Обсадная труба для скважины: что это такое, пластиковая, стальная, диаметр

Качество материала: (Ваша оценка статье?)

Обсадные трубы из пластика набрали бешеную популярность и предлагаются любой буровой компанией, мы не являемся исключением и также опускаем их в скважины. Зачастую пластик ставят внутрь стальной обсадной колонны, но некоторые могут обсадить скважину только пластиковыми трубами. Сейчас мы оставим детальный отзыв о пластиковых трубах, в котором выясним, какая скважина лучше из пластика или металла, поделимся своим опытом, развеем некоторые мифы, поговорим об основных отличиях между трубами. Также расскажем, почему вообще стали использовать ПНД трубу в скважине и не развод ли это.

Для начала определимся, что лучше для скважины ПНД или ПВХ. Как известно ПВХ ядовит и выделяет винилхлорид, некоторые страны давно отказались от его использования. Материал ПНД нейтральный и широко применяется не только для водоснабжения частного дома, но и в городских сетях.

С этим разобрались, далее рассмотрим основные размеры пластиковых труб для скважин и узнаем, какие из них лучше.

Другие типы трубных свай

В предыдущей части статьи мы рассматривали буронабивные сваи, но также существуют и другие их типы. В частном строительстве очень часто используется технология монтажа винтовых стержней в том случае, если планируется возведение легковесных построек. Их преимущество заключается в том, что они подходят для любого грунта, кроме скалистого, хотя и там можно пробурить скважины меньшего сечения. Более того, такой фундамент из труб без труда устанавливается при помощи рычагов вращения своими руками. Он может монтироваться на месте старой основы и снабжаться наголовниками, что является неоспоримым преимуществом, ведь деревянный дом можно приподнять домкратами и установить на новую основу.

Винтовая свая с обсадной трубой

Существует технология продления эксплуатационного периода металлических винтовых стержней, для чего их превращают в набивные, а полости заливают бетоном, который обязательно подвергают трамбовке. Такой прием поможет защитить опоры от коррозии. Подробнее о фундаментах на винтовых сваях.

Не менее часто, чем буронабивные, устраивают асбоцементные фундаменты, которые дополнительно снабжаются заглубленным или подвесным ростверком. Их монтируют там, где ландшафт характеризуется пучинистыми грунтами. Здесь технология также предусматривает бетонирование полостей, что придает основе прочности и увеличивает ее эксплуатационный период.

Подытожив изложенный материал можно с уверенностью сказать, что с применением трубобетонных свай за счет регулировки длины стержня удается решить проблему устройства фундамента на склонах, водянистых и оползневых грунтах. Но, несмотря на массу преимуществ, стоит помнить, что буронабивные сваи в процессе монтажа создают вибрацию с высокой амплитудой, поэтому они могут стать причиной повреждения возведенных поблизости строений.

Трубы из стеклопластика

Мало кто слышал о стеклопластиковых обсадках, выпуск которых организован совсем недавно частной компанией.

Стеклянная нить наматывается на стальную основу и заливается синтетической смолой.
Внутренняя поверхность покрывается полиэтиленовой пленкой.

Такой элемент обладает всеми свойствами пластиковых труб, но имеет большую прочность (по оси выдерживает 25 тонн), легче стали в 5 раз. Возможно многократное использование в качестве обсадки.

Крепление скважин при бурении

Крепление скважин является одним из наиболее важных процессов во время нефтедобычи, поскольку оно влияет на:

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.

Сферы применения

Изделия находят широкое применение там, где востребованы такие качества, как прочность и жесткость пластиковых отводов:

Прокладка напорных и безнапорных трубопроводов канализации.
Транспортировка питьевой воды и других жидкостей пищевого характера.
Сооружение дренажных сетей.
Возведение обсадных колонн на скважинах для воды.
Изготовление защитного инвентаря для спортсменов и другие сферы деятельности человека.

Для скважины

В бурении скважин одна из главных проблем – обеспечение целостности ствола буровой, защита оборудования от различных механических нагрузок извне. Эти задачи с успехом решаются при помощи обсадных труб. Ранее для этих целей применялись стальные и асбестоцементные отводы. Сейчас их вытесняют с рынка более дешевые и простые в установке пластиковые трубопроводы. Наиболее выгодными и эффективными среди них представляются трубы из непластифицированного ПВХ.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Малогабаритная буровая установка

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.
В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Что собой представляет

Обсадная труба НПВХ – это пустотелый цилиндр, как правило, от 2 до 6 метров длиной. Изготавливается из пластика – непластифицированного ПВХ. Вставляется в пробуренную скважину для предохранения её стенок от разрушения и обеспечения нормальной работы насоса и других составных частей буровой.

