Устройство глубоководных скважных колодцев. Выбор насоса для колодца или скважины.

К водозаборным скважинам относятся и трубчатые или буровые колодцы.

Трубчатые или буровые колодцы обычно устраивают для забора подземных вод, залегающих на глубине более 30 м.

Бурение таких колодцев выполняют чаще буровыми машинами с устройством стен колодца из обсадных труб- металлических или асбоцементных.

 

1. Устройство трубчатых буровых колодцев для воды.

Трубчатые колодцы представляют собой буровую скважину диаметром 30…50 см, стенки которой закреплены обсадными металлическими, а при неглубоких скважинах- асбоцементными трубами.

Трубчатый буровой колодец относительно быстро может быть сооружен и более богат водой (рис1).

1.1. Буровой колодец.

Буровой колодец состоит из водоприёмной части с фильтром (рис.1 поз.4), ствола- глухой части скважины (рис.1 поз.3), по которой поднимается вода, и устья- оборудованного оборудованием для подачи воды потребителю.

Схема устройства водопроводной колонки на трубчатом буровом колодце показана на рис.1.

Схема устройства водопроводной колонки на трубчатом буровом колодце.
Схема устройства водопроводной колонки на трубчатом буровом колодце

1- артезианская колонка подачи воды; 2- смотровой колодец; 3- обсадная труба; 4- водоприёмная труба с фильтром; 5- водоносный слой; 6- водоупорный слой.

Верхняя часть скважины, называемая устьем колодца, должна быть защищена от загрязнений устройством оголовка, который одновременно служит и для монтажа водоподъёмного оборудования.

Устье буровой скважины обычно располагается в специальном колодце (рис.1 поз.2).

Способ бурения и конструкции скважины определяется проектом, в котором должны быть указаны:

  • глубина скважины;
  • диаметр закладываемых труб ствола скважины;
  • тип водоприемной части скважины;
  • тип водоподъёмника;
  • тип оголовка скважины.

Способ испытания установленного оборудования скважины также предусматривается проектом на водозаборный колодец.

 

1.2. Буровые совершенные и несовершенные колодцы.

Трубчатые колодцы применяют обычно при сравнительно глубоком залегании водоносных пластов и значительной мощности этих пластов.

В связи с этим их, характерной особенностью является относительно малый диаметр (облегчающий прохождение большой толщи пород) и относительно большая длина водосборной части.

Трубчатые колодцы могут использоваться для приёма подземных вод - они могут быть доведены до подстилающего водоупорного пласта - "совершенные колодцы" (рис.2 поз.а и поз.в) или заканчиваться в толще водоносного пласта - "несовершенные колодцы" (рис.2 поз.б и поз.г).

Схемы устройства трубчатых буровых совершенных и несовершенных колодцев для воды показано на рис.2.

Схемы устройства трубчатых буровых совершенных и несовершенных колодцев.
Схемы устройства трубчатых буровых совершенных и несовершенных колодцев

1- водоупорный слой грунта; 2- водоносный пласт; 3- водонепроницаемый пласт; 4- напорная плотность; 5- статический уровень воды; 6- уровень воды при откачке; 7- переменный напор воды; 8- колодец (скважина); 9- фильтры.

В пределах водоносного пласта для возможности приёма воды из грунта колодец оборудуют специальными фильтрами.

Конструкция трубчатого колодца зависит от глубины залегания подземных вод, характера проходимых горных пород и способа бурения.

В свою очередь способ бурения принимается в зависимости от требуемой глубины колодца.

При наличии агрессивных вод в используемых и гидравлически связанных с ними водоносных пластах должна предусматриваться антикоррозионная защита обсадных труб или применяться трубы из материалов, стойких к коррозии.

Существующие на участке водозабора скважины, дальнейшее использование которых невозможно, подлежат ликвидации путём тампонажа.

 

2. Бурение скважины для колодца.

Согласно СНиП 2.04.02-84 выбор способа бурения скважин принимается в зависимости от местных гидрогеологических условий, глубины и диаметра скважин.

