Из чего состоит водяная скважина
Если посмотреть на скважину в разрезе, то видно, что это длинный и узкий шурф, уходящий в недра земли до водоносных слоев. От колодца она отличается очень небольшим диаметром по сравнению с длиной (глубиной) канала. Устройство скважины зависит от её назначения, это может быть геологоразведка с изучением структуры грунта, поиск месторождений природных ресурсов, добыча газа, нефти, воды.
Нас в первую очередь интересует устройство скважины для воды – из каких элементов она состоит, каким образом и с помощью какого оборудования вода из неё подается потребителям.
Основные составляющие водяной скважины – это ствол, забой и устье.
- Стволом называют вертикальную выработку в земле, в которую опущены обсадные трубы.
- Забой – это дно канала, его самая нижняя часть.
- Устье – верхняя часть скважинной трубы, выступающая над поверхностью почвы.
Промежуток между внешней поверхностью обсадной трубы и земляными стенками пробуренного канала заполняют цементным раствором, который делает конструкцию более прочной и герметизирует скважину.
Особенно важна герметизация верхнего участка скважины, контактирующего с самыми загрязненными слоями почвы Источник strojdvor.ru
Конструкция скважины это ещё и состоящая из нескольких труб обсадная колонна, изолирующая канал с водой от земляных стенок ствола и предотвращающая их разрушение. Герметичность на стыках труб обеспечивает их резьбовое соединение.
В нижней водозаборной части скважины находится фильтр, препятствующий проникновению в канал песка, ила и других нерастворимых частиц, загрязняющих воду. А в верхней – оголовок либо адаптер в зависимости от того, какой насос применяется для подачи воды из скважины в водопроводную систему.
Схематичное изображение скважины Источник стройбур33.рф
Трубы для обсадки
Обсадные трубы, герметизирующие ствол подземного источника, изготавливают из разных материалов. Раньше использовали асбестовые и металлические изделия, в основном – из нержавеющей, оцинкованной или обычной стали, реже – из эмалированной.
Сейчас большей популярностью пользуется обсадка из труб ПНД (полиэтилена низкого давления) и ПВХ (поливинилхлорида). Эти материалы имеют малый вес и хорошую прочность, в отличие от асбеста, и не подвержены коррозии и разрушению в отличие от стали. Кроме того, они самые доступные по цене. Поэтому водяная скважина получается недорогой, долговечной, ремонтопригодной и не загрязняет воду ржавчиной.
Поливинилхлоридные обсадные трубы Источник moyaskvazhina.ru
Это важно! Пластиковые трубы плохо противостоят динамическим нагрузкам и могут не выдержать давления грунта на большой глубине. Поэтому их используют для устройства обсадных колонн сравнительно неглубоких бытовых скважин.
Стандартным и самым простым способом соединения труб в одну колонну является резьба, но возможна стыковка с применением сварки и муфтовых соединений. Сами трубы имеют длину от 3 до 6 метров, а их диаметр адаптирован к габаритам скважинных погружных насосов, которые и являются основным критерием для выбора сечения труб. Стандартные размеры сечения, которые могут незначительно отличаться у разных производителей:
- 89 мм;
- 108 мм;
- 114 мм;
- 127 мм;
- 133 мм.
Таблица с размерами насосов ЕСО Источник oboiman.ru
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на водоснабжении, канализации и сопутствующих работах
Фильтры
Конструкция скважины на воду обязательно включает в себя фильтрующее устройство в забое, задача которого очищать воду от твердых примесей перед попаданием в обсадную колонну. Существует несколько разновидностей таких фильтров.
- Гравийный.
Это просто подушка из гравия, засыпанная в забой скважины, которая задерживает основные загрязнения со дна. Одного гравийного фильтра недостаточно для качественной очистки воды, он применяется только в качестве дополнительного барьера.
- Перфорированный.
Если водозабор производится из известняковых или галечных пород, в которых отсутствуют мелкие примеси, достаточно грубого фильтра, представляющего собой трубу с просверленными в стенках круглыми отверстиями. Они задерживают крупные частицы и обломки, способные повредить насос.
