Обсадная труба — виды, материал, выбор по виду скважины, монтаж

Обеспечение индивидуального жилья водой из скважинных источников — один из наиболее часто встречающихся вариантов в домах, лишенных доступа к центральной магистрали водоснабжения. При бурении для устройства скважинной шахты берется обсадная труба, от выбора которой в большой степени зависит эксплуатационный срок использования источника.

В торговой сети представлен широкий ряд обсадных труб из разных материалов с отличающимися размерными и техническими параметрами. Это затрудняет принятие правильного решения по оптимальному выбору труб без изучения информации об их разновидностях и параметрах.

Рис. 1 Схемы обсадочных колонн, ниже описание к рисунку:

1. Одна обсадная колонна из металла
2. Двухтрубная конструкция с внешней металлической колонной и внутренней эксплуатационной из пластика.
3. Пластиковую трубу обсаживают до забоя (дна) скважины, предварительно перфорируя ее на величину водоносного слоя.
4. Конструкция скважины с промежуточной колонной — кондуктором.
5. Переход на трубу меньшего диаметра при однотрубной конструкции.
6. Конструкция двухтрубной обсадки.
7. Переход эксплуатационной колонны на меньший диаметр внутри рабочей колонны.
8. Высокая обсадная труба в сыпучем грунте, а эксплуатационная пластиковая на остальном расстоянии ничем не защищена.
9. Конструкция с однотрубной пластиковой колонной.

Требования к обсадке

Ответ на вопрос, что такое обсадная труба для скважины, следует из ее назначения. После проведения бурения скважинная шахта нуждается в укреплении стенок и формировании прямолинейного канала для возможности опускания в источник глубинного электронасоса. Для этого формируют обсадную колонну из различного вида труб, соединяя их резьбой, сваркой, муфтами.

Основные требования к скважинным колоннам и соответственно трубам:

• Жесткость и прочность. Глубина бытовых скважин при заборе воды из артезианских источников достигает 200 м. При таких расстояниях стенки трубы в придонной области испытывают значительное давление грунта. Поэтому трубная оболочка должна выдерживать это давление без повреждения стенок или изменения формы сечения.
• Герметичность стыков. Так как колонна собирается из трубных фрагментов, при монтаже необходимо обеспечить их герметичное соединение. В противном случае произойдет утечка воды из скважинного канала за пределы колонны. Это повлечет образование плавунов и проникновение грязи в шахту.
• Экологичность. Подавляющее большинство бытовых скважин применяют для питьевого водообеспечения. Трубный материал не должен оказывать на воду вредное воздействие, изменяя ее химсостав.
• Химическая инертность. В период всего срока эксплуатации обсадная труба находится в водной и агрессивной среде почвы. Поэтому важно, чтобы материал труб был химически нейтрален во избежание его ускоренного разрушения.
• Температурная стойкость. Верхний участок обсадной колонны приблизительно с глубин менее 2 м от уровня земли попадает в зону воздействия внешней окружающей среды. Ее наружная температура, если брать районы экстремальными климатическими условиями, может изменяться от — 50 °С до + 40 °С. Материал трубы не должен менять своих физических и химических свойств в данном температурном диапазоне.
• Высокий эксплуатационный срок. Долговечность скважин напрямую зависит от их вида. Если источник на песке может эксплуатироваться в среднем около 5 лет, то срок службы артезианки доходит до 50 лет. Поэтому важно, чтобы обсадка артезианского источника могла простоять без разрушения оболочки весь этот период.

Рис. 2 Обсадная труба металлов

Статья по теме:
Автономное водоснабжение частного дома – инструкция по обустройству. Возможно будет интересно почитать расширенную статью про организацию водоснабжения, используемое оборудование, схемы, расчет.

Использование труб для буронабивных опор

Обсадные детали получили широкое распространение в строительной области. Здесь их используют для буронабивных опор, которые выполняются методом бетонирования готового колодца. Диаметр такой конструкции может быть от 300 до 1500 мм. Наиболее популярными являются изделия с диаметром от 300 до 600 мм.

Для монтажа буронабивных свай используется обсадная труба секционного типа. Соединение такой конструкции происходит с помощью резьбы. Нижняя секция такой колонны обладает специальным буровым элементом, который проходит сквозь грунт при бурении. Установка обсадных деталей происходит благодаря мобильным буровым машинам (МБУ).

Обсадные трубы с буронабивными сваями применяют при строительстве в тяжелых условиях

Кроме этого, существуют типы буронабивных свай, изготовляемые собственноручно. С помощью такой ручной установки можно пробурить скважину глубиной до 3 м и диаметром до 30 см. В этом случае роль обсадной трубы выполняет, как правило, рулонный рубероид, которым обкладываются стенки скважины или обычные пластиковые обсадные детали.

Обсадная труба из пластиков

Стоимость обсадных полимерных труб намного ниже стальных, при этом они коррозионно устойчивы и имеют малый вес. Последнее преимущество значительно упрощает и удешевляет проведение бурения, для которого не требуется крупногабаритная тяжелая спецтехника.

