Владимир Хомутко
Время на чтение: 5 минут
А А
Что представляет собой нефтяная скважина?
Без нефтепродуктов сложно себе представить современную жизнь. Делаются они из нефти, которую добывают с помощью особых горных выработок. Многие из нас слышали термин «нефтяная скважина», но вряд ли все знают, что это на самом деле такое. Давайте попробуем разобраться, что собой представляет это сооружение, и какими они бывают.
Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, чей диаметр во много раз меньше общей длины её ствола (глубины).
Помимо скважины, есть еще такие горные выработки, как колодец и шахта. В чем их отличие от рассматриваемого нами определения? На само деле, все довольно просто. В шахту или колодец человек может попасть, а в скважину – нет. Таким образом, дополнительное определение этого сооружения таково – горная выработка, схема и форма которой исключает доступ в неё человека.
Верхнюю часть такой выработки называют устьем, а нижнюю часть – забоем. Уходящие вниз стенки образуют так называемый ствол.
Всем известно, что скважины делают при помощи бурения. Однако сказать, что их просто бурят было бы неверно. Эти капитальные сооружения, сложные в своем строении, под землей скорее строят, в связи с чем они относятся к основным средствам организации, а затраты на их бурение и обустройство являются капитальными вложениями.
Строительство нефтяных и газовых скважин
Конструкция скважины выбирается на этапе проектирования и должна отвечать следующим требованиям:
- конструкция должна предоставлять возможность свободного доступа к забою геофизических приборов и глубинного оборудования;
- конструкция должна не допускать обрушения стенок ствола;
- также она должна обеспечивать надежное разделение друг от друга всех проходимых пластов и не допускать перетекания флюидов из пласта в пласт;
- в случае необходимости, конструкция этой выработки должна давать возможность герметизировать её устье в случае возникновения такой необходимости.
Строительство и монтаж нефтяных и газовых скважин проводится следующим образом:
- Первым делом бурится начальный ствол большого диаметра. Его глубина составляет около 30-ти метров. Затем в пробуренное отверстие опускается металлическая труба, которую называют направлением, а окружающее её пространство уставляется специальными обсадными трубами и цементируется. Задача направления – предотвратить размывание верхнего почвенного слоя в процессе дальнейшего бурения.
- Далее до глубины от 500 до 800 метров бурится ствол меньшего диаметра, в который опускается колонна из труб, называемая кондуктором. Пространство между стенками трубы и горной породой также заливается цементным раствором на всю глубину.
- Только после обустройства направления и кондуктора скважину пробуривают на заданную проектом глубину, и опускают в неё колонну труб еще меньшего диаметра. Эта колонная называется эксплуатационной. Если глубина залегания пласта – большая, то возможно использование так называемых промежуточных трубных колонн. Все пространство между стволом скважины и окружающей её горной породой заливается цементом.
В чем основное назначение кондуктора? Дело в том, что на глубинах до 500 метров располагается активная зона пресных вод, а ниже этой глубины (в зависимости от региона разработки) начинается зона с затрудненным водообменном, в которой много соленых вод и прочих подвижных флюидов (в том числе – газов и нефти). Так вот, основная задача кондуктора – это дополнительная защита, которая предотвращает засолонение поверхностных пресных вод и не позволяет проникать в них вредным веществам, которые сконцентрированы в нижних пластах.
Какие бывают скважины?
В зависимости от того, в каких геологических условиях расположены нефтяные месторождения, бурятся разные типы таких выработок.
Основные виды скважин:
- вертикальные;
- наклонно-направленные;
- горизонтальные;
- многоствольные или многозабойные.
Вертикальной называют скважину, угол отклонения ствола которой от вертикали – не более пяти градусов.
Если этот угол больше пяти градусов, то это уже – наклонно-направленный тип.
Горизонтальной называют скважину, если угол отклонения от вертикали её ствола приблизительно равен 90 градусов. Однако есть некоторые нюансы этого определения. Поскольку в живой природе редко встречаются «прямые линии», а разрабатываемые пласты чаще всего залегают с некоторым уклоном, то с практической точки зрения бурить строго горизонтальные скважины смысла, как правило, нет.
Проще и эффективнее направить ствол вдоль оптимальной траектории залегания. Исходя из этого, можно дать определение горизонтальному типу таких выработок как скважина, которая имеет протяженный ствол, пробуренный максимально близко к направлению целевого продуктивного пласта с соблюдением оптимального азимута.
Скважины, у которых два и более ствола, называются многоствольные или многозабойные. Их отличие друг от друга – в расположении точки разветвления, в которой от основного стола отходят дополнительные. Если эта точка располагается выше уровня продуктивного горизонта, то этот тип выработки называется многоствольным. Если эта точка располагается в пределах продуктивного горизонта, то это – многозабойный тип скважины.
Проще говоря, если основной ствол пробуривают до разрабатываемого пласта, а уже внутри него бурятся дополнительные отростки, то это – многозабойный тип (продуктивный пласт пробивается в одной точке). Все остальные выработки с несколькими стволами относятся к многоствольным (несколько точек пробития пласта). Также такой тип скважин характерен в случаях, когда пласты расположены на разных горизонтах.
Кроме того, бывают еще кустовые скважины. В этом случае несколько стволов расходятся под разными углами и на разную глубину, а их устья находятся близко друг к другу (как посаженный вверх ногами куст).
Эта классификация предусматривает следующие категории таких горных выработок:
Разведочное бурение производится на площадях, нефте- или газоносность которых уже установлена, с целью уточнения объемов обнаруженных залежей углеводородного сырья и для уточнения исходных параметров месторождения, которые необходимы при проектировании способа разработки промысла, поэтому разведке уделяется особое внимание.
Эксплуатационное бурение создает выработки следующих типов:
- основные (добывающие и нагнетательные);
- резервные;
- контрольные;
- оценочные;
- дублирующие;
- скважины специального назначения (поглощающие, водозаборные и так далее).
