Устройство скважины для воды в частном доме

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.

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.

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.

Что такое водяная скважина: устройство и конструктивные особенности

Водяная скважина – это гидротехническое сооружение, предназначенное для автономного снабжения водой. Для частного домовладения наличие собственного источника воды позволяет обустроить на участке все блага цивилизации. От канализации и душа, до полива садово-огородных насаждений. На сегодня существует несколько типов скважин, различающихся своей глубиной и технологией бурения.

Устройство скважины для воды

Прежде всего, разберёмся, что такое скважина? С научной, геологической, точки зрения, данным термином обозначают любую горную выработку, ширина которой во много раз меньше глубины. Водоносная скважина, говоря простыми словами, это гидротехническое углубление в земле небольшого диаметра, предназначенное для забора воды из подпочвенных водоносных слоёв. Также их иногда называют «трубными колодцами», так как стенки скважин укрепляются от осыпания обсадными трубами.

От традиционных, шахтных колодцев, трубные отличаются своим диаметром и способом устройства. Если простые колодцы выкапываются при помощи ручного труда или землеройной техники, то водоносные скважины делаются методом бурения.

На сегодня существует несколько типов скважин, различающихся своими характеристиками, способом обустройства и методом бурения:

Абиссинский колодец. Глубина не более 30м. Скважина с тонкой обсадной трубой, заглубляемой в землю ударным методом. Абиссинские колодцы устраиваются на грунтах с низкой плотностью. Пробить скальную породу или каменистую прослойку при помощи такой технологии будет невозможно.
Песчаная, пробуренная вручную. Глубина достигает 40м. Устраиваются в мягких грунтах при помощи ручных буровых устройств.
Пробуренная машинным способом. Глубина до 80м. Бурятся механическими установками в породах любой плотности, в том числе, и в скальных.
Артезианская. Глубинная скважина, заглублённая ниже, чем на 100м. Бурится для получения чистой питьевой воды.

Читать еще: Расстояние от скважины до септика СП СНИП

Конструктивные особенности

Конструктивно водяная скважина состоит из ствола, представляющего обсадную трубу, заглублённую до водоносных слоёв грунта. Снизу в стенках трубы проделываются отверстия для проникновения воды внутрь скважины. Снаружи отверстия затягиваются фильтрами во избежание попадания с током воды песка и иных механических загрязнителей.

Для извлечения воды на поверхность применяются различные водоподъёмные приспособления:

Ручные насосы.
Электрические погружные насосы.
Электрические поверхностные насосы.
Автоматизированные насосные станции.

Основные компоненты

Разберём подробнее схему скважины: устройство и назначение основных компонентов, принципы их действия, выдвигаемые к ним требования. В качестве основных компонентов водной скважины выступают обсадная труба и фильтр.

Обустройство скважины после бурения подразумевает обсадку её трубами, с установленными сетчатыми фильтрами. После обсадки скважину следует прокачать, и после этого она считается введённой в эксплуатацию.

Обсадная труба

Обсадные трубы изготавливают из стали или полимеров. При неглубоком расположении водоносного слоя в обустройстве скважины применяют одну трубу. Но, если длины одной трубы не хватает, чтобы достать до воды, приходится стыковать друг с другом несколько труб. Для этого на краях труб нарезают резьбу, и соединяют их с помощью муфт. Другой вариант соединения – при посредстве электросварки.

Если диаметр бура, используемого для пробивки скважины, не превышает диаметр обсадных труб, то использовать для стыковки муфты не рекомендуется. Выступая за габариты трубы, муфта будет создавать препятствия для её погружения.

По этой же причине не следует делать чрезмерно толстые швы при сварочном соединении. Оба варианта труб – полимерные и стальные, — имеют свои преимущества и свои недостатки. Так, пластик более устойчив к воздействию коррозии, а металл – более стоек к механическим нагрузкам.

Фильтрация

В некоторых случаях используют сильные стороны обоих вариантов: внешняя обсадная труба делается стальной, а внутрь её, в виде вкладыша, вставляется пластиковая. Снизу первая погружаемая труба перфорируется.

