Зачем нужна обсадная труба для скважины и как ее устанавливают

Обсадная труба: свойства и назначение

Скважина на воду для частного дома представляет собой небольшого диаметра, пробуренный специальной установкой вертикальный канал в земле. Его глубина нередко достигает нескольких десятков, а то и сотен метров. Чтобы предотвратить на его стенки разрушающие воздействия естественных факторов и сохранить изначальное качество добываемой из глубинных слоев воды, и применяется специальная обсадная труба для скважины.

С технической стороны она выполняет следующий ряд функций:

• Предотвращает обрушение стенок и обеспечивает сохранность параметров водозабора в течение всего периода эксплуатации.
• Исключает проникновение в водоток грунтовых и поверхностных потоков за счет полной герметизации тоннеля.
• Предупреждает загрязнение и разрушение оборудования от ила, частиц грунта, взвешенных частиц, агрессивных веществ.
• Сохраняет изначальный диаметр скважины и защищает ее от грунтовых смещений.
• Обеспечивает стойкость к напору грунтовых масс.

Схема устройства скважины с обсадкойИсточник housecomputer.ru

Если бурение осуществляется в твердой породе или на незначительную глубину с гарантией сохранения изначальных параметров канала, то допускается скважина без обсадной трубы. Однако чаще всего все же устанавливается трубная колонна. При этом она может быть как в одинарной, так и двойной.

В первом случае обсадка одновременно играет роль и защитного контура, и рабочей артерией – по которой непосредственно осуществляется забор воды. Второй вариант – когда внутри защитного контура устанавливается отдельная труба. Как правило, такая необходимость возникает при обнаружении в месте бурения плывунов или большой вероятности проникновения в скважину верхних стоков, а также обрушения стенок.

Виды обсадных труб для скважины

Мы уже знаем, что обсадные трубы — это такие изделия, которые выполняют функцию армирующего материала, а работа всей системы будет зависеть от их качества.

Сегодня для обсадки каналов своими руками можно использовать разные типы труб. Наибольшее распространение получили металлические, пластиковые, а также асбоцементные изделия. Ответ на вопрос, какую обсадную трубу для скважины лучше применять, зависит от предполагаемых условий эксплуатации (в первую очередь, это склонность грунта к подвижкам) и объёма планируемого водозабора. Сортамент данной продукции регламентирован требованиями ГОСТ 632-80. Узнать, какими трубами для скважины лучше укреплять её стены, в том числе и своими руками, вы сможете, ознакомившись с ниже приведённой информацией.

Трубы металлические. Эти трубы обсадные лучше использовать для артезианских скважин и в целом для сооружений на известняк и песок. Данные изделия устойчивы к любым механическим нагрузкам и отличается хорошей прочностью.

Главное преимущество металлических обсадных труб — высокая прочность

Диаметр стальных обсадных труб колеблется в диапазоне 114≤D≤508 мм. При толщине стенки 5-6 мм они прослужат не меньше 50 лет. Ещё один плюс – это оснащение стальных труб резьбой. Если вы ищете ответ на вопрос, какая труба лучшая для скважины, используемой с целью организации постоянной бесперебойной подачи воды, в пользу выбора стальной обсадки говорит следующий фактор. Как известно, любая пробуренная магистраль может заиливаться. А восстановление её работоспособности путём применения бурового инструмента возможно только при стальных обсадных трубах. С изделиями из другого материала сделать это не доступно.

Однако, чёрной стали присущи серьёзные недостатки. Прежде всего, это коррозия, которая обусловливает появление в воде ржавчины. Впрочем, эта проблема является легко устранимой трудностью, которую можно решить применением современных фильтров. На этом фоне гораздо весомее выглядит другой недостаток металлической обсадной трубы для скважины: высокая стоимость данного изделия в толстостенном исполнении. Поэтому использовать стальную обсадку рекомендуется для обустройства глубоких скважин с большим эксплуатационным ресурсом. Выполнять бурение неглубокой скважины на песок с экономической точки зрения лучше с использованием более дешёвого материала.