Выпускается синего цвета, имеет диапазон сечений от 80 до 400 мм, с толщиной стенок до 21,5 мм.

Бурение скважины с обсадной трубой

Бурение скважин и установка обсадной колонны при наличии соответствующего оборудования и техники не кажется слишком сложным процессом, наиболее распространенные скважины на песке проходят следующим образом:

Загоняют на участок буровую установку, после определения места расположения скважины включает оборудование и буром соответствующего диаметра, прикрепленного на штанге стандартной длины 3 — 4,5 — 6 м начинают проходку. По мере углубления штанги удлиняют, прикручивая на резьбу следующие элементы, таким образом погружают бур на нужную глубину до появления воды.
Практически все проходчики используют технологию гидравлического бурения, направляя в скважинный ствол во время проходки воду из цистерны вспомогательной машины (водовозки). Воду подают в шахты через полые штанги, второй метод — сооружение в месте проходки небольшого котлована, который постоянно пополняют водой, его используют в низкобюджетной проходке.
После появления в отвале нужной песчаной или известковой породы (зависит от типа скважины) извлекают и поочередно демонтируют штанги, затем вынимают бур, меняя его на скважинный НПВХ-фильтр. Фильтрующее устройство представляет собой обычную трубу заводского изготовления с поперечными прорезями (щелевой фильтр), многие буровики делают его самостоятельно, перфорируя в обсадной трубе ряд круглых отверстий и оборачивая оболочку тонкоячеистой сеткой из металлических коррозионностойких материалов (нержавейка, бронза, латунные и медные сплавы).
На торец фильтра крепится конусная заглушка с помощью резьбы или саморезов, после чего его опускают в скважинный канал. Перед установкой колонны иногда засыпают на дно скважины щебень и речной песок для организации дополнительной фильтрации.
По мере опускания к фильтру прикручивают следующую трубу и так продолжают до тех пор, пока не достигнут нужной отметки.
После установки колонны верхнюю трубу обрезают и проводят прокачку скважины, подавая некоторое время в ее канал воду под давлением, после чего начинают выкачивание мутной воды погружным электронасосом до появления на выходе прозрачной жидкости.
Полная процедура прокачки может занять несколько дней, однако специалисты стремятся сделать свою работу за несколько часов, рассчитывая на осаждение взвешенных частиц на дно с течением времени.

Рис. 16 Примеры проведения буровых работ своими руками

Для обустройства скважин в настоящее время широко используют обсадные трубы из непластифицированного поливинилхлорида НПВХ, обладающие высокими физическими и химическими характеристиками, длительным сроком эксплуатации, более низкой стоимостью по сравнению с металлами. Использование обсадки из НПВХ позволяет эффективно обустраивать все виды скважин глубиной от 5 до 300 м с удобным размещением в них водозаборных погружных электронасосов любых моделей.

Эксплуатационные характеристики

Трубы отличаются достаточной прочностью и выгодной ценой. Кроме того, их удобно собирать: они легки, а технология монтажа проста и доступна неспециалистам. Резьбовые соединения настолько прочны, что позволяют вытаскивать полимерный трубопровод из буровой в случае необходимости.

Выпускают отводы с раструбом и без раструба.
Диапазон рабочих сечений, используемых для обсадки, варьируется от 80 до 225 мм.
Максимальное внутреннее давление для отводов НПВХ составляет 25 Мпа.
Могут устанавливаться на глубину до 100 метров, а усиленные варианты (с толстыми стенками) – до 300 метров.

Изделия обладают ровной поверхностью, обеспечивающей высокую проходную способность, устойчивость к зарастанию и бактериальному размножению.

Скважина на участке

наличие водоносных пластов, доступных для бурения;
физические свойства грунтовых пород;
вид бурового инструмента;
длину обсадной колонны, зависящую от глубины и направленности скважинной шахты.

После геологического обследования местности владелец принимает одно из решений:

арендовать УКБ бурильный буровую установку канатного бурения и выполнить работы своими силами;
нанять специализированную бригаду.

Для самостоятельных действий можно изготовить треногу собственной конструкции. Треугольная пирамида выполняется из подручных материалов – деревянных брусьев или металлического профиля. Потребуется запастись подъемным механизмом для опускания в скважину обсадной трубы и манипуляций со снарядом. Высота вышки для бурения определяется размером единичного фрагмента обсадки.

