Как выбрать трубы для скважины: полный анализ и сравнение различных типов труб

Когда речь идет об организации автономного водоснабжения для вашего дома, критически важно разобраться в процессе и особенностях создания скважины. Одним из самых значимых аспектов в этом деле становится правильный выбор обсадных труб.

Ствол скважины выполняет множество функций и существенно влияет на срок службы и надежность работы системы водоснабжения. Вложив время и средства в бурение, владельцы жилья стремятся избежать будущих проблем, связанных с неэффективным водозабором.

Таким образом, при проектировании стоит уделить особое внимание правильному выбору обсадной колонны. В этой статье мы рассмотрим, какие трубы лучше всего подходят для скважин, какой материал и тип соединения сегментов ствола предпочтительно использовать в различных ситуациях. Эти знания помогут избежать покупки неподходящих товаров.

Основные требования к скважинному стволу

Процесс создания самостоятельного источника водоснабжения требует серьезных затрат и усилий. Вкладывая средства в бурение скважины, каждый владелец земельного участка или дома ждет долговечного результата.

Срок службы, давление в скважине и качество извлекаемой воды сильно зависят от характеристик труб, применяемых для формирования обсадной колонны.

При бурении в земле образуется канал, в который впоследствии устанавливается насосное оборудование. Для изоляции вертикального ствола от окружающей породы используются обсадные трубы, а пространство между землей и стенками канала заполняется бетоном или гравийно-песчаной смесью.

Основные функции водоподъемного трубопровода заключаются в следующем:

• защита стенок канала от обрушения;
• сохранение целостности скважины при изменении давления и перемещениях грунта;
• предотвращение загрязнения – исключение попадания неочищенных сточных и грунтовых вод в ствол;
• вред заиливанию скважины.

В процессе бурения с использованием одной трубы обсадная колонна выполняет одновременно роль эксплуатационной – она собирает воду из водоносного горизонта, которая затем поднимается насосом вверх.

Как правило, на дачном участке бурение скважины, предназначенной для полива и хозяйственных нужд, осуществляется с одной колонной. Для питьевого водоснабжения используются две трубы: обсадная и фильтрующая.

Трубы, используемые для водозаборной скважины, в основном составляют ее ствол, который устанавливается во время бурения.

Ствол скважины для песка формируется из двух колонн: наружная труба – обсадка, защищающая от обрушения породы, и внутренняя труба, в которую установлен фильтр.

Обсадная труба помещается во время бурения, по мере погружения бурового снаряда.

В хозяйствах чаще всего применяются пластиковые и стальные трубы. Для установки водозабора, предназначенного для получения питьевой воды, трубы должны соответствовать стандартам водозаборного назначения.

Независимо от типа используемого оборудования, бурение, проходка и обсадка осуществляются с помощью разных труб. Обсадка не применяется в процессе разрушения и удаления породы.

Так как обсадная труба не используется для бурения, а лишь для укрепления стенок выработки, требования к ее прочности не столь высоки. Однако она должна быть достаточно устойчивой к давлению грунта и поддерживать оголовок.

Еще одним важным фактором, влияющим на выбор труб, является их ремонтопригодность. Нередко стальные обсадки, обладающие прочностью, комплектуются пластиковой внутренней трубой с фильтром, так как она устойчива к коррозии и не загрязняется илом.

Несмотря на общие правила, существуют исключения, такие как абиссинский колодец. Если используется стальная труба, буровая колонна остаётся в земле и служит обсадкой. В случае применения пластика, выработка проходит полностью шнеком, после чего устанавливается пластиковая колонна.

Поэтому к качественным характеристикам и материалам труб предъявляются высокие требования:

• высокая прочность и устойчивость к деформациям на протяжении всего периода эксплуатации (около 20 лет);
• полная герметичность соединений и стенок;
• недоступность коррозии и негативного воздействия химически активных веществ;
• экологически чистый материал – он не должен влиять на состав извлекаемой воды;
• прямолинейность обсадной колонны.

