•  
  •  
  •  

Содержание раздела "Конструкции скважин":

  1. Общая информация.
  2. Виды конструкций скважин.
  3. Геофизические исследования при выборе места бурения.
  4. Расходные материалы, использующиеся при строительстве скважин.
    4.1. Трубы ПНД (полиэтилен низкого давления).
        4.1.1. Характеристики ПНД трубы.
        4.1.2. Установка и эксплуатация ПНД труб.
    4.2. Труба оцинкованная.
        4.2.1. Характеристики оцинкованной трубы.
        4.2.2. Установка и эксплуатация оцинкованных труб.
    4.3. Труба нПВХ (непластифицированный поливинилхлорид).
        4.3.1. Характеристики нПВХ трубы.
        4.3.2. Установка и эксплуатация нПВХ труб.
    4.4. Стальная труба.
        4.4.1. Разновидности и марки стали.
        4.4.2. Диаметры труб.
           4.4.2.1. Буровые диаметры.
           4.4.2.2. Не буровые диаметры.
        4.4.3. Технология установки и конструкции скважин.

Трубы ПНД (полиэтилен низкого давления)

Характеристики ПНД трубы

Трубы ПНД для скважинТрубы ПНД изготавливаются из полиэтилена низкого давления. Они используются для транспортировки воды (питьевой и хозяйственного назначения), других жидких и газообразных веществ, с которыми полиэтилен не вступает в реакцию. Трубы ПДН изготавливаются методом непрерывной шнэковой экструзии из полиэтилена низкого давления.

 

Положительные качества:

  • Долгий срок эксплуатации. Стальная туба может эксплуатироваться до 25 лет, в то время как труба ПНД – до 50 лет.
  • Устойчивость к коррозии. Агрессивные вещества, находящиеся в почве, не оказывают отрицательного  влияния. Трубы требуют также катодной или анодной защиты.
  • Постоянная пропускная способность. Трубы ПНД не закупориваются продуктами окисления, в отличие от стальных труб.
  • Замерзшая вода в трубах ПНД не повреждает их.
  • Труба ПНД имеет свойство растягиваться, она не будет повреждена при просадке дома (растягивается без потерь до 7%). Металлическая же труба не обладает таким свойством, она повреждается.
  • Труба ПНД не выделяет токсинов.

Отрицательные качества:

  • Появление неприятного запаха при воздействии прямых солнечных лучей.
  • Она не имеет раструба.
  • Труба ПНД имеет плотность <1, она легче воды.
  • Труба запрещена к установке  глубже 15-ти метров, она может деформироваться из-за ее мягкости и растяжимости.
  • Существует множество видов маркировки, что затрудняет выбор подходящей. Например, труба, маркированная синей полоской, не применяется для питьевого водоснабжения, только для холодного.

Характеристики ПНД трубы

Установка и эксплуатация ПНД труб

Существует множество различных диаметров труб ПНД, наиболее часто используется труба с диаметром в 160 мм. Это обусловлено тем, что полиэтилен низкого давления мягок, соответственно – чем больше труба,т ем толще ее стенка. Полная герметичность от «верховодки» невозможна, т.к. у трубы отсутствует раструб.

Монтаж трубы не требует большой трудоемкости, в породе делается отверстие диаметром  168 мм, затем в него монтируется труба, имеющая диаметр в 160 мм.

После эксплуатации скважины в течение года могут возникнуть следующие проблемы:

  1. Труба легче воды, соответственно она всплывет (согласно закону Архимеда). После всплытия трубы она будет находиться в рыхлых породах, а не в скальном грунте. В ствол могут попасть рыхлые породы и «верховодка» (цвет воды станет рыжим, у нее появится неприятный запах и примеси), а скважина, в свою очередь, будет заиливаться (приток воды постепенно уменьшается и может упасть до нуля).
  2. При слишком фиксированном креплении трубы в грунте возможны разрыв или смятие трубы под давлением воды. Часто это происходит во время движения слоев почвы весной (характерно для заболоченной местности).
  3. ПНД труба неустойчива к физическим нагрузкам, ее нельзя притереть к скале. Из-за отсутствия раструба, из питьевой воды может получиться техническая. Как сказано выше, ПНД труба не должна монтироваться глубже 15-ти метров. Труба может приобрести неприятный запах при попадании солнечных лучей.
  4. Цена трубы невысокая, это является несомненным плюсом.

Труба оцинкованная

Характеристики оцинкованной трубы

Любой специалист скажет Вам, что оцинкованную трубу нельзя использовать при обсадке скважины. Множество статей в интернете предупредит Вас о ее вредности, но ни одна из них не даст доступных разъяснений на вопрос «Почему?».

Оцинкованная труба обладает сравнительно небольшой ценой, но использовать ее можно только для технических решений водоснабжения (цинк будет переходить в воду, а он вреден для здоровья).

