Виды обсадных труб и правила их использования

Обсадка скважины пластиковыми трубами

Итак, скважина пробурена и обсажена стальной трубой до известняка, вода стоит в известняке и не поднимается в стальные трубы. Вы не можете опустить глубинный насос в голый известняк (потому, что застрянет), поэтому его предварительно обсаживают ПНД трубой и потом в эту трубу ставят насос. Раньше для обсадки известняка использовали металлические трубы, но они стоят дорого, сегодня конкуренция набрала угрожающие масштабы и в погоне за лучшей ценой все перешли на пластиковые трубы.

При обсадке известняка, пластиковую трубу принято выводить на несколько метров выше воды, чтобы не всплыла.

Распространен миф, что если вывести пластиковую трубу под верх, то это дает дополнительную защиту от грунтовых вод в случае сквозной коррозии стальной трубы. Вынуждены вас огорчить: это не сработает в большинстве случаев. Если проржавеет стальная труба, то вода попадет в межтрубье, оттуда в известняк, а потом к вам в дом. Если же сталь проржавеет очень сильно, то пластик сдавит глинами.Но иногда реализуют такую конструкцию скважины, когда пластиковую трубу не опускают до дна, а делают своеобразный карман в известняке, где пластик затянет глинами. Это защитит скважину от верховодки даже в случае сквозной коррозии стали.
Часть буровых организаций предлагают поставить пакер в скважину, который выглядит как намотка на пластиковую трубу, он призван закрыть пространство между пластиком и сталью и обеспечить герметичность. Но пока спускают трубу с намоткой в скважину, эта намотка разболтается, порвется и толку от нее не будет. Но главное, что никто никогда не поймет, вышел пакер из строя или нет, вода ведь все равно будет чистая и прозрачная.
Встречаются более сложные варианты пакеров, но это дополнительные деньги, дополнительное время на их установку, а сейчас все компании идут по пути предельного сокращения затрат и никто не будет заниматься этим бесплатно.

А теперь самое популярное: многие буровые организации говорят, что установив пластиковую трубу, вы будете пить воду только из нее. Они просто бросают эту трубу в скважину, и она там болтается. В ней стоит вода, но также вода стоит и между пластиковой и стальной трубой. Об этом говорить не положено, вы ведь все равно это не узнаете. Так работает большинство буровиков без должного опыта.
Естественно, если проржавеет сталь, то верховодка будет у вас в кране.

Применение для скважин на воду

При бурении скважин на воду применяется три вида обсадных труб: пластиковые, стальные и асбоцементные. С целью экономии финансовых средств и упрощения монтажа рекомендуется использовать пластиковую обсадку (ПВХ либо НВПХ).

Монтаж обсадной трубы выполняется при обустройстве водяных скважин на любую глубину. Погружение обсадки выполняется по завершению бурения полости. Используются составные трубы, стыкующиеся посредством резьбового соединения.

Диаметр обсадной трубы и самой скважины подбирается исходя из требуемой продуктивности источника. Сечение обсадки должно быть таким, чтобы в ней можно было расположить дренажный насос. Нижние секции обсадной колонны выполняются из перфорированных изделий, отверстия которых перекрываются сетчатым фильтром.

Ведется множество споров о том, какие трубы для обсадки скважин на воду лучше использовать – стальные, асбоцементные либо пластиковые. Ключевым недостатком металлических изделий является склонность к коррозии, которая может стать причиной характерного привкуса ржавчины и наличия осадков в воде, для очистки которых придется покупать недешевое фильтрующие оборудование, да и сами железные изделия стоят гораздо дороже аналогов.

Обсадные трубы из асбоцемента – бюджетное решение, недостатки которого заключаются в большой толщине стенок, что уменьшает полезный объем скважины, а также сомнительная санитарная пригодность (существуют исследования, указывающие на то, что асбоцемент является канцерогеном).

В целом, асбоцементные изделия можно применять для обсадки скважин при соблюдении следующих условий:

• при обустройстве артезианской скважины (такая труба не может иметь перфораций, что делает невозможным обустройство фильтрующей колонны в скважинах на песок);
• при наличии гигиенического сертификата на изделие.