Более низкая прочность полимерных колонн не играет важной роли на малых глубинах и абсолютно не важна при использовании их в качестве дополнительных оболочек внутри стальной обсадки.

Рис. 5 Морозостойкий полипропилен – внешний вид изделий

Статья по теме:

Как найти воду на участке для скважины – народные и научные способы. Возможно будет интересно почитать расширенную статью про варианты самостоятельного и с привлечением специалистов воды на участке для бурения скважины или рытья колодца.

Морозостойкий полипропилен МПП

Обычный трубный полипропилен ПП хорошо известен хозяевам частных домов. Из него чаще других материалов монтируют сети холодного и горячего водоснабжения, отопления.

Единственный недостаток, мешающий широкому использованию полипропилена снаружи — его невысокий нижний температурный порог. При температуре окружающей среды около -20 °С, оболочка полипропиленовой трубы становится хрупкой и разрушается. В морозостойком полипропилене данный недостаток устранен за счет введения в композицию эластомеров – материалов, способных восстанавливать свою форму после деформации.

Обычно наполнителями служат синтетический тройной этиленпропилендиеновый сополимер или каучук, объем добавки составляет около 5%. В результате при низких температурах полипропилен не теряет свою эластичность и за счет этого удается снизить его температурный порог.

Наименование показателей	ППК-5
Плотность, кг/м³	880
Показатель текучести расплава, ПТР г/10 мин (230 °С; 2,16 кг)	5,9
Термостойкость, С	280
Наполнение каучуком	5%
Светостойкость	7-8
Модуль упругости при изгибе, МПа	300
Ударная вязкость по Шарли с надрезом при +20 °С, кДж/м²	12

Таблица. 3 Характеристики МПП

Морозостойкий полипропилен сохраняет практически все физические, химические характеристики исходного материала и имеет следующие особенности:

• Нижний температурный порог, который выдерживает МПП, доходит до — 60 °С. Верхний температурный предел МПП достигает + 140 °С, при этой температуре происходит размягчение материала.
• Плотность МПП около 0,90 г/см3 является самой низкой среди трубных полимеров. В итоге в собранный колонне нет чрезмерных нагрузок на стыки.
• Материал стоек к истиранию и эластичен (данный показатель по отскоку составляет 40 — 50%).
• Предельный прочностной показатель МПП: 20 — 28 МПа.
• Относительное удлинение: 400 — 600 %.
• Модуль упругости при изгибании: 300 — 1100 МПа.
• Морозостойкий полипропилен — ударопрочный материал, его ударная вязкость до разрушения при температурах + 230 °С составляет 12 кДж/м2.
• Полипропилен химически нейтрален и безвреден при использовании в системах питьевого водоснабжения.
• Трубопровод устойчив к слабым кислотам, щелочам, маслам, растворам солей.
• Его эксплуатационный срок доходит до 50 лет.

Морозостойкий полипропилен регламентируется ТУ 2211-065-05796653-2002 и ТУ 6-05-1931-82. Трубу обсадки из морозостойкого полипропилена выпускают синей окраски.

Рис. 6 Обсадная труба НПВХ

Непластифицированный поливинилхлорид НПВХ

Техусловия на трубы из НПВХ с резьбой приведены в ТУ 2248-001-84300500-2009, его некоторые положения:

• Их изготавливают следующих видов: — С раструбом, в котором изнутри нанесена резьба, и гладким вторым концом с наружной резьбовой насечкой. — Без раструба с увеличенной толщиной трубной стенки и разной резьбой на концах.
• Типы резьбы: трапецеидальные обычная TR и упорная коническая TRK.
• Трубный диаметр находится в диапазоне от 90 до 450 мм.
• Допустимо их погружение под землю на расстояния до 100 м, колонна с утолщенной стенкой может быть опущена под грунт на 300 м.
• НПВХ трубопровод экологичен и используется в магистралях питьевого водоснабжения.
• Полимер устойчив к агрессивным реагентам, не подвержен коррозионным процессам.
• В сравнении с аналогичными пластиками, плотность НПВХ выше (1,35 — 1,43 т/м3), чем у воды, благодаря этому колонна не всплывает.
• Благодаря гладким внутренним стенкам, обсадная труба имеет низкое гидравлическое сопротивление.
• Коэффициент теплового расширения непластифицированного поливинилхлорида меньше, чем у других пластиков.

