Обсадка скважины на воду

Перед владельцами частных домов всегда остро стоит вопрос водообеспечения, ведь не во всех районах имеется возможность подключения к центральной системе водоснабжения. Получение качественной питьевой воды без подсоединения к центральному водопроводу – вполне выполнимая задача, которую можно решить с помощью бурения скважины.

Конструкция скважины на воду с обсадной трубой.

Правильное оформление скважины – залог получения высококачественной воды. Одним из основных элементов формирования скважины является ее обсадка трубами. Поэтому далее будет рассмотрено, как производится обсадка скважины и какие элементы для этого применяются.

Разновидности труб

Виды обсадных труб: асбоцементные,пластиковые,стальные.

Обсадка необходима для того, чтобы предотвратить обрушение стенок скважины в процессе ее эксплуатации, а также исключить проникновение воды из верхних водоносных слоев внутрь системы. Поскольку сечение колодца круглое, данную процедуру осуществляют с помощью труб. В качестве таких элементов могут использоваться:

• металлические изделия;
• трубы из асбестоцемента;
• пластиковые изделия.

От выбора материала зависит качество поставляемой воды и срок службы скважины. Металлические трубы применяются достаточно часто, особенно на крупных скважинах, где вода залегает глубоко. Такой вариант достаточно долговечен и может прослужить более 50 лет. Стальные обсадные изделия считаются экологически чистыми, но при их эксплуатации может выделяться ржавчина, что может привести к ухудшению качества воды. Поэтому, используя стальные трубы, необходимо дополнительно устанавливать специальные фильтры. Лучший вариант применения металлических труб – обсадка источников с артезианской водой, в которых давление всегда повышено.

Асбестоцементные изделия давно применяются в качестве обсадных элементов. Они обладают рядом положительных характеристик, в числе которых невысокая стоимость и большой эксплуатационный период. Однако такие трубы имеют существенные недостатки:

• на большой глубине, где давление грунта достаточно большое, их прочность недостаточна;
• из-за толщины стенок требуется бурить каналы большего диаметра, что приводит к увеличению денежных, временных и физических затрат на создание скважины;
• асбест со временем может оказывать отрицательное влияние на питьевую воду.

Поэтому монтаж асбестоцементных труб можно производить только при соблюдении некоторых условий:

Схема устройства обсадной трубы для скважины.

• установка осуществляется в известняковых грунтах;
• изделие имеет гигиенический сертификат;
• установка проводится специализированной компанией.

В последнее время большой популярностью при обсадке канала стали пользоваться изделия из пластика. Трубы из поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена низкого давления (ПНД) обладают отличными эксплуатационными характеристиками. Среди множества преимуществ таких изделий стоит выделить:

• стойкость к химическим веществам;
• устойчивость к коррозии;
• небольшую стоимость;
• незначительный вес;
• простой монтаж;
• хорошую герметичность соединений;
• большой срок эксплуатации и др.

Однако область их использования ограничена глубиной. Обычно их применяют на глубине до 50 м.

Особенности обсадки

При проведении обсадки пластиковые изделия могут совмещаться со стальными трубами или собираться самостоятельно. Спуск пластмассовых конструкций всех типов (ПВХ, ПНД или нПВХ) осуществляется по такому же принципу, как и в случае со стальными элементами:

Схема обсадной трубы: D – диаметр трубы; Dрастр. – диаметр раструба; E – толщина стенки.

• монтаж труб производится на разнице диаметров бурения;
• сначала осуществляется бурение грунта буром диаметром 14 см вглубь на расстояние 300-500 см;
• производится проходка бурильной установкой диаметром 13 см до точки вскрытия водоносного пласта;
• в пробуренную зону монтируется обсадная труба, имеющая диаметр 12,5 см;
• по ходу ее углубления прикручивают следующий элемент с помощью резьбового соединения и так до полной обсадки колодца;
• резьбовое соединение дополнительно герметизируется специальными резиновыми уплотнителями, что позволяет обеспечить надежную защиту от проникновения в ствол водозабора воды из верхних слоев грунта;
• ствол источника должен быть ровным, в противном случае при опускании обсадных труб может произойти поломка всей конструкции.

