Бурение скважин на воду, что нужно знать

В последнее время роль подземных вод в обеспечении населения качественной водой существенно возрастает. В масштабах нашей планеты примерно 50% нужд в питьевой воде обеспечивается за счет подземных вод. Это связано с рядом факторов, таких как: лучшей защищенностью подземных вод от поверхностных загрязнений, меньшей подверженностью их сезонным и годовым колебанием водности, а также глобальными климатическими изменениями, происходящими на нашей планете. Особенно важную роль подземные воды играют в частном секторе, где отсутствует централизованное отопление. Некоторые домовладельцы по старинке все еще используют колодцы, применяя сложный и длительный ручной труд.

Современным методом водоснабжения является бурение скважин, занимающее всего несколько дней и выполняемое специальным оборудованием. Бурение осуществляется разными методами, выбор которых зависит от породы, глубины расположения воды и цели ее использования.

Бурения скважины начинается с исследования участка. На этом этапе определяется глубина расположения воды, имеющая название водоносный слой.

Водоносные слои состоят из разных пород. Они могут как накапливать, так и пропускать воду.

В зависимости от условий залегания, водоносные слои имеют классификацию:

Верховодка, ближайший к поверхности земли. Он залегают на глубине 2-3 м., а вода в нем имеет тенденцию к загрязнению. В качестве водоупоров для этих вод могут выступать линзы глин и суглинков. Для применения воды из этого слоя в водоснабжении необходимо ограничивать ее обсадными трубами, так как велика вероятность попадания посторонних примесей. А вот для технических нужд и полива, такая вода вполне приемлема. Уровень верховодного слоя непостоянен и зависит от количества выпадающих осадков. В жаркие дни и зимой он обычно исчезает. То есть, верховодка носит сезонный характер. Этот слой может быть опасен при строительстве, так как может вызывать подтопление  сооружений в силу своего близкого расположения.

Грунтовые воды, находятся в водоупорном слое на глубине от 7 до 30 м., состоящем из рыхлых зернистых или скальных пород. Могут испытывать сезонные колебания, имеют непостоянный химический состав и температуру. Вода из этого слоя пригодна для водоснабжения, но может загрязняться стоком из выгребных ям. Поэтому для этих целей необходим санитарный контроль и охрана участка, из которого берется вода. В Киевской области преобладают пресные или слабоминерализированные грунтовые воды. Самые большие их запасы находятся в отложениях речных долин. На отрицательных участках рельефа грунтовые воды поднимаются на поверхность в виде родников.

Межпластовый водоносный слой, формируется за счет скопления грунтовой жидкости через слой слабопроницаемых пород. Залегает на глубине 30-100 м. Вода в этом слое очищается от примесей, однако может накапливать микроэлементы, такие как железо, кальций и магний в большем количестве, чем допускают нормы. Поэтому ее перед употреблением лучше пропускать через фильтр.

Артезианский расположен между двумя водоупорными слоями в пределах крупных геологических структур на глубине от 100 до 1000 м. Артезианская вода практически не подвергается загрязнению. Область ее питания может располагаться за несколько километров. Проходя большие расстояния, вода очищается от примесей и загрязнений. Артезианский слой характеризуется большими запасами воды, пригодной для питья без очистки, но чрезмерной минерализацией. Процесс добычи достаточно сложен, а оборудование имеет высокую цену.

Водоносные слои бывают напорные и безнапорные. В напорном слое вода залегает достаточно глубоко и зажата водоупорными пластами, которые создают давление. В результате этого вода поднимается наружу за пределы грунта. Это артезианские водоносные горизонты, фонтанирующие высококачественной водой.

Однако бурение и эксплуатация такой скважины – дорогостоящее мероприятие. В безнапорном водоносном слое вода свободно перемещается в почве и не сдавливается никакими породами.

В целом, если сравнивать верховодку и артезианскую воду, то первая по характеристикам относится к технической воде, так как содержит много примесей. Чаще всего ее используют для полива и бытовых нужд. Чтобы применять ее в качестве питьевой, она должна подвергаться многоуровневой фильтрации. Вода из артезианской скважины – чистейший источник, обогащенный минеральным составом.

Прежде чем приступить к бурению скважины, заказчик и исполнитель определяют место ее расположения. Затем подготавливается место для установки буровой машины и оборудования. Для выкопанного грунта делаются специальные выемки, чтобы он не мешал основной работе. В них же будет вытекать и фильтроваться промывочная вода, а также выемки будут сдерживать растекание грязи по всему участку. Вода при проведении работ используется для охлаждения бура и шлифования стенок шахты.

