Как выбрать диаметр обсадной трубы для скважины

Больше диаметр скважины – выше стоимость бурения

Цена услуг на бурение скважины пропорциональна ее размеру – глубине и диаметру. Чем больше диаметр обсадной колонны, тем сложнее и дольше осуществляется бурение. Для работы понадобится серьезное и дорогое буровое оборудование. При этом стоить помнить, что диаметр рассчитывается не по размеру шахты, а по габаритам обсадной и эксплуатационной колонн.

Скважина большого диаметра более производительная

При одной и той же мощности водоносного пласта скважина с большей площадью фильтровой зоны будет более производительна, то есть, чем больше  диаметр фильтра скважины (скважность фильтра), тем больше воды можно добывать из скважины за единицу времени.

Материалы для обсадки

Для обсадки применяются разные виды материалов:

• Металл (сталь или чугун).
• ПНД (полиэтилен низкого давления).
• нПВХ (непластифицированный поливинилхлорид).

Трубы из асбестоцемента не используются буровыми компаниями. Они считаются устаревшими, поскольку не соответствуют современным требованиям по прочности и долговечности обсадки. Но самое главное — они выделяют врежные для здоровья вещесва в воду.

Металл

Сталь подвержена коррозии. Когда стенки колонны разрушаются, частицы металла попадают в воду и загрязняют почву. Но металлическая обсадка выдерживают сильный напор грунта. Мы допускаем ее применение в качестве внешней защиты (при обвязке в сложных условиях).

ПНД

Трубы из ПНД дешевле металлических. Но они упруги и уступают стальным аналогам по прочности. Поэтому мы рекомендуем применять лишь в качестве рабочей колонны при использвоании двухтрубной конструкции в сочетании с металлическими трубами. При выборе обсадных труб из ПНД обратите внимание на материал. Обязательно выбирайте трубы только из первричного ПНД. При производстве ПНД часто используется вторичный пластик. В его составе могут оказаться бывшие ампулы лекарств, бензиновые канистры, другие емкости, содержащие вредные вещества. Мы не советуем использовать этот материал для контакта с питьевой водой.

нПВХ

Трубы нПВХ считаются самым современным и безопасным материалом для обсадки скважин. Они распространены в Евросоюзе, США, и других развитых странах. Подробнее о преимуществах этого материала мы расскажем далее.

Преимущества и недостатки узких стволов

Говоря о малых скважинах, подразумевают стволы диаметром 50-110 мм. Выгоднее всего использовать их на участках, где водоносный слой находится не ниже 9 метров от поверхности грунта. Вода из таких источников поднимается на поверхность при помощи стандартных насосов или переносных насосных станций.

Для скважин шириной 50 мм применяют самовсасывающие насосы центробежного действия. Использовать такое оборудование возможно только на малой глубине. Если же глубина превышает 9 метров, насосная станция попросту не сможет поднять воду на необходимый уровень.

Для диаметра выше 70 мм подойдут трехдюймовые насосы, отличающиеся высокой производительностью и не менее высокой стоимостью.

Для скважин диаметром 80-110 мм – насосные станции, оснащенные эжектором – устройством, ускоряющим процесс подъема воды к поверхности земли. С его помощью можно за короткий срок выкачать крупный объем воды со дна скважины глубиной 50 метров.

Таким образом, скважины малого диаметра оказываются наиболее выгодными в плане бурения и используемого оборудования, однако их максимальная производительность достигается только на сравнительно малой глубине. Впрочем, если поблизости нет химических или перерабатывающих предприятий, а насос оборудован хорошим фильтром, взятая вода будет вполне чистой и пригодной к употреблению.

Преимущества и недостатки широких стволов

К этому «семейству» относят скважины, диаметр которых превышает 110 мм (максимальное значение колеблется в районе 170-200 мм). Эти размеры позволяют использовать крупногабаритные насосы с погружными эжекторами, благодаря чему становится возможным извлечение воды с глубокозалегающих (до 100 метров) пластов. Скважины такой глубины называются артезианскими.

Конструкция скважин большого диаметра

Бурение широкой скважины – долгое и трудоемкое дело, но в итоге Вы сможете добраться до самой чистой воды на большой глубине. Широко распространено мнение, что чем больше размер ствола водозабора, тем больше воды пройдет через фильтр насоса при закачке.

