Все о современных технологиях бурения скважин на воду

Разновидности скважин

Задача скважины соединить водонос с потребителем воды. Для определения глубины залегания водного слоя и его параметров бурится разведочная скважина. Удешевление работ достигается применением буров уменьшенного диаметра. При разработке верховодки достаточно установить бур диаметром 10 см, для более глубоких залежей – 20 см. Глубина определяется с помощью специальных зондов.

Абиссинская скважина

Подъем воды из верховодки обеспечивается с помощью абиссинской скважины (скважина-игла, колодец Нортона). Технология ее изготовления достаточно проста. В землю вбивается труба диаметром 3-6 см с острым наконечником (иглой). Глубина погружения может достигать 15-20 м. Используется способ на легких грунтах (песчанники и т.п.). Пробить скалистые выходы трубой невозможно. Проблемы возникают и при забивании в глинистый грунт. Подъем воды обеспечивают рычагом, вручную или с помощью насоса. Дебит скважины – до 5 куб.м/ч. Иногда с помощью абиссинской скважины удается достичь грунтовых вод при высоком их залегании.

Основные преимущества рассматриваемых скважин: низкие затраты, возможность самостоятельного изготовления, быстрота обустройства, возможность установки практически в любом месте (даже в подвале дома). Срок службы оценивается в 25-35 лет. Среди недостатков отмечается следующее: невозможность оборудования на особо твердом грунте, поверхностный насос можно применить только при глубине залегания не более 6 м.

Песчаная скважина

Фильтровая скважина бурится при разработке песчаного водоносного слоя, расположенного на глубине до 40-45 м. Ее бурят с помощью специального оборудования и сразу оборудуют обсадной колонной для исключения осыпания стенки. Для колонны применяются металлические, пластиковые или бетонные трубы диаметром 13-20 см. В нижней части устанавливается фильтр. Подъем воды обеспечивается с помощью погружного насоса.

Преимущества скважины на песок: использования для бурения малогабаритной техники, что снижает расходы; можно устанавливать насос небольшой мощности; бурится скважина за 1-2 суток. Недостатки: невысокая производительность (до 2 куб.м/ч), зависимость качества воды от многих факторов и нестабильность его, зависимость уровня залегания воды от сезона.

Известняковые скважины

Для подъема воды с большой глубины делаются скважина на известняк или артезианские скважины. Название они получили из-за того, что глубинный водный пласт располагается в известняковых породах. Глубина бурения превышает 40 м и может достигать 120-150 м. В этом случае можно применять только специальные, мощные буровые установки роторного типа. К обсадным колоннам предъявляются повышенные требования. Используются высокопрочные металлические или композитные трубы.

Преимущества артезианских колодцев: высокая чистота воды, постоянный уровень залегания водоноса, повышенная производительность (до 9-10 куб.м/ч), долговечность (более 40 лет). Недостатки: повышенные затраты на бурение и обустройство, длительность изготовления (5-8 суток), необходимость площадки для работы крупногабаритной техники.

Технология проведения ударно-канатного бурения

Схема ударно-канатного бурения.

Порядок проведения работ предусматривает изготовление вышки, в процессе чего следует использовать деревянные бревна или металлические трубы. Установка должна иметь форму треноги. Высоте вышки следует придать больший на 1,5 м показатель длины стакана. В роли последнего может быть использована труба, которая имеет на конце режущее приспособление. В трубе должно быть отверстие, предназначенное для опустошения стакана. Трос предстоит зафиксировать к верхней части стакана.

Почву из трубы нужно извлекать через 0,5 м бурения.

Если необходимо обустроить более глубокие скважины, то стоит привлечь буровые установки марок: УКС-22М2, УГБ-50 или УГБ-1ВС.

Выбор необходимого оборудования

Самым важным этапом в обустройстве скважины является подбор оборудования, поскольку именно от него будет зависеть ее период эксплуатации и качество работы

В основном следует обратить внимание на выбор:

• кессона;
• гидроаккумулятора;
• оголовка;
• насоса.

Кессон

Герметичный контейнер кессона еще может использоваться как технологический объем для установки разного оборудования, которые обслуживают скважину. Монтаж в нем автоматики, очистительных фильтров и прочих устройств позволяет сэкономить пространство в доме.

