При организации автономного водоснабжения для вашего дома важно внимательно изучить технологии бурения и все особенности создания скважины. Один из наиболее важных аспектов в этой области – это выбор обсадной колонны.
Скважинный ствол осуществляет множество функций и представляет собой ключевой элемент, определяющий надежность и долговечность работы вашей автономной водопроводной системы. Мало кто хочет тратить значительные финансы и силы на бурение скважины, если в итоге возникнут проблемы с качеством добываемой воды.
Поэтому на этапе проектирования крайне важно ответственно подойти к выбору обсадной трубы. В данной статье мы расскажем, какие трубы лучше всего использовать, какой материал подходит для вашей ситуации, а также какой тип соединений между сегментами ствола предпочтителен. Эти знания помогут избежать неудачных покупок.
Краткое содержание статьи
Требования к скважинному стволу
Создание индивидуального источника питьевой воды требует значительных затрат и усилий. Инвестируя средства в бурение скважины, владельцы дачных участков или загородных домов надеются получить долгосрочный результат.
Срок службы, напор и качество извлекаемой воды во многом зависят от характеристик труб, используемых для обсадки.
В процессе бурения в земле формируется канал, в который будет помещено насосное оборудование. Для изоляции вертикального ствола от окружающей породы в скважину опускают обсадные трубы. Пространство между почвой и стенками канала заполняют бетоном или гравийно-песчаной смесью.
Отводимый трубопровод выполняет ряд критически важных функций:
- защита стенок скважины от обрушений;
- сохранение герметичности скважины при изменении давления и движении грунта;
- предотвращение загрязнения – ограничение доступа неочищенных сточных и грунтовых вод (верховодки) в ствол;
- защита от заиливания скважины.
При бурении в одну трубу обсадная колонна как раз и служит для эксплуатации – она забирает воду из водоносного слоя, которую насос поднимает на поверхность.
Как правило, если скважина на приусадебном участке предназначена только для полива и других хозяйственных нужд, то она бурится с одной колонной. Для нужд питьевого водоснабжения требуется две трубы: трубопровод обсадки и несущая фильтр.
Галерея изображений
Трубы, используемые для устройства водозаборной скважины, фактически формируют ее ствол, который устанавливается во время бурения.
Ствол песчаной скважины состоит из двух колонн: внешней обсадной трубы, которая предотвращает обрушение породы, и внутренней трубы, содержащей фильтр, который исполняет роль стартового элемента.
Обсадная труба устанавливается по мере заглубления бурового снаряда в землю.
В частных домах чаще всего используются трубы из пластика и металла. Если вы создаете систему для добычи питьевой воды, трубы должны соответствовать водозаборным стандартам.
Независимо от типа используемого бурового оборудования, различные трубы применяются для проходки и обсадки. Обсадная труба не используется непосредственно для разрушения и извлечения породы.
Так как обсадная труба предназначена исключительно для укрепления стенок, требования к прочностным характеристикам не так высоки. Тем не менее, она должна надежно выдерживать давление грунта и поддерживать оголовок.
Защита и возможность ремонта трубы также играют важную роль в выборе. Поэтому часто стальные обсадные трубы, обладающие высокой прочностью, дополнительно укомплектовываются внутренней пластиковой трубой с фильтром, так как она не ржавеет и не забивается илом.
Есть уникальный подход к бурению – абиссинский колодец. Если используется стальная труба для бурения, то она остается в земле и выполняет функции обсадки. При применении пластика проходка осуществляется полностью шнеком, а затем устанавливается пластиковая колонна.
Ствол водозаборной скважины
Внутренняя труба скважины на песок
Водяная скважина на дачном участке
Стальные трубы для выполнения обсадки
Бурение скважины компактным буровым станком
Устройство оголовка на обсадке скважины
Извлечение трубы из выработки
Исключение — трубы для скважины иглы
Таким образом, к качеству и материалам труб выставляются строгие требования:
- высокая прочность и стойкость к деформации на протяжении всего срока службы (примерно 20 лет);
- полная герметичность соединений и стенок;
- устойчивость к коррозии и вредному влиянию химически активных веществ;
- экологичность – материал не должен негативно влиять на состав добываемой воды;
- прямолинейность эксплуатационной колонны.
