Пластиковые трубы для скважины: разновидности и материал изготовления, особенности обсадки

Критерии выбора

Для обустройства обсадки необходимо иметь следующую информацию: глубина скважины, объем водоподачи, диаметр погружного электронасоса, также на выбор довольно сильно влияют финансовые средства потребителя. Чтобы определить, какая труба лучше для скважины, рассмотрим несколько вариантов скважинных источников для водоснабжения.

1. Для водозабора с помощью погружного электронасоса из неглубокой скважины (до 30 м) абиссинского типа лучше всего использовать полимерный трубопровод из НПВХ. В зависимости от финансовых возможностей выбирают тонкостенные изделия с резьбовым раструбовым соединением или толстостенные с разносторонней внешней и внутренней резьбой.
2. Для скважин на песке глубиной до 60 м хороший вариант — толстостенный НПВХ, при дальнейшем заглублении до 100 м можно рассмотреть различные методы с двойной обсадкой из полимеров. Неплохой вариант — применение снаружи жесткого трубопровода из НПВХ, а внутри оболочки из эластичного и менее устойчивого к нагрузкам ПНД.
3. Для глубин выше 100 м рационально применение жесткой металлической обсадной колонны, внутри которой можно разместить эластичный ПНД или жесткий НПВХ трубопровод.

Рис. 14 Внешний вид НПВХ-труб

1. В любом случае при выборе однотрубной или двухтрубной обсадки следует учитывать состав грунта, геологические факторы, уровень грунтовых вод. Не помешает выслушать по вопросу проведения обсадки отзывы высококвалифицированных специалистов.
2. При покупке ПНД изделий следует быть внимательным из-за того, что в торговой сети реализуют технический полиэтилен вторичной переработки и пищевой первичный материал. Их основное легко различимое отличие — расцветка: труба из вторичной гранулы обычно имеет темно-синий или насыщенный синий цвет, иногда встречается зеленый оттенок. Изделия из ПНД, выполненные из первичного сырья, в соответствии с ГОСТ обладают ярко-синим или голубым цветом.
3. Еще один критерий определения некачественного товара из ПНД — запах пластмассы. Оон может напоминать аромат кондитерских изделий, моющих средств, стирального порошка и прочее — все это говорит о материале изготовления из гранул вторичной переработки. Чистый первичный полиэтилен не имеет запаха и может использоваться в системах с питьевой водой без вреда для здоровья человека, в то время как полиэтилен из вторичного сырья допускается применять в системах водозабора для технических нужд.
4. При выборе диаметра колонны руководствуются дебитом (производительностью) источника и размерными параметрами электронасоса, при больших объемах водозабора стараются увеличить диаметр обсадной колонны. Насос подбирают таким образом, чтобы его диаметр не был меньше 5 мм внутреннего размера скважинного ствола, если используют мягкий ПНД трубопровод или водозабор проводят на больших глубинах, выбирают больший внутренний диаметр колонны с учетом деформации канала при сдавливании грунтом.
5. Качество резьбового соединения НПВХ определяют следующим образом — вкручивают трубу в другую или ее патрубок на три витка и затем двигают одну из деталей в стороны — большой люфт говорит о слабости крепления. Такое соединение обладает низкой герметичностью, а если понадобится демонтаж обсадки с извлечением колонны из скважинного ствола, резьба с большой вероятностью будет сорвана.

Рис. 15 Скважинные фильтры и конусная заглушка

Трубы из полимеров

В последнее время эти изделия становятся всё более популярны.

Плюсы пластмассовых труб:

• довольно долгий срок службы при условии аккуратной установки и эксплуатации продукции;
• химическая нейтральность изделий – пластик не реагирует с большинством агрессивных сред, угрожающих скважине, и не подвержен коррозии;
• отсутствие необходимости установки дополнительных фильтров от ржавчины (в связи с предыдущим пунктом);
• изделия имеют значительно меньший вес, чем металлические, что облегчает сборку конструкции, обслуживание и замену элементов;
• такие трубы стоят относительно недорого;
• большой типоразмерный ряд выпускаемой продукции, дающий возможность подобрать для каждой скважины трубы нужных параметров;
• возможность использовать трубы при обустройстве скважин любого типа и размера, хотя наиболее часто они применяются при бурении тоннелей в песчаной среде глубиной около 50-60 м;
• идеально подходят для конструирования фильтровальных колонн.

