой надежной и долговечной.

delovvode.ru

Из чего состоит скважина

Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, которая строится без доступа человека к забою и имеющая диаметр во много раз меньше длины.

Горная выработка — это искусственное углубление в недрах земли. Начало скважины называется устьем, дно — забоем, боковые поверхности — стенками или стволом.

Скважины различного назначения — это капитальные, дорогостоящие сооружения, работающие десятки лет.

Скважины предназначены для извлечения полезных ископаемых, для нагнетания в пласты различных агентов, для контроля над разработкой месторождений и др.

Незакрепленный открытый ствол скважины не представляет собой надежный канал для соединения продуктивного пласта с дневной поверхностью вследствие неустойчивости горных пород, наличия пластов, насыщенных различными флюидами (вода, нефть, газ, их смеси), которые находятся под различным давлением, и др.

Крепление ствола скважины и разобщение пластов производится путем спуска труб, называемых обсадными, а все спущенные трубы представляют собой обсадную колонну.

Для крепления скважины применяют специальные стальные трубы различного сортамента по марке стали и диаметру.

Для исключения перетоков различных флюидов из пласта в пласт кольцевое пространство между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной заполняется тампонирующим материалом с инертными и активными наполнителями, с химическими реагентами с помощью насосов.

Из вяжущих веществ наиболее широко применяются тампонажные портландцементы.

Поэтому сам процесс разобщения пластов называется цементированием.

В процессе бурения скважин встречаются такие пласты горных пород, где возможны различные осложнения, без ликвидации которых путем спуска дополнительных обсадных колонн невозможно дальнейшее бурение.

В итоге создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе (d, l) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах соединения скважины с продуктивным пластом.

Сведения о диаметрах, толщине стенок и марках стали обсадных труб, оборудовании низа обсадной колонны входят в понятие конструкции обсадной колонны — оснастки обсадной колонны.

В скважину спускают обсадные колонны особого назначения. Это направление, кондуктор, промежуточные волны, эксплуатационная колонна.

Направление

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород со стенок скважины и для соединения ствола скважины с желобами очистной системы. Направление цементируется на всю длину. Длина направления колеблется от нескольких метров до сотни метров в зависимости от разреза горных пород и условий бурения (море, болото, илистые рыхлые грунты и т. д.).

Кондуктор

Кондуктором перекрывают верхнюю часть геологического разреза неустойчивых пород, пласты, насыщенные водой и другими флюидами, поглощающие промывочную жидкость или проявляющие подающие пластовые флюиды на поверхность. Кондуктором обязательно перекрываются все пласты пресной воды. На кондуктор устанавливается противовыбросовое оборудование, на устье кондуктор служит также опорой для подвески очередных колонн.

Эксплуатационная колонна

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.

Эксплуатационная колонна в газовых и разведочных скважинах цементируется полностью. В нефтяных скважинах — либо по всей длине, либо с перекрытием предыдущей колонны на 100 м.

Промежуточная колонна

Промежуточные колонны спускаются в том случае, если невозможно бурение без предварительного разобщения зон осложнений (проявления, поглощения, обвалы).

Промежуточные колонны могут быть сплошными, т е. их спускают от устья до забоя и не сплошные, так называемые хвостовки.

Следует отметить, что чем совершеннее технология бурения и менее сложные геологические условия, тем проще конструкция скважины и меньше затраты на ее строительство. Ось скважины практически всегда имеет пространственное искривление, однако при небольшой интенсивности искривления (менее 0,1о доли градуса на 10 м. длины ствола) скважину называют вертикальной (при суммарном отклонении не более 1-2о).

При большой интенсивности искривления скважины называют искривленными.

Специально искривленные под необходимыми углами с заданной интенсивностью и в определенном направлении скважины называются наклонно — направленными.

При отклонении от вертикали на 90о скважины называются горизонтальными.

Несколько наклонно — направленных скважин, расположенных рядом (несколько метров между устьями), образуют куст. Разбуривание месторождений, таким образом, называют кустовым бурением.

Многорядная скважина — это такая скважина, когда в нее спущено несколько эксплуатационных колонн рядом для одновременной добычи нефти из нескольких горизонтов с различными пластовыми давлениями.