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.

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).

Рис. 13 Стальные и ПНД трубы обсадки

Особенности монтажа и соединения

Обсадку скважины производят либо после окончания бурения, либо в ходе процесса. Исходят из того, с каким грунтом придется иметь дело. Если канал глубокий и на сыпучем грунте, то монтируют трубу и бурение производят внутри колонны буром меньшего диаметра. Процесс этот более хлопотный, поэтому чаще стараются пробурить скважину до конца, а затем начинать установку обсадки.

Важно правильно выставить первый обсадной отвод. Его проверяют по уровню и надежно фиксируют. По мере опускания вниз, трубу наращивают следующим отводом.

Также на начальной трубе оборудуют фильтр. В колонне он будет находиться в самом низу, обеспечивая поступление в скважину отфильтрованной воды. Изготовляют его путем высверливания отверстий в нижней части отвода и обматывания участка фильтрующей сеткой, закрепленной саморезами.

Зазор между стенками скважины и колонной засыпают мелким щебнем и заливают бетоном через шланг. Он предотвратит поступление талых вод вниз к основанию колонны.

Способы соединения

Соединения осуществляются следующими способами:

Через раструб с уплотнительным кольцом. Трубу до упора вставляют в раструб, уплотнитель не должен при этом выскочить из специальной выемки.
Клеевым методом. Клеевым раствором промазывают внутреннюю поверхность раструба и торец вставляемого отвода.
Резьбовым способом. Торец верхней трубы навинчивают на нижеследующую трубу.

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

Устройство обсадных буронабивных свай

Монтаж и устройство свайного фундамента выполняется прямо на стройплощадке. В принципе, технология установки такой конструкции своими руками достаточно проста: в скважину необходимо опустить трубу, провести армирование и забетонировать. В длину такие конструкции могут составлять до тридцати метров при диаметре до полутора метров, хотя при усовершенствовании технического обеспечения длину можно удвоить, а сечение увеличить до 3,5 м. С такими параметрами несущая способность буронабивных опор будет составлять 500 т.

В большинстве случаев конструкцию заглубляют на 5 – 12 м при ее диаметре 25 – 40 см. Сборка металлических конструкций своими руками осуществляется по следующей схеме:

На метр скважину наполняют бетонным раствором;
проводится трамбовка раствора;
обсадка постепенно приподнимается до того уровня, когда бетон опустится на 35 – 40 см;
этот процесс необходимо повторять до полного заполнения стержня растворной массой.

Конструкция сваи
Стенки лидерной скважины для обсадной трубы во время бурения становятся шероховатыми и рыхлыми из-за обвалившегося грунта, поэтому между отверстием и металлической конструкцией образуется просвет, который уплотняют раствором, а бетон, в свою очередь, просачивается в структуру грунта и делает ее более прочной. Такая технология имеет один недостаток, и заключается он в том, что вы не можете контролировать плотность бетонной заливки внутри длинного ствола. Этот минус может привести к размыванию подземными водами не схватившиеся участки смеси, если такие, конечно же, будут.

Скважину под фундамент из труб армируют только в верхней части, при этом арматурный каркас заглубляют в свежий бетон на 1,5 – 2 м. Наряду с обсадной трубой также используют сухой метод, подходящий для устойчивых и плотных грунтов, которые выдерживают нагрузку без разрушения стенок. Каркас устанавливается в скважину своими руками, и затем набивают растворную массу. Если буронабивные скважины утапливаются в слабые водянистые почвы без проведения обсадки, то их стенки нужно усилить глиняной обмазкой, плотность которой должна быть не менее 1,2 г/м3.

Применение для скважин на воду

При бурении скважин на воду применяется три вида обсадных труб: пластиковые, стальные и асбоцементные. С целью экономии финансовых средств и упрощения монтажа рекомендуется использовать пластиковую обсадку (ПВХ либо НВПХ).

Монтаж обсадной трубы выполняется при обустройстве водяных скважин на любую глубину. Погружение обсадки выполняется по завершению бурения полости. Используются составные трубы, стыкующиеся посредством резьбового соединения.

Диаметр обсадной трубы и самой скважины подбирается исходя из требуемой продуктивности источника. Сечение обсадки должно быть таким, чтобы в ней можно было расположить дренажный насос. Нижние секции обсадной колонны выполняются из перфорированных изделий, отверстия которых перекрываются сетчатым фильтром.

