Пластиковые материалы пришли на смену стальным. Водопроводные сети, внутренние и наружные, прокладывают полимерными трубами. Дешевле, технологичнее и долговечнее. Пластик не подвержен коррозии. Срок эксплуатации увеличивается в 2 — 3 раза.
Сталь подвержена коррозии. Давления в 4 — 6 бар способна выдержать стальная труба с толщиной стенки 0,2 мм. Но коррозия не позволит эксплуатировать водопровод более одного года. Требование увеличения толщины стенки стальных конструкций диктуется не соображениями механической прочности, а выполняет цель растянуть процесс коррозии во времени.
При бурении трубы применяются для сборки обсадных колонн. Когда обсадная колонна не несет больших нагрузок, целесообразно применять пластиковые заменители. В частности, при двухтрубной конструкции для внутренней обсадной колонны уже два десятилетия применяют пластиковые трубы ПНД (полиэтилен низкого давления). Их применение целесообразно в каждой двухтрубной конструкции:
-
Использование пластиковых труб в качестве дополнительной обсадной колонны, устанавливаемой внутри стальной, частично устраняет недостаток, связанный с коррозией. Срок эксплуатации скважины увеличивается в 1,5 раза до 40 лет.
-
Вода не будет иметь металлический привкус, так как не будет контакта воды с железом (только при отсутствии в воде растворенного железа).
-
Когда при бурении выясняется, что известняки ненапорные, т.е. уровень воды ниже кровли известняка, то использование дополнительной колонны, которая выполняет функцию футляра для насоса, необходимо. Целесообразно применение пластиковой конструкции из ПНД.
-
Внутренняя обсадная колонна необходима, если в водоносном известняке выявляются прослойки глины или песка. При небольшой мощности прослоек (до 3 — 5 метров) пластиковая труба с запасом выдержин внешннее давление. Если в теле известняка пласты мягких пород имеют толщину десятков метров, необходимо использовать более прочный пластик НПВХ (непластифицированный поливинилхлорид) или стальные конструкции.
При глубинах залегания водоносных известняков до 100 метров трубы НПВХ при условии толщины стенки 7,5 — 8 мм с запасом выдерживают внутрипластовое давление мягких пород и могут применяться в качестве наружной обсадной колонны. Срок эксплуатации скважины увеличивается до 50 лет и более.
Содержание
Выводы
- Долговечность скважины – до 50 лет.
- Сохранение вкусовых качеств воды.
- Позволяет решить проблему не напорных известняков.
- Защита скважины от прослоек песка и глины в известняке.
- При глубинах до 100 метров выполняет функцию наружной обсадной колонны.
Применяемые диаметры
| Материал | Диаметр, мм | Стенка, мм | Область применения колонны |
| ПНД | 110 | от 7,5 | Внутренняя |
| 117 | от 7,5 | ||
| 125 | от 7,5 | ||
| НПВХ | 125 | от 7,5 | Внешняя |
| 140 | от 8,0 | ||
| 170 | от 8,0 |
К недостаткам пластика НПВХ относится единственный фактор — хрупкость материала. Компенсируется за счет увеличения толщины стенки.
Важно: трубы с толщиной стенки 5 — 6 мм использовать нельзя. Велика вероятность повреждения конструкции в процессе бурения.
С 2011 года технологии НПВХ находят большее применение. В 50% скважин металл не используется. Новые технологии позволили расширить гарантию на скважину до 10, а при выполнении определенных условий — до 15 лет.
При обустройстве таких скважин возможно применение как стальных, так и пластиковых кессонов. Задача герметизации устья скважины с корпусом кессона решается за счет резиновых гермовводов.
Звонок нашим инженерам поможет Вам принять решение: (495) 649-8593
В чем именно заключаются главные отличия обсадных труб ПНД и нПВХ для частных артезианских скважин.
Почему артезианская скважина является самым надежным источником для частного дома круглогодичного проживания.
Узнайте какая техника приезжает на участок для проведения буровых работ: заезд буровой техники.