Свежие записи
Бензопила или электропила — что выбрать для сада?4 ошибки при выращивании томатов в горшках, которые совершают почти все хозяйкиСекреты выращивания рассады от японцев, которые очень трепетно относятся к земле

Производят кессоны из разных материалов: пластика, металлических конструкций или бетонных отливок. Установка этого оборудования особенно подходит в наших климатических условиях, ведь при суровых зимах грунт на дачной территории промерзает на глубину до полутора метров. Поэтому горизонтально проходящие трубопроводы должны располагаться ниже уровня промерзания.

Кессонный люк, установленный на верхней части устройства, как правило, утепляется листовым пенопластом. Внутри оборудования можно разместить лестницу.

Насосные устройства

Насос выступает основным элементом всей системы. При этом он может быть следующих типов:

• Погружной. Этот вибрационный насос является бюджетным вариантом. Его довольно редко применяют для обустройства системы водоснабжения, поскольку он имеет слишком низкую производительность. Более того, он способен даже разрушить стенки скважины.
• Центробежный. Такой агрегат является профильным оборудованием для водоснабжения из выработки.
• Поверхностный. Применяется лишь тогда, когда в скважине динамический уровень живительной влаги не опускается ниже семи метров.

Сегодня на рынке представлено много моделей скважинных насосов. Выбор их параметров происходит по характеристикам скважины и системы водоснабжения.

Кстати, в случае поломки насоса придется не только приобретать новый, но и платить за поднятие сломанного и монтаж купленного. Именно поэтому следует подходить более серьезно при выборе производителя.

Конструкция гидроаккумулятора

Внутри этого устройства при нормальном функционировании находится запас живительной влаги, а также поддерживается минимальное давление. При использовании гидроаккумулятора насос включается реже, да и изнашивается меньше.

Конструкция такого устройства схожа с компенсационным баком, который применяется в отопительных системах. Но изготавливается гидроаккумулятор из других материалов, они не контактируют с водой и не меняют ее качество. Мембрана в нем создается из пищевой резины.

Оголовок для обсадной трубы

Предназначено это устройство для защиты от попадания мусора в ствол. Помимо этого, оно является опорой для подвески водоподъемной колонны и насоса. Оголовок создается из металла или пластика. В первом случае он способен выдерживать до 500 кг, а во втором ― до 200 кг. Соединение должно быть герметичным с применением резиновой прокладки.

Технология бурения скважины на воду

из металлических труб или бревен

Бурение нужно выполнять с помощником. Один должен ключом поворачивать штангу вокруг своей оси, а другой ― молотком бить сверху, создавая тем самым дополнительную нагрузку. Вообще, желательно, чтобы эту работу выполняли 4 человека: двое исполнителей занимались прокруткой бура, а остальные осуществляли его подъем и опускание лебедкой.

Бур необходимо вытаскивать через каждые 50 см и хорошо очищать от грунта. Определить нужную глубину можно по уровню воды в выработке. Затем в скважину устанавливается обсадная труба с фильтрующей системой. Промежуток между трубой и землей следует залить бетонным раствором. Она будет возвышаться над грунтом.

После этого выполняется обустройство глиняного замка вокруг скважины. Если его не сделать, то все время в выработку будет проникать с поверхности дождевая и талая вода, что ухудшит ее качество.

На страховочный трос фиксируется насос с трубой для подачи жидкости и силовой кабель. Трубу подачи необходимо вывести наверх и приварить к кессону.

При глубоком залегании водоносного слоя бурение следует проводить с помощью спецтехники. Тем более что в некоторых ситуациях приходится выполнять несколько контрольных бурений для определения наилучшего источника.

Перед бурением требуется выполнить экспертизу. Запрещено обустраивать скважину на воду около септиков, выгребных ям и скоплений мусора.

Выбор скважина для участка

На вопрос о том, какая скважина будет оптимальной для конкретного участка, необходимо определить параметры водоноса, учесть потребность в воде и финансовые возможности. Абиссинскую скважину может оборудовать любой человек на своем участке, причем без каких либо согласований. Она обойдется дешево, но вода будет технической. Для превращения ее в питьевую необходима очистительная установка.