Ведется множество споров о том, какие трубы для обсадки скважин на воду лучше использовать – стальные, асбоцементные либо пластиковые. Ключевым недостатком металлических изделий является склонность к коррозии, которая может стать причиной характерного привкуса ржавчины и наличия осадков в воде, для очистки которых придется покупать недешевое фильтрующие оборудование, да и сами железные изделия стоят гораздо дороже аналогов.

Обсадные трубы из асбоцемента – бюджетное решение, недостатки которого заключаются в большой толщине стенок, что уменьшает полезный объем скважины, а также сомнительная санитарная пригодность (существуют исследования, указывающие на то, что асбоцемент является канцерогеном).

В целом, асбоцементные изделия можно применять для обсадки скважин при соблюдении следующих условий:

при обустройстве артезианской скважины (такая труба не может иметь перфораций, что делает невозможным обустройство фильтрующей колонны в скважинах на песок);
при наличии гигиенического сертификата на изделие.

По совокупности эксплуатационных качеств лучше всего для скважин на воду подходит пластиковая обсадная труба. Такие изделия просты в монтаже, дешевы, устойчивы к коррозии и долговечны (срок эксплуатации до 50 лет).

Пластиковая обсадка для скважин на воду

Для изготовления пластиковых обсадных труб может применяться четыре вида материалов:

ПВХ – поливинилхлорид;
нПВХ – непластифицированная разновидность поливинилхлорида;
ПНД – полиэтилен низкого давления;
ПП – полипропилен.

Наиболее востребованными являются изделия из НПВХ. В отличие от стандартных ПВХ изделий, трубы НПВХ классифицируются как напорные – они имеют большую механическую прочность и устойчивость к деформациям, что позволяет применять их в скважинах глубиной до 300 м.

Пластиковые обсадные трубы из ПВХ и НПВХ для скважин на воду производятся в следующие типоразмерах:

Диаметр 90 мм, толщина стенки 5 мм;
ДУ 110, толщина 6.3 мм;
ДУ 125, толщина 7.6 мм;
ДУ 140, толщина 10 мм;
ДУ 165, толщина 12 мм.

Чаще всего применяются трубы диаметром 90 и 125 мм, поскольку под такой размер выпускается большая часть современных скважинных насосов.

Секции трубы (длина 3-12 метров), в зависимости от конструктивных особенностей, могут стыковаться в обсадную колонну двумя способами – с помощью резьбы либо раструба. Наибольшую надежность и герметичность обсадки обеспечивает резьбовое соединение, которое легко собирается своими руками, однако изделия с резьбой стоят дороже аналогов с раструбом.

Ведущим отечественным производителем полимерных обсадных труб из ПВХ и НПВХ является компания “Кормелл”, которая поставляет на рынок продукцию всех распространенных типоразмеров. Помимо фирмы “Кормелл” также хорошо зарекомендовала себя продукция компаний “СПТ”, “Бикс” и “Омега”.

Обсадка скважин (однотрубная и двойная)

В зависимости от глубины скважин используют различные способы их обсадки, отличающиеся применяемыми материалами труб, технологией проведения монтажных работ, размерными параметрами обсадных колонн. Все скважины для индивидуального водозабора условно делят на три категории, в которых используют следующие методы монтажа скважин.

Абиссинские. Источники рассчитаны на водозабор из поверхностных подземных водных пластов, глубина шахты редко превышает 30 м, поэтому давление грунта на стенки колонны незначительно. Если используют поверхностью насосную станцию с глубиной погружения напорного патрубка не более 9 мм, вместо колонны из отдельных труб используют длинный отрезок ПНД-трубы подходящего диаметра на катушке.

В случае, если зеркало воды ниже 9 м от поверхности земли, в скважину помещают погружной электронасос. Для монтажа колонны используют пластиковый толстостенный трубопровод из полиэтилена низкого давления ПНД или тонкостенный из непластифицированного поливинилхлорида НПВХ.

Так как дебит абиссинской скважины не слишком высок, для экономии финансовых средств в ней рационально применять погружной электронасос средней мощности диаметром 3 дюйма (75 мм) и можно использовать полимерные трубы с небольшим поперечным размером.

Наружный диаметр D скважинного трубопровода под размер данного 3-х дюймового электронасоса рационально выбрать стандартным значением 90 мм (проходной диаметр канала Dn при этом равен 80 мм). Следует отметить, что зазор в 5 мм с учетом погрешностей в изготовлении труб является предельным, поэтому данные обсадные колонны используют при поперечных размерах электронасосов не более 75 мм (подойдет для Grundfos SQ с Dn=74 мм, Aquario ASP с Dn=75 мм) или выбирают следующий, более высокий трубный типоразмер (оптимальный вариант — наружный диаметр D=110 мм с толщиной стенки 7 или 9 мм).

