Классификация скважин на воду

Общие рекомендации

Как можно понять из всего вышесказанного, для того чтобы самостоятельно произвести работы по буравлению скважины, необходимо проделать большую работу на предварительном этапе.

Перед бурением скважины следует выполнить анализ почвы

Что сюда можно включить:

1. Определение места для будущей скважины.
2. Определение типа грунта на данном участке. От этого будет зависеть качество воды и наилучший тип технологии бурения.
3. Также следует определить, для каких нужд будет использоваться вода из скважины, — для питья или для хозяйственных нужд. Это необходимо знать заранее, желательно до начала буровых работ. В противном случае можно пробурить скважину для питьевой воды в месте, где она будет богата различными микроэлементами, минералами или металлами, опасными для жизни.
4. Следует знать, насколько глубоко находится водный источник. Исходя из этого будет понятно, на какую глубину придётся бурить.
5. Затем определяется наиболее подходящая технология бурения. К примеру, наличие в почве прослойки твердых пород или камней автоматически исключит возможность использования архимедова винта для работ.

После того как все необходимые вопросы решены, можно выбрать, самостоятельно проводить работы или обратиться к услугам соответствующих специалистов.

Если решение было принято в пользу самостоятельного бурения скважины под воду, тогда следует подготовить все, что необходимо для этого. Как видно, уровень сложности каждой из установок варьируется от «доступно новичку» до уровня профессионала. В данном случае необходимо правильно оценить свои силы, иначе последствия будет сложно исправить даже профессионалам.

Если прислушиваться к советам более опытных бурильщиков и специалистов и все сделать по правилам, проделанная на участке скважина будет служить исправно долгое время.

Колодец на песок

Такой тип является самым простым и может обустраиваться ручным способом. Средняя глубина может составлять 20-40 метров. Такая величина будет зависеть от особенностей грунта и местности.

Все материалы для сооружения скважины продаются в строительном магазине

Эти сооружения представляют собой металлическую трубу, которая имеет диаметр более 10 см, на ее конце должен быть расположен специальный фильтр в виде перфорированной трубы, которая должна быть обмотана стекой из нержавейки. Фильтрующий элемент ставят на пески, имеющие крупную фракцию с примесью гальки.

Основные недостатки этого вида:

• Вода не защищена от попадания различных загрязнений с поверхности;
• Нестабильный и небольшой объем предоставляемой жидкости.

Источники этого вида могут давать в среднем один куб воды в час. Такое количество вполне приемлемо для дачного участка и может удовлетворить косметические и хозяйственно-бытовые нужды.

Чтобы обезопасить себя от загрязнения воды, нужно подобрать необходимую систему очистки и установить фильтры. Такие источники консервировать нежелательно, поскольку они могут быстро прийти в негодность.

Виды бурового инструмента

Бур для колонкового бурения

Различают профессиональные и бытовые приспособления для бурения. В свою очередь специализированные установки дополнительно различаются по способу преодоления грунта. При колонковом профессиональном бурении используют:

• колонки буровые: алмазные, вольфрамовые, стальные, победитовые;
• специальная труба для забора и отвода отработанного шлама;
• туба колонковая;
• штанги, используемые для наращивания буровых колонн;
• сальник промывочный;
• муфты;
• переходники.

При работе по скальным, горным породам любой вид буровой колонки быстро изнашивается и требует обязательной замены.

Оборудование для роторного бурения

При роторном бурении применяют специальную буровую установку, конструкция которой выглядит так:

• вышка ременная или решетчатая;
• ротор;
• колонна бурильная;
• двигатель;
• насосное оборудование для промывки шахты;
• подъемная техника.

Обороты роторной машины зависят от мощности двигателя оборудования.

При шнековом бурении применяют технику, основной элемент которой — винтовой. Его лопасти выполняют из высокопрочного сплава, что позволяет преодолевать плотные и даже каменистые пласты.