Бурение скважин для водозабора – сложный и непрерывный технологический процесс. Для предупреждения обрушения стенок скважины, а также попадания воды из верхних водоносных пластов производится обсадка скважины металлическими или пластиковыми трубами. Длина обсадных труб колеблется от трех до двенадцати метров. Друг с другом они соединяются с помощью сварки или резьбы. Часто приходится производить обсадку скважины прямо во время ведения проходки. Это случается при бурении сыпучих пород или необходимости перекрытия промежуточных водоносных слоев.
Стальные обсадные трубы гораздо прочнее пластиковых, но их стоимость намного выше. Пластиковые обсадные трубы не ржавеют и не влияют на привкус воды. Обсадка скважины обсадными трубами предполагает несколько вариантов:
- Обсадная колонна состоит из труб одинакового диаметра – от дна до поверхности земли. Это самый простой вариант.
- Двойная обсадная колонна: металлические трубы перекрывают верхние водоносные слои, чтобы исключить их попадание в скважину во время дальнейшего бурения. Внутри этой колонны устанавливаются обсадные трубы из пластика меньшего диаметра до дна скважины. В зависимости от конструкции скважины и ее глубины, она может быть и тройной, и многоступенчатой.
- Совместное использование металлических и пластиковых труб. Такой вариант используется при использовании металлических обсадных труб непосредственно во время бурения. Эта колонна называется рабочей, а внутренняя колонна из пластиковых труб – эксплуатационной. После установки пластиковых труб металлические трубы демонтируют.
Завершающее обустройство скважины обсадными трубами ведется с помощью бурового станка, на котором с помощью специальных приспособлений производится скручивание резьбовых концов труб друг с другом.
Затраты на эксплуатацию. Насос Грундфос потребляет 700 Вт/ч каждый час, а Водолей 1280 Вт/ч при одинаковой производительности. Каждый час разница составляет полкиловатта. Сегодня электричество стоит не так уж и дорого, а сколько оно будет стоить через 3-5 лет? Уже в первые 7 лет эксплуатация Грундфоса даст ощутимую экономию в 50-40%, без учета, что с каждым годом оплата за электроэнергию растет.
Срок службы. У насоса Грундфос – 20 лет, в течение которых, кроме амортизации, он не потребует от Вас никаких затрат – ни временных, ни трудовых. У Водолея – 7 лет, заложенных конструкцией. Что дальше? Демонтаж (5 тысяч рублей), покупка нового насоса (9 тысяч – за это время цена подрастет), монтаж нового насоса (5 тысяч). Итого: общая сумма за 7 лет 32 тысячи рублей, не считая энергозатрат. Новый насос проработал еще 7 лет и снова потребовал замены по той же схеме: демонтаж + покупка + монтаж.
Итого: за 14 лет эксплуатации с насосом Водолей мы проиграли в расходах на электричество (40-60%), двойной монтаж/демонтаж, покупку нового оборудования. В долговременной перспективе выясняется, что насос Грундфос был изначально более экономичным вариантом (при этом у него есть еще дополнительные защитные функции, предохраняющие от поломок и замены в аварийных ситуациях, что тоже экономит Ваши деньги). Дальновидный расчет на завтра помогает выбрать наиболее выгодный вариант сегодня. Как гласит известная поговорка, мы не так богаты, чтобы покупать дешевые вещи.
Тот же самый алгоритм относится и к выбору конструкции скважины. Конечно, для эксплуатации на 1 сезон уместен и бюджетный вариант. Но если Вы планируете решить вопрос с водоснабжением дома, коттеджа, садового участка один раз и на долгие годы, есть смысл заглянуть на пару шагов вперед.
В скором времени дешевую конструкцию однозначно придется переделывать, а скважину ремонтировать. Именно поэтому промышленные скважины выполняют с расчетом на то, чтобы переделок было как можно меньше – это не только затраты на монтаж/демонтаж старого/нового оборудования, но и неминуемая остановка производственного процесса, которая повлечет за собой колоссальные убытки, в несколько раз большие, чем будут потрачены на бурение новой скважины.
1. Общие характеристики и отличия двухтрубной от однотрубной обсадной колонны
Что такое двухтрубная конструкция скважины и каковы ее особенности?
