Порядок технологических операций при строительстве водозаборной скважины

Технологический процесс устройства скважин для водоснабжения включает их бурение, крепление обсадными трубами, опускание фильтра, устройство сальника, разглинизацию и освоение водоносных горизонтов.

Бурение скважин в зависимости от количества и мощности водо­носных горизонтов, глубины залегания, литологического состава пород и качества воды ведут роторным способом с промывкой или продувкой, удар­но-канатным, колонковым и шнековым способами. Роторный способ ис­пользуют обычно в хорошо изученных в гидрогеологическом отношении районах. Он обеспечивает бурение скважин в породах различной твердости на необходимую глубину. Технология роторного бурения скважин во мно­гом определяется осевым давлением (нагрузкой) на породоразрушающий инструмент, частотой вращения в единицу времени, количеством и качест­вом промывочной жидкости. В свою очередь эти показатели зависят от гео­логических условий и физико-механических свойств пород, типа

Контроль скважины и управление скважиной при ГНВП — 1ый учебный фильм

Рис. 8.1 – Станки и инструмент для вращательного бурения

а – схема станка шнекового бурения: 1 – резец, 2 – платформа, 3 – лебедка, 4 — направляющая стойка, 5 – штанга с ребордой, 6 – электродвигатель

б – схема станка роторного бурения: 1 – бурильная труба, 2 – лебедка, 3 — вращатель-ротор, 4 – вертлюг, 5 – рабочая труба, 6 – вышка, 7 – насос, 8 – бак с глиняным раствором, 9 – соединительная труба, 10 — долото

в – рабочие наконечники: 1 – шарошечное долото, 2 – лопастное уступчатое долото, 3 – лопастное долото «рыбий хвост»

и диамет­ра породоразрушающего инструмента, глубины и диаметра скважины. Наи­более интенсивное разрушение пород происходит при максимальной осевой нагрузке для данного типа долота в твердых породах и уменьшенной — для рыхлых и трещиноватых пород. Однако при завышении осевой нагрузки может произойти искривления ствола скважины.

Недостатком роторного бурения является то, что водоносные горизонты часто глушатся (закупориваются) глинистым раствором промывочной жидкости. Даже промывка чистой во­дой при бурении мелкотрещиноватых пород иногда приводит к полной за­купорке трещин и безводности скважин. Чтобы этого не произошло, приме­няют дорогостоящие самораспадающиеся промывочные жидкости.

Рис. 8.2 – Станки и инструменты для ударно-вращательного и ударного бурения

а – станок ударно-вращательного бурения: 1 – пневмоударник, 2 – обеспыливатель, 3 – буровая штанга, 4 – рукав для воздуха, 5 – электрокабель, 6 – вращатель, 7 – лебедка, 8 – станина, 9 – противовес

б – схема пневмоударника: 1 – путь сжатого воздуха, 2 – цилиндр, 3 – выход воздуха, 4 – воздухораспределительное устройство, 5 – сжатый воздух, 6 – поршень со штоком, 7 – выход сжатого воздуха, 8 – коронка

в – виды буровых головок: 1 – однодолотное, 2 – двухдолотное, 3 – крестовое, 4 – звездчатая

Полный цикл строительства скважин Часть 1

Более эффективным при бурении скважин на воду является ударно-канатный способ, при котором практически не нарушается естественное со­стояние водоносного горизонта и отпадает необходимость в выполнении сложных работ по вызову водопритока к скважине.

Колонковый способ при бурении скважин на воду применяют ред­ко, в основном из-за малых диаметров скважин (до 150 мм). Им бурят раз­ведочные, бесфильтровые и самоизливающиеся скважины. Шнековое бурение ис­пользуют в благоприятных условиях при глубинах скважин до 50 м. В слож­ных гидрогеологических условиях применяют комбинированный способ бурения (ударно-канатный, роторный и др.).

При бурении скважин на воду применяют прямую или обратную их промывку. При прямой (рис. 8.4, а) жидкость, подаваемая насосом, омыва­ет забой, торец породоразрушающего инструмента и, поднимаясь по стволу, выносит частицы разрушенной породы, а при обратной (рис. 8.4, б) жид­кость, омывая забой и породоразрушающий инструмент, поднимается по бурильным трубам.

Рис. 8.4 – Бурение скважин на воду

1 – насос, 2, 10, 11 – шланги, 3 – сальник, 4 – бурильные трубы, 5 — породоразрушающий инструмент, 6 – очистные желоба, 7 – отстойники, 8 – приемная емкость, 9 — всасывающий шланг, 12 – герметизатор устья, 13 – долото, 14 – ротор бурильной установки, 15 – вертлюг, 16 – вакуумная установка

Обратная циркуляция промывочной жидкости может осуществ­ляться путем отсасывания ее из колонны труб насосами, а в скважину она поступает самотеком.