3 основных способа, которые используют для бурения скважин, это: вращательный, ударно-канатный, вибрационный. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Вращательный способ самый производительный. Он осуществляется путем разработки грунта вращательными движениями. По своей эффективности превышает другие два. Он также считается самым недорогим и доступным. Вращательный способ, в зависимости от состава грунта, подразделяется на колонковое, шнековое, ударно-канатное, роторное, канатно-вращательное. Для каждого вида бурения предназначено специальное оборудование.

1. При колонковом бурении глинистый или песчаный грунт извлекается в виде керна в форме цилиндра толстой металлической трубой с подошвой. На буровом снаряде в верхней части располагается приспособление для присоединения штанг, выполняющих функцию для наращивания буровой колонны, а внизу – коронка, которая подбирается в зависимости от грунта, и впоследствии займется его разрушением. Внутренняя часть керна остается неизменной. Если процесс бурения протекает по твердым породам, для облегчения подается жидкость. Технологическая возможность данного вида бурения позволяет делать скважину до 1000 м. Чаще всего его применяют в случаях геологоразведки полезных ископаемых, бурения разведочных скважин, а также скважин любой глубины, в том числе безфильтровых. Этот способ часто используют в комплексе с ударно-канатным. Для колонкового бурения применяют следующие инструменты: буровые колонки, колонковая труба, труба для отвода шлама, штанги для наращивания буровой колонны, муфтовые соединения и другое оборудование. Наиболее практичные в использовании алмазные буровые колонки. Они менее подвержены изнашиванию, хотя и дорогостоящие. Отличие колонкового бурения от других методов состоит в полном сохранении породы в трубе при ее прохождении. Разрушенный коронкой грунт, по мере проталкивания его в трубу, удерживается за счет собственной плотности. Содержимое трубы извлекают простукиванием кувалдой. Чтобы добиться поставленной цели, цикл бурения повторяется несколько раз. Основная задача – вскрытие водоносного горизонта и заглубление в следующий слой на 50 см. Колонковый метод можно использовать с промывкой водой. В этом случае жидкость подается через шланг внутрь трубы, и выработанный грунт выносится на поверхность. Колонковый метод бурения достаточно быстрый и имеет высокую производительность. На выполнение работ может понадобиться всего один день. Единственное — этот метод не позволяет извлекать рыхлый грунт. Удобным является возможность применения мобильных установок небольшого размера.
2. Шнековое бурение – один из самых популярных и недорогих методов во вращательном способе. Применяется для геологоразведочных скважин, прокладки коммуникаций, устройства абиссинских колодцев. По принципу ввинчивания специальным инструментом шнеком разрабатывается грунт и изымается из скважины. Шнек имеет лопасти, и при погружении в породу, разрушает ее, задерживая на этих лопастях. В этом случае резервуар для промывочной жидкости не требуется. Установка выполнена из очень прочного металла. Может использоваться на базе автомобиля, что делает ее мобильной и удобной для применения в труднодоступных местах. Дополнительно в работе могут привлекаться лопастные долота, помогающие погружаться в рыхлые породы. Метод позволяет вырыть водоносную скважину до 30 м. на мягких и рыхлых грунтах. Не применяется для скальных пород. Его иногда комбинируют с роторным, ударно-канатным и колонковым методами. Шнековый метод любят за его быстроту, но важно правильно подобрать размер шнека и угол наклона долота. Это позволит быстро поднимать грунт на поверхность без остановок. Компактные установки применяют для бурения внутри дома, например, в подвале.
3. Роторное бурение, как метод вращательного, основано на работе долота, который разрушает грунт. Он запускается в работу от ротора буровой установки. В данном методе используется прямая или обратная промывка, чтобы вымыть грунт из скважины. Метод применяется в работе со скальными и полускальными породами. Позволяет углубиться при бурении на 150 м. Поскольку скальные породы в работе более сложные и трудоемкие, чем мягкие, зону бурения предварительно нужно хорошо исследовать, сделать гидрогеологический разрез участка. В работе для роторного метода применяется рамная или решетчатая вышка с подъемным оборудованием и другими устройствами. С помощью вышки поднимаются и опускаются бурильные колонны. Долото, как основной разрушающий элемент грунта, подбирается в зависимости от его типа. Вначале порода разрушается, затем выноситься на поверхность напором воды, а стенки скважины укрепляются обсадными трубами. Роторное бурение превосходит другие методы в возможности бурить глубокие скважины при достаточно высокой скорости и небольших затратах энергоресурсов. Ротор может запускаться от двигателя автомобиля или другого двигателя с помощью приводного вала. При роторном методе обязательно должна быть организована промывка скважины.