Для стандартного использования допускается незначительное искажение по длине трубы в пределах 0,7 мм на погонный метр.

Параметры отклонения ровности для канала увеличенной точности составляют: 0,5 мм – для труб диаметром 108-146 мм, 0,3 мм – для труб диаметром 33,5-89 мм. Эти данные рассчитываются на 1 м.п.

Факторы выбора обсадной колонны

Не существует единственно правильного метода бурения. Выбор способа организации скважины осуществляется индивидуально.

При этом учитывается множество факторов: состав грунта, уровень залегания водоносных горизонтов, параметры насосного оборудования, качество воды, диаметр и глубина бурения.

Рекомендуется доверить проектирование скважины специалистам. Сотрудники проведут сопоставление всех данных, предложат наилучшее решение, рассчитывая дебит скважины в соответствии со статическим и динамическим уровнями воды.

Бурильные компании выступят с собственными предложениями по реализации проекта и могут порекомендовать оптимальный тип трубы. Однако окончательный выбор обсадной колонны остается за заказчиком.

Исполняющая организация чаще всего ставит свои интересы на первое место, поэтому их мнение не всегда будет беспристрастным. Некоторые компании могут специализироваться лишь на одном методе создания скважин и стремятся продвигать вариант, выгодный для них.

Самым разумным решением будет заранее определиться, какие трубы подходят для скважины, взвесив все доводы «за» и «против», и лишь потом обращаться к специалистам для разработки и реализации проекта.

При выборе также необходимо учесть основные параметры для водоподъемной трубы:

1. Материал изготовления. Этот параметр влияет на стоимость монтажа, способность выдерживать нагрузки, легкость в ремонте и долговечность.
2. Метод соединения элементов колонны. Он определяется исходя из материала трубопровода, глубины и диаметра обсадной колонны. В любом случае соединения должны быть полностью герметичными, иначе со временем качество воды ухудшится, и насос выйдет из строя.
3. Диаметр трубы. Определяется с учетом максимального возможного расхода воды в сутки.

Больший диаметр подводящего трубопровода обеспечивает повышенную производительность скважины.

Специалисты рекомендуют использовать трубы диаметром 110 мм и более. Такой размер оптимален для получения нормального дебита глубинной скважины и упрощает выбор погружного насоса.

Виды материалов и их характеристики

Трубы для скважин изготавливаются из металла, асбестоцемента или пластика. В редких случаях в процессе организации водозабора применяются деревянные изделия – они абсолютно экологичны, но при этом, несмотря на защитную обработку, подвержены воздействию влаги и могут деформироваться.

Тип #1 — сила и долговечность металла

Металлические трубы делятся на два основных типа:

• чугунные;
• стальные, среди которых бывают эмалированные, оцинкованные, а также из нержавеющей стали.

Чугунные трубы используются крайне редко для обсадки. Хотя они довольно доступны по цене среди металлов, этот материал отличается хрупкостью и большой массой.

Многие компании отказываются работать с чугуном из-за сложностей монтажных работ. Кроме того, невозможно гарантировать герметичность трубы – в результате смещения грунтового пласта она может треснуть.

Сталь – классический и проверенный временем материал для обсадных колонн. Она почти полностью соответствует требованиям к скважинным трубам.

Стальные изделия показывают высокую устойчивость в скважинах различных глубин независимо от типа грунта.

Стандартная толщина стенок составляет 5-6 мм, а срок службы достигает около 50 лет. Долговечность зависит от скорости коррозии стального материала – примерно 0,1 мм в год.

• жесткость конструкции – материал подходит как для мелких, так и для глубоких скважин;
• точная осевая центровка соединений и надежность стыков;
• устойчивость – сталь не выделяет вредных веществ при контакте с водой;
• возможность технического обслуживания – благодаря прочности и стойкости к вибрациям в обсадной колонне разрешается проводить чистку скважинного канала или добуривание в случае наслоения или засорения.