Артезианская скважина обеспечивает подачу качественной питьевой воды, но обходится очень дорого. Ее, как правило, бурят для обслуживания нескольких участков, а то и целого поселка. Кроме того, для обустройства такой скважины требуется специальное разрешения соответствующих органов.

Наибольшее распространение находят скважины на песок. В них оптимально сочетается качество воды, производительность и стоимость бурения. Их может обустроить один владелец участка или несколько хозяев. Бурение не требует крупногабаритной техники и осуществляется на любом участке специализированными компаниями. Разрешительные документы не требуются.

Основные методы и оборудование для обустройства скважин

Для забора воды из скважин используют погружные и наружные электронасосы, насосные станции, поверхностное насосное оборудование может располагаться рядом со скважинным устьем или на некотором расстоянии от него. Для подключения электронасосов к скважинному источнику используются различные методы и оборудование, рассчитанные на разные типы электронасосов.

Оголовок

Если необходимо решить вопрос крепления погружного электронасоса и защиты скважинного канала от проникновения грязи и осадков, применяют оголовок, который устанавливают поверх обсадной трубы. Устройство рассчитано на стандартный диаметр, может быть выполнено из пластика, стали или чугуна, способно выдержать вес подвешиваемого насосного оборудования до 250 кг. в пластиковом исполнении и до 500 кг. при использовании металла. В типовой конструкции предусмотрено размещение карабина для подвешивания электронасоса и выходное отверстие, через которое пропускает напорную трубу при подключении к линии.

Конструктивно оголовок выполнен из двух частей, которые соединяют после погружения электронасоса в скважину. Для этого на обсадную трубу надевают фланец, прижимая его к поверхности земли, устанавливают резиновое кольцо и сверху ставят второй фланец с подвешенным электронасосом, неподвижно фиксируя его с помощью болтов.

Рис. 7 Оголовки

Адаптер

Адаптер позволяет подключать поверхностный центробежный электронасос или насосную станцию к скважине через трубопровод, если они расположены на некотором удалении. Трубы при этом располагаются под землей, что исключает их промерзание в зимнее время, второе преимущество данного подключения – увеличение глубины погружения напорного трубопровода в скважину за счет опускания ниже уровня земли, которая в поверхностных насосах не превышает 9 метров.

Адаптер выполняется в виде двух частей, одна из которых с подключенным напорным трубопроводом располагается в скважинном канале, а вторая с подсоединенной к ней водопроводной магистралью находится снаружи. Обе части соединяются через стенки обсадной трубы с помощью резьбы и изолирующей резиновой прокладки.

Рис. 8 Адаптер – конструктивное устройство

Кессонная яма

Кессонную яму используют в тех случаях, когда электронасос и насосное оборудование для автоматизации его работы расположены рядом со скважинным устьем. Обычно яма выполняется в виде бетонного кольца, углубленного в землю, иногда используется пластик или сварные металлические конструкции, покрытые битумной гидроизоляцией. Во избежание проникновения в забой грунтовых вод вдоль скважинного ствола, дно ямы покрывают цементно-песчаной стяжкой.

Обычно в кессонных колодцах размещают насосную станцию или автоматику управления глубинным электронасосом: гидроаккумулятор, реле давления и холостого хода, манометр. Помимо изоляции от грунтовых вод, кессон обеспечивает защиту от промерзания не только устья скважины, но и всей водопроводной магистрали, которая при его использовании располагается под землей.

Рис. 10 Кессонный колодец

Технология бурения

Схема установки скважинного насоса и графического расчета напора.

Для бурения скважин водой используется специфичная технология. Соблюдаются следующие этапы проведения работ:

Сначала требуется правильно собрать бурильное долото, приготовить смесь для промывки, глиняный раствор.
Вода используется, чтобы размывать почву. А раствор глины является веществом, которое поможет укрепить стенки после того, как скважина будет готова. Сам буровой раствор надо подбирать в зависимости от того, какой грунт на участке. Помочь могут специалисты, которые будут проводить предварительное исследование на наличие водоносного слоя на участке.
Если подготовительные работы закончены (приготовлена обсадная труба, раствор и глина), можно начинать сборку установки для бурения.
Через помпу начинают подачу раствора в шланги, далее берется вертлюг, который и обеспечивает подачу воды до наконечника. Под сильным напором вода разрушает грунт, начинает вымывать породу наверх.
Отработанный раствор отправляют в приямок, тут разрушенный грунт сразу оседает на дно, а сам раствор попадает в земляную чашу, уходит в грунт, после чего достигает наконечника буровой установки.
Бурение скважины напором продолжается, постепенно выносится все больше породы

