Какая обсадная труба нужна для бурения скважины на воду, как ее выбрать?

Для каких целей используют?

Необходимость установки обсадной трубы часто возникает ещё на этапе выполнения бурения, когда происходит частичное обрушение породы при работе бурового инструмента.

Используется для всех типов скважин вне зависимости от их глубины, особенностей грунта и других характеристик. Без обсадной трубы скважину обустраивают только в крайне редких случаях.

Обсадная труба выполняет следующие функции:

• защищает стенки канала от обрушения земли и препятствует забиванию скважины;
• обеспечивает целостность ствола при подвижках и давлении грунта;
• защищает ствол от попадания грязи и атмосферных осадков благодаря крышке или оголовку, которые также служат защитой для страховочного троса электронасоса;
• сохраняет чистоту воды, препятствуя проникновению в ствол жидкости из промежуточных слоёв грунта и сточных вод;
• защищает насос от поломки, не позволяя попадать в ствол частицам грунта;
• служит несущей конструкцией для других составных частей сооружения;
• поддерживает необходимое давление в стволе благодаря герметичному контуру;
• является опорой для крепления адаптера, расположенного на глубине ниже точки промерзания при адаптерном подключении водопровода.

Каким критериям должны соответствовать?

Для того, чтобы скважина служила долго, а её эксплуатация была удобной и безопасной, обсадные трубы должны соответствовать следующим основным критериям:

1. Устойчивость к агрессивным средам. Материал, из которого изготовлена труба, не должен вступать в химические реакции с водой и другими элементами, чтобы не уменьшалась прочность стенок деталей, и не происходило загрязнение воды.
2. Безопасность. В изделиях не должны содержаться вредные вещества, которые могут попасть в питьевую воду или загрязнить грунт и водоносный горизонт.
3. Прочность. Обсадная колонна должна выдерживать подвижки грунта, давление, гидроудары и прочую нагрузку, обеспечивая при этом герметичность.
4. Устойчивость к погодным изменениям. Материал труб не должен трескаться или терять свои прочностные характеристики при расширении и сужении от перепадов температур.
5. Герметичность и простота соединения элементов в колонне. Достигается путём резьбовых соединений между трубами.
6. Длительный срок эксплуатации. Для этого выбирают качественные трубы, прошедшие сертификацию.
7. Доступность для каждого. Широкий выбор труб из различных материалов даёт возможность выбрать достойный вариант в различных ценовых категориях.
8. «Прямолинейность». Максимальное отклонение по длине трубы допускается не более 0,7 мм на погонный метр для стандартного применения. Для канала повышенной точности допускается отклонение от 0,3 до 0,5 мм в зависимости от диаметра изделия.

Как выбрать обсадную трубу для скважины, подскажет видео:

Как подобрать размер?

Длина трубы выбирается больше глубины скважины. Выступающая над поверхностью часть должна быть высотой около 20 см. Это нужно для дополнительной защиты от попадания в ствол поверхностных вод и грунта.

Размер трубы подбирается с учётом некоторых параметров:

• глубины скважины;
• объёма воды, который планируется использовать;
• вида погружного оборудования или насоса.

Например, для абиссинской скважины, глубина которой менее 10 м можно использовать трубу минимальным диаметром от 32 мм. Вода на поверхность будет подаваться с помощью гидрофора, расположенного снаружи.

Для артезианской скважины, глубина которой более 80 м, минимальный диаметр трубы будет начинаться от 120 мм, а для подачи воды используется только погружной насос.

Диаметр изделия напрямую зависит от количества воды, которую пользователь планирует получать из скважины. Можно рассчитать необходимый объём, суммируя все расходы или взять среднестатистические показатели.

Чем больше расход воды, тем больше и мощнее требуется насос, чтобы обеспечить нужные показатели. Соответственно, диаметр обсадной трубы тоже изменяется в большую сторону.

Производительность насоса нужно выбирать на 25% меньше, чем возможный объём воды, который может выдать скважина в час. При более высокой мощности насос может сгореть, если вода будет выкачана полностью.