Для увеличения области дренирования иногда от основного пласта бурят несколько дополнительных наклонных стволов. Такие скважины называются многозабойные.

Различают скважины большого, нормального, уменьшенного и малого диаметров.

Скважины большого диаметра — это больше 760 мм.

Скважины, бурящиеся долотом 190,5 мм — уменьшенного диаметра.

Скважины глубиной менее 1000 м — мелкие скважины, до 5000 м — глубокие, свыше — сверхглубокие.

petrolibrary.ru

КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН

Обоснованная рациональная конструкция скважины должна отвечать требованиям, предъявляемым к ней со стороны геологии, бурения и особенно со стороны последующей эксплуатации.

К основным требованиям относятся:

—          правильно выбранный диаметр каждой колонны;

—          надлежащая  прочность  и  герметичность  спущенных  в скважину обсадных колонн;

—          минимальный расход металла на 1 м глубины скважины;

—          возможность применения любого из существующих способов эксплуатации скважины;

—          возможность возврата для эксплуатации перекрытых колоннами вышележащих продуктивных пластов;

—          возможность проведения ремонтных работ при бурении и эксплуатации скважин;

—          герметичность зацементированного пространства;

—          долговременная работа в соответствующих геолого-физических условиях, в т. ч. в коррозионной среде и др.

Практика проводки скважин в сложных геологических условиях, научные разработки в области бурения и крепления позволили резко увеличить глубину скважин (до 7000 м и более) и совершенствовать их конструкции в следующих направлениях:

—          увеличение выхода из-под башмака предыдущих колонн, использование долот уменьшенных и малых диаметров;

—          применение способа секционного спуска обсадных колонн и крепление стволов промежуточными колоннами-хвостовиками;

—          использование обсадных труб со сварными соединительными элементами и безмуфтовых обсадных труб со специальными резьбами при компоновке промежуточных и в некоторых случаях эксплуатационных колонн;

—          обязательный учет условий вскрытия и разбуривания продуктивного объекта.

В процессе разработки залежи ее первоначальные характеристики будут изменяться, особенно когда месторождение будет на завершающей стадии разработки; на них влияют темпы отбора флюидов, способы интенсификации добычи и поддержания пластовых давлений, применение новых видов воздействия на продуктивные горизонты с целью более полного извлечения нефти и газа.

Конструкция скважин должна отвечать требованиям охраны недр и окружающей среды и исключать возможное загрязнение пластовых вод и межпластовые перетоки флюидов не только при бурении и эксплуатации, но и после окончания работ и ликвидации скважины. Поэтому качественное разобщение пластов – основное условие при проектировании и выполнении работ по строительству скважины.

Простая конструкция (кондуктор и эксплуатационная колонна) не во всех случаях является рациональной. В первую очередь это относится к глубоким скважинам (4000 м и более), вскрывающим комплекс разнообразных отложений, в которых возникают различные, иногда диаметрально противоположные по характеру и природе условия.

Следовательно, рациональной можно назвать такую конструкцию, которая соответствует геологическим условиям бурения, учитывает назначение скважины и другие отмеченные выше факторы и создает условия для бурения интервалов между креплениями в наиболее сжатые сроки.

Рассмотрим влияние некоторых перечисленных факторов на подбор рациональной конструкции скважины.

Геологические условия бурения. Чтобы обеспечить лучшие условия бурения, эксплуатации и ремонта и предупредить возможные осложнения, необходимо учитывать:

а)   характеристику пород, вскрываемых скважиной, с точки зрения возможных обвалов, осыпей, кавернообразования;

б)  проницаемость пород и пластовые (поровые) давления;

в)   наличие зон возможных газо-, нефте- и водопроявлений и поглощений рабочих жидкостей;

г)   температуру горных пород по стволу и в месте ремонта;

д)  углы падения пород и частоту чередования их по твердости.

Детальный учет первых трех факторов позволяет определить необходимые глубины спуска обсадных колонн.

Назначение скважины. Сочетание обсадных колонн различных диаметров, составляющих конструкцию скважины, зависит от диаметра эксплуатационной колонны.