Вращательный способ бурения нефтяных скважин:

Вращательный способ бурения нефтяных скважин также основан на применении долота, но иным методом. Устройство углубляется в горные пласты, испытывая одновременно два вида воздействия: вертикальную нагрузку и крутящий момент. Таким образом, долото прорывает породу, измельчает ее методом дробления, истирания.

В свою очередь вращательный способ имеет две разновидности, которые обусловлены расположением силового агрегата на устройстве:

– роторный – двигатель расположен на поверхности земли, передача крутящего момента долоту производится посредством колонн буровых труб;

– забойный – двигатель устанавливается сразу за долотом, чем и обеспечивает исключительно его движение, без участия буровой колонны.

В России бурение нефтяных скважин производится преимущественно вращательным методом.

Санитарные нормы

В СНиП 2.1.4.110-02 регламентированы следующие запреты и требования к обустройству скважин:

Под монтаж шахты на водоносный пласт нужно отвести участок 4х4 м. В этих пределах не должно быть никаких хозяйственных построек. Поэтому вопрос о том, где лучше делать скважину — в доме или на участке, отпадает сам собой

Размещать ее нужно только снаружи постройки.
Запрещен полив растений на огороде с применением химических веществ, если насаждения расположены не дальше чем на 20 м от будущего источника.
Важно, чтобы в радиусе 300 метров от гидротехнического сооружения не локализовались кладбища, промышленные предприятия, скотомогильники, свалки и др.

Классификация технологий

Выделяют несколько видов технологии буровых работ.

Подразделяются они относительно применяемых механизмов и принципов работы:

1. По отношению к приспособлениям, участвующим в бурении, принято выделять ручную и механическую технику.
2. В плане принципа работы буровой установки следует говорить о технологии ударного типа, о вращательной и комбинированной, представляющей из себя симбиоз двух видов.

Каждая технология применяется в своей области, а также при определенных условиях: где-то важно не превышать максимально допустимую глубину скважины, на которую может пробурить установка. Необходимо строго следить за составом почвы, от этого будет зависеть, станет ли удачным забуривание по той технологии работы, которую вы выбрали

Стоит рассмотреть каждую технологию отдельно.

Бурение скважины в некоторых случаях может занять несколько дней

Бурение необходимо проводить до того момента, пока бур не достигнет так называемого слоя водоупорности.

Необходимо знать, какие понадобятся инструменты:

1. Буровая головка. Для ручной технологии отлично подходят головки по типу долота, змеевика, ложки и желонка. Отличается головка для бурения не только видами, но и размерами, что позволит подобрать максимально удобный и подходящий под цели диаметр.
2. Штанги разных диаметров.
3. Лебедка. Она будет обеспечивать поднятие и опускание бура, а также даст возможность убрать извлеченный груз.
4. Трубы обсадного типа.
5. Специальная вышка. Она обеспечивает полноценное погружение и последующий подъем.

Начинается забуривание с выбора места. Далее устанавливается бурильная вышка. При помощи обычной лопаты следует углубить почву под бур. Приступить к бурению. Специалисты советуют очищать бур от почвы через каждые 4-5 м углубления скважины с целью поддержания производительности буровой установки.

Метод вращения

Вращательная технология также называется роторной и представляет собой процесс бурения при помощи воды.

Подразделяется роторное бурение на:

1. Промывание прямого типа. В этом случае водный поток направлен сверху вниз. У данного типа есть свои плюсы, к ним можно отнести универсальность – вы можете бурить скважину необходимой глубины, кроме того, в плюсы включен обширный дебет скважины. В то же время есть и большой минус: при поступлении воды сверху размывается водоносный горизонт.
2. Промывание обратного типа. В этом случае вода поступает самостоятельно в скважину и уже под давлением выкачивается обратно. Такой вид может обеспечить максимальный дебет вашей скважины. При этом такой способ является одним из самых дорогих, что можно отнести к минусам.