Пластиковые трубы. Аналитики рынка отмечают возросшую популярность пластиковых труб для скважины. Скважины на воду, укреплённые данными изделиями:

• имеют продолжительный эксплуатационный ресурс;
• химически нейтральны;
• в отличие магистралей, оснащенных обсадными трубами железными для скважин, не подвержены воздействию коррозии;
• не требуют для обустройства значительных материальных затрат. Причём, независимо от того, какая используется труба – из ПНД, ПВХ или из полипропилена.
• лёгкость монтажа своими руками.

Использование пластиковых труб значительно удешевляет обустройство скважины

Пластиковые трубы отличаются малым удельным весом, и для удобства соединения, как правило, оснащаются резьбой. Полная картина типоразмеров обсадного трубного ПВХ проката представлена в таблице №1. Изучив её, вы узнаете, какие диаметры наиболее часто применяются для реализации пластиковой обсадки.

Таблица 1

Диаметр номинальный, миллиметры	Длина трубы, миллиметры	Диаметр наружный, миллиметры
Раструба	Трубы.
200	3090	247	225
3090	241
175	3080	211	195
3080	205
150	3070	180	165
3070	176
125	5070	152	140
3070	152
5070	149
3070	149
2070	149
115	3070	137	125
5070	134
3070	134
5070	132
3070	132
2070	132
100	5070	132	113
3070	132
5070	125
3070	125
80	6000	101	90
3060	95

Помимо всего прочего, это, по сути, лучший стройматериал для создания фильтрующих колонн.

Из недостатков пластиковой обсадки стоит выделить слабую устойчивость к механическим нагрузкам. Повторно разбурить скважину такого типа очень проблематично, а иногда просто невозможно.

Асбестоцементные трубы. К основным преимуществам данных изделий относятся:

• стойкость к воздействию химически агрессивных сред;
• высокие антикоррозионные свойства;
• относительно небольшая цена.

Главный недостаток – повышенная хрупкость, ввиду чего без увеличения толщины стенки в данном случае не обойтись. Казалось бы, ничего страшного, ведь стоимость асбоцементной трубы невысока, поэтому толщину стенки можно и увеличить. Однако следует помнить, что такой обсадной трубе для скважины придётся бурить магистраль большего диаметра. А это ещё больше увеличит себестоимость монтажных работ.

Кроме того, сооружение фильтрующих колонн на базе асбоцементных труб не разрешается. Такую обсадку лучше применять для артезианских скважин на известняк глубиной до 100 метров.

Часто задаваемые вопросы

Ответом на вопрос: «Какая обсадная труба лучше для скважины?» будет классическое сочетание цены и качества, которое определяется долговечностью гидротехнического сооружения и отсутствием образования примесей. В зависимости от типа скважины (артезианская или до первого водоносного горизонта) такое сочетание можно получить, реализовав следующие алгоритмы:

1. Глубокие выработки следует оформлять металлическими трубами из черного металла с внутренней и внешней резьбой до достижения отметки 55±5 м от поверхности.
2. Скважины глубиной менее чем 55±5 м или начиная от этой отметки следует обсаживать пластиковыми трубами из НПВХ с внутренней и внешней резьбой.

Рассмотренные решения являются также ответом на еще один популярный вопрос: «Какую трубу и когда лучше использовать для скважины?».

Чтобы определиться какой диаметр обсадной трубы нужно выбрать для скважины, следует сложить несколько чисел:

• максимальный внешний диаметр погружного насоса, который планируется использовать;
• удвоенную толщину стенки трубы;
• удвоенный зазор между насосом и корпусом, который должен составлять не менее 4 мм, чтобы агрегат можно было вытащить и почистить;
• удвоенную толщину стенки ниппеля, в случае его применения.

