Каким должен быть диаметр скважины: подборобсадной трубы и насосного оборудования
Наряду с глубиной скважинного отверстия, большое значение имеет его диаметр. Дело в том, что от данного параметра зависит сложность и стоимость буровых работ. Кроме того, разные диаметры скважины на воду непосредственным образом влияют на эксплуатационные характеристики конструкции и способ ее обслуживания.Поэтому о выборе оптимального размера лучше позаботиться заранее – еще на этапе проектирования системы водоснабжения.
Содержание
Под диаметром скважины подразумевается внутренний размер эксплуатационной колонны, в которую опускается насосное оборудование, водоподъемный трубопровод и прочая аппаратура. При этомнепосредственное бурение грунта осуществляется буром большего размера, особенно при обустройстве двухколонной скважинной конструкции.
Интересно знать. Бурение в две колонны производится, если над главным водоносным слоем расположены другие горизонты. В этом случае внешняя обсадка (кондуктор) защищает основной горизонт от проникновения воды из верхних источников, а расположенная внутри эксплуатационная колоннаявыполняет организацию водозабора.
Обустройство скважины с двумя колоннами
С точки зрения производительности и обслуживания, высокийпоказательдиаметра трубы для скважиныявляется более предпочтительным. Во-первых, увеличивается объем фильтровой зоны, а значит, при одинаковой мощности водоноса можно откачивать больше воды за единицу времени (хотя основополагающим параметром остается дебит источника). Во-вторых, появляется возможность использовать более габаритное (и более мощное) оборудование, а также существенно упрощается процесс ремонта и обслуживания конструкции.
С другой стороны: большой диаметр – высокая цена. При увеличении ширины бурения в два раза стоимость работ увеличивается почти в три. Поэтому очень важно сделать расчет таким образом, чтобы удовлетворить и финансовые, и потребительские запросы.
Размер трубы может быть разным и зависит от того, каким диаметром будут бурить скважину. Обсадная колонна устанавливается после или в процессе бурения для защиты внутренних стенок от осыпания породы. Для укрепления конструкции между внешней поверхностью и грунтом заливается раствор бетона, после чего осуществляется дальнейшее обустройство скважины: устанавливается насосное оборудование, монтируется трубопровод, верх закрывается оголовком.
Трубы, которые используются для обсадки скважины, изготавливаются из:
Асбестоцемент доказывает свою профпригодность в области водоснабжения уже несколько десятилетий. Подобные изделия не боятся коррозии, являются химически нейтральными и обладают хорошей долговечностью. Вместе с темхрупкость материала заставляет производить установку предельно аккуратно. Обычно монтаж асбестоцементных колонн доверяют специалистам.
Трубы из асбестоцемента
Стальные конструкции достаточно часто используются для обсадки артезианских источников. Такое изделие способно выдерживать большие нагрузки, создаваемые грунтовыми слоями, поэтому ему не страшны подвижки пород. Диаметр стальной трубы для скважины может варьироваться в широких диапазонах, асрок эксплуатации составляет более 50 лет.
Стоит обратить внимание. Одним из недостатков стальной трубы является подверженность коррозии. В результате реакции окисления на стенах со временем образуется ржавчина, которая может перенасыщать воду железом.
Стальная обсадка для скважины
С каждым днем все большей популярностью пользуются пластиковые обсадные трубы, которые имеют значительно меньший вес при хороших показателях надежности. Они не поддаются коррозии и не подвержены химическому воздействию окружающей среды, поэтому могут эксплуатироваться не одно десятилетие. Еще более привлекательными пластиковые изделия делает сравнительно невысокая цена. Тем не менеедля сложных грунтов все же более предпочтительным считается металл.
Пластиковые обсадные трубы
К эксплуатационным колоннам предъявляются определенные требования, которые в первую очередь касаются толщины стен и диаметра. Для стандартного использования допустима непрямолинейность данных показателей, не превышающая 0,7 мм на 1 м. Однако в некоторых случаях порог непрямолинейности может быть более жестким – 0,5 и даже 0,3 мм на 1 м.
При обустройстве артезианских скважин чаще всего применяют колонны диаметром 90- 165 мм. Для скважин на песок с целью предотвращения быстрого заиливания рекомендуется делать отверстие от 125 мм. Хотя,например, в абиссинских колодцах диаметральный размер эксплуатационной колонны редко превышает 50 мм.