Диаметр эксплуатационных колонн нагнетательных скважин обусловлен давлением, при котором будет закачиваться вода (газ, воздух) в пласт, и приемистостью пласта. При выборе диаметра эксплуатационной колонны разведочных скважин на структурах с выявленной продуктивностью нефти или газа решающим фактором является обеспечение условий для проведения опробования пластов и последующей эксплуатации промышленных объектов.

В разведочных скважинах (поискового характера) на новых площадях диаметр эксплуатационной колонны зависит от необходимого количества спускаемых промежуточных обсадных колонн, качества получаемого кернового материала, возможности проведения электрометрических работ и испытания вскрытых перспективных объектов на приток. Скважины этой категории после спуска последней промежуточной колонны можно бурить долотами диаметром 140 мм и меньше с последующим спуском 114-миллиметровой эксплуатационной колонны или колонны меньшего диаметра.

Наиболее жесткие требования, по которым определяют диаметр эксплуатационной колонны, диктуются условиями эксплуатации скважин. Снижение уровня жидкости при добыче нефти или воды в обсадной колонне и уменьшение давления газа в пласте обусловливают возникновение сминающих нагрузок. Вследствие того обсадная колонна должна быть составлена из труб такой прочности, чтобы в процессе эксплуатации не произошло их смятия (необходимая прочность обсадной колонны на сминающие и страгивающие усилия и внутреннее давление).

При проектировании конструкций газовых и газоконденсатных скважин необходимо учитывать следующие особенности:

а)   давление газа на устье близко к забойному, что требует обеспечения наибольшей прочности труб в верхней части колонны;

б)  незначительная вязкость газа обусловливает его высокую проникающую способность, что повышает требования к герметичности резьбовых соединений и колонного пространства;

в)   интенсивный нагрев обсадных колонн приводит к возникновению дополнительных температурных напряжений на незацементированных участках колонны и требует учета этих явлений при расчете их на прочность (при определенных температурных перепадах и некачественном цементировании колонны перемещаются в верхнем колонном направлении);

г)   возможность газовых выбросов в процессе бурения требует установки противовыбросового оборудования;

д)  длительный срок эксплуатации и связанная с ним возможность коррозии эксплуатационных колонн требуют применения специальных труб с противокоррозионным покрытием и пакеров.

Общие требования, предъявляемые к конструкциям газовых и газоконденсатных скважин, заключаются в следующем:

—   прочность конструкции в сочетании с герметичностью каждой обсадной колонны и цементного кольца в колонном пространстве;

—   качественное разобщение всех горизонтов и в первую очередь газонефтяных пластов;

—   максимальное использование пластовой энергии газа для его транспортировки по внутрипромысловым и магистральным газопроводам.

Запроектированные режимы эксплуатации с максимальными дебитами и максимальное использование пластовой энергии требуют увеличения диаметра эксплуатационной колонны.

Метод вскрытия пласта. Метод вскрытия определяется главным образом особенностями продуктивных пластов, к которым относятся пластовое давление, наличие пропластковых и подошвенных вод, прочность пород, слагающих пласт, тип коллекторов (гранулярный, трещиноватый и др.).

При нормальных (гидростатических) и повышенных давлениях эксплуатационную колонну цементируют через башмак.

При пониженных пластовых давлениях, отсутствии пропластковых и подошвенных вод и достаточной прочности пород пласта в некоторых случаях после вскрытия объекта эксплуатационную колонну, имеющую фильтр против продуктивных горизонтов, цементируют через боковые отверстия, расположенные над кровлей этих горизонтов (так называемое манжетное цементирование), или «обратным» цементированием.

Однако в ряде случаев до вскрытия продуктивных горизонтов при наличии в разрезе пластов с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) или обваливающихся пород скважины бурят с промывкой забоя буровыми растворами повышенной плотности. Вскрытие объекта с использованием указанных растворов часто сопровождается их поглощением трещиноватыми коллекторами. Освоение таких скважин затрудняется, а иногда заканчивается безрезультатно. Для успешного вскрытия, а затем освоения таких объектов плотность буровых растворов должна быть минимальной. В рассматриваемых случаях вскрытие продуктивных пластов возможно только при условии предварительного перекрытия всего разреза до их кровли промежуточной обсадной колонной. Буровой раствор проектируется специально для вскрытия пласта. При этом эксплуатационная колонна может быть либо сплошной, либо представлена хвостовиком и промежуточной колонной. Если породы продуктивных горизонтов устойчивы, скважины могут эксплуатироваться и без крепления обсадной колонной.