Для обычного использования допускается небольшое искажение по длине обсадной трубы до 0,7 мм на каждый погонный метр.
Порог отклонения ровности для канала повышенной точности составляет 0,5 мм для труб диаметром от 108 до 146 мм и 0,3 мм для труб диаметром от 33,5 до 89 мм, данные приведены на один погонный метр.
Параметры выбора обсадной колонны
Не существует единого универсального метода бурения. Организация скважины зависит от множества индивидуальных факторов.
Учитываются различные параметры: структура почвы, уровень залегания грунтовых вод и водоносных слоев, характеристики насосного оборудования, качество вытаскиваемой воды, диаметр и глубина бурения.
Рекомендуется обращаться к специализированным компаниям для проектирования скважины. Квалифицированные специалисты учтут все параметры, предложат оптимальную конструкцию, а также рассчитают дебет скважины с учетом статического и динамического уровня воды.
Каждая бурильная компания предложит свои варианты для реализации проекта и порекомендует, по их мнению, наиболее подходящий тип трубы. Однако окончательное решение о выборе обсадной колонны должно приниматься заказчиком.
Стоит помнить, что интересы исполнителей не всегда совпадают с вашими, и их рекомендации могут не быть самыми объективными. Некоторые подрядчики специализируются только на определенном типе систем бурения и склонны навязывать свои предпочтения.
Поэтому в первую очередь следует четко решить, какие трубы использовать, учитывая все плюсы и минусы, прежде чем обращаться за разработкой и реализацией проекта.
При принятии решения об выборе водоподъемной трубы обратить внимание на следующие ключевые моменты:
- Материал изготовления. Этот параметр влияет на бюджет работ, несущую способность и долговечность скважины.
- Метод соединения элементов колонны. Выбор метода зависит от материала трубопровода, глубины бурения и диаметра обсадной колонки. В любом случае соединение должно быть герметичным, в противном случае со временем качество воды может ухудшиться, а насос и скважина выйдут из строя.
- Диаметр трубы. Расчет производится с учетом максимально возможного суточного расхода воды.
Чем больше диаметр подводящей трубы, тем выше производительность скважины.
Специалисты рекомендуют использовать трубы диаметром от 110 мм и больше. Такой размер является оптимальным для обеспечения нормального дебета глубинной скважины и упрощает выбор погружного насоса.
Типы материалов и их характеристики
Скважинные трубы могут быть изготовлены из металла, асбестоцемента или пластика. В редких случаях для водозабора используются деревянные изделия – они являются экологически чистыми, но, несмотря на защитную обработку, подвержены воздействию влаги и деформациям.
Вид #1 — прочность и долговечность металла
Металлические трубы для подводки воды бывают в следующих вариантах:
- чугунные;
- стальные, которые могут быть эмалированными, оцинкованными или изготовленными из нержавеющей стали.
Чугунные трубы редко используют для обсадки, так как они доступны по цене, но отличаются хрупкостью и тяжеловесностью.
Многие компании отказываются от работ с чугуном из-за сложности монтажа. Кроме того, гарантировать герметичность трубы невозможно, так как подвижки грунта могут привести к образованию трещин.
Сталь – это традиционный, проверенный временем материал для обсадных колонн. Стальные трубы почти полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к водозаборным трубам.
Изделия из черного металла хорошо зарекомендовали себя в скважинах разных глубин, независимо от типа грунта.
Стандартная толщина стенок составляет 5-6 мм, а срок службы – приблизительно 50 лет. Долговечность зависит от темпов коррозии стальной трубы – около 0,1 мм в год.