Роторная технология делается при помощи дорогой специализированной техники.

Ударная техника

При этой технологии процесс происходит в результате ударной силы забивного стакана, которая и позволяет разбивать грунт, углубляя скважину. Забивной стакан устанавливается на вышку для придания необходимой ударной силы. При буровых работах с использованием ударной техники, как правило, используют следующие специализированные установки: УКС-22М2, УГБ-1ВС И УГБ-50. Можно изготовить установку и собственными руками.

Что для этого понадобится:

1. Вышка. Сделать ее также можно самостоятельно из дерева или стальных труб. По форме установка похожа на треногу. Нужная высота рассчитывается следующим образом: длина забойного молотка + 1,5-2 метра на подъем.
2. Забойный стакан/молоток. Сделать можно из стальной трубы, оснастив ее режущей поверхностью или приспособлением. Также следует позаботиться о том, как будете удалять поднимающийся вверх грунт. Чаще всего для этой цели в стакане сбоку делается большое отверстие.
3. Надежный трос. Он крепится к забойнику.

При бурении скважины следует соблюдать правила техники безопасности

Как можно понять, сделать самостоятельно буровую вышку ударного типа не так сложно, но лучше иметь небольшой навык работы с такими вышками.

Шнековая технология

Такая технология ещё называется шнековая. В основе данного типа бурения лежит работа винта Архимеда. Подходит такой тип работ только для скважин глубиной до 8-9,5 метров.

Среди достоинств следует отметить:

• Высокую эффективность даже в песчано-глинистой местности;
• Широкую доступность технологии;
• Предохранение грунтовых слоев от размывания, как бывает, к примеру, при использовании роторного типа работ.

К сожалению, данный способ также имеет и ряд минусов. Специалисты советуют использовать его только в условиях песчаной местности. Появление камня или твердой прослойки останавливает всю работу. Для скважины придется выбирать другое место. Как видно, вращательная технология бурения может использоваться далеко не везде.

Совершенный колодец

Если на участке известно, что мощность водоносного слоя не велика, то особенностью выбора типа колодца лучше выбрать совершенный колодец, иначе его еще называют совершенный с зумпфом. Иногда при раскопке колодца, некоторые работники, не зная специфики совершенного колодца, строят несовершенный. Это выражается в копании вглубь, хотя иногда можно построить таким способом, что бы даже слабого напора хватало на все нужды. Если копать глубоко, то вода упирается в водоносный слой и поступление идет с поверхности, что не очень хорошо.

Лучший вариант-это сделать совершенный колодец. Его дно должно быть на уровне водоносного слоя, что гарантирует пересыхание только в том случае, если сам водоносный слой истощится и пересохнет. Бывает только влияние сезонное, но она так же некритично. Шахта такого колодца может проходить насквозь, и быть в углублении только на 1-2 кольца. Соответственно создается выемка, которая делает буферную емкость, где скапливается вода. Таким способом, дно совершенного колодца опускается ниже, а сама вода и столб воды больше. Для частного участка это идеальный вариант постройки.

Базовые рекомендации

Не бурите скважину до планировки участка, так как она не должна мешать строительству дома и других построек. Перед бурением скважины опросите соседей, которые уже бурили скважину. Возможно, они предоставят полезную информацию.

Как вариант, можно обратиться в местное геологическое учреждение. Специалисты пробурят на вашем участке разведочную скважину. Специальный зонд вставляется в разведывательную скважину и производится магниторезонансный каротаж. По анализу полученных результатов эксперты выделят интервал водоносных пород.

Бурить скважину нужно не ближе 25 м от канализационных отстойников и дальше, чем 5 м от жилых построек.

Перед приездом техники освободите участок от стройматериалов. Приблизительная занимаемая площадь техникой при бурении – 5 на 10 м. Подъезд к месту бурения должен быть шириной около 3 м. Высота буровой мачты достигает 10 м, что делает невозможным бурение при наличии газопровода на участке.

