Что нужно для бурения скважин на воду
Примерно 97% запасов пресной воды находится под землей. Для извлечения воды из-под земли люди бурят скважины и копают колодцы. Эту воду используют в домашнем хозяйстве, в сельском хозяйстве, в промышленных целях, для обеспечения питьевой водой поселков и городов. Некоторые скважины дают горячую, или геотермальную, воду. Но чаще люди пользуются «холодными» скважинами. Кроме того, скважины бурят в научных и исследовательских целях, чтобы изучить качество и объемы воды, находящейся под землей. Такие скважины называются дозиметрическими колодцами или наблюдательными скважинами.
Независимо от предназначения, скважина – это искусственное отверстие, пробуренное с поверхности земли с целью добычи какого-либо жидкого вещества (воды, нефти или природного газа). Обычно у скважины небольшой диаметр – не более 3 метров. Мы рассмотрим более подробно водозаборные скважины.
Из чего состоит скважина
Верхняя часть скважины обычно называется устьем. Внешний вид устья скважины зависит от того, для чего она предназначена, когда и как ее бурили, какие материалы использовали при ее сооружении. Так, например, скважину с большим диаметром называют колодцем. Колодец может быть деревянным, обложенным камнем и т.п. Обычные скважины – это, как правило, трубы от 5 до 25 см в диаметре, выступающие над уровнем земли не больше, чем на 60 см. В холодном климате над устьем скважины часто делают надстройку (домик или сарай), чтобы защитить скважину от замерзания. Если скважина находится поблизости от дороги, ее размещают в подвале или сооружают ее под сводом. В таком подвале пол и стены цементируют, добавляют дренажную систему и железную крышу.
Типичные компоненты скважины: изолирующая прокладка, колонна обсадных труб, уплотнение затрубного пространства, скважинный фильтр и насос.
Обсадные трубы, скважинный фильтр и уплотнители
Изолирующая прокладка располагается в верхней части скважины, это своеобразная крышка, защищающая скважину от попадания в нее насекомых, мелких животных, грязи и пыли. В этой крышке обычно есть входное отверстие, предназначенное для проведения замеров уровня воды. Кроме того, в ней может быть фильтр-отверстие для выравнивания давления в скважине при поднятии уровня воды.
Обсадные трубы выполняют несколько очень важных функций. Во-первых, это трубопровод, не дающий стенкам скважины осыпаться в условиях рыхлых, неплотных грунтов. Во-вторых, это своеобразная опора для насосного механизма. В-третьих, обсадная колонна является неотъемлемой частью уплотнения затрубного пространства, предназначенного для предотвращения попадания поверхностных и неглубоко залегающих грунтовых вод в скважину и, соответственно, в глубинные воды.
Обсадная колонна обычно выступает над поверхностью земли не менее чем на 30 см в рыхлых породах (например, в песчаниках и галечных породах) и заполняет скважину по всей длине. В случае с твердыми, плотными формациями (базальтовыми или сланцевыми) обсадные трубы устанавливают только в верхней части скважины. Но даже при самых лучших условиях 5,5 метров – это минимальная длина обсадной колонны.
Уплотнение затрубного пространства является непроницаемой преградой, обычно из цемента или глины, расположенной между трубами обсадной колонны и окружающим их грунтом. Оно не дает поверхностным и некачественным грунтовым водам попасть в скважину или в глубинные воды. В глубинных скважинах уплотнение затрубного пространства забивается, по крайней мере, на 1,5 метра вглубь водоупора водоносного пласта. Иногда уплотнение делают даже на большой глубине между двумя разными водоносными пластами, так чтобы вода из первого не попадала во второй. В противном случае ресурсы верхнего водоносного пласта может иссякнуть или загрязнить нижний.
Скважинные фильтры отфильтровывают песок и гальку при поступлении потока воды в скважину. Фильтры могут быть различными: от высокотехнологичных, длиной больше 15 метров, до самых простых – несколько отверстий внизу обсадной колонны. Вид используемого фильтра зависит от типа геологической формации и предназначения скважины. Но скважинный фильтр требуется не всегда.