Минусы продукции:

• небольшая устойчивость к механическому воздействию, вследствие чего трубы нужно аккуратно устанавливать, не допуская повреждений поверхности; кроме того, при воздействии агрессивных внешних факторов возможны повреждения скважины;
• невозможность очистить заиленный участок с помощью буровых установок.

Условия для обустройства скважины

Существуют правила, которые нужно соблюдать при возведении абиссинского колодца. Он представляет собой артезианскую скважину, в строении которой должна быть узкая труба. Обычно её диаметр составляет 2,5-4,5 см. Жидкость поступает за счёт работы насоса из водоносного слоя грунта.

Чтобы правильно сделать абиссинский колодец своими руками, нужно предварительно тщательно ознакомиться с теорией

Такие скважины обустраивают на дачах или загородных участках, где люди не нуждаются в потреблении воды в значительных количествах. Но этой жидкости будет достаточно, чтобы поливать растения. Если будет её мало, то можно обустроить пару таких колодцев в разных местах на участке, так как они обладают небольшими размерами.

Необходимые условия для создания скважины:

• Почва должна быть песчаной или щебнистой. При этом глубина залегания вод в грунте не должна превышать 20 метров. Оптимальное значение составляет от 5 до 8 метров.
• Если грунт глинистый или твёрдый, то будет сложно или вообще невозможно обустроить колодец. Нельзя будет вбить трубу и достичь уровня водоносного слоя.
• Может возникнуть проблема с диаметром трубы. Если она недостаточного размера, чем положено для конкретно обустраиваемой скважины, то вместо погружного насоса придётся использовать специальное приспособление. Нужно будет приобретать вакуумный аппарат.

Основные типы труб

Современные обсадные трубы делают из трех различных материалов — ПНХ-пластмассы, сталь и асбестоцементные смеси. При выборе нужно учесть множество особенностей и нюансов — назначение скважины, тип грунта, глубина залегания грунтовых вод (в случае водонапорных установок). Ниже мы кратко рассмотрим основные разновидности и узнаем о том, в каких сферах их чаще всего используют.

Стальные

Стальные трубы обычно используются в сфере нефтегазовой промышленности, где требуются повышенные показатели устойчивости относительно давления грунта в скважине. Однако помимо очень высокой прочности у стальных труб есть серьезные недостатки — чувствительность к воздействию воды (в случае колодцев и питьевых источников), высокая стоимость, не самый простой монтаж и другие.

Чтобы минимизировать вероятность ржавчины, в системе рекомендуется поставить фильтр, который будет смягчать воду.

Также сегодня в продаже много стальных труб с дополнительным покрытием:

• Оцинкованная сталь. Главный плюс — полная устойчивость к коррозии. Однако частички цинка могут попадать в воду, а цинк является достаточно токсичным элементом для человека. Поэтому оцинкованная сталь может применяться только с сфере газовой и нефтяной промышленности. Для создания колодцев этот материал не подойдет.
• Трубы на основе нержавеющих сплавов. Не ржавеют при длительной эксплуатации и полностью безопасны. У них есть один серьезный недостаток, который сводит на нет все преимущества — очень высокая цена. В случае скважин гораздо проще использовать пластик.
• Трубы с эмалированным покрытием. Не ржавеют и полностью безопасны для человека. Недостатки — неудобный монтаж, достаточно тонкие стенки, достаточно серьезная чувствительность к механической деформации.

Пластмассовые

Самые массовые и популярные. Их делают из различных материалов — ПВХ, полиэтилен и другие. У пластмассовых труб есть масса плюсов в сравнении с металлом:

• Полная экологическая безопасность при правильном применении.
• Невосприимчивость к коррозии (даже в случае постоянной работы).
• Простота монтажа, высокое качество герметичности, большой срок годности.
• Достаточно низкая цена и доступность.