Рис. 11 Варианты обсадки

Скважины на песке. Глубина песчаных скважин доходит до 70 м, поэтому колонна испытывает более сильное давление грунта. Также дебит скважин на песке выше, чем у абиссинских источников — это требует применения более мощных электронасосов стандартным диаметром 4 дюйма (100 мм).

Для обустройства скважинной шахты подойдут полимерные трубы НПВХ с толстыми стенками, допустимая глубина их установки не превышает 100 м. Оптимальный вариант для размещения 4 дюймовых электронасосов — труба с наружным диаметром 125 мм, при толщине стенки 7 или 9 мм ее проходной диаметр Dn будет равен 111 или 107 мм соответственно.

Артезианские скважины. Артезианские подземные источники считаются самыми глубокими, в бытовых скважинах расстояние от поверхности земли до водного бассейна может достигать 200 м. Поэтому для их монтажа используют прочные стальные трубы, но из-за того, что они подвержены коррозии, в них обычно вставляют полимерный коррозионностойкий трубопровод. Двухтрубная обсадка скважин выдерживает значительные внешние нагрузки и оптимальна с точки зрения экономии финансовых средств — срок службы артезианских скважин достигает 50 лет, поэтому колонна должна иметь аналогичное долголетие.

Для внешней обвязки с точки зрения коррозионной стойкости хорошо подойдут стальные трубы с повышенным содержанием углерода из качественной стали марки Ст20 или Ст45, также их можно применять непосредственно в скважинном источнике с питьевой водой при высокой толщине стенок.

Следует отметить, что согласно ГОСТ полимерные и стальные трубы имеют согласованные поперечные размеры для организации двойной обсадки: если выбрать диаметр обсадных труб для скважин из стали D=140 мм, согласно таблице на рис. 3 для стенки 7 мм получаем внутренний размер Dn=125,7 мм — это пространство отлично подходит для установки внутрь полимерной трубы диаметром D=125 мм.

Если глубина артезианской скважины не превышает 100 м, можно использовать более дешевую двойную обсадку полимерными трубопроводами ПНД или НПВХ, в любом случае принятие окончательного решения лучше оставить опытным специалистам организаций, проводящих бурение и обвязку скважинных источников.

Рис. 12 Типы трубных соединений

Порядок выполнения работ

Начинать рекомендуется с подготовительных мероприятий. Первый этап – формирование площадки для монтажа треноги. Необходимо выкопать небольшой котлован размером 1,5х1,5 м и глубиной до 2 м. В этот приямок впоследствии устанавливается самодельная буровая вышка. Щитовые дощатые конструкции, закрепленные на стенках шурфа, предотвращают обвалы сыпучих пород, содержащихся в поверхностных пластах.

Следующий шаг – установка на подготовленной площадке треноги, выполненной своими руками. На вершине треугольной пирамиды монтируется лебедка с тросом, на котором закрепляется ударный инструмент. Обязательным условием является вертикальная ориентация конструктивных деталей бурильного оборудования. Малейшие отклонения не позволят установить в пробуренной шахте обсадную трубу.

Последующие работы по бурению скважин ударно-канатным способом выполняются по следующему алгоритму:

с двухметровой высоты самодельный забивной стакан с помощью ударной штанги погружается в грунт, разрушая его;
лебедкой или колодезным воротом рабочий орган поднимается на поверхность, извлекая раздробленные частицы почвы;
снаряд освобождается от разрушенных грунтовых фрагментов, и процедура повторяется циклически;
в зависимости от характеристик породы буровой инструмент заменяется желонкой или долотом.

В некоторых случаях поверхностные пласты увлажняют, поливая выработку водой. В других ситуациях в забой подсыпают сухой грунт.

Абиссинские

Данный вид колодцев имеет небольшую глубину до 30 метров. Вода поднимается с помощью насосов поверхностного типа с глубины 8 – 9 м. Поэтому диаметр обсадной трубы имеет небольшое значение.

В качестве обсадки применяют полиэтиленовый трубопровод из бухты, не требующий стыковки. Можно объединить обсадку и подающий патрубок электронасоса.

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.

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.
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.
Для глубин выше 100 м рационально применение жесткой металлической обсадной колонны, внутри которой можно разместить эластичный ПНД или жесткий НПВХ трубопровод.

