Устройство артезианской скважины схема
Teplotehnika33.ru

Отопление и водоснабжение

Устройство артезианской скважины схема

Строение артезианских скважин

Ствол

1. Использование только металлической обсадной трубы

Конструкция артезианской скважины может меняться в зависимости от геологических условий. При стандартных геологических условиях используют классическую структуру артезианской скважины.

Стандартные геологические условия подразумевают наличие в известняке давления, которое поднимает воду выше известняка (статический уровень). Водоносный известняк без прослоек глины и песка. Скажем сразу, что довольно редко встречается известняк без прослоек глины.

Для такой артезианской скважины можно использовать одну металлическую обсадную трубу, которая обсаживается через все слои грунта (дерн, глина, песок) до известняка.

Далее в известняке идет открытый ствол скважины, из которого вода и поступает в ствол скважины. Погружной насос находится выше известняка, где-то посередине обсадной трубы (ближе к дну).

2. Артезианская скважина с двойной обсадной трубой (металл + пластик).

Такую конструкцию делают когда верхние рыхлые слои нормальные, а в водоносном известняке присутствуют прослойки глины, либо песка. Либо вода в известняке находится без напора. Внутренняя обсадная труба блокирует поступление глины и песка в добываемую воду.

Обсадная металлическая труба доходит до поверхности известняка, затем, уже в пробуренном известняке обсаживается пластиковая труба меньшего диаметра. Ниже внутренней обсадной трубы находится открытый ствол скважины, через который и поступает вода. Фильтра (как на скважинах на песок) нет.

Иногда на нижней части внутренней трубы делают перфорацию, для лучшего поступления воды.

При необходимости внутреннюю обсадную трубу с перфорацией обсаживают до дна.

3. Использование кондуктора

Такую конструкцию используют когда в верхних слоях находятся плывуны большой мощности, которые не может блокировать бентонитовая глина. Для прохождения верхних слоев используют кондуктор.

При этом если в нижележащем водоносном известняке отсутствуют прослойки глины и песка, и вода находится под давлением, поднимающем ее выше уровня известняка, то можно использовать только одну обсадную трубу (как в 1 варианте).

Кондуктор – направляющая труба, имеющая больший диаметр, чем обсадная труба. В остальном строение нижележащей скважины такое же как в уже рассмотренном нами 1 варианте. Обсадная труба идет до верхнего слоя известняка, в известняке – открытый ствол.

4. Телескопическое устройство скважины

В телескопической скважине вначале идут трубы больших диаметров, а затем более узких. Данное устройство необходимо когда в процессе бурения попадаются различные труднопроходимые прослойки камней, валунов и пр.

При этом начальная, самая толстая труба обсаживается до слоя валунов, потом камни разбиваются ударно – канатным способом, и в образовавшимся отверстии продолжается бурение как обычно. Следующая металлическая труба обсаживается до известняка.

Дальнейшее устройство как в примерах 1 и 2. Т.е. либо скважина в известняке имеет открытый ствол (если вода там под давлением и отсутствуют прослойки глины), либо в этот ствол обсаживается пластиковая труба (если есть прослойки глины, песка, либо слой воды безнапорный).

Вариант 1

Вариант 2

Оголовок скважины

На оголовке артезианской скважины устанавливают кессон — металлический герметичный бак высотой около 2 метров. Нижняя граница кессона находится ниже уровня промерзания, так что все насосное оборудование не пострадает от мороза.

В кессоне на тросе крепится погружной насос, проводится электрический шнур к насосу. Кроме того устанавливается все необходимое оборудование — реле давления, гидроаккумулятор, запорная арматура, обратный клапан и пр.

Артезианская скважина — довольно дорогое удовольствие. Если же у вас нет достаточнно средств для артезианской скважины, то вы можете попробовать пробурить забивную абиссинскую скважину иглу по другому называемую абиссинским колодцем.

Конструкция и устройство артезианской скважины

Конструкция артезианской скважины определяется диаметром обсадных труб и их сочетаниями. На выбор устройства артезианской скважины влияет ее требуемая производительность, габариты используемого насосного оборудования и геологические особенности в месте бурения скважины.

Производительность артезианской скважины — объем воды, который способна давать скважина в единицу времени. Обычно измеряется в м 3 /час. Производительность скважины зависит от диаметра обсадных труб и параметров насосного оборудования.

