Обсадные трубы

Обсадные трубы для самодельного трубчатого колодца лучше взять стальные, особенно для глубоких колодцев. Они прочнее других, и их легче соединить. Впрочем, обсадные трубы могут быть асбестоцементными, пластмассовыми, чугунными и деревянными. Обсадную трубу набирают из отдельных звеньев, длина которых для удобства в работе составляет 2–4 м. Стальные звенья соединяют между собой резьбовыми муфтами или сваркой. В значительной степени способ соединения зависит от диаметра. Так, трубы внутренним диаметром 50 мм (2 дюйма) проще соединять муфтами, а трубы диаметром 100 мм и более – сваркой. В частности, на концах труб диаметром 50 мм резьбу (14 ниток на 1 дюйм) нарезают на длине 50 мм. Вся длина муфты – 112 мм (100 мм резьбы плюс две концевые проточки длиной 6 мм для захода трубы). Форма муфты такая же, как и для соединения штанг.

Для свинчивания отдельных звеньев обсадной трубы лучше применять деревянные хомуты, так как эти трубы сравнительно тонкостенные и могут быть смяты. Подвешивание обсадной трубы в скважине, конечно, надежнее на стальных хомутах.

При соединении звеньев обсадной трубы сваркой сначала трубу нарезают кислородным резаком на отдельные звенья по 2–3 м длиной. Линию разреза делают с мысиком, чтобы при сварке облегчить центрирование и стык бы не имел больших зазоров. Каждый разрез надо не забыть пометить краской. Центрирование звеньев перед сваркой можно осуществить с помощью простейшего кондуктора из двух уголков (швеллеров) или трех стальных накладок. Последние нужно приварить к штангам, что позволит дополнительно укрепить соединительный шов.

Рис. 38. Трубный башмак: а – гладкий; б – фрезер

Во время спуска обсадной трубы в скважину нижний конец ее встречает в породах твердые включения в виде галек и пропластов камня. Чтобы предохранить торец трубы от смятия этими твердыми включениями, а также чтобы обрезать трубой высунувшийся в скважину кран твердой породы, на нижний конец трубы устанавливают на резьбе или сварке трубный башмак или фрезер (рис. 38). Режущие кромки фрезера должны быть обращены в сторону проворачивания обсадной трубы, то есть по часовой стрелке. Концы зубьев фрезера закаливают, «чугунят» или производят на них наплавку твердого металла.

Еще одной необходимой принадлежностью обсадной трубы при ручном ударно-вращательном бурении является предохранительный патрубок. Он представляет собой отрезок той же самой обсадной трубы длиной 150–200 мм с резьбой на одном конце. Назначение патрубка – предохранить резьбу верхней муфты обсадной трубы от изнашивания о штанги. Если звенья соединяют сваркой, надобность в таком патрубке отпадает.

Когда сварка отсутствует или обсадная труба не стальная, соединение отдельных звеньев можно произвести стальными накладками на болтах. Ширина таких накладок – 15–30 мм, длина – 100–200 мм, толщина – 6–9 мм. Узкие кромки накладок надо срезать под углом 30°, чтобы за внутренние прокладки не цеплялся инструмент, а наружные не мешали проходить трубе через грунт. На внутренних накладках нарезают резьбу для крепежа. Звенья стальной или чугунной обсадной трубы можно при достаточной толщине стенок соединить без внутренних накладок, нарезав резьбу непосредственно в стенке. Чтобы стык стал непроницаем для воды, его следует закрыть «мокрой» муфтой. Делают эту муфту из нескольким полосок стеклоткани, наклеивая каждую полоску вокруг стыка эпоксидным или другим надежным синтетическим клеем. Стык перед приклейкой стеклоткани необходимо очистить от загрязнений, ржавчины и тщательно обезжирить ацетоном или растворителем для нитроэмали. В этих же растворителях надо промыть и стеклоткань, чтобы удалить замасливатель, попадающий на нее в процессе изготовления. Промытую ткань необходимо просушить в течение 2–4 ч. (Для того чтобы очистить стеклоткань от замасливателя, можно «прожечь» ее паяльной лампой.) Обматывать стык нужно полосками разной ширины: каждая верхняя должна быть на 20–30 мм шире нижней и прикрывать ее кромки. «Мокрая» муфта после отверждения клея приобретает высокую прочность, и ее можно рассматривать как силовой элемент. Тем не менее наружные накладки из стали все равно надо будет поставить и прижать ими стеклоткань. Это предохранит муфту от возможного сдвига при трении о грунт. В плотных грунтах обсадная труба обычно входит в скважину с зазором и сдвиг уплотнения маловероятен, тогда уплотняющие бандажи можно вырезать в виде колец из камеры автомобильной шины подходящего диаметра. Если все же произойдет сдвиг резинового кольца и оно проникнет в неровный стык между трубами, перекрывая проход в трубе, от резины легко избавиться. Для этого ее надо поджечь какой-либо горелкой, опущенной в обсадную трубу на проволоке. Натянутое резиновое кольцо, когда оно сухое, сразу загорается и тут же разрывается, освобождая проход.