Перфорированная часть обсадной трубы является фильтром Источник vodatyt.ru
- Щелевой.
Такой фильтр обычно устраивают на пластиковых трубах, делая длинные и тонкие прорези в их стенках. Воды через них просачивается легко, а песок остается снаружи.
- Сетчатый.
Когда ствол скважины погружен в песчаные слои грунта, работа насоса вызывает движение песчинок. Чтобы не пропустить их в канал, нужен фильтр с мелкими отверстиями. Его делают из сетки, устойчивой к коррозии и истиранию. Материалом для неё может служить нержавеющая сталь, пластик, стеклоткань, капрон. Сетка крепится на каркасе – перфорированной трубе того же диаметра и из того же материала, что и обсада.
Обратите внимание! Сетчатые фильтры серьезно сдерживают поток воды в колонну скважины, снижая его на 30-40 %.
Сетчатый фильтр для пластиковых обсадных труб Источник 2gis.com
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 Схематичная конструкция 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 конструкция скважины — схематичный разрез
Статья по теме:
Как найти воду на участке для скважины – народные и научные способы. Возможно будет интересно почитать расширенную статью про варианты самостоятельного и с привлечением специалистов воды на участке для бурения скважины или рытья колодца.
Видео описание
В этом видеоролике показано, как можно сделать скважинный фильтр своими руками:
Длина фильтрующей части зависит от характеристик водоносного слоя. Чем больше в нем мелких примесей, тем она длиннее. В среднем она составляет 2 метра.
Оголовок
От того, какой насос используется для забора воды, погружной или поверхностный, зависит, как устроена скважина для воды в своей верхней части.
Погружное оборудование находится непосредственно в обсадной колонне на определенном расстоянии от дна. Чтобы зафиксировать его в заданном положении и не допустить загрязнения воды через устье, применяют стальные, чугунные или пластиковые оголовки, устанавливаемые на верхний срез трубы.
Это типовая конструкция, подходящая к стандартным сечениям обсадных труб. Состоит она из двух фланцев с резиновой прокладкой между ними, выходными отверстиями для напорного трубопровода и электрического кабеля, и карабина для крепления насоса на тросе. Сначала на трубу надевается нижний фланец, затем через уплотнительное кольцо к нему болтами притягивают верхний с подвешенным насосом.
Стальной скважинный оголовок Источник santechbomba.ru
«Грузоподъемность» оголовка зависит от материала изготовления:
- стальной выдерживает вес оборудования до 500 кг;
- пластиковый – до 250 кг.
Адаптер
Если устройство скважины на воду предполагает перекачивание воды поверхностным насосом, то он забирает её через шланг или трубопровод, который входит в обсадную колонну через её стенку. Этот вход осуществляется через адаптер – конструкцию, одна часть которой устанавливается внутри скважины и соединяется с напорным трубопроводом, а вторая накручивается на неё снаружи через отверстие в стенке и соединяется с водопроводной магистралью. Герметичность соединения обеспечивают резиновые прокладки.
Наружная часть адаптера Источник septik-kirov.ru
Как устроена артезианская скважина
Данный тип скважин бурится в рыхлых известняковых породах, где отсутствуют сплошные пласты воды. Глубина варьируется от 30 до 300 метров. На бурение уйдет много времени.
Артезианская скважина состоит из нескольких элементов:
- оголовок;
- стальная труба;
- бетонная заливка;
- межтрубный герметик;
- труба ПВХ;
- погружной насос;
- перфорированная колонна.
Артезианские скважины самые надежные и долговечные. Они эксплуатируются более 50 лет. Так как в скальных породах нет мелких частиц, которые могут забить жерло, заливание скважины исключено. Водяной пласт располагается по всему известняковому слою, поэтому подача воды не прекращается, что может случиться с песчаными грунтами. К артезианской скважине можно подключить несколько домов, так как вода подается в значительных объемах. Для бытовых нужд оптимальный показатель — 5 м3/ч, на промышленных объектах — 50 м3/ч.