На рис. 1.1. показаны различные конструкции эксплуатационных колонн в зависимости от метода вскрытия и крепления продуктивных горизонтов.

Рис. 1.1. Типы конструкций эксплуатационных колонн:

1 — сплошная колонна, зацементированная через башмак; 2 — сплошная колонна, зацементированная через специальные отверстия над пластом; 3, 4 — зацементированная колонна с хвостовиком; 5 — колонна, спущенная до пласта (эксплуатация с открытым забоем); 6, 7 — комбинированные колонны, спущенные секциями.

Способ бурения. В нашей стране бурение скважин осуществляется роторным способом и забойными двигателями. Для обеспечения эффективной работы долота при бурении глубоких скважин используют турбобуры диаметром 168 и 190 мм. По диаметру турбобуров при закачивании скважины определяют возможную ее конструкцию.

Наиболее широк диапазон возможных сочетаний диаметров обсадных колонн в конструкциях при бурении скважин роторным способом.

При разработке рациональной конструкции глубоких разведочных скважин необходимо исходить из условий получения наибольших скоростей бурения при наименьших объемах работ в промежуточных колоннах, выбора минимально допустимых зазоров между колонной и стенками скважины, максимально возможного увеличения глубины выхода спускаемой колонны из-под предыдущей, а также уменьшения диаметра эксплуатационной колонны. При выборе конструкции должны быть обеспечены условия максимального сохранения естественного состояния продуктивных горизонтов.

rengm.ru

Процесс сооружения скважины путём разрушения горных пород называется бурением. Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в неё людей, у которой длина во много раз больше диаметра.

Рис. 3.1. Основные элементы скважины

Верхняя часть скважины, расположенная на земле, называется устьем, дно скважины забоем, боковая поверхность стенкой, а пространство, ограниченное стенкой, стволом скважины (рис. 3.1). Длина скважины – это расстояние от устья до забоя по оси ствола, а глубина – проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина численно равны только для вертикальных скважин, а для наклонных и искривлённых скважин не совпадают.

Крепление ствола скважины осуществляется при помощи колонн обсадных труб разного диаметра, концентрически расположенных одна в другой (рис. 3.2).

Так как устье скважины обычно лежит в зоне легкоразмываемых пород, его необходимо укреплять. Для этого сначала бурят шурф – колодец длиной 4…8 м до глубины залегания устойчивых горных пород. В колодец устанавливают трубу, а пространство между трубой и стенкой породы заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором. Этот участок называется направлением.

Рис. 3.2. Схема крепления ствола скважины колоннами обсадных труб:

1 – направление; 2 – кондуктор; 3 – промежуточная колонна;

4 – эксплуатационная колонна; 5 – нефтяной пласт

Далее бурится участок на глубину от 50 до 400 м диаметром до 900 мм. Этот участок скважины закрепляют с помощью колонны обсадных труб, которую называют кондуктор. Затрубное пространство кондуктора цементируют. С помощью кондуктора перекрываются верхние водоносные горизонты, а также неустойчивые, мягкие и трещиноватые породы, осложняющие процесс бурения.

После установки кондуктора не всегда удаётся пробурить скважину до проектной глубины из-за прохождения новых сложных горизонтов или из-за необходимости изолирования продуктивных пластов, которые не планируется эксплуатировать данной скважиной. В таких случаях устанавливают и цементируют ещё одну колонну обсадных труб, называемую промежуточной. Если продуктивный пласт залегает очень глубоко, то количество промежуточных колонн может быть больше одной.

Последняя, самая длинная колонна обсадных труб называется эксплуатационной колонной. Она предназначена для перекрывания продуктивного пласта, для поступления нефти внутрь эксплуатационных труб. Во избежание перетока нефти и газа в вышележащие горизонты, а воды в продуктивные пласты, пространство между эксплуатационной колонной и стенкой скважины также заполняют цементным раствором.

Для извлечения нефти из пласта применяют различные методы. В большинстве случаев (более 90%) скважину бурят до подошвы продуктивного пласта. Затем производится вскрытие пласта.