Средний наружным диаметр d		Толщина стенки s		I3 дли- на резьбын.м.	I5 +30* дли- на до фильтра	I4 +-50, мм** Для эффективной длины I2 равной
Номинал	Предел отклонения	Номинал	Предел отклонения			1000	2000	3000	4000
90	+ 0.3	5.0 8.0	+0.6 +0.6	42 45	80	800	1800	—	—
113	+ 0.3	5.0 7.0	+ 0.7 + 0.9	47	95	775	1775	2775	3775
125	+ 0.3	5.0 6.0 7.5	+ 0.9 + 0.9 + 1.0	95	775	1775	2775	3775
140	+ 0.4	6.5 8.0 10.0	+ 0.9 + 1.0 + 1.0	62	160	710	1710	2710	3710
165	+ 0.4	7.5 9.5	+ 1.0 + 1.2	170	700	1700	2700	3700
195	+ 0.5	8.5 11.5 14.0	+ 1.2 + 1.8 + 1.8	72	175	695	1695	2695	3695
225	+ 0.5	10.0 13.0	+ 1.2 + 1.8	72	180	690	1690	2690	3690
280	+ 0.5	12.5 16.0	+ 1.5 + 1.0	88.5	220	640	1640	2640	3640
330	+ 0.6	14.5 19.0	+ 1.7 + 2.0	220	640	1640	2640	3640
400	+ 0.7	17.5 21.5	+ 2.0 + 2.4	240	620	1620	2620	3620
450	+ 0.8	19.5 23.5	+ 2.2 + 2.6	99	240	620	1620	2620	3620

Таблица. 4 Размерные параметры трубного НПВХ по ТУ 2248-001-84300500-2009

• НПВХ – диэлектрик, не подверженный электрохимической коррозии, стоек к отложению известкового налета и солей на поверхности.
• Обладают низкой теплопроводностью порядка 0,14 Вт/м·°С.
• Отличительная особенность НПВХ-труб в сравнении с другими материалами — самая низкая скорость роста бактерий на его поверхности.
• Нейтральны к агрессивным химическим веществам, используемых для регенерации скважин (соляная кислота).
• Температура плавления НПВХ 150 — 220 °С, при нагревании свыше 60 °С материал размягчается. Становится хрупким при температуре меньше -75 °С (ниже порога стеклования).
• К недостаткам НПВХ относят его хрупкость, однако многие производители снижают ее добавлением в состав пластификаторов.
• Обсадная труба из НПВХ отличается высокой механической прочностью и жесткостью.
• Срок эксплуатации НПВХ свыше 50 лет;
• Обсадные НПВХ-трубы стоят дешевле аналогов из полиэтилена высокого давления и полипропилена.
• НПВХ-трубу выпускают светло-голубого цвета, также рынке присутствуют и дешевые технические изделия из вторсырья, которые визуально невозможно отличить от экологичного первичного НПВХ.

Рис. 7 Обсадная труба из ПНД

Полиэтилен низкого давления (ПНД)

Трубы из ПНД хорошо известны собственникам частных домов, у которых смонтировано индивидуальное водоснабжение. Их прокладывают под землей для транспортирования воды из скважинных и колодезных источников в жилье.

ГОСТ 18599-2001 задает техусловия на трубы из ПНД, которые отличаются следующими особенностями:

• Для обсадки изготавливаются из первичного сырья, которое экологически безвредно для питьевой воды.
• ПНД-трубы имеют относительно высокую плотность – свыше 0,941 г/см3.
• Температура пранспортируемой среды для ПНД от — 60 до + 40 °С.
• Изготавливаются из марки полиэтилена ПЭ-100.
• Обсадку делают из изделий с наиболее толстой оболочкой, поэтому они не имеют резьбовых раструбов для соединения.
• Толщину трубных стенок выбирают из диапазона от 6 до 10 мм.

SDR 17 S8		SDR 13.6 S6.3		SDR II S3		Овальность после экструзии,
Средний наружный		Максимальное рабочее давление воды при 20 оС, МПа						не более
диаметр		1		1.25		1.6
Толщина стенки
номина.	пред. откл.	номина.	пред. откл.	номина.	пред. откл.	номина	пред. откл.
32	+0,3	—	—	—	3,0	+0,5	1,3
40	+0,4	—	—	3,0	+0,5	3,7	+0,6	1,4
50	+0,5	3,0	+0,5	3,7	+0,6	4,6	+0,7	1,4
63	+0,6	3,8	+0,6	4,7	+0,8	5,8	+0,9	1,5
75	+0,7	4,5	+0,7	5,6	+0,9	6,8	+1,1	1,6
90	+0,9	5,4	+0,9	6,7	+1,1	8,2	+1,3	1,8
110	+1,0	6,6	+1,0	8,1	+1,3	10,0	+1,5	2,2
125	+1,2	7,4	+1,2	9,2	+1,4	11,4	+1,8	2,5
140	+1,3	8,3	+1,3	10,3	+1,6	12,7	+2,0	2,8
160	+1,5	9,5	+1,5	11,8	+1,8	14,6	+2,2	3,2
180	+1,7	10,7	+1,7	13,3	+2,0	16,4	+2,5	3,6
200	+1,8	11,9	+1,8	14,7	+2,3	18,2	+2,8	4,0
225	+2,1	13,4	+2,1	16,6	+2,5	20,5	+3,1	4,5
250	+2,3	14,8	+2,3	18,4	+2,8	22,7	+3,5	5,0