Сама добыча сырья производится через добывающие выработки, которые бывают насосными, газлифтными и фонтанными.
Назначение нагнетательных скважин – воздействие на разрабатываемый пласт с помощью нагнетания в него пара, газа или воды, а также прочих рабочих сред. Они бывают внутриконтурными, приконтурными и законтурными.
Резервные необходимы для разработки отдельных и застойных зон, а также зон выклинивания, которые не входят в контур основных скважин.
Контрольные нужны для наблюдения за текущим положением зон контакта добываемого ресурса и воды и прочими изменениями пласта, находящегося в разработке. Кроме того, с их помощью контролируют давление в продуктивных пластах.
Оценочные нужны для предварительной оценки подготавливаемых к разработке месторождений. Они помогают определить границы и размеры запасов, а также прочие необходимые предварительные параметры.
Дублирующие используются во время замены ликвидируемых вследствие физического износа или аварий скважин основного фонда.
Через специальные добывают техническую воду, сбрасывают промысловые воды, с их помощью ликвидируют открытые фонтаны и так далее
Процесс бурения нефтяной скважины по характеру своего воздействия на горные породы бывает:
- механическим;
- термическим;
- физико-химическим;
- электрическим и так далее.
Конструкция нефтяной скважины
Промышленное освоение месторождений подразумевает использование только механических способов, в которых используются разные режимы бурения. Все другие способы разбуривания находятся в экспериментальной разработке.
Механические методы бурения делятся на вращательные и ударные.
Ударный способ – это механическое разрушение горной породы, которые выполняется подвешенным на канате специальным инструментом – долотом. В состав такого бурового комплекса также входят канатный замок и ударная штанга. Это устройство подвешивается на канате, который перекинут блок, установленный на буровой мачте. Возвратно-поступательное движение долота обеспечивается специальным буровым станком. Цилиндрическую форму ствол приобретает вследствие поворота долота во время работы.
Очистку забоя от разрушенной породы выполняют при помощи желонки, которая напоминает длинное ведро с клапаном на днище. Инструмент вынимают из ствола, опускают желонку, открывают в забое её клапан. Ведро наполняется жидкостью с кусочками породы, клапан закрывается, и полная желонка поднимает на поверхность. Все, можно продолжать бурение.
В России на данный момент ударное бурение практически не применяется.
Вращательный метод основан на погружении долота в толщу пород с помощью одновременного воздействия на инструмент и вертикальной нагрузки, и крутящего момента. Вертикальная нагрузка позволяет погрузить долото в породу, а затем, с помощью крутящего момента, долото скалывает, истирает и дробит горную породу.
По способу расположения силового агрегата вращательное бурение делится на роторное и забойное. В первом случае двигатель стоит на поверхности, а крутящий момент долу передает колонны буровых труб. Во втором случае двигатель ставиться сразу за долотом, и вращения буровой колонны не происходит (вращается только долото).
Самой глубокой в мире скважиной является Кольская сверхглубокая (СГ-3). Её глубина – 12 262 метра. Её пробурили в Мурманской области для изучения глубинного строения Земли.
Нефть, газ, вода — это ценные продукты, которые уже многие десятилетия добываются из недр земли. В настоящее время места расположения артезианской воды, нефти, природного газа приравниваются к полезным ископаемым. Для того чтобы получить данное сырье, делают специальные сооружения, называемые скважинами. Виды скважин бывают самые различные. Всем известны водяные скважины, например артезианские. Их множество. Все они имеют свои особенности, технику бурения. Условно все многообразие скважин можно разделить на 2 вида: мелкие и глубокие.
Все многообразие скважин можно разделить условно на 2 вида: глубокие и мелкие.
Первые не требуют больших затрат. Они могут использоваться временно. Глубокие скважины делаются на длительный срок, поэтому они представляют большую ценность. Необходимо знать, что в зависимости от глубины, скважина доходит либо до слоя песка, либо до известняка, который может располагаться на глубине 100 м и более. Рассмотрим более подробно сооружения для водопотребления и другие типы скважин.
Характеристика основных скважин
Виды скважин нужно знать в большей степени тем, кто занимается частным строительством, имеет свое хозяйство или занимается предпринимательской деятельностью. В первую группу входят буровые скважины. Они бывают разведочными, поисковыми, инженерно-техническими. Разведочные применяются для анализа уровня залегания подземных вод, газа. Они позволяют оценить геологические особенности участка. К этой группе относятся и геотехнологические, опорные сооружения. Вторая группа представлена скважинами для поиска и добычи нефти. Нефть — ценный продукт, который имеет высокую стоимость на мировом рынке. Запасы нефти с каждым годом исчерпываются. Глубина ее может быть различной, это зависит от расположения нефтеносного слоя.
Особое место занимают газовые скважины. Интересен тот факт, что каждая из перечисленных скважин имеет свои специфические черты. При этом использовать газовую скважину для добычи нефти не получится. Реже в повседневной жизни встречаются нагнетательные скважины. Они используются для того, чтобы нагнетать газ или жидкость в пласты для регулирования нужного давления. В общую классификацию входят и смотровые колодцы. Они широко применяются сегодня в системе водоснабжения. Они служат индикатором качества воды.
Разведочная скважина позволяет найти воду и оценить ее дебит.
Данные сооружения позволяют найти воду и оценить ее дебит. Но это не единственное ее предназначение. Она незаменима при геологоразведочных работах. Характерная черта ее в том, что она имеет легкую конструкцию и относительно небольшой диаметр отверстия. Существует несколько способов бурение данных скважин. Наиболее распространенными являются следующие:
- роторный;
- ударно-канатный;
- вращательно-колонковый;
- шнековый.
Наиболее быстрым из перечисленных является вращательный метод. Что же касается колонкового бурения, то его целесообразно использовать, если планируется скважина большой глубины. Наиболее экономически приемлемым является шнековый способ бурения. При этом грунт извлекается самостоятельно при помощи шнека. Им можно воспользоваться при небольших глубинах (менее 50 м). Наиболее часто используется роторный метод бурения.
