Содержание
Как называют процесс?
Подготовка скважины к подаче воды после бурения называют «заканчивание». При этом должны быть выполнены задачи:
- Обнаружение и вскрытие водоносных пластов. Вскрытие производится бурением.
- Проверка полученного источника. Если вскрыты несколько пластов, то оценивается мощность каждого, проверяется качество воды, степень заиливания.
- Монтаж креплений в скважине, установка обсадных труб. На этом этапе происходит изоляция водоносных пластов друг от друга, если их несколько.
- При необходимости устанавливают фильтры напротив продуктивных слоев.
- В готовой колонне заново проделывают отверстия на уровне водоносных пластов. Этот процесс называют перфорацией.
- Обеспечивают поступление воды в колонну. При небольшом дебите проводятся работы по его увеличению.
Выбор типа и способа заканчивания зависит от нескольких факторов:
- размер водоносного пласта;
- наличие каверн, трещин, их положение в шахте;
- гомогенность почвы;
- степень проницаемости, наличие непроходимых преград на пути движения воды.
С учетом данных характеристик, расположения колонны и ее устойчивостью выбирается тип и способ заканчивания.
Типы и способы
Тип заканчивания зависит от трех свойств шахты:
- Геологических.
- От способа подъема воды.
- От используемой конструкции.
Каждый из типов имеет несколько видов.
Типы
Геологические, когда учитывается наклон шахты:
- горизонтальная;
- расположенная под углом;
- вертикальная.
Способ поднятия воды:
- нагнетательный;
- фонтанный;
- механизированный способ;
- искусственный лифт.
Последние 2 способа относятся к бурению скважин нефти.
Конструкция:
- обсаженный ствол;
- перфорированная колонна;
- без использования колонны.
Способы
Для всех геологических типов используются следующие способы заканчивания:
- Классический.
- С использованием стационарных инструментов.
- Обустройство скважины с отсечением песчаных пластов.
- Добыча из нескольких пластов.
- Отсечение воды и газа.
Последние 2 варианта характерны для нефтедобычи. Краткое описание способов заканчивания представлены ниже.
Классическое
При этом способе труба опускается от начала или устья шахты до забоя или пласта, с которого будет забираться вода. Забоем называется низ скважины, устье — верхом. После установки колонну цементируют.
Использование стационарных инструментов
Отличительная особенность способа — колонны устанавливаются один раз. Все дальнейшие работы, в том числе, перфорирование, первичное и вторичное цементирование, засыпку, а также ремонт производят внутри трубы при помощи небольших устройств.
Благодаря такому подходу, финансовые затраты в этом способе невелики. Но инструменты чаще выходят из строя.
С отсечением песчаных пластов
Если водоносный пласт располагается в почве с большим количества песка, например, абиссинка, то следует изолировать песчаный грунт.
Отсечение реализуют двумя способами:
- засыпание шахты гравием;
- устанавливают специальные трубы с щелями или перфорацией.
Песок сокращает срок эксплуатации насосов, забивает источник, приводит к повреждениям шахты. Поэтому в случае присутствия мощных песчаных пластов, проводят отсечение.
Схемы для нижнего заканчивания или забоя
При выборе схемы учитывают следующие нюансы:
- Схема должна учитывать условия залежи водоносного пласта. Необходимо предусмотреть неизбежные текущие и капитальные ремонтные работы.
- От выбора проекта зависит диаметр скважины, кривизна шахты и ее конструкция. Надо предусмотреть устранение препятствий при бурении нижней части ствола.
- Учесть пороговое давление, в соответствии с которым выбирается диаметр муфты обсадной колонны. Также надо учитывать глубину, на которой она будет находиться.
- Конструкция должна соответствовать глубине нахождения башмака, диаметрам колонн для обсадки.
Известны 3 схемы:
- с открытым забоем;
- с закрытым заканчиванием;
- смешанная схема.
Каждой присущи свои особенности, плюсы и минусы конструкции.
Открытая
В этом случае обсадная колонна доводится только до верхней границы водоносного пласта. Откачка воды производится с помощью насосов. На схеме показан принцип открытого нижнего заканчивания.
Указаны следующие особенности:
- Чтобы не произошло обваливание верхних над водоносным пластом слоев почвы, вводится обсадная труба для перекрытия.
- Нельзя изолировать продуктивные слои друг от друга. Невозможно многопластовое использование скважины.