Более подробную информацию о существующих диаметрах и толщинах стенок в обсадных колоннах можно посмотреть в соответствующей таблице:
Таблица размеров обсадныхтруб ПВХ
Диаметр скважины на воду напрямую зависит от типа и размера насоса, и наоборот, выбор насосного оборудования осуществляется в соответствии с габаритами обсадной колонны.
Если зеркало воды находится недалеко от поверхности, тогда для водозабора можно использовать самовсасывающие поверхностные насосы, которые часто идут в комплекте с гидроаккумуляторами и называются насосными станциями.
Интересно знать. Принцип работы самовсасывающих агрегатов определяет глубину водозабора, которая не превышает 9 метров. Поэтому при более низком уровне воды применяются погружные приборы, способные поднимать воду с глубины более 50 м.
При использовании насосной станции диаметр скважины на воду зависит от диаметра водоподъемной трубы или шланга, который опускается вниз. Как правило, в этом случае достаточно 50-миллиметровой обсадки, чтобы обеспечить нормальную работу системы водоснабжения.
При эксплуатации поверхностных насосов достаточно отверстия в грунте небольшого размера
Минимальный диаметр глубинных насосов для скважин равняется 3 дюймам (76 мм). Установку таких аппаратов можно осуществлять уже в 90-миллиметровую обсадную трубу. Тем не менеедля бытовых потребностей в большинстве случаев применяются 4-дюймовые агрегаты, которые стоят дешевле и обладают более высокой производительностью. Для их нормального размещения используется эксплуатационная колонна не менее 110 мм.
Совет. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение скважинным отверстиям большего размера. Разница в стоимости бурения ствола 90 мм и 110 мм не столь значительна, тогда как обслуживать намного проще именно 110-миллиметровую колонну.
Расстояние между корпусом и стеной обсадки не должно быть меньше 2 мм по всему радиусу. При этом для вибрационных погружных насосов данный критерий является более жестким, поскольку при непосредственном контакте с эксплуатационной колонной может произойти разрушение конструкции.
Запас для погружения насоса должен быть достаточным для нормальной эксплуатации скважины
Чтобы точно определить диаметр трубы для скважинного насоса, можно воспользоватьсяпростой формулой:
D(обсадки) = D(насоса) + зазор + толщина стенки
Таким образом, для 3-дюймового агрегата минимальный диаметральный размер отверстия будет составлять:
D = 76 + 4 + 5 = 85мм
Исходя из этого, для таких устройств подойдет колонна 90, 113 или 125 миллиметров (в соответствии с приведенной выше таблицей).
Дляпогружныхскважинных насосов диаметром 4 дюйма (102 мм) допустимый размеробсадной колонны, соответственно, будет другим:
D = 102 + 4 + 5 = 111 мм
По таблице подбираем необходимые габариты: 113, 125 или 140 миллиметров.
Совет. Предпочтение лучше отдавать большему размеру колонны, чтобы уменьшить вероятность заклинивания насосного оборудования при установке и в процессе эксплуатации.
С одной стороны, скважина малого диаметра сложна в обслуживании и имеет склонность к быстрому заиливанию, с другой – бурение и обустройство слишком больших скважинных отверстий финансово невыгодно. Иногда очень сложно самостоятельно найти наиболее рациональное решение. В этом случае не лишним будет воспользоваться помощью специалистов.
Рекомендуем похожие статьи
Дренажный колодец — виды и способы их устройства
Обсадные трубы для скважин – характеристики, особенности применения
Для оборудования нефтяных скважин, для подачи воды на приусадебный или дачный участок, а также для решения ряда других задач используются специальные трубы. Требования, которым должна соответствовать труба обсадная, оговариваются государственным стандартом. Для труб, изготовленных из металла, таким стандартом является ГОСТ 632-80.
Обсадные стальные трубы для скважин
Характеристики обсадных труб
Обсадные трубы для скважин, которые могут быть изготовлены из стали, чугуна и пластика, используются для того, чтобы защитить стенки скважин от осыпания земли. Область использования таких труб достаточно широка: дачные и приусадебные системы водоснабжения, нефтяные месторождения. Трубы обсадного типа также применяют на различных промышленных предприятиях.
