Воду из подземных источников, как и другие жидкие ископаемые извлекают через скважины. Бурение скважины —длительный процесс, трудоёмкий, дорогостоящий. При разрушении скважина, как правило, не восстанавливается. Бурится новая. Технологическое оборудование аварийной скважины «теряется».
Как при бурении, так и при эксплуатации исправное состояние обеспечивается обсадкой трубами. Укрепляется сооружение до уровня рыхлого грунта, нарушенного при бурении. Глубина, при которой требуется крепление достигает 80 метров.
- Сдерживает давление окружающего грунта.
- Изолирует находящееся внутри технологическое оборудование.
- Обеспечивает демонтаж, замену находящихся внутри коммуникаций и агрегатов.
- Защищает технологический трубопровод при смещении слоёв грунта.
- Несёт вес рабочего оборудования и собственный.
- При бурении скальных массивов по ней подымается промывочная жидкость, не размывая грунта вокруг скважины.
Материал обсадной, диаметр, конструкция определяются назначением:
- Бытовая, для подачи воды на нужды сельских подворий—глубина до 8 м, диаметр до 50 мм.
- Бытовая, для садов-огородов, дач городской местности—глубина до 20 м, диаметр до 110 мм.
- Промышленного и питьевого водоснабжения — глубинадо 30 м, диаметр 300 мм и более.
- Артезианская— глубина до 200 м, применение специальных погружных насосов.
- Для буронабивных железобетонных свай при строительстве фундаментов зданий, сооружений.
- Отдельный вопрос по оснащению в специализированных отраслях (нефтяная, газовая, геологоразведка).
Выполняется обсадка по проекту на бурение скважины, учитывающему конкретные геологические условия и эксплуатационные характеристики.
Материалы для обсадных труб
Для изготовления применяются следующие материалы:
- Дерево.
- Асбестоцемент.
- Пластик.
- Сталь.
При этом соблюдаются требования гост 632—80, определяющего типоразмеры и допуски на изготовление.
Дерево
Дубовые или лиственничные срубы с монтажом ярусов в «замок» широко применялись до середины прошлого века для укрепления стен колодцев. Из-за малого срока службы применяются редко. Чаще в сельской местности, где доступный материал — лес. Деревянные конструкции вытесняются асбоцементными кольцами.
Асбестоцемент
Изделия применяются с 50 годов прошлого века для обсадки скважин глубиной до 15 м. Срок службы 60 лет, надёжны в эксплуатации. Они инертны к воздействию агрессивных сред. Однако обеспечить плотную стыковку элементов сложно, к тому же асбестоцементная труба не переносит динамические нагрузки.
Наличие канцерогенных компонентов в составе асбестоцемента не допускает использование для питьевого водоснабжения.
В итоге отказываются использовать этот материал в пользу прочного, безопасного пластика.
Пластик
Полимерные изделия сделали революцию в диапазоне применения обсадных труб. Пластик как материал с явными преимуществами применялся ещё в середине прошлого века. Но из-за недостаточной производственной базы по изготовлению рассматриваемых изделий полимер распространения не получил. Сдерживало внедрение отсутствие способа стыковки элементов.
Хотя при глубине до 50 м преимущества полимерных обсадных конструкций однозначны. Ниже приведены достоинства:
- Продолжительный период эксплуатации, составляющий не менее 50 лет.
- Устойчивы против коррозии и химического воздействия.
- Относительно стальных небольшой вес при достаточной прочности.
- Герметичность резьбового или сварного соединения.
- Внутри не зарастает, не окисляется.
- Степень износа стенок в процессе работы меньше, чем у стальных.
- Санитарно-гигиенические показатели.
При выборе пластмассовых обсадных труб важно отличать две группы полимеров.
В первую группу входит полиэтилен низкого (ПНД) и полиэтилен высокого (ПВД) давления. Обе эти разновидности имеют низкие прочностные характеристики. Хотя производство пнд труб менее затратное и экологически чистое, рекомендуются они только для обсадки объектов глубиной до 3 м. Применение обсадные трубы пнд нашли при организации водоснабжения дачных участков, в личном хозяйстве сёл и деревень. Изделия из пластика ПВД ещё дешевле, но применяются редко из-за повышенной хрупкости.