Иногда вода из скважины поступает на поверхность земли под артезианским давлением. Однако для большинства скважин требуются насосные механизмы для забора воды. Как правило, используются центробежные насосы, поднимающие воду за счет вращения лопаточного колеса в корпусе насоса. Центробежные насосы обычно располагаются на поверхности земли, радом со скважиной. Они бывают различной мощности, но, как правило, качают воду с глубины не более 8 метров. Для более глубоких скважин используют подводные насосы (как мотор, так и сам насос находятся под водой), которые подвешивают в стволе скважины. Для глубинных скважин применяют турбинные насосы, при этом мотор насоса располагается на поверхности земли.
Как устроена скважина на воду: принцип работы
«… А потому что без воды и не туды и не сюды!» – давно уже всем знакомая строчка из старой песни. И эти слова на 100% справедливы. Без источника живительной влаги совершенно невозможно обойтись. В городских условиях эта проблема решается по средствам централизованного водопровода, который есть в каждом жилом, административном или любого другого рода строениях.
На приусадебных участках в садоводческом сообществе или же в домах, построенных в загородном коттеджном поселке дело обстоит немного иначе. Не всегда есть возможность протянуть водопроводную магистраль в удаленные от города уголки. В такой ситуации крайне необходимо извлекать воду из недр земли. Скважина на воду — великолепное решение в данной ситуации.
Разновидности скважин
По глубине бурения скважины делятся на два типа:
- Водоносные скважины на песок.
- Артезианские скважины.
Скважина на песок
Великолепный источник воды в тех местах, где централизованная магистраль недоступна. Подойдет как для приусадебных участков в дачном кооперативе, так и для загородного дома. Преимуществами этой скважины является простота и относительно небольшая стоимость работ. Время, которое уйдет на обустройство системы, составляет приблизительно 2-3 дня. Все будет зависеть от глубины залегания водоносного слоя.
Если вы собираетесь выращивать цветы — вам будет интересно узнать? как создать клумбы своими руками из подручных средств .
Вам необходим мотобур, но вы не готовы его покупать? Прочтите эту статью. она вам поможет.
Скважину такого типа можно выполнить двумя способами:
- Ручной. Прохождение слоев грунта производится канатно-ударным способом.
- С привлечением малых буровых установок. Для обеспечения выполнения работ на участок привозится небольшая станция, которая под контролем специалистов и выполняет процесс бурения.
Многие специалисты рекомендуют прибегать ко второму методу, так как он позволяет провести монтаж обсадной трубы с диаметром, необходимым для установки погружного насоса .
Однако, у этих скважин есть некоторые недостатки. Первый и основной в этом списке — перебои с подачей воды, связанные с сезонными перепадами уровня живительной влаги в водоносном слое. Второй и не менее важный фактор — необходимость периодического обслуживания скважины. Это по большей части касается владельцев дачных домиков, в которых вода необходимо только по сезону.
Все заключается в том, что фильтр, который устанавливается непосредственно в скважине подвергается заиливанию. Поэтому подъем воды должен быть постоянным. Ну и последний важный момент — срок службы. В зависимости от интенсивности использования ресурсов, он может составлять от пяти до пятнадцати лет.
Артезианская скважина
Более дорогостоящий и в тот же самый момент эффективный способ централизованной подачи воды. При обустройстве скважин такого типа применяется крупная техника, которая позволяет углубиться приблизительно на 200-300 метров. Качество извлекаемой на поверхность воды намного лучше, чем у той, которая выкачивается из песчаного слоя. Также практически не засоряется фильтр, который устанавливается в нижней части подающей трубы, диаметр которой может составлять 219 мм. Постоянство наличия живительной влаги может быть гарантирована на 99%, а срок службы достигает 50 лет .