Этот вид работ обладает высокой производительностью и экономит денежные средства. Необходимо помнить, что метод разведочных скважин для поиска подземных вод в простом частном секторе является дорогим. Стоимость определяется, исходя из глубины скважины. Разведочная скважина помогает определить уровень промерзания земли, характер породы, что очень важно в строительном деле.
Скважина на песок
Список скважин включает в себя те, которые используются для водозабора. При этом их глубина определяется уровнем расположения водоносного слоя. Самый 1-ый слой — это верховодка. Она не используется для питьевых нужд. 1-ый постоянный водоносный слой представлен грунтовыми водами. 2-ой — межпластовыми. В 1-ом случае для получения воды чаще всего возводятся колодцы, во 2-ом — скважины на песок. Такое название они получили потому, что водоносный слой представлен песчаными отложениями, именно там скапливаются подземные воды. Строительство скважин на воду распространено повсеместно в частном секторе, так как водой из центрального водопровода не всегда можно воспользоваться.
Глубина данных выработок составляет около 15-30 м. В большинстве случаев делается она при помощи шнекового бурильного оборудования. Устройство ее очень простое. Для возведения используются трубы диаметром более 10 см. На самое дно укладывается фильтрующая труба с сеткой. Если данный источник воды использовать постоянно, то он прослужит 2-3 десятка лет. Все зависит от качества труб. Таких скважин на воду хватит для небольшого частного дома или дачного участка. Единственная проблема заключается в том, что со временем возможно ее засорение. Нередко приходится бурить новую скважину.
Артезианская скважина
Для водоснабжения большого дома или сразу нескольких домов потребуется более надежный источник питьевой воды. В данной ситуации подойдет артезианская скважина. Глубина ее может доходить до 100 м и больше, это зависит от локализации слоя известняка, где скапливается чистейшая вода. Считается, что артезианскую воду можно пить без предварительной очистки, она полезна и имеет сбалансированный химический состав.
Преимущество артезианской скважины в том, что дебит воды в ней большой и постоянный.
При этом дебит не зависит от сезона, наличия осадков.
Важен и длительный срок службы сооружения. Недостатки — дороговизна и потребность в специальной технике. Для ее бурения потребуется специальная установка и большой участок земли. Зато после ее строительства вода будет в изобилии. Артезианскую воду можно найти не везде, при этом рекомендуется гидрогеологическая разведка. В отличие от колодцев, которые очень широко распространены, работы по ее обустройству окупятся через несколько лет.
Строительство колодца
В повседневной жизни чаще всего для питьевых нужд населения, проживающего в частных домах, используются простые колодцы. Еще до недавнего времени они изготавливались из деревянного сруба. Подобный материал очень быстро разрушался, поэтому сейчас все чаще используются колодцы из железобетонных колец. Строительство колодцев занимает много сил. При этом используются кольца диаметром 1-1,5 м. Сам процесс довольно прост. В самом начале на участок, где планируется строительство колодца, ставится 1-ое кольцо. Внутри него вынимается грунт. По мере этого кольцо опускается, затем ставится 2-ое. И так до последнего.
Периодически из колодца требуется выкачивать грязь и воду при помощи насоса.
Периодически требуется выкачивать грязь и воду при помощи насоса. Глубина колодцев может быть различной. В большинстве случаев она составляет примерно 10-15 м. Достоинство колодца в том, что в нем вода может депонироваться. В результате повышается дебит, что очень важно для проживающих рядом людей. Недостаток в том, что качество воды может изменяться, оно во многом зависит от наличия атмосферных осадков, а также от присутствия различных загрязняющих воду объектов. Вода в колодце скапливается чаще всего грунтовая, реже — межпластовая (при большой глубине). Она требует очистки и обеззараживания путем кипячения.
Все виды скважин на воду имеют свои положительные и отрицательные стороны. Выбор того или иного варианта зависит от потребностей. Если нужна чистая питьевая вода для снабжения нескольких семей, то оптимальный вариант — артезианская скважина. Наиболее простое решения для водоснабжения дома — колодец или скважина на песок. Скважины делаются путем бурения.
Выбор способа бурения определяется финансовыми возможностями и характером грунта. Таким образом, скважины незаменимы в частном секторе. Они составляют систему не централизованного водоснабжения. Важно, что перед бурением рекомендуется провести разведку характера земли, оценить возможный дебит и наличие водоносных слоев.
В этой статье хотелось бы вкратце пробежаться по теме нефтяных скважин. Разберемся с вопросами: Что такое скважина? Какие они бывают в нефтяной промышленности? Разберем типовую конструкцию скважин, категории скважин по назначению и т.п. Профессионалы-нефтяники могут эту статью благополучно пропустить, так как ничего нового вы здесь не найдете. А вот тем, кто еще не очень хорошо разбирается в нефтяных скважинах, статья может оказаться весьма полезной.
Ну что ж, с введением закончили, теперь давайте перейдем напосредственно к скважинам. Начнем с элементарного вопроса:
Что такое скважина?
Скважина - это цилиндрическая горная выработка, у которой длина ствола гораздо больше, чем ее диаметр.
Какие еще признаки делают скважину скважиной? Мы знаем, что есть такие сооружения как колодцы, шахты. В эти сооружения человек может попасть. В скважину - нет. Таким образом, скважина – это горная выработка без доступа в нее человека . В некоторых книгах еще дают дополнительное условие: с диаметром ствола не более 0,75 м . Но это, как говорят американцы, optional .
Верхняя часть скважины называется устье , нижняя – забой . Стенки скважины – это ствол скважины.
Мы привыкли говорить, что скважины бурят. На самом же деле скважины строят. Скважины - это сложные капитальные сооружения. Их, кстати говоря, относят к основным средствам предприятия, а затраты на бурение скважин и их обустройство - к капитальным вложениям.