Отчасти это утверждение верно, хотя размер не оказывает влияния на производительность. Куда более важную роль играет объем воды в водоносном слое и пропускная способность используемого в насосе фильтра. Для поддержания высокой производительности фильтр насосного оборудования требует периодической очистки посредством вибробура или специальных химических добавок. Помимо того, если Вы хотите пробурить широкую скважину, приготовьтесь к крупным денежным тратам на обустройство и покупку оборудования.

Какой размер лучше?

Размер скважины не имеет прямого отношения к ее производительности, поэтому при планировании опирайтесь, прежде всего, на глубину залегания водоносного слоя (определяется специальной экспертизой) и собственными финансовыми возможностями. Для дачи или летнего домика лучше всего подойдет диаметр 50 мм – так Вы сумеете сэкономить на бурении и насосном оборудовании, и при этом получить необходимый объем воды для полива и отдыха.

Если скважина будет располагаться возле места постоянного жительства, лучше использовать больший диаметр – при условии, что уровень воды находится на глубине ниже 50 метров. В этом случае Вы сможете максимально быстро добывать чистейшую воду, не имеющую никаких вредных примесей и солей, оказывающих негативное влияние на организм.

Если подземные воды залегают на глубине меньше 30 метров, рыть широкую скважину нецелесообразно. Иначе Вам придется использовать крупногабаритные дорогостоящие насосные станции, хотя справиться с доставкой воды смогут и более простые агрегаты.

От чего зависит выбор сечения?

Одним из главных элементов обустройства скважины является обсадная колонна. Она представляет собой сборную конструкцию. Состоит она, как правило, из нескольких длинных труб, изготовленных из металлопрофиля или полимерного пластика, соединяющихся друг с другом при помощи винтовых стяжек (реже – сваривания).

Основное функциональное назначение обсадной колонны – предотвращение осыпания стенок скважины и, как следствие, загрязнения водоносного слоя и фильтра насоса.

Элементы обсадной колонны последовательно вбиваются в пробуренную скважину на необходимую глубину. Метод позволяет добиться полной герметичности стенок шахты. Верхняя часть последней секции дополнительно укрепляется бетоном.

Чем больше диаметр обсадной трубы, тем более широкий диапазон насосного оборудования можно использовать для добычи воды, что может способствовать увеличению дебита. Если же большой объем Вам не нужен, можно использовать трубы малого сечения, предварительно высчитав (хотя бы примерно) количество потребляемой воды в течение дня.

• При потреблении воды от 2 до 3 м3 в час, закрыть потребность поможет колонна сечением до 80 мм;
• Объемы от 4 м3 и выше могут обеспечить скважины с диаметром обсадных труб до 125 мм.

Оптимальный диаметр для обсадной трубы

Автономное водоснабжение частного дома базируется на сложной технологической системе, состоящей из скважины на воду и большого комплекса водоподъемного оборудования. Для достижения действительно качественной и бесперебойной подачи воды в течение длительного времени решающим может оказаться каждая составляющия этой системы. Рассмотрим такой важный параметр скважины, как ее диаметр.

Первым шагом в создании водозаборного узла будет бурение скважины на воду, поэтому нам потребуется буровая установка. Бурение происходит роторным, то есть вращательным способом с применением буровых штанг и обсадных труб. Буровые штанги передают на буровое долото вращательное усилие, а обсадные трубы изнутри укрепляют стенки скважины, препятствуя их осыпанию. Только после обсадки скважины происходит дальнейшее обустройство скважины. Для дополнительной герметизации и защиты водозаборной части скважины, располагающейся в самом низу в водоносном горизонте, пространство между грунтовой стенкой и внешней поверхностью обсадной колонны может быть заполнен специальным раствором. Диаметр обсадных труб выбирается с учетом диаметра пробуренной вертикальной выработки.

Из каких материалов делают обсадные трубы?

Выбор материала зависит от условий использования и поставленных задач. В некоторых случаях можно использовать даже трубы из особых крепких пород дерева. Но специфика организации индивидуального водоснабжения в наше время в основном использует следующие материалы:

• металл
• пластик
• асбоцемент

три типа обсадных труб — сталь, пластик, асбоцемент

Как видим, для одной и той же цели — подать воду из скважины в дом — можно использовать очень разные материалы. Очевидно, что это связано с различными требованиями к системе водоснабжения, к ее цене и надежности.