Но даже и такие скважины имеют свои минусы:
- В зависимости от глубины залегания водоносного слоя, вода может содержать в своем составе самые разные соединения железа, которые требуют установки дополнительной системы фильтрации.
- Высокая стоимость проведения бурильных и монтажных работ.
- Обязательное согласование проекта и получение разрешения на бурение артезианской скважины.
Принцип работы скважины
На фото принципе работы скважины
Для начала кратко о самой конструкции. В почве бурится отверстие, в которое потом опускается обсадная труба с установленным на конце фильтром. Его функция заключается в очистке воды от мелких частиц песка или иных нерастворимых составов. Далее, вода под естественным давлением грунта заполняет пустоту обсадной трубы на определенный уровень, который принято называть статическим.
Существует и второй показатель — динамический уровень. Он указывает отметку в стволе скважины, ниже которой при интенсивном использовании ресурса вода не опускается. В зависимости от насыщенности водоносного слоя и его толщины, она может быть разной и при бурении скважин на песок настоятельно рекомендуется устанавливать насосное оборудование с защитой от сухого хода.
После того как бурильные работы окончены и установлена обсадная труба. в ствол скважины опускается насосное оборудование, к которому заранее подсоединен обратный клапан, напорная труба и питающий электрический кабель. Как правило, это глубинный погружной насос, мощность которого необходимо рассчитать исходя из удаленности водоносного слоя от поверхности земли и расстояния от скважины до потребителя.
Стоит отметить, что в тех случаях, когда скважина бурится на песок, невзирая на фильтр, установленный внизу, необходимо приобретать насос, конструктивные особенности которого позволяют прокачивать воду с небольшим содержанием мелких песчаных фракций.
После того как напорный трубопровод выведен наверх, к нему подсоединяется автоматическая система контроля давления в магистралях потребителей и специальный гидроаккумулятор. Конечно, это немного повлияет на стоимость обустройства скважины, но впоследствии поможет избежать неприятностей, связанных с преждевременной остановкой насосного оборудования.
Несколько рекомендаций по выбору материалов
По принципу работы погружные насосы делятся на два вида: центробежные и вибрационные. Для того чтобы скважина работала долго и бесперебойно, необходим монтаж насоса центробежного принципа действия, так как вибрационные могут разрушить стенки обсадной трубы, что пагубно скажется на дальнейшей работе скважины.
При выполнении напорной магистрали необходимо использовать поливинилхлоридные трубы.
Для обсадной трубы есть несколько вариантов и выбор будущего ствола напрямую зависит от состава грунта и наличия плывунов (либо непластифицированный поливинилхлорид, либо сталь).
Основы и процесс бурения скважин на воду
Бурение на воду, это достаточно важное дело, особенно в местах, где стоят частные дома и, как правило, нет водоканала. Подобные скважины позволяют людям иметь у себя на участке постоянно воду и использовать её для полива или в качестве питьевой воды. При проведении работ по бурению скважин, часто приходиться заказывать услуги специалистов, которые могут с помощью опыта и необходимой техники, быстро разведать обстановку найти воду и проделать к ней скважину, но некоторые люди, в целях экономии, делают всё своими руками.
Для самостоятельной работы по добыче воды, нужно помнить о некоторых аспектах и правилах. Всю работу можно разделить условно на несколько этапов, таких как:
- Подбор места для скважины
- Работа по бурению вручную или с помощью техники
- Дробление породы и её удаление
- Упрочнение стенок в скважине
На самом деле работа по бурению скважины достаточно сложная. Тут всё нужно сделать правильно, ведь от качества проделанной работы напрямую зависит производительность, количество воды и её чистота, а также срок эксплуатации скважины.
Выбор места для скважины
Первым делом, при бурении скважины, необходимо подобрать место. Сделать это достаточно просто, если следовать необходимым рекомендациям. Как правило, больше всего при выборе места опираются на экономический аспект и это понятно, ведь чем ближе будет вода к дому, тем меньше придётся тратить денег на рытьё траншей и покупку труб для установки развязок.
