Конструкция водозаборной скважины

Конструкция скважины состоит из множества различных деталей крепи. Благодаря таким элементам обеспечивается строительство устойчивого канала на всем протяжении. Их использование оказывается экономически выгодным. Конструкцию таких построек стоит рассмотреть подробнее.

Конструкция водной скважины для снабжения дома или предприятия

Прежде чем приступить к эксплуатации буровой, следует провести работы по ее обустройству. Для этих целей необходимо приобрести материалы:

• кабель;
• трубы стальные или асбестовые;
• насос;
• систему управления.

Основная работа, обеспечивающая правильное устройство буровой, делится на 5 этапов.

Главным элементом скважины является кессон. Он создается в форме бака, который не допускает попадания грунтовых вод в устройство, обеспечивающее водоснабжение.

Основным материалом для изготовления кессонов служит металл, а также можно использовать железобетон или пластик.

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.

Рис. 7 Оголовки

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

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

Подготовительные работы

Перед тем как приступать к бурению скважины, обязательно следует провести геологические изыскания. Для этого также стоит пригласить профессионалов. Дело в том, что работы по бурению шахт оплачиваются в зависимости от глубины последних (за каждый пройденный метр). Поэтому, конечно же, то место на участке, где вода подходит к поверхности ближе всего, поискать стоит. Найти специалиста, способного провести такие изыскания качественно, особого труда не составит. Обычно эту услугу оказывают сами компании, занимающиеся бурением шахт.

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.

Устройство артезианской скважины для загородного дома

На загородном участке необходимо заранее установить месторасположение будущей скважины. Хозяин тщательно изучает проект, хотя скважина, расположенная в подвальном помещении, наиболее целесообразна, т. к. обеспечивает надежную защиту насосного оборудования и трубопровода.

Колодцы глубиной в 20 м оборудуют следующими материалами:

• глубинный насос;
• датчики, улавливающие верхний и нижний показатель наличия воды;
• устройство, обеспечивающее стабильное давление в водоводе, гидрофор.

Для буровой глубиной менее 20 м монтируют автоматическую насосную систему. Основными ее составляющими являются гидрофор и глубинный насос.

Устройство насосной станции для артезианской скважины предполагает наличие инструментов для работы:

• тонкого капронового шнура;
• змеевика для суглинистых почв;
• желонки для водоносного слоя;
• шнекового бура;
• лопаты;
• муфты;
• буровых ложек.

С помощью шнура хозяин измеряет общее расстояние от уровня воды до поверхности земли. Перед бурением необходимо приобрести схему, показывающую геологический разрез рабочего участка скважины.

Для колодца менее 20 м ставят насосную станцию, в которой обязательно наличие следующих важных узлов:

• всасывающей магистрали;
• водозабора;
• насоса;
• реле;
• водяного аккумулятора;
• мотора;
• манометра.

При использовании насосов для устройства водной скважины, следует учитывать их положительные качества, а именно:

• соответствие производительности с реальными показателями;
• экономичность;
• минимальное обслуживание;
• возможность эксплуатации при низких температурах.

У иных модификаций насосных станций могут возникать более серьезные дефекты в период эксплуатации:

• поломка реле;
• замерзание воды при низких температурах;
• высокий расход электроэнергии.

Требуется взвешенный подход к выбору насосной станции для артезианской скважины. Следует учитывать ее глубину.

Для устройства колодца глубиной менее 10 м, приобретают однотрубную установку, сокращающую срок монтажных работ. Для более глубоких буровых необходимо смонтировать двухтрубную станцию. Самые глубокие колодцы требуют установки иного дорогостоящего оборудования.

В качестве наружных работ при устройстве скважины следует выполнить монтаж насосной станции. Обсадную трубу, выступающую над поверхностью земли на высоту 1 м, укрывают от промерзания в зимнее время. Для укрепления насосной станции в цокольном помещении, приобретают такие инструменты и материалы, как:

• сварочный аппарат;
• стальные квадратные трубы;
• уголок;
• анкеры;
• болты;
• кирпич.

Станция устанавливается на легкий столик или возвышение из кирпича. Сварная конструкция закрепляется при помощи болтов. Для монтажа линий необходимо использовать эжектор.

В процессе его сборки и установки крепят особый фильтрующий клапан, без которого насосная станция не функционирует.

Устройство всех соединений в эжекторе должно быть герметичным.

