Что такое артезианская скважина и как её пробурить

Обустройство и автоматика

Обустройство скважины кессоном

Для подачи воды в дом скважину необходимо обустроить и взаимно согласовать с водопроводом. Обустройство скважины водоснабжения в последние годы претерпело радикальные изменения. Традиционная схема (см. рис. справа) – кессон, бетонный или стальной, или каменный приямок, требующий большого объема дополнительных земляных работ и полезной земельной площади под себя, уходит в прошлое. Сейчас скважины на воду все чаще оборудуются скважинными адаптерами, см. рис. ниже. Поставить адаптер дело довольно кропотливое, но с кессонно-приямочной маетой несравнимое:

• Как только пошла вода, по скорости ее осветления судят, насколько еще можно углубиться, и обрезают в размер сверху последнюю обсадную трубу.
• Перед ее установкой траншею к дому на глубину, большую нормативной глубины промерзания грунта.
• В трубе заранее сверлят отверстие под адаптер и ставят его, заглушив патрубки. Если ставить прямо в скважине, может туда булькнуть.
• Ставят трубу и добуриваются, ориентировав выход адаптера в траншею на глубине больше глубины промерзания.
• Раскачивают скважину, ставят фильтр, опускают насос, подключают подающую трубу насоса и транзитную в дом к штуцерам адаптера, прокладывают кабель насоса.
• Ставят крышку скважины, когда вода пошла в бак, засыпают траншею – все.

Обустройство скважины скважинным адаптером

Водоснабжение частного дома из скважины имеет свои особенности, но они не помешают потом подключиться к коллективному водопроводу или запитаться водой из колодца. Переделывать ничего не придется, только надежнее будет.

Во-первых, необходим напорно-накопительный бак. Дебет не артезианской скважины может по непонятным причинам падать вплоть до полного прекращения, а потом вода вновь идет как ни в чем не бывало. Во-вторых, за баком по току воды нужен как минимум 2-х ступенчатый мембранный фильтр. В коммунальных водопроводах качество воды непрерывно контролируется, чего дома нет. А вдруг где-то в зоне питания пласта техногенная авария или несанкционированный сброс загрязнений? Все уже и забыли, когда это было, а плохая вода как раз подошла к скважине.

Наконец, домовый водопровод должен соответствовать принципу постепенного равномерного отбора воды, о котором говорилось в начале. Кооперироваться с соседями, как при постройке общего септика, в данном случае не лучший выход. Вдруг дебета на всех не хватит, вместо сообщества будет склока. Т.е. нужна автоматика, включающая насос на подкачку, едва кто-то где-то кран открыл.

Тут возможны 2 варианта. Первый – напорный бак с поплавковым краном на теплом чердаке. Всей автоматики – шток, проходящий во втулке сквозь крышку бака и опирающийся на рычаг поплавка, да микровыключатель (микрик) на 6-10 А с нормально замкнутыми контактами в цепи электропитания насоса. Пока бак полон – шток давит на рычажок микрика, насос обесточен. Чуть пошла вода в дом – шток опустился, микрик сработал, насос пошел качать.

Однако, во-первых, нужно утеплять чердак, что стоит немалого труда и средств. Второе – насос, от него потребуется лишних метров 4-5 напора, а для 2-этажного дома и все 8-9, так что и насос оказывается дорогим. В-третьих, протечка бака или неисправность поплавка приведут как минимум к замоканию потолка. Поэтому более дешевой и надежной выходит все-таки современная автоматика для скважин водоснабжения, управляемая микроконтроллером, отслеживающим расход, давление воды и периодичность включения насоса. Домовый водопровод тогда выполняется с герметичным мембранным накопительным баком в подвале.

Как сделать фильтровую скважину

Первое, что нужно сделать перед тем, как бурить фильтровую скважину, – опросить ближайших соседей, если у них похожий источник воды. Главное – узнать, с какой глубины они добывают воду. Если придется забуриваться более чем на два десятка метров, то придется нанять бригаду профессионалов или взять в аренду специальное оборудование.

В случае расположения слоя с водой на меньшей глубине можно обойтись подручными инструментами.