Водоприемная часть трубчатого колодца

Конструкция водоприемной части трубчатого колодца зависит от строения водоносного слоя. Если у нижнего обреза обсадной трубы желонкой удается выработать полость, которая заполняется притекающей водой и со временем не затягивается, то лучшего по следует и желать: можно обойтись без фильтра. Когда же водоносный слой представляет собой песок-плывун и скважина затягивается песком, несмотря на чистку желонкой, фильтр нужен.

Существует довольно много конструкций различных фильтров, но в самодельных трубчатых колодцах обычно применяют наиболее простые сетчатые фильтры, (рис. 39).

Рис. 39. Сетчатый фильтр: 1 – штыковая муфта; 2 – сальник; 3 – отверстия; 4 – проволока; 5 – сетка; 6 – отстойник; 7 – пробка

В настоящее время промышленность выпускает большой ассортимент проволочных тканых фильтровых сеток (ГОСТ 2765–75). По форме ячеек в свету различают сетки с квадратными, прямоугольными и пулевыми ячейками. По размерам ячеек для нашей цели наиболее пригодны мельчайшие – с площадью ячеек в свету 0,025–0,25 мм2 и мелкие – с площадью ячеек в свету 0,25–1 мм2. Переплетение проволок сетки может быть полотняным и саржевым. У сеток с нулевыми ячейками проволоки основы (проходящие вдоль полотна сетки) находятся на определенном расстоянии друг от друга, а более тонкие проволоки утка (проходящие поперек полотна сетки) расположены вплотную друг к другу. Благодаря такому переплетению ячейки в свету отсутствуют. Для трубчатого колодца годятся сетки из меди, латуни, фосфористой бронзы, молибдена, никеля и др. Сетку из нержавеющей стали можно снять со старой стиральной машины.

Какая сетка наиболее пригодна в определенных местных условиях, можно сказать, только выяснив зернистость водоносного слоя. Во многих случаях предпочтение отдают сетке с нулевыми ячейками, поскольку вода здесь проходит через зазоры в виде щелей и такие фильтры меньше засоряются. Если для фильтра не удастся найти подходящую трубу из нержавеющего материала, ее можно свернуть из листа. У такой трубы появляются даже некоторые преимущества, так как отверстия, выполненные в листе, легко очистить с обратной стороны (внутренней) от заусенцев, образующихся при сверлении.

На перфорированную часть трубы наматывают проволоку с зазором между витками 1,5–2 мм. Проволока нужна для того, чтобы приподнять сетку над трубой и увеличить этим так называемую скважность фильтра, то есть его пропускную способность для воды. Проволоку приваривают или припаивают (лучше твердым припоем) к трубе по концам и в нескольких местах посредине.