- Вода поступает в шахту скважины. Поэтому стенки ствола должны быть прочными, чтобы выдержать давление потока.
- Призабойная область будет повреждена в результате бурения. Образуется глиняный наст, снижающий дебит скважины.
К достоинствам схемы относят:
- малые затраты на обустройство из-за примитивности конструкции;
- радиальное поступление воды;
- легкий доступ к кавернам и трещинам.
Недостатки:
- понадобится время, чтобы скважина очистилась от глиняных настов;
- если будут вскрыты несколько водоносных пластов, то их невозможно будет изолировать друг от друга;
- возможен обвал стенок в необсаженной области.
Закрытая
Применяется в большинстве нижних заканчиваний.
Достоинства схемы:
- глиняная корка не попадает в водоток;
- при верном расчете можно обойти поврежденные области;
- так как доступна изоляция слоев друг от друга, то возможна многопластовая эксплуатация скважины;
- шахта защищена от обвалов;
- так как применяется цементирование, то возможна герметизация скважины.
Недостатки:
- из-за некачественного перфорирования скважины возможно появление положительного скин-эффекта, который уменьшает дебит;
- проницаемость также ухудшается из-за вскрытия пласта в трубе;
- большие затраты.
Схема с закрытым забоем используется при наличии нескольких продуктивных слоев почвы с разными коллекторами на устойчивых и неустойчивых пластах.
Смешанная
В этом случае перекрытие забоя трубой происходит частично. Смешанное заканчивание используется при наличии следующих условий:
- Почва в месте забоя должна быть однородной.
- Если коллектор устойчивый, то колонна используется для изоляции пластов под большим давлением, находящихся рядом с верхней границей объекта.
- Если коллектор неустойчивый, то кроме изоляции пластов в колонну монтируют вставной фильтр.
Правильный выбор схемы заканчивания влияет на срок эксплуатации и дебит скважины.
Что не относят к этапу заканчивания?
Последним этапом заканчивания является прокачка воды. Далее выполняют следующие действия, которые уже не относятся к заканчиванию:
- обсыпка пространства вокруг трубы;
- установка кессона, оголовка или адаптера;
- рытье траншей для укладки труб водоснабжения;
- укладка труб с теплоизоляцией;
- подача электрического питания для обслуживающего оборудования;
- объединение всех элементов водоснабжения.
Как проверить глубину шахты?
Узнать глубину шахты после бурения можно тремя способами:
-
Механический. Для измерения берут шнур и привязывают к нему груз. Затем опускают его в скважину.
При ослаблении натяжения груз поднимают. Рулеткой измеряют длину опущенной части шнура, которая равна примерной глубине скважины.
Вместо шнура с грузом удобнее использовать гидрогеологическую рулетку.
- Магнитный. Здесь вместо шнура с грузилом применяется каротажный кабель. На него через определенные промежутки нанесены магнитные метки. Сигналы от них считываются приемным устройством для определения глубины. Если измерение остановилось в промежутке между метками, то при помощи претенциозного ролика можно точно высчитать глубину.
- Эхолокационный. Здесь применяются профессиональные приборы. Глубина высчитывается по времени прохождения звукового сигнала.
Что делать дальше: работы по обустройству
Процесс обустройства разделяется на несколько этапов:
- Обсадка скважины.
- Установка фильтра.
- Прокачка.
- Оформление верхней части.
- Водоподготовка и укладка водопроводных труб.
Действия также зависят от того, проектируется сезонный или круглогодичный источник воды.
Обсадка
Обсадка производится сразу после окончания бурения. Операция предотвращает:
- обвал стенок в условиях неустойчивого грунта;
- попадание верховодки в ствол скважины;
- загрязнение шахты.
Если глубина небольшая, например, абиссинка, то можно использовать пластиковые трубы. Для глубоких скважин лучше использовать металлические изделия. Для артезианских скважин лучше использовать две трубы. Наружную — из металла, внутреннюю — из пластика.
Разновидности металлических труб для скважины, советы по выбору, соединению, эксплуатации рассмотрены в этой статье, пластиковых — в этой, ПНД — в этой.
Установка фильтра
Выбор фильтра зависит от почвы, от размера фильтруемых частиц. Распространены следующие виды:
- проволочные;
- щелевые;
- перфорированные фильтры.
Наиболее эффективные и долговечные — проволочные. Но они самые дорогие.