Рис. 14 Внешний вид НПВХ-труб

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.
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.
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.
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.
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.

Рис. 15 Скважинные фильтры и конусная заглушка

Как выбрать нужный диаметр

Сразу нужно сказать, что стандартными диаметрами обсадных колонн можно назвать следующие: 60, 90, 108 и 125 мм. Эти цифры характерны для пластика.

Нужно сказать и то, что производительность от размера не зависит, а точнее слабо зависит.

Скважины диаметром 108 и 125 мм отличаются тем, что бур под них имеет немного больший диаметр. Поэтому между наружными стенками изделий и стенками самой скважины образуется пространство, которое крайне сложно заполнить чем-либо, особенно, если глубина большая. Это приводит к тому, что в чистую воду попадает вода с верхних слоев, которая уступает по качеству.

Стальные обсадные трубы

Что же касается изделий диаметром меньших 125, например, те же 60 мм, то здесь эта проблема полностью решена. А решение нашлось очень простое – бур имеет диаметр даже меньше внутреннего диаметра самого изделия, то есть сперва устанавливаются обсадные трубы для скважин, а уже потом внутри них начинается бурение.

Теперь возникает один закономерный вопрос: зачем вообще делать скважины диаметром 125 мм или даже больше? Ответ прост.

Очень часто уровень воды находится очень низко, глубже 10 метров. На такой глубине поверхностный насос работать просто не в состоянии, а именно он применяется с трубами малого диаметра. Поэтому приходится использовать погружные насосы, которые могут быть установлены только в скважины диаметром 90, 108 и 125 мм или больше.

Теперь осталось сделать простой вывод: если уровень воды находится выше 8 метров, то можно использовать колонны с диаметром в 60 мм, если же вода находится ниже этой отметки, то используются колонны с диаметрами 90, 108, 125 мм или еще больше.

Крепление скважин трубами

Обсадные трубы – это специальные трубы, изготавливаемые в промышленности с четкой целью ее применения, которая заключается в предотвращении обвалов недостаточно устойчивых пород в стенках разных скважин.

Итак, для того, чтобы закрепить скважину с помощью колонн, в скважину погружаются обсадные трубы, после чего цементируется затрубное пространство.

Благодаря наличию в скважине обсадных труб, скважина полностью защищена от сложных напряжений, а именно:

Внешнего давления, которое образуют горные породы;
Внутреннего давления, возникающего в результате течения по трубам рабочих агентов;
Продольного растяжения;
Изгиба, который может возникнуть под собственным весом;
Температурного удлинения, вероятность появления которого в некоторых случаях очень высока.

Все это испытывают именно трубы, тем самым, защищая скважину и обеспечивая ее целостность.

В настоящее время существует множество видов обсадных труб, которые отличаются между собой материалом изготовления, диаметром, длиной, способом соединения и т.д. Такое количество труб обусловлено их применением разных скважинах, с определенными целями эксплуатации. Однако, для нефтяных скважин необходимы очень прочные и долговечные трубы. Такие трубы производятся цельнотянутыми или цельнокатными. А соединяются они посредством муфт или сваркой. Длина обсадных труб колеблется в диапазоне от 6 до 13 метров.

Перед тем, как обсадные трубы будут погружены внутрь скважины, с применением каверномера устанавливается внутренний диаметр скважины, а также производится расчет объема цементного раствора, необходимого для цементации затрубного пространства.

Этот процесс является обязательным, так как именно благодаря качеству цементного раствора и его заливки будет определен успех в добыче полезного ископаемого. Ведь цементный раствор не только обеспечивает полную герметичность скважины, но и является отличной защитой труб от воздействия на них агрессивных сред, таких как соляные растворы и подземные воды. Когда процесс крепления скважины трубами полностью завершен, скважину оставляют «отдохнуть» на время от 16 до 24 часов. Это делается для того, чтобы цемент полностью застыл. Однако, скоростью застывания раствора можно управлять, применяя различные химические вещества. Так, время застывания можно либо увеличить, либо уменьшить.

Также очень важным моментом является тот факт, что во время приготовления цементного раствора для крепления скважин трубами не используется пресная вода. Это связано с тем, что цемент на пресной воде не обеспечивает надлежащей герметизации скважины в силу образования рыхлого пограничного слоя. Причиной образования такого слоя является взаимодействие избытка пресной воды в растворе с породами. Гораздо более высокое качество взаимодействия цемента с глиной, например, обеспечивается насыщенным водным раствором соли.