Таблица 5. Характеристики ПНД-труб для обсадок из ПЭ-100 по ГОСТ 18599-2001

• Обладают гибкостью и пластичностью, позволяющей им не растрескиваться при обледенении воды в трубопроводе.
• Полиэтилен химически нейтрален, может длительное время работать в агрессивной среде.
• Срок службы ПНД-труб достигает 50 лет.
• Имеют относительно невысокий коэффициент теплопроводности порядка 0,32 Вт/м·°С.
• Слабо устойчивы к действию ультрафиолета, при длительном нахождении на солнце подвержены растрескиванию.
• Компании производители реализуют ПНД обсадные трубы диаметры которых снаружи отличаются от стандартизированного цифрового ряда. Обычно их принимают равными 90, 110, 117, 120, 125, 128, 135, 140, 160 мм.
• Обычная длина трубы обсадки из ПНД — 3 или 4 м. По согласованию с заказчиком она может быть увеличена.
• Так как трубопроводы ПНД отличается мягкостью и эластичностью, их чаще применяют внутри обсадки из высокопрочных металлов в качестве второй дополнительной колонны.
• При обустройстве колонны только из ПНД-труб ее высота зависит от сечения стенок, диаметра и обычно не превышает 60 м.
• ПНД-трубы выпускают черного или синего цветов, при втором варианте их довольно сложно отличить от аналогичных изделий из других материалов.

Рис. 8 Прайс-лист на ПНД обсадную трубу

Полиэтилен высокого давления ПВД

Трубы из полиэтилена высокого давления (ПВД) а также материал их изготовления отличаются следующими особенностями:

• Имеют плотность около 0,91 г/см3, уступая по этому показателю полиэтилену низкого давления. Из-за меньшей плотности они менее прочны и износостойкости, чем ПНД.
• Работают в чуть более широком температурном диапазоне, чем ПНД. Допускается их эксплуатация в среде от — 40 до + 90 °С.
• Плохо переносят резкие температурные перепады.
• Имеют высокое тепловое расширение.
• Обладает высокой химической устойчивостью даже к концентрированным кислотам и щелочам, сложным эфирамальдегидам кетонов и растительным маслам.
• Имеет в своем составе незначительное количество примесей, что положительно сказывается на их экологичности.
• Стоят дороже НПВХ.
• Срок службы ПВД-труб не менее 50 лет.

Трубы обсадные из полиэтилена высокого давления довольно редко встречаются на рынке. Они имеют типичный синий цвет и соединяются при помощи наружной и внутренней безраструбовых резьб.

Рис. 9 Обсадная труба ПВД

Стеклопластик

Трубы из стеклопластика настолько редко попадаются обычному потребителю, что мало кто знает, что это такое. В промышленности их получают методом намотки стеклянных нитей на металлическую оправку с одновременной пропиткой синтетическими смолами.

Их изготавливают некоторые частные предприятия на импортном оборудовании. В основном стеклопластиковые трубы применяют для прокладки напорных и безнапорных трубопроводных магистралей, соединяя их между собой муфтами, фланцами, раструбами с герметизирующими кольцами, склеиванием.

Применение стеклопластиковых труб в качестве элементов для скважинных обсадных колонн — эксклюзивный вариант, который реализуют единичные производители в лице компании Сафит.

Один из методов изготовления скважинных стеклопластиковых труб описан в ТУ 2296-003-18057578-06, изделие включает в себя следующие элементы:

— неподвижную закладную деталь;

— уплотнительную прокладку;

— свободно вращающуюся корончатую гайку.

При производстве внутренний слой трубы покрывают пищевой полиэтиленовой пленкой, которая приклеивается к стеклопластиковой оболочке. Трубы для скважины в полной заводской готовности изготавливаются применительно к конкретным проектам систем различного назначения (подъема питьевой воды, растворов солей, кислот, щелочей).

Рис. 10 Стеклопластиковая обсадная труба от Сафит и трубы, их характеристики

Особенности труб из стеклопластика:

• Область применения стеклопластика — подача воды для хозяйственно-питьевых нужд, растворов кислот, солей и щелочей.
• Могут функционировать в противопожарных и технологических трубопроводах, в низкотемпературных тепловых сетях.
• Диапазон температур рабочей среды от -50 до +70 °С.
• Стеклопластиковая колонна имеет вес в 4 — 5 раз меньше стальной.
• Эксплуатационный срок не менее 20 лет.
• Труба не подвержена зарастанию солями и биологическими микроорганизмами — грибком, плесенью.
• Отличаются прочностью, способны выдержать осевую нагрузку в 25 тонн. Устойчивы к ударам и изгибам.
• Выпускаются в трудногорючем исполнении по ГОСТ 12.1.044-89.
• Имеют низкий коэффициент теплопроводности порядка 0,4 Вт/м ·°С.
• Не требуют использования защиты от электрохимической коррозии, не нуждаются в дополнительной изоляции.
• Предприятие выпускает специальные переходники на типовые скважинные оголовки под любой тип электронасосов.
• Монтаж стеклопластиковой колонны отличается высокой скоростью и простотой.
• Допускается демонтаж обсадки и многократные соединения.