Важно следить, чтобы на пути прохождения не попадались глина и валуны. В этом случае бурение надо проводить при помощи традиционного метода, т

е. бура.
По мере прохождения ствола необходимо опускать в него обсадную колонну. Она укрепляет стенки, предотвращает осыпание грунта.
Когда достигнута необходимая глубина и поступает вода из водоносного слоя, необходимо процесс бурения прекратить.

Оно служит в качестве укрепления. Наверху следует установить кессон, при необходимости тут же монтируется автоматика, гидроаккумулятор.

Промывка, прокачка

На данном этапе скважину необходимо промыть. Для этого из нее мощным насосом выкачивают всю грязную воду, а затем заполняют чистой. Откачку загрязненной воды производят до тех пор, пока она не очистится от примесей глины и песка. Длительность промывки зависит от особенностей структуры водоносного горизонта. Таким образом, подготовительный этап может продолжаться как несколько часов, так и две-три недели. Что ж, придется запастись терпением, зато в результате вы станете обладателем бесперебойного источника питьевой воды.

В зависимости от целей, для которых используется скважина, их обустраивают различными способами. Летняя скважина является самым бюджетным вариантом. В этом случае воду можно набирать прямо из скважины. Такая вода подходит для полива огорода и других хозяйственных нужд, однако для питья и приготовления пищи она не пригодна. Данной скважиной можно пользоваться только в теплое время года.

Принцип работы скважины

Как и в колодце вода в ней находится в водоносном слое. С помощью установленного насоса она подается наверх. Для укрепления выработки монтируют обсадную трубу, в качестве которой используют пластиковые, стальные, перфорированные или асбестоцементные изделия. Если этого не сделать, тогда со стенок грунт начнет осыпаться, из-за чего скважина впоследствии перестанет функционировать.

Скважина имеет следующую схему работы:

• Из водоносного слоя подается вода, которая сначала проходит через фильтр, а потом уже попадает в выработку круглого сечения;
• Включенный насос нагнетает жидкость по водонапорной трубе;
• После чего вода поступает в приемник и перемещается по водопроводу.

Хотя схема может меняться, все зависит от типа используемого насоса.

Классификация водоносных слоев

Скважина, по сути, представляет собой искусственно пробуренный канал (ствол) до водоносного слоя, по которому можно поднять воду на поверхность. Водоносом становится пласт с водной жилой, где вода находится в свободном состоянии, образуя своеобразные подземные резервуары. Такие слои могут располагаться на разной глубине и формироваться различными структурами, с учетом чего и проводится их классификация.

Выделяются следующие основные разновидности водоносных слоев:

1. Верховодка. Так называются водоносы, располагающиеся близко от поверхности земли (2-7 м). Это ограниченные объемы безнапорной воды, окруженные водоупорными слоями (например, глина). Жидкость в них имеет, как правило, осадковую и паводковую природу. Характер накопления носит сезонный характер. Основные преимущества таких источников: малая глубина залегания, возможность подъема без насоса, низкие затраты при бурении скважин. Главный недостаток: низкое качество воды. Природный фильтр имеет малую толщину и не способен полностью очистить жидкость. В ней могут присутствовать различные химические соединения, а потому вода предназначена для технических целей. Для питья можно использовать только после дополнительной очистки и кипячения. Другой недостаток – снижение дебита (вплоть до полного прекращения подачи воды) в жаркое время года, а также сезонная нестабильность.