Например, для обеспечения водой в объёме до 7 м3 в час подойдёт насос диаметром 76 мм, который можно установить в трубу, имеющую минимальный диаметр сечения 89 мм. А если планируемая производительность до 14 м3 в час, то выбирать следует насос диаметром 102 мм. При этом диаметр трубы должен быть не менее 127 мм.

Минимальный зазор между стенками трубы и погружным насосом должен быть 4-5 мм. Это нужно для свободного перемещения насоса и уменьшения риска его заклинивания. Однако, слишком большой зазор оставлять тоже не стоит, так как это уменьшит напор жидкости и увеличит количество работы при бурении скважины.

Выбор, исходя из материала изготовления

От выбора материала изготовления обсадных труб напрямую зависит качество скважины и срок её эксплуатации. Каждый из материалов имеет свои преимущества, недостатки и особенности.

Выбор в каждом конкретном случае будет зависеть от многих факторов:

• климатических условий;
• стоимости;
• глубины залегания водоносного пласта;
• технических характеристик;
• параметров насоса;
• особенностей грунта и других.

Металл

Самый распространённый материал для изготовления труб, используется повсеместно для любого диаметра и глубины скважины.

Металлические трубы используются уже очень давно и доказали свою надёжность:

• они обладают высокой прочностью и стойкостью к механическим повреждениям при установке и транспортировке,
• им не страшны подвижки и давление грунта,
• а свои изначальные параметры и характеристики они сохраняют в течение всего срока эксплуатации.

Недостатками металлических труб является возникновение коррозии, попадание ржавчины в скважину и высокая стоимость. Проблему ржавчины легко можно решить с помощью обычного бытового фильтра и создания хорошей герметизации. А стоимость окупается многочисленными достоинствами материала.

Металлические трубы с толщиной стенки более 6 мм обладают механической прочностью для того, чтобы можно было провести очистку скважины при загрязнении или заиливании, а также ремонтные работы.

Скорость коррозии металла в грунте в среднем составляет 0,1 мм в год. Зависит от особенностей грунта на участке и химического состава воды. Сквозная коррозия может возникать через 40 лет после установки и зависит напрямую от толщины стенки трубы.

Нержавеющая сталь

Трубы из нержавеющей стали имеют все преимущества обычных металлических труб и полное отсутствие коррозии. Недостатком таких труб является очень высокая стоимость.

Асбестоцемент

Трубы из асбестоцемента пользуются широким спросом благодаря невысокой стоимости. Они устойчивы к возникновению ржавчины и агрессивному влиянию окружающей среды. Срок их эксплуатации составляет до 65 лет.

К недостаткам таких труб относится отсутствие резьбы для фиксации деталей. Сборка осуществляется стыком элементов, что не может гарантировать герметичность конструкции. Материал является хрупким и имеет пористую структуру, что способствует скапливанию грязи на поверхности стенок трубы.

При эксплуатации в воде могут появляться волокна материала в незначительном количестве. Эта проблема решается установкой фильтра.

Полипропилен

Изделия из полипропилена очень лёгкие и не требуют использования специального оборудования при установке. Они недорогие, имеют большой срок службы и безопасны в использовании. Для соединения изделий используется специальная сварка.

Однако, полипропиленовые трубы практически не используются в качестве обсадных из-за неустойчивости к перепадам температур, чрезмерной хрупкости и разрушении материала при воздействии на него прямых ультрафиолетовых излучений. А из-за высокой пластичности материал подходит не для любого грунта.

Пластик

Пластиковые трубы широко используются в качестве обсадных и имеют ряд преимуществ. Главным плюсом изделий является простота монтажа, небольшой вес и низкая стоимость. Детали обсадной колонны соединяются при помощи резьбового соединения, что обеспечивает герметичность скважины.

Оболочка пластика гладкая и плотная, что исключает возможность образования плесени, грибков и известковых отложений на стенках труб. Недостаток пластика – это низкая прочность при поперечных нагрузках, что приводит к трещинам материала и ограничивает его использование в глубоких скважинах при больших подвижках грунта.