Рис. 11 Виды скважинных источников

Критерии выбора

Для обустройства обсадки необходимо иметь следующую информацию: глубина скважины, объем водоподачи, диаметр погружного электронасоса, также на выбор довольно сильно влияют финансовые средства потребителя. Чтобы определить, какая труба лучше для скважины, рассмотрим несколько вариантов скважинных источников для водоснабжения.

1. Для водозабора с помощью погружного электронасоса из неглубокой скважины (до 30 м) абиссинского типа лучше всего использовать полимерный трубопровод из НПВХ. В зависимости от финансовых возможностей выбирают тонкостенные изделия с резьбовым раструбовым соединением или толстостенные с разносторонней внешней и внутренней резьбой.
2. Для скважин на песке глубиной до 60 м хороший вариант — толстостенный НПВХ, при дальнейшем заглублении до 100 м можно рассмотреть различные методы с двойной обсадкой из полимеров. Неплохой вариант — применение снаружи жесткого трубопровода из НПВХ, а внутри оболочки из эластичного и менее устойчивого к нагрузкам ПНД.
3. Для глубин выше 100 м рационально применение жесткой металлической обсадной колонны, внутри которой можно разместить эластичный ПНД или жесткий НПВХ трубопровод.

1. В любом случае при выборе однотрубной или двухтрубной обсадки следует учитывать состав грунта, геологические факторы, уровень грунтовых вод. Не помешает выслушать по вопросу проведения обсадки отзывы высококвалифицированных специалистов.
2. При покупке ПНД изделий следует быть внимательным из-за того, что в торговой сети реализуют технический полиэтилен вторичной переработки и пищевой первичный материал. Их основное легко различимое отличие — расцветка: труба из вторичной гранулы обычно имеет темно-синий или насыщенный синий цвет, иногда встречается зеленый оттенок. Изделия из ПНД, выполненные из первичного сырья, в соответствии с ГОСТ обладают ярко-синим или голубым цветом.
3. Еще один критерий определения некачественного товара из ПНД — запах пластмассы. Оон может напоминать аромат кондитерских изделий, моющих средств, стирального порошка и прочее — все это говорит о материале изготовления из гранул вторичной переработки. Чистый первичный полиэтилен не имеет запаха и может использоваться в системах с питьевой водой без вреда для здоровья человека, в то время как полиэтилен из вторичного сырья допускается применять в системах водозабора для технических нужд.
4. При выборе диаметра колонны руководствуются дебитом (производительностью) источника и размерными параметрами электронасоса, при больших объемах водозабора стараются увеличить диаметр обсадной колонны. Насос подбирают таким образом, чтобы его диаметр не был меньше 5 мм внутреннего размера скважинного ствола, если используют мягкий ПНД трубопровод или водозабор проводят на больших глубинах, выбирают больший внутренний диаметр колонны с учетом деформации канала при сдавливании грунтом.
5. Качество резьбового соединения НПВХ определяют следующим образом — вкручивают трубу в другую или ее патрубок на три витка и затем двигают одну из деталей в стороны — большой люфт говорит о слабости крепления. Такое соединение обладает низкой герметичностью, а если понадобится демонтаж обсадки с извлечением колонны из скважинного ствола, резьба с большой вероятностью будет сорвана.

Обсадная труба — применение в зависимости от типа скважин

В бытовом хозяйстве для водоснабжения используются различные типы скважин, отличающиеся глубиной проходки. В каждой из них рационально использовать определенный вид обсадок из металлов или полимеров.

Абиссинские

Абиссинские — это скважины неглубокого залегания от 5 до 30 м. Водозабор из них осуществляют при помощи поверхностного электронасоса или станции с глубиной опускания всасывающего напорного трубопровода не более 8 — 9 м.

Так как во внутрискважинный канал не опускают глубинный электронасос, a всасывающий патрубок поверхностных агрегатов имеет небольшой диаметр, для обсадки берут малые в окружности трубы.

Обычно в абиссинку опускают ПНД-трубопровод, намотанный в бухты — это позволяет смонтировать обсадную шахту без стыков. Часто ПНД-трубу малого диаметра в 25 или 32 мм непосредственно подсоединяют к электронасосу, совмещая в одном изделии обсадку и всасывающий патрубок.

Скважины на песке

Глубина песчаных скважин обычно лежит в диапазоне от 30 до 60 м.

При таких расстояниях давление на стенки труб обсадной колонны относительно невелико и для ее сборки можно использовать полимеры. Для обустройства обсадки скважин на песке подойдут наиболее распространенные трубы из непластифицированного поливинилхлорида НПВХ, морозостойкого полипропилена МПП, полиэтилена высокого давления ПВД.