Как видно, каждый из методов бурения применяется в соответствии с условиями, где нужно вскрыть водонос. Колонковое бурение уместно для работы в мягких и глинистых грунтах. Шнековое бурение схоже с ним, но имеет недостаток – некачественную очистку ствола, поэтому требует использования желонки. Роторное бурение применяется для бурения в скальных породах.

При ударно-канатном методе бурения порода разрушается путем ее дробления. Не смотря на то, что он имеет невысокую скорость и большой расход обсадных труб, позволяет достаточно качественно достичь водоносного горизонта без использования воды. Метод не подходит для участков с песчаными грунтами, и если необходима скважина большой глубины. В работе используются такие приспособления, как: стакан, сформированный из отрезка трубы с заостренным торцом для улучшения срезания грунта; желонка – кусок трубы, оснащенный клапаном, благодаря чему грунт проникает внутрь и не выходит наружу; долото – применяется при встрече со скальными грунтами; лебедка – облегчает спуск стакана; каркас с ударной штангой; трос – прочное стальное приспособление, перемещающее стакан на необходимую глубину.

При вибрационном методе бурения разрушение породы благодаря воздействию высокочастотных колебаний, создаваемых специальным инструментом –вибропогружателем или вибромолотом. Применяется для бурения мягких и рыхлых пород на глубине до 15-20 м. и для создания скважин небольшого диаметра. Это достаточно производительный метод. Извлечение породы происходит при помощи зонда в виде керна. Установка для данного метода состоит из: вибратора или вибромолота, мачты лебедки и двигателя. Эффективность работы зависит от таких показателей, как: момент эксцентриков, частота и амплитуда колебаний.

Рассмотрим, как протекает процесс бурения на основе вращательного способа. На начальном этапе производятся георазведывательные работы, чтобы определить точное место расположения скважины. В идеале, если оно будет находиться рядом с точкой использования источника. Но в силу природных особенностей, это не всегда представляется возможным. Перед организацией бурения необходимо запастись водой: либо позаимствовать у соседей, либо привезти на машине. Как вариант, подойдет естественный источник, например, водоем.

Рядом с собранным и установленным оборудованием выкапываются два приямка, маленький и большой, и соединяют их траншеей. Всасывающий шланг мотопомпы опускается в приямок. Для подачи бурового раствора с другой стороны шланг соединяется с вертлюгом установки.

На вертлюг устанавливают бур, который будет далее проникать в грунт. Он будет приходить в движение благодаря двигателю. Между буром и вертлюгом постепенно добавляются штанги, в которые будет попадать раствор, а затем в бур. При бурении фильтр иногда используют, а иногда нет. В песчаной скважине он необходим для очищения от твердых составляющих. Скважина в водоносных песках делается глубиной 10-50 м. Для ее обустройства применяют обсадные трубы и сетчатый фильтр. Для более легкого монтажа используют трубу с диаметром меньшим, чем отверстие скважины. Колонна опускается до водоносного горизонта. Чистой водой промывают фильтр. Скважина прокачивается. Для скважины без фильтра: когда труба достигает плотного слоя, в нее вставляется бур и работает до водоносного слоя. Вода в этом слое достаточно чистая.

Большое количество скважинных насосов идет в комплекте с кабелем. Иногда длины кабеля не хватает, поэтому необходимо его удлинить методом пайки. Чтобы кабель соединить с насосом, нужна термоусадочная муфта. На данном этпе не стоит экономить, так как попадание воды может привести к замыканию и выходу из строя двигателя насоса. Термоусадочная трубка продевается в кабель, который подготавливается для пайки. Кабель очищается специальным инструментом кримером по 2 см. с каждой стороны.

Таким же образом все делается со стороны глубинного насоса. На очищенное соединение надевается маленькая термоусадка. Концы кабелей скручиваются между собой. Перед пайкой соединение обрабатывается флюсом или кислотой.