Основной недостаток стальных труб – высокая стоимость. Производители более бюджетных аналогов стремятся подчеркивать недостатки стали, в частности, ее подверженность коррозии.

Существует мнение, что загрязнения ухудшают качество воды и увеличивают содержание железа в ней. Однако, исследования воды из скважин опровергли этот миф.

Ржавчина не растворяется в воде. Даже обычный фильтр может задержать частицы окисленного металла. Одной из возможных последствий наличия ржавчины является выход из строя насосного оборудования, которое предназначено для перекачивания чистой воды.

Металлопрокат, имеющий защиту от коррозии, стоит выше, чем стандартные стальные трубы, однако технические характеристики таких материалов ставят под сомнение целесообразность дополнительной платы за них.

Эмалированные трубы. Покрытие предотвращает развитие коррозии, но оно крайне хрупкое, и защитить его от повреждений во время монтажа сложно. Удары и трещины на эмали становятся местами, где может появиться ржавчина.

С развитием коррозии на поврежденной области может возникнуть сквозная коррозия, так как при производстве эмалированных труб часто используют металл меньшей толщины.

Эмалированные трубопроводы соответствуют всем санитаревым требованиям и не влияют на вкус воды. Однако значительным недостатком является невозможность качественной очистки трубопровода из-за хрупкости эмали.

Оцинкованный трубопровод. При постоянном контакте с водой на внутренней стороне трубы образуется оксид цинка, который может быть опасным для здоровья. Использование цинкованных труб допустимо лишь для технических скважин.

Стандартная толщина оцинкованной трубы составляет 2-2,5 мм, что не всегда обеспечивает необходимую жесткость конструкции. Такие трубы подвержены деформациям из-за изменений в грунте.

Нержавеющая сталь. Этот материал сочетает в себе все преимущества стального проката, однако его стоимость гораздо выше. Нержавейка хорошо противостоит коррозии, что благоприятно сказывается на ее сроке службы.

Однако стоит ли инвестировать в нержавеющие трубы, если срок службы высокодебитной скважины равен сроку использования обычной стальной трубы? Это решение зависит от финансовых возможностей и назначения скважины.

Металлический трубопровод можно установить в случае, если речь идет о глубокой артезианской скважине, которая будет эксплуатироваться регулярно. В то время как для «поверхностных» песчаных каналов целесообразно использовать более доступные материалы.

Вид #2 — коррозийная стойкость асбестоцемента

Трубы, сделанные из асбоцемента, зарекомендовали себя за более чем 70 лет использования в системах водоотведения.

Ключевые преимущества материала включают:

• асбоцемент не подвержен коррозии;
• нейтральный состав не вызывает химических реакций;
• долговечность, превышающая 60-70 лет;
• приемлемая цена.

Несмотря на эти достоинства, асбестоцементные трубы в настоящее время не часто применяются для создания водных источников.

Основной недостаток асбестоцементных изделий — их хрупкость. Часто для усиления стенок трубы применяют больший диаметр, что увеличивает вес и требует выкапывания более широких скважин.

К отрицательным аспектам асбестоцемента можно отнести:

1. Сложность монтажа. Установка таких труб требует высокой квалификации и использования подъемного оборудования.
2. Отсутствие резьбовых соединений. Секции труб соприкасаются встык, и гарантировать герметичность в таких местах сложно.
3. Безопасность материалов. Есть мнение, что волокна асбеста содержат хризотил, который может негативно повлиять на здоровье. Тем не менее, это утверждение не имеет научного подтверждения.
4. Проблемы с чисткой. Асбестоцемент — пористый материал, и в его трещинах скапливается загрязнение, что требует полной откачки скважины для очистки.

После установки асбестоцементной колонны последующие буровые работы будут невозможны.

Технические характеристики асбестоцемента не допускают его использование для «песчаных» источников. Этот вариант подходит для артезианских скважин глубиной не более 100 м.