При значительных глубинах скважин на песке существуют варианты устройства обсадок из двух полимерных колонн.

Стоит отметить, что производители труб НПВХ для скважинных обсадных колонн выпускают щелевые фильтры с конической заглушкой на конце, которые первыми погружают в канал.

В редких ситуациях, когда глубина скважинного источника на песке доходит до 100 м, в колонне используют обсадные стальные трубы.

В песчаные скважины опускают глубинные электронасосы двух основных типоразмеров в окружности — 3 или 4 дюйма, соответственно 75 — 80 и 100 мм. Диаметр обсадной трубы для полимерной колонны подбирают с учетом размеров электронасоса и толщины ее стенок, для 3-дюймовых подойдет 90-я, для 4-дюймовых — 125-я.

Рис. 12 Схема обсадки в скважинах на песке и артезианках

Артезианские

Глубина артезианских источников доходит до 200 м, при этом колонна испытывает значительные нагрузки грунта на свою оболочку. Поэтому не существуют альтернативы высокопрочным стальным трубам в скважинном канале артезианки.

Стоит отметить, что коррозия стали, сопровождающаяся увеличением процентного содержания железа в воде, для артезианок не актуальна. Большинство глубинных скважин имеют и без того повышенное содержание различных металлов в водной среде, приводящее к использованию для водоочистки специальных установок обезжелезивания.

Нередко внутрь стальной помещают пластиковую колонну. Это повышает коррозионную стойкость обсадки и увеличивает срок ее службы.

Вторую колонну обычно собирают из НПВХ-труб, можно использовать и менее прочный ПНД трубопровод, нагрузка на внешние стенки которого внутри стальной оболочки минимальна.

Наиболее распространенный вариант устройства двух обсадных колонн — помещение внутрь 140-й стальной трубы 125-й полимерной.

Рис. 13 Малогабаритные буровые установки

Типы соединений

При обустройстве обсадки трубы соединяют в колонну следующими способами:

Раструбный резьбовой. Метод используют при стыковке полимерных или металлических тонкостенных труб, при этом в раструбе нарезают внутреннюю резьбу, а на участке внешней оболочки подсоединяемой трубы — наружную.

Резьбовой. Используют в толстостенных металлических и полимерных трубах, подсоединяемые элементы имеют наружную и внутреннюю резьбу, при их стыковке стенки снаружи и изнутри гладкие.

Муфтовый. Соединяемые трубные элементы имеют наружную резьбу, их вкручивают в стыковочную муфту с внутренней резьбой до соединения торцов.

Электросварка. Сварка может быть полезна в случаях соединения тонкостенных стальных труб, в которых прорезанная резьба будет слишком слаба. Метод сваривания нередко используют при монтаже стальной обсадки — хотя он отнимает некоторое время и требует хороших навыков сварщика от специалиста, его применение может быть экономически выгодно (не надо приобретать дорогие тяжелые трубы с резьбой и толстыми стенками).

Скважинное бурение с полимерной обсадкой

Для бурения самых распространенных песчаных скважин на воду используют как крупногабаритные промышленные установки, так и агрегаты небольших размеров. Во всех случаях применяется технология гидробурения, при которой в скважинный канал подается вода. Водоподача осуществляется через полые внутри буровые штанги.

Бурение скважин на песке можно разбить на следующие этапы:

Подготовка. Размещается буровая установка в точке проведения работ, подгоняется цистерна с водой, выкапывается приямок отстойника. Он необходим для осуществления замкнутого непрерывного цикла подачи воды в скважинный канал.

То есть, от устья скважины прокапывается канавка к глубокому приямку, в котором отстаиваются вытекающая со шламом вода. Дренажный насос поднимает более чистую воду на поверхность и направляет ее по трубам обратно в шахту скважины. Также готовят к работам буровые штанги, смазывая их поверхность машинным маслом.

Бурение. Для проходки используют буровые штанги стандартной длины 3, 4,5 или 6 м. На конец первой штанги помещают бур соответствующего диаметра и центратор, закрепляют ее в механизме установки и опускают в землю, начиная бурение.

Из цистерны в бур подают воду, как только она начинает выливаться по каналу в приямок и он заполняется, высыпают в воду сухую буровую смесь. При проведении работ буровой раствор выполняет ряд очень важных функций, основные из которых – облегчение проходки, укрепление стенок канала. После углубления первой штанги, ее концевик освобождают из захвата установки и прикручивают к ней вторую. Увеличивают длину буровой колонны при помощи штанг до тех пор, пока в отвале не появится порода нужного состава и объем вытекающей на поверхность воды превысит количество закачанной.

Рис. 14 Схема бурения с приямками

Опускание обсадной НПВХ колонны. При появлении воды в скважинной шахте бурение прекращают и начинают извлекать буровые штанги наружу, отсоединяя их друг от друга при помощи установки.