Скважиной с двухтрубной обсадкой называют конструкцию, состоящую из двух колонн (кондуктор и рабочая колонна), вставленных одна в другую по принципу телескопа. Обе трубы должны выходить на поверхность и выступать на высоту 0,5 метра (согласно установленным нормативам на заложение скважины).
Внешняя технологическая колонна — кондуктор — монтируется на глубину до разборной скалы и упирается в неё. Кондуктор является первым эшелоном защиты от верховых вод, задает механическую прочность конструкции, значительно увеличивает срок эксплуатации, а также обеспечивает сохранность скважины от ударов и механических повреждений на поверхности во время работ, проходящих в непосредственной к ней близости (земляных, общестроительных, ландшафтных и пр.).
Внутренняя колонна – рабочая – должна монтироваться на глубину не менее 3-5 метров в коренные скальные породы (т. е. 20-50 м от поверхности). Рабочая колонна служит для отсечения «верховодки», залегающей в приповерхностной, рыхлой части разреза, и подземных вод, содержащихся в коре выветривания, обеспечивая добычу подземных вод из скальника стабильно высокого качества.
Зачем нужна двухтрубная конструкция, в каких случаях она ставится?
Бурение скважины с монтажом двухтрубной конструкции в условиях Складчатого Урала не требуется только в случаях выхода скальной породы на глубине 0,5 метра от поверхности, или когда скважина бурится с целью отбора верховой воды в технических целях. Во всех остальных случаях, которые составляют 95% от общего числа скважин — двухтрубная конструкция с использованием внешней стальной трубы необходима.
Давайте более подробно ознакомимся с механизмом влияния внешних факторов на срок службы скважины и нейтрализацию этих воздействий при правильном бурении скважины и монтаже двухтрубной конструкции.
В радиусе 60 км от Екатеринбурга наиболее часто встречаются два типа разрезов в соответствии с типом местности:
- Первый тип — заболоченная в различной степени местность (на рисунке геологического разреза можно увидеть последовательность слоев: торф, дресва, спрессованный песок, крепкая скала — в основном гранитоиды и габброиды);
- Второй тип — равнинно-холмистая местность (растительно-почвенный слой, глина, глина с водой и щебнем, разборная скала, дресва и крепкая скала; это в основном вулканогенные и метаморфические комплексы пород – различные сланцы, туфы и пр.). Такой разрез пород мы можем наблюдать на восточном, юго-восточном и южном направлениях.
Ясно, что при бурении (и обсадке) скважины необходимо обсаживать торфяные и глинистые отложения стальной трубой, иначе горизонтальные подвижки и вымораживание грунта нарушат конструкцию.
Ставить пластиковый кондуктор не имеет смысла – он недостаточно прочен для того, чтобы сопротивляться кольцевой нагрузке: его сжимает, рвет и выталкивает на поверхность. (Кольцевая нагрузка — это постоянное боковое давление, механическая нагрузка, идущая перпендикулярно или под углом к трубе вследствие горизонтальных подвижек грунта.)
Условиями, требующими монтажа именно стального кондуктора, являются:
Сдавливание мерзлотными водами. Для установки любой обсадной трубы нужно пробурить породу чуть большим диаметром и вставить в образовавшееся пространство трубу. При этом образуется небольшой зазор между трубой и грунтом (он называется «затрубное пространство»). Спустя некоторое время мелкие камешки со стенок начинают неравномерно осыпаться, и затрубное пространство заполняется рыхлым грунтом с пустотами.
Весной в дневное время при положительных температурах растаявший снег превращается в воду и просачивается в затрубное пространство (пустоты и рыхлый грунт его заполняющие). В ночное время при отрицательных температурах просочившаяся вода замерзает и расширяется (есть у нее такое свойство), соответственно расширяются пустоты и затрубное пространство. Давление оказывается как на породу, так и на трубу, которую сдавливает, но не строго перпендикулярно, а разнонаправлено, толкая ее в разные стороны – под углами, вниз или вверх, на поверхность.
