Из чего состоит скважина

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.

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.

3. Устройство нефтяной скважины

Процесс сооружения скважины путём разрушения горных пород называется бурением. Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в неё людей, у которой длина во много раз больше диаметра.

Из чего состоит скважина

Рис. 3.1. Основные элементы скважины

Верхняя часть скважины, расположенная на земле, называется устьем. дно скважины забоем. боковая поверхность стенкой, а пространство, ограниченное стенкой, стволом скважины (рис. 3.1). Длина скважины – это расстояние от устья до забоя по оси ствола, а глубина – проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина численно равны только для вертикальных скважин, а для наклонных и искривлённых скважин не совпадают.

Крепление ствола скважины осуществляется при помощи колонн обсадных труб разного диаметра, концентрически расположенных одна в другой (рис. 3.2).

Так как устье скважины обычно лежит в зоне легкоразмываемых пород, его необходимо укреплять. Для этого сначала бурят шурф – колодец длиной 4…8 м до глубины залегания устойчивых горных пород. В колодец устанавливают трубу, а пространство между трубой и стенкой породы заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором. Этот участок называется направлением .

Из чего состоит скважина

Рис. 3.2. Схема крепления ствола скважины колоннами обсадных труб:

1 – Направление; 2 – кондуктор; 3 – промежуточная колонна;

4 – Эксплуатационная колонна; 5 – нефтяной пласт

Далее бурится участок на глубину от 50 до 400 м диаметром до 900 мм. Этот участок скважины закрепляют с помощью колонны обсадных труб, которую называют кондуктор. Затрубное пространство кондуктора цементируют. С помощью кондуктора перекрываются верхние водоносные горизонты, а также неустойчивые, мягкие и трещиноватые породы, осложняющие процесс бурения.

После установки кондуктора не всегда удаётся пробурить скважину до проектной глубины из-за прохождения новых сложных горизонтов или из-за необходимости изолирования продуктивных пластов, которые не планируется эксплуатировать данной скважиной. В таких случаях устанавливают и цементируют ещё одну колонну обсадных труб, называемую промежуточной. Если продуктивный пласт залегает очень глубоко, то количество промежуточных колонн может быть больше одной.

Последняя, самая длинная колонна обсадных труб называется эксплуатационной колонной. Она предназначена для перекрывания продуктивного пласта, для поступления нефти внутрь эксплуатационных труб. Во избежание перетока нефти и газа в вышележащие горизонты, а воды в продуктивные пласты, пространство между эксплуатационной колонной и стенкой скважины также заполняют цементным раствором.

Для извлечения нефти из пласта применяют различные методы. В большинстве случаев (более 90%) скважину бурят до подошвы продуктивного пласта. Затем производится вскрытие пласта .

Из чего состоит скважина

Рис. 3.3. Схема поступления нефти в ствол скважины после вскрытия пласта:

1 – Эксплуатационная колонна; 2 – цементное кольцо; 3 – нефтяной пласт;

4 – Подошва пласта

Для этого в нижней части эксплуатационной колонны, находящейся в нефтяном пласте, с помощью специальных аппаратов-перфораторов простреливают ряд отверстий в стенке трубы и цементном кольце. Эти отверстия служат каналами для поступления нефти внутрь эксплуатационных труб (рис. 3.3).

Если нефтяной пласт сложен плотными породами, то призабойную зону не цементируют или эксплуатационную колонну опускают только до кровли пласта (открытый забой).

Скважины, предназначенные для добычи нефти и газа, называются эксплуатационными .

При поиске, разведке и разработке нефтяных месторождений применяются и другие виды скважин. Для закачки в пласт воды, газа применяют нагнетательные скважины. Опорные скважины предназначены для изучения состава и возраста пород. Параметрические скважины закладываются для уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района. Структурные скважины бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению Поисковые скважины бурят с целью открытия новых залежей. Разведочные скважины бурятся для изучения размеров и строения залежи, для подсчёта запасов нефти и газа и проектирования её разработки. Наблюдательные скважины бурят для контроля за разработкой залежей.

Из чего состоит стоимость скважины на воду

Если у вас есть собственная земля, то рано или поздно возникнет желание пробурить на ней скважину. Ведь это гарантия постоянного наличия бесплатной и чистой воды в любом количестве, что значительно повышает комфорт и экономию проживания на таком участке.

И первый вопрос, который следует за появлением желания, это сколько стоит бурение скважины на воду? Нельзя же подходить к вопросу совсем не ориентируясь в предстоящих затратах. Конечно, точная сумма будет известна только по окончанию всех работ, но примерные объёмы затрат можно предугадать заранее, зная формирующие цену факторы. Это мы и попробуем сделать в данной статье.