Для бытовых нужд преимущественно используются пластиковые обсадные трубы, а также изделия, изготовленные из чугуна, стали, асбестоцемента и даже древесины. В качестве труб обсадных для скважин промышленного назначения применяют изделия из стали, а в последнее время все большее распространение получают трубы из пластика. Причиной такой популярности являются высокие эксплуатационные характеристики, которыми отличается пластиковая обсадная труба.
Обсадные трубы для скважин разного диаметра
Любые трубы, используемые в качестве обсадных, вне зависимости от того, из какого материала они изготовлены, какая у них толщина стенки, разностенность, овальность и параметры сечения, должны соответствовать требованиям по допустимой непрямолинейности на один метр их длины. Подобные требования к стальным обсадным трубам, в частности, оговаривает ГОСТ 632-80. Так, для труб повышенной точности, этот показатель должен составлять:
- до 0,5 мм — для изделий диаметром 108–146 мм;
- до 0,3 мм — для изделий диаметром 33,5–89 мм.
Для обсадных труб, относящихся к категории изделий обычной точности, этот показатель не должен превышать 0,7 мм на один метр их длины.
Отдельную категорию составляют обсадные трубы для обустройства скважин на воду, изготовленные из асбоцемента. У них достаточно толстые стенки, но при этом их отличает высокая хрупкость. Их большими преимуществами является доступная стоимость, а также продолжительный срок эксплуатации при условии правильного монтажа. Прежде чем использовать такие изделия, следует внимательно ознакомиться с правилами их соединения. Кроме того, важно знать, что для бурения скважин, в которых планируется установка асбестовых труб, следует использовать бур большего диаметра, чем это предусмотрено по проекту.
Асбестоцементные обсадные трубы
При бурении неустойчивого грунта следует применять только стальные обсадные трубы, которые способны успешно противостоять даже значительному давлению почвы. К слову сказать, металлические обсадные трубы, требования к которым оговаривает ГОСТ 632-80, могут успешно эксплуатироваться до 50 лет. Конечно, есть у них и недостатки: это достаточно высокая стоимость, подверженность образованию и развитию коррозионных процессов. Несмотря на эти минусы, металлические трубы используются достаточно активно, так как их просто невозможно заменить в некоторых ситуациях, связанных как со сложностью проектируемой скважины, так и с неустойчивостью грунта.
Причины популярности пластиковых труб
Обсадные пластиковые трубы для скважин, набирающие все большую популярность, подразделяются на следующие категории:
- изготовленные из полипропилена;
- выполненные из ПВХ;
- изготовленные из полиэтилена низкого давления.
Обсадные полипропиленовые трубы для скважин
Пластиковые трубы для скважины отличают следующие характеристики:
- возможность достигать исключительной герметичности в местах соединений;
- способность не подвергаться коррозионным процессам, чем не может похвастаться стальная обсадная труба;
- доступная стоимость;
- легкий вес;
- возможность успешной и длительной эксплуатации даже в условиях воздействия агрессивной среды;
- простота и невысокая стоимость монтажа.
Решая вопрос о том, какую трубу выбрать для скважины – пластиковую или металлическую, – следует учитывать и недостатки пластиковых изделий, к наиболее значимым из которых можно отнести:
- невысокую по сравнению со стальными и чугунными трубами механическую прочность;
- неспособность выдержать значительные как статические, так и динамические нагрузки.
Как следует из характеристик пластиковых труб, их лучше выбирать в тех случаях, когда скважины бурятся на небольшую глубину и эксплуатируются в щадящих условиях. Такие скважины, в частности, бурят для бытовых систем водоснабжения. Если выбирать, какие трубы лучше для скважины, исходя из соотношения их цены и качественных характеристик, то изделия из пластика полностью соответствуют такому требованию.
Как выбрать обсадную трубу для скважины
От того, насколько правильно выбран диаметр обсадных труб, будет зависеть самый главный параметр скважины — ее производительность. Руководствуясь желанием получить больший поток воды, многие стараются подобрать обсадную трубу для скважины на воду максимального диаметра. Такой подход может привести только к тому, что обсадка скважины обернется серьезными финансовыми затратами.