Конструкция скважины
При проектировании конструкции нефтяной скважины исходят из следующих основных требований:
- конструкция скважины должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и геофизических приборов;
- конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;
- конструкция скважины должна обеспечивать надежное разобщение всех пластов друг от друга, то есть она должна предотвращать перетекание флюидов из одного пласта в другой;
- кроме того, она должна обеспечивать возможность герметизации устья скважины при необходимости.
Давайте разберем, как строят скважины и какова их типовая конструкция на примере нефтяных скважин, которые бурят на месторождениях Удмуртии.
Сначала бурят ствол большого диаметра глубиной порядка 30 метров. Спускают металлическую трубу диаметром 324 мм, которая называется направление , и цементируют пространство между стенками трубы и стенками горной породы. Направление нам необходимо для того, чтобы верхний слой почвы не размывался при дальнейшем бурении. Далее продолжают бурение ствола меньшим диаметром до глубины примерно 500-800 м. Снова спускают колонну труб диаметром 168 мм и также цементируют пространство между колонной труб и стенками породы по всей длине. Это у нас кондуктор . Далее бурение возобновляют и бурят скважину уже до целевой глубины. Снова спускают колонну труб диаметром 146 мм, которая называется эксплуатационной колонной . Пространство между стенками труб и горной породой опять же цементируется от забоя скважины и вплоть до устья.
Зачем нам нужен кондуктор? До глубины порядка 500 метров расположена зона пресных вод с активным водообменном. Ниже глубины 500 м (глубина может быть различна для разных регионов) идет зона затрудненного водообмена с солеными водами, а также другими флюидами (нефтью, газами). Кондуктор нам необходим в качестве дополнительной защиты, предотвращающей возможность засолонения пресных вод и попадания в них вредных веществ с нижележащих пластов.
Между кондуктором и эксплуатационной колонной в некоторых случаях (например, при большой глубине скважины) спускают промежуточную (техническую) колонну.
Типы скважин
В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин. Нефтяная скважина может быть пробурена как:
- вертикальная;
- наклонно-направленная;
- горизонтальная;
- многоствольная или многозабойная
Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.
Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина .
Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Но здесь есть один нюанс. Так как «в природе нет прямых линий» и продуктивные нефтенасыщенные пласты залегают в недрах земли, как правило, с некоторым наклоном, а часто с довольно крутым наклоном, то на практике получается, что нет никакого смысла бурить горизонтальную скважину под углом приблизительно равным 90°. Логичнее пробурить ствол скважины вдоль пласта по наиболее оптимальной траектории. Поэтому в более широком смысле, под горизонтальной скважиной понимают скважину, имеющую протяженную фильтровую зону - ствол, пробуренный преимущественно вдоль напластования целевого пласта в определенном азимутальном направлении.
Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными) .
Чем отличается многоствольная скважина от многозабойной?
Многоствольные скважины, также как и многозабойные, имеют основной ствол и один или несколько дополнительных. Ключевым отличием является расположение точки разветвления стволов. Если точка находится выше продуктивного горизонта, на который пробурена скважина, то скважину называют многоствольной (МСС) . Если же точка разветвления стволов находится в пределах продуктивного горизонта, то скважину называют многозабойной (МЗС) .
Другими словами, если основной ствол скважины пробурен вплоть до продуктивного горизонта и уже в самом продуктивном горизонте из него пробурен один или несколько дополнительных стволов, то это многозабойная скважина (МЗС). В этом случае скважина пересекает верхнюю границу продуктивного горизонта только в одной точке.
Если же дополнительные стволы скважины забурены из основного ствола выше продуктивного горизонта и, таким образом, скважина имеет больше одной точки пересечения с продуктивным горизонтом или, как вариант, дополнительные стволы пробурены на разные горизонты, то это многоствольная скважина (МСС).
Категории скважин
По своему назначению скважины подразделяются на следующие категории:
- поисковые;
- разведочные;
- эксплуатационные.
Поисковые скважины – это скважины, которые бурят с целью поиска новых залежей (месторождений) нефти и газа.
Разведочные скважины бурят на площадях с уже установленной нефтегазоносностью для уточнения запасов нефти и газа, а также для сбора и уточнения исходных данных, необходимых для составления проекта (технологической схемы) разработки месторождения.
При проектировании и разработке нефтяных месторождений выделяются следующие группы эксплуатационных скважин :
- основной фонд добывающих и нагнетательных скважин;
- резервный фонд скважин;
- контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины;
- оценочные скважины;
- специальные (водозаборные, поглощающие и др.) скважины;
- скважины-дублеры.
Добывающие (нефтяные и газовые) скважины предназначены для извлечения из залежи нефти, нефтяного и природного газа, газоконденсата и других сопутствующих компонентов. В зависимости от способа подъема жидкости добывающие скважины подразделяются на фонтанные, газлифтные и насосные.
Нагнетательные скважины предназначены для воздействия на продуктивные пласты путем нагнетания в них воды, газа, пара и других рабочих агентов. В соответствии с принятой системой воздействия нагнетательные скважины могут быть законтурными, приконтурными и внутриконтурными. В процессе разработки в число нагнетательных скважин в целях переноса нагнетания, создания дополнительных и развития существующих линий разрезания, организации очагового заводнения могут переводиться добывающие скважины.
Часть нагнетательных скважин может временно использоваться в качестве добывающих.
Резервный фонд скважин предусматривается с целью вовлечения в разработку отдельных линз, зон выклинивания и застойных зон, которые не вовлекаются в разработку скважинами основного фонда в пределах контура их размещения. Количество резервных скважин обосновывается в проектных документах с учетом характера и степени неоднородности продуктивных пластов (их прерывистости), плотности сетки скважин основного фонда и т. д.
Контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины предназначаются:
- наблюдательные - для периодического наблюдения за изменением положения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов, за изменением нефтеводогазонасыщенности пласта в процессе разработки залежи;
- пьезометрические - для систематического измерения пластового давления в законтурной области, в газовой шапке и в нефтяной зоне пласта. Количество и местоположение контрольных скважин определяется в проектных документах на разработку.
Оценочные скважины бурятся на разрабатываемых или подготавливаемых к пробной эксплуатации месторождениях (залежах) с целью уточнения параметров и режима работы пластов, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, оценки выработки запасов нефти отдельных участков залежи в пределах контура запасов категории А+В+С 1 .
Специальные скважины предназначаются для добычи технической воды, сброса промысловых вод, подземного хранения газа, ликвидации открытых фонтанов. К специальным относятся водозаборные, поглощающие скважины:
- водозаборные скважины предназначаются для водоснабжения при бурении скважин, а также систем поддержания пластового давления в процессе разработки.
- поглощающие скважины предназначены для закачки промысловых вод с разрабатываемых месторождений в поглощающие пласты.
Скважины-дублеры предусматриваются для замены фактически ликвидированных из-за старения (физического износа) или по техническим причинам (в результате аварий при эксплуатации) добывающих и нагнетательных скважин.
Пользоваться водой из недр вместо центрального водоснабжения не только выгоднее, но и полезнее. Она не проходит длительного пути через старые трубы, которые давно заросли различными отложениями. Пробить скважину можно легко в собственном дворе, в некоторых случаях это становится возможным в подвале или погребе. Чтобы знать, какую выбрать, необходимо различать виды скважин на воду. В статье будут рассмотрены все доступные варианты скважин, а также методы из бурения.
Какие источники под землей
В больших городах воду в дома и квартиры подают не из подземных источников, а из водохранилищ. Жидкость проходит несколько ступеней очистки, которые часто бывают небезопасными. Именно поэтому периодически воду хлорируют. Но совсем другое дело питаться из источников, которые залегают глубоко под землей. Грунт не является однородным, если посмотреть на него в срезе, то можно заметить различные пласты, которые наслаиваются один на другой. В этих слоях присутствуют и водяные прослойки, их называют водоупорами, т. к. они находятся в зажатом состоянии. В некоторых случаях верхним слоем над водоупором может быть песок или другой рыхлый грунт. При этом происходит перетекание части воды в этот слой, который называется водоносным горизонтом. Вода дополнительно фильтруется и может быть использована. Как правило, такие горизонты находятся на небольшой глубине, поэтому над ними можно соорудить колодец или небольшую скважину.
Верховодка
Колодцы и небольшие скважины часто берут свою воду из верховодки. Такие пласты залегают на небольшой глубине. Чаще всего она не превышает восьми метров, а в некоторых случаях может доходить и до двух. Обычно это небольшие по площади горизонты, которые есть не в каждой местности. Недостатком верховодки является возможность попадания в нее различных химических веществ и выбросов. Это связано с тем, что над ней нет требуемого количества фильтрующих слоев, поэтому не происходит достаточной очистки. Не рекомендуется использовать верховодку в тех местностях, где в больших количествах используются удобрения или есть производственные мощности.
Запасы верховодки не пополняются за счет более глубоких пластов. Основным источником служит дождевая или талая вода, которая смывает с собой всю грязь. Проблемы с колодцами и скважинами, которые пробиты до верховодки наблюдаются в жаркий период, когда уровень сильно падает. Вода из таких источников отлично подходит для технического использования. При отсутствии источников загрязнения и установленном фильтре подойдет и для употребления в пищу.
Грунтовка
Грунтовые воды вместе с верховодкой часто создают проблемы во время обильных дождей. Часто подвалы и погреба затоплены именно этими водами. Связано это с небольшой глубиной залегания. Находятся грунтовые воды глубже, чем верховодка. В некоторых случаях глубина их залегания достигает 20 метров. Большинство колодцев и скважин, которые предназначаются для питьевой воды, роют на глубину грунтовых вод. Этому есть два объяснения. Одно из них заключается в том, что слой грунта над таким источником больше чем над верховодкой. Это означает, что вода проходит лучшую фильтрацию. Другой момент заключается в том, что часто грунтовые воды залегают над большим водоупором, который находится ближе всего к поверхности.
Обратите внимание! В отношении грунтовых вод наблюдаются такие же сложности с уровнем, как и с верховодкой. Он зависит от сезонных особенностей.
Источники между пластами
Горизонты воды, которые находятся между пластами, по качеству значительно лучше, чем верховодка и грунтовые воды. Глубина, на которой можно найти межпластовые горизонты находится ниже отметки в 20 метров, а в некоторых местностях может достигать и 80 метров. Поэтому пока вода проходит через все пласты, она хорошо очищается. Чаще всего такой горизонт находится в рыхлой почве и заключен в замок из водоупорных слоев, которыми может выступать глина. При бурении его необходимо вскрыть и остановится в нем, не углубляясь до дна слоя. В земляном пироге таких водоносных слоев может быть несколько на различной глубине.
Некоторые из таких пластов имеют выход на поверхность. Они образуют бьющие родники с чистой водой. Количество воды в таком слое может быть небольшим, поэтому при бурении приходится выбирать наилучший доступный вариант. Водоупорные слои постоянно давят на водоносный слой, это создает определенное напряжение в жидкости. Поэтому при бурении скважины она самостоятельно поднимается до некоторого уровня, что упрощает ее дальнейший подъем на поверхность. В некоторых случаях при пробитии водоупорного слоя может наблюдаться биение родника, т. е. вода сама поднимается по скважине на поверхность. Если ее количество велико, то можно использовать только центробежный насос, который будет доставлять ее от скважины в дом.