- жесткость конструкции – металл одинаково подходит как для неглубоких скважин (до 50 м), так и для глубоких (до 300 м);
- точная осевая центровка сборки и надежность соединений;
- стабильность материала – при контакте с водой сталь не выделяет вредных веществ;
- возможность обслуживания – благодаря высокой прочности и устойчивости к вибрациям возможно чистка канала скважины и доработка в случае заиливания.
К основному недостатку стальных труб можно отнести высокую стоимость. Производители более дешевых аналогов указывают на образование ржавчины как на один из минусов стали.
Существует мнение, что загрязнения ухудшают качество воды и увеличивают в ней содержание железа. Однако анализы из скважин показывают, что это миф.
Ржавчина не растворима в водной среде. Даже обычный домашний фильтр способен удерживать частицы окисленного металла. Одной из возможных проблем, связанных с ржавчиной, является поломка насосного оборудования, предназначенного для прокачки чистой воды.
Металлопрокат, обладающий защитными свойствами от коррозии, дороже обычных стальных труб, однако технические характеристики этих материалов порой ставят под сомнение целесообразность такой переплаты.
Эмалированные трубы. Защитное покрытие предотвращает коррозию, но оно имеет низкую прочность, и избежать повреждений при установке будет крайне сложно. Сквозь сколы и трещины эмали начнет развиваться ржавчина.
В случае разрушения на поврежденных участках может проявиться сквозная коррозия, так как при производстве эмалированных труб используется металл с меньшей толщиной.
Эмалированные трубопроводы соответствуют санитарно-гигиеническим стандартам и не изменяют вкус воды. Но главным недостатком этого материала является невозможность качественного очищения трубы из-за его хрупкости.
Оцинкованный трубопровод. При частом контакте с водой на внутренней поверхности труб образуется оксид цинка, который может представлять опасность для здоровья. Использовать оцинкованные трубы рекомендуется только для технических скважин.
Стандартная толщина оцинкованных труб составляет 2-2,5 мм, что может оказаться недостаточным для жесткости конструкции. Такая магистраль подвержена деформациям из-за изменений грунта.
Нержавеющая сталь. Этот материал сочетает все преимущества стального проката с более высокой стоимостью. Нержавеющая сталь обладает хорошей устойчивостью к коррозии, что положительно влияет на срок службы.
Возникает вопрос: стоит ли инвестировать в нержавейки, если срок эксплуатации высокодебитной скважины не превышает срока службы стальных труб? Решение зависит от финансовых возможностей и предназначения скважины.
Установка металлической магистрали оправдана при обустройстве глубинной артезианской скважины, которая будет использоваться регулярно.
Для «поверхностных» песчаных каналов, которые используются сезонно, лучше выбирать более экономичные материалы.
Вид #2 — коррозионная стойкость асбестоцемента
Асбестоцементные трубы, которые используются для организации водоотведения, прошли проверку временем и существуют более 70 лет.
Этот материал обладает несколькими положительными качествами:
- асбестоцемент не подвержен коррозии;
- нейтральный химический состав — компоненты не взаимодействуют друг с другом;
- неограниченный срок службы — более 60-70 лет;
- доступная цена.
Однако, несмотря на свои достоинства, асбестоцементные трубы сегодня нечасто применяются для создания «водных источников».
Основной недостаток асбестоцемента заключается в его хрупкости. Для улучшения прочности труб их стенки делают более толстыми, что увеличивает вес и требует более широких скважин.
К отрицательным сторонам асбестоцемента можно отнести:
- Трудности монтажа. Установка хрупких труб требует высокой квалификации от специалистов, а также применения подъемного оборудования.
- Отсутствие резьбы. Секции труб соединяются встык, что затрудняет достижение полного герметичного соединения.
- Сомнительная безопасность. Существует мнение, что в волокнах асбеста содержится хризотил, канцерогенное вещество, но это утверждение не имеет практических доказательств.
- Трудности с очисткой. Бетон — пористый материал, в микротрещинах которого накапливается грязь, что требует полной осушки для качественной очистки стенок колонки.
После установки асбестоцементной обсадной колонны дальнейшие бурильные работы в скважине невозможны.