Простейший способ бурения - когда с помощью бура в земле бурится скважина для колодца.

Колонны обсадных труб для временного (при бурении) закрепления стенок скважины должны извлекаться. Установленная трехногая вышка с лебедкой даёт возможность время от времени извлекать бур и освобождать его от земли.

Чтобы земля не обрушивалась, скважину одновременно защищают обсадной трубой (рис.3 поз.1). Для крепления скважин применяют обсадные стальные муфтовые и электросварные трубы.

В конструкциях скважин колонны обсадных труб принимают телескопическими вариантами.

Разница между диаметрами предыдущей и последующей колонн обсадных труб должна быть не менее 50 мм.

В колоннах обсадных труб для постоянной эксплуатации скважин должно производиться извлечение свободного конца труб, при этом верхний обрез обсадной трубы, остающейся в скважине, должен находиться выше башмака предыдущей колонны не менее чем на 3 м.

В обсадную трубу опускают трубу (рис.3 поз.2) меньшего диаметра, которую доводят обычно до нижней границы залегания водоносных пород, несколько заглубляя в подстилающие водонепроницаемые породы (рис.3 поз.а).

По достижении требуемой глубины в скважину вводят трубу с прорезями, закрытыми фильтром, для защиты колодца от занесения в него вместе с водой частиц грунта из водоносного слоя.

Её выставляют из обсадной трубы до тех пор, пока в фильтр не станет проникать вода.

Фильтр (рис.3 поз.3), диаметр которого должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, опускается в неё при помощи штанг и специальных замков (рис.3 поз.4) в его верхней части.

После установки фильтра трубу (рис.3 поз.2) удаляют из скважины, а кольцевое пространство между стенками фильтровой трубы и обсадной трубы (рис.3 поз.1) уплотняют путём устройства сальника (рис.3 поз.5).

После изъятия из скважины трубы (рис.3 поз.2) колодец принимает вид, показанный на рис.3. поз.б.

Схема бурения скважины для простейшего бурового колодца показана на рис.3.

Схема бурения скважины для простейшего бурового колодца.
Схема бурения скважины для простейшего бурового колодца

1- обсадная труба; 2- труба диаметром меньше обсадной; 3- труба с отверстиями и фильтром для приёма волы; 4- фильтр; 5- штанга с замком для опускания фильтра с сальником в скважину; 6- сальник; 7- водоносный слой.

Для предотвращения проникания поверхностных загрязнений и воды неиспользуемых водоносных пластов должна предусматриваться изоляция скважин.

Кольцевой зазор между оставшейся частью колонны и предыдущей колонной обсадных труб должен быть зацементирован или заделан путём установки сальника. Для цементации в водозаборных скважинах надлежит применять цемент по ГОСТ 25597-83.

Качество изоляции должно проверяться откачкой или наливом воды при бурении ударным способом и нагнетанием воды под давлением при роторном бурении, а также геофизическими методами, последний способ чаще всего применяют при бурении колодцев до 30 м.

Как правило, проектирование и строительство трубчатых колодцев осуществляется спец. проектными и строительными организациями при наличии спец. разрешения районной санэпидстанции.

 

3. Глубоководные скважные колодцы.

Когда уровень воды залегает глубоко (на глубине более 10 м от поверхности земли), каждый колодец оборудуется специ. скважинными или, как их еще называют, артезианскими глубоководными насосами.

Диаметр колонны труб в скважинах принимают при установке насосов:

  • с электродвигателем над скважиной- на 50 мм больше номинального диаметра насоса;
  • с погружным электродвигателем- равным номинальному диаметру насоса.

Напорные (артезианские) воды после сооружения колодца могут:

  1. самоизолироваться под естественным давлением в пласте;
  2. подниматься настолько близко к дневной поверхности, что их можно забирать насосами обычных типов;
  3. устанавливаться настолько глубоко, что их подъём возможен лишь при помощи специальных глубоководных насосов, гидроэлеваторов или эрлифтов.

От самоизливающихся (фонтанирующих) колодцев вода отводится самотечными трубами в сборный резервуар, из которого она перекачивается насосами.