2. Грунтовка. Первый постоянный водонос в виде грунтовых вод находится на глубине 6-22 м. Такой пласт располагается между водоупорными слоями или ограничен только нижним водоупорами может достигать значительных размеров. Образуется он в результате просачивания осадкой и инфильтрации из водоемов. Водонос может относиться к напорному или безнапорному типу. В первом случае, вода находится в нем под давлением. Уровень залегания грунтовых вод может претерпевать сезонные изменения, снижаясь летом. Преимущества: легкодоступность и простота подъема на поверхность. Воду можно смело применять для любых хозяйственных нужд, но перед питьем или использованием для готовки пищи требуется фильтрация и кипячение.
3. Межпластовые водоносы. Это водные залежи, закупоренные между двумя водоупорными пластами. Они расположены на глубине 25-75 м и всегда находятся под давлением (напорный тип). При самостоятельном выходе на поверхность межпластовые накопления создают родники. Главное преимущество – чистота воды. Ее можно пить. Недостатки: глубокое залегание, сложности бурения, повышенные затраты при обустройстве скважины. Из-за наличия постоянного давления вода способна подниматься самостоятельно на определенную высоту. Если его не хватает для выхода на поверхность, то возникает необходимость установки насосного оборудования.

Разновидности буровых выработок

глубину до 12 метров

Песчаная скважина, схема которой пользуется большим спросом, подходит лишь для личного пользования. Вода из нее по своим свойствам характеризуется как техническая, поэтому используется только для купания или полива огорода. В среднем водоносные слои в этой скважине залегают на глубине около 10—50 метров.

Кстати, буровые работы при таких пластах реально выполнить своими руками, главное, чтобы на участке через несколько метров не проходил сланец. Пройти его без помощи профессионалов навряд ли получится.

Разумеется, песчаные скважины имеют некоторые недостатки. Главный минус такой выработки ― перебой подачи воды. Связана проблема с сезонными перепадами уровня живительной влаги. Вдобавок ее нужно периодически обслуживать, особенно касается дачников, которым вода нужна лишь в летнее время. В этой ситуации фильтр, находящийся в скважине, со временем заиливается. Вот почему подъем воды должен быть регулярным. Кроме этого, срок службы такой скважины составляет не более 15 лет.

Артезианская выработка хоть и считается самой дорогой, но является наиболее эффективным методом централизованной подачи воды. Для ее бурения используется крупная техника, позволяющая углубиться примерно на 200―300 метров.

Из артезианской скважины вода лучше и качественнее, нежели из песчаной. Еще в ней фильтр почти не засоряется. Он монтируется в нижней части подающей трубы диаметром 219 мм. Эта выработка гарантирует на 99% постоянную подачу живительной влаги, а срок ее службы составляет 50 лет.

Правда, такие скважины тоже обладают недостатками. Например, иногда требуется монтаж дополнительных систем фильтрации, поскольку в составе воды могут содержаться различные соединения железа. К тому же, как упоминалось ранее, ее обустройство стоит дорого. Еще обязательно придется получать разрешение на бурение такой выработки и согласовывать проект.

Способы бурения на воду

Технология бурения скважины под воду позволяет вести работу несколькими способами:

• шнековым;
• роторным;
• ударно-канатным;
• ручным.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Шнековое бурение скважин — самый распространенный и доступный способ. Шнек в виде винта входит в почву и разрыхляет ее. Бурить можно только сухой и мягкий грунт. Шнеки совершенно не годятся для плывунов. Этот инструмент разрушает породу и поднимает ее в скважинное устье. Шнеки бывают диаметром от 60 до 800 мм. Бурить ими можно до глубины 60 м, иногда и до 100 м. Шнековое бурение скважин невозможно на скальных грунтах.

Роторный способ — это непрерывное действие инструмента, который называется ротором. Он постоянно вращается. Порода вымывается глинистым раствором. Этот способ сравнительно дешевый и достаточно быстрый. Но в холодную погоду он требует утепления системы, по которой циркулирует вода. Бурение осуществляется с помощью машин:

• УРБ-2А2;
• МБУ-2М;
• УРБ-2,5;
• УРБ-3АМ.

УРБ-2А2 способна пробурить почву до глубины 55 м, УРБ-2,5 — до 300 м, а УРБ-3АМ — до 500 м.

Ударно-канатный способ является самым трудоемким. Но его не стоит забывать, так как он самый качественный. Порода разрушается после удара тяжелого предмета. Это особой формы заостренный стакан из стальной трубы. Он падает с высоты, ударяется о почву, забирает разрушенный грунт и поднимается. Наверху стакан чистят и снова бросают вниз.