Диаметр обсадной трубы – максимальный начальный диаметр обсадной трубы по внешнему радиусу, доходящий до известняка. Он же является основным диаметром артезианской скважины. Диаметр зависит от необходимой производительности и габаритов насосного оборудования.

Габариты насосного оборудования . Основным габаритным размером насоса является его диаметр. Для скважин производительностью до 3 м 3 /час компания Grundfos предлагает линейку насосов серии SQ. Диаметр этих насосов равен 3 дюймам (75мм). Для скважин производительностью до 5 м 3 /час подойдут насосы Grundfos серии SP диаметром 4 дюйма (100мм).

В большинстве случаев, для среднего дома или коттеджа, достаточно скважины производительностью до 3 м 3 /час, что обеспечит бесперебойную работу 5-6 одновременно открытых кранов. Для такой производительности оптимальным является диаметр обсадной трубы 133 мм и насос Grundfos серии SQ. В принципе этот объем воды будет достаточен даже для двух домов, так как мала вероятность одновременного включения такого количества кранов.

Для крупного коттеджа или 2-3 домов необходимо делать скважины производительностью до 5 м 3 /час и обсадные трубы диаметром 159мм, что обеспечит одновременное включение 10 кранов. Для такой скважины насос Grundfos серии SQ можно использовать только при глубинах до 50м, а лучше применять насос Grundfos серии S P .

Скважинный насос как правило опускается на 10 метров ниже динамического уровня артезианской скважины, но при этом он должен находиться в обсадной трубе. На выбор типа насоса влияет глубина его опуска, необходимая производительность и диаметр обсадных труб. Лучше доверить подбор скважинного насоса специалистам.

  • Производительность скважины, м 3 /час (количество точек одновременного водопотребления)
  • Диаметр обсадной трубы, мм
  • Серия насоса Grundfos
  • 3 (до 6)
  • 133
  • SQ
  • 5 (до 10)
  • 159
  • SP

Далее перейдем непосредственно к возможным вариантам устройства артезианских скважин. Они, помимо рассмотренных выше параметров, зависят также от геологических особенностей в месте бурения скважины. Рассмотрим самые распространенные из них.

Классическая конструкция артезианской скважины

Верхние слои нормальные. Вода в известняке находится под хорошим давлением и поднимается выше уровня известняка. В известняке отсутствуют прослойки глины и песчаные линзы.

Классическая конструкция артезианской скважины

В этом случае используется классическая конструкция артезианской скважины. Обсадная труба 1 доходит до известняка. Далее в известняке идет открытый ствол 2 меньшего диаметра, через который обеспечивается поступление воды в скважину. Так как вода находится под хорошим напором и поднимается выше уровня известняка, это позволяет опустить скважинный насос 3 ниже динамического уровня воды на 10 метров и при этом оставить его внутри обсадной трубы.

В Московской области такое устройство артезианской скважины наиболее вероятно в Балашихинском, Воскресенском, Дмитровском, Домодедовском, Егорьевском, Истринском, Ленинском, Люберецком, Мытищинском, Одинцовском, Подольском, Раменском, Солнечногорском районах.

Артезианская скважина с двойной обсадкой

Верхние слои нормальные. Вода в известняке находится без напора и/или в верхних слоях известняка присутствуют прослойки глины и песчаные линзы.

Артезианская скважина с двойной обсадкой

В этом случае применяется конструкция артезианской скважины с двойной обсадкой. Обсадная труба 1 доходит до известняка. Далее идет обсадная труба 4 меньшего диаметра, что позволяет разместить скважинный насос 3 ниже динамического уровня воды и при этом в обсадной трубе. Поступление воды в скважину осуществляется через открытый ствол 2 или через обсадную трубу 4, которая иногда имеет перфорацию и доходит до конца скважины.

Также такая конструкция артезианской скважины используется, когда верхние слои известняка имеют прослойки глины или песчаные линзы. Их необходимо перекрывать второй обсадкой для предотвращения попадания в скважину воды с примесями песка и глины, что пагубно влияет на насосное оборудование и качество воды.

В Московской области такое устройство артезианской скважины встречается в Павлово-Посадском, Наро-Фоминском, Орехово-Зуевском, Серпуховском, Ступинском, Чеховском, Щелковском районах.

Артезианская скважина с кондуктором

Верхние слои сложные, не позволяют забуриться. Вода в известняке находится под хорошим давлением и поднимается выше уровня известняка. В известняке отсутствуют прослойки глины и песчаные линзы.