В мягких и рыхлых породах часто бурение скважин на воду диаме­тром до 1200 . 1500 мм на глубину до 300 м осуществляют вращательным способом с применением обратно-всасывающей промывки (см. рис. 8.4, г). Для этого применяют двух- и трехлопастные долота режущего типа (см. рис. 8.4, в), армированные твердыми сплавами.

Такое бурение имеет ряд преимуществ: скважины бурят без крепления обсадными трубами; скорость бурения по сравнению с ударным способом возрастает в 10 . 15 раз; ис­ключается глинизация водоносного горизонта и благодаря этому увеличива­ется производительность (дебит) скважины в 4 . 8 раз; обеспечивается на­дежное устройство гравийных обсыпок фильтров и повышенный приток воды в скважину. После бурения скважины и крепления ее (при необходи­мости) внутрь опускают фильтры.

Опускание и установка фильтров. Для водозаборных скважин (трубчатых колодцев) применяют фильтры трубчатые и каркасно-стержневые, с покрытиями из проволоки, сетки и штампованного листа, гравийные, блочные и гравитационные. Тип фильтра выбирают, исходя из назначения и срока работы скважины, состава водосодержащих пород (определяющих размеры проходных отверстий фильтров), химического состава воды и ее коррозионных свойств (влияющих на выбор материала рабочей части филь­тра), глубины скважины (определяющей прочность фильтра и возможности его опускания).

Перед спуском фильтра в скважину ее промывают и замеряют глу­бину. Фильтры необходимой длины собирают на площадке (в горизонталь­ном положении) из отдельных секций. Секции фильтров перед сбор­кой очищают от окалины и покрывают слоем антикоррозионной изоляции. Фильтры длиной 5 . 10 м соединяют одним патрубком, а длиной 15 . 20 м — двумя.

На длинных (более 10 м) фильтрах через каждые 4 . 6 м для их центрования при опускании в скважину монтируют направляющие фонари. Опускают фильтры в скважину на эксплуатационной колонне или на бу­рильных трубах с помощью спускового ключа или на муфте с левой резь­бой. В первом случае на верхнем конце надфильтровой трубы устраива­ют замок в виде двух Г-образных вырезов, в которые заводится Т- образ­ный ключ.

Засыпку гравийных фильтров осуществляют через устье скважины или вспомогательную трубу. По мере засыпки на высоту 1 . 2 м обсадные и вспомогательные трубы поднимают, постепенно обнажая фильтр. Засыпку делают на 5 . 10 м выше рабочей части фильтра, так как в процессе эксплуатации уровень засыпки понизится за счет выноса песка и гравия.

Освоение водоносных пластов сводится к разглинизации их фильт­ров в скважинах, пробуренных с промывкой глинистым раствором. Разглинизацию выполняют способами промывки скважины через рабочую по­верхность фильтра, желонированием, затрубной (зафильтровой) промыв­кой, прокачкой эрлифтом или гидроэлеватором и с помощью гидроимпуль­сов (возбуждением ударных волн в пределах водоносного пласта).

Источник: studopedia.ru

Что такое водозаборное сооружение и для чего оно предназначено

Водозаборные сооружения из подземных источников сооружают в загородных домах, фермерских угодьях для налаживания автономной сети водоснабжения. Водозаборные скважины не относятся к группе гидротехнических сооружений первого подъема. Эта конструкция оснащается специальными насосными станциями или водяным насосом для подъема подземных вод на поверхность.

Назначение и устройство водозаборной скважины

Водозаборная скважина – это специальное гидротехническое сооружение, предназначенное для забора подземных вод из толщи водоносного слоя грунта. Представляет собой трубу с насосом, последний необходим для поддержания давления водяного столба.

Водозабор включает в себя такие части:

• Колонна или обсадная труба – опускается в недра земли, ей может быть свойственен разный диаметр, длина и материал изготовления. Наиболее востребованные трубы – полиэтиленовые, бетонные и стальные.
• Фильтр предназначен для очищения жидкости от примесей из грунта.
• Водяной насос. Существует несколько видов оборудования и разные модификации. В зависимости от глубины скважины, ее диметра выбирают погружной или поверхностный насос, оснащенный электродвигателем. Необходим для транспортировки водяного столба из колодца к водопроводному крану в доме.
• Ствол находится внутри обсадной трубы, по нему поднимается вода на поверхность.

Подземные воды могут находиться на разной глубине, как правило, этот параметр колеблется в пределах от 5-10 метров до 80 и более.

В зависимости от этого показателя водозаборные скважины делятся на несколько видов.