Само собой, что экономия — это важный критерий, но всё-таки нельзя располагать скважины близко к дому. Расстояние объекта должно быть не меньше трёх метров от частного дома. Кроме того, важно следить, чтобы был лёгкий доступ для буровых машин. Они достаточно габаритные, поэтому ворота и заезд, должны быть не меньше трёх метров.
Бурить можно только в местах, где почва имеет относительно ровную поверхность, и, главное, чтобы вверху не было электропроводок на расстоянии двух метров, а под землёй не проходили провода или трубы от коммунальных систем. При рытье скважины нужно рассчитать сразу, куда будет сливаться техническая вода. Важно также помнить о том, что впоследствии на объекте нельзя строить никаких зданий, и особенно это касается места, где находиться артезианская вода. Артезианские воды находятся под большим давлением.
Процесс бурения скважины
Процесс бурения может быть нескольких видов, но, как правило, он включает в себя основные этапы, а именно:
дробление почвы- удаление почвы
- укрепление стенок
С дроблением почвы, всё достаточно просто. Обычно используется ударный бур, который просто дробит почву на мелкие кусочки. При использовании такого способа почти нет разницы, какая структура у почвы. Буровые машины, могут без особого труда выбить материнскую породу, и пройти дальше до залегания грунтовых вод. Также различаются ещё дополнительно такие виды, дробления почвы, как взрыв, использование электрических или гидрологических процессов, но они применяются крайне редко.
Удаление почвы, намного интереснее в плане проведения работы. Есть также несколько видов удаления почвы. Чаще всего применяется гидрологический вид, а, точнее, говоря, в скважину закачивается необходимое количество воды или глинистой смеси, которая просто приподнимает всю почву на поверхность, а дальше её просто нужно убирать по мере поступления вручную или с помощью специальной машины.
Удаление почвенной породы, может производиться и с помощью специального бура, которые имеют спиралевидное устройство, и тогда прямо во время процесса, почка сразу будет поступать наружу. Также могут ещё использовать сжатый воздух для удаления почвы или комбинированный процесс.
В наше стране, само собой, чаще всего применяется именно гидрологический способ, ведь он сравнительно дешевле, нежели применение специальной техники или комбинированных процессов удаления почвы.
Суть этой технологии удаления почвы в том, что в скважину закачивают воду через специальные штанги. Из-за повышения давления, почва постепенно приподнимается.
Можно измельчённую почву снимать руками, но чаще всего используются просто насосы, которые сразу же выбрасывают измельчённые частицы земли в отстойник. Именно поэтому при выборе места для бурения скважины, нужно определиться, куда будет сливаться вода.
Иной раз может быть использована непростая вода, а глинистый раствор, но только при бурении мягких слоёв породы. При использовании глинистого раствора можно выделить сразу несколько положительных факторов. В первую очередь в мягких породах и так залегает глина, поэтому для его создания нужно будет просто закачать воду. Порода при использовании глинистой воды, удаляется быстрее. Одновременно с удалением почвы, глина оседает на стенки скважины и тем самым укрепляет их, и не даёт произойти обвалу, до момента установки трубы.
Бурение твёрдых слоёв почвы
Фактически когда производиться бурение твёрдых слоёв почвы, ничего не меняется, но применяется техническая вода. Подобный способ нашёл себе применение, при бурении скважин в известковых породах или подобных по структуре. Техническая вода не только выводить хорошо твёрдые породы из скважины, но также используется и для определения глубины залегания грунтовых вод. Дело в том, что во время бурения скважины, вода просто уходит в грунт. Процесс разработки скважины заканчивается в тот момент, когда вода начинает уходить в грунт, максимально.
Основные способы бурения скважин
Способов, как уже было сказано выше, для бурения скважин достаточно много. Если наглядно рассматривать некоторые из них, то можно выделить несколько ударных, ударно-канатных электрических и гидрологических технологий.