По совокупности эксплуатационных качеств лучше всего для скважин на воду подходит пластиковая обсадная труба. Такие изделия просты в монтаже, дешевы, устойчивы к коррозии и долговечны (срок эксплуатации до 50 лет).

Пластиковая обсадка для скважин на воду

Для изготовления пластиковых обсадных труб может применяться четыре вида материалов:

• ПВХ – поливинилхлорид;
• нПВХ – непластифицированная разновидность поливинилхлорида;
• ПНД – полиэтилен низкого давления;
• ПП – полипропилен.

Наиболее востребованными являются изделия из НПВХ. В отличие от стандартных ПВХ изделий, трубы НПВХ классифицируются как напорные – они имеют большую механическую прочность и устойчивость к деформациям, что позволяет применять их в скважинах глубиной до 300 м.

Пластиковые обсадные трубы из ПВХ и НПВХ для скважин на воду производятся в следующие типоразмерах:

• Диаметр 90 мм, толщина стенки 5 мм;
• ДУ 110, толщина 6.3 мм;
• ДУ 125, толщина 7.6 мм;
• ДУ 140, толщина 10 мм;
• ДУ 165, толщина 12 мм.

Чаще всего применяются трубы диаметром 90 и 125 мм, поскольку под такой размер выпускается большая часть современных скважинных насосов.

Секции трубы (длина 3-12 метров), в зависимости от конструктивных особенностей, могут стыковаться в обсадную колонну двумя способами – с помощью резьбы либо раструба. Наибольшую надежность и герметичность обсадки обеспечивает резьбовое соединение, которое легко собирается своими руками,  однако изделия с резьбой стоят дороже аналогов с раструбом.

Ведущим отечественным производителем полимерных обсадных труб из ПВХ и НПВХ является компания “Кормелл”, которая поставляет на рынок продукцию всех распространенных типоразмеров. Помимо фирмы “Кормелл” также хорошо зарекомендовала себя продукция компаний “СПТ”, “Бикс” и “Омега”.

Какой вариант сборки колонны лучше?

Свод требований к обсадным трубам и технологиям соединения сегментов скважинной колонны отображен в ГОСТе 632-80. Положением допускается использование разных методов сборки.

Исходя из способа стыковки, подбирается соответствующий тип трубы, поэтому это вопрос надо решить еще на стадии проектирования скважины.

№1 — неразъемный контакт труб под сварку

Сварка обеспечивает наиболее жесткое соединение металлических труб. Основное достоинство метода сегодня ставится под сомнение представителями ряда бурильных компаний, которые делают акцент на слабых местах сварки:

• вероятность недостаточной герметичности сварочного шва;
• возможность отклонения трубы по вертикальной оси, что затруднить монтаж колонны в скважину;
• недостаточная коррозийная защита шва.

Однако при высоком уровне профессионализма сварщика перечисленных дефектов не будет. Большинство строительных конструкций (мосты, фермы, нефтепроводы) возведены из стали и, как правило, они сварные.

Другой вопрос, что качественное выполнение работы требует сварочного оборудования и привлечения квалифицированного электросварщика.

Эти меры повышают себестоимость выполняемых работ, уменьшая прибыль и конкурентоспособность исполнительной организации.

№2 — водоподъемные каналы с резьбой

При обсадке скважины металлопрокатом 90% бурильных компаний используют резьбовое соединение, указывая на нормативы ГОСТа.

Звучит достаточно убедительно, но менеджеры организаций часто умалчивают, что стандарты актуальны для труб диаметром от 146 мм и толщиной стенки не меньше 6 мм.

Использование резьбовой технологии значительно сокращает срок службы обсадной колонны.

Применение резьбового соединения на пластиковых магистралях не имеет столь плачевных последствий, а наоборот, считается наиболее надежным. Предусмотрено несколько вариантов стыковки полимерных труб:

1. Ниппельное. Резьба нарезается с внутренней стороны пластиковых труб. Два элемента соединяются через ниппель с внешней резьбой. Диаметр шурфа не увеличивается.
2. Муфтовое. С двух концов трубы предусмотрена внешняя резьба. Стыковка происходит с помощью накладной муфты, которая увеличивает диаметр проходки.
3. Раструбное резьбовое. Используются сегменты с резьбой на наружной и внутренней поверхности – стыковка осуществляется без дополнительных элементов.