Технические характеристики материала ограничивают использование асбестоцементных труб для «песчаных» источников, так как такая обсадка подходит только для артезианских скважин глубиной не более 100 м.
Вид #3 — износостойкий и недорогой пластик
Совсем недавно рынок обсадных труб пополнился пластиковыми изделиями. Новые технологии создали серьезную конкуренцию традиционным стальным трубам.
Ключевые преимущества пластиковых труб:
- не подвержены воздействию влаги — коррозия не образуется даже при постоянном контакте с водой;
- долговечность — сохраняют свои свойства на протяжении длительного времени;
- не влияют на состав питьевой воды;
- предотвращают рост болезнетворных микроорганизмов;
- легкость установки и транспортировки благодаря малому весу;
- возможность резьбовых соединений, что обеспечивает полную герметичность;
- экономичность — стоимость скважины с пластиковыми трубами значительно ниже затрат на стальные или асбестоцементные трубы.
Предполагаемый срок службы пластиковой магистрали составляет около 50 лет, что основано на устойчивости материала к коррозии.
Однако, основной недостаток пластика — низкая прочность. Полимерные трубы можно устанавливать только в однотрубных скважинах глубиной до 50 м или в двухтрубных, где они будут служить внутренней обсадкой.
Дополнительный аргумент против пластиковых труб — их чувствительность к температурным перепадам и механическим воздействиям. Полимерные обсадки не способны выдерживать изменение положения грунта и могут деформироваться при сильных морозах.
Пластиковые трубы изготавливаются из разных видов сырья: непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ), морозостойкого полипропилена (МПП) и полиэтилена низкого давления (ПНД).
Выбор труб для скважинного насоса следует делать на основе технических характеристик полимеров.
Наиболее прочными считаются трубы из НПВХ — модуль упругости составляет 3000 Мпа. Изделие диаметром 12,5 см при установке на глубину 30 м способно выдерживать нагрузки до 5 тонн и более. Установка НПВХ-колонны возможна практически на всех типах грунта.
Слабым местом пластиковых труб из НПВХ является их чувствительность к морозам. Проблему можно решить с помощью установки нагревательного кабеля в скважине.
Лучшие показатели морозостойкости демонстрируют полимерные трубы из МПП и ПНД. Однако их плотность часто оказывается недостаточной для самостоятельной обсадки. Чаще всего такой пластик используется как эксплуатационная труба в двухколонных системах.
Пластиковые элементы трубопровода могут соединяться различными способами. Для пластиковых ПП-труб применяют специальную сварку, в то время как для других полимеров используют раструбный или резьбовой метод соединения.
Вид #4 — комбинированный трубопровод
Для снижения коррозионных процессов и улучшения качества воды некоторые бурильные компании предлагают вариант обсадки скважины по технологии «труба в трубе».
В стальную трубу вставляется пластиковая магистраль из пищевого полимера ПНД.
К преимуществам комбинированного метода относятся:
- Защита от загрязнений. Пластиковая труба образует своего рода барьер между водой и стальными стенками обсадки, что снижает количество ржавчины, поступающей в систему.
- Легкость ремонта. В случае повреждения полимерной трубы ее легко заменить, не нарушая целостность обсадной колонны;
- Возможность углубления скважины. При необходимости пластиковый «рукав» можно вытащить, отверстие рассверлить, и полимерную магистраль восстановить с упором на новый уровень.
Технология «труба в трубе» предоставляет отличные возможности для обслуживания скважины — регулярную очистку и своевременную замену фильтров.
Обычно пластиковая эксплуатационная труба проходит через известняк и углубляется в водоносные горизонты, таким образом, сталь не забивается и не контактирует с подающей питьевой водой. Однако недостатком такой конструкции является удорожание проекта.
Какой вариант сборки колонны лучше?
Требования к обсадным трубам и технологии соединения сегментов скважинной колонны прописаны в ГОСТе 632-80. В документе описаны различные методы сборки.
Выбор типа трубы зависит от способа соединения, поэтому этот вопрос следует решать уже на этапе проектирования скважины.