Однако нужно помнить, что пластик не слишком хорошо переносит механическое воздействие и высокое давление. Поэтому пластиковые трубы нельзя использовать на глубине более 50 метров. В этом случае предпочтение рекомендуется отдать металлическим изделиям того или иного типа.

Асбестоцементные

На практике очень часто применяется обсадная труба из асбестоцементных смесей. Обладают низкой ценой при отличных технико-эксплуатационных характеристиках. Однако врачи рекомендуют полностью отказаться от использования асбестоцементных труб. В некоторых европейских странах использование асбестоцемента запрещено на законодательном уровне. В состав асбеста входит большое количество вредных примесей, которые влияют на работу легких и вызывают рак.

Список источников и литературы:

• Кривцов, А. И., Мигачев, И. Ф., Ручкина, Г. В. Геологическая служба и развитие минерально-сырьевой базы. М.: ЦНИГРИ, 1993.
• Башкатов Д. Н., Панков А. В., Коломиец А. М. Прогрессивная технология бурения гидрогеологических скважин //М.: Недра. — 1992.
• Буровая карта России – Журнал «Сибирская нефть» — ПАО «Газпром нефть»

Трубы из полимеров

В последнее время эти изделия становятся всё более популярны.

Плюсы пластмассовых труб:

• довольно долгий срок службы при условии аккуратной установки и эксплуатации продукции;
• химическая нейтральность изделий – пластик не реагирует с большинством агрессивных сред, угрожающих скважине, и не подвержен коррозии;
• отсутствие необходимости установки дополнительных фильтров от ржавчины (в связи с предыдущим пунктом);
• изделия имеют значительно меньший вес, чем металлические, что облегчает сборку конструкции, обслуживание и замену элементов;
• такие трубы стоят относительно недорого;
• большой типоразмерный ряд выпускаемой продукции, дающий возможность подобрать для каждой скважины трубы нужных параметров;
• возможность использовать трубы при обустройстве скважин любого типа и размера, хотя наиболее часто они применяются при бурении тоннелей в песчаной среде глубиной около 50-60 м;
• идеально подходят для конструирования фильтровальных колонн.

Минусы продукции:

• небольшая устойчивость к механическому воздействию, вследствие чего трубы нужно аккуратно устанавливать, не допуская повреждений поверхности; кроме того, при воздействии агрессивных внешних факторов возможны повреждения скважины;
• невозможность очистить заиленный участок с помощью буровых установок.

Определение обсадных труб подходящего типа

Критерии выбора обсадных труб

Обсадные трубы из стали

В первую очередь выбор типа трубы будет зависеть от глубины залегания водоносного слоя – его надо определить заранее. Для этого в скважине на участке по соседству замеряется уровень воды и уточняется состав грунтов на той площадке, где будет происходить бурение.

С этими данными можно начинать подбор – труба обсадная для скважин для конкретного участка должна выбираться с учетом недостатков и достоинств каждого вида.

Трубы из стали

В качестве обсадных труб наиболее часто применяют трубы из стали, толщина стенок которых 6 мм. Такие трубы прекрасно выдержат напор грунта и способны хорошо функционировать в течение полувека.

Установить стальные трубы рекомендуется в тех случаях, когда предположительны подвижки грунтов, из-за которых буровая скважина может разрушиться при использовании другого типа трубы. У стальных труб есть недостатки – подверженность коррозии и высокая стоимость.

Асбестоцементные трубы

Трубы обсадные из асбестоцемента

Такой вид труб, как асбестоцементная обсадная труба для скважин, успешно и  довольно давно применяется в этом качестве. Длительный срок эксплуатации без аварий, небольшая стоимость делают их весьма распространенными.

Недостатки труб из этого материала – хрупкость и довольно толстые стенки. Бурение из-за этого проводится буром с большим диаметром, чем положено по расчету.  Помимо этого, не все буровики умеют правильно проводить стыковку отдельных звеньев труб в скважине.

Трубы из пластика

В последнее время становятся очень популярными пластиковые обсадные трубы для скважин.

