Бурение скважин на воду: обсданые трубы

Выбор обсадной трубы для скважины на воду

Для организации автономного водоснабжения на участке необходимо получить доступ к подземным водам. Этот ресурс по праву считается самым ценным полезным ископаемым, и, пожалуй, единственным ископаемым, о котором мечтает каждый владелец частного дома или загородной дачи. Добывать воду из земных недр можно с помощью различных сооружений: шахтный колодец, абиссинская или артезианская скважина, и даже прибегнув к простейшему каптажу родника, если повезло и на участке у вас забил ключ.

Но в подавляющем большинстве случаев на всей территории нашей страны приходится бурить скважину на воду, Ростовская область не исключение. Процесс этот очень трудоемкий и затратный. Поэтому, инвестируя свои средства, каждый собственник участка рассчитывает на получение долговременного результата.

На этапе переговоров с подрядчиком предлагается сделать выбор обсадной трубы для скважины, лучше это сделать до начала производства работ. От этого решения будет зависеть срок службы источника подземных вод, а в некоторых случаях и качество химического состава.

Ниже рассмотрим качества, свойства, преимущества и недостатки основных материалов. В заключении для наглядности результаты будут сведены в таблицу, а полученные знания уберегут от неправильного решения.

Для начала немного теории. Это не займет много времени, и поможет лучше ориентироваться в описании того или иного материала для бурения скважины с обсадной трубой.

Подземные воды разделяются на грунтовые, межпластовые, артезианские. Соответственно целевой горизонт может быть первым, вторым и даже третьим от поверхности.

Горные породы, пройденные в процессе сооружения скважины, имеют различные свойства. Могут быть устойчивыми или склонными к обрушению.

Конструкция скважины зависит от факторов описанных выше и определяется количеством, материалом и диаметрами обсадных колонн. Чаще всего для бытового водозабора используется вариант в одну или две колонны. В первом случае труба является технической и эксплуатационной, во втором эти функции разделены.

Процесс спуска обсадной трубы может быть свободным и принудительным, это определяется как геологическими особенностями, так и способом проходки. Во время принудительного спуска колонна закручивается или забивается.

Итак, вводные заданы, теперь можно сформировать основные требования к обсадным трубам:

- не деформироваться под гнетом неустойчивых горных пород

- коррозионная устойчивость

- герметичность соединений (изоляция от сточных вод и верховодки)

- химическая нейтральность (материал не влияет на химический состав воды)

Перейдем к описанию особенностей каждого из самых распространенных вариантов.

Стальные трубы из черного металла

Обсадная труба для скважины из стали марки ст20 с резьбовым соединением - это классический вариант. Ее стенки не подвержены деформации и способны выдержать любое напряжение, создаваемое пластами горных пород. При расчетах коррозионной устойчивости принимается значение 0,1мм в год. Это говорит о том, что срок службы при толщине стенки 6мм достигает 60 лет. 

Подходит для всех типов конструкции скважин и водоносных горизонтов. Может быть смонтирована на любую глубину, при этом допускается монтаж с принудительным спуском. При проведении работ внутри трубы можно не опасаться повреждений стенок.

Основным недостатком считается стоимость и недолговечность при использовании в качестве каркаса для сетчатого фильтра из нержавеющей стали. Дело в том, что в месте контакта нержавейки с черным металлом возникает электрохимическая реакция, под её воздействием ячейки сетки зарастают солями. В агрессивной воде, обладающей свойством электролита, этот процесс протекает в несколько раз быстрее. В результате происходит снижения пропускной способности, дебит снижается и постепенно сводится к нулю.

Электросварные трубы марки ст3 все чаще заменяют бесшовные ст20, это обусловлено большой разницей в стоимости материала.

Имеет достоинства предыдущего варианта, к которым стоит добавить дешевизну. Недостатком следует считать ускоренную, по сравнению с маркой ст20, коррозию.

Подробнее рассмотрим типы соединения. Что лучше резьба или сварной стык? Если речь идет о бесшовной трубе, тогда применение резьбового соединения оправдано и справедливо. Если же говорить об электросварной, то нет смысла пренебрегать сварочным стыком, ведь точно такой же шов проходит вдоль тела всей трубы, отсюда и название - электросварная. Толщина стенки обсадной трубы для резьбового соединения не менее 6мм, если тоньше, тогда собирать колонну правильнее с помощью специальных муфт.

Рекомендовано: для все типов бесфильтровых скважин или как техническая колонна для двухтрубных вариантов монтажа.

Оцинкованные и эмалированные 

Ошибочно полагать, что обсадка с защитным покрытием продлевает срок службы водозаборного сооружения из-за отсутствия процессов коррозии.