Ответ на вопрос: «Как установить и закрепить обсадную трубу в скважине?» зависит от выбранной схемы обсадки:

1. При одноколонной – закрепление осуществляется за счет естественного трения о грунт, ввиду того что калибр трубы выбирается несколько больше (на 5-10 мм), чем диаметр проходки.
2. При двухколонной – установка может выполняться за счет крепления на каждый сегмент нескольких хомутов с «усами», позволяющими выполнить центрирование эксплуатационной трубы в обсадной колонне, а для фиксирования положения необходимо вручную обсыпать затрубное пространство мелким гравием или мраморной крошкой для фильтрационного сегмента и песком или ПГС по всей остальной высоте.

Приведенный алгоритм фиксирования обсадной трубы одновременно ответил на вопрос: «Чем обсыпать обсадную трубу двухколонной скважины?»

Тем, кого интересует, как можно вытащить обсадную трубу из скважины следует знать следующее:

• обсадку одноколонной схемы вытащить невозможно;
• вытаскивание внутренней пластиковой обсадной трубы при двухколонной схеме осуществляется вручную при помощи массивного хомута с опорой и домкрата, а лучше двух, устанавливаемых оппозитно и поднимаемых одновременно для равномерного выхода секций из обсыпки.

Алгоритм того, как можно установить обсадную трубу вручную подразумевает несколько необходимых действий:

1. Выбрать для обсадки трубу их НПВХ с внутренней и внешней резьбой.
2. Производить опускание сегментов и последовательное присоединение новых, путем вкручивания.
3. При одноколонной схеме для облегчения опускания колонны использовать приспособление в виде хомута с рукоятками.

Ответ на вопрос: «Как почистить заиленную обсадную трубу?» будет зависеть от того какой способ выбрать, чтобы выполнить его своими руками:

• использование желонки при вытащенном насосе позволяет очистить скважину от отложений при невысоком стоянии воды;
• промывка при помощи сборки из пожарных рукавов и наконечника, опущенного в скважину для подачи воды под высоким давлением, может быть выполнена при любом уровне воды.

Бурение скважины с обсадной трубой

Бурение скважин и установка обсадной колонны при наличии соответствующего оборудования и техники не кажется слишком сложным процессом, наиболее распространенные скважины на песке проходят следующим образом:

• Загоняют на участок буровую установку, после определения места расположения скважины включает оборудование и буром соответствующего диаметра, прикрепленного на штанге стандартной длины 3 — 4,5 — 6 м начинают проходку. По мере углубления штанги удлиняют, прикручивая на резьбу следующие элементы, таким образом погружают бур на нужную глубину до появления воды.
• Практически все проходчики используют технологию гидравлического бурения, направляя в скважинный ствол во время проходки воду из цистерны вспомогательной машины (водовозки). Воду подают в шахты через полые штанги, второй метод — сооружение в месте проходки небольшого котлована, который постоянно пополняют водой, его используют в низкобюджетной проходке.
• После появления в отвале нужной песчаной или известковой породы (зависит от типа скважины) извлекают и поочередно демонтируют штанги, затем вынимают бур, меняя его на скважинный НПВХ-фильтр. Фильтрующее устройство представляет собой обычную трубу заводского изготовления с поперечными прорезями (щелевой фильтр), многие буровики делают его самостоятельно, перфорируя в обсадной трубе ряд круглых отверстий и оборачивая оболочку тонкоячеистой сеткой из металлических коррозионностойких материалов (нержавейка, бронза, латунные и медные сплавы).
• На торец фильтра крепится конусная заглушка с помощью резьбы или саморезов, после чего его опускают в скважинный канал. Перед установкой колонны иногда засыпают на дно скважины щебень и речной песок для организации дополнительной фильтрации.
• По мере опускания к фильтру прикручивают следующую трубу и так продолжают до тех пор, пока не достигнут нужной отметки.
• После установки колонны верхнюю трубу обрезают и проводят прокачку скважины, подавая некоторое время в ее канал воду под давлением, после чего начинают выкачивание мутной воды погружным электронасосом до появления на выходе прозрачной жидкости.
• Полная процедура прокачки может занять несколько дней, однако специалисты стремятся сделать свою работу за несколько часов, рассчитывая на осаждение взвешенных частиц на дно с течением времени.

