Что такое обсадная труба для скважины и зачем она нужна

Всякое водозаборное устройство нуждается в укреплении, как, впрочем, и любое сооружение. Основной опасностью для скважин является обрушение ее стенок, в результате чего насос и заборный патрубок оказываются безнадежно утраченными, а саму скважину придется тампонировать и обустраивать новую. Чтобы предотвратить такое бедствие, приходится укреплять стенки водозабора искусственно специальными трубами. Рассмотрим, что такое обсадная труба и как она применяется.

Трубы для обсадки стенок скважин

Обсадная труба устанавливается в месте бурения скважины в начале процесса или после проходки некоторого расстояния. Это зависит от характеристик грунта в месте бурения. В зависимости от применяемого способа проходки шурфа, этот элемент может служить дополнительным инструментом формирования ствола скважины.

Рис.1. Вариант исполнения обсадной колонны

Трубы обсадные производятся с учетом требований ГОСТ 632-80 и 53366-2009, а также ряда технических условий. Размерный ряд этого вида продукции начинается с диаметра 114 мм и далее, вплоть до 426 мм. Толщину стенок по мере возрастания наружного диаметра от 6 до 14 мм. Марки стали самые различные, общим требованием является высокая свариваемость металла, применяемого для обсадки.

Соединение отдельных элементов обсадной колонны производится разными способами:

Рис.2. Безмуфтовое соединение изделий с высаженными концами

1. Резьбовое безмуфтовое. Применяется для сборки изделий с высаженными концами. Это означает, что на одном конце производится горячая высадка, то есть его нагревают и специальным инструментом производят раздачу примерно на 10 мм по диаметру на длину 150 – 200 мм. После чего на этом конце нарезается внутренняя резьба, а на противоположном конце трубы нарезается соответствующая наружная. Соединение производится завинчиванием по резьбе.
2. Муфтовое соединение. На концах труб нарезается наружная резьба, соединение производится резьбовыми муфтами, на которых нарезается внутренняя резьба соответствующего размера. Поставка таких изделий производится с навернутой муфтой на одном конце обсадной трубы. Резьбовые части закрываются полиэтиленовыми колпаками.
3. Сварное соединение. Применение такого способа в настоящее время практически не применяется, во всяком случае, при бурении промышленных шурфов. Однако требование по непрямолинейности обсадной колонны в местах стыка менее 0,7 мм на метр длины, осталось.

Рис.3. Обсадка с муфтовым соединением

Подбор размера трубы для обсадки

Расчет нужного диаметра нужно начинать с определения потребности в количестве воды для нормального функционирования хозяйства. После чего подбирается насос соответствующей производительности. Для скважин могут применяться погружные насосы, размещаемые внутри обсадки или наружные центробежные насосы.

Во втором случае учитываемый фактор – чем больше диаметр обсадной трубы, тем выше дебит скважины, что связано с площадью фильтрующей поверхности.

Для первого случая решающее значение имеет диаметр погружного насоса, зазор между ним и обсадкой должен быть не менее 5 мм. Таким образом, обсадная труба для скважины должна иметь внутренний диаметр, определяемый соотношением:

D_вн = d_нас +10 (мм), где

D_вн – внутренний диаметр обсадки;

d_нас – диаметр насоса.

Например, для случая, когда размер насоса составляет 95 мм, внутренний диаметр обсадки составит 95 + 10 = 105 мм. Учитывая, что для таких труб толщина стенки составляет обычно 6 мм, расчетный диаметр трубы составит 105 + 6х2 = 117 мм. Ближайший стандартный размер по ГОСТ 632-80 — 127 мм.

Однако необходимо учесть еще один немаловажный фактор. Жизненный цикл таких изделий составляет примерно 10 лет и приходит время, когда обсадку нужно менять. Извлечь старую обсадную колонну не всегда возможно ввиду ее ветхости и трудоемкости операции, к тому же для этого нужно специальное оборудование.

Чтобы избежать таких проблем, обычно первоначальные скважины выполняют с учетом ремонтного размера. Это означает, что вместо расчетных 127 мм ставят трубы следующего размера из гомологического ряда, а это 140 мм. При ремонте остается просто вставить новую обсадку в старую, выполнить прокачку скважины и жить спокойно до следующего ремонта.

Пластиковые трубы для скважин

С появлением на рынке изделий из пластика их стали активно применять и в качестве обсадки для скважин. Прочностные характеристики пластиковых изделий не достигают показателей металлических, однако для них свойственно хорошо переносить нагрузки с равномерным обжатием, поэтому обсадная труба из пластика нашла широкое применение. Как положительный фактор рассматривается и более низкая цена на этот вид продукции.

Материалами для изготовления пластиковых труб являются:

• полиэтилен низкого давления (ПНД);
• поливинилхлорид;
• полипропилен, который находит широкое применение и в качестве наружных и внутренних трубопроводов.

Рис.4. Обсадные нарезные из ПНД

Нарезная пластиковая обсадная труба черного или синего цвета производится в размерах 90 – 225 мм в соответствии с требованиями технических условий. Гомологический ряд размеров отличается от такого показателя для металлических изделий и по факту выглядит следующим образом: 90 – 110 – 113 – 117 – 125 – 140 — 165 – 195 – 225 мм. Поэтому использование двух видов труб в одной обсадной колонне невозможно.

Толщина стенок пластиковых изделий 6,3 – 12 мм в зависимости от размера. Удобна форма выпуска нарезных обсадных труб длиной 3000 или 4000 мм, при этом ее вес составляет порядка 4-х килограмм, что облегчает работу с ними при бурении скважины на воду своими руками.

Преимущества пластиковых изделий по сравнению со стальными

Основные положительные отличия пластика по сравнению с металлом в рассматриваемой области применения состоят в следующем:

• цены на пластиковые трубы позволяют уменьшить стоимость водозабора в несколько раз по применяемым материалам;
• весовые характеристики пластиковых обсадок упрощают их транспортировку и монтаж;
• высокая степень герметичности резьбовых соединений;
• длительный срок эксплуатации – на водопроводных системах срок их использования составляет порядка 50 лет;
• благодаря пластичности материала даже замерзшая вода не приводит к разрывам труб;
• материал химически пассивен, что позволяет применять для дезинфекции водозаборов любые реагенты;
• пластик не подвергается коррозии и структурным изменениям;
• внутренняя поверхность не подвержена зарастанию осадками даже при значительной жесткости воды:

Устройство обсадной колонны

Обсадка имеет определенное строение, обусловленное особенностью ее применения и назначения:

1. На первой секции колонны изготавливается фильтрующее устройство для очистки воды от песка и глины. Материалами для него являются различные сетки или нержавеющая проволока, намотанная виток к витку.
2. Нижний открытий торец оборудуется донным гравийным фильтром для изоляции от опорной водонепроницаемой поверхности, здесь происходит первичная фильтрация.
3. Оголовок скважины должен быть герметичным, тогда при откачке воды в ней создается отрицательное давление, способствующее увеличению притока воды в водозабор.

Изложенное здесь, несомненно, поможет принять правильное решение при подборе материалов для обсадки. Успехов вам!

Советуем почитать: Оголовок для скважины