Планируя организацию независимого водоснабжения дома, необходимо изучить технологию и нюансы создания скважины. Один из ключевых моментов обустройства автономного водопровода – выбор обсадки.
Скважинный ствол выполняет разноплановые задачи и во многом определяет долговечность, бесперебойность работы автономной системы водоснабжения. Согласитесь, вложив немало средств и сил в обустройство скважины, меньше всего хочется заниматься устранением проблем, связанных с плохим качеством водозабора.
Поэтому на этапе проектирования надо со всей ответственностью подойди к выбору обсадной колонны. Мы расскажем, какие трубы лучше для скважины, какой материал и тип соединения сегментов ствола предпочтительно использовать в той или иной ситуации. Полученные знания уберегут от покупки неподходящего товара.
Назначение, особенности и требования к обсадным колоннам
Задачи обсадной колонны:
- Защита стенок скважины от обрушения;
- Обеспечение целостности конструкции при грунтовом давлении и смещении слоёв грунта;
- Предотвращает проникновение поверхностных грунтовых и сточных вод в водозаборную часть;
- Помогает не заиливаться;
- При обсадке скважины одной трубой она выступает, как эксплуатационная колонна и в ней находится столб воды.
На весь срок эксплуатации водозаборной скважины, в первую очередь, влияет качество обсадных труб:
- Высококачественный материал, его прочность и стойкость к деформации во время всего периода использования;
- 100% герметизация стенок и соединений труб между собой;
- Материал труб не должен влиять на химический состав подземных вод;
- Не подверженность коррозии к воздействию химических элементов.
Неразъёмные контакты труб под сварку
Характерно применение соединений с высокой степенью жёсткости. У пользователей есть такие аргументы за то, чтобы отказаться от сварок:
- Шов с недостаточной защитой от коррозии.
- Монтаж колонны затрудняется из-за того, что она может отклоняться от оси.
- Сварочный шов с низким уровнем герметичности.
Но перечисленных дефектов легко избежать, если пригласить сварщика с достаточно высокой квалификацией. Обязательно использование профессионального оборудования. Из-за необходимости принятия таких мер увеличивается себестоимость работ. Поэтому бурение скважины обойдётся дороже.
Выбор обсадных труб по параметрам
Единственной правильной конструкции скважины в бурении нет. Для каждой конкретной местности буровой инженер подбирает конструкцию индивидуально, учитывая много факторов:
- Строение геологического разреза грунта в точке бурения;
- Уровни водоносных горизонтов и грунтовых вод;
- Характеристики скважинного насоса;
- Глубина и диаметр бурения скважины.
Для принятия решения необходимо взять во внимание важные параметры обсадных труб:
- Материал.
От материала труб зависит стоимость реализации объекта, возможен ли будет ремонт и какова надёжность конструкции. - Вариант соединения труб.
Соединение труб между собой подбирают в зависимости от материала изготовления колонны, на какую глубину бурится скважина, и какой диаметр обсадной трубы применяется. Соединение обязано должно быть герметичным, потому что в процессе использования, в состав воды могут попасть грунтовые воды и другие примеси. В связи с этим, может выйти из строя скважинный насос и сама скважина станет непригодной для использования. - Диаметр.
Рассчитывается оптимальный диаметр труб с учетом пикового водопотребления за сутки. Больший диаметр трубы даёт более высокий дебит скважины.
Напорный или безнапорный трубопровод?
Единственно верный вариант – использование напорных труб. Только такие изделия способны выдержать двухстороннее давление. С внешней стороны на стенки колонны воздействует плавучесть грунтов, а изнутри – водяной напор.
Обустройство напорной магистрали обезопасит водоносную систему от преждевременного выхода из строя. При выборе водонапорной трубы сопоставляют показатель ее рабочего давления с предполагаемым дебитом скважины
Представленные ниже видео-обзоры помогут определиться с наиболее оптимальным вариантом обсадки скважины.
Типы материалов и их характеристики
Металлические обсадные трубы
Конструкции на основе металлических колонн самые надёжные и проверены многолетним использованием. В индивидуальные скважины устанавливаются стальные трубы диаметром 133-159 мм, а вот толщина стенки может быть разной. При выборе буровой компании и конструкции важно обратить на это, самое пристальное внимание. Чтобы скважина проработала более 50 лет, толщина стенки трубы должна быть не менее 4,5 мм — фото 1.
Трубы из полимеров
Трубы НПВХ.