Разжаренным паяльным молотком производится процесс пайки. После остывания, соединение обрабатывается сырой резиной для герметизации. На место пайки устанавливается муфта. Под температурой она начнет стягиваться. Горелку с молотком можно заменить обычным паяльником. Кабеля выбираются в зависимости от глубины установки и мощности погружного насоса. Наша компания поможет подобрать правильное сечение. Для большей надежности места пайки обматываем изолентой.

На следующем этапе вкручивается обратный клапан, ниппель и переходная муфта. Для плотной герметизации используется пакля и паста для уплотнения резьбовых соединений. В патрубок для насоса вкручивается ниппель. Если обратный клапан имеет внешнюю резьбу, ниппель не нужен. Обратный клапан используют для того, чтобы вода каждый раз не стекала системой обратно в скважину. Это может вызывать падение давления, и автоматик начнет включать насос, пока он не выйдет из строя. Иногда клапан присутствует в насосе, но лучше поставить отдельный. При установке клапана нужно учесть направление воды, неправильно поставив, насос не сможет поднять воду. В клапан вкручивается переходная муфта. Компания Бурвода устанавливает только качественные муфты. Погружной насос висит на трубе, поэтому лучше на мелочах не экономить.

Трос подбирается в зависимости от глубины. Для не очень большой можно взять диаметром 5мм. Он служит страховкой при установке. Рекомендуется ставить только нержавейку. Для надежности трос закрепляется зажимами. Труба, через которую будет подаваться вода, подключается к насосу через переходную пластиковую муфту. Труба, муфта и нержавеющий трос скручиваются изолентой. Для частного дома подойдет пластиковый оголовок. Трос через карабин подсоединяется к оголовку, который оснащен муфтой. Для домашних насосов подойдет пластиковый оголовок.

Перед монтажом насоса снимается заглушка со скважины, предварительно поставленная для предотвращения доступов и попадания инородных предметов. Насос устанавливается на нужную глубину и готов к подключению.

В основном все однофазные насосы включаются напрямую при подаче напряжения 220 В или через автоматику. С трехфазными наосами ситуация другая: нужен специальный пульт помимо автоматики. Можно использовать пуль на 2 кВт с устройством плавного пуска, он также защищает насос от обрыва фаз, перегрузки и короткого замыкания. Причиной выхода насоса из строя являются перепады напряжения, поэтому желательно поставить защитное реле. Оно будет отвечать за подключение и отключение насоса. Пульт можно посадить на обычные дюбеля с саморезами, а силовой кабель провести от столба со щитком. Перед подключением системы тестером нужно проверить фазы, чтобы не оказалось одноименных. Одинаковые фазы опасны для глубинного насоса. Он может выйти из строя. Если напор воды маленький, можно попробовать поменять фазы местами, так как насос может крутиться в другую сторону.

Далее необходимо сделать обвязку скважины. Обвязка может получиться разной. Главное, придерживаться схемы подключения. К магистрали подключается гидроаккумулятор, например объемом 100 л. Важно обратить внимание на размер штуцера. На данный объем берется 1 дюйм. На штуцер накручивается тройник с компрессионными муфтами. В баке есть проточная груша, это означает, что сверху бака можно поставить автоматику. В обычном варианте подключение происходит через пятерник. Устанавливается реле и манометр. В кессоне устанавливаются краны, например на полив и выход к зданию. Нужно позаботиться о сливе воды, чтобы зимой она не замерзла. На выходе со скважины устанавливается страховочный обратный клапан.

Скважина – это сложное технологическое изделие, поэтому, перед началом эксплуатации лучше разобраться с ее техническими характеристиками. Для ее стабильной и бесперебойной работы необходимо производить техосмотры и обеспечивать плановое обслуживание. Оно предусматривает ряд мероприятий, результат которых желательно записывать в журнал. Своевременно выявление проблем предотвратит выход деталей скважины из строя и обеспечит долговременную работу. Все эти действия обеспечивает компания Бурвода. Она проводит не только ремонт, но и профилактические мероприятия, позволяющие избежать серьезных поломок и наслаждаться чистой водой в достаточном количестве. Обслуживание скважины включает:

1. Замер статического и динамического уровня. Производится электроуровнемером. Уровень воды в скважине должен быть выше верхней части насоса на 3-5 м.
2. Замер дебета скважины. Определяется секундомером и мерной емкостью. Отсоединяется водоподающая магистраль, к насосу присоединяется патрубок, включается насос и замеряется производительность. Снижение удельного дебета не должно превышать 15% от данных в паспорте.
3. Определение исправности герметизирующего оголовка. Проводится визуальный осмотр.
4. Определение исправности сантехнической фурнитуры. Проверяется герметичность фитинговых соединений и отсутствие течи воды, надежность работы кранов, клапанов, манометров и наличие зимнего слива воды.
5. Осмотр кессона, колодца или насосной подземной камеры. Проверяется состояние гидроизоляции, наличие дренажа и вентиляции.