Рис. 3.3. Схема поступления нефти в ствол скважины после вскрытия пласта:

1 – эксплуатационная колонна; 2 – цементное кольцо; 3 – нефтяной пласт;

4 – подошва пласта

Для этого в нижней части эксплуатационной колонны, находящейся в нефтяном пласте, с помощью специальных аппаратов-перфораторов простреливают ряд отверстий в стенке трубы и цементном кольце. Эти отверстия служат каналами для поступления нефти внутрь эксплуатационных труб (рис. 3.3).

Если нефтяной пласт сложен плотными породами, то призабойную зону не цементируют или эксплуатационную колонну опускают только до кровли пласта (открытый забой).

Скважины, предназначенные для добычи нефти и газа, называются эксплуатационными.

При поиске, разведке и разработке нефтяных месторождений применяются и другие виды скважин. Для закачки в пласт воды, газа применяют нагнетательные скважины. Опорные скважины предназначены для изучения состава и возраста пород. Параметрические скважины закладываются для уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района. Структурные скважины бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению Поисковые скважины бурят с целью открытия новых залежей. Разведочные скважины бурятся для изучения размеров и строения залежи, для подсчёта запасов нефти и газа и проектирования её разработки. Наблюдательные скважины бурят для контроля за разработкой залежей.

studfiles.net

Куда бурить?

Каким образом в природе формируются водоносные пласты можно посмотреть на следующей схеме:

Верховые воды, залегающие на глубину до 10 м, формируют преимущественно атмосферные осадки. Такую воду можно использовать для питья после очистки (фильтрации через шунгит, кипячения), а для технических целей верховодку берут прямо из колодца. Что касается дебета скважины под нее, то он слишком мал, да еще и нестабилен.

Для питьевой воды своими силами лучше всего бурить скважину в межпластовые воды (на схеме они указаны красными стрелками). Конечно, самая качественная вода — это артезианская, но самостоятельно до нее добраться практически невозможно, даже если наверняка знать, где нужно бурить. А кроме того, индивидуальная разработка и добыча такого ценного природного ресурса запрещена законом вплоть до уголовной ответственности.

Своими силами получается пробурить скважину только в безнапорный пласт — то есть в песок, пропитанный водой и лежащий на глиняной подстилке. Отсюда еще одно распространенное название таких скважин — скважины «на песок», хотя водоносный слой в них может состоять и из галечника, и из гравия, и еще из какой-нибудь субстанции. Дебет их невелик (если есть 2 000 «кубов» в сутки, то это очень хорошо) и может колебаться.

Глубина залегания безнапорных вод — 5-20 м от поверхности земли. И такую воду уже можно пить, правда, после раскачки скважины и соответствующей проверки качества добываемой жидкости в контролирующих инстанциях.

Обратите внимание! Конструкция любой скважины в безнапорный пласт достаточно сложна, поскольку требует отфильтрования песка при добыче. Добавляет сложности и отсутствие напора – в связи с этим появляется ряд требований к насосу и водопроводу в целом.

Напорные пласты ниже безнапорных. Глубинный диапазон их залегания в земле — от 7 до 50 м. Такие пласты — это плотные породы: трещиноватые, водоупорные (суглинок, известняк) или гравийно-галечниковые отложения. Самую качественную воду можно добывать из известняка. И скважины (их еще называют «скважинами на известняк»), пробуренные в эту породу, служат достаточно долго. Их дебет, как, впрочем, и многих других напорных скважин, составляет до 5 кубов воды в сутки. Эти сооружения также отличают высокие показатели стабильности. Воду почти до поверхности земли поднимает ее собственный напор, поэтому любые напорные скважины, как и соответствующие системы водоснабжения, гораздо легче обустраивать.