Выбор диаметра

Чтобы правильно подобрать все элементы скважины, необходимо дать правильную оценку особенностям дачного участка, поставить задачи, которые должна выполнять скважина, а также учесть все параметры насоса.

Диаметр обсадной трубы следует рассчитывать, учитывая характеристики используемого силового оборудования.

В большинстве случаев насосы для бытовых колодцев выпускаются с диаметром 2-х видов:

Соединения обсадных труб осуществляются при помощи муфт.

Выбор трубы для 3-х дюймового насоса осуществляется по такому принципу: к диаметру 74 мм добавляется 4 мм зазора между трубой и самим насосом, после чего прибавляется толщина стенок полиэтиленовой конструкции (15 мм). В результате получается: 74+4+15 = 93 мм. Ближе всего к данному значению находится диаметр 95 мм. Это будет соответствовать диаметру 127 или 133 мм для стальной трубы.

Аналогичным образом осуществляется расчет диаметра для 4-х дюймовой силовой установки: 100+4+15 = 119 мм. Эксплуатационная колонна будет соответствовать размеру 125 мм, а обсадная труба из стали – 152 или 159 мм.

Представленные примеры носят практически идеальный характер, так как реальный размер скважины может несколько отличаться. Это обусловлено тем, что такое сооружение имеет сложную конструкцию, которая зависит от многих факторов (например, от гидрогеологического разреза на участке).

Для обустройства скважины вам может понадобиться не одна такая колонна, а несколько, которые будут иметь различные диаметры. А это приведет к увеличению размеров первой колонны или уменьшению размеров последней.

Важным этапом обустройства автономной системы водоснабжения для дома и бани является выбор и монтаж обсадки. Чтобы обеспечить надежное укрепление стенок гидротехнического сооружения, увеличение эксплуатационного срока и повышение качества добываемой воды, применяется обсадная труба для скважины. Далее рассмотрим, как определить размер трубы для установки в частную скважину и какой выбрать материал, чтобы обеспечить долговечность обсадной колонны.

Определение и назначение обсадной трубы

Для начала необходимо определить, что такое обсадная труба и какие функции на нее возложены.

Обсадная труба представляет собой специальную трубу с армированным кожухом, предназначенная для укрепления внутренней конструкции скважины. Зачастую в глубинную скважину устанавливается несколько функциональных элементов, которые герметично соединяются между собой, образуя единую обсадку.

При этом толщина стенок обсадной колонны определяется материалом изготовления и типом гидротехнического сооружения, в которое она установлена.

Изделия из металла и бетона отличаются большим диаметром, длиной и толщиной стенок, чем у изделий из пластика. Конец одной трубы оснащается муфтой для создания герметичного соединения двух элементов. Вторая оснащается кольцом для надежной защиты резьбы от повреждения.

Обсадные элементы для скважины имеют следующие размеры:

• Длина – от 3 до 13 метров, при этом стандартным значением является 8 метров.
• Диаметр внутренний – от 6,5 до 42,5 см, наружный – от 8 до 45 см.
• Толщина стенок – от 5 до 16 мм, стандартной является – 12 мм.
• Класс прочности для металлических изделий.

Обсадные трубы для скважины предусмотрены для выполнения следующих функций:

1. Обеспечить целостность конструкции водозаборной точки на протяжении всего эксплуатационного срока. Изделия обладают повышенной прочностью, инертностью к деформациям, повреждениям и грунтовым сдвигам.
2. Обеспечить полную герметизацию обсадки для предотвращения просачивания грунтовых вод в гидросооружение и возможного загрязнения источника.
3. Удерживать питьевую воду из чистых водоносных слоев в обсадке.
4. Защитить гидросооружение от повышенного давления грунта.
5. Защитить установленное насосное оборудование внутри колонны от возможных загрязнений.