Артезианская
Возможно, при мысли об артезианской скважине в воображении возникает бурный поток, который вырывается на поверхность под большим давлением. В некоторых случаях это действительно так и бывает. Но в своем большинстве артезианской водой называется источник, который находится на глубине свыше ста метров. Из-за определенного уровня залегания, а также водоупорных пластов, которые с огромной силой давят на источник, жидкость поднимается на значительную высоту без использования насосного оборудования. Такие источники считаются самыми чистыми. Это объясняется тем, что пока жидкость, которая пополняет ее, пройдет всю дистанцию, она успеет преодолеть несколько уровней очистки. Разработка артезианских источников является самой дорогой. Поэтому пробить такую скважину у себя во дворе сможет не каждый. Чаще всего разработка ведется для коммерческих целей, например, для компаний, которые занимаются продажей минеральной воды.
Обратите внимание! В местностях, которые находятся во впадинах есть большая вероятность того, что артезианский источник будет залегать на меньшей глубине. Известны случаи, когда было достаточно пробурить скважину на 20 метров.
Какие бывают скважины
Типы скважин отличаются от того, из какого пласта они поднимают воду на поверхность. Ниже уделено внимание каждой из них.
Скважина для разведки
Предназначение такой скважины становится понятным из ее названия. Чаще всего она используется в тех местностях, в которых ранее не выполнялось бурение и неизвестно, какие слои и на каких глубинах залегают. Обычно используются с вращательным способом бурения. При этом шахта скважины не отличается большим диаметром. Затраты на такое бурение значительно меньше, чем на изготовление классической скважины. Во время такого бурения в зависимости от глубины удается выяснить количество и качество водоносных горизонтов. Перед бурением основной скважины, можно заказать разведывательное бурение, которое окажется дешевле, чем еще одна скважина.
Скважина-игла
Это самый простой вариант, который можно пробить без посторонней помощи. Абиссинские скважины могут быть использованы только в тех местностях, где есть близкое залегание верховодки или грунтовых вод. Обычно глубина, на которую устанавливается игла составляет 8 метров. В некоторых случаях она достигает 25 метров. Для бурения такой скважины понадобится труба, которая одновременно будет выступать и обсадной. Можно использовать патрубки с диаметром в 2 дюйма. На конец одного из них монтируется специальный конус или труба сплющивается, чтобы ее край легче проходил через пласты. Выше конуса сверлятся отверстия с диаметром в 6 или 8 мм. Они располагаются в шахматном порядке. Через них вода будет попадать в трубу. Можно сделать прорези шириной в толщину диска болгарки и длиной в 3 см.
Вокруг отверстий или прорезей монтируется металлическая фильтрующая сетка. Она не будет пропускать в ствол крупные частички земли или песчинки. Забивание трубы производится бабкой. Для этого необходимо соорудить небольшой помост, на котором будет находиться рабочий, а также направляющую для трубы. Как только патрубок входит в землю до предельной глубины, к нему приваривается или прикручивается следующий отрезок и процесс продолжается до момента достижения уровня воды. Периодически его можно промывать, используя насос или сжатый воздух, который будет поднимать воду из недр. Как только горизонт достигнут, производится подключение насоса и прокачка скважины до появления чистой воды. После этого можно производить ее обустройство.
Скважина до фильтрующей основы
Фильтрующей основой могут выступать пористые слои, такие как песок или галька. Полноценная скважина должна достигать именно таких слоев. Такую скважину еще называют песчаной. Для ее пробития не подойдет способ, который описывался выше. Понадобятся более производительные и сложные установки. Она может быть разборной или установленной на транспортное средство. С помощью небольших бурильных установок изготовление скважины происходит методом шнекового бурения. Благодаря форме шнека отработанный грунт автоматически поднимается на поверхность. При этом удается достичь глубины в 40 метров. Но это касается только тех грунтов, где не встречаются камни и другие преграды. Для более сложных видов грунтов может использоваться роторное или ударное бурение.
Первый вид обеспечивается установкой, которая похожа на ту, которая подготавливает скважины для добычи нефти. На конце бура находится шарошка из нескольких металлических элементов, которая с легкостью перемалывает прочные составляющие в пластах грунта. Скорость прохождения у такой установки высокая, поэтому скважина может быть изготовлена за день или два. Если есть необходимость экономить, тогда изготовить скважину можно ударным методом. Для этого используется специальное приспособление, которое было позаимствовано у китайцев. Оно представляет собой полую трубку с грузом на верхнем торце. Конец трубки имеет заточенные острия. Приспособление просто сбрасывается с высоты в скважину. Оно легко пробивает камни и известковые породы.
Для извлечения измельченного грунта понадобится желонка. Это также небольшой отрезок металлической трубы с клапаном. Он открывается, когда усилие на него оказывается снизу и закрывается, когда пласт давит сверху. Изготовление скважины таким методом потребует наличия электрической лебедки, а также помощника. На это уйдет много времени. После пробоя скважины до требуемого уровня ее необходимо обустроить. Для этого производится монтаж обсадной трубы с отверстиями, через которые будет поступать вода в шахту. Как и в случае с абиссинской скважиной, на трубу монтируется фильтрующая сетка. В нее погружается глубинный насос, которым необходимо произвести прокачку, а уже потом разводить всю систему.
Срок службы такой скважины может достигать пяти и больше лет. Но по производительности она может не дотягивать до требуемого уровня. При хорошем раскладе скважина будет выдавать до кубического метра в час воды. Диаметр шахты скважины будет зависеть от того, какая производительность водоносного слоя или его дебет. При постоянном использовании обслуживание скважине понадобится нескоро. Если вода из нее берется только в сезон, то фильтр из сетки на конце может быстро заилиться.
Артезианская
Артезианская скважина изготавливается теми же методами, что и скважина на песок. Но в этот список не попадают шнековые буровые установки. Это связано с тем, что артезианские воды залегают в известковых породах, которые обладают большой твердостью. После бурения может быть смонтирована одна или две обсадные трубы. Однотрубная система требуется в тех случаях, когда нет прослоек глины. При этом монтируется металлическая труба с диаметром 15,9 см или 13,3 см. При наличии прослое глины, кроме металлической трубы, понадобится еще и пластиковая, которая помещается внутрь стальной.