Рис. 16 Примеры проведения буровых работ своими руками

Для обустройства скважин в настоящее время широко используют обсадные трубы из непластифицированного поливинилхлорида НПВХ, обладающие высокими физическими и химическими характеристиками, длительным сроком эксплуатации, более низкой стоимостью по сравнению с металлами. Использование обсадки из НПВХ позволяет эффективно обустраивать все виды скважин глубиной от 5 до 300 м с удобным размещением в них водозаборных погружных электронасосов любых моделей.

Какие трубы для этого применяются?

Для изготовления труб, применяемых для организации таких колонн в процессе бурения и последующего обустройства  газовых и нефтяных скважин, в основном использует такой материал, как сталь. Для их соединения между собой на обоих концах трубы нарезается резьба, с одной стороны навинчивается муфта.

Если планируется сварной способ соединения, то трубы делают  безмуфтовыми, с концами в виде раструбов.  Резьба, нарезаемая на таких трубах, может быть либо  конической, либо треугольной, либо со специальным профилем трапецеидального вида.

Для того, чтобы соединения были максимально  герметичными и позволяли выдерживать высокие значения давления добываемого газа и нефти (больше, чем 30-ть мегапаскаль), используются специальные уплотнительные элементы.

Каждую трубу маркируют, указывая сведения о её диаметре, группе прочности, толщине стенки, а также дата производства изделия и его  индивидуальный номер.

Для нефтегазовой промышленности

Основной областью использования обсадных труб является нефтегазовая промышленность. Для нефтяных или газовых скважин обычно используются металлические обсадные трубы большого диаметра (в качестве материала обычно используются прочные разновидности стали). Такой выбор обуславливается тем, что пластик показывает достаточно плохие показатели относительно прочности при работе на больших глубинах.

Обсадные газонефтяные трубы обычно длиной от 10 до 15 метров. Для соединения друг с другом используется специальные детали с резьбой — это позволяет получить прочные конструкции с высокой степенью герметизации, что позволяет избежать появления протечек в случае износа. На большой глубине при давлении более 30 МПа каждый элемент должен оснащаться резиновым уплотнителем.

Обратите внимание, что согласно ГОСТ трубы различного диаметра должны иметь определенную толщину стенок, чтобы обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию в скважине (существует вероятность повреждения отдельных элементов под действием избыточного давления, которое образуется в скважине естественным путем). Таблица соответствия толщины стенок и диаметра:. Таблица соответствия толщины стенок и диаметра:

Таблица соответствия толщины стенок и диаметра:

Диаметр в сантиметрах	Толщина стенок в сантиметрах
42,5	от 1 до 1,5
32,5	от 0,9 до 1,3
19,5	от 0,8 до 1,2
12,5	от 0,6 до 1,1

Разновидности обсадных труб

На практике используются трубы из разных материалов. Каждая из них имеет свои недостатки и преимущества. В прошлом для этих целей даже применялись конструкции из дерева. Но сейчас актуальны другие, более практичные материалы. Приведем основные из них:

Трубы из асбестоцемента

Обсадная труба из асбестоцемента уже давно применяется для скважин. Стоит отметить, что в настоящее время их используют все реже, причем в основном для обеспечения водой технических сооружений, а для бытового водоснабжения она вовсе не применяется. Этот вариант отличается низкой стоимостью и длительным сроком эксплуатации.

К недостаткам обсадной трубы из этого материала относят большую толщину стенок, что влечет за собой возникновение трудностей при её установке и существенное увеличение массы трубы. Без специальных навыков скрепить части обсадной колонны из асбестоцемента довольно сложно. Также нужно сказать, что этот материал довольно хрупок.

Трубы из стали

Еще совсем недавно этот материал для обсадных труб использовался везде. Стальные колонны для скважин можно использовать для обустройства водоснабжения на большой глубине, в том числе и создании артезианских конструкций. Эти трубы отличаются высокой прочностью, для обсадки применяют их толстостенный вариант (не менее 6 миллиметров). Срок эксплуатации стальных обсадных труб может превышать 50 лет. Металлические трубы легко устанавливать за счет удобных резьбовых соединений, специалист смонтирует систему из стали очень быстро.