Перфорированный фильтр — это труба, чаще изготовленная из ПНД, с отверстиями. Устанавливается чаще на абиссинку, но можно и на артезианскую скважину при небольшом напоре.
Щелевые похожи на перфорированные фильтры. Но у них вместо отверстий прорезаются щели шириной от 3 до 6 мм, длиной от 25 до 80 мм. Поэтому они менее прочные, чем дырчатые. Устанавливаются, в основном, на скважины на песок. В этом случае поверх щелевого фильтра устанавливается внешний в виде сетки.
Чем мельче песок, тем длиннее должен быть фильтр. Для среднезернистой фракции оптимальной высотой будет 1,5-2 м. Для мелких частиц — 3-4 м.
После установки фильтра пространство между грунтом и нижней частью обсадной трубы засыпают щебнем или гравием. Это обеспечит дополнительную фильтрацию поступающей в колонну воды.
Прокачка
Вода, появившаяся после бурения, непригодна к употреблению. В ней много мелкого песка, глины. Поэтому производится откачка до появления чистой воды.
В начале с помощью насоса в колонну закачивается вода, чтобы убрать остатки бурения, промыть фильтровую колонну.
Затем приступают к откачке. Длительность процесса зависит от типа почвы, где расположен водоносный пласт. В неглубоких песчаных скважинах прокачка займет от 12 часов до нескольких дней. Скважины на известняке или глине могут промываться до нескольких недель.
Для прокачки не нужно использовать насос, предназначенный для подачи очищенной воды. Он быстро забьется и выйдет из строя. Обычно покупают недорогие помпы, чтобы снизить растраты. Чаще всего при прокачке выходят из строя от 2 до 5 насосов.
Этапы прокачки:
- Опустить насос на расстояние от 30 до 70 см от дна.
- Включить помпу и начать откачку.
- Через некоторое время поднять насос и промыть его.
- Продолжить откачку.
Данный алгоритм повторяют, пока не появится чистая вода. Перед каждым циклом насос опускают на дно, затем приподнимают на 30-50 см. Во время работы помпу следует плавно поднимать и отпускать на 5-6 см.
Необходимо приобрести крепкий трос для опускания насоса. Обрыв веревки может привести к потере источника. Откаченную воду нужно отводить подальше от скважины, чтобы она снова попала в шахту.
Оформление устья
Верхняя часть скважины обустраивается тремя методами:
- установка оголовка;
- монтаж адаптера;
- установка кессона.
Первый способ применим только к сезонному, летнему использованию скважины. Двумя последними обустраиваются круглогодичные источники.
Летний вариант
Здесь сверху скважины монтируется оголовок, снабженный краном.
Установка:
- Обрезается обсадная труба, затем шлифуется и обрабатывается антикоррозийным составом.
- Электрический кабель продевается через крышку водонапорной трубы.
- Помпа пристыковывается к трубе, ее тросик закрепляется карабином.
- Нижняя часть или фланец прикрепляется к обсадной колонне. Затем на нее устанавливается резиновое кольцо.
- Насос опускается в скважину, вся конструкция фиксируется болтами.
Возможна установка нескольких кранов. Осенью конструкцию консервируют, иначе она промерзнет зимой. Нюансы и пошаговая инструкция и по обустройству летней скважины на даче рассмотрены в этой статье.
Обустройство скважины для летнего проживания со сливом на зиму, видео-инструкция:
Монтаж адаптера
Вода, проходя через адаптер, изменяет направление с вертикального на горизонтальное. Неподвижная часть устройства крепится на обсадной трубе, а к съемной крепится насос.
Устанавливается адаптер по следующей схеме:
- Выкапывается приямок. Глубина его должна быть ниже зоны промерзания почвы.
- Проделывается отверстие в обсадной трубе.
- Изнутри трубы к отверстию подводится адаптер.
- Неподвижная часть устройства фиксируется на обсадной колонне с помощью гаек. К ней прикручивается труба водоснабжения.
К достоинствам схемы относят:
- невысокая стоимость сооружения;
- для установки не нужно большого пространства;
- неприметность скважины с адаптером.
Недостатки:
- Установка адаптера затрудняет ремонт скважины. Придется раскапывать котлован.
- Резиновые запчасти устройства со временем изнашиваются. В результате, грунтовые воды начинают стекать в шахту.
- Адаптер можно устанавливать в шахту глубиной не более 60 м.
- Нельзя от устройства провести дополнительную водопроводную линию.
- Компоненты водоснабжения можно установить только в отапливаемом помещении.