Для этого, начиная с нижнего торца, на протяжении полутора-двух метров, в ней делают небольшие отверстия. Диаметр их не должен превышать сантиметра, а расстояние между ними 2-3см. Сквозь данную перфорацию вода проникает внутрь трубы, откуда перекачивается наверх с помощью насоса.

Защитный фильтр надевается на перфорированную часть обсадной трубы. Он исполняет защитную роль, предотвращая попадание песка внутрь скважины вместе с водой. Изготавливается фильтр из мелкоячеистой сетки, натягиваемой на трубу.

При необходимости сетка наматывается в несколько слоёв. Также, вместо сетки можно использовать проволоку из не окисляющихся материалов. Её наматывают поверх перфорации плотными мотками. В некоторых случаях для очистки воды используются погружной фильтр, являющийся отдельным приспособлением, надеваемым на шланг водяного насоса.

Особенности конструкции

Общие особенности конструкции всех скважин приблизительно одинаковы. Схема скважины на воду выглядит так:

Отверстие, пробуренное в грунте.
Стенки отверстия укрепляются обсадными трубами. Одновременно они служат для предотвращения попадания в ствол скважины загрязнённой воды из верхних слоёв почвы – так называемой верховодки. Порой скважины, пробуренные в скальных породах, обходятся без обсадных труб.
Забой, нижняя проперфорированная часть трубы, должен располагаться в толще водоносного горизонта. Это основной принцип работы скважины. Если забой не достигнет водоносного пласта, либо проскочит его, она не будет функционировать.
В неглубоких скважинах, где велика вероятность попадания внутрь скважины песка, обязательно следует устанавливать фильтрующие приспособления. Обойтись без фильтра можно только при заборе воды из глубинных артезианских скважин. Фильтры бывают внешними, прикреплёнными снаружи обсадной трубы, либо внутренними, крепящимися непосредственно к водозаборному шлангу насоса.
На верхнюю оконечность обсадных труб устанавливается защитный оголовок. Он предотвращает попадание в скважину осадков, а также грязи и пыли через верхнюю горловину.

Функционирование трубного колодца

Скважина работает по довольно простому принципу. Грунтовая вода сквозь перфорацию и фильтры поступает в обсадную трубу и создаёт там столб определённой высоты. В этом смысле она играет роль накопительного резервуара. Отсюда она насосом перекачивается на поверхность. Для этого, в зависимости от глубины нахождения воды, применяется погружной, или поверхностный насос.

Также использование того или иного варианта насосного оборудования зависит от диаметра обсадной трубы.

Каждая скважина имеет показатель притока воды – дебит. Он исчисляется в кубометрах в час. При выборе насоса следует учитывать величину дебита. Перекачивающая мощность должна быть ниже величины притока грунтовой воды, иначе скважина будет осушена, и насос попросту сгорит.

Устройство, схема и принцип работы скважины

Устройство скважины

Устройство всех скважин для воды в частном доме примерно одинаковое — это глубокая яма до залегания воды и обсадная труба, которая позволяет направлять и управлять потоком воды снизу вверх. Отличия заключаются в дополнительных устройствах, повышающих надёжность и производительность скважины.

Как правило, скважины оборудуют устройством принудительного подъёма и распределения воды.

Любая скважина обладает характеристиками, которые позволяют выбрать оптимальное устройства для забора воды. Важной характеристикой таких устройств является дебит скважины.

Дебит скважины

Дебит скважины — это максимальный объем воды, полученный за единицу времени.

Измерять дебит можно в литрах в минуту, м 3 /сутки или м 3 /час. Это основной показатель производительности скважины.

Кессон

Кессон — это резервуар для размещения и гидроизоляции приборов. Кессон для скважины бывает металлический и пластиковый. Для контрастного климата лучше подходят металлические, но они дороже и подвержены коррозии, но зато их можно ремонтировать. Пластиковые кессоны не ржавеют и стоят гораздо дешевле. Однако пластик может порваться, к тому же он не ремонтно пригоден.

В зависимости от размера, цена на пластиковый кессон находится в диапазоне от 17 000 до 40 000 рублей.