Важные обстоятельства

Собираясь бурить скважину на воду, следует помнить:

  1. В местах, где массово и бесконтрольно осуществляется забор воды из безнапорных пластов, становится возможна суффозия грунта, которая, в свою очередь, приводит к непредсказуемо-внезапным грунтовым провалам.
  2. На российской равнине критическая глубина самостоятельного бурения составляет 20 м, а если нужно глубже, то стоит заказать скважину профессионалам, поскольку затраты на «самобур» уже не оправдаются.
  3. Срок эксплуатации скважины, выполненной самостоятельно, зависит от регулярности забора воды из нее. Так, если выполнена скважина «на песок», а воду из нее берут регулярно и понемногу, она прослужит до 15 лет, «на известняк» при тех же условиях — уже до 50 лет. Когда же скважину используют от случая к случаю, да еще и периодически выкачивают ее до дна, срок службы сооружения сокращает до 3-7 эксплуатационных лет. А ремонтировать скважину или повторно ее раскачивать, это настолько затратно, что проще и дешевле пробурить новую. Поэтому, встретив на глубине 12-15 м безнапорную воду, не стоит останавливать бурение. Лучше двинуться дальше и выйти на известняк.

При трудностях со средствами, временем и силами правильнее произвести для начала разведочное бурение, используя для этого скважину-иглу. Такая скважина справится и с ролью временного источника водоснабжения, пока не будут изысканы и задействованы вспомогательные производственные ресурсы.

Колодец или скважина?

Работы по оформлению колодца сложнее и опаснее, нежели по производству скважины на воду. Зато колодец ремонтопригоден.

Из колодца можно вычерпать столько воды, сколько «земля даст», тогда как скважина сама «тянет» воду из земельных пластов. Именно поэтому срок службы скважин ограничен, и они способны не в лучшую сторону поменять геологию конкретной местности. А грамотно оформленный колодец эксплуатируется не то, что десятилетиями — столетиями и даже тысячелетиями, если высечен в скальном грунте. И на экологию эти сооружения не оказывают абсолютно никакого негативного воздействия.

Грамотным подходом к организации водоснабжения считается вырыть частную скважину на воду «с прицелом» на коллективный артезианский водопровод, долговечный и безопасный. Если же таких планов нет, копают колодец. И систему водоснабжения строят капитальную. Использованную скважину бетонируют, а землю вокруг нее возвращают в хозяйственный оборот.

Виды скважин

Скважина на воду — это длинный и узкий ствол в горной породе. Именно в него опускается бур или буровой снаряд на длинной жесткой штанге, собранной из труб, или на тросе. В стволе помещается обсадка, которая предохраняет его стенки от разрушения и держит давление окружающей породы. Такая обсадка или плотно сидит в стволе, или оформляется с затрубным пространством, заполненным засыпкой, глиной (так называемый, «глиняный замок») или залитым бетонным раствором.

Что касается нижнего конца ствола, то он может быть заглушенным, открытым или со ступенчатым сужением — забоем. В забое или просто снизу делается заборное устройство.

Верхняя часть обсадки — это оголовок скважины. В нем или вокруг него размещается комплекс устройств, носящий название «обустройства» скважины.

Скважины могут быть самых разных конструкций, но для самостоятельного выполнения больше всего подходят:

  1. Скважина-игла. При ее оформлении штанга, обсадка и буровой снаряд составляют единое целое. Бурение выполняется ударным способом. Никакого дополнительного оборудования и инструментов для такой скважины не требуется. Предельная глубина «иглы» — 45 м, скорость проходки — 2-3 м/час. Скважины-иглы используют для обустройства абиссинских колодцев. Дебет у них небольшой, но летом стабильный, поэтому они идеально подходят для оформления на даче. Срок службы такого сооружения зависит от регулярности и интенсивности водозабора, но предсказать, сколько будет существовать тот или иной абиссинский колодец не получится — есть те, что эксплуатируются более 100 лет, а некоторые иссякают за полгода. Важно: Скважины-иглы не подлежат ремонту, поскольку пролегают в неплотных и неоднородных грунтах.
  2. Несовершенная скважина. Такие в пласте просто «висят». Для их исполнения не потребуется ни особых буровых навыков, ни геологических познаний. Но дебет таких скважин невелик, а качество добываемой воды оставляет желать лучшего. Можно, правда, получать и более качественную воду, если скважину внизу заглушить. Но большинство «самобойных» сооружений оформляется все-таки несовершенными в силу целого ряда обстоятельств.
  3. Совершенная скважина. В ней обсадка опирается на кровлю водоупорного подстилающего пласта. Качество воды и дебет таких скважин максимальные, но для их проходки потребуются и знания местной геологии, и буровой опыт. В противном случае возможно затягивание пластичного подстилающего пласта в обсадку. Кроме того, без опыта и знаний можно проткнуть в процессе бурения подстилку, тогда вода уйдет ниже. Важно: Совершенная скважина, выполненная с ошибками, способна серьезно навредить экологии местности, в которой пробурена.
  4. Скважина с забоем. Эта может быть, как несовершенной, так и совершенной. Наличие забоя облегчает ее обслуживание и делает ремонтопригодной (до определенной степени). Но по-настоящему качественно выполнить такое сооружение могут лишь опытные мастера-буровики.