Их можно поделить на три типа:

• трубы из п/э низкого давления;
• трубы из поливинилхлорида ПВХ;
• трубы из полипропилена ПП (пропиленовые трубы также широко используются для монтажа систем отопления).

Обсадные трубы для скважин пластиковые независимо от разновидности имеют гораздо меньшую стоимость, чем стальные, а также более герметичны, да и по весу меньше, чем трубы, к примеру, из асбестоцемента. Кроме того, эти трубы достаточно просты в монтаже. Их недостатки – небольшая прочность и чувствительность к механическим повреждениям.

Необходимо понимать, что трубы обсадные пвх для скважин имеют наилучшие показатели по соотношению цены и прочности, но у стальных труб в качестве обсадных при использовании в сложных грунтах и скважинах альтернатив не имеется. Хотя специалисты, конечно, могут утверждать и обратное.

Обсадные трубы из пластика

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

Строить или не строить: взвешиваем плюсы и минусы ↑

Если есть возможность обеспечить именно такой тип водоснабжения на участке, то лучше действительно остановиться на нем. Преимущества абиссинского колодца неоценимы, но далеко не всегда его обустройство целесообразно. Бывает и так, что построить его невозможно или настолько трудно, что лучше отказаться от этой затеи и выбрать другой тип источника.

Удобство водоснабжения с помощью абиссинского колодца ↑

• Простота и дешевизна. Скважина-игла – самый простой способ получить воду. Чтобы ее обустроить, нужно минимальное количество ресурсов.
• Скорость. На все работы уйдет максимум 10-11 часов.
• Высокое качество воды. Из-за особенностей конструкции в воду не попадают загрязнения с поверхности земли, она остается чистой независимо от внешних факторов. Концентрация растворенного железа в воде обычно низкая, не нужны специальные фильтры.
• Длительное время эксплуатации. Скважины служат по 10-30 лет. Срок зависит от качества труб. Если они выбраны правильно, конструкция прослужит еще дольше.
• Высокий дебит. Вода хорошо просачивается через песок, поэтому водоотдача пласта высока. Дебит составляет 0,5-3 куб.м/час, иногда даже 5 куб.м/час. Этого достаточно для обеспечения всех бытовых нужд и полива огородных растений.
• Возможность демонтажа. При необходимости сооружение можно разобрать и перенести на новое место.
• Компактность. Сооружение занимает мало места и может быть установлено где угодно.

• Сохранение ландшафта. При строительстве абиссинского колодца можно обойтись без тяжелой техники и спецоборудования. Это позволяет сохранить ландшафт участка, не нужно обустраивать подъездные пути.
• Можно поднять воду вручную. В местностях, где часто отключают электроэнергию, владельцы абиссинских колодцев перестраховываются, устанавливая, помимо насосов, ручные качалки. Это гарантирует «запасный выход», если электричество пропадет надолго. Из-за небольшой глубины залегания нет проблем с ручным перекачиванием воды.

Вода в абиссинском колодце всегда остается кристально чистой

Какие трудности могут возникнуть при строительстве скважины-иглы ↑

Конструкция очень «требовательна» к геологическим условиям. Если вода проходит в слое песка и щебня и залегает на нужном уровне, то проблем не будет. Но если глубина хоть немного больше, возникнут трудности из-за насосов. Теоретически с помощью поверхностных насосов воду можно поднимать с глубины до 10,3 м. Вероятно, в лабораторных условиях так и есть. На практике КПД устройств низкий, из-за этого и гидравлических потерь максимально допустимая глубина – 8-9 м.

Если решать проблему, опуская насос к зеркалу воды, то придется копать кессон. В результате конструкция обойдется значительно дороже, целесообразность такого мероприятия под большим вопросом. Если же в качестве решения выбрать погружной насос, то вряд ли колодец можно будет назвать абиссинским. Но такой вариант тоже возможен. В этом случае устанавливают не полуторадюймовые трубы, а диаметром в 133-159 мм и используют центробежные погружные устройства. Подойдут насосы «Ручеек», «Инзер», «Водолей-3», «Малыш».

При глубине залегания водоносного пласта более 8 м можно установить компактный погружной насос