Для металлического кессона цена отличается только в верхнем пределе и составляет разницу от 17 000 до 60 000 рублей. Дело в том, что кессон из металла можно собрать по частям, каждая из которых продаётся отдельно.

Оголовок

Оголовок для скважины — устройство, которое крепится на верхнюю часть обсадной трубы. Оголовок герметичен и служит для крепления вывода водонапорной трубы и кабеля для насоса. Оголовок обеспечивает приток воды, увеличивает дебит скважины за счёт создания низкого давления воздуха внутри труб. Производятся из пластика или чугуна.

Стоимость оголовков, рассчитанных на трубы диаметром 125-133 мм, колеблется от 2000 до 4000 рублей.

Адаптер

Адаптер для скважины — устройство, позволяющее герметично соединять скважину с наземным водопроводом. Обычно адаптер используют в технических помещениях с оборудованием для водоснабжения. Одна часть адаптера крепится к обсадной колонне, другая — к шлангу с насосом. Использовать адаптер необходимо там, где концентрируется оборудование, которые нужно в защитить от воды.

Адаптер экономит место. Его цена от 600 до 4000 рублей.

Пакер

Пакеры для скважин, он же уплотнитель — это устройство, позволяющее перекрывать и герметизировать отдельные части скважины или внутренней стенки трубы. Кроме того, с помощью пакера можно разделять внутреннюю полость скважины от внешней, затрубной. С его помощью также можно отделить одну часть трубы от другой.

Пакер используется для проведения технологических операций на локальном участке скважины.

Обсадная труба

Обсадная труба — основной элемент скважины, предназначенный для подачи воды от источника в водопровод. Своё название эти трубы получили из-за функции — предотвращать обсыпание пробуренного отверстия в земле. Обсадные трубы опускают в грунт после того как скважина окончательно будет пробурена. Пространство между стеной скважины и трубой заливают бетоном. После этого приступают к установке остального оборудования.

Обводные трубы отличаются по размеру и материалу. Обычно их производят из металла (чугуна или стали), дерева, асбеста, пластмассы.

Самой популярной считается металлическая и обсадная труба пнд для скважин с резьбой.

Цена на обсадные трубы для скважин измеряется в погонных метрах и зависит от материала и диаметра. Если взять за основу самый распространённый диаметр труб 133 мм, то цена будет от 200 до 500 рублей за метр для пластиковых труб и от 400 до 800 рублей за метр для металлических.

Схема и принцип работы

Я уже писал о преимуществах и недостатках скважин и даже составил таблицу для сравнительного анализа. Предлагаю рассмотреть схемы и принцип работы самых популярных из них.

Скважина на песок

Скважина «на песок» самый простой вариант добычи воды после колодца и открытого водоёма. Она представляет собой тонкую трубу (d −100 мм), погруженную в грунт на глубину 15-30 м. На конце трубы находится сетка из нержавеющей стали, выполняющая роль фильтра.

Свое название скважина получила от основного требования — водоносный слой должен находиться в песке или в песчаных смесях. Это условие не столько технологии, сколько возможностей. Сквозь рыхлый субстрат воды будет проходить легко, поэтому можно обойтись простым насосом.

Скважина игла

Этот вариант скважины получил ещё название абиссинского колодца. Скважина игла проще, чем скважина на песок, но во многом с ней похожа. Кроме простоты и дешевизны абиссинский колодец выгодно отличается тем, что с его помощью можно качать очень чистую воду. Игла берёт воду, пропущенную через песок, в то время как скважина «на песок» качает воду из горизонта суглинка.

Колодцем эта скважина называется потому, что глубина забора воды у неё как и у обычного колодца. Получается, что это колодец шириной в одну трубу.

Скважину называют иглой потому, что это фактически вбитая в землю труба. Как будто в грунт ввели иглу. Несомненным достоинством такой иглы является дешевизна, быстрая установка и долгий срок службы — до 30 лет. На поверхности земли она занимает мало места, поэтому можно разместиться в подвальном помещении дома. Достают воду в такой скважине с помощью помпы или насоса.

