Что такое бурение на воду и какие бывают скважины. Какие существуют виды скважин Какие бывают артезианские скважины на воду

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.

Какие бывают виды бурения скважин? Бурение – это строительный термин, обозначающий строительный процесс по устройству скважины, которую можно построить путем разрушения слоев почвы и извлечения их на поверхность. Подобный процесс проводится с использованием специального бурильного оборудования.

Принято говорить о трех видах бурения:

• наклонно-направленном;
• горизонтальном;
• вертикальном.

Результатом проведения буровых работ становится выработанный в земле ствол, то есть скважина. По структуре скважину можно разделить на три части:

• устье, или начало скважины, которое находится на поверхности;
• ствол, стены скважины;
• забой.

Какие бывают типы скважин

Существует несколько типов скважин на воду. К ним относятся следующие:

Виды бурения скважин.

• фильтровая в песчаных грунтах;
• эксплуатационная, которая бурится, если обнаружен водоносный горизонт;
• на известняк;
• артезианская.

Что касается фильтровой разработки в песчаных горизонтах, то для определения водоносного слоя проводится разведочное бурение. Во время такого процесса может сложиться несколько положений, в двух из которых обнаружится водоносный слой с водоносным песком, разбавленным другими видами грунта, и только в одном из них будет вода, а в последнем ее не будет совсем. Глубина этой скважины должна составлять не менее 13-15 м.

Когда водоносный слой обнаружен, возникает необходимость в бурении эксплуатационной разработки, глубина которой составляет уже от 15 до 25 м.

При ее бурении используются следующие способы:

• ударно-канатный;
• комбинированный;
• шнековый.

Такое бурение не обойдется без применения защитной трубы, необходимой для сохранения ствола разработки от разрушения, в качестве которой нужно использовать металлические трубы, соединенные резьбой диаметром в 168 мм.

Их извлекают после установки фильтровой и рабочей трубы.

Для устройства эксплуатационных труб необходимо иметь в виду, что они имеют три составные части:

1. Труба, располагающаяся от поверхности до уровня воды, служит для защиты ствола отработки от разрушения и является местом для размещения водоподъемных агрегатов.
2. Фильтрующая колонна является продолжением рабочей колонны и представляет собой трубу сечением 200-315 мм. Она служит для подъема воды из глубин водонасыщенного песка на поверхность, а фильтр очищает воду от частиц песка.
3. Труба с заглушкой служит запасом воды.

Несмотря на то что известняковые породы являются более твердыми, чем песчаный грунт, разработка в них считается менее трудоемким процессом, так как отпадает необходимость в применении защиты от разрушения ствола как раз из-за твердости известняковых грунтов. Отпадает опасение за разрушение границ колодца.

Бурить в известняковых породах нужно шнеками, которые по виду напоминают штопор. Глубина колодца в известняках доходит от 15 до 40 м.

Третьим типом является артезианская скважина. Она находится на большой глубине и закрыта глиной, которая, в свою очередь, является водонепроницаемой породой и представляет собой барьер для проникновения на поверхность вод четвертичных отложений. Такие воды при вскрытии их скважиной вырываются к поверхности земли под большим давлением и достигают уровня от 5 до 15 м.

Какие существуют типы бурения скважин

Виды бурения находятся в прямой зависимости от типов выработки и делятся на шнековые и роторные.

Виды шнеков для бурения.

Шнек напоминает винт мясорубки или прибор рыбака, который используется для подледного лова.

Во время вращения шнек за счет винтообразных лопастей поднимает и выбрасывает грунт на поверхность. Шнековым методом можно достаточно быстро достичь в день десятков метров разработки, за исключением столкновения с твердыми породами ледникового периода или подвижными плитами, которые затягивают скважину до того момента, когда она защищается обсадной колонной.

Известняковые выработки бурятся роторным способом. Глубина залегания таких вод достигает свыше 200 м. Бурение скважин при этом недоступно шнеку. Они бурятся оборудованием с использованием долота из твердых сплавов. На буровой устанавливается силовой агрегат, называемый ротором, он приводит в движение долото. Двигатель вращает ротор, а долото работает за счет бурильных труб.