Выбрав удобное место, удаленное от куч мусора, выгребных ям и других загрязнителей, выкопайте яму 150х150х150 см. Ее стенки рекомендуется укрепить листами из дерева или металла.

Лебедка и тренога для ударной проходки

Теперь необходимо соорудить треногу, на которой впоследствии закрепят лебедку. Ниже дается инструкция того, как соорудить эту конструкцию, необходимую для подъема бура.

Буровая установка, для бурения скважины, вращательного типа

Шаг 1. В концах трех брусков с двадцатисантиметровым сечением вырезают отверстия для трубки, которой соединят эти опоры треноги.

Шаг 2. Треногу ставят над местом бурения, закрепляя опоры, чтобы уберечь их от заглубления в грунт в процессе эксплуатации.

Шаг 3. Закрепляют к треноге лебедку: электрическую сверху, механическую внизу.

Шаг 4. К лебедке цепляют бур.

Можно приступать к бурению, являющемуся циклом, который повторяется, пока не будет достигнут водоносный слой, и включает в себя следующие действия:

• к установленному строго вертикально буру крепят рукоятку;
• два работника двигаются по часовой стрелке, вкручивая бур в почву;
• примерно каждые полметра бур поднимают, чтобы стряхнуть с него грунт;
• при достижении водоносного слоя спускают в пробуренную скважину насос для откачки грязной воды.

  Откачка грязной воды

Как только начала поступать чистая вода, можно приступать к обустройству скважины, включающему в себя отсыпку донного фильтра, монтаж обсадных труб, насосного оборудование, оголовка и кессона.

Щелевые фильтры

Обсадные трубы

Герметизация скважины

Таким образом, пробурить скважину на песке или абиссинский колодец можно самостоятельно, применяя подручное оборудование. Если нужен больший дебет воды, то придется выделить существенную сумму средств и нанять организацию, чья деятельность связана с бурением артезианских скважин.

При выборе бурильщиков лучше остановиться на той компании, которая обладает несколькими бурильными установками и не предлагает пластиковые обсадные трубы. Кроме того, у этой фирмы должен быть гидролог.

Прочистка скважины

Восстановление скважин

Артезианская

Артезианский вид скважины для воды имеет такую конструкцию:

Конструкция артезианской скважины.

1. Ширина скважины различна по всей своей длине. По достижении слоя известняка она имеет диаметр в 133 мм, следующий сегмент идет с диаметром в 114 мм, а самый маленький на уровне фильтрового отстойника имеет диаметр в 93 мм.
2. По первому верхнему сегменту устанавливается обсадная труба, которая защищает стенки от осыпания и попадания в воду мусора, грунтовых вод, частиц осыпающегося грунта.
3. Примерно на половине первого сегмента находится так называемый статический уровень воды, т.е. зеркало.
4. После прохождения слоя песка и глины идет слой известняка. Начинается второй сегмент, его стенки защищаются при помощи перфорированного волокна.
5. Именно известняк содержит водоносный слой, обеспечивающий наполнение скважины, часто этот горизонт называют артезианским.
6. Нижняя часть называется фильтровым отстойником, стенки скважины не защищаются.

Глубина такой скважины во многом зависит от региона. Например, для Подмосковья это 20-220 м, поэтому обязательно надо провести геологические исследования, чтобы расходы на сооружение конструкции не были слишком большими.

Глубина артезианской скважины может достигать от 20 до 220 метров.

Для бурения применяется обсадная труба на 133, 159 мм, для водозабора используются трубы с большим диаметром, достигающим 219, 325, 425 мм. Для верхнего сегмента обязательно используется обсадная труба из металла, которая создает надежный герметичный слой между известняком и верхними грунтовыми водами. Время бурения обычно занимает 3-15 дней. Продолжительность и сложность работ зависит от глубины и грунта.

Из преимуществ этого вида необходимо отметить:

• длительный срок службы одной скважины, который достигает 30-50 лет;
• отличная производительность;
• скважина не заиливается в течение всего времени эксплуатации;
• от погоды использование скважины никак не зависит.

Есть и существенный минус, для устройства такой скважины обязательно лицензирование, без него устройство и эксплуатация невозможны.

Выбор необходимого оборудования

Самым важным этапом в обустройстве скважины является подбор оборудования, поскольку именно от него будет зависеть ее период эксплуатации и качество работы

В основном следует обратить внимание на выбор: . кессона;
гидроаккумулятора;
оголовка;
насоса.

• кессона;
• гидроаккумулятора;
• оголовка;
• насоса.

Кессон

Он необходим для защиты устья от внешних негативных воздействий. Подобное устройство служит своеобразной емкостью, предохраняющей верхние метры ствола выработки от воздействия низких температур в земле.

Герметичный контейнер кессона еще может использоваться как технологический объем для установки разного оборудования, которые обслуживают скважину. Монтаж в нем автоматики, очистительных фильтров и прочих устройств позволяет сэкономить пространство в доме.

Производят кессоны из разных материалов: пластика, металлических конструкций или бетонных отливок. Установка этого оборудования особенно подходит в наших климатических условиях, ведь при суровых зимах грунт на дачной территории промерзает на глубину до полутора метров. Поэтому горизонтально проходящие трубопроводы должны располагаться ниже уровня промерзания.

Кессонный люк, установленный на верхней части устройства, как правило, утепляется листовым пенопластом. Внутри оборудования можно разместить лестницу.

Насосные устройства

Насос выступает основным элементом всей системы. При этом он может быть следующих типов:

• Погружной. Этот вибрационный насос является бюджетным вариантом. Его довольно редко применяют для обустройства системы водоснабжения, поскольку он имеет слишком низкую производительность. Более того, он способен даже разрушить стенки скважины.
• Центробежный. Такой агрегат является профильным оборудованием для водоснабжения из выработки.
• Поверхностный. Применяется лишь тогда, когда в скважине динамический уровень живительной влаги не опускается ниже семи метров.

Сегодня на рынке представлено много моделей скважинных насосов. Выбор их параметров происходит по характеристикам скважины и системы водоснабжения.

Кстати, в случае поломки насоса придется не только приобретать новый, но и платить за поднятие сломанного и монтаж купленного. Именно поэтому следует подходить более серьезно при выборе производителя.

Конструкция гидроаккумулятора

Данное оборудование для скважины используется для предотвращения гидроудара и регулировки давления содержимого трубопроводов. Еще гидроаккумулятор поддерживает минимальный уровень жидкости в системе.

Внутри этого устройства при нормальном функционировании находится запас живительной влаги, а также поддерживается минимальное давление. При использовании гидроаккумулятора насос включается реже, да и изнашивается меньше.

Конструкция такого устройства схожа с компенсационным баком, который применяется в отопительных системах. Но изготавливается гидроаккумулятор из других материалов, они не контактируют с водой и не меняют ее качество. Мембрана в нем создается из пищевой резины.

Оголовок для обсадной трубы

Предназначено это устройство для защиты от попадания мусора в ствол. Помимо этого, оно является опорой для подвески водоподъемной колонны и насоса. Оголовок создается из металла или пластика. В первом случае он способен выдерживать до 500 кг, а во втором ― до 200 кг. Соединение должно быть герметичным с применением резиновой прокладки.

Разновидности скважин для воды на какую глубину бурить скважину

Устройство не является гарантией поступления кристально чистой и полезной воды. Даже в добытой с глубины в десятки метров воде могут быть различные примеси. Например, для песчаных (или «на песок») скважин характерно присутствие определенного количества органических отложений. Вода из артезианских скважин лишена этих недостатков, однако в ней возможно повышенное содержание солей металлов и незначительное присутствие сероводорода. Что же делать, чтобы обеспечить подачу в дом чистой воды?

Прежде чем начинать бурение скважины для воды, специалисты оценивают возможности водоснабжения за счет подземных вод, проверяя по гидрографическим картам наличие водоносных горизонтов, глубины их залегания и предполагаемое качество воды. Кроме того, благодаря накопленному опыту, компании со стажем знают практически все районы своей работы. Однако гарантировать факт наличия воды, и в первую очередь ее качество, невозможно.

Достаточно высокая вероятность получения качественной и чистой воды есть лишь в случае бурения артезианской скважины «на известняк». Однако стопроцентной гарантии не даст ни один специалист. В каждом водоносном слое есть различные зоны, течения и т. д. Качество воды может отличаться даже в двух поблизости расположенных скважинах. При этом скважина «на песок» — это вообще кот в мешке. Помогло бы предварительное или разведочное бурение, но это затратное мероприятие, и при устройстве скважин на частных подворьях его не производят.

В любом случае наиболее надежно – бурить скважину не «на песок», а «на известняк». Вода из такой скважины обычно свободна от загрязнений антропогенного характера, то есть связанных с деятельностью человека. В скважине «на песок» вероятность попадания загрязнений с поверхности земли, пусть и в небольших количествах, есть. Поэтому в общем случае действует правило: чем больше глубина скважины, тем больше защищена вода от поверхностно-техногенных загрязнений и тем она чище. Например, наиболее вероятно, что вода из песчаной скважины глубиной 20-30 м будет чище, чем вода с глубины в 10 м в той же местности, а вода из артезианской скважины «на известняк» будет чище воды из скважины «на песок».

Однако зачастую артезианская вода обладает высокой жесткостью и повышенным содержанием железа, и даже глубина в 100 м не гарантирует отсутствия примесей природного характера. Поэтому желательно, чтобы при бурении подрядчик делал экспресс-анализ воды на предмет присутствия железа и солей жесткости. О наличии или отсутствии сероводорода скажет неприятный запах и повышенная мутность. Если же вода прозрачна, обладает приятным вкусом, а экспресс-анализ показывает удовлетворительные результаты, то бурить глубже не обязательно, даже если водоносный слой расположен на глубине 20-30 м.

Виды скважин

Буровая скважина представляет собой длинную узкую полость в горной породе – ствол. При бурении в ствол опускают буровой инструмент (буровой снаряд или просто бур) на жесткой сборной штанге из труб (буровая колонна или буровая штанга) или тросе. В стволе помещается труба или несколько концентрических труб – обсадка (case pipe, case string) – предохраняющая стенки ствола от обрушения и держащая давление породы. Обсадка может сидеть в стволе плотно или с некоторым промежутком – затрубным пространством; его заполняют засыпкой либо глиной (глиняный замок) или заливают бетоном. Нижний конец ствола может быть открытым, заглушенным или оканчиваться ступенчатым сужением – забоем. Внизу или в забое добычной скважины для жидких ископаемых делают заборное устройство. Верхняя часть обсадки называется оголовком скважины. Вокруг оголовка или в нем помещают комплекс устройств, составляющих обустройство скважины. Из множества конструкций скважин самостоятельно проходят более всего виды, представленные на рис; более подробная схема скважины с обсадкой показана там же, поз. 5.

Конструкции скважин на воду

Бурение скважины-иглы без копра

1 – скважина-игла. Буровая штанга, обсадка и буровой снаряд составляют одно целое; бур так и остается в земле. Проходят скважину-иглу ударным способом, см. далее. Копёр, набор буровых инструментов и пр. оборудование для бурения скважин с отдельной обсадкой для скважины-иглы не требуется, см. рис. справа. Скорость проходки доходит до 2-3 м/час, а предельная глубина, достигнутая таким способом, составляет около 45 м. Скважины-иглы применяют для устройства абиссинских колодцев, особенно на даче. Дебет скважины-иглы невелик, но в летнее время достаточно стабилен. Срок ее службы не зависит от интенсивности и регулярности водозабора, однако непредсказуем: есть абиссинские колодцы, дающие воду вот уже более 100 лет, но может иссякнуть за полгода. Ремонту скважина-игла не подлежит, пройти ее можно только в не очень плотных и однородных грунтах. Максимальный диаметр буровой штанги при бурении без копра – до 120 мм, что достаточно для погружного насоса калибром 86 мм.

2 – несовершенная скважина. Она как бы висит в пласте. Не требует тонкого знания геологии и навыков буровых работ, но дебет меньше и качество воды хуже максимально возможного для данного пласта. Качество воды можно получить максимальное, если скважина внизу заглушена. Кроме того, возможно т. наз. затягивание бурового инструмента и обсадной трубы вглубь. «Самомобойные» скважины чаще всего несовершенные; большая часть дальнейшего материала касается их. Несовершенными бурят и скважины в мощных водоносных пластах, т.к. при заглублении в пласт уже на 1,5-2 м дебет стабилизируется и глубже почти не растет.

3 – совершенная скважина. Обсадка опирается на кровлю подстилающего водоупорного пласта. Дебет и качество воды максимальны, но для проходки совершенной скважины необходимы точные знания местной геологии и опыт буровика, иначе, во-первых, обсадку может затянуть в подстилающий пласт, если он пластичен. Во-вторых, можно при бурении проткнуть подстилку, и вода уйдет вниз; это особенно актуально в засушливых местах с тонкими пластами. В-третьих, всего 1 неправильно забуренная совершенная скважина способна причинить серьезный ущерб местной экологии.

4 – скважина с забоем. Может быть как совершенной, так и несовершенной. Забой облегчает обслуживание скважины и делает ее до некоторой степени ремонтопригодной, но бурить скважину с забоем должны опытные буровики по данным местной геологии.

Рекомендации и правила эксплуатации

В завершении приведем несколько советов по эксплуатации АС:

• К каждой АС полагается паспорт и инструкция, от точности следования ей полностью зависит срок службы, как оборудования, так и самой скважины.
• Периодически проверять фильтр и при необходимости производить его замену.
• Не менее одного раза в год делать анализ состава воды, если ее состав изменился, то потребуется оптимизация фильтрующей системы.
• При возникновении подозрений на нештатную работу, не следует самостоятельно пытаться справиться проблемой, необходимо вызвать соответствующую службу для ликвидации аварии и ремонта.
• Если в процессе отбора происходит снижение давления воды, не предпринимайте самостоятельных действий, вызывайте специалистов.

Типы насосов

Перед тем как купить насос, нужно определиться с его типом.

Все насосы делятся на два класса:

• Поверхностные насосы отличаются тем, что их корпус расположен на суше или же непосредственно на поверхности воды. Удерживается он за счет специального поплавка. Данный вид насоса может перекачивать воду с глубины не более 9 метров, за счет чего ограничивается его применение в скважинах.
• Погружные насосы полностью опущены в перекачиваемую воду.

Разделение по принципу устройства:

• Центробежные насосы имеют вал с гребными лопастями, благодаря которому создается центробежная сила, позволяющая перекачивать воду.
• Вибрационные насосы содержат мембрану. Перекачка воды в них происходит благодаря разнице показателей давления, которое образуется внутри и снаружи.

При покупке насоса лучше выбирать модели, в конструкции которых для защиты двигателя от перегрева предусмотрен термовыключатель.

Не стоит думать, что чем большей мощности насос, тем лучше. Чрезмерная мощность может вызвать определенные неполадки во всей системе.

Лучше по этому вопросу проконсультироваться у специалиста и приобрести насос с мощностью, заложенной в проекте.

Разработка и проектирование

Конструкция скважины определяется техническим проектом на разработку, строительство и бурение для конкретного региона. Основной ее целью является беспрепятственное бурение на заданную глубину для вскрытия продуктивных нефтяных и газовых пластов в общей системе добычи и разработки месторождения. Схема конструкции напрямую зависит от ряда факторов, а именно:

• геологического строения;
• методов и способов проведения буровых работ;
• прямого назначения скважины;
• технологии вскрытия продуктивных пластов;
• требований техники безопасности.

Нетрадиционная технология крепления обсадных колонн скважин.

От правильности проектных решений зависит надежность, бюджетная стоимость, дебет и долгосрочная эксплуатация нефтяной или газовой скважины. Рабочий проект должен содержать полный комплекс решений и обоснований по вопросам крепления скважины, учитывая географическое положение региона и геологические условия проведения буровых работ.

Это в первую очередь обоснование конструкции различных участков скважины, способов и интервалов цементирования обсадной колонны, расчет и выбор материалов для обсадной колонны, принятие технических решений по методам вскрытия пластов нефти и газа, повышение устойчивости ствола, устройство гидроизоляции.

Артезианская скважина

Скважины, о которых было сказано выше, подходят для домов небольшой площади. Если вы являетесь счастливым обладателем загородного дома внушительных размеров или по другим причинам песчанка и абиссинка вам не подходят, то единственным выходом может быть бурение и обустройство артезианской скважины.

Схема подключения скважины

Пробурить этот источник своими силами невозможно, нужно нанять профессионалов, услуги которых недешевы. Но так как дебит скважины высок, то на услуги бурильщиков можно скинуться с соседями.

Артезианскую воду добывают из слоя, проходящего на глубине 0,1 км и больше. Она здесь не подвержена загрязнению патогенными микроорганизмами, нефтепродуктами, меди, цинка и имеет низкий показатель содержания органического вещества.

Но при этом для артезианской воды часто характерны превышения по жесткости и содержанию неокисленного неорганического железа и марганца. Вода также может иметь характерный запах, связанный с присутствием в воде сероводорода. В связи с этим артезианскую воду зачастую необходимо подвергать дополнительной очистке.

Артезианская скважина

Еще одним существенным минусом артезианки является необходимость получения лицензии на бурение и использование скважины, а также строгое соблюдение поясов санитарной защиты. Нормативы по радиусу последних вряд ли позволят обустроить скважину на небольшом участке.

Поэтому оптимальным вариантом является бурение одной скважины для обслуживания нескольких домов.

Абиссинский колодец

Абиссинский колодец

Этот вид питьевого источника известен с давних времен. Глубина абиссинского колодца может составлять 8-12 м. Абиссинка имеет очень простую конструкцию:

• тело скважины образовано трубой, диаметр которой равен дюйму;
• эта труба переходит в нижней части в заостренный наконечник-фильтр;
• на поверхности устанавливают ручное или электрическое водоподъемное оборудование.

  Абиссинский колодец

Преимущества

1. Такую скважину можно сделать внутри дома, что позволит пользоваться ею даже в зимний период. Если на вашем участке бывают перебои со снабжением электроэнергией, то можно установить и электрический, и ручной насос.
2. Несмотря на свои небольшие размеры, абиссинский колодец является отличными источником питьевой воды для дачного участка. Ведь в связи с простой конструкцией абиссинку можно легко воспроизвести самостоятельно всего за 10 часов.
3. Колодцем абиссинку называют условно. Она не подвержена такому влиянию верховодки, поверхностных стоков, поэтому зачастую вода в скважине обладает лучшими показателями, нежели колодезная. Особенно по микробиологии.
4. В то же время, по минеральному составу вода в абиссинском колодце зачастую выигрывает у артезианской. Это касается неорганического железа и солей жесткости.
5. Для обустройства этой скважины не требуется получать лицензию и вносить ее в реестр.
6. ​ При необходимости все составные части абиссинки можно без особых усилий демонтировать и перенести в другое место.
7. Обустройство такой скважины обойдется вам дешевле, нежели других видов скважин на воду.

Особенности

Но прежде чем сделать абиссинский колодец у себя на участке необходимо учесть ряд особенностей.

1. Водоносный слой не должен проходить ниже восьмиметровой глубины. Это связано с тем, что скважина очень узкая, поэтому водоподъемное оборудование к ней можно установить только снаружи.
2. Даже при соблюдении всех правил монтажа, вода в абиссинке может подвергаться изменению состава из-за просачивания загрязняющих агентов через относительно небольшой грунтовый слой. По этой причине нельзя допускать, чтобы рядом со скважиной располагались потенциальные загрязнители.
3. Пробурить абиссинский колодец невозможно в скальных породах, так как с ними не справится бур. Наилучшим вариантом грунта является средне- и крупнозернистый песок, в котором скважина меньше подвержена заиливанию.