Артезианская скважина с кондуктором

В этом случае в конструкции артезианской скважины применяется кондуктор 4 – труба диаметром больше обсадной трубы 1, который устанавливается в верхних слоях. Остальное устройство скважины остается без изменений, как в 1 варианте, рассмотренном выше. Диаметром скважины считается диаметр обсадной трубы 1.

Артезианская скважина с переходом на трубы меньшего диаметра

Верхние слои нормальные. Присутствуют геологические осложнения (сыпучие пески, валуны и т.д.). Вода в известняке находится под хорошим давлением и поднимается выше уровня известняка. В известняке отсутствуют прослойки глины и песчаные линзы.

Артезианская скважина с переходом на трубы меньшего диаметра

Данная конструкция артезианской скважины используется, когда обсадные трубы начального диаметра 1 не удалось довести до известняка, из-за наличия геологических осложнений. Дальнейшая обсадка производится трубой 4 меньшего диаметра. Далее все как в 1 варианте.

Читать еще:  Как выбрать место для скважины под воду

Верхние слои нормальные. Присутствуют геологические осложнения (сыпучие пески, валуны и т.д.). Вода в известняке находится без напора и/или в верхних слоях известняка присутствуют прослойки глины и песчаные линзы.

Эта конструкция артезианской скважины представляет из себя совокупность 1 и 4 вариантов. Из-за геологических осложнений трубу 1 начального диаметра не удалось довести до известняка, поэтому дальнейшая обсадка производиться трубой 2 меньшего диаметра. Так как вода находится без напора, то в известняке производится обсадка трубой еще меньшего диаметра 3, в которой монтируется насос 4. Поступление воды в скважину, как и во 2 варианте, осуществляется через открытый ствол 5 или через обсадную трубу 3 с перфорацией. В Московской области такое устройство артезианской скважины встречается в Волоколамском и Можайском районах.

Приведенные выше варианты устройства артезианских скважин – это наиболее часто встречающиеся случаи возникающие при бурении скважин. На самом деле существует огромное множество различных вариантов конструкций скважин.

Звоните нам

Практически все вопросы по технико-экономическим параметрам, монтажу, эксплуатации, сервису установок ЮНИЛОС отражены в наших статьях. Но, живое общение позволит сэкономить вам время.

Звоните нам по телефону +7 (495) 117-47-75.

Ответим на все ваши вопросы.

2011-2018, ООО “ДОМ СО ВСЕМ”
Бурение, водоснабжение, канализация, водоочистка

Информация на сайте носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статья 437(2) Гражданского кодекса РФ.

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 м 3 /час при использовании обсадных труб диаметра 133 мм или до 5,0 м 3 /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.

Какой должна быть правильная конструкция скважины на воду

Общеизвестно, что основное назначение скважин – добыча полезных ископаемых, которыми являются нефть газ и вода, из недр земли, но мало кто знает, что существуют и другие их виды. Скважины используют для выполнения вспомогательных, нагнетательных, специальных и геологоразведочных работ. Хотя конструкция скважины для каждого добываемого ресурса или выполняемых работ существенно отличается от аналогов, между ними есть много общего.

Читать еще:  Почему в скважине вода пахнет сероводородом

Скважиной называют выработку круглого сечения в земной коре, диаметр которой существенно меньше ее длины, полученную буровым методом с поверхности или в земле под любым угловым направлением к горизонту без прямого доступа человека к каналу. При рассмотрении конструкции всех видов скважин используют терминологию, принятую для их описания в добывающей отрасли.

Рис. 1 Забор воды из скважины электронасосом

Понятие конструкции и основные элементы скважины

Конструкция для скважины – это набор элементов почвенной выработки с диаметром в поперечнике, значительно меньшим их длины, обеспечивающим долговечное и надежное создание канала между поверхностью земли и вскрытым глубинным пластовым флюидом. Основное назначение скважинного канала – геологоразведка и оценка подземных ресурсов, исследование структуры разреза, поддержание давления рабочего пласта, контроль эксплуатации месторождений, добыча природных ресурсов.