Недостатки

малая производительность;
вероятность снижения запасов воды зимой или в засушливый период;
возможность установки только на рыхлых грунтах;
невозможность использования нескольких точек забора воды без ущерба для напора;
вероятность заиливания при перерывах в использовании;
отсутствие возможности подключить несколько водоразборных точек без снижения напора.

Существуют два метода устройства иглы: забивной и бурением. Забивание — просто и дёшево, но есть вероятность проскочить водоносные пласты или попасть в камень, после чего придётся начинать всё сначала. По мере продавливания трубы вниз, в неё всё время подливается вода. Когда вода начнёт уходить в грунт, можно начинать установку насоса.

Дебит воды в абиссинском колодце примерно такой же, как и в обычном (от 0,5 до 3 м 3 /час).

Нужно учесть

Использовать следует металлические или пластиковые трубы на 1 или 1,5 дюйма, которые режутся на 1-2 метровые отрезки. После погружения одного отрезка производится наращивание трубы с помощью резьбовых соединений с другим отрезком.
В качестве уплотнителя лучше используется силикон, краска, муфты.
Диаметр наконечника трубы должен превышать диаметр самой трубы. В конце трубы должен находиться специальный фильтр. При этом наконечник и труба должны быть сделаны из одного материала.

Артезианская скважина

Артезианская скважина — это самый трудоёмкий, дорогой и в тоже время надёжный способ поднятия воды на поверхность. При этом вода достаётся из слоёв, где залегает известняк. На такую глубину обычно загрязняющие вещества не проникают. Такая скважина часто имеет несколько обсадных труб и распределяюще-запирающие устройства типа оголовка, кессона и адаптера.

Читать еще: Можно ли пробурить скважину внутри дома

Недостатки

Недостатком артезианской скважины скважины является не только цена бурения на большую глубину и необходимость оформлять разрешение, но и непредсказуемость минерального состава воды. Чаще всего вода имеет низкий уровень минерализации.

Но всегда есть вероятность добуриться до залежей с «минералкой», обладающей кислой или щелочной реакцией.

Сложность скважины зависит от того, на какую глубину бурить. На глубине 50-100 метров необходимо установить обсадную трубу диаметром 133 мм. Внизу, от известкового слоя вверх, должна располагаться вторая труба с меньшим диаметром (125 мм), в которой находится насосное оборудование. На глубину от 100 метров необходимо уже устанавливать телескопические колонны. Они составляются из труб с постоянно уменьшающимся диаметром в интервале от 133 до 125 мм.

В артезианской скважине вода поднимается под собственным напором до середины или 2/3 конструкции, поэтому на данной глубине и нужно устанавливать насосы.

Скважины делятся на однотрубные и имеющие дополнительные трубы. В последнем случае внутри металлической трубы, забитой до известкового слоя, помещается более тонкая труба пластиковая. Именно эта труба и входит в грунтовые воды. При неустойчивом грунте скважину нужно оснастить кондуктором. Это дополнительная труба, которая существенно шире обсадной трубы. Она устанавливается сверху в целях защиты обсадной трубы от чрезмерного давления. Когда артезианская скважина будет полностью готова к работе, необходимо установить кессон и оголовок.

Какой должна быть правильная конструкция скважины на воду

Рис. 1 Забор воды из скважины электронасосом

Понятие конструкции и основные элементы скважины

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.

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

Рис. 4 Внешний вид обсадных труб

Обсадные трубы

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

Донный фильтр

Гравийный

Рис. 5 Скважинные фильтры – особенности конструкций

Щелевой

Сетчатый

Дырчатый

Проволочный

Основные методы и оборудование для обустройства скважин

Оголовок

Адаптер

Рис. 8 Адаптер – конструктивное устройство

Кессонная яма

Рис. 10 Кессонный колодец

Скважинные насосные агрегаты и автоматика

Рис. 11 Центробежный электронасос

Гидроаккумулятор, реле и манометр

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

Читать еще: Какую трубу лучше использовать для скважины

Устройство скважины на воду

Сегодня многие домовладельцы приходят к выводу, что бурение персональной скважины для воды – оптимальное решение для создания автономного водоснабжения. При наличии средств можно заказать такую работу профессионалам. При желании самостоятельно пробурить скважину для воды придется познакомиться с технологией и особенностями процесса. Важно узнать и основные правила такой работы. Схема устройства скважины на воду должна быть тщательно разработана перед сооружением конструкции.