После извлечения последней штанги приступают к монтажу обсадной колонны, длина труб при этом может составлять 3, 4 или 6 м. Первым в шахту погружают щелевой фильтр, на торец которого накручивают конусный колпак. Некоторые буровики вместо одного использует два или три фильтра. По мере опускания труб к ним прикручивают другие до тех пор, пока длина колонны не достигнет необходимой отметки.

Прокачка скважины. После опускания в землю всей обсадной колонны, лишний участок верхней трубы обрезают и приступают к прокачке скважины. Для этого в нее опускают жесткий напорный рукав до зоны фильтров и подают через него воду электронасосом из цистерны под давлением.

Чтобы удержать сильный напор, трубопровод подключают через герметичный оголовок на верхней трубе скважины. Поступающая от поверхностного насоса вода через щели фильтра очищает и освобождает пространство за ним, вымывая часть мелкофракционного грунта. Это в дальнейшем предотвратит заиливание скважины и увеличивает срок ее службы. Стоит отметить, что многие буровики не используют эффективную процедуру обратной прокачки, ограничиваясь выкачиванием из скважинной шахты замутненной воды.

После очистки фильтров обратным потоком приступают к выкачиванию мутной жидкости.

В скважинный канал опускают погружной насос на расстоянии от забоя около 0,5 м и начинают выкачивать воду на поверхность. Процедура по времени занимает от нескольких часов до суток. После появления на выходе прозрачной воды прокачка скважины считается завершенной.

Чтобы предотвратить попадание в канал грязных поверхностных вод, вокруг обсадной колонны делают цементно-песчаную, бетонную отмостку при ее положении на поверхности земли, или помещают верх колонны в кессонный колодец.

Статья по теме:
Как сделать фильтр для скважины своими руками: несколько вариантов. Нижняя обсадная труба должна иметь фильтр, возможно будет интересно почитать, что такое скважинный фильтр и как его сделать самому.

Рис. 15 Буровые штанги и щелевой НПВХ фильтр

Применение для водяных питьевых скважин

При обустройстве водяных колодцев используют: пластиковые, стальные и асбоцементные детали. Наиболее популярными из-за простого монтажа и низкой цены являются пластиковые трубы из ПВХ и ПЭ. Для бурения таких колодцев используют спецтехнику. Обсадка скважины происходит после её бурения. Стыковка отдельных элементов в таких колоннах происходит благодаря резьбовым соединениям.

Важно! Диаметр скважины и обсадной конструкции выбирают, ориентируясь на конкретный случай, в зависимости от того, какая производительность источника необходима. Сечение колонны должно быть таким, чтобы в неё можно было расположить насосное устройство. Нижние секции конструкции должны монтироваться из перфорированных труб.

Без обсадной трубы невозможно устройство питьевой скважины

Металлические и асбоцементные детали хоть и подходят для монтажа скважин на воду, однако, их использование имеет определённые недостатки.

Как выбрать правильный формат трубы

По диаметру она выбирается на основании ряда факторов.

Среди них:

• планируемая глубина скважины;
• дебит — объём воды, запланированный к подаче;
• варианты насосов и погружного оборудования;

К колонне, для её эффективной работы, прилагаются следующие требования;

• надежное прилегание колонны к пробуренному отверстию;
• обеспечение подачи необходимого объема воды;
• устойчивость к деформации под давлением.

Предназначение труб и их особенности

Обычно для бурения используются изделия, имеющие стандартные габариты. Чаще всего берутся размеры: 32, 90, 114, 125 мм и т.д.

Более высокий диаметр трубы выбирают при большой эффективности насоса и системы, снабжающей объект водой. Но излишне увлекаться и брать его со слишком большим запасом не стоит. При высоком сечении уменьшается напор, а цена растет.

Использование труб разного формата:

• 32мм — труба, по которой вода может подаваться на 10-метровую высоту. При этом используется расположенный снаружи самовсасывающий насос (гидрофор). К воде внутри проходит шланг;
• 90-125 мм — такую трубу используют для помещения в неё погружного насоса, если скважина в глубину превышает 10 м.

Асбестоцементные трубы

Еще один традиционный материал, используемый для обсадки скважин, – асбестоцемент.

Основное преимущество таких труб — малая стоимость, стойкость к коррозированию и химическому воздействию агрессивных сред, по другим показателям они проигрывают стальным изделиям. Главный минус — повышенная хрупкость, которая приводит к необходимости увеличения толщины стенки, а это влечет за собой потребность в бурении скважины, имеющей больший диаметр. Кроме того, данный материал нельзя использовать при сооружении фильтрующих колонн.

Основная сфера применения такой обсадки — артезианские скважины (на известняк), глубина их не больше ста метров.

Устройство обсадки скважины

Основных узлов, которые входят в комплекс обсадки, всего три:

1. Донный фильтр. Не позволяет попадать песку и глине в насос, оставляя его чистым и работоспособным.
2. Тонкий фильтр. Очищает воду от мелких включений, делая ее пригодной для бытового применения.
3. Оголовок. Своего рода герметичная крышка обсадной колонны, которая имеет отверстия для подключения трубопровода и прокладки силового кабеля.