Важно! Чтобы обеспечить надежную герметизацию обсадных труб между собой, рекомендуется выбирать резьбовой способ соединения.

Разновидности труб для обсадки скважин

Кажется, что при выборе труб для обсадки важны только эксплуатационные характеристики. На самом деле надежность и долговечность скважины зависит не только от диаметра и длины изделий, но и от материала, который используется для их изготовления.

Существуют следующие виды обсадных труб для установки в водные скважины:

• пластиковые;
• металлические;
• асбестоцементные;
• деревянные.

Сложно дать однозначный ответ на вопрос о том, какие же трубы лучше подойдут для обустройства обсадки в скважинах. Правильный выбор элемента определяется эксплуатационными и климатическими условиями, производительностью и диаметром водозаборной точки, техническими показателями насосного оборудования.

Обсадные трубы из металла

Изделия для обсадной колонны бывают:

• чугунными;
• стальными;
• эмалированными;
• из нержавейки;
• оцинкованными.

Стальные изделия – самый востребованный и практичный вариант для обустройства обсадной колонны. Они соответствуют всем техническим и эксплуатационным требованиям, которые предъявляются к подобным элементам. Изделия из стали применяются для организации артезианских скважин, когда бурение выполняется в известняковом или песчаном грунте.

К основным достоинствам изделий относится:

• Высокая прочность и износостойкость к повреждениям и деформациям.
• Наличие резьбового соединения для создания герметичной конструкции.
• Срок службы изделий, толщина стенок которых составляет 6 мм, достигает 50 лет.
• Возможность прочистки скважины буровым инструментом при заиливании дна.
• Бесперебойная подача питьевой воды на протяжении всего срока эксплуатации сооружения.

К недостаткам стальных элементов можно отнести следующее:

• Восприимчивость к появлению коррозии и ржавого осадка в воде.
• Сложность проведения самостоятельного монтажа из-за существенного веса толстостенных изделий.
• Высокая стоимость расходного материала.

Помимо стальных труб используются эмалированные, оцинкованные и нержавеющие модели.

Изделия для обсадки с эмалированной поверхностью восприимчивы к коррозии, которая появляется при деформации или повреждении эмали.

Оцинкованные конструкции отличаются длительным сроком службы, но склонны к загрязнению водного источника оксидом цинка.

Обсадные трубы из асбестоцемента

Благодаря своей дешевизне и устойчивости к агрессивному воздействию солей и химических элементов, изделия из асбестоцемента давно используются для обустройства различных гидросооружений.

К основным достоинствам материала относится:

• Устойчивость к появлению коррозии.
• Доступная стоимость.
• Безопасность и практичность использования.
• Длительный срок службы – до 65 лет.

Несмотря на ряд преимуществ, асбестоцементная обсадка обладает существенными недостатками:

• Сложность проведения монтажных работ – необходимость использования дорогостоящего подъемного оборудования.
• Повышенная хрупкость материала.
• Отсутствие резьбового соединения. Фиксация отдельных элементов выполняется встык, что не гарантирует полную герметизацию конструкции.
• Сложность в обслуживании и чистке. Высокая пористость бетонного основания приводит к быстрому скоплению загрязнений в стенках колонны. Регулярная чистка поверхности требует полного осушения скважины.

Важно! Асбестоцемент не применяется для обустройства артезианской скважины в известняковом грунте.

Обсадные трубы из пластика

Пластиковые трубы для скважины составили серьезную конкуренцию традиционным стальным и бетонным конструкциям. Они изготавливаются из ПВХ, полипропилена и полиэтилена НД.

Пластиковая труба обладает следующими преимуществами:

• Длительный срок службы материала.
• Стойкость к негативному воздействию солей и химических элементов.
• Стойкость к появлению коррозии.
• Простой и доступный монтаж, который можно выполнить своими руками.
• Высокая герметичность конструкции благодаря наличию соединения резьбой.
• Небольшой вес элементов.
• Доступная цена материала.