Скважины делят на следующие составные части:

  • Ствол скважины – почвенная выработка, в которой расположены обсадные и фильтрующие трубы.
  • Устье – начало скважинного ствола из отрезка трубы, закрепленного на поверхности земли.
  • Забой – нижняя часть скважинного канала, дно.
  • Цементирующее кольцо – цементно-песчаная смесь, накачанная в пространство между стенками ствола и обсадной трубы, выполняет функции герметизации и упрочнения скважинного канала.

Рис. 2 Схема скважины

  • Фильтр – нижний участок скважинных обсадных труб, погруженный в пласт с добываемым ресурсом. В качестве фильтра используют часть ствола без обсадных труб, на дно которого помещает мелкозернистый гравий или специальное фильтрующее устройство.
  • Обсадная колонна – соединенные вместе и погруженные в ствол обсадные трубы, нужна для изоляции скважинного канала от земляной породы ствола. Обеспечивает эффективную и надежную эксплуатацию скважины, предотвращая попадание в канал почвы и защищая его от внешнего давления.

В нефтегазодобывающей промышленности используют промежуточные обсадные колонны, служащие для разделения несовместимых геологических зон, требующих различных режимов бурения скважинного канала. В буровой отрасли применяют следующие промежуточные скважинные колонны:

  • Сплошные. Полностью перекрывают весь ствол независимо от расположения основного интервала.
  • Хвостовики. Колонны, предназначенные для крепления только необсаженного интервала скважины с частичным перекрытием основного.
  • Летучки. Специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для закрытия дефектных промежутков основной колонны без учета следующих обсадных колонн.

Рис. 3 Разрез скважины

Принцип работы скважины на воду

Скважину монтируют для забора воды из подземных водных источников, при этом проводят следующие операции:

  • Производят бурение почвы, используя различное оборудование и инструменты в зависимости от глубины, вида водозаборного источника и особенностей строительства скважин в данном районе.
  • В полученный канал до водоносного горизонта опускают обсадные трубы с фильтром на конце, соединенные между собой в монолитную колонну посредством резьбового соединения.
  • Производят подъем воды с использованием ручных или электрических насосов для скважины поверхностного и погружного типа, подключенных к водопроводной линии при помощи труб.
  • Поступающую в дом воду накапливают в водозаборной емкости большого объема, расположенной на верхних этажах или организуют автоматическую систему подачи воды при помощи приборов.

Конструкция скважины на воду – основные элементы

При бурении скважин принимают меры для защиты канала от осыпания, для этого в устройство добывающих воду скважин включают несколько основных элементов.

Рис. 4 Внешний вид обсадных труб

Обсадные трубы

Обсадные трубы используют для укрепления и герметизации скважинного ствола, основными материалами их изготовления является металл, пластик и асбестоцемент. Металлические трубы выпускают из обычной или нержавеющей стали, также бывают оцинкованные и эмалированные виды.

Помимо резьбы, трубы соединяют между собой посредством сварки или при помощи муфт.

В последнее время особой популярностью пользуются трубы из полиэтилена низкого давления ПНД, широко применяемые в распространенных скважинах на песок. Пластиковая эксплуатационная колонна может составляться из труб, имеющих длину 3 или 6 метров, а их наружный диаметр, рассчитанный на установку глубинных погружных электронасосов, обычно равен 90, 113, или 125 мм.

Донный фильтр

В устройство добывающих воду скважин на песке обязательно входит фильтр, который располагается в забое обсадной колонны и погружен в водоносный горизонт. Существует несколько разновидностей скважинных фильтров, отличающихся конструкцией и принципом работы.

Гравийный

Самый простой вид, создается путем подсыпки в забой скважины гравия с мелким зерном. Гравийная подушка препятствует забору грязевого раствора в скважине из песка и ила со дна, снижая таким образом нагрузку на фильтрующие поверхности обсадных труб и электронасоса.

Рис. 5 Скважинные фильтры – особенности конструкций

Щелевой

Простое устройство со стенкой обсадной трубы, имеющей поперечную или продольную перфорацию в виде тонких надрезов. Через узкие щели хорошо проходит вода, а мелкие частицы песка отсеиваются. Такая конструкция в основном используется в трубах из ПНД.

Сетчатый

Представляет собой мелкую сетку из коррозионно-устойчивых материалов (пищевая нержавейка или стеклоткань), обладающую высокой стойкостью к истиранию. Основной недостаток конструкции заключается в ее повышенном сопротивлении водному потоку (на 20 – 40 %), в некоторых случаях при малом дебите это может привести к недостатку воды в источнике.