Самый популярный способ бурения производится с помощью ротора. Такой процесс был позаимствован у нефтяников. Суть в том, что специальное шарошечное долото, с помощью ротора, который вращается от двигателя внутреннего сгорания, как на обычной машине, разрушает породу. Такой способ, особенно часто используют при разрушении твёрдых пород, а, точнее, говоря, скальных структур или известняка. Как правило, одновременно вместе с бурением проводиться удаление породы с помощью, специального раствора. Такой способ ещё называется бурение с промывкой.- Ударно-канатный способ пришёл с окраин Китая. Эта технология использовалась ещё в древние времена, поэтому её можно точно назвать самой долгой и трудоёмкой. Суть состоит в том, что в трубу сбрасывается груз, который проникает в почву. К нему дополнительно крепиться специальный стакан, которые набирает небольшое количество почвы. Дальше почву просто достают из скважины и процесс повторяется. Такое бурение подходит только для глиняных или песчаных почв.
Гидробурение редко используется на просторах нашей страны, но всё-таки такое бурение скважин можно назвать одним из самых действенных и быстрых, если дело касается песчаных или рыхлых пород. Суть бурения состоит в том, что нагрузка на почку, подаётся только с помощью воды, которая при большом давлении направляет инструмент, в скважину и сразу удаляет оттуда почву. Эту технологию можно применять только при бурении скважин, которые не превышают по своей глубине 15– 20 метров, но зато достаточно широкий диапазон скважин в диаметре, ведь при гидробурении можно сделать скважину с диаметром в 30 см.- Для того чтобы сделать скважину большей глубины при использовании гидробурения, нужно использовать так называемый забурник. Разница в том, что помимо забурника также используется ещё и специальный раствор из воды и бентонитовой глины в отличие от гидробурения с использование простой воды. В этом случае бентонитовая глина, сразу укрепляет стенки скважины, но для такого способа бурения требуется большое количество труб. Скважина в итоге приобретает телескопическое строение.
Упрочнение стенок скважины
Укрепить стенки скважины нужно и можно только при использовании специальной технологии и материалов. Как правило, используют обсадные трубы из простого чёрного металла. То есть применяются цельносплавные или электросварные металлические трубы.
Важно помнить, что металл достаточно разный по своей структуре. Именно поэтому нержавеющие трубы ставить в скважины нерентабельно. Оцинкованные трубы не подходят для установки в скважину, которая будет использовать для питьевой воды, так как значительно падает качество жидкости.
Раньше использовались только чистые трубы из чёрного металла, но сейчас применяется уже технология двойной обсадки. Это своего рода изоляция с помощью пластикового вкладыша. Пластик изолирует, трубы с внутренней стороны, и тем самым повышается не только срок эксплуатации скважины, но к тому же не ухудшается качество воды, которую можно спокойно применять как питьевую.
Работа по бурению и упрочнению скважины часто взаимосвязана. Точнее говоря, может быть использовано последовательное упрочнение или прямое после окончания буровых работ. Если нет никаких осложнений, но после определённой стадии бурения, устанавливается обсадная труба, а дальше уже используется долото, но уже меньшего диаметра.
По сути если нет никаких, проблем при бурении скважины, почка мягкая, а залегания водяного горизонта, находиться на средней глубине, то бурение можно заканчивать. Последний этап — это прокачка воды до полной прозрачности, но иной раз подобного эффекта трудно добиться, если вода сама по себе имеет примеси и не предназначена в качестве использования питьевой воды.
Заключение
Бурение скважины в некоторых случаях значительно упрощает жизнь, особенно если речь идёт о частных секторах, поэтому не стоит откладывать эту работу в долгий ящик. Провести бурение достаточно просто ведь в итоге всё обуславливается только наличием необходимых инструментов и желанием.
Источники: http://www.bur.su/info_7.html, http://1decor.org/kommunikacii/ustroistvo-skvajini-prinzip-raboti.html, http://stoki.guru/vodoprovod/skvazhiny/osnovy-i-process-bureniya-skvazhin-na-vodu.html
