Бурение водозаборных скважин

Исходные данные.
Использование буровых скважин в качестве источника водоснабжения для индивидуальных жилых домов, дачных и садовых участков все чаще имеет место в нашей повседневной жизни. Для водоснабжения используется первый от поверхности постоянный водоносный горизонт, обеспечивающий достаточный дебит скважин.
Как правило он, не превышает 1-2 м3/час. Водоносные горизонты, пригодные для эксплуатации в бытовых целях залегают обычно в интервалах глубин от 10 до 40 м и приурочены к зонам трещиноватых горных пород (аргилитоподобных глин, песчаников, мергелей), имеющих в нашем регионе субгоризонтальное залегание и площадное распространение. Несмотря на это глубина залегания, параметры первого постоянного водоносного горизонта и химический состав подземных вод весьма непостоянны и зависят от многих факторов:

• состава горных пород, слагающих геологический разрез,
• степени их трещиноватости,
• наличия в разрезе относительных водоупоров (прослоев слабо фильтрующих горных пород),
• рельефа местности.

Поэтому не существует какой-либо официальной гидрогеологической карты залегания первого от поверхности постоянного водоносного горизонта по нашему региону. Выделяются участки (площадки) со сходными гидрогеологическими условиями к которым применим метод аналогии, с прогнозом гидрогеологических условиях конкретного участка. На практике это означает, что при выборе необходимой глубины, конструкции скважины, прогноза химического состава подземных вод необходимо ориентироваться на ранее пробуренные поблизости скважины, собственный опыт работ.

ООО «Вятизыскания» оказывает услуги по бурению и оборудованию водозаборных скважин для частных лиц и организаций. Максимальная глубина бурения скважин – 50 — 60 метров, определяется техническими возможностями буровых установок УГБ-1 ВС, ПБУ-1, которые используются организацией как для выполнения инженерно-геологических изысканий, так и для бурения скважин на воду. Буровые станки смонтированы на шасси ЗИЛ-131 и КАМАЗ.

Основные заказчики – частные лица: владельцы дачных участков, индивидуальных жилых домов, садоводы. Успех работы по бурению и оборудованию водозаборных скважин («колодцев») определяется прежде всего опытом и квалификацией машиниста буровой установки, его добросовестным отношением к делу, кроме того, техническим состоянием буровой установки, наличием необходимого оборудования и инструмента, обсадных труб.

В ООО «Вятизыскания» работы по бурению скважин выполняют четыре буровые бригады со стажем работы более 10 лет, двое мастеров имеют стаж работы более 20 лет, опыт работы в специализированных организациях, таких как «Промбурвод», «ПМК-20». Для обслуживания буровых установок имеется производственная база, где не только возможен ремонт буровых установок, но и имеются для этого соответствующие службы. Буровые работы выполняются круглогодично.

Технология работ и конструкция водозаборной скважины определяются гидрогеологическими и инженерно-геологическими условиями, среди которых можно выделить три основных типа.

     I Тип. Самый простой. Скважины в горных породах с устойчивыми стенками скважин (в народе говорят «в глинистых грунтах»). Возможно применение как полиэтиленовых, так и стальных труб в зависимости от глубины скважины, пожеланий и финансовых возможностей заказчика. Фильтры дырчатые, щелевые. Сеткой фильтры не оборудуются, поскольку со временем она забивается глинистыми частицами, в ней нет необходимости.

     II Тип. Скважины в песчаных грунтах (в «песках-плывунах»). Обводнённые пески залегают в поймах рек. Мощность аллювиальных отложений в пойме р. Вятки: районы Коминтерна, Макарья, Субботихи, Гирсово и т.п., составляет 10 — 14 м. В верхней части разреза встречаются суглинки, супеси, иногда торф. Ниже залегают пески, причём крупность их увеличивается с глубиной: пески средней крупности, крупные, гравелистые. Соответственно водоотдача песков с глубиной увеличивается (коэффициенты фильтрации песков могут достигать 10 м/сут.).

Водозаборные скважины в песках обязательно должны быть оборудованы сетчатыми фильтрами.

Воды в песках много, гидравлически грунтовые воды связаны с рекой. Качество воды, как правило, оставляет желать лучшего. Практически повсеместно отмечается повышенное содержание железа, иногда результаты гниения органики в виде запаха или разводов. В последнее время для бурения скважин в песках стали успешно применяться малогабаритные разборные буровые станки.