Изготовление и обустройство
Скважина может снабжать водой один дом или целый поселок, от количества потребителей зависит её мощность, глубина и другие параметры, определяемые при проектировании.
Способ бурения подбирается с учетом особенностей грунта на участке и длины будущего канала. Своими силами удается пробуривать только неглубокие скважины на песок, в остальных случаях прибегают к услугам специалистов, которые профессионально определяют оптимальный принцип бурения скважин на воду и производят его с установкой обсадных труб.
В полученный ствол трубы опускаются поочередно: сначала фильтр, затем на него накручивается первая труба, когда её уровень опустится до земли – следующая и т.д.
Для сохранения чистоты скважины, нормальной работы насосного оборудования и собственного удобства устье скважины обустраивают, оснащая оголовком или адаптером.
При использовании погружного насоса или поверхностного, расположенного непосредственно около устья скважины, вокруг него устраивают кессон – яму с утепленной крышкой и герметичными стенками и дном.
Обустройство кессона вокруг устья скважины Источник oboiman.ru
На рисунке видно, как выглядит скважина на воду в разрезе, оборудованная погружным насосом. В кессоне достаточно места и для установки поверхностного центробежного насоса, который подключается к источнику через адаптер, а затем по трубе, проложенной в земле, перекачивает воду в дом. Здесь же размещают гидроаккумулятор и автоматику управления. Эта схема применяется для домов с постоянным проживанием и позволяет защитить саму скважину и водопроводную магистраль от промерзания.
Кессон можно сделать своими руками из бетонных колец или монолитного железобетона либо купить готовую металлическую или пластиковую емкость.
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.
Преимущества абиссинской скважины
Среди преимуществ абиссинского колодца можно отметить:
- Относительную дешевизну: скважину можно сделать самостоятельно, а всё необходимое для её устройства – приобрести на ближайшем строительном рынке;
- Высокую скорость изготовления: в среднем на ее устройство уходит несколько часов;
- Простоту: ее можно устроить в ограниченном пространстве (подойдет подпол дома, подвале или гараж), а также в любое месте участка;
- Легкость обустройства: не требуется применение специальной тяжёлой буровой техники или оборудование подъездных путей для автотранспорта;
- Долгий срок службы: правильно устроенная абиссинка может давать чистую воду в течение многих лет.
Абиссинская скважина: необходимые условия
Прежде чем взяться за работу по устройству «иглы», необходимо понять, подойдёт ли она вашему участку. Поэтому в первую очередь выясняем глубину залегания водоносного пласта (даже в разных районах в окрестностях Москвы глубина нахождения водоносного слоя может колебаться до 250 метров) и вид грунта.
При выборе источника водоснабжения следует ориентироваться на действующие водозаборные скважины аналогичной конструкции, находящиеся в непосредственной близости к вашему участку. А при их отсутствии – на разведочное бурение и другие достоверные геофизические способы изысканий.
Для поиска воды применяются разные методы: от лозоходства до геодезических карт, на которых отображены грунты и водоносные слои.
Инвентарь для обустройства скважины
Чтобы наладить работу скважины, нужно использовать следующие элементы:
- Насос со страховочным тросом и электрокабелем для последующего подключения.
- Автоматическое устройство, которое будет регулировать напряжение и беречь двигатель от перегревания.
- Гидропневмобак. Его задача – защитить от гидравлических ударов, отрегулировать давление, уменьшить частоту включений-выключений насоса. Размеры бака варьируют от 10 до 10000 литров. Оптимальный объём для среднестатистического дома – 100 л.
- Кессон. Стальной бак служит для защиты оборудования, необходимого для подъёма воды. Устанавливается на глубине 0,5-1 м.
Внимание! Конструкцию обязательно нужно утеплить и гидроизолировать.
- Провод (который обеспечивает бесперебойное снабжение) и водопроводные трубы (выводят от кессона к дому).