Избежать лишних затрат на приобретение обсадных труб, не потеряв при этом в производительности скважины, можно, если выполнить предварительные расчеты и определить, какая труба (с каким диаметром) позволит получить воду из скважины в количестве, достаточном как для полива зеленых насаждений, так и для бытовых целей. Прежде чем приступить к таким расчетам, необходимо определить максимальный расход воды, который удовлетворит собственника дачи или загородного дома.
Скважина с применением пластиковой обсадной трубы
Давайте разберемся в алгоритме определения этого параметра. Уже давно установлено: если кран открыть полностью, то за час из него вытечет порядка 0,7 кубометров воды. В любом загородном доме, как правило, вода расходуется на следующие цели:
- для функционирования сантехнического оборудования в туалете;
- в кухонном сантехническом оборудовании;
- для обеспечения работы стиральной машины.
Вода в загородных домах и на дачах используется и для полива зеленых насаждений, что также следует принять во внимание. С учетом всех этих факторов можно с уверенностью сказать, что максимальный расход воды будет составлять порядка 3 кубических метров в час. Чтобы обеспечить такой расход, лучше всего использовать погружной насос, диаметр корпуса которого составляет 75 мм.
Теперь, чтобы рассчитать, какое сечение должна иметь металлическая или пластиковая труба для скважины, чтобы в нее можно было установить такой насос, необходимо к его диаметру прибавить еще ряд параметров: толщину стенок трубы (для стальных изделий — 6 мм), зазор, который необходимо оставить между внутренними стенками трубы и корпусом насоса. Если в расчетах учитывать величину такого зазора, равную 4 мм, то в итоге мы получим, что нам необходима труба с размером поперечного сечения минимум 87 мм. Необходимо подобрать изделие стандартного сечения (в этом поможет ГОСТ 632-80 или другой нормативный документ), максимально приближенного к рассчитанному нами значению. В нашем случае это будет такая обсадная труба для скважин, сечение которой составляет 89 мм.
Как выполняется бурение с обсадной трубой
Если вы собираетесь обустроить скважину на своем дачном или приусадебном участке, то для установки в нее обсадных труб лучше всего использовать стальные изделия, соответствующие требованиям, которые содержит ГОСТ 632-80. Но следует иметь в виду, что выполнить бурение с обсадной трубой без использования специальной техники возможно лишь в том случае, если глубина будущей скважины не превышает 15 метров. Из инструментов и приспособлений, которые помогут вам эффективно провести бурение скважины с применением обсадной трубы, понадобятся:
- хороший ворот, который необходим для того, чтобы проворачивать обсадную трубу в грунте;
- бур (этот инструмент необходимо закрепить на трубе);
- гаечные ключи и молоток, которые необходимы для монтажа соединительных муфт;
- специальная тренога (с ней бурить будет намного легче).
Спуск обсадной колонны
Скважина формируется путем вкручивания в грунт бура, диаметр которого следует выбирать меньшим, чем сечение обсадной трубы. Для того чтобы удалять из стакана бура почву, песок, камни и глину, необходимо периодически извлекать инструмент из скважины.
Опускать в полученную скважину обсадную трубу следует начинать лишь тогда, когда ее глубина достигнет двух метров. Дальнейшее бурение выполняется уже с постоянным опусканием обсадной трубы до тех пор, пока скважина не достигнет водоносного горизонта. Как только проявится вода, можно прекратить бурение, а затем закрепить верхний конец обсадной трубы.
При эксплуатации скважины очень важно, какая полость сформирована в ее нижней части. Чтобы такая полость была достаточного объема и обеспечивала требуемое количество и хорошее качество воды из скважины, после окончания бурения ее необходимо «прокачать» в течение 2–3 дней.
Основное назначение обсадных труб состоит в том, чтобы значительно увеличить срок эксплуатации скважины. Если попытаться сэкономить на приобретении обсадных труб и их монтаже, то скважина и оборудование в ней очень быстро придут в негодность, что будет вызвано обрушением грунта с ее стенок. Трубы обсадного типа большего диаметра можно устанавливать и в колодец, что также защитит его стенки от обрушения и, соответственно, значительно продлит срок его службы и улучшит качество поступающей из такого источника воды.