III Тип. Наиболее сложный. Первый от поверхности водоносный горизонт перекрывается трубами большого диаметра (так называемым «кондуктором»), далее производится бурение меньшим диаметром с обсадкой трубами до нужного водоносного горизонта в коренных отложениях. Глубина таких скважин обычно составляет от 30 до 50 метров.

Бурение и оборудование водозаборных скважин в условиях III Типа невозможно без кондуктора, который препятствует «заплыванию» скважин неустойчивыми грунтами, но он также и перекрывает верхние грунтовые воды, часто сильно загрязненные по химическим и биологическим компонентам.

Бурение с оборудованием скважины «кондуктором» производится нередко по просьбе заказчика и в грунтовых условиях I Типа с целью более надёжной защиты эксплуатируемого водоносного горизонта от верховодки. Нами, если позволяют денежные средства Заказчика, рекомендуется именно такая конструкция водозаборной скважины.

Качество подземных вод определяется многими факторами: особенностями области их питания, составом вмещающих горных пород, защищенностью водоносных горизонтов от залегающих ближе к поверхности грунтовых вод и верховодки. В целом можно сказать, что защищённость и качество подземных вод повышается с глубиной их залегания.

О трубах. Для обсадки гидрогеологических скважин используются стальные и полиэтиленовые трубы для питьевого водоснабжения. Диаметр стальных труб для скважин бытового водоснабжения обычно составляет 127 мм, 133 мм, 159 мм. Полиэтиленовые трубы чаще всего применяются с внешним диаметром 160 мм с толщиной стенки 7,7 мм, 9,1 или 9,5 мм. Менее распространены, но не уступают им по эффективности, полиэтиленовые трубы диаметром 140 мм с толщиной стенки 6,7 мм, 8,0 мм, 8,3 мм, могут быть использованы полиэтиленовые трубы диаметром 125 мм. Внутренний диаметр этих труб позволяет использовать большой ряд погружных насосов. Например, диаметр насоса «Водолей» – 98 мм.

Обычно заказчики-клиенты отдают предпочтение полиэтиленовым трубам. Их преимущества:

• они дешевле, чем стальные;

• пищевой полиэтилен не ржавеет, не поддается коррозии, исключает какое либо влияние на химический состав подземных вод.

Но у них есть один существенный недостаток: они менее прочные, чем стальные трубы. Прочность полиэтиленовых труб зависит от толщины их стенки и марки полиэтилена. В соответствии с ГОСТ 18599-2001 полиэтиленовые трубы выдерживают давление:

Толщина стенок и номинальное давление труб из полиэтилена ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100 (атм.)

Выписка из табл. 3 ГОСТ 18599-2001 «Трубы напорные из полиэтилена».

Диаметр трубы, мм/ Толщина стенки, мм	Марка полиэтилена
	ПЭ-63	ПЭ-80	ПЭ-100
140/6,7	5,0 ат.	6,3 ат.	8,0 ат.
140/8,0	6,0 ат.	7,5 ат.	9,5 ат.
140/8,3	6,3 ат.	8,0 ат.	10,0 ат.
160/7,7	5,0 ат.	6,3 ат.	8,0 ат.
160/9,1	6,0 ат.	7,5 ат.	9,5 ат.
160/9,5	6,3 ат.	8,0 ат.	10,0 ат.

К сожалению заказчики, подавляющее большинство из которых не имеет никакого представления о марках полиэтилена и других регламентируемых параметрах полиэтиленовых труб в соответствии с ГОСТ 18599-2001 «Трубы напорные из полиэтилена» обращают внимание только на толщину стенки трубы. Как видно из таблицы, прочность трубы в большей степени зависит от марки (плотности) полиэтилена.

В последнее время на рынке полиэтиленовых труб появились трубы очень низкого качества, изготовленные из полиэтилена низкого качества, возможно, с добавлением вторичного сырья, явно с нарушениями технологии изготовления и требований ГОСТ 18599-2001 к трубам для питьевого водоснабжения.

Нами в последние годы для обсадки скважин на воду применяются полиэтиленовые трубы из высококачественного полиэтилена марки ПЭ 100, выдерживающие давление в зависимости от толщины стенки 8 – 10 атм. Трубы изготавливаются на заводе «Казаньоргсинтез» или его дочерней компании, использующей сырье ПАО «Казаньоргсинтез». Такими полиэтиленовыми трубами можно обсаживать скважины глубиной до 40 – 50 м.