Какие критерии влияют на выбор места для скважины

Если скважина расположена в доме, отремонтировать ее при повреждении обсадной трубы или загрязнении будет практически невозможно

При определении зоны локации источника нужно учитывать такие моменты:

• Возможность свободного подъезда к скважине в любое время года. Если для того чтобы пробуривать шахту, мастер загоняет технику через соседний, еще не застроенный участок, это явление временное. Когда-то его купят и обязательно обживут. Вряд ли будущие соседи позволят гнать технику через свой двор.
• Необходимость консервации источника со временем. Сделать это со скважиной, размещенной в доме (подвале), будет нереально. Минимально запретный вариант расположения гидротехнического сооружения в здании — это возведение над ним теплицы. Ее, в крайнем случае, можно быстро разобрать. К тому же источники, которые решено располагать внутри дома, неремонтопригодны. А значит, являются одноразовыми конструкциями.

Сиюминутная недальновидность при выборе места под бурение часто оборачивается большими проблемами в ходе эксплуатации готового автономного источника.

Технологии бурения разных видов скважин

Самостоятельное бурение артезианских скважин на воду — трудоемкий и сложный процесс. Предпочтительнее пользоваться услугами специальных организаций. Абиссинские и песчаные скважины «под ключ» — совсем другое дело.

Наиболее популярны шнековые, роторные и ударно-канатные разновидности бурения. Все они производятся вручную или механизированно. Технологии отличаются по способу разрушения и извлечения породы.

Шнековое бурение принято считать самым бюджетным вариантом. Оно производится с помощью специального винтового механизма — шнека. Вращаясь, бур врезается в почву. Разрушенный грунт достается на поверхность лопастями. Ограничение шнекового бурения — тип почв. Хорошо бурятся только нетвердые породы. На каменистых поверхностях шнек бессилен.

Роторный способ поможет пробурить скальные породы. Инструментом служит бурильная труба, на конце которой шарошечное долото. Получая вращение от привода установки, кромки долота рассекают грунт. На поверхность почву поднимают буровым раствором, который закачивается в трубу насосом.

Ударно-канатная технология самая медленная из всех. Суть заключается в использовании желонки. Она представляет собой отрезок трубы с толстыми стенками. На верхней ее части есть вырез для извлечения грунта, а на нижней — шариковый или лепестковый клапан. Ударяясь об землю, клапан открывается и захватывает почву.

Устройство и схема

На схеме показаны водяные пласты. Верховодка подпитывается осадками и залегает на глубине до 10 метров. Качество воды позволяет сразу ее использовать для питья. Источник с межпластовыми водами делается самостоятельно. Чтобы получить более качественную воду, изготавливается артезианская скважина.

Согласно СНиПам и установленным нормам источник защищается от любого рода загрязнений. От септика расстояние 15 метров. Выгребные ямы минимум за 50 м. От складских помещений, промышленных предприятий более 100 метров. Также учитывается расстояние от соседнего источника, жилых построек, курятников и хлевов.

Существующие категории скважин

Согласно предназначению скважины бывают следующих категорий:

1. Параметрические — позволяющие определить разрез вертикального слоя.
2. Поисковые — имеют маленький диаметр, определяют перспективность бурения.
3. Разведывательные — определяют потенциал полезных ископаемых.
4. Эксплуатационные — способные извлечь полезное ископаемое из земных недр.

Скважины для добычи воды относятся к эксплуатационным, и делятся на дополнительные виды:

• добывающие либо нагнетательные;
• специализированные для технической и питьевой воды, в том числе и поглощающие;
• для мониторинга и наблюдения за пластовым давлением;
• дублеры для выработки;
• оценочные при эксплуатации.

Каждая из них имеет свои особенности при бурении и во время использования.