Требования к обсадным трубам

Важнейшие характеристики обсадной трубы, кроме материала, из которого она сделана, это диаметр и толщина стенки. Также важен такой параметр, как прямолинейность трубы. Очевидно, что при большой длине (точнее, высоте) обсадной колонны повышенная кривизна труб затруднит их опускание в скважину и крепление между собой. Поэтому допустимым отклонением от прямолинейности для обсадной трубы длиной несколько метров в индивидуальной системе водоснабжения можно считать значение 0,7 мм на 1 м. Для более точных систем требования жестче: 0,5 мм на 1 м для труб диаметром 108-146 мм, и 0,3 мм на 1 мм для труб диаметром 33-89 мм.

Важен ли диаметр обсадной трубы при организации качественного водоснабжения? Конечно, ведь это одна из составляющих, определяющих производительность системы, то есть то количество воды, которое Вы сможете получить в единицу времени. Зависимость очевидная: скважина с большим диаметром сможет подать в систему больший объем воды. К тому же мощному насосу требуется больше места для размещения, то есть труба не должна быть слишком узкой.

промышленное производство обсадных труб

Оптимальный выбор диаметра обсадной трубы выбирается на основании результатов расчета водопотребления. При этом обязательно учитывается не только Ваши ежедневные усредненные потребности в воде, но и редкие пиковые расходы — например, приехали гости.

Максимальный расход воды

Пиковый расход показывает максимальный объем водоотдачи, на которую способна Ваша система водоснабжения. С учетом этого параметра можно выбрать диаметр трубы и мощность насоса. Давно определена оптимальная производительность скважины, способная решить задачи водоснабжения для большинства семей, постоянно проживающих за городом. Это 3 м куб/ч, что соответствует 4-5 одновременно открытым кранам при давлении воды 5 атмосфер. Диаметр скважины — точнее, внутренний диаметр обсадной трубы — при этом обычно составляет 133 мм. Воды может понадобится больше, тогда к Вашим услугам труба диаметром 159 мм и объем воды от 4 до 8 м куб/ч.

Объем подаваемой воды зависит не только от пропускной способности трубы, но и от производительности насоса. Поэтому, если Вы точно знаете, что через пару лет потребность в воде возрастет, выбирайте такой диаметр обсадной трубы, чтобы в нее можно было опустить мощный насос увеличенного диаметра.

Как определиться с размером диаметра трубы

На выбор диаметра трубы влияет:

• предполагаема глубина скважины;
• предполагаемый объем воды, который дает скважина (дебит);
• вида погружного оборудования, габаритов насоса;

Колонна должна плотно прилегать к пробуренному отверстию, обеспечивать подачу нужного количества воды, не деформироваться под давлением.

Выбор трубы в зависимости от глубины предполагаемой скважины

Структура грунтов на разных участках неодинакова, для нее свойственна разная степень подвижности. Чтобы решить, какую трубу лучше выбрать, следует определить, с какого слоя насос будет качать воду. Глубину ее залегания и состояние грунта можно уточнить у соседей или заказать проведение инженерно-геологического исследования.
В зависимости от глубины буровики делят скважины на 3 вида:

1. Абиссинская скважина, как правило, до 10 м. Тип питание –поверхностные воды. Для таких скважин подойдут трубы с диаметром 32 мм.
2. Скважина на песок – 10-80 м. Тип питание — первый водоносный горизонт, реже второй. Для обсадки такой скважин обычно применяют трубы сечением 90, 125 мм. Скважина предназначена для обеспечения водой частного дома или дачи. В Беларуси — 99% скважин именно такие.
3. Артезианская скважина (иногда их называют «на известняк» — хотя в Беларуси такие скважины есть только в Витебской области и на глубине от 100м.). Водоносный слой пролегает на глубине, как правило, глубже 80 м. Это третий и больше водоносный горизонт. В зависимости от типа насосного оборудования потребуется труба сечением от 125 мм и выше.

Важно. При бурении скважины до первого водоносного горизонта не нужно получать никаких разрешений. Все остальное — проектные скважины.

