Артезианская скважина — как бурят на известняк

Одно из распространенных решений задачи автономного водоснабжения — бурение артезианских скважин. В отличие от неглубоких абиссинок и скважинных источников на песке, здесь не обойтись без специальных установок, оборудования под управлением квалифицированных специалистов, обязательно имеющих большой опыт буровых работ.

Особенности артезианских скважин

Артезианскими называют скважины, которые доходят до водных бассейнов, находящихся под известняком и в трещинах его структуры.

Обычно под артезианскими подразумевают скважины большой глубины, однако это утверждение не всегда верно. К примеру, в южных районах Московской области глубина залегания известковых пород начинается от 20 м, в то время, как в северной области известняк может находиться на 180 м.

Отличительные особенности артезианок:

Чистая прозрачная вода.
Высокий дебит источника (в бытовых может быть более 25 кубов в час), позволяющий снабдить водой несколько индивидуальных домов и даже небольшие поселки.
Артезианки не заиливаются, имеют долгий эксплуатационный срок. На них дается самая долгосрочная гарантия в 10 лет.
Главный недостаток многих артезианок — минерализованная вода, которая нуждается в очистке от солей металлов (железа) и сероводорода.
конструкция артезианской скважины

Буровая техника и ее заезд

Для бурения артезианских скважин в основном используют роторные буровые установки (УРБ), которые размещают на шасси автомобилей ЗИЛ 131, Урал и Камаз. Также понадобится водовозка с цистерной для воды.

буровая техника на участке

Если бурение происходит на удаленном от города участке и длительный срок, для проживания рабочих пригоняют кунг — прицеп в виде домика на колесах.

площадка для бурения

Не всегда на частной территории имеется избыток свободного пространства для размещения всей этой техники, в некоторых случаях возможность беспрепятственного бурения не столь очевидна.

В этом случае на объект выезжает инженер. Он определяет возможность размещения крупногабаритной техники, согласовывает с хозяином точку бурения, находит место для отвода воды.

Заказчик может быть полностью уверен, что на участок заедет буровая техника, если на его территории: имеются ворота шириной не менее 3 м, свободная площадка размером 12х4 м и отсутствуют провода на высоте ниже 7 м в месте бурения.

Нередко возникают ситуации, когда на небольших дачных участках невозможно разместить крупногабаритную технику. Другая проблема крупногабаритной тяжелой техники — весенняя и осенняя распутица.

В этом случае используют малогабаритные буровые установки (МБУ). Несмотря на малый вес и размеры, лучшая техника этого класса способна бурить скважины глубиной до 170 м.

В самых сложных ситуациях, когда въезд любой техники на участок невозможен, малогабаритные установки могут быть подняты краном и поставлены в любую точку на участке. Также с помощью МБУ можно проводить бурение в зданиях.

Подготовка к бурению

После заезда буровой установки и расположения в нужном месте, проводят подготовительные земляные работы. В точке бурения выкапывают небольшой приямок, а в нескольких метрах от него яму поглубже (зумпф). Прорытые углубления соединяют каналом, а в зумпф сразу или чуть позже высыпают буровой раствор. Назначение этого компонента достаточно широко: он укрепляет стенки скважины, облегчает проходку, смазывает и охлаждает буровую коронку, шарошечное долото.

подготовка к бурению

Далее готовят буровые штанги, покрывая их графитовой смазкой.

Обсадные трубы

Для обсадки артезианок используют трубы из стали и полимеров. Первые обычно имеют наружную и внутреннюю резьбу, реже встречаются варианты с приварными резьбовыми муфтами. Ответственные производители делают стальные трубы обсадки из углеродистой стали марки не ниже Ст20, обладающей более высокими прочностными характеристиками и антикоррозионными свойствами, чем низкоуглеродистые сплавы (Ст3, Ст5). Наружные диаметры труб из стали могут быть 83, 89, 95, 102, 108, 114, 127, 133, 140, 152, 159, 168 мм.

обсадные трубы для артезианской скважины

Среди полимерных обсадных труб наибольшей популярностью пользуются изделия из непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ), которые тяжелее воды. Для их стыковки используется резьбовое и раструбово-резьбовое соединения. Основные типоразмеры НПВХ-труб: 90, 113, 125, 140 и 165 мм.

Также для обсадки применяются трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД) диаметрами 94, 110, 117, 125, 135, 140, 160 мм. Так как полиэтилен считается относительно мягким материалом, ПНД-трубы практичней использовать в качестве второй обсадной колонны внутри стальной.

Намного реже на рынке можно обнаружить обсадные трубы из полиэтилена высокого давления (ПВД) и морозостойкого полипропилена (МПП), которые ни в чем не превосходят широко используемую обсадку из НПВХ.

Проведение буровых работ

Существует несколько технологий бурения артезианок, основные из них: роторное, шнековое и пневмоударное.

Для наиболее распространенной роторной проходки обычно используют шарошечное долото из трех конусных шарошек, оснащенных зубьями и имеющих столько же отверстий для выпуска воды. Шарошка дробит и скалывает породу, может проходить грунты любой плотности.

бурение артезианской скважины

При роторном колонковом бурении на конец трубы накручивают коронку с алмазными или твердосплавными металлическими резцами. В результате порода разрушается не полностью, и часть ее остается в трубе. Колонковое бурение позволяет точно определить структуру грунта и способствует безошибочному выходу на водоносные слои. Правда, при проведении буровых работ придется многократно извлекать трубу из скважины и очищать ее внутренние стенки от грунта.