Инструкция по сооружению скважины

• Определите место бурения.
• Подготовьте инструменты: бур (шнек, желонку), лебедку, штанги, насос, лопату и трубы для обсадки. Создание глубокой скважины невозможно без бурильной вышки. Ее высоту выбирают чуть больше общей длины штанги.
• Выройте шурф 1,5х1,5х2м. Защитите стенки такого углубления досками или фанерой. Шурф необходим для предотвращения осыпания поверхностных слоев почвы в процессе бурения.
• Собранный буровой инструмент устанавливается вертикально и погружается в землю. Через каждые 50см. бур извлекают из земли с помощью лебедки и очищают. Бурение продолжается до тех пор, пока не будет достигнут водоносный слой.
• После обнаружения воды устанавливаются обсадные трубы и изготавливается кессон. Кессон — это камера для размещения насоса. Распространенный материал для его строительства — пластик, кирпич, бетон или металл.
• Подключается насосное оборудование.

Начало работ не представляет большой сложности. Бур легко вгрызается в почву. Но с каждым новым погружением бурение идет все тяжелее. Если бур завяз и не поднимается на поверхность, рекомендуется повернуть его против часовой стрелки и попытаться достать.

Песчаная

Песчаные виды скважин имеют такую конструкцию:

Конструкция песчаной скважины.

• у устья предусмотрен специальный гусак;
• далее идет сам кессон, защищающий устье;
• насосный грунт;
• слой глины, в середине которого находится зеркало воды;
• слой водоносного песка, на его границе с глиной устанавливается фильтр;
• водоупорным дном является слой глины, который находится за песком.

Скважина на песке менее проблематична в установке, водоносный слой ее проходит через песок. Глубина такой скважины обычно небольшая, она лишь немного превышает глубину колодцев. Такая скважина может давать примерно 0,8 кубов воды за час. Рекомендуется для подачи воды на поверхность применять вибрационные насосы, подойдут «Ручеек», «Малыш». Ставится фильтр только над насосом. Если применять так называемые центробежные насосы, то срок эксплуатации источника воды сократится.

Глубина песчаной скважины обычно составляет от 10 до 50 метров.

Такие виды скважин обычно имеют небольшую глубину — 10-50 м. Есть и исключения, например, для Сергиево-Посадского района глубина может составлять 80 м. Все это требует предварительного исследования, которое и покажет, на каком именно уровне залегает водоносный слой. Забор воды обычно осуществляется с песчаника или с мелового песка.

Из преимуществ необходимо отметить:

1. Сроки бурения минимальные, они занимают всего 1-2 дня, после чего можно приступать к оборудованию, установке насосов, фильтров, подключению водопровода.
2. Использование очень простое, а количество и качество воды хорошее.
3. Стоимость работ приемлемая, особенно в сравнении с артезианской.
4. Лицензирования скважина не требует, как и особых разрешений, на получение которых обычно уходит много времени и финансовых средств.

Есть и недостатки:

1. Использование сильно зависит от погодного фактора, так как грунтовые и осадочные воды могут проникать в полость ствола, загрязнять питьевую воду.
2. Сроки эксплуатации составляют 3-5 лет, максимум 10 лет, а этого недостаточно, так как через определенный период придется оборудовать новый ствол, а это снова финансовые затраты.
3. Скважина заиливается, требуется регулярная чистка, использование мощных фильтров.
4. Если рядом находится канализационная система, то вода может быть загрязнена.

Разведочная шахта

Этот тип скважины отличается меньшим диаметром, бурение обычно проводят самым быстрым и малозатратным вращательным методом, или шнековым (если глубина скважины менее 50м). Если шахта предполагается глубокой, используют колонковый метод.С помощью разведочной скважины проводятся следующие операции:

• производится замер глубины залегания водоносного горизонта
• берут пробы грунта из водоносного слоя для определения его водоемкости, уровня качества воды
• берут пробы грунта из водоупорного слоя, чтобы узнать степень его надежности, определить возможность проседания выработки или ее засыпания

Понятие и типология скважин

Скважиной принято считать, имеющую преимущественно цилиндрическую форму, выработку в земной коре, диаметр которой значительно меньше, чем её протяженность.