В пластиковых изделиях питьевая вода не меняет свой химический состав; кроме того, в ней не развиваются патогенные микроорганизмы.

Важно! Обсадка применяется при обустройстве скважин в песчаных грунтах, глубина которых не превышает 55 метров. Кроме того, подобные конструкции подходят для возведения фильтрующих колонн.

Среди недостатков можно выделить восприимчивость к повреждениям, деформациям и низким температурным режимам.

Расчет диаметра трубы для обсадки

От правильно выбранного диаметра трубы зависит производительность скважины. Чем больше размер обсадки, тем выше дебит водного источника. Для этого определяется расход воды при пиковых нагрузках. Согласно нормативам расход воды за 1 час составляет 0,7 куб. м., при этом она может использоваться для бытовых и хозяйственных нужд.

При определении подходящего диаметра обсадного элемента учитывается тип, размер и производительность насосного оборудования.

Например, пиковый расход составляет 4 кубических метров в единицу времени. При подобном значении рекомендуется использовать оборудование диаметром до 8 см.

К диаметру насосного оборудования добавляется 5 мм (расстояние от насоса до стенок обсадки) и 5 мм (толщина стенок обсадки). Для определения внутреннего диаметра труб применяется следующая формула:

Д (внутр.) = д (нас.) + 10 мм, где

Д (внутр.) – значение внутреннего диаметра обсадного элемента;

Д (нас.) – значение диаметра насосного оборудования.

Например: для насоса размером 90 мм, значение внутреннего диаметра равен 90 + 10 = 100 мм. Учитывая толщину стенок (5 мм), расчетное значение диаметра трубы составляет: 100 + 5×2 = 110 мм.

Обсадные элементы соответствуют следующим стандартным размерам (мм): 89, 108, 114, 127, 133.

Таким образом, рекомендуется выбирать изделие диаметром 114 мм.

Устройство обсадки для скважины

Обсадная колонна для гидросооружения имеет специальное строение, состоящее из следующих элементов:

1. Начальный фильтр для очистки питьевой воды от глинистых и песчаных элементов. Для изготовления используется нержавеющая сетка или проволока.
2. Донный фильтр из гравия для защиты водозаборной точки от грунтовых вод и загрязнений, попадающих из нижних слоев.
3. Герметичный оголовок для защиты скважины от неблагоприятного воздействия внешних факторов.

Огромный ассортимент трубопроката, представленный на строительном рынке, позволяет выбрать качественный, надежный и долговечный материал, который обеспечит длительный срок службы гидротехнического сооружения.

Выбор и монтаж обсадной трубы – важный этап обустройства системы автономного водоснабжения. Это гидротехническое сооружение требует надежного укрепления. Чтобы повысить качество добываемых ресурсов и увеличить сроки эксплуатации сооружения следует соблюдать правила при установке обсадных труб для скважин.

Особенности

Выбираемая обсадная труба для скважины должна соответствовать определенным требованиям. Например, стандартом для металлических труб является ГОСТ 632-80.

Государственный стандарт на трубы асбоцементные – 539-80. Нормативный документ, в котором упоминаются параметры пластиковых труб – ГОСТ 2248-001-84300500-2009. Выбор труб из этого материала осложняется тем, что, кроме ГОСТа существует множество разновидностей ТУ.

Кроме того, существуют многочисленные зарубежные стандарты. В вопросе выбора того или иного вида обсадной трубы важны знания преимуществ и недостатков. Поэтому стоит разобраться в характерных особенностях подробнее.

Основные достоинства металлических изделий:

• высокая прочность;
• наличие резьбы, которая позволяет создать герметичную конструкцию;
• срок службы до 50 лет;
• возможность прочистки при заиливании.