Ко второй группеотносятся изделия из непластифицированного поливинилхлорида (нПВХ), которые по прочностным характеристикам приближаются к стальным.
Даже учитывая, что стоимость НПВХ изделий в два раза выше стальных, применение окупается сполна. Иногда производители вместо нПВХ указывают материал изделия ПВХ. Ошибочно, так как отличие нпвх и пвхне допускает взаимозаменяемости. ПВХ- мягкий материал,трубы для скважины из пвхне изготавливаются.
Изделия из полимера нПВХ— распространённая продукция в мире пластмасс. Условно трубы нПВХ делятся: напорные и безнапорные. Для использования как обсадной, перекачки жидких сред применяется напорная труба нпвх серого цвета диаметром 110÷500мм. Ею оснащают сооружения глубиной до 160 м.
Без давления допускается канализационная труба нпвх рыжего цвета диаметром 110÷500 мм. При оснащении артезианских скважин глубиной в пределах 180 м используется обсадная труба нпвх диаметром 90÷160 мм.
Для водоснабжения дачных посёлков и садоводческих образований рекомендуется труба нпвх 110, которая приемлема и достаточна по пропускной способности.
Сталь
Стальные несмотря на достоинства полимерных материалов, если глубина свыше 50 ми срок эксплуатации велик, незаменимы.
Говоря об обсадных конструкциях, в первую очередь подразумевают сталь чёрных металлов. Стальная обсадная труба для скважины в сотни метров несёт нагрузки выше допустимых пластика. На сооружениях глубиной 50 м и более конструкция обсадных труб требует специальных технологических решений, связанных со сваркой,оснащением колонны элементами крепления и стыковки перед доставкой на место монтажа, решение вопросов подвески става. При работе с изделиямииз металла вопросы изменения конструкции или ремонта решаются просто, оперативно.
В процессе бурения применяются инвентарные обсадные трубы, изготовленные из металла с соблюдением стандартных размеров и допусков. По окончании бурения они демонтируются для использования на новой точке.
Как недостаток изделий из металла в первую очередь указывают на вес, соответственно трудоёмкость монтажа, сложную конструкцию крепления и подвески.
Недостатком считается коррозия металла, в следствие чего ржавчина попадает в перекачиваемую воду. Для улучшения качества воды ставят фильтры, применяют отстойники. Проблема решается частично.
Значительное улучшение санитарно-гигиенических условий эксплуатации водоснабжения достигается использованием легированной стали. Используется нержавеющая пищевая труба из стали марки Х18Н10Т. Попутно устраняется проблема с зарастанием рабочей поверхности изнутри, появлением окислов. Несмотря на стоимость, трубки из пищевой нержавейки востребованы, предприятиями выпускаются.
Сравнительно недавно появилось новое направление в использовании обсадки. В строительстве появился передовой метод буронабивных железобетонных свай. Бурение при этом ведётся с использованием инвентарных обсадных секций. Оборудованная режущим наконечником обсадная труба для буронабивных свай путём возвратно-поступательного движения внедряется в грунт. Грунт не извлекается, а уплотняется вокруг инструмента. Деформации грунта в пределах строительной площадки минимальные. После бурения до проектной глубины монтируется каркас из арматуры и заливается бетоном. Целесообразно использовать инвентарные обсадные трубы для буронабивных свай, которые извлекаются и переносятся на другое место.
Пластик – материал будущего
Учитывая устойчивую тенденцию роста популярности полимерных изделий, в области изготовления напорных труб пластик как материал займёт лидирующее положение. Преимущества очевидны. Современные технологии и производительное оборудование позволят снизить цену пластика до приемлемой.
Но свойства металла такие, как сочетание прочности и пластичности, свариваемость, технологические показатели искусственным материалам в полной мере не заменить.
Скважины глубиной сотни метров традиционно должны оснащаться металлическими трубами.