Способы бурения и буровой инструмент

Для самостоятельного бурения скважин подходят следующие способы:

  • вращательный (роторный), когда буровой снаряд, вращаясь, «вгрызается» в породу;
  • ударный, при котором по буровой штанге делаются удары, заглубляющие снаряд в породу;
  • ударно-вращательный, когда штангу поднимают-опускают нужное число раз, рыхля породу, а затем вращают, чтобы забрать эту породу в полость бурового снаряда;
  • канатно-ударный, при котором особый буровой снаряд опускают, а затем поднимают на канате, попутно забирая этим снарядом отработанную породу.

Все вышеперечисленные способы — это методы, так называемого, «сухого бурения». Если же говорить о гидробурении, там работать приходится в слое воды или в буровом растворе, которые делают породу более податливой. Гидробурение считается неэкологичным и затратным способом, поэтому любители применяют его крайне редко. Кроме того, оно требует специального профессионального оборудования, тогда как при любом из сухих способов можно обойтись:

  • шнековым буром (шнеком), подходящим для суглинков, чуть влажных супесей и мягких глин;
  • бур-стаканом (буровым снарядом Шитца), отлично работающим при канатно-ударном бурении со связными, но вязкими, сильно облипающими грунтами, в которых шнек, например, обязательно застрянет;
  • ложковым буром, который при вращательном и ударно-вращательном бурении подходит для рыхлых и сыпучих грунтов, держащихся в витках шнека, а также в стакане;
  • желонкой, чтобы при канатно-ударном бурении счищать со ствола осыпавшийся грунт, ил или мягкую полужидкую породу;
  • ударным долотом для возможной разбивки валунов.

Режущие кромки всех вышеперечисленных буров сделаны из закаленной стали. А посмотреть схемы изготовления самодельных буровых снарядов для скважин на воду можно на рисунке:

Диаметры меняются в зависимости от калибра конкретной скважины.

Раскачка самодельной скважины

Забуренная скважина — это еще не все. Она не даст воду требуемого качества в нужном количестве. Для этого необходимо вскрыть водоносный пласт или «раскачать» скважину. Если вскрывать пласт (прямым или обратным способом — без разницы), воду можно получить в течение суток, но потребуется сложное дорогостоящее оборудование. А раскачка скважины будет длиться несколько дней, но для нее достаточно иметь самый обычный бытовой погружной насос (только центробежный, потому что вибрационный не подойдет).

Чтобы раскачать пробуренную скважину, из нее сначала желонкой удаляют ил, а затем начинают качать воду — полностью, как только наберется объем, покрывающий задействованный насос.

Можно выполнить раскачку и с помощью манерки, но тогда долго придется черпать воду — недели 2, не меньше.

Важно: Раскачку скважины можно считать завершенной, когда прозрачность воды доходит до 70 см. Проверить это можно в непрозрачном сосуде (например, в чистой бочке), с помощью эмалированного или фаянсового диска белого цвета, диаметр которого примерно 15 см (взять, скажем, блюдце или кастрюльную крышку). Смотреть на погруженный диск следует строго вертикально, и, как только по его краям  жидкость начинает расплываться, размывая контуры — это уже непрозрачность, необходимо остановиться. Как только прозрачность достигнута, надо взять пробу воды и сдать ее на анализ в лабораторию. Если контролирующий орган подтверждает качество добычи, затрубное пространство скважины бетонируют или заделывают глиной, а после ставят фильтр.

Фильтры

Качество воды из любой скважины во многом обуславливается наличием особого скважинного фильтра. И эта деталь больше других, входящих в скважинное сооружение, подвержена износу. А значит к ее выбору следует подойти ответственно.