Дырчатый

Конструкция используется в условиях, где требуется высокая прочность, представляет собой трубу с большим количеством просветленных круглых отверстий. Перфорированный фильтр применяют в источниках с малым объемом подачи и низким напором.

Проволочный

Выполнен из нержавеющей проволоки треугольного сечения, намотанной плотными рядами на перфорированную обсадную трубу. Отличается высокой прочностью и долговечностью, напрямую связанными с сечением используемой в нем проволоки.

Основные методы и оборудование для обустройства скважин

Для забора воды из скважин используют погружные и наружные электронасосы, насосные станции, поверхностное насосное оборудование может располагаться рядом со скважинным устьем или на некотором расстоянии от него. Для подключения электронасосов к скважинному источнику используются различные методы и оборудование, рассчитанные на разные типы электронасосов.

Оголовок

Если необходимо решить вопрос крепления погружного электронасоса и защиты скважинного канала от проникновения грязи и осадков, применяют оголовок, который устанавливают поверх обсадной трубы. Устройство рассчитано на стандартный диаметр, может быть выполнено из пластика, стали или чугуна, способно выдержать вес подвешиваемого насосного оборудования до 250 кг. в пластиковом исполнении и до 500 кг. при использовании металла. В типовой конструкции предусмотрено размещение карабина для подвешивания электронасоса и выходное отверстие, через которое пропускает напорную трубу при подключении к линии.

Конструктивно оголовок выполнен из двух частей, которые соединяют после погружения электронасоса в скважину. Для этого на обсадную трубу надевают фланец, прижимая его к поверхности земли, устанавливают резиновое кольцо и сверху ставят второй фланец с подвешенным электронасосом, неподвижно фиксируя его с помощью болтов.

Адаптер

Адаптер позволяет подключать поверхностный центробежный электронасос или насосную станцию к скважине через трубопровод, если они расположены на некотором удалении. Трубы при этом располагаются под землей, что исключает их промерзание в зимнее время, второе преимущество данного подключения – увеличение глубины погружения напорного трубопровода в скважину за счет опускания ниже уровня земли, которая в поверхностных насосах не превышает 9 метров.

Адаптер выполняется в виде двух частей, одна из которых с подключенным напорным трубопроводом располагается в скважинном канале, а вторая с подсоединенной к ней водопроводной магистралью находится снаружи. Обе части соединяются через стенки обсадной трубы с помощью резьбы и изолирующей резиновой прокладки.

Рис. 8 Адаптер – конструктивное устройство

Кессонная яма

Кессонную яму используют в тех случаях, когда электронасос и насосное оборудование для автоматизации его работы расположены рядом со скважинным устьем. Обычно яма выполняется в виде бетонного кольца, углубленного в землю, иногда используется пластик или сварные металлические конструкции, покрытые битумной гидроизоляцией. Во избежание проникновения в забой грунтовых вод вдоль скважинного ствола, дно ямы покрывают цементно-песчаной стяжкой.

Обычно в кессонных колодцах размещают насосную станцию или автоматику управления глубинным электронасосом: гидроаккумулятор, реле давления и холостого хода, манометр. Помимо изоляции от грунтовых вод, кессон обеспечивает защиту от промерзания не только устья скважины, но и всей водопроводной магистрали, которая при его использовании располагается под землей.

Рис. 10 Кессонный колодец

Скважинные насосные агрегаты и автоматика

Для забора воды из скважин в основном используются поверхностные и погружные электронасосы центробежного принципа действия. Преимуществом данной конструкции является возможность создания высокого напора в линии, благодаря применению агрегатов с большим количеством рабочих колес, позволяющих повышать давление в каждой последующей ступени.

Бытовые погружные электронасосы могут поднимать воду с очень больших глубин (около 200 метров), в то время как поверхностные виды используют в источниках с зеркалом воды на глубине до 9 метров от поверхности земли. Для увеличения глубины забора поверхностных моделей иногда используют встроенные или погружные эжекторы, правда при этом их КПД значительно падает.