Размер (диаметр) обсадных труб
Обсадная труба предназначена для того, чтобы уберечь внутреннюю поверхность скважины от осыпания. При этом защита будет качественной только в случае плотного прилегания внешних стенок трубы и скважины, а значит, диаметр обсадных труб должен быть тщательно подобран под размер пробуренного отверстия, то есть под диаметр скважины на воду.
Как правило, размеры обсадных труб зависят от того, какого типа скважина ими оборудуется. Возможны следующие варианты:
- скважина "на песок" глубиной не более 30 метров для водоснабжения небольшого загородного дома или дачи – в этом случае обычно применяются пластиковые обсадные трубы диаметром 125 и 170 мм;
- известняковые или артезианские скважины для обеспечения водой целых поселков или городских микрорайонов – здесь в зависимости от вида насоса, который будет устанавливаться, используют обсадные трубы диаметром 90, 110, 125, 159, 170 мм;
- скважины для добычи нефти или газа – применяются обсадные трубы специальных размеров, соответствующих габаритам оборудования, которое будет установлено внутри них.
В любом случае диаметры трубы для скважины на воду рассчитываются на основе характеристик того погружного насоса, который планируется использовать.
Оптимальный диаметр для обсадной трубы
Автономное водоснабжение частного дома базируется на сложной технологической системе, состоящей из скважины на воду и большого комплекса водоподъемного оборудования. Для достижения действительно качественной и бесперебойной подачи воды в течение длительного времени решающим может оказаться каждая составляющия этой системы. Рассмотрим такой важный параметр скважины, как ее диаметр.
Первым шагом в создании водозаборного узла будет бурение скважины на воду, поэтому нам потребуется буровая установка. Бурение происходит роторным, то есть вращательным способом с применением буровых штанг и обсадных труб. Буровые штанги передают на буровое долото вращательное усилие, а обсадные трубы изнутри укрепляют стенки скважины, препятствуя их осыпанию. Только после обсадки скважины происходит дальнейшее обустройство скважины. Для дополнительной герметизации и защиты водозаборной части скважины, располагающейся в самом низу в водоносном горизонте, пространство между грунтовой стенкой и внешней поверхностью обсадной колонны может быть заполнен специальным раствором. Диаметр обсадных труб выбирается с учетом диаметра пробуренной вертикальной выработки.
Из каких материалов делают обсадные трубы?
Выбор материала зависит от условий использования и поставленных задач. В некоторых случаях можно использовать даже трубы из особых крепких пород дерева. Но специфика организации индивидуального водоснабжения в наше время в основном использует следующие материалы:
три типа обсадных труб — сталь, пластик, асбоцемент
Как видим, для одной и той же цели — подать воду из скважины в дом — можно использовать очень разные материалы. Очевидно, что это связано с различными требованиями к системе водоснабжения, к ее цене и надежности.
Требования к обсадным трубам
Важнейшие характеристики обсадной трубы, кроме материала, из которого она сделана, это диаметр и толщина стенки. Также важен такой параметр, как прямолинейность трубы. Очевидно, что при большой длине (точнее, высоте) обсадной колонны повышенная кривизна труб затруднит их опускание в скважину и крепление между собой. Поэтому допустимым отклонением от прямолинейности для обсадной трубы длиной несколько метров в индивидуальной системе водоснабжения можно считать значение 0,7 мм на 1 м. Для более точных систем требования жестче: 0,5 мм на 1 м для труб диаметром 108-146 мм, и 0,3 мм на 1 мм для труб диаметром 33-89 мм.
Важен ли диаметр обсадной трубы при организации качественного водоснабжения? Конечно, ведь это одна из составляющих, определяющих производительность системы, то есть то количество воды, которое Вы сможете получить в единицу времени. Зависимость очевидная: скважина с большим диаметром сможет подать в систему больший объем воды. К тому же мощному насосу требуется больше места для размещения, то есть труба не должна быть слишком узкой.
промышленное производство обсадных труб
Оптимальный выбор диаметра обсадной трубы выбирается на основании результатов расчета водопотребления. При этом обязательно учитывается не только Ваши ежедневные усредненные потребности в воде, но и редкие пиковые расходы — например, приехали гости.