Вид #3 — прочный и доступный пластик

На рынке обсадных труб сравнительно недавно появились пластиковые изделия, которые составляют серьезную конкуренцию традиционным стальным трубам.

Среди преимуществ полимерных труб можно выделить:

• Устойчивость к воздействию воды — коррозия не образуется даже при постоянном контакте с влагой;
• Долговечность без разрушений на протяжении долгого времени;
• Влияние на качество питьевой воды отсутствует;
• Материал не способствует развитию бактерий;
• Легкость установки и транспортировки благодаря небольшому весу;
• Возможность использования резьбовых соединений, которые дают полную герметичность;
• Экономическая выгода — установка пластиковых труб обойдется значительно дешевле, чем металлических или асбестоцементных.

Ожидаемый срок службы водопровода из полимеров составляет около 50 лет, что основано на коррозионной инертности материала.

Недостаток пластиковых труб — их сравнительно низкая прочность. Поэтому полимерные трубопроводы рекомендованы только для однотрубных скважин глубиной до 50 м или как внутренние трубы в двухтрубных системах.

Еще одним аргументом против пластиковых изделий является их чувствительность к температурным колебаниям и механическим повреждениям. Пластиковая обсадка не удерживается при изменениях грунта и может деформироваться при сильных морозах.

Пластиковые водопроводные трубы могут иметь разное сырьё: непластифицированный поливинилхлорид (НПВХ), морозоустойчивый полипропилен (МПП) и полиэтилен низкого давления (ПНД).

Выбор труб для насосной системы осуществляется на основании характеристик использованных полимеров.

Наиболее прочными являются трубы из НПВХ — модуль упругости составляет 3000 МПа. Труба диаметром 12,5 см при глубине 30 м выдерживает вес более 5 тонн. Обсадка скважины колонной из НПВХ возможна практически при любом типе грунта.

Слабой стороной труб из непластифицированного поливинилхлорида является их чувствительность к морозам, которую можно уменьшить с помощью установки нагревательных кабелей в скважине.

Хорошее сопротивление морозам демонстрируют трубы из МПП и ПНД. Тем не менее, их плотность зачастую не достаточна для использования в качестве основной обсадной колоны. А чаще они применяются как эксплуатационные труба в двухколонных системах.

Способы соединения пластиковых труб отличаются. Для ПП-труб используется специальная сварка, в то время как для других полимеров актуальны раструбные или резьбовые соединения.

Вид #4 — комбинированный трубопровод

Для уменьшения коррозионных процессов и улучшения качества воды некоторые бурильные компании предлагают подход с использованием технологии «труба в трубе».

Этот метод включает размещение пластикового канала из пищевого полимера ПНД внутри стальной трубы.

Преимущества комбинированного подхода:

1. Защита от загрязнений. Пластиковая труба служит барьером между водной средой и металлическими стенками обсадки, что снижает шанс попадания ржавчины в магистраль.
2. Удобство в ремонте. Если полимерная труба повреждается, ее легко заменить, не затрагивая обсадную колонну;
3. Возможность углубления скважины. При необходимости пластиковый «рукав» можно вытянуть, просверлить отверстие глубже и установить обратно.

Технология «труба в трубе» позволяет эффективно обслуживать скважину, включая регулярную чистку и замену фильтров.

Обычно пластиковая эксплуатационная труба проходит через известняк и уходит в водоносные горизонты, что исключает контакт стали с питьевой водой. Однако основным недостатком такого подхода является увеличение стоимости проекта.

Какой способ сборки колонны оптимален?

Требования к обсадным трубам и технологиям соединения частей скважинной колонны представлены в ГОСТ 632-80. В соответствии с этими правилами возможно использование различных методов.

Исходя из метода соединения выбирается соответствующий тип трубы, поэтому этот вопрос следует решить на этапе проектирования скважины.

№1 — неразъемное соединение труб с помощью сварки

Сварка обеспечивает максимально прочное соединение металлических труб. Однако сегодня многие специалисты опровергают эффективность этого метода.