Термин протяженности употреблен не случайно, так как ствол скважины может быть пробурен не только отвесно вниз, но и с отклонением, как от вертикальной оси, так и в перпендикулярной ей плоскости. Возможность изменения направления движения бурового инструмента позволяет получить криволинейный профиль скважины, что актуально при большой глубине и необходимости наклонного бурения, например, когда устье шурфа находится на берегу моря, а забой удален на сотню метров и находится под поверхностью воды.

Основные виды скважин на воду

Типы скважин по профилю

В зависимости от количества плоскостей в которых искривлён, профиль скважины может быть:

• плоско-искривленным;
• пространственно-искривленным.

Различное устройство скважины с плоско-искривленным профилем, если этого требует геологический разрез, позволяет выделить разновидности таких выработок:

1. Тангенциальные шурфы, заканчивающиеся наклонным участком.
2. S-образные, имеющие на конце участок, угол между которым и вертикалью постепенно уменьшается.
3. J-образные, заканчивающиеся участком, постепенно отклоняющимся от вертикального направления в пользу увеличения угла.

Плоско-искривленный профиль скважины

Пространственно-искривленные проходки имеют значительно более сложную для описания геометрию и применяются в проходках на нефть и газ. Водозаборная скважина преимущественно выполняется прямолинейной, а отклонения допускаются только для обхода твердых каменистых включений, которые могут быть спрогнозированы на основании геологического разреза разведочной проходки.

Типы скважин по глубине

Наиболее распространенной является типология шурфов по глубине проходки, которая позволяет достичь определенного водоносного горизонта.

Первый водоносный горизонт или «верховодка», представляет собой отфильтрованные атмосферные осадки и грунтовые воды, скопившиеся перед верхним водонепроницаемым суглинистым слоем, расположенным на глубине до 25 метров в зависимости от региона. Глубина такого шурфа недостаточна для получения чистой питьевой воды, ввиду возможности попадания с поверхности удобрений, фекалий, продуктов гниения и прочих загрязнений. Как следствие, для получения питьевой воды используется забивная скважина, представляющая собой трубную колонну, собранную из толстостенных газовых труб и опущенную ударным способом до глубины в 8 – 10 метров, за счет конического наконечника.

Глубина скважины, достигающей второго водоносного горизонта, может достигать от 40 до 90 метров от плодородного слоя, в зависимости от расположения песчаной прослойки между первым и вторым суглинистыми слоями земной коры. Слой почвы, в котором располагается скважина на песок, являющаяся наиболее популярным гидротехническим сооружением для дачных хозяйств и загородных владений, обуславливает ее тривиальное название. Песчаная скважина обеспечивает расход воды в размере 0,8 – 1,2 куб. метра в час, позволяя наполнить стакан за 5 секунд. Производительность скважины на песок тем выше, чем больше ее глубина приближена ко второму водоупорному слою, аккумулирующему воду на своей поверхности. Когда призабойная зона песчаной проходки находится в водонепроницаемом слое, это гарантирует поступление воды исключительно через фильтрующий элемент, даже если дно эксплуатационной колонны не заглушено.

Выполнив геологический разрез земной коры до отметки в 200 метров, можно наблюдать, последовательно следующие за вторым водоупорным суглинистым слоем, глину и известняк, который при пористой структуре является высокопроизводительным источником питьевой воды. Скважина на известняк, пройденная до соответствующей отметки, называемая также артезианской, характеризуется повышенным давлением в призабойной зоне, обеспечивающим самопроизвольный подъем воды, вплоть до её фонтанирования на поверхности. Артезианская водозаборная скважина отличается свободой от взвешенных примесей и высокой чистотой воды, за исключением растворенных минеральных солей, и способна обеспечить расход от 3 до 10 куб. метров в час, чего может быть довольно для двух – трех дачных домов.