Пластик не обладает морозоустойчивостью, поэтому использование его при сильных морозах возможно только с дополнительным обогревом, что не всегда экономически выгодно.

ПНД

Имеют аналогичные с пластиковыми изделиями механические характеристики, срок эксплуатации и экологическую безопасность.

Трубы из ПНД, в отличие от пластиковых, имеют большую гибкость, меньшую плотность и допустимое напряжение, поэтому они легко деформируются от давления грунта, что требует их усиления при помощи металлического кондуктора.

И использование металла вносит свои недостатки при использовании. Такие изделия редко используются в качестве обсадных. Для воды ПНД трубы должны быть изготовлены из первичного сырья. Изделия из вторичного сырья опасны для использования и теряют большую часть своих механических свойств.

Комбинированный материал

Сочетает в себе преимущества металлических и пластиковых изделий и лишены других недостатков, кроме высокой стоимости. Конструкция представляет собой металлическую колонну, в которую вставлен пластиковый канал.

Применяется для сложных грунтов, где прочности пластика будет недостаточно. Металлическая труба принимает на себя давление грунта. Сталь контактирует только с грунтовыми водами снаружи, поэтому скорость коррозии значительно замедляется. Вода контактирует только с пластиком, что предотвращает её загрязнение ржавчиной.

Сравнение изделий в таблице

Недорогие асбестоцементные, полипропиленовые и ПНД трубы имеют высокую хрупкость и не подходят для глубоких скважин из-за сильного давления слоёв грунта. Асбестоцементные изделия очень тяжёлые, что вызывает дополнительные сложности при доставке и монтаже, а также не создают надёжной герметизации.

Толстостенные пластиковые трубы имеют множество достоинств и абсолютно безопасны в использовании. Но в качестве обсадных могут использоваться только в прочных грунтах и при небольшой глубине скважины.

Выбрать НПВХ или ПНД, ПВХ или стальную трубу, подскажет видео:

Какой вариант сборки лучше использовать?

Обсадная колонна состоит из отдельных труб, соединённых между собой. В зависимости от варианта соединения изделий различают:

1. Раструбное соединение. Представляет собой простую стыковку двух элементов. Один конец трубы, имеющий гладкий торец, вставляется в раструбное утолщение на конце другой трубы.

   Перед сборкой место стыка обрабатывается, смазывается герметиком и уплотняется лентой из стекловолокна для обеспечения герметичности соединения. Из-за подвижного соединения деталей может произойти их смещение и нарушение целостности конструкции.

2. Сварное соединение. В обустройстве скважины такой вариант соединения применяется очень редко, так как имеет ряд сложностей и недостатков:
   • требуется средство для создания необходимого зазора и удержания элементов конструкции в процессе сварки;
   • работы должен проводить квалифицированный работник;
   • в месте соединительного шва быстро появляется коррозия;
   • сложно обеспечить прямолинейность конструкции в местах стыка при сварке и опускании в скважину.
3. Резьбовое соединение. На одном конце трубы на длину около 20 см нарезается внутренняя резьба, а на втором – наружная, имеющая соответствующие технические характеристики. Стыковка деталей происходит закручиванием одного элемента конструкции в другой.
4. Муфтовое соединение. На каждом элементе конструкции с обеих сторон нарезается наружная резьба. На муфты, которые объединяют трубы в единую конструкцию, наносится внутренняя резьба с соответствующими техническими характеристиками. Недостаток использования муфты в том, что она требует увеличения диаметра проводки при бурении скважины.

Резьбовые соединения являются самыми надёжными, простыми в установке и герметичными.

Заключение

При выборе обсадной трубы нужно учитывать множество факторов:

• глубину скважины,
• особенности грунта,
• необходимое количество потребляемой воды.

Исходя из этих параметров, выбирается материал трубы, рассчитывается её диаметр и необходимый размер проводки при бурении. При правильном расчёте и подборе материала скважина будет служить долго, и никаких проблем с её эксплуатацией не возникнет.