Для двухтрубной станции ставят оголовок или отвод необходимого диаметра, приваренный к обсадной трубе. В колодце стыкуют водосбор с вертикальной трубой, отходящей от магистрали. Соединение закрепляют ключом, а эжектор монтируют в колодец. В месте выхода воды из насосной станции монтируют фильтры для очистки воды.

Правильно созданная водная скважина, оборудованная насосной станцией, обеспечит качественное снабжение загородного дома питьевой водой на долгие годы.

Обсадные колонны

Обсадная колонна представляет собой систему специальных труб. Такие элементы могут быть первыми и последними. Их отличают функциональные возможности. Обсадные колонны предназначаются для одной цели – изолировать стенки скважины при бурении от различных внешних воздействий. Прежде всего, учитывается давление на скважину. Чтобы кольцевое пространство было надежно изолировано, следует залить жидким бетонным раствором промежуток, который находится между обсадными колоннами.

Существует особое деление обсадных колонн по назначению. Каждый вид таких изделий стоит рассмотреть подробнее. Они обладают определенными преимуществами и недостатками, которые стоит учитывать.

Правильный выбор

Существует множество конструктивных особенностей водозаборных скважин. При правильном выборе конструкции можно определять их характеристики:

• цену скважины;
• ремонтопригодность;
• качество проводимых работ;
• дебит;
• качество воды, которая добывается из скважины.

Конструкция скважины зависит от особенностей участка местности, где будет осуществляться бурение. Также выбор зависит от необходимого дебита.

Стоит рассмотреть подробнее, как такие факторы влияют на качество воды и каким образом их следует учитывать.

Какие факторы влияют конструкцию водозаборной скважины

Правильно выбранная конструкция водозаборной скважины для воды определяет ее наиболее важные характеристики, к которым относятся:

• Цена скважины на воду.
• Тщательность выполняемых работ, их качество.
• Ремонтопригодность.
• Состав и свойства добываемой воды.
• Дебит устройства.

К факторам, от которых зависит конструкция сооружения, относятся:

• Гидрогеологические особенности местности, где сооружается устройство.
• Требуемый дебит.

Зависимость гидрогеологии на конструкцию водозаборной скважины

В зависимости от гидрогеологии могут быть такие варианты устройств:

• Скважина водозаборная с одинарной обсадкой, где обсадная колона одновременно является и эксплуатационной. Используется для сооружения в устойчивых породах неглубоких, не более 35 метров, песчаных.
  
  Чтобы уменьшить стоимость устройства возможно использование пластиковых обсадных труб. Обсадная колонна опускается внутрь водоносного слоя на два метра.

Совет: Углублением колонны можно увеличить дебит устройства, но в этом случае должна быть соответствующая мощность водоносного слоя. Скважина на песок обязательно обсыпается гравием в районе расположения фильтра. Между дном и фильтром, для сооружения отстойника, должно быть не менее одного метра.

• Сооружение с одинарной обсадкой и эксплуатационной или фильтровальной колонной из пластика. Достаточно распространенный вид скважины на песок. Применяется в неустойчивых и устойчивых породах. В последних увеличивает срок службы обсадной колонны, изготовленной из стали, и предотвращает контакт воды с металлом.

Совет: Такой вариант особенно рекомендуется для редко используемых скважин, где возможно появления неприятного затхлого запаха воды.

• Устройство с одинарной обсадкой и участком с открытым стволом. Чаще применяется для мелких скважин на известняк.
  
  В этом случае обсадная колонна проходит через рыхлые породы, а затем упирается в известняк. После этого идет открытый ствол на глубину до десяти метров от начала слоя известняка.
• Скважина артезианская с эксплуатационной трубой из пластика. По конструкции она такая же, как вторая. Используется в сооружениях, где высокий уровень воды.
• Скважина артезианская с двойной обсадкой. Одна стальная обсадная колонна идет через все слои, которые лежат выше водоносного горизонта, другая заглубляется в водоносный горизонт. Используется при низком уровне воды.
• Скважина артезианская с несколькими обсадными трубами и кондуктором. Делается в случае непростой геологии, когда имеются неустойчивые слои, плывуны. Первая труба изготавливается с самым большим диаметром, а направляющей для остальных труб является обсадная.

Совет: Обязательно во всех конструкциях нужно провести затрубную цементацию. Делается это для того, чтобы уменьшить действие коррозии на обсадную трубу от грунта и предотвратить попадание верхних грунтовых вод в водоносный слой вдоль колонны.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...