Во время крепления ствола скважины с помощью труб, используется достаточно концентрированный раствор поваренной соли с целью промывки скважин перед цементацией, а также во время продавки цемента. В последнем случае, для правильного распределения цемента в затрубном пространстве, скорость подаваемого насыщенного раствора соли должна составлять минимум 1,2 м/сек.

Скважина перед началом эксплуатации. Испытание

Крепление ствола скважины считается завершенным только после испытания скважины, которое предполагает проведение двух этапов.
Проведение первого этапа осуществляется сразу после застывания цементного раствора. Если скважина не глубокая, то испытание колонны происходит под давлением в 2-3 раза большем, чем давление, которое имеет рабочий агент непосредственно во время разработки. Проверка на прочность глубоких скважин осуществляется при давлении 600-1000 МПа.

Второй этап испытания нефтяных скважин в трубе и под колонной обсадных труб после того, как цементный башмак разбурен. В данном случае для испытания оптимальным давлением является такое, которое равно двойному давлению рабочего агента.

Проведение всех нужных испытаний позволяет вовремя определить наличие или отсутствие повреждений и всяческих неисправностей, которые бы могли навредить скважине, и вовремя их ликвидировать.

Таким образом, скважина, образованная с учетом всех тонкостей, является долговечным и прочным инструментом для добычи нефти.

Обустройство скважины с нуля

Человек, занимающийся обустройством скважин с промывкой на воду от а до я должен учитывать, что все известные способы бурения имеют свои преимущества и недостатки, речь о которых и пойдет ниже.

Шнековый способ.

Данный вариант заслуженно считается простым и бюджетным. Абсолютное большинство агрегатов, применяющихся сегодня, разработаны на основе шнекового оборудования. В данном случае Архимедов Винт, вращаемый руками или электродвигателем, вынимает землю. Существенный недостаток такого способа состоит в том, что глубина скважины не будет превышать 10 метров. Промывка при таких работах не требуется.

Роторный способ.

Если желаемая глубина превышает 10 метров, то углубление выполняется с помощью ротора. На деле этот процесс выглядит следующим образом:

Колонковая конструкция, речь о которой уже шла выше ( полое изделие с ротором и долотом внутри) погружается в землю. Вращающийся ротор создает канал заданной глубины, при этом промывка осуществляется прямым (раствор входит через трубы, а выходит за пределами конструкции) или обратным (раствор закачивается за пределами детали, а удаляется с применением насоса) способом;
Оптимальное вскрытие водоносного горизонта легче достигается за счет второго вида промывки. При этом результат гарантируется за счет применения сложного оборудования, применение которого неизбежно влечет за собой внушительные затраты. Именно поэтому, чаще всего – в ущерб эффективности, применяется прямая промывка, результат получается удовлетворительным, а затраты значительно сокращаются.

Ударно – канатное пробуривание.

Несмотря на собственное моральное и техническое устаревание, а также трудоемкость, данный вариант продолжает оставаться очень востребованным. Такое положение дел обусловлено высоким качеством и внушительным эксплуатационным ресурсом скважины. Реализуется этот метод следующим образом: на поверхность грунта с определенной высоты многократно сбрасывается снаряд, пробивая углубление. Чаще всего, данный процесс автоматизируется с помощью лебедки.

Необходимость в использовании раствора в процессе выполнения работ не возникает, что также стоит считать положительной особенностью рассматриваемого способа.

Бесконтрольный метод актуален при условии, что глубина канала не превысит 10 метров. Как и в случае с другими способами, описанными выше, при обустройстве скважин машинами РВА необходимо применять буровую смесь, которая способствует выведению отходов из скважины и формированию надежных опор (стен) канала. Кроме того, рассматриваемый состав значительно способствует размягчению грунта, что само по себе упрощает выполняемые работы и сокращает нагрузку на технику.

Рассматриваемая методика чаще применяется в промышленных масштабах, нежели для создания водоносных каналов на участках частных домов, поскольку использование системы предполагает доставку и монтаж сложного оборудования, что не всегда уместно и достаточно неудобно.

Видео об особенностях выбора труб для бурения скважин:

На каком динамическом уровне устанавливают насосы?

Оборудование опускают в скважину, исходя из ее общей глубины и высоты динамического уровня. Корпус прибора должен находиться как можно выше, но без риска выныривания на поверхность. Когда требуется выполнить глубокое погружение, важно не превышать глубины, допустимой по паспорту данной модели.