Для скважин «на известняк», например, достаточно будет простого решетчатого фильтра — то есть перфорации на нижнем обсадочном колене. Он же сможет стать основой фильтра скважины «на песок» (в сочетании с гравийной засыпкой). При этом требования к перфорации предъявляются следующие:

  • диаметр отверстий от 15 до 30 мм, в зависимости от грунта;
  • скважность (отношение общей площади отверстий к площади, которую они занимают) 0,25-0,30;
  • расположение отверстий поперечное, в шахматном порядке;
  • площадь (общая) отверстий должна быть не меньше площади поперечного сечения обсадочной трубы (ее просвета).

Когда насос ставится в скважину, оснащенную внутренним фильтром, дном этой скважины считается его (фильтра) верхний обрез. Из-за этого однократный объем забора воды существенно снижается. Кроме того, фильтр сильно заиливает скважинное сооружение, ведь вода просачивается в зазор между ним и обсадной трубой. Сокращается и срок службы самого фильтра, и насоса, поскольку в последний неизбежно попадает песок. Поэтому насос зачастую помещают в отдельную трубу, которая насаживается на фильтровый выход. Но для этого надо делать скважину большего диаметра.

Если в распоряжении бурильщиков имеется дорогой и конструкционно сложный центробежный насос, все просто — его подсоединяют к выходному патрубку фильтра, и в результате прекращается и заиливание, и запесочивание. Но когда такого оборудования нет, приходится что-то придумывать.

Обратите внимание! Многие мастера детали для фильтров делают самостоятельно, используя ПВХ-трубы, полимерную сетку и пружины из нержавеющих материалов. Но такие конструкции редко служат долго, да и фильтруют воду не слишком хорошо.

Лучше потратиться, но выбрать и купить по-настоящему надежный, хорошо работающий фильтр. Тем более, что выбрать есть из чего:

  1. Наборно-кольцевой полимерный фильтр. Доступен по цене, но недолговечен и склонен к заиливанию. Зато пригоден к ремонту — его можно поднять и перебрать при необходимости, заменив вышедшие из строя кольца на новые. Требует расширенного скважинного диаметра.
  2. Трубчато-проволочный фильтр с обмоткой из профилированной проволоки. Дороже полимерного, но надежнее и долговечнее, плюс не заиливается. Ремонт такого сводится к верхней промывке, но нужно внимательно его выбирать, поскольку нередки случаи, когда в таких фильтрах (заявленных производителями, как полностью нержавеющие) продольные стержни выполнены и обычной оцинкованной проволоки. Такие ржавеют, с фильтра сползает обмотка, а в воде появляются вредные примеси. Приходится менять деталь.
  3. Сварной безопорный фильтр. Выдерживают и обсадку, и ствол на трубе, но дороги, поскольку делаются из нержавеющей профилированной проволоки, а ее цена сравнима с ценой на серебро.

Обустройство скважины своими руками

Чтобы вода из скважины подавалась в дом, следует эту скважину обустроить и согласовать с водопроводной системой. Для этого:

  • ставят стальной или бетонный кессон;
  • оборудуют каменный приямок;
  • или устанавливают скважинный адаптер.

Последний является самым современным методом оборудования скважин. И устанавливают его следующим образом:

  1. Когда вода пошла, по скорости ее осветления решают, насколько еще можно углубиться. А дальше сверху в размер режут последнюю трубу обсадки.
  2. Роют к дому траншею, чтоб была глубже нормативных показателей промерзания грунта.
  3. Заранее в трубе вырезают отверстие под адаптер и устанавливают его (адаптер), заглушив патрубки.
  4. Трубу ставят и бурят, сориентировав выход адаптера в траншею как раз ниже отметки промерзания грунта.
  5. Раскачивают скважину, устанавливают фильтр и опускают насосное оборудование.
  6. Подключают подающую насосную трубу.
  7. Затем транзитную трубу (ту, что в дом) подключают к штуцерам адаптера.
  8. Прокладывают кабель насоса.
  9. Устанавливают скважинную крышку.
  10. Как только вода пошла в дом, траншею засыпают.

После проведенных мероприятий пробуренная скважина считается обустроенной.

vodavdome.website


Смотрите также