№1 — неразъемное соединение труб при сварке
Сварка создает наиболее надежное соединение металлических труб. Однако сегодня эффективность этого метода вызывает сомнения у некоторых бурильных компаний.
Аргументы против применения сварки:
- возможная недостаточная герметичность сварного шва;
- сходство трубы с вертикальной осью, что может затруднить установку колонны;
- недостаток коррозионной защиты шва.
Тем не менее, при высоком уровне квалификации сварщика вышеупомянутые недостатки можно устранить. Многие строительные объекты (мосты, фермы, нефтепроводы) преимущественно выполнены из свариваемых конструкций.
Однако для качественного выполнения работ требуется соответствующее сварочное оборудование и привлечение опытного специалиста, что повышает стоимость работ и может снизить прибыль и конкурентоспособность компании.
В сварочных электродах применяется защитное покрытие, которое обеспечивает легирование сварного шва. Это увеличивает прочность соединения и повышает коррозионную стойкость стыка.
№2 — водоподъемные каналы с резьбовыми соединениями
В процессе обсадки скважин практически 90% бурильных компаний обращаются к резьбовым соединениям, опираясь на нормы ГОСТ. Это выглядит убедительно, однако менеджеры зачастую упускают из виду, что такие стандарты действуют только для труб с диаметром не менее 146 мм и толщиной стенки от 6 мм.
Применение резьбовых технологий существенно снижает срок эксплуатации обсадной колонны.
В трубах с толщиной стенки 4,5 мм размер резьбы часто не достигает 1,2-1,5 мм. Учитывая скорость коррозии (0,1 мм в год), можно предположить, что через 12-15 лет в месте стыка труба может полностью прогнить.
В отличие от металлических труб, резьбовое соединение в пластиковых трубопроводах не приводит к столь драматичным последствиям и считается наиболее надежным решением.
Существуют несколько способов соединения полимерных труб:
- Ниппельный. Резьба нарезается на внутренней стороне пластиковых труб. Соединение элементов происходит через ниппель с внешней резьбой, при этом диаметр шурфа остается прежним.
- Муфтовый. На обоих концах трубы расположена внешняя резьба. Соединение осуществляется с помощью накладной муфты, что увеличивает диаметр проходки.
- Раструбное с резьбой. В данном варианте используются сегменты с резьбой как на наружной, так и на внутренней поверхности, что позволяет осуществлять стыковку без дополнительных элементов.
При раструбной стыковке может допускается небольшое увеличение диаметра в местах соединений.
Метод раструбного соединения без резьбы в скважинах не применяется, так как невозможно контролировать процесс установки труб. Более того, такое соединение не обеспечивает необходимую герметичность колонны и с течением времени может дать усадку.
Напорный или безнапорный трубопровод?
Наиболее правильным решением будет применение напорных труб. Только они способны выдерживать давление с обеих сторон: извне на стенки колонны воздействует плавучесть грунта, а изнутри — давление воды.
Установка напорной магистрали защитит водоносную систему от преждевременного выхода из строя. При выборе водонапорной трубы необходимо сравнить её рабочее давление с предполагаемым дебитом скважины.
Представленные дальше видео-обзоры помогут вам найти лучший вариант для обсадки вашей скважины.
Выводы и полезное видео по теме
Сравнение качества резьбового соединения на трубах НПВХ:
Обзор стальных труб с использованием сварного и резьбового соединений:
Проверка прочностных характеристик металлических и пластиковых труб:
Из вышеизложенного можно сделать вывод: для жилого дома, где скважина служит единственным постоянным источником питьевой воды, крайне важно обеспечить стабильность и надежность водонапорной системы.
Наилучшим выбором будет двухтрубная колонна, состоящая из стали и пластика. Полимерные трубы идеально подходят для неглубоких шахт, особенно для «сезонных» скважин.
Ищете идеальный вариант трубы для вашего проекта? Или уже определились? Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье и задавайте интересующие вопросы. Форма для обратной связи находится ниже.