Но наиболее надёжными являются, конечно, стальные трубы. При этом существующее мнение, что за счет их окисления ухудшается качество питьевой воды, несостоятельно. Эти процессы протекают настолько медленно, а водообмен в эксплуатируемой скважине настолько быстр, что влияние окисления стальной трубы на качество питьевой воды ничтожно даже теоретически.

Следует отметить, что водоснабжение питьевой водой городов и поселков из подземных источников осуществляется из «артскважин», где используются только стальные трубы.

О выборе насоса.

Существует большое количество различных марок погружных насосов, особенно импортных, которые могут быть использованы для забора воды из скважины и подачи в дом, полива огорода и др. нужд. Мы не собираемся давать их характеристику, но даем общие рекомендации по выбору насоса.

Во первых, для прокачивания (чистки) скважины сразу же после бурения и оборудования скважины обсадными трубами с фильтром рекомендуем использовать погружной насос марки «Водолей», производства АО «Лепсе». Эти насосы вибрационного действия наиболее неприхотливы к грязной воде и сравнительно недорогие. Необходимость прокачивания скважины погружным насосом сразу же после окончания буровых работ обусловлена тем, что в скважине после прокачки «желонкой» остается еще много грязи (шлама), которая взвешена в виде мелких частиц в воде, а также «размазана» по стенкам скважины при бурении. Если скважину не прокачивать или выполнить это с опозданием (на 1-2 суток) на забой (дно) скважины оседает шлам (в народе говорят «скважину заилило»), который может перекрыть часть или всю фильтровую колонну. Для прокачки скважины насос требуется опускать на глубину ~ 1 м выше забоя (дна) скважины.

Насосы «Водолей» выпускают с кабелем различной длины: 15, 25, 40 м и рассчитаны они для забора воды с соответствующих глубин. Как утверждают в отделе сбыта АО «Лепсе», конструкция насоса одинакова, но они «настраиваются» для работы на различных глубинах. В нашей практике были случаи, когда новым насосом «Водолей» с заводской длиной кабеля 15 м после его наращивания до 30 м, мы не могли поднять воду из скважины с глубины 25 м. При этом насосом «Водолей 3 (40 м)» можно производить прокачку (чистку) скважины глубиной 50 м. При этом производительность насоса значительно уменьшается, но главную свою задачу – выкачать из скважины грязную воду, он выполняет.

При выборе насоса для эксплуатации скважины необходимо хотя бы примерно представлять дебит скважины, т.е. количество поступающей в скважину воды в единицу времени. Производительность насоса не должна превышать дебит скважины. При бурении промышленных водозаборных, так называемых «артезианских», скважин производятся специальные гидрогеологические исследования по определению дебита скважины и даются рекомендации по установке насоса нужной производительности (мощности). Это дорогостоящие исследования.

В нашем случае, мощность насоса целесообразно подбирать опытным путем. Во всяком случае помнить о том, что производительность насоса не должна превышать дебита водозаборной скважины, т.е. забор воды из скважины не должен превышать объем водопритока в скважину.

Несоблюдение этого условия может привести к таким неприятным последствиям:

1. Сплющивание полиэтиленовых труб в связи с образованием вакуума при заборе воды из скважины, в результате понижения уровня воды в трубе при герметизации устья скважины.
2. Значительные колебания уровня воды в скважине и ее затрубном пространстве могут вызвать загрязнение воды (в народе говорят «скважина мутит»).

Мы обращаем внимание пользователей водозаборных скважин на необходимость правильного выбора насоса, поскольку значительная часть «рекламаций» по работе скважины вызвана именно этой причиной. Многие пользователи скважин просто не задумываются об этом, считая, что если пробурена скважина, воды в ней должно хватать для любого насоса. Иногда устанавливают насос, даже не зная какова его производительность.

Выводы.

1. Глубина, конструкция скважины, выбор труб определяется геологическими условиями площадки, финансовыми возможностями заказчика.

2. ООО «Вятизыскания» предлагает выполнить бурение и оборудование водозаборных скважин любой сложности глубиной до 50-60 м. Цены договорные.

3. Мы можем Вам предложить около 10 вариантов конструкции скважины с различными трубами и помочь выбрать наиболее оптимальный для Вас.

 Памятка владельцу скважины на воду