На следующий день вода в расширившемся затрубном пространстве тает, уменьшаясь в объёме. Но образовавшееся свободное пространство заполняет растаявший снег с талой водой с поверхности, а вечером температура снова опускается ниже нуля. Эти циклы повторяются вновь и вновь, постоянно толкая трубу, расширяя затрубье, до того момента, пока не установится относительно постоянный положительный температурный режим.
Сдавливание замерзлым грунтом. Многие виды глинистого грунта, даже при отсутствии грунтовых вод, изменяются в объеме при колебаниях температуры, проще говоря, при замерзании глину пучит. Как правило, при понижении температуры грунт стремится расшириться и выталкивает из себя любые инородные тела на поверхность, даже если тело цельнометаллическое, не имеющее внутри полостей и пустот (например, чугунная болванка). Это явление особенно ярко выражено в случае глинистых грунтов, однако в разной степени проявляет себя и при любом другом разрезе грунта.
Повреждение при монтаже. Если кондуктор не из буровой стали, а из строительной, и тем более, если трубы электросварные, а не горячего ката бесшовные, то высока вероятность появления брака во время монтажа.
При монтаже буровая установка осуществляет давление на трубу. Если сталь низкосортная, то резьбовое соединение может лопнуть, деформироваться, сорваться, сдвинуться и т.д. Такие повреждения приведут к попаданию в пространство между трубами — в уже рабочий водонос — «верховодки», рыхлых сыпучих пород, песка и всевозможных нечистот. Причем о повреждении трубы такого рода заказчик может узнать только от буровика – внутрь скважины Вы заглянуть не сможете и визуально не определите (а буровик, кстати, не заинтересован в том, чтобы афишировать столь существенные недостатки своей работы, скорее всего, Вам никто об этом не сообщит).
Повреждения кондуктора при монтаже скважины (с перфорированной рабочей колонной) равносильны отсутствию кондуктора: через отверстия начинает затягивать песок, гумус, глину, и все это Вы будете выкачивать. Данную ситуацию можно считать аварийной, поскольку она приводит к получению воды только технического качества. С течением времени скважина заилится и «умрет», ее срок жизни сократится максимум до 1-5 сезонов, при этом быстро износится и насос.
возможность просадки стальной трубы (в отличие от пластиковой). При смерзании и размораживании, а также вымораживании грунта, горизонтальных подвижках, вызванных колебанием уровня грунтовых вод (на глубине от 0 до 8 м), почва оказывает давление на внешнюю технологическую колонну — кондуктор. Если колонна кондуктора пластиковая, то трубу может попросту выдавить на поверхность, деформировать либо порвать.
Стальная же труба, в случае качественной установки без нарушения технологии, продолжает выполнять свои функции длительный период без вероятности возникновения каких-либо проблем.
Другими словами, даже если во время очередного цикла замерзания-размерзания ее выдавило на 0,5 см, когда потеплеет, она просто просядет обратно (пластиковая так «не умеет»).
Абсолютно неграмотно «менять слагаемые местами» – делать пластиковую трубу внешней, а внутреннюю — стальной. Почему это халтура? Внутренняя стальная труба будет давать ржавчину воде, а внешний пластик не справится с технологической нагрузкой и не обеспечит никакой защиты от механических повреждений, фактически послужит просто «украшением».
Мы помним, что стальной кондуктор должен притираться к скале, внутри должна быть установлена пластиковая труба – только в этом случае работа называется корректной. Потому что сталь будет защищать пластик, а пластик сохранять воду нормального качества.
Стальная труба обязательно должна быть внешней, а не внутренней. В противном случае мы получаем только минусы. Если же мы хотим добиться хороших результатов, то стальная труба должна быть из качественной буровой стали и должна быть вмонтирована на коронку в скальный грунт. Только так все преимущества использования данной конструкции сохраняются и можно выбирать любой тип пластика для создания внутренней рабочей колонны.
Выше уже прозвучал вопрос — почему нужно использовать две трубы, когда можно обойтись одной стальной трубой? Есть еще один момент: стальная труба надлежащего качества отличается достаточно высокой ценой, и при этом даже стальная труба категории Д будет в небольшом количестве давать ржавчину, не говоря уже о других, низкоуглеродистых сортах стали. Чем ниже качество стали, тем всегда будет хуже качество воды.