Насосы подают воду по напорным трубопроводам в сборный резервуар.

В некоторых случаях насосы, расположенные в колодцах, подают воду непосредственно в водовод, идущий к потребителю.

 

3.1. Закрытая камера над глубоководной скважиной.

Обычно над устьем глубоководной скважины устраивают закрытую камеру, в которой устанавливают оборудование для контроля и подъёма воды.

Над скважиной выполняют надземный павильон и подземную камеру (колодец) исходя из условия размещения в нем электродвигателя, электрооборудования и контрольно-измерительных приборов (КИП).

Схема устройства закрытой камеры над устьем глубоководной скважины с погружными насосами показана на рис.4.

Схема устройства закрытой камеры над глубоководной скважиной с погружным насосом.
Схема устройства закрытой камеры над глубоководной скважиной с погружным насосом

1- наземный смотровая камера- павильон; 2- подземная камера; 3- обсадная труба; 4- водоприёмная труба; 5-оголовок трубы скважины; 6- манометр; 7- трубы разводки; 8- подачи воды потребителям; 9- вытяжная труба; 10- люк павильона.

Высоту наземного павильона (рис.4 поз.1) принимают в зависимости от габаритов оборудования, но не менее 2,4 м.

Верхняя часть эксплуатационной колонны труб (рис.4 поз.7) должна выступать над полом не менее чем на 0,5 м.

Конструкция оголовка трубы скважины (рис.4 поз.5) должна обеспечивать полную герметизацию, исключающую проникание в межтрубное (рис.4 поз.3 и поз.4) и затрубное (рис.4 поз.2) пространство скважины поверхностной воды и загрязнений.

В конструкции скважины необходимо предусматривать возможность проведения замеров повышения и понижения (рис.4 поз.6) уровня воды и отбора проб воды, а также производства ремонтно-восстановительных работ при эксплуатации скважин.

Монтаж и демонтаж секций скважинных насосов следует предусматривать через люки (рис.4 поз.10), располагаемые над устьем скважины, с применением средств механизации.

Внутридомовые разводящие сети (рис.4 поз.8) и подводка к приборам холодной воды монтируются (как и при обычном водопроводе) в соответствии с типовым проектом принятого к строительству жилого дома.

 

4. Выбор насоса для колодца или скважины.

Ввиду невозможности и нецелесообразности использовать в усадьбе все водоразборные точки сразу, можно определить требуемый расход воды из одной скважины условно 5 м3/час.

Подразумевается, что хозяева не будут одновременно с поливом территории их обоих кранов пользоваться баней и принимать ванную, мыться в душе и наполнять бассейн.

Во всех случаях для правильного выбора насоса, необходимо определить его рабочие параметры - напор подачи и расход воды потребителем.

Для механизации процесса подъёма работ в шахтных и трубчатых колодцах РЕКОМЕНДУЕТСЯ устанавливать насосы.

В табл.1 приведены технологические показатели различных марок насосов.

Таблица 1. Технико-экономические показатели насосов.

п/пМарка насосовПроиз-води-тель-ность, м3 /часНапор, мМощ-ность эле-ктро-двига-теля, кВтМасса агре-гата, кг
123456
Насосы, монтируемы на понтоне
1Кама0,6200,336
2НЭБ-1/201,0200,227
3Агидель1,5190,4011
Насосы, монтируемые на плите
4ВС-0,5/18и1,8180,427
5КЦВ-1,5м0,6200,426,5
Погружные насосы
6Малыш1,5…0,351…200,2211

Требуемый расход воды определяется из суммарной производительности всех водоразборных точек объекта, с учётом вероятности их одновременного использования.

Мощностью 5 м3/час. обеспечивается достаточный расход воды для кухни, одного санузла и полива.

Для обеспечения давления на поливочные установки и гидромассаж дешевле использовать отдельные насосы.

Это позволит не держать под высоким давлением весь водопровод и сделает работу погружного насоса более стабильной, а систему водоснабжения гибкой и независимой.