К явным минусам труб из стали следует отнести их внушительную стоимость (цена обсадной колонны составляет существенную часть расходов на обустройство и бурение скважины), но самым главным недостатком этой системы является подверженность материала воздействию коррозии. Именно этот фактор сокращает срок службы скважины. Помимо этого, наличие ржавчины значительно снижает качество получаемой питьевой воды.

Трубы из полимерных материалов

Все большую популярность для обстановки обсадных колонн набирают материалы из пластика. Чаще всего используют такие виды полимеров, как трубы ПНД, трубы ПВХ и трубы из полипропилена. Первый вариант отличается тем, что обсадные колонны из этого материала производятся в виде бухт большой протяженности, поэтому есть возможность установки трубы без стыков.

Это значительно улучшает герметичность системы. Трубы ПВХ для обустройства скважин используют немного реже. Сейчас на рынке появляются обсадные колонны из НПВХ, которые можно использовать для источников питьевой воды. Полипропиленовые колонны используют значительно реже предыдущих вариантом, но это не умаляет его преимуществ. Чаще такой материал используется для разводки водопроводной системы.

К преимуществам полимерных труб, а именно ПВХ, ПНД и ППН относят:

• Оптимальное соотношение стоимости погонного метра материала и прочности. Обсадка скважина пластиковыми трубами обойдется намного дешевле, чем колоннами из стали.
• Срок службы полимерных систем превышает 50 лет, поэтому можно сказать, что он неограничен.
• Трубы имеют небольшую собственную массу, поэтому их легко устанавливать.
• Использование пластиковых обсадных колонн позволяет добиться высокого показателя герметизации скважины.
• Полимеры не разрушаются под влиянием химических элементов, применяемых при дезинфекции и регенерации скважин.

Главным преимуществом пластиковых труб, безусловно, является их полная устойчивость к воздействию коррозии.

Все эти преимущества, которыми обладают пластиковые обсадные трубы для скважины, определяют существующий на них спрос. Но не стоит считать их полным решением существующих проблем. Трубы из ПВХ всё же имеют недостаточно высокую механическую прочность, ее можно легко повредить. При бурении скважин в тяжелых условиях с труднопроходимым грунтом или в тех случаях, когда почва подвергается смещению, лучше отдать предпочтение классическим обсадным трубам из стали.

Из-за необходимости точной оценки строения пород в месте обустройства скважины, выбор материала для обсадных колонн должен производить квалифицированный специалист. Обсадку скважин и бурение нужно доверять профессиональным компаниям, которые могут выполнить весь комплекс работ по водоснабжению, начиная от бурения и заканчивая разводкой и обустройством водопроводной системы.

Строительство приямка своими руками

Земляные работы желательно проводить в межсезонье. В этот период охлажденный влажный грунт имеет более плотную структуру и потому не так осыпается.

Рытье котлована под приямок

Для строительства приямка выкапывают котлован глубиной в 1,5-2 метра. Его размеры должны быть больше на 30-40 см внутреннего сечения сооружаемой конструкции. Дно котлована выравнивают и тщательно утрамбовывают. Чтобы защитить стенки котлована от попадания воды, их стоит на время обложить пленкой.

Самыми популярными и простыми в исполнении являются приямки прямоугольной и круглой формы.

Объем и габаритные размеры приямка определяется исходя из того, чтобы свободно разместить элементы системы и обеспечить к ним беспрепятственный доступ

Нужно ли бетонировать дно приямка – спорный вопрос. С одной стороны монолитный “пол” удобен для проведения ремонтных работ и обслуживания скважины.

Он исключит проникновение паводковых вод в затрубное пространство в случае затопления сооружения в межсезонье. Однако подвижки грунта, происходящие из-за периодического промерзания и оттаивания, способны его изрядно повредить и перекосить.