Читать еще:  Как определить где бурить скважину под воду

Рис. 11 Центробежный электронасос

Гидроаккумулятор, реле и манометр

Для автоматизации работы водозаборного насосного оборудования используется автоматика для скважины или насосная станция, состоящая из следующих приборов:

  • Гидроаккумулятор. Представляет собой объемный металлический бак с резиновой грушей внутри, которая при включенном электронасосе заполняется водой. Устройство позволяет избежать гидроударов в системе и оптимизирует работу электронасоса, уменьшая количество его циклов включения и выключения.
  • Реле. Основным элементом автоматической системы управления является реле давления, которое подключается к линии при помощи штуцера. При появлении давления в системе выше его настроек, встроенная мембрана внутри корпуса реле через механическую систему прерывает подачу питающего напряжения на электронасос, и он отключается. После потребления воды, когда давление в системе падает, реле замыкает контакты и включает электронасос.
  • Манометр. Прибор является одним из основных элементов в любой водопроводной системе, позволяет контролировать давление и настраивать оборудование.

Рис. 12 Автоматика в системе управления электронасосами

Конструктивное устройство водных скважин не отличается большой сложностью, основными внутренними элементами, которые устанавливаются при бурении, являются обсадные трубы и фильтр в области забоя. Для забора воды после монтажа скважины используют дополнительное оборудование и инженерные системы (кессон, оголовок, адаптер), позволяющие эффективно подключить электронасос к источнику, учитывая его расположение и вид.

Конструкция, принцип работы и схема скважины на воду

Решив обзавестись личной скважиной, владельцы частных домов, дач и земельных участков стоят перед выбором способа её бурения. Чтобы принять верное решение, необходимо знать устройство трубного колодца и картину залегания водоносных пластов. Принцип работы и схема скважины на воду достаточно просты, и для их понимания не требуется специального геологического образования.

Устроение скважины для воды

Скважина — это общее наименование горных выработок круглого сечения, у которых диаметр намного меньше глубины. Под «скважиной на воду» обычно подразумевают искусственное вертикальное отверстие в земле для добывания этого ресурса. Ещё их называют трубными колодцами по аналогии с традиционными шахтными колодезями.

Водяные скважины бывают:

  • Абиссинские, глубиной до 30 м. Их тонкая обсадная (она же и питающая) труба с фильтром забивается в землю на нужную глубину. Их предназначение такое же, как и у пробурённых вручную песчаных колодцев.
  • На песок ручного бурения, глубиной до 40 м. Бурятся вручную ударно-канатным методом. Устанавливаются как в напорные, так и в безнапорные водоносные слои для получения технической и питьевой воды.
  • Машинного бурения, глубиной до 80 м. Проходятся буровыми установками до песчаных или иных водоносных слоёв, доступных в данной местности. Как правило, этот метод используют, когда хотят получить чистую питьевую воду.
  • Артезианские, большой глубины — свыше 100 м. Сооружаются специальными буровыми установками для получения в больших количествах исключительно чистой питьевой или минеральной воды.

Традиционные шахтные колодцы тоже можно в некотором приближении считать разновидностью скважин. Их бурят с помощью специальной установки или копают вручную.

Колодцы сооружают там, где есть родники — в местах выхода на поверхность чистых подземных вод. Либо роют до песчаного водоносного слоя. Глубина колодца обычно 4–12 м.

Особенности конструкции

Все скважины устроены одинаково, некоторые отличия будут иметь только те из них, которые пробурены в скальных породах. Устройство скважины на воду, схема которой приведена на рисунке 2, похоже на конструкцию того же классического колодца. Имеет такое устроение:

  1. Пробурённое в грунте отверстие обсаживается трубой для укрепления его стенок и отсечения вышележащих грунтов и вод.
  2. Забой трубы (нижний конец) должен находиться в водоносном пласте, из которого вода поступает в резервуар обсадной колонны и образует в нём столб определённой высоты. Толщина используемого водоносного пласта должна быть не меньше, чем длина фильтра.
  3. В нижней части обсадки устанавливают фильтр, соответствующий фракции наполнителя слоя-водоноса. Для скважины на песок фильтрующий элемент — это мелкая сетка. В глубоких артезианских колодцах фильтр не нужен вовсе.
  4. Фильтр может быть как внешним, сделанным снаружи обсадной трубы непосредственно возле её забойной части, так и внутренним (погружным). В последнем случае он выходит из нижнего края трубы и располагается в водоносном слое.
  5. Верхняя часть готового колодца (устье) оснащается соответствующим его назначению образом. Это может быть: оборудование кессона, колонки, подземный вывод трубы от погружного насоса в дом и установка наружного электрического или ручного насоса. Вода снизу подаётся с помощью питающей трубы, опущенной внутрь обсадной колонны.
  6. На поверхности между трубой обсадки скважины и землёй ставится глиняный замок. Это не позволяет загрязнителям с поверхности проникать в глубину скважины с наружной части трубы. На устье ставится защитный оголовок (рис. 1, 2).