Для артезианских скважин не требуется сооружение сетчатого фильтра. Вода поступает напрямую из водоносного слоя без участия песчаных прослоек. Известняк прекрасно обеззараживает воду от болезнетворных организмов и веществ. Дебет такой скважины может достигать 4 кубических метров в час, чего хватит на большое хозяйство. При этом в артезианских скважинах не требуется периодическая регулировка высоты насоса. Зеркало воды поддерживается на определенном уровне. Артезианская скважина требует обустройства в виде кессона или приямка. Это позволит защитить ее от попадания грунтовых или дождевых вод, которые бы загрязнили ее.
Скважина для промышленного использования
Бурение скважин на воду для промышленного использования отличается большей сложностью. Глубина, на которую совершается проходка может быть большей. Кроме того, диаметр самой скважины в два раза превышает обычную. Одновременно могут быть изготовлены несколько шахт, чтобы увеличить подачу. Используется высокомощное насосное оборудование, которое способно выдать 100 и больше кубических метров в час. Сооружение такой скважины требует большего времени составления пакета документов с разрешениями от различных служб. Видео о промышленном бурении можно посмотреть ниже.
Виды скважин на воду: особенности и преимущества в частном доме. Эта статья предназначена для тех, кто хочет провести систему индивидуального на дачу посредством бурения и обустройства, но пока что не имеет представления о том, с какой стороны подойти к решению этого вопроса. Мы хотим рассказать вам, какие есть виды скважин, какой бывает глубина и характеристики.
Еще мы рассмотрим методы бурения и примерную стоимость этих работ в зависимости от того, какие будут применены технологии и оборудование.
Давайте рассмотрим типы подземных вод, которые существуют для добычи от не очень глубоких и дорогих . По горизонтально направленности залегают слои земли разными пластами. Первый слой грунта называется водоупором, и он занимает большую площадь, которая образована из пород плотного типа с мизерной водопроницаемостью. Так как фильтрация и ее объем в этом случае невелики, здесь недоступно свободное протекание воды.
Когда начинают бурение даже при небольшой глубине, вы первым делом встретитесь с водоупором, который часто сложен из глиняных плит, и намного реже из скальных пород. Если же на поверхности водоупора находится рыхлый и пористый грунт (известняк, гравий, песок, ила, мергель и другое), а условия местности дают возможность накапливаться в этом слое достаточному количеству воды, получается водоносный горизонт.
Именно из него можно добывать воду при малой глубине бурения. По своей слоистой структуре грунт напоминает любимый всеми тортик «Наполеон». Так как же, как крем смешивается с коржами, так и в земле водоупоры чередуется с рыхлой породой, что и становится причиной образования водоносного горизонта. Кстати, чистота и полноводность зависят от глубины. Но это считается общей тенденцией, так как глубина залегания на том или ином земельном участке зависит по большей части от особенностей размещения и структуры земли, а также от местности и осадков.
Разновидности подземных вод
Теперь давайте рассмотрим, какие именно есть виды вод.
Верховодка
Верховодка – это подземные воды, которые находятся близко к поверхности сверху водоупорных линз. Не везде есть такие водоупоры, поэтому найти верховодку бывает сложно, а иногда и невозможно. Из-за того, что верховодка почти незащищена фильтрующим слоем сверху, большая часть химических и биологических загрязнений, находящихся на поверхности, попадают в воду, и по этой причине качество воды ниже необходимого уровня. Такой горизонт воды подпитывается исключительно осадками, поэтому много воды в нем будет только после того, как растает снег, или выпадет много осадков в виде дождя. Такие виды скважин на воду для дачи удовлетворят только хозяйственные нужды в виде полива огорода.
Единственной причиной, по которой есть смысл рассмотреть возможность создания такой скважины – малая глубина залегания – обычно от 3 до 9 метров. Такие способы бурения скважины просты и недорогие, что даст возможность получать воду для хозяйственных нужд.
Грунтовые воды
Если вы выбираете виды скважин воды, которая будет пригодной и для питья, то остановите выбор на грунтовых водах (это горизонт водоноса со свободной поверхностью), которые находятся сверху ближайшего от земли обширного водоупора. Обычно они находятся на глубине от 7 до 21 метра (это относится только к средней полосе России).
Хотя грунтовые воды тоже не сильно защищены водоупором фильтрующего вида сверху и часто не являются водой, которая пригодна для питья, но при прохождении вод через толстый слой грунта удаляет большую часть загрязнений, и на выходе она намного качественнее, чем верховодка. Касательно наполненности водой, то и этот способ добычи воды будет во многом зависеть от сезонных колебаний. В лесистых местах, а также регионах с большим количеством осадков вода будет поступать в скважину постоянно, хоть и в разных количествах. А вот выбирать бурение, чтобы дойти до грунтовых вод, не стоит в засушливых регионах – в летний период вода может полностью пропасть.
Межпластовые воды
Как уже становится понятно из названия, эти воды расположены между 2-мя слоями пластов водоупора. Выше мы упоминали о том, может быть много водоупорных слоев земли, а значит, может быть много горизонтов. Воды межпластового вида находятся достаточно глубоко, примерная глубина от 25 до 78 м. Хотя некоторые виды горизонтов могут подниматься и выше, иногда даже выходя на поверхность в виде родников.
Влага для проникновения в межпластовый горизонт преодолевает большой слой грунта и толщину пород водоупора, благодаря чему естественная фильтрация воды на высоте. Отсюда и следствие, что качество такой воды высокое, чем у двух предыдущих видов. Не в каждом горизонте достаточно воды, поэтому геологи стараются найти самые насыщенные водой слои. Но ход дела таков – чем глубже, тем больше воды и тем она чище.
