Скважины на воду: обсадные трубы (критерии выбора, требования, материалы и виды соединений)

Обсадные трубы

 Обзор обсадных труб, применяемых в водозаборных скважинах 

Стоимость обсадных труб занимает существенное место в смете затрат на строительство водозаборной скважины. Обычно рядовой потребитель полагается на мнение специалистов, нанятых для бурения скважины. Но буровики иногда лукавят. Они могут активно рекламировать и предлагать трубу по одной простой причине: такая труба уже у них имеется и не надо будет её приобретать. Выгода очевидна – компания реализует залежавшийся товар по рыночной цене. Вот и стараются всеми силами убедить заказчика в необходимости применения именно этого типа трубы. Между тем обсадная труба является очень важным фактором надёжности скважины. К её выбору надо подходить внимательно, изучив все возможные варианты. 

 Основные сведения, необходимые для правильного выбора 

 Все водозаборные скважины имеют в своей основе одинаковую принципиальную конструкцию. Если говорить очень упрощённо, то скважина – это вертикальная шахта, протянувшаяся от поверхности до водоносного пласта. Диаметр такой шахты определяется размерами бурового инструмента – долота. Все знают о том, что шахты обычно укрепляют, предотвращая обрушение грунта. То же относится и к любой скважине. Чтобы скважина не обвалилась под давлением окружающего грунта, стенки скважины укрепляют. Буровики предпочитают употреблять термин «обсаживают». Для этого всегда используют трубы, которые и называются обсадными. Чем глубже скважина, тем больше труб надо будет соединить в единую колонну. Стандартный ряд типоразмеров обсадных труб позволяет подобрать нужный диаметр для каждой скважины. 

Материал таких труб может быть разным. Раньше применялись только стальные трубы. Со временем появились трубы из других материалов: оцинкованные, асбоцементные, эмалированные и пластиковые. Пластиковые трубы стали применять всё чаще, так как технология их изготовления всё время совершенствуется. Характеристики пластиковых труб с каждым годом улучшаются. 

Важным моментом является способ соединения труб в одну колонну. Соединение должно быть герметичным и прочным, обеспечивая многолетнюю эксплуатацию скважины. Первые колонны обсадных труб собирались на резьбе. Потом появились другие виды соединений: муфтовое, раструбное и сварочное. 

Все материалы, из которых изготовлены обсадные трубы, обладают своими преимуществами. Но имеются и недостатки. То же относится и к способам их соединения. 

Всё вышеперечисленное в одинаковой мере относится к эксплуатационным трубам, по которым вода поступает на поверхность. 

Ошибки в выборе обсадных или эксплуатационных труб приводят к авариям, неисправностям скважины и ухудшению качественных характеристик добываемой воды. Известны много случаев, когда ошибки в выборе труб привели к дорогостоящим ремонтам и даже к ликвидации скважин. 

Параметры, по которым выбираются обсадные трубы 

Выбор обсадных труб, имея в виду материал, из которого они изготовлены, обусловлен прежде всего предполагаемыми условиями эксплуатации. К ним в первую очередь относится глубина скважины и тип водоносного пласта, из которого предполагается получать воду. 

Во вторую очередь оценивается режим работы скважины. Сюда следует отнести регулярность работы, а именно: будет ли скважина использоваться круглый год или намечается сезонная эксплуатация? Будет ли добываемая вода использоваться для питья или только для полива? 

В третьих надо учесть характеристики пластов, через которые пройдёт скважина. Получить эти данные можно в архивах, в данных бурения соседских скважин, в геологических картах или в надзорных органах. 

Выбирать обсадную трубу следует только руководствуясь этими сведениями. Не надо ориентироваться на мнение соседей, авторитет буровых специалистов и имеющиеся стереотипы. В расчёт берутся только факты. Полученных нужным образом сведений будет вполне достаточно, чтобы сделать научно обоснованный выбор. 

Требования, предъявляемые к обсадным трубам 

 Основными требованиями, предъявляемыми к обсадным трубам, являются их надёжность и герметичность соединений. Под надёжностью в данном случае понимают прочностные характеристики, обеспечивающие долговременную и безаварийную работу. Герметичность соединений обеспечивает качество добываемой воды, исключая перетоки между пластами и загрязнения из других горизонтов. 

Обсадная труба должна быть устойчива к внешним воздействиям от окружающих пластов, выдерживать их давление и не сломаться при проявлении возможных подвижек грунтов. 

Соединения колонны труб должны надёжно изолировать все пласты между собой, а также не допускать попадания загрязнений в скважину. 

Если обсадная колонна ещё используется как эксплуатационная, то материал труб должен быть абсолютно безопасен для здоровья человека. Впрочем, это требование действительно в любом другом случае. 

Исходы из изложенных требований, наиболее подходящими являются стальные обсадные трубы. И это вполне понятно. Стальные трубы доказали свою эффективность столетиями эксплуатации. Но тогда зачем существуют другие типы труб? Ответ очевиден. Сталь – самый дорогостоящий материал, из которого изготавливаются трубы. В целях уменьшения конечной стоимости скважины и применяются трубы из другого, более дешёвого материала. Помните, все другие материалы, кроме стали, имеют только одну цель – удешевить строительство скважины. Причём в этом нет ничего плохого. Например, если неглубокая скважина пробурена в устойчивых грунтах – скальных породах – и нет опасности подвижек грунта и обрушения стенок, то почему бы не применить более дешёвые пластиковые трубы, которые вполне способны справиться с возникающими нагрузкам в этой конкретной скважине? Тем более у пластиковых труб имеется одно неоспоримое преимущество – высокая устойчивость к коррозии. К сожалению, все стальные трубы со временем ржавеют. Специалисты в расчётах принимают для стальных труб скорость коррозии 1/10 мм в год. Эта цифра и определяет срок службы скважины, исходя из толщины трубы. 