Только серьёзные фирмы всегда по окончании работ дают клиенту гарантию и подробный паспорт на скважину, где чётко прописаны все характеристики.

Дешевле и правильнее выбирать насос с учётом реальных потребностей и при помощи специалистов. Поэтому конечный выбор всегда остаётся за заказчиком.

Заключая договор на бурение водоносной скважины, следует обратить ВНИМАНИЕ на наличие лицензии у подрядчика.

 

 

4.1. Погружные колодезные насосы.

Погружные насосы применяют для подъёма воды из глубинных артезианских скважин.

Учитывая жёсткое ограничение площади основания колодца, для создания высокого напора и хорошей производительности применяется многоступенчатая система всасывания, которая приводит, естественно, к удорожанию аппарата.

Схема установки погружного насоса в артезианской скважине показана на рис.5.

Схема установки погружного насоса в артезианской скважине.
Схема установки погружного насоса в артезианской скважине

1- артезианская скважина; 2- подземная камера; 3- площадка крепления погружного насоса; 4- опорная труба насоса; 5- нагнетательная труба; 6- нагнетательный патрубок; 7- насос; 8- сетка фильтра; 9- электродвигатель насоса; 10- кабель двигателя; 11- крепление кабеля; 12- ввод кабеля в камеру; 13- манометр; 14- вентиль трубопровода; 15- водопровод к потребителю.

К сожалению, ни с одним видом насосов не происходит столько отказов и выходов из строя, как с бытовыми погружными насосами для скважин.

Причина не в качестве оборудования, а в том, что проект и подбор оборудования осуществляют не профессиональные проектировщики, а сами владельцы усадебных участков или недостаточно квалифицированный персонал монтажных организаций.

Нужно знать, что двигатель подобранного с большим запасом насоса может сгореть, если при монтаже и настройке системы не вывести насос в рабочий диапазон.

Главное и неоспоримое преимущество погружных насосов, в особенности скважных, - недостигаемая для других типов насосного оборудования - глубина забора воды.

Другие плюсы центробежных погружных насосов - простота в установке, компактность и бесшумность.

К недостаткам погружных насосов относятся - более высокая степень сложности обслуживания, по сравнению с поверхностными насосами.

Для проведения профилактических и ремонтных работ погружной насос требуется поднимать из колодца (скважины) и производить сложный процесс разборки-сборки герметичного корпуса.

Для уменьшения вероятности выхода из строя скважинного насоса или любого другого центробежного насоса следует выбирать только ту модель, которая подходит под данные условия эксплуатации.

 

4.2. Глубинные колодезные насосы.

Максимальная высота всасывания обычного бытового насоса, как правило, не превышает 10 м. Поэтому обычный бытовой насос, установленный на поверхности, не в состоянии обеспечить подачу воды с больших глубин. В таких случаях используют скважные насосы.

Действие глубинных насосов основано на том, что легче создать достаточное для подъёма давление воды снизу, чем пытаться за счёт откачки воздуха поднимать её сверху.

Колодезные насосы похожи на скважные и могут работать не только в колодцах, но и в спец. резервуарах или в естественных водоёмах.

Они также имеют форму цилиндра, но уже большего диаметра, что позволяет им эффективнее использовать возможности двигателя. Такие насосы по сравнению со скважными имеют:

  • большую производительность;
  • меньшую стоимость при той же потребляемой мощности и напоре.

Из-за сильной тяги, образующей так называемый "конус всасывания", их нельзя приближать менее чем на 1 метр ко дну колодца (сам насос, возможно, и не испортится, а вот качество воды ухудшится заметно).

Колодезные насосы комплектуются регулируемым поплавковым выключателем, обеспечивающим работу в автономном режиме.

 

Ссылки на СНиП и ГОСТ

Водозаборные скважины выполняют в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" и СНиП II-7-81* "Конструкции зданий и сооружений. Строительство в сейсмических районах".

Качество воды, подаваемой на хозяйственно-питьевые нужды, должно соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82. Выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения должен производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.1.04-80.