Обычно бурение проводят следующим способом:

Выливают в зумпф воду из цистерны и разводят ей буровой раствор.
Подсоединяют к элеватору буровой установки трубу с шарошкой или коронкой, после чего начинают бурение.
Опускают рукав от бурового насоса в яму с водой, включают агрегат и подают воду в трубу с буром.
По мере углубления, к буровой трубе прикручивают дополнительные полые штанги.
После вскрытия водоносного горизонта (определяется по резкому уходу промывочной жидкости из приямка, составу вымытого грунта) извлекают долото (коронку) и приступают к обсадке.
Глубокие артезианки обсаживают стальными трубами диаметром 133 (реже 140 и 152 мм) с толщиной стенки не меньше 4 мм. Первая опускаемая труба имеет на торце зубцы и вкручивается в известняк во избежание попадания в скважинный канал грунтовых вод.
После установки обсадной колонны из металлических труб, внутрь ее помещают шарошечное долото меньшего диаметра и продолжают проходку на несколько метров в известняк.
Затем долото извлекают и приступают к обсадке из НПВХ труб. К 133 металлической трубе отлично подходит 117 пластиковая, в которую легко входит стандартный скважинный насос диаметром около 100 мм.

монтаж обсадных труб в артезианскую скважину

В глубоких артезианках не используют фильтры — вода поступает в скважину через открытый ствол, который был пробурен долотом меньшего диаметра.

Если артезианка имеет небольшую глубину, ее обсаживают пластиковыми НПВХ трубами с толщиной стенки не менее 8 мм.

Так как напор воды в скважинах малой глубины невелик и соответственно меньше дебит, последний увеличивают перфораций в стенках труб. Для этого в самой нижней или нескольких трубах (длина фильтрующей части может доходить до 6 м) сверлят отверстия и обсаживают их в известняк.

После обсадки скважины можно принять дополнительные меры для предотвращения попадания в нее поверхностных вод. Для этого обсадную колонну герметизируют цементом или специальной американской глиной с песком.

Прокачка скважины и определение ее параметров

После бурения в скважинном канале остается грязная вода, которую следует выкачать (прокачать скважину). Для этих целей используют мощный погружной насос. Опущенным в скважину агрегатом воду выкачивают до тех пор, пока выходящий из напорного рукава водный поток не станет прозрачным.

прокачка скважины

Статический уровень замеряют через час после бурения. Для его определения в скважину опускают груз на шнуре и по всплеску делают отметку. Можно воспользоваться любым плавучим не слишком легким предметом (фрагментом древесины) и сделать отметку на бечевке при ее ослаблении после опускания дерева. Измерением длины опущенного шнура находится статический уровень от водного зеркала до поверхности земли.

Далее опускают в скважину насос и начинают качать воду минимум полчаса, а лучше час. В процессе выкачивания наполняют мерную емкость с засечкой времени. К примеру, если бутыль в 5 литров заполняется за 20 сек, в минуту можно наполнить 15 л, а в час 900 л. В переводе на общепринятые единицы мы получим дебит 0,9 м3/ч.

Сразу после отключения насоса замеряют динамический уровень по аналогии со статическим, опуская в скважину плавучий или тяжелый груз.

Данные о динамическом, статическом уровне и дебите скважины вместе с ее глубиной и конструкцией должны быть указаны в паспорте. На основании этой информации в дальнейшем выбирается бытовой скважинный насос, которым может быть как погружной агрегат, так и поверхностная насосная станция.

Обустройство скважины

Существуют два основных метода обвязки скважинных источников. Первый заключается в устройстве кессонного колодца вокруг обсадной трубы. Кессон может быть покупным из металла, пластика или сделан самостоятельно. Чаще всего своими руками кессоны делают из колодезных бетонных колец.

обустройство скважины с кессоном

В кессон можно поместить целую насосную станцию или оборудование для обвязки погружного электронасоса — гидроаккумулятор, реле давления и сухого хода, манометр.

Также из кессонного колодца выводят трубопровод для полива огорода, при необходимости в нем устанавливают распределительную коробку для подачи питания на насос.

Верх обсадной колонны накрывают специальным оголовком, защищающим скважину от попадания мусора, к которому за трос подвешивают насос. Через оголовок выводят наружу напорный трубопровод из полиэтилена низкого давления (ПНД) и кабель питания.

Второй вариант обустройства скважины — подключение насоса через специальный адаптер. Для этого сбоку обсадной колонны выкапывают рабочий приямок, и специалист сверлит в стенке трубы сквозное отверстие ниже поверхности примерно на 1 метр. При помощи специальной монтажной штанги с резьбой на конце в отверстие помещают одну из составных частей адаптера и прижимают ее к трубе накидной гайкой. К этой части адаптера подключают водопровод, идущий в дом.

обустройство скважины с адаптером

Ко второй половине адаптера прикручивают напорный ПНД трубопровод, подключенный к насосу, и опускают всю конструкцию в скважину, соединяя обе части адаптера в замок под названием «ласточкин хвост».

Наверх обрезанной обсадной колонны помещают специальную крышку с клеммной коробкой, к которой подвешивают за трос насос и подключают кабель его питания.

Вся эта система вместе с крышкой может быть закопана под землю для защиты от вандалов. При адаптерном подключении насосную станцию или приборы автоматики погружного насоса вместе с гидробаком придется размещать в доме.

Бурение артезианских скважин крупногабаритными и малыми буровыми установками доступно в любое время года и дешевле обходится зимой. Обычно на глубокие артезианки ставят две обсадные колонны — наружную металлическую и внутреннюю пластиковую, не ухудшающую качество воды из-за коррозионных процессов.

бурение скважин на воду
Бурение скважин
Бурение песчаных и артезианских скважин до 200 м
дебит скважин
Дебит скважины
Как определить дебит скважины после бурения
чистка скважины на воду
Чистка скважин
Чистка скважин от ила и песка, восстановление дебита скважин