Следует иметь в виду, что стальные обсадные трубы позволяют без опаски применять любые виды ремонта скважин, позволяя проводить операции по всем имеющимся технологиям. 

 Другие виды обсадных труб 

 Стремясь увеличить период эксплуатации стальных труб, инженеры применяют такие методы как эмалирование и оцинкование труб. Также для их изготовления используют нержавеющую сталь и асбоцемент. Все эти ухищрения нужны только для того, чтобы снизить скорость коррозии, в идеале до нуля. Это позволяет уменьшить толщину стенок трубы и облегчит её вес. Но это возможно пока только за счёт ухудшения других характеристик труб. Рассмотрим такие трубы подробнее. 

  • Обсадная труба из нержавеющей стали. Неоспоримым преимуществом этих труб является высочайшая устойчивость к коррозии. Но нержавейка является самой дорогой сталью, из которой производят обсадные трубы. Обыкновенная сталь может прослужить в скважине десятки лет. Применив нержавеющую обсадную трубу можно увеличить этот срок в 2-3 раза. За это время может случиться что угодно, начиная от выработки всего водоносного пласта и заканчивая ликвидацией садово-огороднического кооператива. 
  • Оцинкованная стальная обсадная труба. Сейчас много пишут о вреде цинка и его соединений для здоровья человека. Эксперты до сих пор не пришли к единому мнению по этому вопросу. Кроме того, всем известно, что малейшая царапина на оцинкованном покрытии приводит к стремительной точечной коррозии. Спуско-подъёмные операции при бурении изначально предполагают небольшие внешние повреждения труб – царапины, сколы или вмятины. 
  • Обсадная труба с эмалированным покрытием. Существующая технология покрытия трубы эмалью имеет один недостаток – хрупкость. Всё, что было сказано про оцинкованную трубу в полной мере относится и к эмалированной. Осуществляя спуск такой трубы в скважину, не гарантируется отсутствие повреждений эмалированного покрытия. 
  • Асбоцементные обсадные трубы. Учёные до их пор спорят о влиянии асбоцементных труб на здоровье человека. Но асбоцемент стоит очень дёшево, при этом не воздействует ни с какими известными химическими реагентами. Неустойчивость к внешним нагрузкам вынуждает применять увеличенную толщину стенок, что приводит к резкому увеличению веса обсадной колонны, а в некоторых случаях даже увеличивают диаметр скважины. Транспортировка асбоцементных труб требует особой осторожности при доставке на место бурения. Отдельная проблема – надёжное соединение асбоцементных труб в колонну. 
  • Обсадные трубы, изготовленные из пластика. Рабочие характеристики обсадных труб стремительно приближаются к аналогичным показателям труб из стали. Со временем пластик полностью вытеснит сталь из этой ниши. Но пока что технологам не удаётся добиться нужной прочности пластиковых труб к механическому воздействию. Для изготовления обсадных труб применяют различные пластмассы. Широко применяют полиэтилены, в том числе низкого давления - ПНД, поливинилхлориды, в том числе непластифицированные – нПВХ, а также полипропилены. Такие трубы почти не ржавеют, имеют небольшой вес, обеспечивают надёжное и герметичное соединение. Кроме всего, они совершенно безопасны для здоровья. Специалисты утверждают, что их можно использовать для эксплуатационной колонны для скважин любой глубины. В качестве обсадных труб пластик эффективен для относительно неглубоких – до 50 метров – скважин, при условии работы в устойчивых породах. 

Виды соединений обсадных труб в колонну 

Рассмотрим подробнее области применения различных видов соединения обсадных труб. 

  • Трубы, изготовленные из асбоцемента, соединяются в колонну при помощи муфт. Причём муфты изготовлены тоже из асбоцемента. Такой способ надёжен, но плохо работает на изгиб. 
  • Соединение в раструб основано на трении. Если скважина достаточно глубокая, то нет абсолютной уверенности в герметичности такого соединения, хотя теоретически с увеличением веса колонны соединение только становится надёжнее. Но большая глубина увеличивает вероятность изгиба или бокового смещения, что негативно отражается на герметичности и прочности раструбного соединения. 
  • Основной недостаток сварочного соединения – необходимость выполнения работ высококвалифицированным специалистом. Хотя сегодня уже разработаны эффективные методы контроля сварочных швов над устьем скважины. Сварочный шов коррозирует быстрее, чем тело трубы, что снижает прочность всей колонны. 
  • Наиболее популярным является резьбовое соединение обсадных труб. Такое широкое применение они получили благодаря специальному профилю резьбы, нарезаемой на концах труб. Несмотря на свою относительную дороговизну по сравнению с другими видами соединений, резьбовое соединение считается самым надёжным и герметичным. Это мнение основано на десятилетиях применения резьбы для соединения обсадных и эксплуатационных труб.

Все материалы, а так же оборудование для монтажа, эксплуатации и ремонта инженерных сетей Вы можете приобрести у нас оставив заявку менеджеру на почту info@idra.moscow или позвонив по телефону 8 (495) 414 20 69 


2018 IDRA.MOSCOW MKrayt.MakeUp
ТЕЛЕФОН
+7 495-414-20-69
EMAIL
info@idra.moscow