Оцинкованная труба изготавливается из стали марок «ст.2, ст.3».  Именно эти марки сильно подвергаются коррозии.

  1. Имеет раструбное соединение с резиновым кольцом, реже резьбовое («папа-папа», соединяется муфтой).
  2. Толщина стенки 2-3 мм.
  3. Имеет цинковое напыление 2 микрона.
  4. Стоимость очень низкая – порядка 150-200 рублей за погонный метр
     

Установка и эксплуатация оцинкованных труб.

Монтаж протекает в зависимости от типа соединения.
 

 

Раструбное соединение.
Труба вставляется одна в другую, крепится за счёт уплотнительного резинового кольца.
Резьбовое соединение.
На первую трубу навинчивается металлическая муфта, в муфту ввинчивается последующая труба.

Проблемы при эксплуатации оцинкованной трубы:

  1. В ней происходит электрохимическая реакция на границе воздух-вода под действием блуждающих токов (гальваническая пара цинк - железо)  с выносом цинка. Блуждающие токи всегда есть в почве.
  2. Цинк обладает свойством растворяться в воде (через 9 месяцев можно наблюдать хлопья цинка в воде).
  3. Требуется установка муфты, а она обычно производится из черного металла и из-за этого быстро приходит в негодность.
  4. Резьбу нарезают толщиной в 1,5-2 мм, она рвется при демонтаже.
  5. Демонтаж раструбного соединения сильно затруднен. Извлекается верхняя труба (3м), остальные остаются в скважине.
  6. После 10-18 месяцев  в трубе обсадного типа образуются дыры, через них попадает «верховодка» и рыхлые почвы.

*При всем разнообразии этих труб нет ни одного ГОСТ -, ни СНИП - стандарта на обсадные работы.

Труба оцинкованная для скважин   Установка и эксплуатация оцинкованных труб

Труба нПВХ

Характеристики нПВХ трубы

Труба нПВХ обладает наилучшей устойчивостью. Характеристики такой трубы не изменяются в течение 50-ти лет. Сырьевой материал для труб был выбран исходя из физико-химических свойств нПВХ по отношению к другим полимерам.

Изделия разрабатывались специально для строительства скважин (пищевые марки смол С7058, С7059), к ним были предъявлены самые высокие требования. Трубы имеют идеальные предпосылки для  применения их в строительстве:

Плюсы:

  • Цена существенно меньше стальных труб и импортных аналогов.
  • Очень удобна при монтаже.
  • Возможность обработать всеми химсредствами для регенерации и дезинфекции.
  • Удельный вес материала больше 1,4 ед., изделие тонет в воде.
  • Прочность по отношению к внешнему давлению.
  • Материал не сильно подвержен ржавчине.
  • Прочность на растяжение.
  • Работоспособность скважины (более 50 лет).
  • Хорошие гидравлические свойства.
  • Способность воспринимать ударные нагрузки.
  • ГОСТ Р51613-2000.
  • Гигиенический сертификат № 50.РА.01.229.П.000906.03.04 ОТ 19.03.2004 г.
  • Сертификат соответствия № РОСС RU. АЮ85.НО2000 С 06.04.2004 г.
  • Благодаря раструбному соединению создаётся дополнительная изоляция.
  • Возможность монтажа на глубину более 100 м.
  • Трубы из нПВХ не лопнут в холода при замерзании воды.
  • Результаты наблюдений показывают, что характеристики материала не изменяются на протяжении 50 лет (заводская гарантия 50 лет).

Минусы:

  • Сравнительно высокая цена относительно других пластиковых труб

Установка и эксплуатация нПВХ труб

Установка и эксплуатация нПВХ труб                       схема установки и эксплуатации ПВХ труб

Монтаж труб производится на разнице диаметров (между диаметром бурения и диаметром трубы).

Первый этап – это проходка диаметром 140 мм, минимум ее составляет 2 м, она осуществляется в крепкие, коренные породы.

Второй этап -  проходка в 130 мм, она осуществляется до вскрытия водоносных слоев.

Третий этап – монтаж обсадной трубы. Труба имеет внешний диаметр в 125 мм, диаметр раструба – 135 мм. Раструб исполняет функции «пробки» на разнице диаметров.

Т.к. нПВХ тяжелее воды, то труба не всплывает, а зазор, который остался, зашламовывается отходом породы.   Именно это и является дополнительной гарантией того, что «верховодка» и рыхлые породы не попадут в рабочий ствол и не произойдет заиливание скважины.

Соединения труб всегда специально усиливаются (с помощью резиновых уплотнителей), такие решения отсутствуют у других обсадных труб с соединением в виде резьбы.