Сетку закрепляют на трубе поверх проволоки сваркой, пайкой или сшивкой. Если сетку закрепляют сваркой или пайкой, то сначала прикрепляют один край сетки, затем натягивают ее на трубу и закрепляют второй край. Сшивку производят следующим образом. Перед обтяжкой измеряют окружность трубы, и сетку отрезают с припуском для заправки концов. Концы сетки загибают внутрь, а в места изгиба вставляют проволочные стержни диаметром 2,5–3 мм. Эти стержни предохраняют сетку от разрыва при стягивании ее краев. Сетку сшивают проволокой. Верхнюю и нижнюю кромки сетки приваривают или припаивают к трубе.

Ниже фильтра водоприемная часть должна иметь глухой резервуар, который будет служить сборником песка и ила, прошедших через фильтр. Не нужно стремиться, чтобы фильтр задерживал мельчайшие фракции песка. Пусть они проходит через фильтр и затем либо вынесутся потоком воды на поверхность при откачке, либо осядут в отстойнике. В этом случае в водоносной породе образуется вокруг фильтра слой из более крупных частиц песка или гравия, которые сами будут играть роль естественного фильтра.

В обсадную трубу фильтр вставляют с помощью штанги, которую нижним концом с поперечными выступами заводят в штыковую муфту фильтра. Затем, удерживая штангой фильтр, приподнимают обсадную трубу лебедкой или домкратами. Эта операция называется «обнажение фильтра». Для напорной, артезианской воды между фильтром и обсадной трубой устанавливают сальник из резины пли пенькового просмоленного шнура. После обнажения фильтра штангу поворотом выводят из штыковой муфты и вытаскивают на поверхность.

Рис. 40. Фильтр из крупнопористого бетона с наружным стальным каркасом: 1 – обсадная труба; 2 – фильтрующий блок; 3 – каркас с окнами; 4 – опора; 5 – отстойник; 6 – пробка; 7 – гвоздь

Фильтр для трубчатого колодца, когда диаметр его не слишком мал, легко сделать также из крупнопористого бетона (рис.40).

Размеры зерен гравия или щебня для крупнопористого бетона подбирают в зависимости от крупности зерен песка водоносного слоя: соотношение ото примерно равно 10:1. Дозировка цемента, воды и технология работы с крупнопористым бетоном описаны выше. Фильтр из крупнопористого бетона делают в виде трубчатых блоков длиной 200–400 мм и толщиной стенки 30–35 мм. Блоки устанавливают в трубчатый каркас с окнами и по торцам скрепляют цементным раствором. Через сутки фильтр можно опускать в скважину. Фильтр из крупнопористого бетона можно смонтировать и на внутреннем перфорированном каркасе (рис. 41). В последнем случае всю колонну бетонных блоков устанавливают на деревянной пробке. Если по какой-то причине произойдет коррозия связующего и сцепление между зернами гравия нарушится, фильтр этой конструкции превращается в засыпной гравийный. При достаточной мощности водоносного слоя и значительном дебите скважины целесообразно гравийный фильтр разместить ниже статического уровня воды, а сальник сделать засыпным, гравийным. Тогда в полости обсадной трубы над фильтром образуется большее пространство для насоса.

Иногда может оказаться достаточным и простейший фильтр из мелкого щебня или гравия с притоком воды через дно, как у несовершенного шахтного колодца. При неудаче такой фильтр легко извлечь желонкой.

Водоподъемники из трубчатых колодцев

Проще всего поднять воду из трубчатого колодца с помощью электрического вибрационного насоса. Такие насосы для использования в быту в довольно широком ассортименте выпускает в настоящее время отечественная промышленность: «Малыш», «Ручеек», «Удалец», «Родничок» и др. Все они работают от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, находятся всегда в погруженном состоянии и при грамотной эксплуатации служат длительное время. Особенности установки их в скважину описаны в прилагаемых инструкциях заводов-изготовителей. Сложнее дело обстоит, когда диаметр обсадной трубы мал и не позволяет использовать такие насосы. В этом случае при глубине более 7 м придется применить погружной плунжерный насос с рычажным приводом (ручным или механическим). Возможно также использование специального устройства – эрлифта.