Максимальный расход воды
Пиковый расход показывает максимальный объем водоотдачи, на которую способна Ваша система водоснабжения. С учетом этого параметра можно выбрать диаметр трубы и мощность насоса. Давно определена оптимальная производительность скважины, способная решить задачи водоснабжения для большинства семей, постоянно проживающих за городом. Это 3 м куб/ч, что соответствует 4-5 одновременно открытым кранам при давлении воды 5 атмосфер. Диаметр скважины — точнее, внутренний диаметр обсадной трубы — при этом обычно составляет 133 мм. Воды может понадобится больше, тогда к Вашим услугам труба диаметром 159 мм и объем воды от 4 до 8 м куб/ч.
Объем подаваемой воды зависит не только от пропускной способности трубы, но и от производительности насоса. Поэтому, если Вы точно знаете, что через пару лет потребность в воде возрастет, выбирайте такой диаметр обсадной трубы, чтобы в нее можно было опустить мощный насос увеличенного диаметра.
Выбираем диаметр трубы
Как мы уже сказали, диаметры обсадной трубы и скважинного насоса связаны между собой, а вместе они связаны с объемом воды, который необходимо подвести к потребителю на загородном участке. Например, насос диаметром 3 дюйма (76 мм) сможет обеспечить Вас водой объемом 3 м куб/ч, для его установки потребуется обсадная труба диаметром не меньше 89 мм. Насос диаметром 4 дюйма (102 мм) даст воды 5 м куб/ч, диаметр обсадной трубы должен быть не меньше 112 см.
электросварные трубы разных диаметров
Очевидно, что опускать насос диаметром 102 мм в канал обсадной колонны диаметром 112 мм (то есть с зазором всего 5 мм) на глубину 100 или 200 м как минимум рискованно. Небольшой перекос заклинит насос в трубе и вытащить его будет очень сложно, если вообще возможно. Поэтому в реальности столь большой ассортимент обсадных труб с разным диаметром не используется и шаг при выборе диаметра обсадной трубы для артезианской скважины выглядит так: 133 мм, 159 мм, 168 мм. Специалисты рекомендуют использовать эти диаметры.
Меньшие диаметры могут использоваться в неглубоких неартезианских скважинах и других источниках воды. При этом насос может быть не только погружной, но поверхностный. То есть в обсадную трубу опускается шланг от насосной станции.
Материал обсадной трубы
Дешевые пластиковые и асбоцементные трубы не годятся для глубоких скважин, имеют высокую хрупкость при сдавливании обсадной колонны слоями грунта. Асбоцементные трубы очень тяжелы, что усложняет доставку и монтаж, плохо герметизируются на стыках. Считается, что соединения асбеста оказывают вредное влияние на здоровье.
Толстостенная пластиковая труба может быть использована в качестве обсадной только на небольших глубинах и в прочных грунтах, где нет подвижек грунта. Материалом для таких труб могут быть полипропилен (ПП), непластифицированный поливинилхлорид (нПВХ) и полиэтилен низкого давления (ПНД). В отличие от опасного для здоровья асбеста указанные полимеры относятся к пищевым, то есть научно подтверждена их безопасность для человека при контакте с питьевой водой или пищей.
стальная цельнотянутая обсадная труба
Лучшим вариантом для артезианской скважины является стальная труба со стенкой толщиной 4-5 мм, с резьбовым соединением, способная противостоять давлению пластов и коррозии в течении длительного времени — до 50 лет. Стальная цельнотянутая очень прочная, но и очень дорогая. Для решения повседневных задач вполне хватит сварной стальной трубы. При этом цена шовной трубы значительно ниже, чем бесшовной.
Рекомендуем собственную разработку компании БИИКС — шовную стальную трубу с бесшовными резьбовыми наконечниками. Имея стоимость сварного варианта, такая труба в самых ответственных местах — на резьбовых стыках — прочна, как бесшовная.
Двойная обсадка типа «сталь+пластик» даст Вам еще большее преимущество, при котором срок службы скважины теоретически может увеличиться в 2 раза. В сочетании с правильно выбранным диаметром такая обсадная труба станет надежной основой для системы автономного водоснабжения загородного дома.
Источники: http://strmnt.com/dom/comm/d-water/diametr-skvazhiny.html, http://met-all.org/metalloprokat/truboprokat/obsadnye-truby-dlya-skvazhin.html, http://www.biiks.ru/stati/razmery-obsadnoi-truby/