Основные доводы против сварки:

• риск недостаточной герметичности сварного шва;
• потенциальное отклонение трубы от вертикали, что усложняет установку колонны;
• недостаточная защита от коррозии в месте сварки.

Тем не менее, если сварщик обладает высоким уровнем квалификации, указанные недостатки вряд ли проявятся. Большинство конструкций строительных объектов, таких как мосты и нефтепроводы, изготавливаются с использованием сварки.

Однако для качественного выполнения работ требуется специальное оборудование и опытный электросварщик, что повышает общую стоимость работ и может уменьшить прибыль компании.

В сварочных электродах имеется защитная обмазка, что обеспечивает легирование сварного шва, повышая его прочность и коррозийную стойкость соединения.

№2 — каналы для подачи воды с резьбой

При бурении скважин большинство компаний (около 90%) придерживаются использования резьбового соединения для обсадного металлопроката, ссылаясь на нормы, установленные ГОСТом. Это выглядит достаточно настойчиво, но руководство часто забывает упомянуть, что данные стандарты касаются труб с диаметром от 146 мм и минимальной толщиной стенки 6 мм.

Применение резьбовых соединений не только удобно, но и существенно уменьшает срок эксплуатации обсадной колонны.

В трубах с толщиной стенки всего 4,5 мм, размеры резьбы могут не достигать значения 1,2–1,5 мм. Учитывая, что скорость коррозии составляет примерно 0,1 мм в год, можно сделать вывод, что через 12–15 лет в месте соединения труба может оказаться в состоянии полного разрушения.

Для пластиковых труб резьбовое соединение не вызывает столь негативных последствий и, наоборот, рассматривается как наиболее надежное.

Существует несколько методов соединения полимерных труб:

1. Ниппельный метод. Резьба нарезается изнутри пластиковых труб. Два элемента соединяются с помощью ниппеля, имеющего наружную резьбу, что позволяет сохранить неизменным диаметр шурфа.
2. Муфтовый метод. На концах трубы нарезается внешняя резьба. Соединение происходит с использованием накладной муфты, которая несколько увеличивает диаметр прохода.
3. Раструбное резьбовое соединение. Здесь применяются сегменты с резьбой как с внутренней, так и с наружной стороны, что позволяет выполнить соединение без дополнительных компонентов.

При использовании раструбного метода допускается незначительное увеличение диаметра в местах стыковки.

Раструбный метод без резьбы не применяется в скважинах, поскольку он не позволяет контролировать процесс установки трубы в трубу. Кроме того, такое соединение не обеспечивает должной герметичности колонны и с течением времени может привести к просадке.

Напорные или безнапорные трубопроводы?

Рекомендовано использовать только напорные трубы, так как именно они способны выдерживать нагрузку с обеих сторон. Снаружи на стенки колонны давит плавучесть грунтов, а изнутри – давление воды.

Создание напорной системы поможет защитить водоносные горизонты от преждевременных повреждений. При выборе водонапорной трубы следует сопоставлять её рабочие характеристики с предполагаемым дебитом скважины.

Ниже представлены видео-обзоры, которые помогут вам сделать правильный выбор для обсадки скважины.

Итоги и полезные видео на тему

Сравнение качества резьбовых соединений на трубах из НПВХ:

Обзор стальных труб с разными типами соединений: сварными и резьбовыми:

Тестирование прочности металлической и пластиковой труб:

Из вышеизложенного можно сделать вывод: для проживания в доме круглый год, где скважина служит единственным постоянным источником питьевой воды, крайне важно обеспечить надежность и стабильность системы водоснабжения.

Лучший выбор – использовать двухтрубную колонну, состоящую из стального и пластикового материала. Полимерные трубы подходят для неглубокой шахты и могут использоваться при обустройстве «сезонной» скважины.

Ищете подходящее решение для устройства своей скважины? Или уже определились с выбором? Делитесь своими мнениями и задавайте вопросы в комментариях к статье. Форма обратной связи находится ниже.