При раструбной стыковке допустимо незначительное расширение диаметра в местах соединения.

Особенности эксплуатации

Одна из особенностей касается того случая, если на строительном участке имеются грунтовые воды природного или же производственного происхождения. В таких случаях принято использовать обсадные трубы только из асбестоцемента. В этой ситуации необходимо также укрепление шахты. Исключением являются лишь те случаи, когда грунты принадлежат к тугопластичным или же набухающим.

Если на строительном участке наблюдаются любые условия, которые можно отнести к группе сложных геологических, то использование обсадной трубы для буронабивной сваи становится обязательным

Наиболее важно соблюдать данное правило в том случае, если район строительных работ находится там, где случаются оползни или же землетрясения, лавины. Такие случаи являются исключением и в том плане, что обсадные трубы также остаются в грунте, а не изымаются

Если скважина бурится, к примеру, для колодца, где в будущем будет наблюдаться избыточное давление влаги, то стенки также стоит укреплять.

Порядок бурения скважины и установки обсадной трубы своими руками

Поскольку проведение работ по бурению – в любом случае достаточно сложная операция, от качества выполнения которой зависит пригодность добываемой воды, а значит, здоровье потребителей, обустройство скважины лучше доверить профессионалам.

Кроме того, хотя бы один помощник при выполнении работы всё же будет необходим.

Перед началом работы нужно удостовериться, что в наличии есть все перечисленные инструменты:

• молотки, кувалды и гаечные или накидные ключи необходимых размеров;
• ворот, необходимый для вращения трубы в земле для более точной установки;
• тренога, с помощью которой работа протекает намного быстрее и с меньшими усилиями;
• бур в виде желонки, имеющий резьбу для соединения с трубой.

Порядок работы:

1. С помощью бура, соединённого с трубой, проделывают в земле скважину. Бур необходимо время от времени извлекать и очищать, а по достижении глубины 2 м пора вставлять привезённую трубовозом обсадную трубу, по мере заглубления наращивая обсадку.
2. По достижении водоносного уровня, обсадную трубу фиксируют на земле, через канал проводят полимерную трубу, соединённую с насосом.

Несмотря на широкий выбор материалов, инструментов и справочных данных, неверный выбор проектировщика может привести к ухудшению качества добываемой воды и снижению долговечности службы скважины. поэтому, если есть возможность, всё же следует пригласить специалиста хотя бы для консультирования владельца участка и правильного подбора элементов под имеющийся тип грунта.

Обсадка скважин (однотрубная и двойная)

В зависимости от глубины скважин используют различные способы их обсадки, отличающиеся применяемыми материалами труб, технологией проведения монтажных работ, размерными параметрами обсадных колонн. Все скважины для индивидуального водозабора условно делят на три категории, в которых используют следующие методы монтажа скважин.

Абиссинские. Источники рассчитаны на водозабор из поверхностных подземных водных пластов, глубина шахты редко превышает 30 м, поэтому давление грунта на стенки колонны незначительно. Если используют поверхностью насосную станцию с глубиной погружения напорного патрубка не более 9 мм, вместо колонны из отдельных труб используют длинный отрезок ПНД-трубы подходящего диаметра на катушке.

В случае, если зеркало воды ниже 9 м от поверхности земли, в скважину помещают погружной электронасос. Для монтажа колонны используют пластиковый толстостенный трубопровод из полиэтилена низкого давления ПНД или тонкостенный из непластифицированного поливинилхлорида НПВХ.

Так как дебит абиссинской скважины не слишком высок, для экономии финансовых средств в ней рационально применять погружной электронасос средней мощности диаметром 3 дюйма (75 мм) и можно использовать полимерные трубы с небольшим поперечным размером.

Наружный диаметр D скважинного трубопровода под размер данного 3-х дюймового электронасоса рационально выбрать стандартным значением 90 мм (проходной диаметр канала Dn при этом равен 80 мм). Следует отметить, что зазор в 5 мм с учетом погрешностей в изготовлении труб является предельным, поэтому данные обсадные колонны используют при поперечных размерах электронасосов не более 75 мм (подойдет для Grundfos SQ с Dn=74 мм, Aquario ASP с Dn=75 мм) или выбирают следующий, более высокий трубный типоразмер (оптимальный вариант — наружный диаметр D=110 мм с толщиной стенки 7 или 9 мм).