Виды скважин

Разобраться, как устроена скважина для воды, помогут простые описания ее отдельных элементов. Каждая деталь выбирается с учетом потребностей хозяев участка. Сначала стоит определиться с разнообразием таких конструкций. К примеру, самый простой прототип скважины на воду – обычный колодец. Только он имеет большой диаметр. Теперь стоит обратиться непосредственно к скважинам. Существует всего 2 вида таких сооружений:

артезианская скважина на воду;
песчаная.

Каждый из таких типов скважин имеет определенные особенности.

Песчаная

Такие скважины более популярны среди владельцев частных домов. Однако этот вариант не годится для общественного использования. Обычно такая вода годится лишь для полива огорода и купания.

Залегают песчаные водоносные слои примерно на уровне 10-50 м. Бурение скважины требует больших затрат времени и сил. Однако все работы можно выполнить своими руками. Если же на участке найден слой сланца, самостоятельно пройти его не удастся.

Преимущества установки песчаной скважины:

Стоимость оборудования и проводимых работ довольно низкая.
Бурение скважины выполняется довольно быстро. При работе втроем или вчетвером можно сделать все за пару дней.

Однако существует и несколько отрицательных сторон сооружения конструкции такого типа. Пласт может быть неравномерным, поэтому нельзя точно сказать, что вода будет там же, где и у соседей. Поскольку, вода залегает неглубоко, в нее могут попадать различные загрязнения. Пласт может оказаться нестабильным, в результате чего вода с течением времени уйдет из скважины. Бурение окажется напрасным.

Кроме того, место для бурения песчаной скважины найти довольно трудно. Оно должно располагаться на расстоянии минимум 20 м от различных источников загрязнений. Приобретение дополнительных систем очистки будет стоить довольно дорого. Служит скважина песчаного типа обычно не более 15 лет.

Артезианская скважина

Вода при устройстве таких скважин берется из глубоких пластов известняка. Поскольку такая порода является довольно крепкой, подземные воды, расположенные под ней, защищены очень надежно. Подобные озера существуют тысячелетиями. Именно поэтому качество воды из подобных скважин очень высокое.

Бурить артезианскую скважину своими руками не получится. Минимальное расстояние, на которое придется выполнять ствол скважины, составляет 50 м. При максимальном бурении придется углубляться на 200 м. Однако это не все ограничения. Без специальных приборов и инструментов бурение известняка окажется довольно сложным. Это объясняется высокой крепостью породы.

Артезианские скважины имеют множество преимуществ:

Все пласты, между которыми располагаются подземные источники воды, отличаются высокой стабильностью. Кроме того, в местной геологоразведке можно получить подробные данные о залегающих на определенной территории пластах.
Несмотря на высокую стоимость обустройства артезианской скважины, подобные стволы можно бурить даже под жилыми домами. Прослужить подобная скважина может более 50 лет.
При бурении артезианской скважины водяной столб будет довольно высоким. Это обусловлено тем, что вода находится под большим давлением. Сразу после завершения бурения пласта над подземным озером вода устремляется вверх.
На артезианские скважины не нужно монтировать дополнительные системы очистки.

Недостаток у таких скважин один – высокая стоимость бурения. Однако все затраты компенсируются высоким качеством воды.

Решив установить песчаную скважину, можно получить примерно 0,5-1,5 куб. м воды в час. Если выполнить бурение артезианской, за это же время будет прибывать до 10 куб. м воды. В этом случае можно обеспечить чистой водой большой загородный дом с бассейном.

Технология бурения скважины

Порядок работ при сооружении скважины довольно простой. Сначала потребуется найти подходящее место для бурения. К нему должен быть хороший доступ, чтобы проводить своевременное обслуживание. Располагать точку бурения скважины необходимо в самой нижней точке загородной территории. Затем бурят ствол, монтируют обсадные трубы и оборудование.