Рис. 41. Фильтр из крупнопористого бетона на внутреннем каркасе с засыпным гравийным сальником: 1 – резервуар; 2 – гравийный сальник; 3 – фильтрующий блок; 4 – каркас с отверстиями; 5 – гвоздь; 6 – пробка

Плунжерные глубинные насосы выпускаются нашей промышленностью. Так, Бийский машиностроительный завод оборудования животноводческих ферм производит глубинный насос НГ-1, который имеет производительность 15 л/мин и глубину подъема воды 30 м. Присоединительный размер колонны труб – 1,25 дюйма. Приобрести такой насос в магазине трудно, но зато можно сделать его своими руками. Хотя к токарю все же придется обратиться за помощью.

Из трубчатого колодца небольшого диаметра, в который вибрационный бытовой насос не проходит, можно поднять воду с помощью воздушного подъемника – эрлифта. По конструкции эрлифты сравнительно просты, они не имеют движущихся частей, как у других насосов, и поэтому не боятся абразивного воздействия песка со дна колодца, в промышленных установках поднимают воду из скважин значительной глубины – до 500 м и более.

Принцип работы эрлифта состоит в следующем. Если в нижнюю часть трубы, опущенной в воду, вводить воздух под достаточным давлением, то образовавшаяся в трубе воздушная эмульсия (смесь воды и пузырьков воздуха) будет подниматься благодаря разности удельных масс эмульсии в трубе и воды в скважине. Естественно, что эмульсия тем легче, чем в ней больше пузырьков воздуха.

Различают эрлифты нагнетательные и всасывающие. У нагнетательного эрлифта в трубу, опущенную в скважину и заглубленную под уровень воды, подводят сжатый воздух от компрессора. Образующаяся эмульсия поднимается на поверхность в бак, где воздух выходит из эмульсии, а вода накапливается.

У всасывающего эрлифта труба опускается немного ниже уровня воды в колодце. Внизу в подъемную трубу воздух попадает из атмосферы в результате разрежения в трубе, создаваемого вакуум-насосом. В этом случае атмосферный воздух также смешивается с водой и в виде эмульсии поднимается на поверхность земли.

Конкретные рекомендации по конструкции эрлифта давать нельзя, так как многое здесь зависит от местных условий. Заметим еще, что если в скважину подается (или из скважины отсасывается) недостаточное количество воздуха, то эрлифт вовсе не подает воду или подает ее с перерывами.

Вы ознакомились с различными вариантами колодцев и технологиями их изготовления. Успехов вам, чистой и вкусной воды!

Литература

Борисов А. М. и д р. Строительство шахтных колодцев. – М.: Сельхозгиз, 1957.

Воздвиженский Б. И., Голубинцев О. Н., Новожилов А. А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979.

Герр Ф. Г. Шахтные железобетонные колодцы с фильтрами из пористого бетона. – Алма-Ата: Казсельхозгиз, 1963.

Доболюбов Н. Н. Проектирование и строительство буровых колодцев. – Минск: Урожай, 1964.

Дубровский В. В., Карпов В. Ф. Бурение и оборудование мелких скважин для водоснабжения. – М.: Госгеолиздат, 1952.

Мурзалиев Г. Д. Как построить шахтный колодец. – Алма-Ата: Казах. гос. изд-во., 1951.

Синельников П. И. Сельское водоснабжение. Колодцы с деревянным креплением, каменные, бетонные, железобетонные колодцы-фильтры, трубчатые, цистерны. – М.: Гос. техн. изд-во, 1926.

Скорняков Е. Е. Как находить воду посредством бурения и устраивать простые буровые колодцы, – М.: Новая деревня, 1922.

Скорняков Е. Е. Крестьянское водоснабжение. – М.-Л.: Гос. изд-во. 1925.

Чалащев А. М. Устройство простейших буровых колодцев. – М.: ОНТИ, 1935.