Некоторые буровые компании считают, что металлические трубы можно заменить полностью, трубами из плотного непластифицированного поливинилхлорида. Для многих до сегодняшнего дня — это довольно спорный вопрос. Но всё же с 2011 года трубы НПВХ применяются в качестве основной обсадной колонны — фото 2.
Недостатки труб НПВХ:
- Подвижки грунтов и межпластовое давление приводит к сплющиванию колонны, скважины выходят из строя и не поддаются ремонту;
- Резьба не выдерживает нагрузки и при скручивании трескается во внутрирезьбовом соединении. И такое соединение становится не герметичным;
- Непластифицированный поливинилхлорид со временем склонен к высыханию и растрескиванию, так что говорить о надёжности и долговечности не приходится;
- Крепление кессона к обсадной колонне из НПВХ происходит через зажимную муфту, поэтому часто происходит соскакивание кессона, это осложняет монтажные работы.
Достоинство у труб НПВХ только одно — трубы не поддаются коррозии.
По желанию Заказчика мы тоже в своей работе можем использовать трубы НПВХ по ГОСТУ P 51613-2000, но наши инженеры всё же рекомендуют устанавливать проверенные временем металлические трубы.
Трубы ПНД – полиэтиленовые низкого давления.
ПНД труба менее прочная, устанавливается дополнительной внутренней трубой в двухтрубной конструкции (металлическая + ПНД или НПВХ + ПНД).
Трубы для обсадки из стального проката
Плюсы труб из стального проката:
- Прочность конструкции (подходит для неглубоких и глубоких скважин);
- Надёжная сборка между собой;
- Сталь при контактировании с водой не выделяет вредные элементы;
- Высокая ремонтопригодность – высокая прочность позволяет чистку и добуривание.
Оцинкованные обсадные трубы
При контакте с водой и грунтом стенки труб более устойчивы к коррозии. Оцинкованные трубы можно установить в скважину для индивидуального водоснабжения. Но такие трубы используют реже, чем стальные из-за разницы в цене.
Нержавеющие стальные обсадные трубы
Стальная нержавеющая труба по достоинствам похожа на трубу из стального металлопроката, но имеет очень высокую стоимость. Нержавейка не подвержена коррозии и поэтому служит очень долго. Спросом почти не пользуется из-за большой цены.
Устройство обсадки для скважины
Предположим, что скважина пробурена. При этом отверстие должно быть идеально ровным, иначе может произойти поломка насоса, поскольку в скважине он должен висеть по принципу строительного отвеса. Если скважина предлагает установку и металлических, и пластиковых труб, то сначала устанавливается металл.
Для этого к верхней части отверстие должно быть расширено, и бурится оно первым в очереди. Монтируя металл, лучше всего использовать резьбовые соединения, чтобы в дальнейшем в этом месте металл не подвергался коррозии. Металлические трубы довольно тяжелые, поэтому удерживать их лучше всего специальными установками на бурильных машинах.
Что касается пластика, то в самой первой трубе, которая будет находиться на большой глубине, стоит оборудовать фильтр, просверлив много отверстий по всей плоскости на величину до 1 м. Можно использовать геотекстиль для дополнительной защиты от грязи.
В работе должно участвовать порядка 3 человек. Один человек будет держать, другой подносить, третий вкручивать.
Трубу стоит вкручивать поэтапно, предварительно смазывая резьбовые соединения специальным средством для надежной герметичности.
Изделие стоит опустить в углубление таким образом, чтобы они не доставали до дна скважины примерно на 1 метр. При этом столб воды должен быть значительным. В верхней части пластиковая труба обделывается под необходимый размер.
Далее устанавливается насосное оборудование, которое фиксируется на металлический трос и опускается с запасом величины столба воды. Шланг от насоса проходит через оголовок скважины, который, в свою очередь, фиксируется на металлической обсадной основе для скважины. Оголовок прикручивается на болтовых соединениях или просто одевается на обсадку, придерживаясь своим весом за счет нагрузки под насосом.
Варианты соединения обсадных труб
- Шовные трубы со спиральным или продольным сварочным швом.
Применяются, если давление пластов не больше 16 кг/см2 и температура меньше 300 гр. Срок службы 40-45 лет. - Бесшовные трубы называют цельнотянутыми.
Производят с использованием специальных высокотехнологичных станков. Стоимость цельнотянутых труб больше на 500 рублей за 1 погонный метр. Характеристики по температуре и давлению немного больше чем у шовной трубы.
Так как в подземной среде нет таких температур и давления, то можно устанавливать шовные трубы и не переплачивать за бесшовные.
Виды соединений обсадных труб:
- На резьбе.
Коническая внутренняя и наружная резьба соединяется между собой, труба входит в трубу. - На резьбе через муфту.
На двух концах нарезана наружная коническая резьба, а внутренняя – на муфте. Такое соединение называют усиленным. - На сварке.
Качество и герметичность шва зависит от профессионализма сварщика.
Наши специалисты советуют выбрать коническое соединение, когда внутренняя и наружная резьба соединяются между собой, труба входит в трубу. Не экономьте, выбирая соединение на сварке, так как качество сварочного шва зависит от опытности мастера по сварке, а выгода совершенно не большая.
Расчет расхода воды при проектировании
Для выбора диаметра трубы и подбора оптимального по мощности насоса нужно знать максимальный расход воды. Для большинства домохозяйств за городом все показатели уже давно были посчитаны и приведены среднестатистические расчеты. Например, если в доме открыты одновременно около 5 кранов с водой под давлением в 5 атмосфер, то производительность насоса должна составить около 3 м куб/час. Для этих потребностей обычно выбирают обсадную трубу с диаметром 133 миллиметра. Расчеты могут показать, что максимальный расход воды будет больше. В этом случае вы можете использовать скважину с водоотдачей 4-8 м куб/час. Под эту задачу будут установлены трубы с диаметром 159 мм.
Все расчеты нужно производить так, чтобы учитывать потребности семьи на будущее. Например, если вы знаете, что через 1–2 года в семье будет пополнение и расход воды увеличится, то позаботьтесь о том, чтобы в обсадную трубу можно было спокойно опустить более производительный насос.
Таблица 2. Какую лучше выбрать обсадную трубу для надёжности скважины?
| Металлическая 133 мм (стенка 4,5 мм) | Снаружи металлическая 133 мм (стенка 4,5 мм + внутри ПНД 117 мм стенка 6,5 мм) | НПВХ 125 мм (стенка 8 мм) |
| Гарантия на скважину | ||
| до 10 лет | до 10 лет | 5 лет |
| Срок работы скважины | ||
| 40 лет | 50 лет | 40 лет |
| Цена бурения большим станком | ||
| 1800 рублей | 2100 рублей | 2100 рублей |
| Цена пользования скважиной в год (глубиной 60 метров)*, руб | ||
| 2700 рублей | 2520 рублей | 3150 рублей |
Выводы буровых инженеров на основе многолетнего опыта проведения работ:
- Много десятилетий наиболее надёжная металлическая обсадная труба — в двухтрубной конструкции (наружная металлическая труба с коническим соединением + внутри ПНД). Такая конструкция скважины будет служить не менее 50 лет, так как дополнительная труба из пластика не подвержена коррозии. Наши гарантийные обязательства от 3 до 10 лет.
- Если задача стоит в экономии денежных средств, то возможно пробурить скважину и установить одну металлическую трубу 133 мм. Но такая конструкция применима не во всех районах Московской области (зависит от геологического разреза и уровней подземных вод). Срок эксплуатации такой скважины в среднем 40 лет.
- Если Вы сторонник новых технологий, то можно выбрать конструкцию с колонной НПВХ 125 мм. Но такая скважина имеет свои минусы: высокую стоимость, возможный небольшой ресурс работы, так как не проверено временем.
Главный инженер по бурению, с большим опытом работы, порекомендует оптимальный вариант конструкции Вашей скважины по телефону,, но принимает решение по выбору обсадных труб всегда Заказчик проекта.
Определение необходимого диаметра труб
Существует три вида водоносных горизонтов: поверхностный (или верховодка) на глубине до 15 м, на песке глубиной до 30 м и в известняковых слоях. Поверхностный горизонт подходит для копания колодцев, и в нём далеко не всегда бывает качественная питьевая вода. Скважины «на песок» обходятся сравнительно дёшево, но они подвержены заиливанию, что сокращает срок их службы, и нередко имеют нестабильный дебит воды.
Скважины «на известняк» являются лучшим вариантом источника даже с учётом более высокой стоимости бурения. Они обеспечивают самое высокое качество воды, дебит и долговечность скважины. Ответ на вопрос, какой выбрать диаметр трубы для скважины, зависит от габаритов, типа и производительности погружного насоса, а также величины пиковой потребности в воде.