Если задумано бурить глубокую скважину, следует обратиться к профессионалам. Они обладают специальной техникой, что позволяет проводить бурение быстро и без лишних затрат. Особое внимание стоит уделить самостоятельному обустройству скважины.

Бурение ствола скважины

Прежде чем начинать бурение скважины на воду, следует сначала обустроить приямок. Он должен иметь размеры 1,5х1,5 м. Глубина приямка должна быть около 2 м. Он может и не обустраиваться. Однако с приямком можно использовать более длинные штанги при бурении.

Дальнейшая последовательность работ по бурению скважины такова:

Необходимо обустроить буровую вышку. Она может представлять собой треногу, собранную из бревен и труб. Могут использоваться и полупрофессиональные вышки. Их часто берут напрокат для выполнения скважин на частной территории.
При бурении понадобится определенное количество насадок. Каждая из них необходима для прохождения определенных пород. К примеру, чтобы пробурить мягкий грунт, понадобится змеевик. Когда будут буриться плотные слои грунта, следует использовать буровые ложки. Для разбивания камней используют долото. Чтобы удалять спесь и пройти плывун, понадобится желонка.
Основным элементом, которым проводится бурение скважины, является буровая колонна. Она представляет собой металлическую трубу диаметром 25 мм. На нее надевают насадки. Колонна является составной. При погружении на определенную глубину трубу удлиняют дополнительными секциями. Элементы колонны соединяются как штифтами, так и при помощи резьбы.
Один ход при бурении позволяет погрузиться в грунт на 0,5 м. Затем колонну следует вытаскивать и очищать. После вскрытия кровли пласта необходимо перейти на желонку. Она имеет обратный клапан. Водоносный пласт является довольно мягким. Его можно пройти довольно легко. Дальше, чем на 0,5 м, заглубляться не следует. Если при бурении не учитывать этот момент, можно пробить подошву, и вода начнет уходить вниз.

Можно воспользоваться и более простой технологией бурения – ударной. Принцип работы при этом довольно прост. Такой метод бурения включает следующие этапы:

Мягкий слой грунта проходят шнеком.
Затем из трубы необходимо выполнить снаряд. Его длина должна быть около 0,5 м. С нижней стороны снаряд затачивают и закаляют. Можно воспользоваться готовой буровой коронкой.
С обратной стороны, чтобы утяжелить снаряд, понадобится приварить штангу, а к ней привязать шнур.

Бурение при помощи такой конструкции объясняется довольно просто. Снаряд бросают в ствол. Он заглубляется под своим весом. Затем его необходимо вытащить за шнур и очистить. Однако у такого способа имеется один недостаток. Стенки ствола не будут ровными. Его диаметр при этом окажется довольно маленьким. Такое бурение проводить довольно просто. Работа выполняется быстро и без особых усилий.

Обсадка колонны

Когда бурение ствола будет завершено, его укрепляют при помощи осадных труб. Существует 3 варианта, которые следует рассмотреть подробнее:

Трубы из стали. Их используют при бурении, если грунт на участке нестабильный, а также при большой глубине бурения. Такие изделия очень прочны и надежны. Их единственным недостатком является подверженность ржавлению.
Асбестоцементные трубы. Их используют для укрепления колонн довольно часто. Однако для таких задач подходят только напорные трубы, отличающиеся дороговизной. Соединяются они муфтой, что уменьшает диаметр колонны.
Трубы из пластика тоже широко распространены при бурении скважин. Их стоимость довольно невысокая, такой материал не ржавеет, отличается экологической нейтральностью и долговечностью. Если грунт стабильный, а бурение проводится на глубину до 50 м, использоваться пластиковые трубы можно без опасений.

Фильтровальная колонна

Скважина не может эксплуатироваться без фильтровального комплекса. В конструкции обязательно располагается колонна, в которой имеется сетка для грубой очистки воды и перфорация. Перфорированный сектор дополняется фильтрующим слоем. В конструкции фильтрующей системы присутствует отстойник, в котором оседает шлам. Фильтр в колонне может быть щелевым или с дырчатой перфорацией.