Предупредить наиболее распространенные риски, как правило, позволяет автоматика. Важное дополнение к любой модели скважинного насоса – обратный клапан. Некоторые модели уже имеют встроенный, но специалисты настаивают на установке внешнего. Причина проста: если клапан встроенный, то при образовании засора не останется иного выхода, кроме как извлекать насос и отправлять его в починку. Если же клапан наружный, то его легко снять и прочистить своими руками. Его диаметр подбирают, в принципе, равным переходнику (соединителю) или просвету выходного патрубка насоса.

На отрезке трассы от насоса до ввода в дом лучше всего использовать пластиковые трубы ПНД. Это не только надежно, но и дешево. Но при покупке важно убедиться, что труба пищевая, а не техническая. В технических характеристиках должна быть указана маркировка – SDR 11. Такие трубы соответствуют ГОСТ 18599-2001 и выдерживают давление до 16 атмосфер.

Чтобы подвесить насос в скважине, используют трос из нержавейки и зажимы (фиксаторы). Чтобы избежать перетирания троса в точке крепления, разрешено применять коуши. Особенно следят за тем, чтобы вес насоса был распределен по тросу. По технике безопасности запрещено подвешивать его на трубу или кабель.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

Видео: Канатно-ударное бурение

Подборка вопросов

Михаил, Липецк — Какие диски для резки металла использовать?
Иван, Москва — Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
Максим, Тверь — Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
Владимир, Новосибирск — Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
Валерий, Москва — Как выковать нож из подшипника своими руками?
Станислав, Воронеж — Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Укрепление стенок шурфа

Необходимость установки обсадной трубы для фиксации стенок скважины возникает зачастую еще на этапе выполнения проходки, которая представляет собой совокупность операций по спуску и подъему бурового инструмента, закрепленного на конце сборной штанги и совершающего колебания при вертикальном перемещении, вызывающие частичное обрушение породы.

Чтобы предотвратить засыпание дна шурфа, в очередной раз, когда поднимается бурильная колонна, внутрь выработки опускаются обсадные трубы, если глубина проходки превышает размер инструмента по высоте увеличенный на две трети длины выбранной трубы для скважины. Операции повторяются число раз, зависящее от того какая глубина проходки будет выполнена и длины сегмента обсадной колонны.

Устройство

Качественное обустройство устья преследует несколько целей:

Простота монтажа насосного механизма и последующая его эксплуатация.
Постоянный доступ к устройствам ствола шахты.
Препятствие попадания в питьевую воду грязи и примесей.
Надежная герметизация обсадной трубы.
Препятствие промерзания ствола в холодное время года.

Устьевая арматура

Первое – оголовок. Устанавливается непосредственно на обсадную и закрепляется специальными болтами. По наружной части укладывается резиновое уплотнительное кольцо для предотвращения течи.

Второе – разгрузочная обвязка. Сложный элемент узла подачи воды из устья. На верхнем участке располагаются тройники, шаровые задвижки, обратные клапаны, фильтры грубой очистки. Все узлы и агрегаты работают во взаимодействии друг с другом. Порядок расположения агрегатов зависит от количества заборных устройств и объема потребления воды. В каждом проекте рассчитываются индивидуально.

Третье – кессон. Чтобы защитить источник от попадания в него глины, грунта, верховодки, а также для предупреждения промерзания оборудование закрывают кессоном. Это короб из пластика, кирпича, бетона или любого другого прочного материала, который полностью закрывает обсадную вместе со всеми агрегатами. Кессон может быть куплен в готовом виде или собран самостоятельно.

Четвертое – насос. Самый главный элемент добычи жидкости из недр. Чем меньше расстояние от поверхности воды до насосной станции, тем легче крыльчатке втянуть и направить воду. Именно поэтому лучше ставить прибор возле оголовка.

Пятое – оборудование для автоматического отслеживания неполадок, аварийные сигнализаторы, датчики исправной работы системы водоснабжения. Автоматика монтируется рядом с насосом, что позволяет работать всем узлам практически автономно.

Схема

Обсадная труба, выходящая из земли на поверхность на метр. Оголовок, на него вешается все оборудование. Погружник, кабель, шланг, водораспределительный узел. Насосная станция для глубоких артезианских шахт. Электронные датчики автономной работы источника. Выход полностью закрывается защитным коробом или кессоном.

Конструктивные особенности применяемого оборудования

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Cвивка канатного троса левая и правая

Особенности маркировки

Через каждый метр на поверхность изделия наносят маркировку. Она представляет собой обязательную информацию, содержание которой определено требованиями ГОСТа.