6. Определение сопротивления изоляции обмоток эдектродвигателя погружного насоса, а также его нагрузки.
7. Проверка погружного насоса при работе. На слух определяется звук, должен быть равномерный и монотонный.
8. Определение максимального напора насоса. Насос включается в работу, и по манометру на трубопроводе определяется развиваемый насосом напор. Он должен быть не ниже 15 от номинального значения.
9. Проверка системы автоматического управления. Наружный и внутренний осмотр пульта или станции управления.
10. Проверка состояния изоляции проводов схемы, контактных соединений, измерение сопротивления изоляции электрических цепей станции, обследование автоматических выключателей, магнитных пускателей и реле, а также предохранителей и работы станции управления. Сопротивление изоляции должно быть не менее 4 Ом, а кабель должен соответствовать необходимому сечению.
11. Проверка гидроаккумулятора. Определяется герметичность мембраны и давление пневматической части. При необходимости докачивается давление.

При необходимости проверяются также трубопроводы, водонапорные башни и резервуары. На основании техосмотра Бурвода выдает акт техосмотра или предписание с указанием неисправностей и рекомендаций по замене оборудования.

Основное отличие буровых компаний состоит в том, какими буровыми установками они это делают. Некоторые используют малогабаритные установки, некоторые – более крупные. Но ценность компании не в том, что она использует в своей работе, а в профессионализме бурильщиков, то есть, их опыте в этом деле: сколько лет они этим занимаются, сколько пробурено скважин, отзывы заказчиков. Надежность компании Бурвода подтверждается 20-летним опытом работы. Некоторые компании, проработав один сезон, меняют номера телефонов. Чего не скажешь о Бурводе. Также стоит обратить внимание на следующие моменты:

1. Проводит ли компания разведочное бурение. Очень редко, но такое все же бывает, что бурят скважину, а воды нет, и буровая компания отказывается бурить скважину дальше. Бурильщики берут плату за это. Чтобы не было такого недоразумения, этот момент стоит обговорить заранее. Иногда заказчик рассчитывает на глубину скважины  такую же, как у соседей, и не дает бурить далее, достигнув определенной глубины скважины на своем участке. Это нужно обговаривать с буровой компанией также заранее, готовы ли они на такие условия. Прежде всего нужно понимать, что это природа, и под землей вода может залегать на разных глубинах.
2. Дебет скважины. Бывает, что в пробуренной скважине после того, как запустят насос и начнут откачивать воду, заканчивается вода. В договоре должен быть указан минимальный требуемый дебет скважины м.куб/час. Это нужно обсудить до начала выполнения работ. Выяснить, какая оплата будет взиматься, если вас не устроит дебет скважины. Насос нужно подбирать, соответствующий предполагаемой глубине.

3. Фильтр. Некоторые бурильщики в целях экономии  делают его из дешевой некачественной сетки и не заморачиваются грамотным построением конструкции скважины. От такой скважины радость будет не долгой, так как обычная сетка под водой в агрессивной среде через 2-3 года разрушится, и повалит песок, залив скважину до верхних границ фильтра и закроет поступление воды. То есть, она начнет быстро заканчиваться и будет грязной. Здесь уже не поможет никакая промывка скважины, и придется бурить новую. Это может произойти в ситуации. если насос находился  выше верхней границы фильтра. Если насос установлен на забое скважины, то есть на самом дне, то его просто завалит песком, он присосется и сгорит. Вручную без промывки его уже не удастся вытащить. Недобросовестная компания может сделать фильтр из москитной сетки. У ее клиентов позже обязательно начнутся проблемы со скважиной: вода начинала идти с песком и глиной.
4. Срок гарантии скважины. Важно, чтобы компания его предоставила.

Наша компания БурВода — эксперт по вопросам водоснабжения в Киевской области с опытом работы более 20 лет. Современное оборудование и опытный коллектив позволяют нам справиться с любой задачей, ведь наша компания выполняет более 100 заказов ежегодно. Наши технологии и оборудование для бурения скважин позволяют жителям Киевской области бесперебойно получать чистую воду.