Типы водозаборных сооружений

С учетом гидрогеологических особенностей местности и технических характеристик скважины классифицируются следующим образом:

• Абиссинская скважина имеет глубину, колеблющуюся в пределах 10-12 метров. Это самые маленькие показатели среди всех разновидностей источников. Для обустройства не используется ствол и обсадная труба, достаточно «иглы» — трубы, диаметром 70 мм. Если слои почвы мягкие, нет необходимости в проведении бурильных работ, достаточно ее просто забить в землю. Процесс нельзя назвать трудоемким, он не отнимает много времени, сил и финансов. Ощутимый недостаток такого источника – сомнительное качество воды. Порой она вовсе непригодна для питья. Дебет составляет 0,5 кубометра/час, этого достаточно для дачного и садового дома с непостоянным проживанием. Срок службы достигает 10 лет, но чаще исчерпывается ресурс через 3-5 лет.
• Скважина на песок. Глубина залегания подземных вод может достигать 30 метров. Состоит из колонны или обсадной трубы диаметром до 130 мм. Для бурения такого источника требуется специальное оборудование и инструменты. Бурение может отнять не один день, вложения также требуются немалые. Производительность или дебет источника достигает 1,5 кубометра/час. Приблизительная продолжительность эксплуатационного срока – 15 лет.
• Артезианская скважина характеризуется большой глубиной, которая достигает 100 и более метров. Вода из такого источника считается самой качественной и чистой, поскольку в нее уже не проникают грунтовые воды. Диаметр обсадной колонны или трубы достигает 160 мм. Начальные показатели производительности – 3 кубометра/час, поэтому разводка воды одновременно может происходить на несколько кранов. Срок службы более 50 лет, но строительство и обустройство артезианской скважины требует больших финансовых вложений.

Каждый тип водозаборной скважины имеет свои особенности, ознакомившись с ними, подбирают подходящий вариант для приусадебного участка.

Нормативно-технические документы и этапы проектирования

Если глубина водозаборного гидротехнического сооружения более 50 метров, требуется получение лицензии. Этими процессами занимаются специальные комиссии, которым нужно подать полный пакет документов. Как правило, это трудоемкий и длительный процесс. Получение сертификата может отнять от полугода до года.

Для оформления лицензии нужно действовать следующим образом:

• На начальном этапе оформляют разрешение на проведение работ с целью обеспечения автономной системы водоснабжения. Важно четко следовать предписаниям, указанным в документе.
• Обязательной регистрации подлежат проводимые работы по бурению и обустройству скважины.
• После ознакомления с фондовым материалом домовладелец получает техническое задание на проведение работ.
• На следующем этапе составляется проектная работа по поискам и исследованию содержимого недр.
• Предварительно проект проходит геологическую экспертизу.
• С соответствующими органами согласовывается проектная документация.
• Приступают к выполнению работ, описанных в проекте.
• Мастерами проводятся опытно-фильтрационные изыскания.
• Проводят анализ запасов воды и ее качества. Дополнительно проводятся исследования на радиоактивность.
• Проводится сбор информации о скважине: глубина и ее диаметр, динамический и статический уровень воды, дебет сооружения. Составляется отчет об оценке запасов водоносного горизонта.
• Готовится проект санитарно-защитных зон.
• Оформление санитарно-эпидемиологического заключения.

После оформления всей вышеперечисленной документации и проведения работ можно получить лицензию и зарегистрировать источник.

Зона санитарной охраны источника водоснабжения

Каждое водозаборное сооружение обладает тремя поясами санитарно-охранных зон. Благодаря им удается предупредить попадание в воду разного рода загрязнений и болезнетворных организмов. Особенности и характеристики каждого из поясов:

• Первая охранная зона имеет радиус в пределах 15-60 метров. Эта окружность должна быть ограждена забором. Здесь запрещено строительство объектов, за исключением тех, которые нужны для эксплуатации водозаборной скважины.
• Основная задача второй охранной зоны — защитить колодезную воду от бактериологического загрязнения. Здесь запрещается возводить объекты, которые могут нести потенциальную угрозу. Речь идет обо всех локальных очистных сооружениях, например, септики, навозные и выгребные ямы. Радиус кольца рассчитывается по специальной формуле и зависит от нескольких факторов – глубины залегания подземных воды и особенностей местности.
• Третья охранная зона предназначена для защиты источника от химического загрязнения. В радиусе этого кольца категорически запрещено строить хранилища для удобрений, склады ядохимикатов и горюче-смазочных веществ. Радиус также высчитывается по специальной формуле.

На этапе проектирования, строительства и обустройства скважины лучше отдавать предпочтение строительным компаниям с опытом работ в данной сфере.

Источник: strojdvor.ru