Самый лучший способ обустройства дна приямка – соорудить «подушку» из щебня и песка толщиной в 10-15 см. В качестве водонепроницаемого слоя можно использовать глину. Образующиеся в результате усадки грунта ямки нужно будет лишь периодически выравнивать.

Возведение стен сооружения

Стены приямка можно соорудить, используя для этого  или оставшихся после демонтажа какой-либо постройки битый кирпич. Для возведения стен нужной толщины кирпич укладывают в один слой.

При желании стенки сооружения можно сделать бетонными. Для этого из старых необрезных досок сколачивают опалубку на расстоянии 7-10 см от стен котлована устанавливают арматурную сетку. А затем полости опалубки заливают бетонным раствором.

В процессе возведения стен приямка не забудьте оставить достаточное количество проемов, которые понадобятся для подведения кабелей и водопровода

Через 5-7 дней, когда раствор приобретет необходимую прочность, приямок перекрывают деревянными балками или досками.

Чтобы снизить вероятность размывания стенок приямка паводковой водой, их снаружи засыпают слоем гравия. С внутренней стороны сооружение лучше выложить слоем утеплителя, например, листами экструдированного пенополистирола.

Оголовок приямка можно прикрыть на выбор:

• бетонной крышкой;
• металлическим люком;
• дощатым щитом, усиленным деревянными брусками.

Крышку приямка делают съемной, что иметь возможность в любой момент провести профилактический осмотр или выполнить ремонтные работы. Например: демонтировать трубу или поднять насос.

Приямок – по сути является самодельным кессоном. Простые способы его обустройства описаны в статье – Как сделать кессон для скважины своими руками: варианты устройства и способы их реализации

Особенности монтажа

Установка обсадных деталей производится путем сверления буром грунта. Диаметр бура должен быть меньше диаметра обсадки. Затем его достают из земли и удаляют загрязнения. Спуск обсадной трубы осуществляют, когда глубина скважины достигает 2 метров. Далее бурение должно осуществляться вместе с обсадкой до момента, пока не будет настигнут водоносный слой.

Классический вариант обсадной колонны выглядит следующим образом:

1. Фильтр для грубой очистки колодезной воды представляет собой проволоку или нержавеющую сетку.
2. Донный фильтр, который изготовляют из гравия. Защищает воду от загрязнений, которые могут проникнуть в источник с большей глубины.
3. Герметичный оголовок, который предупреждает попадание загрязнений в шахту скважины извне. Его крепление сопровождается образованием отрицательного давления, что приводит к усилению притока воды. Чтобы увеличить показатели отрицательного давления оголовок цементируют.

Скважины с большой глубиной рекомендуется оформлять металлическими изделиями, оснащенными внешней и внутренней резьбой. Если глубина шахты колодца менее 50 метров, отдают предпочтение бюджетному аналогу – пластиковым трубам. Асбестоцементные изделия устанавливают при глубине скважины не более 15 метров, в противном случае материал может не выдержать давления, оказанного слоями почвы.

Типы соединений

При обустройстве обсадки трубы соединяют в колонну следующими способами:

Раструбный резьбовой. Метод используют при стыковке полимерных или металлических тонкостенных труб, при этом в раструбе нарезают внутреннюю резьбу, а на участке внешней оболочки подсоединяемой трубы — наружную.

Резьбовой. Используют в толстостенных металлических и полимерных трубах, подсоединяемые элементы имеют наружную и внутреннюю резьбу, при их стыковке стенки снаружи и изнутри гладкие.

Муфтовый. Соединяемые трубные элементы имеют наружную резьбу, их вкручивают в стыковочную муфту с внутренней резьбой до соединения торцов.

Электросварка. Сварка может быть полезна в случаях соединения тонкостенных стальных труб, в которых прорезанная резьба будет слишком слаба. Метод сваривания нередко используют при монтаже стальной обсадки — хотя он отнимает некоторое время и требует хороших навыков сварщика от специалиста, его применение может быть экономически выгодно (не надо приобретать дорогие тяжелые трубы с резьбой и толстыми стенками).

Рис. 13 Стальные и ПНД трубы обсадки