Сами же стенки обсадной колонны могут быть металлическими, пластиковыми или асбестоцементные по желанию заказчика. Ограничениями могут служить только технологические особенности участка и качественный состав среза грунта.

Не нужно забывать и о значении целевого назначения и типа источника:

1. Абиссинский колодец для полива. Подойдут бетонные трубы, так как их стоимость полностью оправдана.
2. Скважина на песок. Подходит пластик, так как глубина такой скважины не более 90 метров.
3. Артезианский источник. Металлические трубы. Артезианская вода находится на глубине 100-350 метров.

Преимущества и недостатки всех видов

Процесс бурения с обсадной колонной будет легким и правильным, если она выбрана правильно. Беря это в рассмотрение, стоит изучить подробнее все недостатки и все достоинства, классифицируя колонны только по материалу изготовления.

Итак, стальные трубы для скважин, безусловно, служат очень долго.

Кроме того, они способны выдерживать огромный вес, а значит очень большое давление почвы. Для стыковки нескольких колонн между собой используется обычная сварка. Сварка может выполняться и самостоятельно, что само по себе уже положительное качество.

Кроме всего прочего, обладают такие изделия и следующими достоинствами:

Устойчивость к движению пластов грунта;Высокая степень прочности.

Из недостатков можно выделить процесс окисления и стоимость изделий.

Асбестоцементные обсадные трубы

Асбестоцементные изделия для скважины имеют весьма длительный срок эксплуатации, умеренную стоимость и высокую степень устойчивости к коррозии.

Из недостатков можно выделить то, что для установки такой колонны нужна скважина очень большого диаметра, так как стенки очень толстые. Однако, несмотря на это, стенки все равно остаются достаточно хрупкими. Кроме того, асбестоцементные изделия категорически запрещается устанавливать в местах с подвижными грунтами.

ПВХ изделия могут служить крайне долго, не теряя при этом своих положительных свойств.

Они не ржавеют и не выделяют вредных веществ. Имеют относительно низкую стоимость и очень просты в использовании. Работа облегчается и тем, что по сравнению с двумя вышеописанными материалами, пвх имеет очень малый вес.

В качестве метода стыковки используется либо сварка, либо соединение при помощи специальных элементов.

К недостаткам можно отнести только то, что по сравнению со стальными обсадными трубами имеют меньшую прочность.

Совет! Для устройства скважины своими руками лучше всего использовать именно пластиковые трубы, так как работа с ними очень проста, а их сварка может выполняться даже неквалифицированными специалистами.

Параметры выбора обсадной колонны

Единственного верного эталона бурения не существует. Метод организации скважины определяется в индивидуальном порядке.

В учет берется множество показателей: структура грунта, высота залегания грунтовых вод и водоносных горизонтов, параметры насосного оборудования, качество воды, диаметр и глубина бурения.

Любая бурильная компания предложит собственный вариант реализации проекта и порекомендует, на их взгляд, оптимальный тип трубы. Окончательное решение о выборе обсадной колонны принимает заказчик.

Исполняющая организация, прежде всего, отстаивает собственные интересы, поэтому их решение не всегда объективно. Некоторые подрядчики специализируются на каком-либо одном типе устройства скважинной системе и пытаются «навязать» выгодный для них вариант.

Единственно верное решение – заранее определиться, какую трубу выбрать и использовать для скважины, сопоставив все аргументы «за» и «против», а уже после этого – обращаться за разработкой и внедрением проекта.

Принимая решение, следует учесть основные параметры выбора водоподъемной трубы:

1. Материал изготовления. Этот параметр определяет бюджет монтажных работ, несущую способность к пластовым нагрузкам, ремонтопригодность и долговечность скважины.
2. Способ стыковки элементов колоны. Выбор метода зависит от материала трубопровода, глубины бурения и диаметра обсадной колоны. В любом случае, соединение должно быть полностью герметичным, иначе со временем качество воды ухудшится, а насос и скважина в целом выйдут из строя.
3. Диаметр трубы. Расчет величины производится с учетом максимально возможного расхода воды в сутки.

Чем больше диаметр подводящего трубопровода, тем выше производительность скважины.

Подбор трубы по дебиту скважины

Дебит представляет собой важнейшее свойство слоя, в котором имеются водные запасы, характеризующее возможности скважины по выдаче конкретного объема кубометров воды в час. Во время буровых работ специалисты определяют показатель отдачи воды, который должен быть зафиксирован в паспорте скважины по окончании работ. Это документ выдают хозяину.

Предварительный подбор насоса осуществляют, учитывая паспортный дебит. Стереотип о прямой зависимости отдачи воды от диаметра трубы не совсем верен. Большее значение в таком случае имеет скважность фильтра (то есть процент отверстий от его общей площади), а также качество самой водоносной породы. Так, через песок с крупными зернами вода проходит в несколько десятков раз эффективнее, чем сквозь пылеватую почву.