Сама бурильная установка может быть сделана своими руками из труб или из бревен в виде треугольного конуса. Этот конус оборудован лебедкой с тросом. Технология бурения скважин на воду не требует использования глинистого раствора. Но установка обсадных труб должна проводиться своевременно. Такой установкой можно пробурить диаметр 10-30 см. Но глубина не может превышать 10 м. Для бурения можно применять установки УКС-22М2, УГБ-50, УГБ-1ВС.

Ручной способ используется довольно часто. При нем пользуются забивными трубами или шнеком. Трубы разрезают на куски длиной примерно 2-3 м. На концах их нарезается наружная резьба. На нижний конец трубы наваривается наконечник. Он имеет вид конуса, диаметр которого на 1 см больше диаметра трубы. Над наконечником 60-100 см трубы просверливается через 5 см сверлом диаметром 6 мм. Это будет своеобразный фильтр. По мере заглубления трубы она удлиняется с помощью муфт. Но проще поступить другим способом. Нужно для работы приготовить:

• различные буры;
• штанги;
• трубы для обсадки;
• лебедку;
• бурильную вышку.

Если скважина не будет очень глубокой, необходимость в вышке отпадает. Процесс выполнения работ довольно прост. Нужно выкопать ямку глубиной около 50 см, установить бур и начать его вращать. Работать лучше вдвоем. Через каждые 50 см бур вынимают из земли и чистят его. Метод этот стоит дешевле остальных, но имеет ограничения по глубине.

Конструкция скважины на воду – основные элементы

При бурении скважин принимают меры для защиты канала от осыпания, для этого в устройство добывающих воду скважин включают несколько основных элементов.

Рис. 4 Внешний вид обсадных труб

Обсадные трубы

Обсадные трубы используют для укрепления и герметизации скважинного ствола, основными материалами их изготовления является металл, пластик и асбестоцемент. Металлические трубы выпускают из обычной или нержавеющей стали, также бывают оцинкованные и эмалированные виды.

Помимо резьбы, трубы соединяют между собой посредством сварки или при помощи муфт.

В последнее время особой популярностью пользуются трубы из полиэтилена низкого давления ПНД, широко применяемые в распространенных скважинах на песок. Пластиковая эксплуатационная колонна может составляться из труб, имеющих длину 3 или 6 метров, а их наружный диаметр, рассчитанный на установку глубинных погружных электронасосов, обычно равен 90, 113, или 125 мм.

Донный фильтр

В устройство добывающих воду скважин на песке обязательно входит фильтр, который располагается в забое обсадной колонны и погружен в водоносный горизонт. Существует несколько разновидностей скважинных фильтров, отличающихся конструкцией и принципом работы.

Гравийный

Самый простой вид, создается путем подсыпки в забой скважины гравия с мелким зерном. Гравийная подушка препятствует забору грязевого раствора в скважине из песка и ила со дна, снижая таким образом нагрузку на фильтрующие поверхности обсадных труб и электронасоса.

Рис. 5 Скважинные фильтры – особенности конструкций

Щелевой

Простое устройство со стенкой обсадной трубы, имеющей поперечную или продольную перфорацию в виде тонких надрезов. Через узкие щели хорошо проходит вода, а мелкие частицы песка отсеиваются. Такая конструкция в основном используется в трубах из ПНД.

Сетчатый

Представляет собой мелкую сетку из коррозионно-устойчивых материалов (пищевая нержавейка или стеклоткань), обладающую высокой стойкостью к истиранию. Основной недостаток конструкции заключается в ее повышенном сопротивлении водному потоку (на 20 – 40 %), в некоторых случаях при малом дебите это может привести к недостатку воды в источнике.

Дырчатый

Конструкция используется в условиях, где требуется высокая прочность, представляет собой трубу с большим количеством просветленных круглых отверстий. Перфорированный фильтр применяют в источниках с малым объемом подачи и низким напором.

Проволочный

Выполнен из нержавеющей проволоки треугольного сечения, намотанной плотными рядами на перфорированную обсадную трубу. Отличается высокой прочностью и долговечностью, напрямую связанными с сечением используемой в нем проволоки.

Возможно будет интересно: Как прокачать скважину после бурения

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin