Артезіанська свердловина що це таке – конструкції, види, документи

Одна з основних завдань на ділянці з приватним будинком, позбавленому будь-яких комунікацій – забезпечення індівідуальногоз свердловини або колодязя, при цьому перша налічує кілька різновидів. Щоб вибрати відповідний тип свердловинного джерела, слід знати відповідь на питання – артезіанська свердловина що це таке.

Варто відзначити, що свердловини артезіанського типу відносяться до найбільш дорогим як з технічної точки зору, пов’язаної зі складністю робіт, що проводяться і високими витратами на монтаж, так і по бюрократичній лінії. Тому будь-якому користувачеві, який вирішив зайнятися її розробкою, корисно вивчити інформацію про ситуації, коли необхідно офіційне документальне оформлення процедури проведення бурових робіт.

Мал. 1 Різновиди свердловин

Яку свердловину називають артезіанської

В індивідуальному водопостачанні використовують три типи свердловин, що відрізняються в першу чергу глибиною залягання. Найменша з них – абиссинская, розташовується на глибині від 5 до 30 метрів і розрахована на водозабір з першого поверхневого водоносного пласта. абіссінки багато домовласників своїми руками бурять вручну або з використанням праці найманих робітників, що спеціалізуються на такого різновиду буріння.

Шахту проходять ручним буром (набагато рідше желонкою) невеликого діаметра без використання дорогих і складних механізмів, спеціальної техніки, водозабір проводять за допомогою поверхневого електронасоса. Фільтр обсадки намагаються розміщати в водоносному шарі без опори на піщано-мулисте дно, тому викачувати питна вода володіє непоганим якістю.

Свердловини на піску сягають глибин 70 м, для їх прокладки застосовують спецтехніку, а в пробурених канал поміщають колону з полімерних і рідше сталевих труб, що спирається на піщано-глиниста дно. Водозабір проводять занурювальним електронасосом, вода має високий вміст глиняних, піщаних домішок і тому потребує поліпшеної грубої і тонкої очистки.

Відповідаючи на питання, що таке артезіанська свердловина, в першу чергу говорять про її глибині, яка лежить в діапазоні від 35 до 300 м. При її проходженні доходять до твердих вапняних порід, над якими розташовується водоносний пласт, тому вода відрізняється високою прозорістю і відсутністю піщано-глинистих домішок. Колона при установці в канал відчуває високі поперечні навантаження грунту, тому в свердловині практикується використання міцних сталевих труб. Для водного забору використовують глибинні насоси максимальної потужності – завдяки значному тиску грунту на водоносний басейн, наповнюваність в одиницю часу (дебет) артезіанського джерела є найвищою серед інших видів свердловин.

Мал. 2 Артезіанська свердловина – пристрій

Артезіанська свердловина що це таке, конструктивні різновиди

На конструктивні особливості побутових артезіанських свердловин впливають глибина їх залягання, склад грунту, фінансові можливості замовника, технологія виконання робіт фірмами або приватними особами. Якщо буриться артезіанська свердловина, скільки метрів її передбачувана глибина визначають за геологічними картами і розрізах грунтів для даної місцевості, і на основі цих свідчень заздалегідь планують потрібну структуру і підбір необхідних матеріалів.

Основними конструктивними елементами артезіанських свердловин є трубні колони, які ділять на наступні групи:

експлуатаційні. У них безпосередньо знаходиться вода і розміщений погружной електронасос, основний матеріал виготовлення – непластифікований полівінілхлорид НПВХ. Експлуатаційна колона пронизує наскрізь верхній шар вапняку і розташовуються в водному басейні, спираючись на його дно з аналогічною породи. У придонний області колона має фільтр, який зазвичай складається з ряду хаотичних круглих отворів в стінках нижньої труби.

обсадні. Призначені для формування свердловини шахти, запобігання осипання грунту і захисту експлуатаційного трубопроводу від поперечної деформації пластами землі. Спорудження обсадки зазвичай виконується зі сталевих або пластикових труб з нарізним сполученням, вона проходить на всю глибину шахти до верхнього вапняного пласта, що лежить над водним басейном.

кондуктор – додаткова технічна колона, що розміщується поверх обсадки, розташовується у верхній частині шахти і використовується в процесі буріння для запобігання обвалення і вбирання сипучими пісками занадто великої кількості бурової промивної рідини, яка повинна здійснювати циклічний рух від забою (дна) на поверхню і всередину бурових штанг. Друге призначення кондуктора – запобігання проникненню поверхневих або забруднених грунтових вод в затрубний простір і потім в водний басейн. Кондуктор, що встановлюється поверх обсадки, має обмежену висоту в залежності від умов буріння.

Мал. 3 Свердловини з однією колоною і кондуктором

Класична для малих глибин

У даних видах артезіанських свердловин поперечне навантаження на експлуатаційну колону незначна, тому застосування металевої обсадки не потрібно і з завданням непогано справляються труби з НПВХ. Для розміщення погружного електронасоса стандартним зовнішнім діаметром 4 дюйма або 100 мм підійде обсадная колона з НПВХ зовнішнім діаметром 125 мм з нормованою товщиною стінки 5, 6, або 7,5 мм, відповідно внутрішній діаметр колони дорівнює 115, 113 та 110 мм.

Для ліквідації проникнення грунтових вод в простір за колоною і потім в водний пласт, околотрубном порожнину вгорі іноді бетонують на деяку глибину. Так як тиск грунту на водний басейн при невеликих глибинах його розміщення не надто велике, вода рідко піднімається на висоту понад половина довжини шахти і тому погружной електронасос в основному розташовують в придонному області.

З кондуктором

Кондуктор використовують при виникненні багатьох проблем, пов’язаних з однотрубним бурінням. Найчастіше його встановлюють при наявності пухких грунтів, що призводять до осипання свердловинного каналу, і для герметизації тріщин в породі, через які йде промивний розчин, необхідний для нормального процесу буріння (підйом шламу, створення кірки на стінках свердловини, запобігання їх руйнування) і охолодження бура .

Виникнення перерахованих вище проблем при бурінні означає припинення проходки – на поверхню витягують бурові штанги з долотом і буріння проводять з великим діаметром бура. Далі в пророблений канал вставляють сталеву трубу потрібної висоти, після чого розпочаті раніше бурові операції продовжують за колишньою технології, вводячи бур всередину колони кондуктора.

Якщо при влаштуванні обсадної колони для погружного електронасоса використовуються стандартні НПВХ труби діаметром 125 мм, в якості кондуктора може виступати сталева труба із зовнішнім діаметром 140, 146 мм.

Мал. 4 Конструктивне виконання свердловини з двома колонами

З двома колонами

Для проходки на великі глибини найбільш часто використовуваний варіант – конструкція артезіанської свердловини з внутрішньої корозійностійкої пластикової колони НПВХ і зовнішньої обсадної захисної оболонки з низьковуглецевої сталі. При бурінні доходять до вапняку, після чого монтують обсадних металеву колону, далі вапняний шар пробивають буром меншого діаметру, приблизно рівним внутрішньому перетину обсадних каналу, і поміщають в шахту експлуатаційну колону з НПВХ з дірчастим фільтром на кінці.

Необхідність наявності сталевому обсадної труби при бурінні глибинних артезіанських свердловин зумовлена ??ще однією причиною. Справа в тому, що іноді при проходженні вапняного шару вода від великого тиску піднімається по стовбуру і починає фонтанувати. У цьому випадку на верхню сталеву трубу обсадної колони приварюють заглушку з краном і користуються водою без застосування погружного електронасоса. Якби обсадка спочатку робилася пластиковими трубами, надлишковий тиск води всередині колони могло б викликати її пошкодження і утруднити монтаж запірного вентиля.

телескопічна

Подібну конструкцію використовують, якщо верхніх шарах грунту при бурінні натикаються на велику кількість валунів і сипучих пісків. Основна труба доводиться до проблемного шару, далі проходка проводиться буром меншого діаметру з установкою сталевий обсадної колони до верхнього шару вапняку. Для розміщення експлуатаційної труби з НПВХ в вапняному шарі бурять менше по діаметру отвір і поміщають в водоносний шар останню колону.

Мал. 5 Телескопічна свердловина з трьома колонами

Як бурять артезіанську свердловину

Для проведення бурових робіт на професійному рівні використовують самохідні установки на шасі великотоннажних всюдиходів, Краз, Камаз. В даний час при бурінні свердловин застосовують такі два основних способи проходки:

шнековий. При цьому методі формування свердловинного каналу здійснюється за допомогою шнекових (гвинтових, спіралеподібних) штанг (перша з них має різак на кінці), які поступово вкручуються в землю, у міру занурення додаються нові елементи. Підйом грунту наверх відбувається за рахунок його переміщення по спіралеподібним пластин на штанзі. Завдяки компактності способу і бурового обладнання в вигляді невеликої вишки, шнеками можна бурити свердловини всередині побудованого будинку.

Метод відрізняється високою швидкістю і простотою проходки, відносно низькою вартістю, розрахований на роботу в м’яких і пухких грунтах суглинистого і змішаного типу. Відповіддю на питання, з якої глибини шнек може підняти грунт, буде невисокий максимальний показник в 50 м.

Залежно від особливостей грунту використовують різні типи кінцевих прохідних різців, вони можуть мати вигляд лопатей, круглих або конусоподібних головок. До недоліків шнекового способу буріння крім невисокої глибини проходки відносять неможливість роботи в сипучих, з валунами і твердими скельними, вапняними грунтами, а також обмежений діаметр прохідного каналу, що не перевищує 200 мм.

Мал. 6 Свердловинне буріння на базі автомобільних тягачів

роторний. Даний метод відносять до сучасних способів буріння, прохідна штанга являє собою порожню трубу з різьбленням, на кінці якої знаходяться різного виду бурові насадки з вкручувати різьбовим патрубком. У міру занурення до прохідної трубі приєднуються порожнисті штанги, через які в свердловинний канал подається буровий розчин – розведені у звичайній воді полімерні або глинисті сипучі склади з різними добавками. Завдяки технології гідробуренія продуктивність роторного методу доходить до 300 м в зміну, а його головною перевагою вважається можливість проходки твердих вапняних і скельних порід.

Роторний метод дозволяє отримувати свердловинні канали значних діаметрів для промислової експлуатації, з його допомогою простіше бурити складні свердловини з декількома кондукторами або обсадними колонами. До недоліків відносять більш високу вартість робіт і необхідність присутності додаткового обладнання у вигляді спеціальної подає й усмоктувальної водяної помпи, цистерни з водою на автомашині.

Мал. 7 Шнекове і роторне буріння

Зрозуміло, що для пробивання артезіанської свердловини підходить тільки роторний метод, процес облаштування стандартного джерела з двох оболонок колонковим методом складається з наступних етапів:

  • Спочатку проводять підготовчі операції, для цього викопують два приямку (зумпфа), з’єднаних між собою і свердловинним гирлом (виходом) канавками на відстані не більше 1 м від точки буріння. Перший зумпф служить для збору шламових вод, що представляють собою розчинений і витягають з шахти грунт, у другій приямок набирають відстояну від осаду бурову промивну рідину. Багато буровики не ускладнювати підготовчий процес і використовують один приямок з канавкою від свердловинного гирла – в нього збирає промивну рідину, а шлам відкидають в сторону лопатою по мірі наповнення канав і зумпфа.
  • Готують колонкову трубу для проходки до вапняного шару, з одного кінця до неї прикручують хвостовик, а на другий поміщають ріжучу частину у вигляді коронки з виступаючими твердосплавними побідитовими зубцями діаметром 132 мм (пізніше вона врізається в вапняк і разом з колонкової трубою в ньому залишається) і підвішують її до елеватору машини.

В даному варіанті розглядається проходки спочатку використана колонковая труба з побідитовою коронкою, багато буровики здійснюють пробивання грунту на всіх етапах шарошечним долотом.

Мал. 8 Побідитові бурові коронки і шарошечні долота

  • Занурюють в зумпф всмоктуючий рукав насоса, розташованого на автомашині, і вихідний шланг від цистерни, наповнюють приямок водою з ємності, висипають в нього з мішка суміш для підготовки бурового розчину.
  • Включають насос, що подає всередину порожнистої колонкової труби приготований розчин, і починають буріння. У міру проходження під’єднують до колонку додаткові бурові штанги, перед експлуатацією їх різьблення покривають графітової змазкою.
  • Так як прохідна колонковая труба з побідитовою коронкою порожниста, в процесі занурення вона періодично забивається глиною, тому її через певні проміжки часу витягають на поверхню і промивають.
  • Після контакту коронки з вапняком (визначають по змиванню через сито) приступають до облаштування обсадки. Для цього колонок з побідитовою коронкою витягають на поверхню, демонтуючи штанги.

Мал. 9 Підготовка до буріння

  • Починають встановлювати обсадку (часто використовують недорогі сталеві труби зовнішнім розміром 133 мм і товщиною стінки 4,5 мм), першим поміщають в шахту колонок з коронкою. У міру занурення, труби з’єднують між собою за допомогою конічної різьби, нанесеною на їх внутрішні і зовнішні стінки, перед початком робіт їх промазують графітової змазкою.
  • Для обертання труб під час загвинчування в міру опускання в пробурену шахту використовують кінцевик, якої прикручують до різьби верхньої труби і поміщають в обертовий елеватор бурової машини.
  • Після установки сталевий обсадки на вапняк, вкручують в нього насухую всю колону. Це необхідно для герметичного відсікання від водоносного басейну поверхневих і ґрунтових вод, які можуть проникнути в забій (донну область) джерела і погіршити якість питної води.
  • Болгаркою з диском по металу обрізають останню трубу на висоті близько 0,5 м від поверхні землі.
  • У кінцеву трубу меншого розміру вкручують шарошечное долото з високоміцного карбіду вольфраму, призначене спеціально для пробивання твердих порід, і продовжують проходку за допомогою штанг. Буріння проводять до проходження верхнього шару вапняку, водного басейну і до нижнього шару, для занурення в нього на відстань 3 – 5 м беруть долото ще меншою окружності. Це робиться для того, щоб отримане поглиблення в дні виконувало роль відстійника дрібних фракцій.

Мал. 10 Початкові етапи проведення бурових робіт

  • Після вилучення з шахти колонка з шарошечним долотом, починають монтаж експлуатаційної колони з НПВХ, для зазначеного вище діаметра і товщини стінок сталевої труби внутрішній прохідний канал дорівнює 124 мм і для занурення в нього краще підійде труба з НПВХ стандартним зовнішнім діаметром 113 мм і товщиною стінки 5 мм, прохідний канал для погружного електронасоса при цьому має значення 103 мм.
  • Першим опускають в шахту фільтр з доречний перфорацією – на відміну від монтажу в свердловинах на піску він не має на кінці конічної заглушки і ділянки відстійника. Далі до фільтру прикручують труби з НПВХ, обертаючи їх за допомогою переставляється концевика, останню обрізають на рівні сталевий обсадки і на цьому монтаж свердловини можна вважати закінченим.
  • Так як в артезіанської свердловини, на відміну від піщаної, чиста вода без домішок, вона не потребує прокачування по технології зворотного подачі з цистерни в герметично закритий свердловинний канал під тиском. У свердловину занурюють глибинний електронасос, як утримує троса і напірного трубопроводу використовують порожнисті бурові штанги, до яких через перехідник прикручують агрегат. Після відкачування деякого об’єму знаходиться в свердловині вода зазвичай стає прозорою і придатною для побутового використання.
  • Після закінчення процесу буріння господареві ділянки видається паспорт на свердловину із зазначенням її технічних параметрів (висоти і діаметрів колон), дебету, статичного і динамічного рівнів.

Мал. 11 Монтаж колон

Плюси і мінуси артезіанських свердловин

Артезіанські джерела володіють наступними позитивними властивостями:

  1. Проведення бурових робіт займає короткий проміжок часу, при м’яких породах швидкість проходки досягає 300 м за зміну, а середня швидкість буріння при монтажі двох колон в середньому становить близько 40 м в день.
  2. Яку видобувають на поверхню вода не містить піщаних і глиняних домішок – це дозволяє економити кошти на фільтрах грубого і тонкого очищення.
  3. Також глибинне розташування артезіанських водних басейнів перешкоджає проникненню в джерело поверхневих забруднених вод, мікробів, хвороботворних бактерій, шкідливих стоків від септиків, промислових підприємств, відкритих вигрібних ям.
  4. Визначення артезіанська свердловина має на увазі термін експлуатації від 50 років і більше, в той час, як свердловини на піску працюють в середньому не більше 5 років.
  5. Артезіанські джерела володіють найвищим дебетом – це дозволяє використовувати їх для водопостачання не тільки індивідуальних житлових будинків, але і невеликих селищ приватної забудови, дачних кооперативів або багатоповерхівок при використанні технічних прийомів проходки.
  6. Хімічні джерела артезіанського типу на відміну від піщаних, не потребують періодичного обслуговування, їм не загрожує замулювання при великих перервах в водоспоживання.

Недоліки артезіанських свердловин:

  1. Основний недолік артезіанської свердловини – висока вартість буріння, часто вимагає оплати за застосування двох колон.
  2. Також кристально чиста артезіанська вода нерідко має підвищену мінералізацією – в ній присутні солі заліза, калію, марганцю, іноді міститься сірководень. Зазначені хімічні елементи для вилучення з водних мас вимагають використання дорогих при покупці і в процесі експлуатації установок знезалізнення та інших видів очищення.
  3. Так як артезіанські водні басейни відносять до стратегічних водних ресурсів, для буріння свердловин може знадобитися узгодження зі значним пакетом документів і виконання ряду необхідних умов при їх розміщенні. Основні забороняють норми мають такий вигляд:
  • Всі житлові будівлі і насадження на ділянці повинні перебувати до свердловини не ближче ніж на 30 м.
  • Джерела біологічного забруднення (каналізаційні відстійники, фільтраційні поля, ферми) потрібно розміщувати не ближче ніж на 200 мм, хімічні підприємства, автомайстерні і заправки – в радіусі від 300 м.
  • Відстань між двома свердловинами повинна бути не менше 100 м.

Мал. 12 Схема установки знезалізнення для будинку

Які потрібні документи і яким чином оформлюються

Документальне оформлення і процес буріння артезіанської свердловини промислового зразка складається з наступних пунктів:

  1. Отримання ліцензії на право користування водними ресурсами.
  2. Розробка проектної документації та її узгодження з Росспоживнаглядом.
  3. Проведення бурових робіт з пристроєм експлуатаційної свердловини згідно з проектом.
  4. Здійснення комплексу геофізичних досліджень грунту і лабораторних аналізів якості води.
  5. Оформлення паспорта на свердловину з урахуванням фізичних параметрів водних ресурсів.
  6. Постановка свердловини на облік з присвоєнням їй кадастрового номера.
  7. Монтаж насосного обладнання в кесоні, будинку, окремому приміщенні.
  8. Розробка проектної документації по влаштуванню водозабірного вузла.
  9. Проведення монтажних робіт по збірці вузла для водоспоживання.