При выборе вида скважины следует при возможности выбирать именно этот вид. Вода, которая находится между двух слоев, имеет давление. При поступлении в рабочую колонну скважина будет расширяться. По этой причине статический уровень может быть куда выше горизонта воды. Есть и такие межпластовые воды, где давление так высоко, что она сама изливается на поверхность, бьет фонтаном из-под земли. Это уже артезианские воды.
Виды скважин на воду: особенности и преимущества
Есть несколько видов скважин на воду, а также один давно известный всем способ добычи воды – . Рассмотрим все виды скважин.
Колодец
Еще в очень далекие времена не были придуманы бетонные кольца, которые были бы в диаметре 1-1,6 метра, но колодцы всем были нужны. По этой причине их начали делать из камней, а также из стволов деревьев, делая срубы. Первый способ был достаточно трудоемким, а второй не таким уж и долговечным. При сочетании «грунт-дерево-влага-воздух» получилась гниение дерева в течение нескольких лет. А вот при сочетании «дерево-вода» без кислорода через 60 лет древесина стала бы мореной.
Но в последние 100 лет изобрели железобетон и простой бетон, и теперь уже колодец делали из бетонных колец. Процесс копания был таковым – на землю ставили кольцо, и внутри него начинали копать, постепенно, с увеличением глубины, опускали и кольцо. По мере углубления кольца в воду копать колодец переставали. Для того, чтобы работающие землекопы случайно не утонули, воду откачивали насосом. Да, копать колоец – труд каторжный.
Достоинства и недостатки способа
Плюсом является то, что выкопать колодец можно было везде. В этой статье мы рассмотрим центральный регион России. Воды будет предостаточно – колодец выступает в роли накопителя, в котором всегда будет 2-3 м 3 воды. Обычно такая вода мягкая. Еще к плюсам можно отнести небольшую стоимость, так как кольцо на 1 м в диаметре стоит около 2700 рублей, вкопать такое кольцо будет стоить столько же. По простой арифметике можно понять, что колодец, на который будет затрачено примерно 7-10 колец, обойдется вам в 50-55 тысяч рублей. А вот абиссинский колодец обойдется вам дешевле на 30%.
Недостатки – в колодец может легко попасть верховодка, особенно если вы проживаете в болотистой местности. Помимо этого, сверху идут засорения в виде пыли, грязи и прочих нежелательных вещей. Иногда колодцы пересыхают, к примеру, при выкапывании весной (когда в земле воды с избытком, можно случайно спутать скопление воды с источником). Периодически следует прочищать колодец, чтобы он не заиливался. Если такое случилось, то вода поступать не будет.
Еще один минус – опасность бактерий. Иногда такие проблемы проявляются не сразу после выпивания сырой воды из колодца, а после 2-х недель (инкубационный период).
Скважина на песке
Данный вид скважины на воду обладает глубиной от 16-ти до 30-ти метров, а технология бурения заключается в следующем – скважину на ближайший горизонт водоноса бурят шнековым способом. Она представляет собой трубу в диаметре больше 10 см, на ее конце находится фильтр – трубочка с перфорацией, которая обмотана сеткой галунного плетения из латуни/нержавейки. Фильтр ставят в крупнофракционных песках с добавлением гальки. Так, при одновременном открытии 2 кранов из каждого будет выходить по 90-165 грамм/сек. Получается, что заполнение крана будет около 2-4 секунд. Это не так много, но для дачи подойдет.
Срок эксплуатации скважины от 6-ти до 16-ти лет, все зависит от регулярности использования. Если же вы будете пользоваться скважиной 1-2 раза в месяц, то она выйдет из строя.. нет, не через 30 лет, а через 2-3 года. Что делать, если скважины заилилась? Попробуйте прочистить ее большим напором воды, но тогда знайте, что может порваться фильтр. Бывает и так, что промывание не дает результатов, а значит, придется заказывать вторичное бурение.
Совет! Иногда выгоднее потратиться на одну артезианскую скважину и у вас будет вода на протяжении 60-80 лет, чем каждые 8 бурить новую песочную.
Артезианская скважина
Свое название скважина получила неслучайно, и произошло это во французской провинции «Артуа», где такой вид скважин был пробурен впервые, при этом был самоизлив воды. На сегодняшний день в практике не всегда встречаются артезианские виды скважин, которые фонтанируют. Также при бурении такой скважины вам не придется устанавливать сетчатый фильтр, так как эти воды находятся в пластах известняка. Но и не в каждом известняке есть такие воды – только в пористых видах. Отличительной особенностью артезианской скважины является большое количество поступаемой воды – от 4 до 10 м 3 час. В такой скважине вода никогда не кончается, и даже минимальный срок службы составляет 65 лет. Вода 100% не будет содержать в себе аммиака, микробов, мочевины и других загрязнений. Чаще всего для известняка используют такую буровую машинку, как УРБ-2А.
Недостаток может заключаться в том, что не на каждый участок сможет заехать эта машина. Для бурения вам нужна будет площадка хотя бы 5*6 метров. Стоимость, которая кстати, довольно высока, полностью оправдана долговечностью и большим количеством воды. Если у вас не так много денег, а скважина очень нужна, попробуйте поговорить с соседями о том, чтобы пробурить одну скважину на несколько домов. Дажи при питании трех домов одновременно от одной скважины у вас все равно будет доступ воды 1 литр/3 сек.
Абиссинский колодец
Страна в Африке, а ныне современная Эфиопия, в начале XIX века смогла похвастаться тем, что в Абиссинии английские войска внедрили в жизнь изобретение Нортона (по национальности американца) трубчатый колодец. Это самый дешевый вариант водоснабжения из всех существующих. Его часто используют при самодельном бурении скважины для воды. В отличие от простого колодца сюда точно не попадет верховодка, грязь и пыль. Колодец выкачивает воду с глубины 9-13 м. В большинстве случаев вода пригодна для питья, не содержит много солей и минералов.