Рис. 11 Варианты обсадки

Скважины на песке. Глубина песчаных скважин доходит до 70 м, поэтому колонна испытывает более сильное давление грунта. Также дебит скважин на песке выше, чем у абиссинских источников — это требует применения более мощных электронасосов стандартным диаметром 4 дюйма (100 мм).

Для обустройства скважинной шахты подойдут полимерные трубы НПВХ с толстыми стенками, допустимая глубина их установки не превышает 100 м. Оптимальный вариант для размещения 4 дюймовых электронасосов — труба с наружным диаметром 125 мм, при толщине стенки 7 или 9 мм ее проходной диаметр Dn будет равен 111 или 107 мм соответственно.

Артезианские скважины. Артезианские подземные источники считаются самыми глубокими, в бытовых скважинах расстояние от поверхности земли до водного бассейна может достигать 200 м. Поэтому для их монтажа используют прочные стальные трубы, но из-за того, что они подвержены коррозии, в них обычно вставляют полимерный коррозионностойкий трубопровод. Двухтрубная обсадка скважин выдерживает значительные внешние нагрузки и оптимальна с точки зрения экономии финансовых средств — срок службы артезианских скважин достигает 50 лет, поэтому колонна должна иметь аналогичное долголетие.

Для внешней обвязки с точки зрения коррозионной стойкости хорошо подойдут стальные трубы с повышенным содержанием углерода из качественной стали марки Ст20 или Ст45, также их можно применять непосредственно в скважинном источнике с питьевой водой при высокой толщине стенок.

Следует отметить, что согласно ГОСТ полимерные и стальные трубы имеют согласованные поперечные размеры для организации двойной обсадки: если выбрать диаметр обсадных труб для скважин из стали D=140 мм, согласно таблице на рис. 3 для стенки 7 мм получаем внутренний размер Dn=125,7 мм — это пространство отлично подходит для установки внутрь полимерной трубы диаметром D=125 мм.

Если глубина артезианской скважины не превышает 100 м, можно использовать более дешевую двойную обсадку полимерными трубопроводами ПНД или НПВХ, в любом случае принятие окончательного решения лучше оставить опытным специалистам организаций, проводящих бурение и обвязку скважинных источников.

Рис. 12 Типы трубных соединений

Разновидности обсадных труб

На практике используются трубы из разных материалов. Каждая из них имеет свои недостатки и преимущества. В прошлом для этих целей даже применялись конструкции из дерева. Но сейчас актуальны другие, более практичные материалы. Приведем основные из них:

Трубы из асбестоцемента

Обсадная труба из асбестоцемента уже давно применяется для скважин. Стоит отметить, что в настоящее время их используют все реже, причем в основном для обеспечения водой технических сооружений, а для бытового водоснабжения она вовсе не применяется. Этот вариант отличается низкой стоимостью и длительным сроком эксплуатации.

К недостаткам обсадной трубы из этого материала относят большую толщину стенок, что влечет за собой возникновение трудностей при её установке и существенное увеличение массы трубы. Без специальных навыков скрепить части обсадной колонны из асбестоцемента довольно сложно. Также нужно сказать, что этот материал довольно хрупок.

Трубы из стали

Еще совсем недавно этот материал для обсадных труб использовался везде. Стальные колонны для скважин можно использовать для обустройства водоснабжения на большой глубине, в том числе и создании артезианских конструкций. Эти трубы отличаются высокой прочностью, для обсадки применяют их толстостенный вариант (не менее 6 миллиметров). Срок эксплуатации стальных обсадных труб может превышать 50 лет. Металлические трубы легко устанавливать за счет удобных резьбовых соединений, специалист смонтирует систему из стали очень быстро.

К явным минусам труб из стали следует отнести их внушительную стоимость (цена обсадной колонны составляет существенную часть расходов на обустройство и бурение скважины), но самым главным недостатком этой системы является подверженность материала воздействию коррозии. Именно этот фактор сокращает срок службы скважины. Помимо этого, наличие ржавчины значительно снижает качество получаемой питьевой воды.