Соединения труб  пвхМонтаж трубы пвх

 Множество компаний предпочитает отказаться от работы с ПВХ трубами, они считают, что трубы очень хрупкие. На самом же деле, если скважина имеет ровный диаметр по всей длине, она ровная (у нее отсутствует кривизна, и она пробурена под углом 90 градусов), то никаких проблем с трубой ПВХ не будет. Если говорить простыми словами, то в кривую раму ровное стекло не очень подходит.

 Бурение скважины должно быть выполнено со специальными устройствами, которые не допустят кривизны, а монтаж нПВХ трубы производится также специальным инструментом.

 

Стальная труба

Стальная труба для скважин на воду

Когда скважина проектируется, чаще всего обсадным металлом является сталь. Данная технология очень стара, ее используют со второй половины 20-го века. Скважины в Свердловской области работают уже более 60-ти лет (при их строении соблюдались все технологические условия). Ниже будут описаны требования, которые необходимо соблюдать для длительного срока эксплуатации скважины.

Разновидности и марки стали

Стальная труба для скважин на воду  Есть множество видов, марок стали. Нужно использовать обсадные трубы, соответствующие ГОСТ, специально предназначенные для обсадных работ. ГОСТ рекомендует трубы горячего ката, бесшовные, цельнотянутые. Желательно использовать марку ст.45, но можно использовать также марку ст.20 (ее обычно используют в целях экономии).

Диаметр труб

Буровые диаметры

Согласно конструктивным особенностям строения скважин стальная труба должна быть диаметра, который подходит к размерам бурового инструмента.

Внешний диаметр трубы предназначенной для обсадных работ:

Внешний диаметр трубы, мм Внешний диаметр коронки, мм
89 93
127 132
146 151
168 172
194 219
219 245
245 273
273 325
325 350 (377)
426 426

Не буровые диаметры

Скважина, закладывающаяся с целью бытового назначения, может быть обустроена электросварными трубами из строительной стали (это делается с целью экономии). Это нарушение ГОСТ может быть допущено в том случае, если эта труба используется в качестве наружной (кондуктора) для предотвращения физических повреждений рабочей колонны. Повреждения чаще всего появляются  во время колебания подвижных вод (весенний период), а  те   осуществляют горизонтальные движения грунта. Коррозия очень быстро прогрессирует, доводя трубу до локальных пробоев, но функцию защиты труба выполняет десятилетиями. Такая труба не может быть использована в качестве рабочей колонны, она не может препятствовать попаданию  « верховодки» в скважину, она изготавливается из стали низкого качества.

Технология установки и конструкции скважин

Однотрубная обсадная колонна

 Однотрубная обсадная колонна может монтироваться только при условии залегания коренных скальных пород менее метра к поверхности. В таком случае подвижки горизонтального грунта отсутствуют, также отсутствует вымораживание трубы. Если эти условия соблюдаются, то отсутствует необходимость в кондукторе. Он вообще не устанавливается, либо изымается по своей ненадобности и с целью уменьшения цены. Стальная обсадная труба будет установлена минимум на 12 метров, она же притирается к скале коронкой. Дальнейшее бурение выполняется до вскрытия  водообильного интервала. Если водонос оказывается плохого качества, то водоносная труба будет смонтирована глубже водоноса (это делается для его отсечения) и проведено дальнейшее бурение до нахождения нового водоноса.

Двухтрубная и Многотрубная конструкция

Двухтрубная и Многотрубная конструкция  На Урале, которому свойственна складчатая порода, используется усложнение конструкции из-за следующих факторов: зоны тектонических нарушений, карстовых образований, больших мощностей покровных отложений. Ниже будут описаны причины, из-за которых невозможно использовать простые конструкции.

1. Карстовые образования.

Пустоты в горной породе называются карстами. Они, как правило, наполняются (в течение естественных процессов) глинистым обломочным заполнителем (состоит из жидкой глины, воздушной прослойки, воды, обломков породы). Сложность прохождения карста состоит в отсутствии в нем давления, это не позволяет  выносить отход породы на поверхность (просто месится грязь, бурение не происходит).  Для прохождения притирается труба, и дальнейшее бурение ведется непосредственно через нее.

2. Плывун

Жидкая глина и обломки породы (другим словом плывун) находятся после глины большой плотности  и перед коренными скальными породами. Проходка плывуна – сложный процесс, есть множество проблем: не хватает мощности вращателя (из-за «липучести»), пневмо-инструмент  бесполезен из-за вязкости. Для решения этой проблемы используется поддавливание трубы. При этом из трубы выдувается шлам, затем снова происходит поддавливание (так происходит до тех пор, пока труба не притирается к скалистой породе).

 

Положительные и отрицательные свойства  стальной трубы.

Труба не подвержена повреждениям, срок службы трубы – 40-70 лет, отсекает «верховодку» при верном монтаже. Также, стальная труба подвержена коррозии, но при должном качестве металла достаточно прокачать скважину 2-3 минуты, и ржавчина уйдет.