Выбор труб по дебиту скважины

Дебит является важной характеристикой водоносного слоя и характеризует способность скважины выдавать определенное количество кубометров воды в час. Показатель водоотдачи определяется специалистами при бурении, после окончания работ фиксируется в паспорте скважины, который  выдается на руки хозяину. С учетом паспортного дебита предварительно подбирают насос.

Дебит скважины,м3/ч	Рекомендуемый условный диаметр насоса, дюймов	Ориентировочный диаметр обсадной колонны, мм
До 7	3	89 — 110
До 14	3-4	114 — 159
До 40	3 — 6	168 и выше

Есть мнение, что водоотдача напрямую зависит от диаметра трубы, но это не совсем так. Большее влияние на дебит оказывает скважность фильтра (процент отверстий от его суммарной площади) и качество водоносной породы. К примеру, через крупнозернистый песок вода просачивается в десятки раз лучше, чем через пылеватую почву. 

Тип и размер насоса

Чтобы точно посчитать диаметр обсадки, составляют схему водоснабжения. На ней отмечают все точки потребления: расходные краны, душевые, санузлы, отводы для полива. Суммируют максимальные расходы сантехнических приборов (для бытового крана — 0,4 м3/час, душа – 1,1 м3/час, стиральной автоматической машины – 0,7 м3/час). Сумма показателей – это минимальная  производительность насоса. 

Чтобы не проводить расчет, можно воспользоваться среднестатистическими показателями. Для семьи из 4-5 человек оптимальным является расход 3 м3/час. Если жильцов больше, есть домашние животные и огород, потребление доходит до 5 м3.

Это важно: Максимально допустимая производительность насоса должна быть на 25% меньше дебита скважины. Более мощное насосное оборудование может просто сгореть в случае полной выкачки воды.

Подбирают марку насоса с конкретными габаритами и рассчитывают диаметр обсадной трубы. К наружному паспортному диаметру насосного оборудования прибавляют 4-5 мм (минимальный зазор для свободного перемещения насоса) и удвоенную толщину стенки.

Учитывая диаметры самых ходовых насосов, имеем следующие результаты:

• При расходе 3 — 7 м3/час используют насос диаметром 3 дюйма (76 мм). Устанавливать его можно в трубу с наружным диаметром 89.
• Производительность 5 — 14 м3/час обеспечивает 4-х дюймовый насос (102 мм). Он стыкуется с обсадной трубой наружным диаметром 114.

Насосы на 4 дюйма представлены более широко, а 3-х дюймовые немногочисленны, хотя по надежности они не уступают большим. Вес тонких насосов несколько меньше, зато они длиннее больших аналогов на 25-30%. Популярный насос «Водолей» на 76 мм с расходом 2 м3/час монтируется в трубе диаметром 100 мм, а для его модификации на 4,3 м3/час подойдет труба 125 мм.

Сталь: плюсы и минусы

Стальные трубы делают из обычной стали, реже из нержавейки, с оцинкованным или эмалевым покрытием. Обладают следующими достоинствами:

• механическая прочность – изделие с 6-миллиметровой стенкой легко выдерживает любые смещения грунта и позволяет выполнять чистку скважины, не опасаясь возможных повреждений;
• герметичность – отдельные трубы свариваются между собой, что исключает проникновение вод с верхних cлоев;
• хорошая ремонтопригодность;
• устойчивость к ржавлению при правильной герметизации выхода трубы оголовком — «в воде отсутствует достаточное количество кислорода для того, чтобы труба внутри ржавела»;
• долговечность – срок службы составляет как минимум 50 лет, что подтверждается реальными фактами.

Недостатком изделий из нержавеющей стали является их дороговизна. Эмалированные трубы при установке образуют сколы, что в дальнейшем грозит быстрой коррозией. Оцинкованные трубы дешевле, но при взаимодействии с водой образуется оксид цинка – есть мнение, что он опасен для здоровья.

К недостаткам железных труб, по словам организаций, использующих ПВХ трубы, можно отнести: подверженность железа химическим реакциям, коррозийную неустойчивость, малый срок эксплуатации (якобы не более 10 лет), большой вес, меньшую гигиеничность по сравнению с ПВХ.

Преимущества и недостатки пластика

Организации, использующие ПВХ трубы, к их преимуществам приписывают:

• высокую химическую стойкость;
• долговечность- например «гарантированный срок эксплуатации- 50 лет и более(хотя откуда такие данные, если 50 лет назад пластиковые трубы не использовались?)»;
• лёгкость, дешевизну, по сравнению с железными (видимо, поэтому и используются этими организациями, причём цены на скважины с такими трубами практически не отличаются от цен на скважины с железными, профит!).