Многие недостатки можно нивелировать, если соорудить скважину с кессоном.
Источник с кессоном
Кессон — это резервуар, который стыкуется с обсадной колонной. В нем устанавливается оборудование для подачи воды. В стенки бака вмонтированы патрубки для подключения водопроводных труб и электрического кабеля.
Резервуар может быть пластиковым или металлическим, цилиндрическим или прямоугольным. Размеры: 2 м в высоту, 1-1,5 м в ширину.
Металлический кессон дешевле, однако, он нуждается в гидроизоляции. Срок службы пластикового бака до 50 лет, металлического — в 2 и больше раз меньше.
Краткий алгоритм действий по установке кессона:
- Вырыть котлован глубиной 2 м. Ширина должна быть больше размеров кессона на 20-30 см.
- На дне ямы возводят песчаную подушку для кессона.
- Обрезают обсадную трубу.
- Установка оголовка или гильзы. Швы обрабатывают средствами от коррозии. В оголовок врезают патрубки для электрического кабеля и водопроводных труб.
- Опустить кессон, придать устойчивость.
- На устье приваривают оголовок.
- Поместить внутрь кессона гидроаккумулятор и узел управления.
- Подсоединить электрические и водопроводные линии.
Далее необходимо подсыпать в промежутки между стенками кессона и котлованом песчано-цементный раствор.
В отличии от адаптера кессон устанавливается снаружи дома и обеспечивает круглогодичную подачу воды.
Как и чем обсыпать вокруг трубы?
Если засыпают участок вокруг фильтровой колонны, то используют щебень или гравий. Желательно сыпать мелкую фракцию, размером не более 5 x 20 мм. Также можно смешать щебень с крупным речным песком в пылеватом грунте. Придерживаться пропорции 3:1.
Если засыпается участок выше зоны фильтрации, то необходимо сделать глиняный замок. Он изолирует забой от стекания наружной воды и закрепит оставшуюся часть трубы. Необходимо чтобы произошла усадка водонапорного замка, для чего понадобится 1,5-2 года. Затем площадка возле оголовка бетонируется.
Водоподготовка
Водоподготовкой называют приведение воды из скважины к санитарным нормам. На этом этапе происходит механическая и химическая очистка воды. Водоподготовка состоит из нескольких этапов:
- Грубая или механическая очистка. Удаляются частицы грунта. Устанавливаются сетчатые, осветлительные фильтры.
-
Удаление ионов железа, марганца. Устанавливается оборудование, насыщающее воду атомами кислорода.
Происходит окисление металла и удаление из жидкости. Фильтр периодически нужно промывать.
- Умягчение. Соли магния и кальция замещаются ионизированным натрием. Необходима периодическая замена картриджей.
- Обессоливание. С помощью обратного осмоса выводятся 90% солей металлов. После обессоливания вода при кипячении не оставляет накипи.
- Обеззараживание. Уничтожение вирусов и бактерий. В частных домах обычно используются УФ-фильтры или озонаторы.
Перед началом водоподготовки необходимо сделать анализ воды. По его результатам подбираются фильтры.
Как быть, если в скважине мало воды?
Иногда новая скважина выдает меньше воды, чем предполагалось. Причин может быть несколько:
- Неправильно подобранная фильтровая колонна. Если ячейки сетки фильтра слишком маленькие, то возможно забивание их песком. Данный процесс называется кольматажем. Слишком крупные ячейки не смогут задерживать песок, в результате забьется обсадная труба. Также может порваться сетка. Необходима замена фильтра.
- Обсадная труба расположена слишком высоко, не попадает в водоносный пласт. Нужно опустить колонну ниже, пробурить скважину дальше.
- Неправильно подобран насос. Слишком мощная помпа станет причиной ускоренной откачки воды. В результате произойдет засорение низа обсадной трубы и уменьшение дебита скважины.
- Неверно расположена погружная часть насоса. Помпа должна располагаться не ниже 1 м от дна и не менее, чем в 50 см от зеркала.
- Отсутствие напряжения для работы насоса.
- Нарушилась целостность водопроводных труб. Произвести замену.
- Засорился насос или обратный клапан.
Видео по теме статьи
Как оборудовать скважину после бурения, подскажет видео:
Заключение
Обустройство является важным этапом строительства скважины. От качества проведения заканчивания зависит срок эксплуатации и дебит скважины. Вода из скважины нуждается в дополнительной очистке.