Из чего состоит скважина

Фото бригады бурильщиков со всем необходимым оборудованием

Факторы ценообразования

Сколько стоит скважина на воду? В первую очередь это зависит от типа самой скважины: до песчаного водоносного горизонта или известнякового (см.также статью «Виды скважин и их особенности» ).

Песчаная скважина

Из чего состоит скважина

Структура скважины на песчаник

В данном варианте затрат будет гораздо меньше, так как глубина бурения относительно не глубокая, и его можно выполнить своими руками. То есть оплату работы специалистов можно не считать.

В расчёт берём следующие элементы:

Цена насосной станции, которая может варьироваться в зависимости от мощности около 5000 р. и выше. Такое оборудование можно использовать благодаря близости зеркала воды к поверхности, и оно включает в себя одновременно и насос, и гидроаккумулятор.

Из чего состоит скважина

Пример насосной станции

Обсадная труба. Наиболее экономно использовать в этих целях металлопластик. Диаметр должен быт не менее 32 мм, чтобы не препятствовать возможному напору. Средняя стоимость погонного метра 65 р.

Совет: рекомендуется покупать водопроводную трубу с запасом. Так как обычно при подсчёте не учитываются в полной мере углы и фундамент здания. А бежать в магазин за дополнительным отрезком и затем дотачивать его абсолютно неблагодарное занятие.

Из чего состоит скважина

Бухта полипропиленовой трубы

Кессон. Тут цена может быть самая разнообразная, от десяти и до ста тысяч рублей, в зависимости от материала и размера контейнера. Нержавеющая сталь и алюминий дороже, пластик дешевле. Наименее затратной будет установка бетонных колец с последующим бетонированием дна, но более трудоёмко.

Из чего состоит скважина

Железный кессон с разных ракурсов

Совет: если у вас имеется отапливаемый подвал, то в целях экономии можно использовать его для размещения всего необходимого оборудования. Тогда необходимость в покупке кессона отпадёт.

Оголовок. Компонент, осуществляющий герметизацию и защиту скважины от всевозможного мусора и переизбытка кислорода, способствующего процессам коррозии. В продаже можно встретить дешёвые пластиковые образцы по 600 р. но лучше всё-таки не экономить в этом случае и приобрести надёжное изделие из металла стоимостью около 3000 р.

Из чего состоит скважина

Также ещё понадобятся силовой кабель нужной длины, хомуты и стальной трос.

Теперь, предварительно сверившись с ценами вашего магазина, вы сможете примерно рассчитать, сколько стоит скважина для воды в случае бурения её до песчаника.

Артезианская скважина

Схема шахты, пробуренной до известнякового водоносного горизонта

В этом случае следующие элементы составляют стоимость: скважина для воды с сопутствующим оборудованием плюс работа специалистов.

К профессионалам следует обратиться по следующим причинам:

Сложность работ. Известняк может залегать на глубине до трёхсот метров в зависимости от региона. Пробурить такое расстояние просто физически очень сложно, потребуется специальная аппаратура. Кроме того может встретиться морена, для которой потребуется использование специальных буров.

Из чего состоит скважина

Использование бурильной установки

Необходимая точность. Есть подробная инструкция по соблюдению всех технических правил создания шахты. Малейшее нарушение дилетантами бурильного процесса сведёт на нет все достоинства артезианской скважины.

Стоимость бурения скважины на воду при вызове специалистов обычно включает в себя:

Проезд всей необходимой техники с оборудованием.

Из чего состоит скважина

Машина, оснащённая бурильной установкой

Само бурение шахты.
Монтаж обсадной и эксплуатационной колонны.
Откачка грязной жидкости.

Погонный метр таких работ, например, по Московской области стоит в среднем около 2000 р.

К необходимому обслуживающему оборудованию добавляются:

Погружной насос. Так как он обладает большей мощностью и высотой напорного столба, необходимые в случае столь большого расстояния до поверхности воды. Средняя цена колеблется около 6000 р.

Из чего состоит скважина

Образец глубинного насоса

Гидроаккумулятор. Потребуется для регулирования силы напора в водопроводной системе и защите её от гидроударов. Агрегат объёмом 35 л стоит 2200 р. такого объёма вполне хватает для обслуживания частного дома с несколькими точками водозабора.

Из чего состоит скважина

Пример подходящего гидроаккумулятора

Теперь вы понимаете, сколько стоит бурение скважин на воду, и можете провести примерные расчёты для своего участка. Это позволит вам правильно спланировать бюджет. Главное свериться с текущими ценами всех компонентов водопроводной системы и стоимостью работы квалифицированных специалистов (узнайте здесь, какой нужен кабель для скважинного насоса ).

Из чего состоит скважина