Трубы из полимерных материалов

Все большую популярность для обстановки обсадных колонн набирают материалы из пластика. Чаще всего используют такие виды полимеров, как трубы ПНД, трубы ПВХ и трубы из полипропилена. Первый вариант отличается тем, что обсадные колонны из этого материала производятся в виде бухт большой протяженности, поэтому есть возможность установки трубы без стыков.

Это значительно улучшает герметичность системы. Трубы ПВХ для обустройства скважин используют немного реже. Сейчас на рынке появляются обсадные колонны из НПВХ, которые можно использовать для источников питьевой воды. Полипропиленовые колонны используют значительно реже предыдущих вариантом, но это не умаляет его преимуществ. Чаще такой материал используется для разводки водопроводной системы.

К преимуществам полимерных труб, а именно ПВХ, ПНД и ППН относят:

• Оптимальное соотношение стоимости погонного метра материала и прочности. Обсадка скважина пластиковыми трубами обойдется намного дешевле, чем колоннами из стали.
• Срок службы полимерных систем превышает 50 лет, поэтому можно сказать, что он неограничен.
• Трубы имеют небольшую собственную массу, поэтому их легко устанавливать.
• Использование пластиковых обсадных колонн позволяет добиться высокого показателя герметизации скважины.
• Полимеры не разрушаются под влиянием химических элементов, применяемых при дезинфекции и регенерации скважин.

Главным преимуществом пластиковых труб, безусловно, является их полная устойчивость к воздействию коррозии.

Все эти преимущества, которыми обладают пластиковые обсадные трубы для скважины, определяют существующий на них спрос. Но не стоит считать их полным решением существующих проблем. Трубы из ПВХ всё же имеют недостаточно высокую механическую прочность, ее можно легко повредить. При бурении скважин в тяжелых условиях с труднопроходимым грунтом или в тех случаях, когда почва подвергается смещению, лучше отдать предпочтение классическим обсадным трубам из стали.

Из-за необходимости точной оценки строения пород в месте обустройства скважины, выбор материала для обсадных колонн должен производить квалифицированный специалист. Обсадку скважин и бурение нужно доверять профессиональным компаниям, которые могут выполнить весь комплекс работ по водоснабжению, начиная от бурения и заканчивая разводкой и обустройством водопроводной системы.

Какой тип изделий выбрать

Если вам необходима обсадная колонна скважины, сделать ее можно из труб различного типа:

• асбоцементных;
• пластиковых;
• стальных и др.

Их отличает не только цена, но и эксплуатационные характеристики. Ниже представлено подробное описание каждого типа изделий.

Трубы из асбоцемента

Данный тип материалов успешно применяется на протяжении многих лет, поскольку они характеризуются следующими положительными качествами:

• нейтральность;
• устойчивость к влиянию коррозии;
• устойчивость к влиянию химических веществ.

Труба в скважине

Однако помимо положительных свойств есть и негативные, которые и привели к падению популярности данного материала:

• высокие требования к герметичности и аккуратности стыков;
• невозможность установки в песчаном грунте;
• невозможность оборудования скважин, глубина которых превышает сто метров;
• высокая цена материала.

Стальные трубы

Данные модели обладают повышенной устойчивостью к фактически любым нагрузкам.

Однако эта положительная характеристика нивелируется негативными:

• подверженностью коррозии;
• высокое содержание железа в воде;
• необходимости установки фильтра для борьбы с железом и ржавчиной;
• вероятность выхода из строя насоса в результате попадания в него ржавчины;
• металлический привкус воды;
• сложность установки.

Стальные модели

Отметим, что установка обсадной трубы в скважину в данном случае выполняется только на двух видах грунтов:

• песчаном;
• известняковом.

Пластиковые модели

Данный тип сегодня считается наиболее оптимальным, поскольку:

• надежный;
• простой в монтаже;
• долговечный;
• недорогой.

Однако, если вас интересует как установить обсадную трубу в скважину, если выбрано пластиковое изделие, то обратите внимание, что они подходят только для неглубоких источников

Пластиковое изделие с резьбой

Для монтажа чаще всего используются следующие виды изделий:

• из непластифицированного поливинилхлорида;
• полипропиленовые;
• полиэтиленовые.

Обсадные трубы нПВХ

Виды обсадных труб для скважин

Каждый из них имеет ряд преимуществ и недостатков, что определяет целевое назначение. Если не понятно, какие трубы лучше для скважин той или иной глубины, читайте далее или обратитесь к специалистам.

Трубы из металла

Здесь есть еще одна классификация. Изделия делятся на виды, и бывают:

• чугунными или стальными;
• эмалированными;
• оцинкованными;
• из нержавейки.

Сказать однозначно, какая обсадная труба для скважины лучше нельзя, потому что каждый тип находит применение в зависимости от климата, особенностей грунта, глубины залегания водоносных платов, других факторов.

Самым популярным видом металлических обсадных труб являются стальные. Сталь применима для устройства артезианских скважин, когда глубина доходит до отметки залегания известняковых водоносных пластов. Не знаете, какую трубу выбрать для скважины? Сталь – универсальный материал, который подойдет для источника любого типа и целевого назначения. Преимуществами являются:

1. Продолжительный период эксплуатации.
2. Высокая несущая способность при небольших габаритах.
3. Невосприимчивость к внешним механическим воздействиям и деформациям.
4. Устойчивость к истиранию, возможность чистить источник от донных отложений.

За все перечисленные требования к обсадным трубам придется заплатить. Высокая стоимость и большой вес – это минуты металлический обсадок для скважин. В процессе эксплуатации у воды появляется металлический привкус. Самостоятельно смонтировать шурф тяжело ввиду большой удельной массы.

Трубы из асбестоцемента

Это материал, себестоимость которого ниже. Он устойчив к воздействию солей. Асбестоцемент уже много лет используется при строительстве гидросооружений. Перечень главных преимуществ следующий:

1. Исключается появление очагов коррозии.
2. Допустимый эксплуатационный период – 65 лет.
3. Стоимость доступна, всегда имеется в продаже.

Но есть и ряд недостатков, и первый из них заключен в том, чтобы такие обсадные трубы не применяют для обустройства артезианской скважины. Кроме того:

1. Сложный монтаж, необходимость применения спецтехники.
2. Материал хрупкий, боится механических ударов, что усложняет транспортировку.
3. Предусмотрено фланцевое соединение или сочленение стык в стык, что не гарантирует герметичность.
4. Требуется регулярное обслуживание. На поверхности появляется налет, который придется снимать.

Диаметр обсадной трубы для скважины и толщина стенок варьируется, но представленный ассортимент обладает меньшим диапазоном сфер применения, чем металл или пластик.

Трубы из пластика

Полиэтилен НД, ПВХ и полипропилен продолжает выдавливать с рынка конкурентов из металла и бетона. Популярность обеспечили конкурентные преимущества, коих много:

1. Увеличенная продолжительность эксплуатации.
2. Абсолютная инертность по отношению к солям и другим химическим элементам.
3. Исключено появление очагов коррозии, гниения.
4. Малый удельный вес позволяет выполнять работы без строительной техники.
5. Предусмотрено резьбовое соединение, позволяющее добиться абсолютной герметичности.
6. Простота транспортировки, хранения, использования ввиду малого веса.

Чтобы понять, какую трубу лучше использовать для скважины, если бюджет ограничен, добавьте в этот список низкую стоимость. Недостатком можно выделить ограничение по глубине скважины, которая не может превышать 60 метров. В остальном все зависит от выбранной толщины стенок и геометрии сечения.

Расчет диаметра трубы для обсадки скважины

Рассчитывая планируемый дебит, нельзя забывать, что он напрямую зависит от диаметра обсадных труб. Иными словами, запас воды больше в том источнике, для устройства проектом предусмотрен больший диаметр труб для скважины на воду.

Но и это не единственный фактор, влияющий на выбор. В учет берутся параметры насосного оборудования, которое планируется установить. В среднем, чтобы прокачать 4 кубометра воды, потребуется насос, диаметр корпуса у которого порядка 8 см. Должен быть запас, который составляет по 5 мм с каждой стороны.

Это расстояние от насоса до внутренней поверхности обсадной трубы. Поэтому в данном случае к 80 мм нужно прибавить 2 раза по 5 мм. Получается, что для реализации поставленной задачи потребуется обсадная труба, диаметр которой 100 мм.