К недостаткам ПВХ труб, по словам организаций, использующих железные, можно отнести:

• плохую механическую стойкость (схлопывание, переламывание при движении различных слоёв грунта), поэтому их не используют для оборудования скважин глубже 80 м.
• негерметичность на стыках по резьбе при «экономии» на герметизирующих прокладках (ПВХ трубы вкручиваются одна в другую при формировании обсадной колонны), через которые вода с верхних слоёв может проникать в скважину (хотя иногда пластиковые трубы спаивают между собой через муфту, в которую они вставляются), 
• плохую ремонтопригодность — «пластиковую колонну нельзя отремонтировать»,
• чувствительность к низким температурам — если установка скважины будет выполнена неверно, и вода окажется близко к поверхности, зимой из-за замерзания воды пластиковую трубу может разорвать.
• плохоизученное и, возможно, негативное, влияние пластика на здоровье людей при использовании воды из «пластиковой» скважины в качестве питьевой — однако производители утверждают про абсюлютную безопасность для здоровья и соответствие ГОСТам

Таким образом, однозначного ответа что лучше, железо или пластик, дать невозможно, и заказчик скважины должен сам решить на основании всех плюсов и минусов, что именно для него будет лучше.

Эксплуатационные трубы для скважин на воду

Размер трубы может быть разным и зависит от того, каким диаметром будут бурить скважину. Обсадная колонна устанавливается после или в процессе бурения для защиты внутренних стенок от осыпания породы. Для укрепления конструкции между внешней поверхностью и грунтом заливается раствор бетона, после чего осуществляется дальнейшее обустройство скважины: устанавливается насосное оборудование, монтируется трубопровод, верх закрывается оголовком.

Технические показатели

К эксплуатационным колоннам предъявляются определенные требования, которые в первую очередь касаются толщины стен и диаметра. Для стандартного использования допустима непрямолинейность данных показателей, не превышающая 0,7 мм на 1 м. Однако в некоторых случаях порог непрямолинейности может быть более жестким – 0,5 и даже 0,3 мм на 1 м.

При обустройстве артезианских скважин чаще всего применяют колонны диаметром 90- 165 мм. Для скважин на песок с целью предотвращения быстрого заиливания рекомендуется делать отверстие от 125 мм. Хотя,например, в абиссинских колодцах диаметральный размер эксплуатационной колонны редко превышает 50 мм.

Более подробную информацию о существующих диаметрах и толщинах стенок в обсадных колоннах можно посмотреть в соответствующей таблице:

Таблица размеров обсадныхтруб ПВХ

Применяемые материалы

Трубы, которые используются для обсадки скважины, изготавливаются из:

• асбестоцемента;
• стали;
• пластика.

Асбестоцемент доказывает свою профпригодность в области водоснабжения уже несколько десятилетий. Подобные изделия не боятся коррозии, являются химически нейтральными и обладают хорошей долговечностью. Вместе с темхрупкость материала заставляет производить установку предельно аккуратно. Обычно монтаж асбестоцементных колонн доверяют специалистам.

Трубы из асбестоцемента

Стальные конструкции достаточно часто используются для обсадки артезианских источников. Такое изделие способно выдерживать большие нагрузки, создаваемые грунтовыми слоями, поэтому ему не страшны подвижки пород. Диаметр стальной трубы для скважины может варьироваться в широких диапазонах, асрок эксплуатации составляет более 50 лет.

Стоит обратить внимание. Одним из недостатков стальной трубы является подверженность коррозии. В результате реакции окисления на стенах со временем образуется ржавчина, которая может перенасыщать воду железом.

Стальная обсадка для скважины

С каждым днем все большей популярностью пользуются пластиковые обсадные трубы, которые имеют значительно меньший вес при хороших показателях надежности. Они не поддаются коррозии и не подвержены химическому воздействию окружающей среды, поэтому могут эксплуатироваться не одно десятилетие. Еще более привлекательными пластиковые изделия делает сравнительно невысокая цена. Тем не менеедля сложных грунтов все же более предпочтительным считается металл.

Пластиковые обсадные трубы