Определяющим фактором выбора диаметра труб являются габариты скважинного насоса. Расчёт подходящего для него типоразмера труб выполняется следующим образом:
- к диаметру корпуса насоса в мм добавляют минимальный зазор между корпусом и стенками трубы в 4 мм, получая тем самым необходимый внутренний диаметр;
- исходя из полученного результата и имеющихся вариантов толщины стенок, подбирают подходящий типоразмер трубы.
Например, если вы остановите свой выбор на насосе с корпусом диаметром 74 мм, то, добавив зазор и толщину стенок в 5 мм, мы получим результат 88 мм. Это соответствует трубам с наружным номинальным диаметром 90 мм или более толстостенным трубам Ø 113 мм.
Заметим, что надёжные насосы столь малого диаметра производит только Grundfos и они очень дорого стоят. Поэтому для оснащения скважин чаще выбирают погружные насосы в корпусах диаметром 100 мм. Они значительно дешевле при практически неограниченном выборе, но для их установки нужны трубы Ø 125 мм. При эксплуатации недорогих скважинных насосов вибрационного типа вам потребуются трубы наружным диаметром 140 мм.
Крепление скважин при бурении
- Работоспособность скважины;
- Сроки работы скважины;
- Прочность и герметичность канала, по которому будет поступать добываемый продукт от горизонта к дневной поверхности;
- Защиту эксплуатационного канала от коррозии;
- Прочность стенок скважины в местах, где породы недостаточно устойчивые;
- Герметичность разделения всех проницаемых горизонтов друг от друга.
Крепление нефтяных скважин предполагает использование специальных колонн или же пакеров. Использование колонн является наиболее популярным способом, который позволяет сделать скважину прочной, долговечной, а также разобщить проницаемые горизонты. Такие колонны составляются из специальных труб, называемых обсадными.
Трубы на воду из нержавеющего металлопроката или с дополнительным покрытием
Иногда может возникнуть спорная ситуация, какие обсадные трубы для скважины лучше: металлические трубные изделия, имеющие дополнительное антикоррозийное покрытие или выполненные из нержавеющей стали?
Решением вопроса становится простая истина: зачем платить больше за изделия нержавеющей стали, если черный металлопрокат характеризуется сроком службы, который почти равен эксплуатационному периоду скважины.
В этой ситуации особое внимание следует уделить черному металлопрокату с оцинкованной поверхностью. Если такое покрытие долгое время подвергается воздействию воды, то на нем можно наблюдать образование оксида цинка. Это вещество представляет опасность для здоровья человека. Следовательно, использовать оцинкованные трубы можно только в скважинах для технической воды.
Какая скважина лучше из пластика или металла
В конце подведем итог, специально для тех, кому лень читать весь материал, мы сразу решим вопрос, какая обсадная труба лучше ПНД или стальная. Пластик хорош и позволяет снизить цену на бурение, он отлично работает, но если защищен железной трубой. Стальная труба также хороша, но она устанавливается до известняка, а сам известняк нужно обсадить уже пластиком. В наших краях (на юге Московской области) нельзя оставить известняк без обсадки. Поэтому, идеальное сочетание это железо и пластик. Если нет доверия ПНД, можно переплатить и сделать металл и металл.
Трубные изделия из асбестоцемента
Также обсадная колонна может обустраиваться посредством асбестоцементных трубных изделий, при этом они вполне могут заменить стальные изделия с хорошей материальной выгодой. Но асбоцемент имеет некоторые особенные свойства, которые следует учитывать при монтаже обсадной колонны.
Среди важных характеристик асбоцементных труб можно назвать следующее:
- Соответствие материала экологическим требованиям и нейтральность по отношению к химическим веществам. Эти свойства материала говорят о том, что во время эксплуатации исключается возможность попадания в воду вредных элементов.
- Существует мнение, что асбесту присущи канцерогенные свойства, но оно не имеет обоснований. Да, в воде могут присутствовать волокна материала, но в незначительном количестве, которое легко удаляется посредством бытовых устройств, фильтрующих воду.
- Асбоцемент отличается хрупкостью, следовательно, требует осторожности в процессе монтажа и эксплуатации. Кроме того не рекомендуется проводить дополнительное бурение готовой скважины, обсадная колонна которой выполнена из асбестоцемента.
- Асбестоцементные трубные изделия имеют достаточно толстые стенки, что предполагает бурение скважин большего размера для установки таких изделий.
- Труба, для изготовления которой использовался асбоцемент, не может применяться в качестве фильтрационной колонны в скважинах на песок, поэтому находят применение только в артезианских скважинах.
- Физические особенности материала позволяют использовать трубы в скважинах до 100 метров.