Дырчатые фильтры выполняются довольно просто. Их можно сделать, если просверлить некоторое количество отверстий необходимого диаметра. Выполнять дырки нужно в шахматном порядке.

Большей эффективностью обладают щелевые колонны. Щели в них нарезают определенными секторами. Сетка для фильтрации, расположенная вокруг колонны, выбирается в зависимости от глубины бурения скважины.

Фильтр можно установить своими руками. Для этого следует выполнить ряд простых действий. Сначала из колонны удаляют шлам и заглушают ее низ. Чтобы решить такую задачу, необходимо выполнить небольшой мешочек (по размеру колонны) и засыпать цементной смесью. Состав должен содержать 1 кг песка и столько же цементного порошка. Мешочек опускают на дно колонны. Спустя трое суток, пробка надежно схватится.

Адаптер или кессон

Кессон представляет собой колодец, устанавливаемый в верхней части конструкции. Он необходим для возможности круглогодично обслуживать скважину. Одна из его основных функций – утепление. Кроме того, он также выполняет защитную функцию. В кессон помещают специальные приборы, которые позволяют скважине нормально функционировать. Одним из преимуществ установки кессона является отсутствие шума от работающего оборудования.

Кессоны выполняют из различных материалов. Они могут быть пластиковыми или железобетонными. Самыми распространенными являются изделия из металла и пластика. Это объясняется их долговечностью и герметичностью. При стабильном грунте лучше использовать пластиковые трубы. Это позволит сэкономить на устройстве скважины. При наличии плывуна или грунтовых вод устанавливают металлическую колонну.

Адаптер является специальным переходником, позволяющим сделать выход колонны из обсадной трубы абсолютно герметичным. Уго устанавливают ниже уровня промерзания грунта. Его стоимость ниже, чем у кессона. Однако спустя каждые 2-3 года в нем необходимо менять прокладки. По этой причине многие выбирают установку кессона.

Сопутствующая аппаратура

Принцип работы скважины на воду довольно простой. Вода в ней поднимается из подземных озер наверх за счет высокого давления. В дом она подается за счет насоса. Насос при этом играет основную роль в работе системы автономного водоснабжения. Бытовые насосы при монтаже скважины на воду использовать не следует. Они не подходят для долговременной эксплуатации. В результате постоянной вибрации ил, поднимающийся со дна, забивает систему фильтрации.

Прежде чем выбирать конкретный насос, следует определить уровень зеркала воды. Если он располагается на глубине 8 м, следует использовать самовсасывающие агрегаты. При уровне зеркала на 15 м применяют такие же приборы, но верхним эжектором. Для погружения на глубину более 20 м выбирают глубинные насосы.

В список сопутствующего оборудования входят:

Оголовок для обсадной трубы. Благодаря этому элементу конструкции в ствол не попадает мусор. Его тоже изготавливают из пластика или металла. Пластиковый оголовок способен выдержать нагрузку до 200 кг. При использовании металлического изделия максимальная масса груза может составлять 500 кг. Соединение выполняют фланцевое. Оно является абсолютно герметичным. Для этого используется резиновая прокладка.
Гидроаккумулятор предназначается, чтобы компенсировать гидроудар. За счет его использования насос эксплуатируется менее интенсивно. Его нередко называют мембранным баком. Емкость гидроаккумулятора выбирают исходя из мощности установленной конструкции. Устанавливают гидроаккумулятор в кессоне.

Другая аппаратура для скважины представляет собой реле давления. Оно контролирует включение насоса. Кроме того, за счет него включается манометр давления и клапан удаления воздуха из системы.

Выводы

Как может показаться, устройство скважины, как и принцип ее работы, отличаются простотой. Однако нельзя однозначно утверждать о легкости выполнения такой работы. Процесс обустройства системы автономного водоснабжения требует знания определенных особенностей технологии. Если появились сомнения в своих силах и знаниях, следует доверить бурение профессионалам. В этом случае установка скважины окажется дешевле.