Иногда в каменистых грунтах бурят колодцы без обсадки. Оборудуются и работают они так же, как и обсаженные. Общая схема проходимых при бурении грунтов показана на рисунках 1 и 3.

Основные компоненты

Самыми важными компонентами трубного колодца являются обсадная труба и фильтр. Пробурённую и обсаженную скважину с фильтром после прокачки и определения дебита можно считать практически готовой.

Обсадные трубы бывают пластиковые или стальные и состоят из сегментов, которые могут иметь резьбовое или сварное соединение. В любом случае оно должно быть прочным и водонепроницаемым. Недопустимо использование резьбовых муфт или толстых сварных швов — их выступающие наружу части будут препятствовать погружению трубы в грунт.

И стальные, и пластиковые трубы имеют свои преимущества и недостатки. Поэтому иногда для обсадки используют обе трубы – стальную снаружи и пластиковую внутри.

Внешний фильтр (рис.1) изготавливается на околозабойной части обсадной трубы. Для этого в ней сверлятся или прорезаются отверстия, поверх которых на трубу наматывается нержавеющая проволока, а на неё — мелкая сетка из не окисляющегося в воде материала.

Погружной фильтр — отдельное изделие, каркасное или изготовленное из части трубы меньшего сечения, чем внутренний диаметр обсадки. Изготавливается так же, как и наружный. В верхней его части монтируются уплотнительные кольца (сальники) для предупреждения попадания песка снизу во внутренний резервуар колонны. Верхняя часть фильтра остаётся в трубе при его установке, а фильтрующий элемент выходит из обсадной колонны и пребывает в песке (рис. 2, 3).

Предпочтительнее применять внутренний погружной фильтр. В отличие от наружного, его можно вытащить при проведении капитального ремонта. К тому же он не засоряется в процессе заглубления обсадки при бурении.

Для работы наружного ручного или электрического водяного насоса применяется питающая труба с обратным клапаном в нижнем окончании. Её сечение меньше, чем у обсадки, и должно соответствовать характеристикам насоса.

При оборудовании колодца погружным насосом в качестве питающей может применяться труба или шланг с обратным клапаном или без него.

На обустройстве скважины не стоит экономить. От качества обсадки с фильтром зависит её срок службы и эффективность. Так, пластиковая обсадная труба обойдётся дешевле стальной, но из-за меньшей прочности её нельзя использовать там, где есть риск смещения грунта или плывуны.

Функционирование трубного колодца

Принцип работы скважины на воду прост, как и у всех колодезей. Вода из-под земли поступает через фильтр в нижнюю часть трубы, играющую роль резервуара-колодца. Под давлением снизу она поднимется в нём выше водоупорного покрова слоя-водоноса (артезианский эффект) и устанавливается на уровне грунтовых вод (для скважин «на песок»). Из обсадной колонны, как из колодца, добываемый ресурс выкачивается на поверхность. Погружной насос или заборный конец питающей трубы наружного насоса должны быть опущены ниже динамического уровня воды (рис. 2), который обусловлен дебитом трубного колодца.

Скорость притока воды в скважину называют её дебитом. Он выражается в объёме за единицу времени. Если, например, нужно из скважины ежечасно выкачивать 3 куб. м воды, а поступает в неё только 1 куб. м в час, то дебит колодца называют низким.

Как работает скважина на воду изображено на рисунках 1—3. Для нормального функционирования она должна быть опущена в напорный водоносный слой, который будет обеспечивать регулярный приток в неё воды. В этих пластах воду содержат такие твёрдые породы разных фракций:

  • крупный песок;
  • песчаники;
  • гравий;
  • галька;
  • известняк;
  • скальные трещины.

Как правило, чем глубже расположен водоносный слой, тем крупнее фракция его наполнителя. Так, неглубокие скважины на воду опускаются в песчаные водоносные слои, а сверхглубокие черпают воду из трещин в скальных и известняковых породах.

Верный выбор водоносного слоя и качественно изготовленный фильтр обеспечат несколько десятилетий исправного водоснабжения дома или участка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector