Обсадная труба для скважины: что это, устройство, монтаж

Как выбрать обсадную трубу для скважины

От того, насколько правильно выбран диаметр обсадных труб, будет зависеть самый главный параметр скважины — ее производительность. Руководствуясь желанием получить больший поток воды, многие стараются подобрать обсадную трубу для скважины на воду максимального диаметра. Такой подход может привести только к тому, что обсадка скважины обернется серьезными финансовыми затратами.

Избежать лишних затрат на приобретение обсадных труб, не потеряв при этом в производительности скважины, можно, если выполнить предварительные расчеты и определить, какая труба (с каким диаметром) позволит получить воду из скважины в количестве, достаточном как для полива зеленых насаждений, так и для бытовых целей. Прежде чем приступить к таким расчетам, необходимо определить максимальный расход воды, который удовлетворит собственника дачи или загородного дома.

Скважина с применением пластиковой обсадной трубы

Давайте разберемся в алгоритме определения этого параметра. Уже давно установлено: если кран открыть полностью, то за час из него вытечет порядка 0,7 кубометров воды. В любом загородном доме, как правило, вода расходуется на следующие цели:

• для функционирования сантехнического оборудования в туалете;
• в кухонном сантехническом оборудовании;
• для обеспечения работы стиральной машины.

Вода в загородных домах и на дачах используется и для полива зеленых насаждений, что также следует принять во внимание. С учетом всех этих факторов можно с уверенностью сказать, что максимальный расход воды будет составлять порядка 3 кубических метров в час

Чтобы обеспечить такой расход, лучше всего использовать погружной насос, диаметр корпуса которого составляет 75 мм.

Теперь, чтобы рассчитать, какое сечение должна иметь металлическая или пластиковая труба для скважины, чтобы в нее можно было установить такой насос, необходимо к его диаметру прибавить еще ряд параметров: толщину стенок трубы (для стальных изделий — 6 мм), зазор, который необходимо оставить между внутренними стенками трубы и корпусом насоса. Если в расчетах учитывать величину такого зазора, равную 4 мм, то в итоге мы получим, что нам необходима труба с размером поперечного сечения минимум 87 мм. Необходимо подобрать изделие стандартного сечения (в этом поможет ГОСТ 632-80 или другой нормативный документ), максимально приближенного к рассчитанному нами значению. В нашем случае это будет такая обсадная труба для скважин, сечение которой составляет 89 мм.

Назначение

При бурении скважин всегда делают обсадку из специальных труб, которая выполняет следующие функции:

• Основное назначение обсадки — предохранение шахты от осыпания грунта и забивания скважинного канала.
• Наличие колонны дает возможность подниматься водяному столбу вверх без впитывания в грунт, предотвращает загрязнение воды.
• Благодаря герметичности соединения трубных участков, обсадка предохраняет скважинный источник от проникновения в его канал загрязненных поверхностных и грунтовых вод.
• В ровный и жесткий ствол круглого сечения удобно погружать глубинный электронасос, всасывающий воду.
• На верх колонны крепят оголовок или крышку, которые препятствуют проникновению в канал наружных атмосферных осадков и грязи, служат опорой для страховочного троса глубинного электронасоса.
• При адаптерном подключении водопровода, обсадная труба является опорой для крепления адаптера, который врезают сбоку в ее стенку на глубине ниже точки промерзания.
• Фильтр, размещенный внизу колонны, отсеивает крупные и мелкие частицы гравия, песка, известняка, глины, делая воду более пригодной для питья и хозяйственных нужд.

Рис. 2 Конструкции обсадных стальных труб по ГОСТ 632-80

Обсадные трубы из асбестоцемента

Их востребованность постепенно уменьшается.

Однако трубы из асбестоцемента все еще применяются благодаря положительным качествам:

• отсутствует риск развития коррозии;
• при контакте с водой материал не выделяет токсичных веществ;
• длительная эксплуатация.

Обсадные трубы из асбестоцемента.

Однако недостатков при использовании труб данной группы обнаруживается больше:

• на торцах не предусмотрена резьба, что способствует уменьшению прочности стыка;
• асбестоцемент — хрупкий материал;
• внутренняя поверхность трубы загрязняется быстрее аналогов, что обусловлено пористой структурой бетона;
• трубы из асбестоцемента не считаются безопасными, т. к. есть вероятность, что они содержат канцерогенные вещества.

Устройство обсадки для скважины

Колонна обсадки для гидротехнического сооружения отличается соответствующим строением.

Она включает следующие детали:

1. Фильтр в начале. Он очищает питьевую воду от песчаных и глинистых включений. Для его создания применяют проволоку либо сетку из нержавеющего материала.
2. Фильтр на дне. Он выполнен из гравия. Предназначен защищать точку забора жидкости от грунтовых вод и грязи, которая может попадать в питьевую воду из более низких прослоек.
3. Герметичный оголовок. Он защищает скважину от негативного влияния наружных факторов окружающей среды.

Большое количество труб, которые представлены на строительном рынке, позволяет выбрать максимально подходящий вариант, который будет обеспечивать долгий период эксплуатации скважины.

Виды обсадных труб

Для установки в скважину сегодня применяются несколько основных видов обсадных труб, среди которых стальные, пластиковые и асбоцементные и т.д. Рассмотрим более подробно характеристики каждого вида.

Стальные изделия и их установка

Стальные обсадные изделия для установки в скважину имеют толщину стенки в шесть миллиметров, она способна отлично перенести многие нагрузки, движения грунта, что для остальных изделий просто недоступно. Сталь подвержена коррозии, монтаж таких труб, которые постоянно соприкасаются с водой, требует и установки фильтра, который сможет удалить ржавчину из воды.

Из недостатков необходимо отметить:

• риски поломки насоса из-за высокого ржавчины содержания в воде ;
• высокая стоимость установки в скважину;
• привкус железа в воде, который со временем продолжает усиливаться;
• довольно сложный монтаж, что связано с большим весом трубы.

Устройство скважины из стальных изделий рекомендуется осуществлять на известняках либо песчаных почвах. В таком случае необходимо использовать более дорогие, но при этом и более надежные изделия из нержавеющей стали, с оцинковкой либо покрытием из эмали. В этом случае срок службы значительно увеличивается, а качество воды остается на отличном уровне. Но монтаж фильтра обязателен!

Схема расчета глубины скважины.

Асбоцементные изделия

Асбоцементные применяются уже много десятилетий и популярность их не падает. Такие трубы нейтральны, они не поддаются коррозии, многим химическим веществам. Но при установке необходимо правильно обращаться с трубами, так как они очень хрупки, а стенки нуждаются в уплотнении.

Популярность подобных асбоцементных изделий все же начинает падать, что связано с такими факторами:

• установка в скважину требует наличия определенного опыта, все соединения должны быть герметичными и аккуратными;
• монтаж в песчаном грунте невозможен, так как асбоцемент не применяется в качестве фильтровой колонны;
• глубина скважины не может быть больше ста метров;
• стоимость труб часто довольно высока;
• при выборе необходимо предпочитать только ту продукцию, которая предназначена для работы с питьевой водой!

Пластиковые изделия

Пластиковые обсадные трубы для скважин можно применить для небольшой глубины скважины и устойчивости почвы.

Установка пластиковых труб сегодня считается самым оптимальным вариантом, так как изделия эти практичны, надежны, легки, долговечны. Для установки применяют обсадные трубы такого типа:

• полипропиленовые;
• полиэтиленовые низкого давления;
• из непластифицированного поливинилхлорида.

О преимуществах монтажа мы уже говорили, сейчас определим условия, когда применять подобные трубы нельзя:

• монтаж в качестве обсадной колоны для больших глубин (более шестидесяти метров);
• при бурении в две колонны.

Использование пластика не рекомендуется в случаях с нестабильной почвой, наличии плывунов. Тут лучше всего брать стальные трубы.

https://youtube.com/watch?v=-tCsQK2U984

Соединение при установке

Установка обсадных колонн требует тщательного соединения всех элементов, особенно при наличии погружного насоса. Как правило, отдельные отрезки имеют длину от трех метров до десяти, специалисты предлагают три способа их соединения:

• раструбная установка;
• фитинговые, резьбовые соединения;
• сварка.

Для асбоцементных используют только муфты, другой тип соединения не предусмотрен. Остальные способы подходят для стальных и пластиковых изделий, хотя сварка стального полотна способна ухудшить качество материала.

Самым оптимальным вариантом для установки в скважину считается использование резьбового соединения, особенно для стальных обсадных изделий. Сэкономить на монтаже можно, если использовать пластиковые трубы, но качество соединения может несколько ухудшиться.

Преимущества и недостатки всех видов

Процесс бурения с обсадной колонной будет легким и правильным, если она выбрана правильно. Беря это в рассмотрение, стоит изучить подробнее все недостатки и все достоинства, классифицируя колонны только по материалу изготовления.

Итак, стальные трубы для скважин, безусловно, служат очень долго. Кроме того, они способны выдерживать огромный вес, а значит очень большое давление почвы. Для стыковки нескольких колонн между собой используется обычная сварка. Сварка может выполняться и самостоятельно, что само по себе уже положительное качество.

Кроме всего прочего, обладают такие изделия и следующими достоинствами:

• Устойчивость к движению пластов грунта;
• Высокая степень прочности.

Из недостатков можно выделить процесс окисления и стоимость изделий.

Асбестоцементные обсадные трубы

Асбестоцементные изделия для скважины имеют весьма длительный срок эксплуатации, умеренную стоимость и высокую степень устойчивости к коррозии.

Из недостатков можно выделить то, что для установки такой колонны нужна скважина очень большого диаметра, так как стенки очень толстые. Однако, несмотря на это, стенки все равно остаются достаточно хрупкими. Кроме того, асбестоцементные изделия категорически запрещается устанавливать в местах с подвижными грунтами.

ПВХ изделия могут служить крайне долго, не теряя при этом своих положительных свойств. Они не ржавеют и не выделяют вредных веществ. Имеют относительно низкую стоимость и очень просты в использовании. Работа облегчается и тем, что по сравнению с двумя вышеописанными материалами, пвх имеет очень малый вес.

В качестве метода стыковки используется либо сварка, либо соединение при помощи специальных элементов.

К недостаткам можно отнести только то, что по сравнению со стальными обсадными трубами имеют меньшую прочность.

Что такое обсадная труба и для чего она нужна

При бурении скважины в обязательном порядке устанавливаются обсадные трубы. Они ставятся на полную глубину: от водоносной породы до поверхности земли. Часть конструкции остается над землей, формируя устья.

Обсадная колонна препятствует обрушению грунта, укрепляя стенки скважины. Если не провести обсадку, то рано или поздно произойдет обрушение ствола из-за подвижек грунта. Время службы скважин на 70% от прочности внешней конструкции.

Вторая задача, которую решает обсадная труба, это сохранение чистоты питьевой воды. Если не проводить обсадку, внутрь ствола будет попадать грунт. Будет происходить смешивание чистой питьевой воды с верховодкой. Обсадка изолирует ствол от попадания дождевой и талой воды.

При монтаже обсадных труб создается канал, по которому поднимается жидкость. Гладкие стенки обеспечивают минимальное сопротивление потоку. Благодаря герметичному контуру в стволе поддерживается необходимое давление.

В ствол не проникают крупные частицы грунта, которые представляют угрозу для работы насоса. При обустройстве на трубу надевается кессон или ставится скважинный адаптер. При бурении на песок на нижнюю часть конструкции ставится фильтр.

Рисунок 1: Схема скважины с обсадной трубой.

Обсадные трубы из металла

Трубы для колонны обсадки могут быть выполнены из следующих материалов:

• чугун;
• сталь;
• нержавеющая сталь;
• оцинкованное покрытие;
• эмалированное покрытие.

Стальные изделия являются самыми востребованными. Это наиболее практичный вариант для создания колонны.

Изделия соответствуют всем требованиям и условиям, которые предъявляются к такому элементу конструкции. Стальные трубы используют в артезианских скважинах, когда происходит бурение через песчаные либо известняковые почвы.

Трубы из металла считаются самыми практичными.

К преимуществам стальных обсадных систем относится следующее:

• Повышенная устойчивость к износу, деформациям, повреждениям. Изделие обладает высокой прочностью.
• Наличие соединения посредством резьбы, чтобы герметичность конструкции была максимальной.
• Срок службы продолжительный. Он составляет 50 лет для изделий, у которых стенки в толщину по 0,6 см.
• Наличие возможности очищать скважину бурильным оборудованием, если дно заиливается.
• Подача воды для питья без сбоев в течение всего периода эксплуатации оборудования.

Но вместе с тем необходимо помнить и о недостатках стальных обсадных конструкций, это:

• Возможность возникновения ржавчины и соответствующего осадка в воде.
• Сложность в самостоятельном осуществлении монтажа из-за того, что у толстостенных изделий вес большой.
• Учет затрат на расходные материалы.

Трубы с эмалированной поверхностью тоже являются склонными к ржавчине, которая возникает, если эмаль повреждается либо само изделие деформируется. У оцинкованных труб срок эксплуатации длительный, но они часто загрязняют источник воды оксидом цинка.

Бурение с обсадной трубой для скважины своими руками

Необходимо отметить, что выполнить такую работу своими руками без вызова бригады специалистов можно, когда водоносный слой располагается на глубине до 15 метров.

Бурение скважины малогабаритными установками можно осуществить, если вода находится неглубоко

Но даже если и это условие будет соблюдено, хотя бы без одного помощника вы не обойдётесь. И прежде, чем приступить к работе, вам необходимо обзавестись такими принадлежностями и инструментами:

• молоток, кувалда и гаечные ключи;
• ворот. С его помощью проворачиваются трубы в земле;
• тренога. Её применение облегчает процесс бурения;
• бур, имеющий вид желонки. Для прикручивания к трубе он оснащается резьбой.

Бурение своими руками выполняется вращением бура с трубой в земле. Периодически вытаскивайте его на поверхность и удаляйте из стакана грунт. Пробурив примерно на 2 метра, чтобы стенки не обрушились и не завалили скважину, вставьте в канал обсадную трубу. По мере продвижения вниз, необходимо соединять трубы бурового станка с элементами обсадки.

Достигнув уровня с достаточным количеством воды, закрепите обсадную трубу на поверхности. После этого вставьте в канал пластиковую трубу и подсоедините к ней насос.

В целом, процедуру создания своими руками скважин с питьевой водой сложной не назовёшь. Но для выполнения этой кропотливой работы потребуется несколько дней.

В заключение необходимо отметить, что широкий ассортимент подобных изделий может привести к покупке неподходящего предполагаемым условиям эксплуатации обсадного трубного проката. А это в любом случае снизит эксплуатационный ресурс скважины. Поэтому не рекомендуется самостоятельно выбирать материал обсадной трубы. Это способен правильно сделать только специалист с учётом того, какая структура грунта на участке бурения и её особенности.

2 Асбестоцементные материалы

Раньше асбоцемент был достаточно распространенным материалов для изготовления обсадных труб ввиду своей дешевизны, однако сейчас, когда в бюджетной ценовой категории появились сильные конкуренты, обсадные трубы из асбоцемента используются очень редко.

Асбестоцементные обсадные трубы для скважины

По сути, кроме низкой стоимости, единственным плюсом асбоцементных обсадных труб является длительный срок эксплуатации в беспроблемных грунтах.

В то время как недостатков у асбоцемента хоть отбавляй: в первую очередь, это небезопасное воздействие материала на здоровье человека (существуют подтвержденные исследования, которые выявили канцерогенное влияние асбоцемента), что делает его использование в системах водоснабжение рискованным занятием.

Технология обустройства питьевых скважин предусматривает то, что установка асбоцементных обсадных колонн возможна лишь в известняковых скважинах при использовании напорных труб.

2.1 Пластиковые материалы

Наиболее распространенными, на сегодняшний день, являются пластиковые обсадные трубы. Их широкое использование объясняется отличным соотношением цены и качества: по сути, за цену, меньше чем у асбоцемента, вы получаете все преимущества изделий из нержавеющей стали.

Рассмотрим сильные и слабые стороны использования полимерных труд в обустройстве обсадных колонн.

Плюсы:

Пластиковые обсадные трубы для скважины

• Минимальная, в сравнении с аналогами, стоимость;
• Крепление в одну колонну выполняется с помощью резьбовых соединений, что обеспечивает высокую герметичность конструкции;
• Неподверженность коррозии;
• Не ограничивают глубину скважину (технология допускает использование пластиковых труб на глубине свыше 100 метров);
• Отсутствие загрязнений воды;
• Длительный срок эксплуатации (20-30 лет)
• Минимальный вес;
• Полимерные материалы не боятся воздействия химической среды, поэтому для обработки и очистки таких обсадных колонн могут применяться любые химические реагенты.

Минусы:

• Подверженность внешним механическим воздействиям (зависит от вида пластика — НПВХ в этом плане имеет гораздо лучшие свойства, чем ПВХ);
• Невозможность выполнить бурение с одновременной обсадкой трубы, из-за недостаточной жесткости полимерных материалов.

В изготовлении пластиковых труб основными материалами являются: обычный ПВХ (поливинилхлорид), и НПВХ – непластифицированный поливинилхлорид. Разница между ними заключается в том, что НПВХ является более жестким материалом, который обладает высоким пределом текучести.

На практике, это проявляется в том, что колонны их НПВХ хорошо переносят умеренные сдвиги грунта, и внешние механические нагрузки, так как обсадные трубы из НПВХ имеют большую надежность резьбовых соединений, в сравнении с ПВХ.

Соединение пластиковых обсадных труб для скважины

Что касается достоинств ПВХ труб, то тут можно выделить их минимальную стоимость – установка обсадной колонны из ПВХ обойдется вам как минимум, в 3, а то и 4 раза дешевле, чем установка колонны такого же размера из стали.

2.2 Какие трубы используют для нефтяных скважин?

Технология монтажа нефтяных скважин кардинально отличается от скважин на воду.

Во-первых, создание таких скважин должно выполняться в максимально сжатые сроки, вследствие чего практикуется бурение на обсадной колонне, которое делает невозможным обустройство нефтяной колонны пластиковыми трубами.

Во-вторых, в нефтяной промышленности фактор экологичности материала практически не важен, в то время как максимальную значимость приобретает его долговечность и устойчивость к внешним механическим воздействием. Всё вышесказанное обуславливает то, наиболее востребованным материалом для изготовления нефтяных осадных труб является низколегированная сталь с высоким содержанием углеродов.

Характеристики и область применения пластиковых труб

Проанализировав имеющуюся информацию, можно приступать к выбору труб. Давайте посмотрим, в каких случаях возможно применение ПВХ трубы для скважин.

Типы обсадных и эксплуатационных труб из пластика

Для создания скважин используют следующие типы пластиковых труб:

Из ПНД – полиэтилена низкого давления;

Обсадные трубы из полиэтилена низкого давления

• Из ПП – полипропилена;
• НПВХ трубы для скважин – из непластифицированного поливинилхлорида.

Все они стали применяться сравнительно недавно, поэтому пока нет фактических данных о сроке их службы. Но абсолютная неподверженность пластика коррозии позволяет считать, что он никак не меньше, чем у стальных труб, срок эксплуатации которых составляет не менее 50 лет.

В каких случаях оправдано применение пластиковых труб

Пластиковые трубы в качестве обсадных нельзя использовать для скважин глубиной более 60 метров, а также для водозаборов, расположенных в подвижных и сложных грунтах. Их прочности недостаточно для подобных нагрузок,но они могут служить эксплуатационной колонной в скважине любой глубины со стальной обсадной трубой.

В принципе все перечисленные выше типы изделий можно использовать для этих целей, но самыми привлекательными в соотношении прочность/стоимость являются трубы из НПВХ. Чаще всего пластиковые трубы используют для строительства скважин на песок, так как срок эксплуатации подобных водозаборов не отличается большой продолжительностью, и «закапывать» в землю дорогую стальную колонну, рассчитанную не несколько десятилетий, является неоправданным расточительством.

Ещё один вариант применения – абиссинская скважина из пластиковых труб. Но при её устройстве колонну не забивают в грунт, а устанавливают в заранее пробуренное отверстие, чтобы не нарушить целостность трубы.

На фото – резьбовое соединение труб

Недостатки и преимущества

Недостатков у таких труб немного, но они существенны. Это меньшая по сравнению со стальными прочность и недостаточная устойчивость к механическим воздействиям. Что не позволяет использовать их в глубоких водозаборах со значительным давлением грунта на стенки.

Однако, если сравнивать их с теми же стальными или асбестоцементными трубами, нельзя не заметить и явных преимуществ, к которым относятся:

• Абсолютная стойкость к коррозии и воздействию агрессивной среды;
• Устойчивость к химическим веществам, которые применяются при обработке скважин для их регенерации и дезинфекции;
• Проистекающая из перечисленных выше свойств долговечность, которая может составить более 50 лет – срок службы стальных труб;
• Высокая герметичность соединений, что гарантирует чистоту воды в скважине, не загрязненной частицами грунта и сточными водами;
• Небольшой вес, возможность с меньшими затратами транспортировать трубы на участок и устанавливать их своими руками без помощи спецтехники;
• Простота монтажа, особенно при резьбовом соединении;

Процесс монтажа пластиковой скважины

Низкая стоимость как самих изделий, так и их установки.

Такие рабочие характеристики пластиковых труб весьма привлекательны для потребителей, поэтому они обретают все большую популярность у людей, решивших организовать собственную автономную систему водоснабжения загородного дома или дачи.

Колонна из металла + нПВХ: плюсы и минусы

Сочетание металла с пластиком является отличным вариантом. В такой конструкции реализуются достоинства двух вариантов, и сглаживаются их недостатки. Металлический контур усиливает прочность конструкции. Пластиковая обсадка не дает жидкости прикасаться к металлу, защищая его от коррозии.

Технология двойной обсадки скважины:

1. Подготовка шахты размером под внешнюю обсадку.
2. Сборка внешней конструкции на резьбовые замки.
3. Погружение эксплуатационной трубы во внешний контур.

Недостатком двойной обсадки является высокая стоимость монтажа. Эта схема не используется при ограниченном бюджете. Установка двойной обсадки требует больше времени, чем установка однотрубной конструкции.

Виды и характеристики

Назначение источника и состав грунта определяют тот вид обсадных конструкций, который экономически эффективен и обеспечивает надежную защиту пробуренного ствола на длительный срок. К таким изделиям относятся:

1 ) Асбоцементные, изготовленные из фибробетона. Применяются для обсадки с 1950-х годов. Их отличает дешевизна, надежность, стойкость к агрессивной среде и долговечность – срок эксплуатации составляет 60 лет. Но в связи с хрупкостью асбоцементного материала скважины устраиваются глубиной не более 100 метров, не позволяя вести монтаж и бурение в низких горизонтах.

Для повышения прочности стенки конструкции сделали толще, но дополнительный вес и размер увеличили затраты на монтажные работы.

При стыковке элементов не создается необходимая герметичность колонны, а недостаточная прочность материала не позволяет вести работы в нестабильных грунтах. Сомнения в чистоте воды, поступающей по трубам из асбоцемента, ограничивает их применение техническими нуждами.

2 ) Металлические – электросварные и цельнотянутые конструкции из стали, а также оцинкованный, эмалированный металлопрокат:

• нержавеющие цельнотянутые трубы для скважины – самый надежный и долговечный вариант защиты выработки от давящего грунта и агрессивной среды. Отсутствие коррозии увеличивает срок их эксплуатации в сравнении с изделиями из других материалов. Высокая стоимость цельнотянутого изделия ставит под сомнение экономическую эффективность проекта для шахт глубиной до 150 метров. Применять нержавеющую сталь целесообразно для обустройства артезианских скважин, поднимающих воду из известнякового водоносного слоя с большой глубины, где стенки конструкции испытывают повышенное давление;
• усиленная электросварная труба, с толщиной стенки 6 мм, дешевле нержавеющей, незначительно уступает по прочности, а внутренняя коррозия не ухудшает качество поступающей жидкости. Срок использования конструкции из шовных изделий, составляет не менее 50 лет и сопоставим с периодом эксплуатации высокодебитной скважины;
• оцинкованный и эмалированный варианты, сделаны из тонкой стали для уменьшения стоимости. Но защита металла от коррозии с помощью эмали и цинка, оксид которого при длительном контакте с водой опасен для здоровья, ненадежна. При установке изделия в выработку появляются царапины и сколы, на которых, также как на резьбовых соединениях без защитного покрытия, выступает ржавчина, снижающаяся прочность и разрушающая колонну.

Размеры: толщина стенок от 6.2 до 12 мм, диаметры от 125 мм.

3 ) Пластиковые водоподъемные конструкции изготавливаются из полимеров трех видов:

• ПНД­-трубы для обустройства ствола шахты – полиэтилен низкого давления. Материал отличается плотной структурой, обладает химической устойчивостью, не разрушается при ударных нагрузках. Соединения составных частей герметичны. К недостаткам ПНД-изделия относится хрупкость материала при изгибе, что может привести к трещинам в процессе обсадки в пробуренную с отклонением от вертикали шахту;
• НПВХ – изделия из непластифицированного поливинилхлорида. Устойчив к деформации, герметичное соединение элементов выдерживает до 5 тонн нагрузки. Плотность материала такова, что при обсадке шахты поливинилхлорид не всплывает;
• МПП – полипропиленовое морозостойкое изделие. Плотность материала ниже, чем у конструкций из ПНД и НПВХ, обеспечивает меньший вес элементов, снижается нагрузка на соединения в составных частях. Монтировать изделия можно до -30 С.

Размеры: толщина стенок от 4.3 до 12 мм, диаметры от 90 до 400 мм.

Достоинством пластиковых обсадных конструкций является низкая цена, стойкость к коррозии и агрессивным средам, небольшой вес, герметичность соединений собранной колонны и ориентировочный 50-летний срок эксплуатации.

Питьевая вода, проходящая по ПВХ-трубам, не меняет своих свойств и безопасна для человека.

Отрицательным моментом полимера является низкая механическая прочность, не позволяющая ее использовать в качестве обсадки в плотных породах на глубине более 50 метров.

Чаще водоподъемные пластиковые трубы применяются в качестве колонны, находясь внутри стального каркаса.

4 ) Металлопластиковые – усиленные электросварные изделия с полимерным покрытием. По своим характеристикам не уступает цельнотянутой, но по стоимости дешевле.

При изготовлении они защищаются двуслойным покрытием из слоя адгезива и полиэтилена низкого давления. Сохраняя прочностные свойства, за счет полимерного покрытия в пять раз продлевает срок эксплуатации металлопроката, исключая вероятность наружного повреждения конструкции коррозией.

Применение в нефтегазовой промышленности

Обсадка нефтяных скважин инвентарной трубой необходима для изоляции продуктивного горизонта от грунтовых вод и обвалов грунта. В нефтегазовой промышленности используются исключительно металлические обсадные изделия, изготовленные из легированных и углеродистых сталей, поскольку прочности пластиковых – в глубоких скважинах недостаточно.

Обсадные трубы для нефтяных скважин изготавливаются в виде составных конструкций длиной от 9.5 до 13 метров. Соединение отдельных участков в монолитную колонну выполняется посредством резьбового соединения.

Резьба, в зависимости от конструкции, может быть , треугольной либо трапецеидальной. Если забор нефти либо газа со скважины ведется на высоком давлении (свыше 30 мПа), устройство резьбы выполняется с дополнительными резиновыми уплотнителями.

Диаметр обсадных труб для нефтяных скважин варьируется в пределах от 114 до 509 мм, от него зависит толщина стенок трубы, которая может быть 6-16 мм. Рассмотрим соотношение диаметра и толщины трубы на примере изделий разных типоразмеров:

• диаметр 125 мм – минимальная толщина стенки 6.2-10.5 мм;
• диаметр 194 мм – толщина стенки 7.5-13 мм;
• диаметр 324 мм – толщина стенки 8.5-14 мм;
• диаметр 426 мм – толщина стенки 10-12 мм.

В зависимости от толщины металла обсадные трубы для нефтяных скважин делятся на семь групп прочности, границы текучести которых составляют 379-1067 мПа. Существуют обсадные трубы изготовленные по технологии обычной и повышенной точности. В стандартных конструкциях непрямолинейность на 1 м длины не должна превышать 1 мм, в трубах повышенной точности – 0.5 мм.

Обсадные трубы нефтяных скважин подлежат одноразовому использованию, поскольку их устройство предполагает цементирование обсадных колонн – пространство между стенками скважины и трубой заливается бетоном, что необходимо для жесткой фиксации обсадки. Вытащить трубу после бетонирования невозможно даже с применением спецтехники.

Применение для буронабивных свай

В строительной сфере обсадные трубы применяются при обустройстве буронабивных свай. Такие сваи представляют собой опоры, сформированные посредством бетонирования пробуренной на площадке скважины. Диаметр буронабивных свай может варьироваться в пределах 300-1500 мм, однако на практике сваи с ДУ более 600 мм создаются крайне редко.

Для монтажа буронабивных свай применяются металлические обсадные трубы секционного типа, соединяющиеся посредством резьбового соединения. Нижняя секция обсадки укомплектована зубчатым наконечником, который разбуривает грунт при проходке скважины.

Бурение под буронабивную сваю с обсадной трубой

Монтаж обсадных труб выполняется посредством МБУ – мобильных буровых машин. Технология обустройства буронабивных свай выполняется в следующей последовательности:

1. МБУ размещается на точке бурения, функциональная оснастка приводится в рабочее положение.
2. Выполняется бурение полости на глубину, равную длине первой секции обсадной трубы. Буровая колонна извлекается со скважины и в полость устанавливается обсадка, бур размещается внутри трубы и разработка скважины продолжается.
3. В процессе работы МБУ буровая колонна вращается внутри обсадной трубы и по аналогичной технологии наращиваются секции обсадки, пока не будет достигнута проектная глубина скважины.
4. По завершению бурения в скважину посредством крановой установки погружается арматурный каркас сваи.
5. В устье скважины устанавливается бетонолитная труба, через которую полость заполняется бетонной смесью.
6. После бетонирования осуществляется демонтаж обсадной трубы и уплотнение бетонного тела сваи глубинным вибратором.

Устройство буронабивных свай без применения обсадных труб возможно в условиях стабильных грунтов, если же почва низкоплотная, склонная к осыпанию и насыщенна грунтовыми водами, которые могут заполнить скважину, монтаж обсадки обязателен.

Также выделяют буронабивные сваи кустарного изготовления, которые можно сделать своими руками. Скважины под такие сваи разрабатываются посредством ручных буров на глубину 2-3 м и диаметром до 300 мм, а в качестве обсадной трубы используется собранный в цилиндр рулонный рубероид, асбоцементная либо пластиковая (ПВХ, НПВХ). Такие буронабивные опоры могут использоваться как фундамент для возведения легких зданий из дерева и каркасных панелей.

Устройство обсадки для скважины

Предположим, что скважина пробурена. При этом отверстие должно быть идеально ровным, иначе может произойти поломка насоса, поскольку в скважине он должен висеть по принципу строительного отвеса. Если скважина предлагает установку и металлических, и пластиковых труб, то сначала устанавливается металл.

Для этого к верхней части отверстие должно быть расширено, и бурится оно первым в очереди. Монтируя металл, лучше всего использовать резьбовые соединения, чтобы в дальнейшем в этом месте металл не подвергался коррозии. Металлические трубы довольно тяжелые, поэтому удерживать их лучше всего специальными установками на бурильных машинах.

Что касается пластика, то в самой первой трубе, которая будет находиться на большой глубине, стоит оборудовать фильтр, просверлив много отверстий по всей плоскости на величину до 1 м. Можно использовать геотекстиль для дополнительной защиты от грязи.

Трубу стоит вкручивать поэтапно, предварительно смазывая резьбовые соединения специальным средством для надежной герметичности.

Изделие стоит опустить в углубление таким образом, чтобы они не доставали до дна скважины примерно на 1 метр. При этом столб воды должен быть значительным. В верхней части пластиковая труба обделывается под необходимый размер.

Далее устанавливается насосное оборудование, которое фиксируется на металлический трос и опускается с запасом величины столба воды. Шланг от насоса проходит через оголовок скважины, который, в свою очередь, фиксируется на металлической обсадной основе для скважины. Оголовок прикручивается на болтовых соединениях или просто одевается на обсадку, придерживаясь своим весом за счет нагрузки под насосом.