Пластиковая труба не оказывает негативного влияния на воду, поскольку не боится коррозии, однако подвержена механическим повреждениям и подвижкам, она более хрупкая и более мягкая, а значит, её может смять, порвать и/или вытолкнуть на поверхность.
Оптимальное решение по соотношению «цены-качества» – в комбинации двух этих материалов: сталь + пластик. При совмещении обоих видов труб долговечность и прочность конструкции обеспечивается стальным кондуктором, не соприкасающимся с водой, а качество воды в скважине сохраняется благодаря использованию рабочей колонны из пластиковой трубы.
Подведем очередной итог. Трудно спорить, что двухтрубная конструкция скважины дороже, чем однотрубная, особенно пластиковая – разница по стоимости примерно в 3 раза. Но однотрубная пластиковая с самого начала будет работать хуже и проработает меньше. Выбирая 2-трубную технологию, мы минимизируем расходы на установку фильтров, без которых не обойтись при 1-трубной пластиковой колонне, особенно, если труба некачественна и выделяет в воду вредные вещества (например, ПНД из вторичного сырья), или установлена с ошибками.
Сочетание стальной и пластиковой трубы позволяет сохранить конструкцию в лучшем виде во время и монтажа, и эксплуатации. Таким образом, в долгосрочной перспективе мы разумно сэкономим бюджет. Не потребуется перебуривать скважину уже через 3-5 лет, сомневаться в качестве воды, чего не будет при использовании одного пластика либо одной стали.
Вспомним пример с расходами на установку насоса, который мы привели в начале раздела – логика та же: первоначально 2-трубная конструкция несколько дороже, но она однозначно более надежна, долговечна, более безопасна и полностью окупается за длительный период эксплуатации.
Металлическая обсадная труба используются с целью предотвращения обвала стенок скважины. Также трубы препятствуют попаданию в скважину воды из верхних водоносных слоев.
Обсадные трубы производят из черной стали. Толщина стенок изделия – 5 мм с учетом того, что скорость коррозии металла в среднем 0.1 мм в год. Таким образом, можно говорить о долговечности стальных обсадных труб: срок их службы – не менее 50 лет. Длина обсадных труб колеблется от 3 до 12 метров, в зависимости от глубины скважины. Между собой трубы соединяются методом сварки или при помощи резьбового соединения. И тот и другой метод обеспечивает полную герметичность.
В некоторых случаях металлические обсадные трубы устанавливаются непосредственно в процессе бурения скважины. Такая потребность появляется, если приходится иметь дело с сыпучими грунтами, или для перекрытия промежуточных водоносных слоев. Помимо этого, иногда при помощи стальных труб, имеющих внизу режущую кромку, со стенок скважины срезают грунт.
Металлические трубы или пластиковые?
В наши дни для обсадки скважин вместо металлических труб нередко используются трубы пластиковые – легкие, удобные, экономичные. Несмотря на явные преимущества, обсадные трубы из пластика не могут похвастаться столь же высокой прочностью, какую имеют металлические аналоги. Именно поэтому пластиковые трубы не рекомендуется использовать на большой глубине.
В ряде случаев металлические и пластиковые обсадные трубы используются совместно. К примеру, металлическая труба может быть установлена на время бурения скважины, для перекрытия верхних водоносных слоев и предотвращения осыпания стенок скважины. После завершения работ внутрь металлической трубы устанавливается пластиковая эксплуатационная труба, после чего металлическую трубу убирают.
Нередко используется и двойная обсадная колонна. Металлическая труба прокладывается до перекрытия верхних водоносных слоев. Таким образом, труба защищает скважину от попадания воды низкого качества из верхних водоносных слоев. Внутрь металлической обсадной трубы, в свою очередь, прокладывается пластиковая труба меньшего диаметра: от поверхности земли до дна скважины. Задача пластиковой трубы – защитить скважину от попадания частиц ржавчины и предотвратить появление металлического привкуса воды.