Такая проходка занимает до недели из-за твердости пород и глубины их залегания. Стоимость ее значительно выше шнековой, но преимуществом является большое количество воды, добытое из скважины.

Бурение скважин на воду производится несколькими методами, к ним следует отнести:

Бурение скважин на воду, его типы и методы находятся в прямой зависимости от вида и предназначения скважины. Поэтому хозяин загородного участка должен прежде всего определить, для чего именно он будет использовать выработку, какой глубины она будет, в каких грунтах будут проводиться строительные работы, какова глубина залегания водоносного слоя. Затем исходя из этих данных выбирают вид и метод бурения.

Для обеспечения бесперебойной подачи воды на дачном участке могут устанавливаться колодцы и скважины. Самым удобным является центральный водопровод, так как финансовые затраты по организации водоснабжения минимальные. Достаточно только протянуть трубу по участку до дома. Такая возможность есть далеко не всегда, особенно для участков, которые удалены от города или станций по водоснабжению. В таком случае приходится использовать колодцы и скважины. В чем же отличие этих двух систем для частного домостроения?

На дачном участке, расположенном далеко от станции по водоснабжению, для подачи воды, можно пробурить скважину.

Колодцы не обладают такой глубиной, они более широкие, но и качество воды в них ниже. Скважины обеспечивают лучшее качество питьевой воды, они намного глубже, могут достигать артезианских водоносных слоев. Но и стоимость их сооружения в несколько раз выше. Сегодня применяются различные виды скважин, среди которых популярны скважины на песке и артезианские. Отличаются и виды работ по бурению. Сложность установки зависит от грунта, возможности выполнения тех или иных типов работ, использования дополнительного оборудования.

Песчаная

Песчаные виды скважин имеют такую конструкцию:

• у устья предусмотрен специальный гусак;
• далее идет сам кессон, защищающий устье;
• насосный грунт;
• слой глины, в середине которого находится зеркало воды;
• слой водоносного песка, на его границе с глиной устанавливается фильтр;
• водоупорным дном является слой глины, который находится за песком.

Скважина на песке менее проблематична в установке, водоносный слой ее проходит через песок. Глубина такой скважины обычно небольшая, она лишь немного превышает глубину колодцев. Такая скважина может давать примерно 0,8 кубов воды за час. Рекомендуется для подачи воды на поверхность применять вибрационные насосы, подойдут “Ручеек”, “Малыш”. Ставится фильтр только над насосом . Если применять так называемые центробежные насосы, то срок эксплуатации источника воды сократится.

Глубина песчаной скважины обычно составляет от 10 до 50 метров.

Такие виды скважин обычно имеют небольшую глубину – 10-50 м. Есть и исключения, например, для Сергиево-Посадского района глубина может составлять 80 м. Все это требует предварительного исследования, которое и покажет, на каком именно уровне залегает водоносный слой. Забор воды обычно осуществляется с песчаника или с мелового песка.

Из преимуществ необходимо отметить:

1. Сроки бурения минимальные, они занимают всего 1-2 дня, после чего можно приступать к оборудованию, установке насосов, фильтров, подключению водопровода.
2. Использование очень простое, а количество и качество воды хорошее.
3. Стоимость работ приемлемая, особенно в сравнении с артезианской.
4. Лицензирования скважина не требует, как и особых разрешений, на получение которых обычно уходит много времени и финансовых средств.

Есть и недостатки:

1. Использование сильно зависит от погодного фактора, так как грунтовые и осадочные воды могут проникать в полость ствола, загрязнять питьевую воду.
2. Сроки эксплуатации составляют 3-5 лет, максимум 10 лет, а этого недостаточно, так как через определенный период придется оборудовать новый ствол, а это снова финансовые затраты.
3. Скважина заиливается, требуется регулярная чистка, использование мощных фильтров.
4. Если рядом находится канализационная система, то вода может быть загрязнена.

Вернуться к оглавлению

Артезианская

Артезианский вид скважины для воды имеет такую конструкцию:

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

Артезианские виды скважин на воду предполагают обязательное прохождение через известняк.

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

Глубина артезианской скважины может достигать от 20 до 220 метров.

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

Из преимуществ этого вида необходимо отметить:

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

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

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.