Конструкции артезианских скважин

Бурение артезианских скважин предусматривает монтаж обсадных труб. Они предназначены для изоляции стенок скважины от рабочего пространства ствола, как в процессе бурения, так и при эксплуатации. Обсадные трубы обеспечивают прочность и герметичность скважины при воздействии на нее внешних сил.

При выборе конструкции желательно руководствоваться:

1. Геологическими особенностями местности (характеристики и типы грунтов), в которых будет проводиться бурение.
2. Гидравлическими характеристиками водоскважины. По своим гидравлическим параметрам артезианские источники водоснабжения являются напорными, так как артезианская вода находится между двумя мощными водоупорными слоями, которые создают для артезианской воды избыточное гидравлическое давление. При бурении происходит вскрытие водоупорного горизонта и артезианская вода, находясь в сжатом состоянии, поднимается вверх по стволу до определенного уровня.
   География наших работ ограничена Московской и соседними с ней областями (Тульской, Калужской и Владимирской). В этих областях артезианская вода находится в известняке.
3. Требуемой производительностью источника. От этого зависит выбор обсадной колонны и оборудования. В качестве обсадной колонны применяют стальные и пластиковые трубы.

Рассмотрим подробное влияние указанных факторов в их взаимосвязи на выбор конструкции индивидуальной артезианской водоскважины в частных загородных домах.

1-й вариант: классическая однотрубная конструкция

• Благоприятная» геология местности: отсутствие пород, существенно затрудняющих бурение (сыпучие грунты, валуны, окремненные известняковые породы и другие).
• Известняк водоносный, напорный. Уровень воды выше уровня известнякового слоя. По своей структуре известняковый слой крепкий, однородный, без посторонних прослоек песка и глины.
• Требуемый дебит источника – для водоснабжения загородного дома.

При таких исходных данных используется такая конструкция водоскважины (Рисунок 1). Обсадная колонна - сталь 133 мм или 159 мм. Устанавливается в водоскважину от ее начала до известнякового слоя. В этом слое ствол источника не обсаживается и остается открытым, который и обеспечивает водоприток.

Дебит такой водоскважины до 3,0 м³/час при использовании обсадных труб диаметра 133 мм или до 5,0 м³/час при использовании труб диаметра 159 мм.

2-ой вариант: двойная система обсадных труб

• «Благоприятная» геология местности.
• Известняк слой водоносный, но не напорный. Уровень воды в стволе источника ниже уровня этого слоя.
• Нужный дебит скважины – для водоснабжения коттеджа.

При таких исходных данных применяется следующая конструкция водоскважины (Рисунок 2). Основная эксплуатационная колонна - стальные трубы для обсадки диаметром 133 мм или 159 мм, которые монтируются в водоскважину от ее начала до известняка. В известняковом слое оборудуется открытый ствол, в котором находится уровень воды. Устанавливать насос в открытый ствол нельзя, так как существует риск сдвига открытых пород и заклинивания насоса без возможности его извлечения. Поэтому в данном случае применяется двойная система обсадных труб.

Внутри основной стальной обсадной колонны на всю глубину бурения устанавливают дополнительную колонну. Она состоит из обсадных труб меньшего диаметра: пластиковых (117 мм или 125 мм) или стальных (133 мм или 114 мм). В такой схеме в качестве дополнительной обсадной колонны чаще используют пластиковую, потому что она дешевле стальной. Для увеличения водопритока в нижней части пластиковой колонны иногда оборудуют перфорационные отверстия.

Такая же двойная система обсадной колонны применяется в случае, когда в известняке имеются прослойки песка или глины. Дополнительная обсадная колонна перекрывает эти прослойки и позволяет избавить источник водоснабжения от посторонних примесей.

Обсадная колонна из двух труб более надежная по сравнению с однотрубной конструкцией. Она пользуется у наших заказчиков большой популярностью.

3-й вариант: с кондуктором

• Геологические осложнения верхних слоев грунта: сыпучие породы или слежавшийся насыпной разнородный грунт.
• Известняк водоносный, напорный. Уровень воды в водоскважине выше уровня известнякового слоя.
• Требуемая производительность источника – водоснабжение загородного дома.

При таких исходных данных применяется следующая конструкция водоскважины с установкой кондуктора (Рисунок 3). Для закрепления верхних слоев грунта и предотвращения их осыпания, в верхней части скважины на глубину неустойчивого грунта устанавливают кондуктор (дополнительную трубу). Диаметр кондуктора больше основной обсадной трубы (168 мм). До известняка скважина бурится и обсаживается стальными трубами меньшего диаметра (133 мм или 159 мм). В известняковом слое водоскважина не обсаживается и остается открытый ствол, который и служит водопритоком.

4-й вариант: с кондуктором

• Геологические осложнения верхних слоев грунта: сыпучие породы или слежавшийся насыпной разнородный грунт.
• Известняк водоносный, но не напорный. Уровень воды в водоскважине ниже уровня известнякового слоя.
• Требуемая производительность источника – водоснабжение загородного дома.

При таких условиях применяется конструкция с кондуктором (Рисунок 4). Как в предыдущем варианте в верхней части водоскважины на глубину неустойчивого грунта устанавливают кондуктор (168 мм). До известняка скважина бурится и обсаживается стальными трубами меньшего диаметра (133 мм или 159 мм). Если насос монтируется в известняковый слой, то в обязательном порядке применяют двойную конструкцию обсадной колонны. Внутри стальных труб на всю глубину бурения устанавливают дополнительную колонну. Она состоит из обсадных труб меньшего диаметра: пластиковых (117 мм или 125 мм) или стальных (133 мм или 114 мм). Для увеличения водопритока в нижней части колонны иногда оборудуют перфорационные отверстия.

5-й вариант: телескопическая конструкция

• В процессе бурения встречаются породы, существенно затрудняющие работы (сыпучие грунты, валуны, окремненные известняки и другие).
• Известняк водоносный, напорный. Уровень воды в скважине выше уровня известняка.
• Требуемая производительность источника – для водоснабжения частного дома.

Используется телескопическая конструкция водоскважины (Рисунок 5). Это происходит в случаях, когда на пути бурового инструмента встречаются геологические трудности: валуны, сыпучие грунты, окремненный известняк и другие. Поэтому до этого момента скважина обсаживается начальной стальной обсадной трубой (133 мм или 159 мм). Далее происходит переход на бурение и обсадку стальными трубами меньшего диаметра, которые устанавливаются на известняк. В известняке водоскважина не обсаживается и остается открытый ствол, который и служит водопритоком.

6-й вариант: телескопическая конструкция

• В процессе бурения встречаются породы, существенно затрудняющие работы (сыпучие грунты, валуны, окремненные известняки и другие).
• Известняк водоносный, но не напорный - уровень воды в стволе источника ниже уровня известняка.
• Требуемая производительность скважины – для водоснабжения загородного дома.

Применяется телескопическая конструкция скважины (Рисунок 6). Как в предыдущем варианте до геологических осложнений водоскважина обсаживается начальной стальной обсадной трубой 133 мм или 159 мм. Далее происходит переход на бурение и обсадку стальной колонной меньшего диаметра, которая уже ставятся на известняк. В известняке, устанавливают дополнительную колонну, состоящую из обсадных труб еще меньшего диаметра, в которую уже будет устанавливаться насос. Водоприток в данном случае - открытый ствол или перфорационные отверстия обсадной трубы.

В статье рассмотрены основные, часто применяемые при бурении конструкции артезианских скважин. На самом деле конструкций больше. Каждая вариация применяется в конкретном случае индивидуально.