У оцинковки толщина стенок обычно не превышает 2,5-3мм. Так же данный вид становиться со временем опасным для здоровья источником оксида цинка.

Эмалированной обсадной трубой невозможно обсадить ствол, не повредив покрытие. В процессе сварки отрезков оно выгорает, а во время проведения работ внутри отбивается буровым инструментов. В местах сколов процессы ржавления ускоряются. Еще одним недостатком является дороговизна этого материала. Новая труба будет стоить гораздо дороже аналогичной из черного металла. Обсаживать скважины б/у эмалированными трубами еще более не целесообразно.

Рекомендовано: для источников технической воды, закладываемых на непродолжительное время.

Асбестоцементные 

Стоит отметить, что на сегодняшний день это самый недорогой вариант. Может выдерживать сильное пластовое давление и совсем неподвержен коррозии. Но безопасность для здоровья изделий из асбеста поставлена под сомнение. Виной всему хризотил, из которого состоят волокна этого материала. Считается, что хризотил является источником накапливающихся в организме канцерогенов. Плюс ко всему, асбестоцементные отрезки невозможно соединить в герметичную обсадную колонну.

 

Рекомендовано: для неглубоких скважин в устойчивых породах, на первый от поверхности водоносный горизонт, в качестве источника технической воды.

Пластик

 Основным неоспоримым преимуществом является полнейшее отсутствие коррозии. Использование пластика как материала для крепления стволов начали рассматривать еще в середине прошлого столетия. Причиной тому стала электрохимическая реакция, описанная несколькими разделами выше. Как оказалось, это явление не свойственно полимерным материалам. 

Важно разделять обсадные трубы из пластика на две категории. Одни изготавливаются из полиэтилена высокого давления (ПНД), вторые из непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ). Для понимания основных отличий сравним их прочностные характеристики в таблице.

Сравнивая показатели из таблицы, понятно, что значительный ряд преимуществ перед ПНД имеет НПВХ материал.

ПНД

Аргументами в защиту материала становятся дешевизна и отсутствие процессов коррозии.

Теперь о недостатках. Под тяжестью горных пород ломаются и гнуться, их использование целесообразно только в устойчивых горных породах или под защитой технической обсадной колонны. Могут быть изготовлены как из первичного сырья, так и из сырья вторичной переработки, тогда они обладают характерным ядовитым запахом. Чувствительны к механическим воздействиям, работ внутри чревата осложнениями.

 

Рекомендовано: для неглубоких скважин в устойчивых породах, на первый от поверхности горизонт.

 

НПВХ

Это наиболее предпочтительный вариант, если говорить о полимерах. Могут выдерживать значительно большее пластовое давление нежели ПНД, это дает возможность применять их в неустойчивых породах, тем самым допуская оборудование водозаборов в одну колонну. Имеют уширение в виде раструба как укрепление резьбового соединения. Дешевле металлических аналогов.

Недостаток в том, что материал все-таки чувствителен к механическим воздействиям, хоть и в гораздо меньшей степени чем ПНД.

 

Рекомендовано: для всех типов водозаборных скважин.

Выбрать тип и толщину обсадных труб для скважины, руководствуясь только своими пожеланиями, например как материал для стен или крыши будущего дома, не всегда возможно. Придется учитывать гидрогеологические особенности места бурения. И если целевым водоносным горизонтом является второй или даже третий от поверхности, то без металла не обойтись. Иначе надежно перекрыть верховодку не получиться.

Что касается личного опыта, то мы предоставляем свои услуги бурения скважин по всей Ростовской области и стараемся использовать НПВХ, где это сделать возможно. Или работаем сталью марки ст20 или ст3. Часто выполняем скважины с так называемой двойной колонной. В качестве технической - обсадная труба металл, в качестве эксплуатационной производим спуск обсадных НПВХ, опыт монтажа этого полимера у нас достиг глубины 178м. С ПНД не работаем даже под защитой металла, так как большая часть коренных пород в нашем регионе представлена неустойчивыми песками.

Описание параметров выбора обсадной трубы для скважины на воду было бы не полным, если не затронуть тему диаметров. 

Диаметр эксплуатационной колонны задается параметрами погружного насоса, который должен располагаться внутри трубы свободно. Основные диаметры насосов для бытовых скважин это три и четыре дюйма, 76мм и 100мм соответственно. Для первой категории оптимальным считается внутренний размер от 80мм и выше, для второй от 110мм и больше. К этим цифрам необходимо добавить толщину стенки обсадной трубы и получим искомый результат. Для НПВХ толщина стенки определяется глубиной погружения , рекомендации заданы заводами производителями.

 

Для наглядности все плюсы и минусы рассмотренных выше материалов представлены в виде таблицы.