Из недостатков металлических обсадных труб стоит отметить:

• восприимчивость к коррозии;
• ржавый осадок в воде;
• существенный вес конструкций, из-за чего осложняется монтаж;
• высокая стоимость изделий.

Асбоцементные обсадные трубы хороши такими качествами, как:

• устойчивы к агрессивному воздействию солей;
• они устойчивы к коррозии;
• безопасны и практичны в использовании;
• имеют длительный эксплуатационный срок.

Кроме преимуществ, асбоцементная обсадка имеет и недостатки:

• сложность монтажа – нужно использовать дорогостоящее подъемное оборудование;
• хрупкость изделий;
• отсутствие резьбы, вследствие чего элементы фиксируются встык;
• сложность в обслуживании: чистка изделий осложняется из-за высокой пористости, кроме того, работы, связанные с чисткой, нельзя проводить без полного осушения скважины.

Важный момент – асбоцемент нельзя применять для артезианского вида скважин в известняковом грунте.

Пластиковые трубы – прекрасная альтернатива на такой случай. Они очень популярны для скважин в последнее время. Изготавливаются они из полипропилена и ПВХ. К преимуществам полиэтилена низкого давления относятся следующие характеристики:

• такое устройство дает возможность достигать исключительной герметичности в точках соединений;
• для буровых работ трубы из ПНД наиболее доступны по цене;
• в сравнении со стальными вариантами, пластик совсем не подвергается коррозионным процессам.
• пластиковая обсадная труба легкая;
• такая труба может долго и успешно эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивной среды;
• пластиковую обсадную колонну легче всего монтировать самостоятельно.

Наиболее значимые недостатки – это невысокая механическая прочность и неспособность к динамическим нагрузкам. Важный момент – пластиковые трубы не желательно выбирать для скважин большой глубины. Условия эксплуатации скважин с трубами из ПВХ должны быть щадящими.

Если стоит вопрос выбора трубы для бытовой автономной системы водоснабжения, то изделия из пластика являются наилучшим примером соотношения цены и качества.

Размеры

Обсадная труба предназначается для улучшения качеств эксплуатации скважины. Если предпринять попытку сэкономить на приобретении труб, то не только сама скважина, но и оборудование в ней быстро придут в негодное состояние. Многие считают, что для улучшения качества скважины лучше выбрать обсадные трубы большего диаметра.

Однако, чем больше размер обсадки, тем выше дебит водного источника. Чтобы правильно выбрать диаметр обсадной трубы нужно знать учитывать расход ресурсов. Нормативный расход воды за час – 0,7 куб м. Считается, то этого объема достаточно для бытовых и хозяйственных нужд. Еще один важный параметр для определения диаметра трубы – производительность насоса.

Например, максимальный расход составляет 4 куба в единицу времени. Для подобного значения рекомендуется оборудование диметром до 8 см. К этому параметру добавляется возможное расстояние насоса до стенок обсадки, например, 5 мм. Далее можно определить внутренний диаметр труб: Д (внутр) = Д насоса + 5 мм; Д (внутр) – Д внутренний обсадной трубы; Д (насоса) – диаметр насосного оборудования.

Например, если размер насоса 90 мм, то значение внутреннего параметра будет: 90 + 5 = 95. При толщине стенок трубы в 5 мм, расчетное значение трубы составит: 95 + 5 х 2 =105 мм. Стандартные размеры обсадных элементов: 89, 108, 114, 125 мм, 133 мм. Для приведенного примера достаточно выбрать трубу, диаметром 108 мм.

Приведенный пример упрощенный, специалисты рекомендуют учитывать еще и глубину закладки обсадных элементов. Опускать обсадную трубу придется до тех пор, пока скважина не достигнет водоносного слоя. При появлении этого горизонта бурение прекращается, а верхний конец обсадной трубы закрепляется. Трубы выпускают длиной от 9,5 до 13 м с нормальной и удлиненной резьбой. В различия между видами? Какой вариант наиболее приемлем для скважины на воду?