Що стосується буріння індивідуальних свердловин, то згідно із законодавством (стаття 19 закону РФ Про надра) господарі індивідуальних ділянок мають право власності на общераспостраненние корисні копалини, і в їх числі на водні ресурси, якщо дотримані три умови:

  • Обсяг споживаної води не перевищує 100 кубічних метрів на добу.
  • Здобуті водні ресурси використовуються для задоволення власних потреб, а не для комерційного застосування.
  • Експлуатований водний басейн повинен бути розташований вище водоносного горизонту, використовуваного для потреб централізованого водопостачання.

Так як водні ресурси на індивідуальній ділянці не значаться на державному балансі і фактично прирівняні до землі, для буріння артезіанських свердловин на приватній території їх власнику не потрібно дозвільна ліцензія і будь-яке подальше документальне оформлення при дотриманні перерахованих вище трьох пунктів.

Зрозуміло, що в скрутній ситуації можуть виявитися лише власники, які встановлюють глибокі артезіанські свердловини в густонаселених районах, де велика ймовірність потрапити в водний басейн, який використовується для потреб централізованого водопостачання. У цьому випадку їм доведеться проходити всі бюрократичні процедури, зазначені вище, для облаштування та документального оформлення свердловин промислового зразка.

Мал. 13 Схема облаштування свердловини з адаптером

Облаштування та експлуатація артезіанської свердловини

Слід зазначити, що для водозабору з артезіанських свердловин в основному використовують заглибні електронасоси, що володіють більш високою продуктивністю і коефіцієнтом корисної дії в порівнянні з поверхневими моделями в складі популярних насосних станцій. Після монтажу обсадної та експлуатаційної колон приступають до обв’язки свердловинного джерела, для цього використовують два основні методи:

Монтаж кесонного колодязя. Для установки кесона в землі викопують яму глибиною близько 2 м, поміщає в неї ємність зі сталі, пластика або роблять приміщення з бетонних кілець, обсадних колон обрізають зверху на висоті близько 0,5 м від рівня грунту. Накривають трубу свердловинним оголовком, пропускають через нього напірний трубопровід з підключеним і підвішеним на трос електронасосом і опускають всю конструкцію в свердловину, прив’язуючи трос до оголовка. Через бічну стінку кесонної камери на глибині нижче точки промерзання під’єднують до напірної трубі електронасоса водопровідну лінію з поліетилену низького тиску ПНД, що йде по глибинної траншеї в будинок. Автоматику управління електронасосом, що включає в себе гідроакумулятор, реле тиску і сухого ходу, манометр, розміщують в кесон колодязі або будинку.

установка адаптера. Останнім часом високою популярністю користується бюджетне підключення зовнішньої водопровідної магістралі до напірної трубі, що йде від електронасоса, через адаптер, що монтується на стінках обсадної колони.

При проведенні робіт близько обсадної труби виривають яму глибиною близько 1,5 м розміром для розміщення фахівця, далі в боковій стінці колони вирізують отвір і монтують в ньому адаптер. Установку насоса проводять за допомогою монтажної штанги, напірний трубопровід приєднують до вхідного патрубка адаптера всередині колони. Зовні до вихідного патрубка адаптерного перехідника підключають йде в будинок водопровідну ПНД магістраль, після чого траншею закопують піском, а колону накривають кришкою, до якої прив’язують насос.

Мал. 14 Підключення електронасоса в кесоні до водопроводу – схема

Артезіанські свердловини є одними з найпоширеніших джерел водопостачання, призначених для забезпечення чистими водними ресурсами великого числа людей, при їх облаштуванні витрата фінансових коштів буде максимальним в порівнянні з іншими типами водозабірних об’єктів. При бурінні артезіанських свердловин в густонаселених районах велика ймовірність попадання в водоносний басейн, який використовується для потреб централізованого водопостачання – в цьому випадку знадобиться отримання ліцензії на буріння і проведення всіх бурових робіт відповідно до регламенту, що викличе істотне фінансові витрати, втрати часу і в деяких випадках зробить буріння з дотриманням технологічного процесу і законодавства неможливим.

Ссылка на основную публикацию