Ефективна конструкція – це конструкція свердловини, яка дозволяє отримати необхідний дебіт з найменшими витратами.

На будівництво свердловини складається кошторис по окремих видах циклу, в тому числі на будівельно-монтажні роботи, буріння і кріплення, випробування, а також промислово-геофізичні, топографо-геодезичні, лабораторні роботи. Собівартість – це фактичні витрати підприємства на здану свердловину. Собівартість в умовах буріння свердловин на воду часто визначають як суму всіх витрат на одиницю продукції (1 м буріння).

Визначаючи положення свердловини на ділянці, слід керуватися деякими правилами. Це допоможе створити всі необхідні умови для її зручної експлуатації.

Свердловину не можна розташовувати на проході і в місцях проїзду автомобілів.

Не розміщуйте свердловину на місці майбутньої споруди (будинку, гаража та ін.) Це істотно ускладнює обслуговування свердловини і виключає можливість ремонту.

Чим ближче від введення труб в будинок розташована свердловина, тим більше можливість заощадити на загальній довжині трубопроводу. Однак мінімальна відстань від будівлі має становити три метри.

Зверніть увагу на юридичний аспект: щоб в майбутньому не виникло спірних ситуацій щодо пробуреної свердловини, її необхідно розташовувати чітко в межах Вашої ділянки. Бувають випадки, коли свердловина виявлялася пробуреною на кордоні ділянок або зовсім на чужій землі.

Свердловини на перший (верхній) водоносний горизонт обладнають однією колоною труб з фільтром на кінці. У верхній частині роблять цементний або глинистий замок на глибині до 0,5 м для попередження забруднення водоносного горизонту, а колону обладнають охоронним оголовком.

Під час експлуатації насосної установки необхідно:

• систематично стежити за показниками амперметра і манометра;
• не рідше одного разу на місяць заміряти опір ізоляції системи «кабель-двигун», який має бути не нижче 0,5 МОм;
• не рідше одного разу на місяць проводити огляд, підчищення і підтяжку кріплення елементів станції управління;
• при тривалій безперервній роботі контролювати стан пускачів і реле, затягувати всі кріпильні і контактні болти і гайки;
• при температурі води нижче 0 ° С вживати заходів, що виключають замерзання її в напірному трубопроводі після припинення роботи насоса.

Інструмент, призначений для буріння свердловин, називається буровим. Буровий інструмент підрозділяється на технологічний, допоміжний, аварійний і спеціальний.

До технологічного відноситься інструмент, за допомогою якого буряться свердловини: породоруйнуючі інструменти (коронки, долото, розширювачі), кернорвателі, колонкові труби і перехідники, бурильні труби і з’єднання, ударні штанги, желонки, шнеки, провідні бурильні труби.

Допоміжний інструмент призначений для закріплення стінок свердловин і обслуговування технологічного інструменту. До допоміжного інструменту відносяться: обсадні труби і з’єднання, хомути, ключі, елеватори, підкладні вилки та ін.

Аварійний інструмент – це буровий інструмент, призначений для ліквідації аварій у свердловинах. До аварійного інструменту відносяться: різні ловильні інструменти (мітчики, дзвони та ін), ріжучі інструменти (труборізи, фрези і т.д.), силові інструменти (вибивні баби, вібратори тощо) та ін

Спеціальний інструмент служить для виконання спеціальних робіт у свердловинах, пов’язаних з виправленням викривлень, бурінням в заданому напрямку і т.д.

Шнекове буріння застосовується на глибину до 80 м діаметром від 60 до 400 мм в м’яких і пухких породах 1-4 категорії.

При цьому способі буріння порода руйнується долотом, а транспортується – шнеками, які представляють собою трубу із закріпленою на ній гвинтоподібно сталевою стрічкою. Шнек, вгвинчуючись в зруйновану долотом породу, як гвинт у гайку, піднімає її до гирла свердловини. Порода піднімається за рахунок різниці частот обертання шнеків і породи.

Колонкове буріння отримало дуже широке поширення, тому що дозволяє:

• отримувати зразки (керн) породи непорушеної структури по всьому стовбуру свердловини, що забезпечує високу геологічну інформативність результатів буріння
• бурити свердловини в породах будь-якої твердості під будь-яким кутом (вертикальне, горизонтальне)
• бурити породоруйнуючими інструментами малих діаметрів на великі глибини при порівняно компактному і легкому обладнанні з невеликими витратами енергії та коштів

Цементування свердловини необхідно для запобігання об’єднання підземних вод різних водоносних горизонтів через затрубний простір або стовбур свердловини. Свердловину цементують шляхом нагнітання в затрубний простір спеціальних цементів.

В практиці буріння свердловин на воду існує три основних типи промивки: пряма, зворотна і комбінована.

В якості промивних рідин застосовують технічну воду, глинисті, безгліністі, сольові та аеровані розчини, а також природні розчини, що утворюються в процесі буріння.

Роторний спосіб рекомендується використовувати при добре вивченій гідрогеології району, наявності напірних водоносних горизонтів, безперервному і недорогому постачанні водою і глиною.

Такий спосіб забезпечує можливість буріння в породах різної твердості на різні глибини при високих механічних і комерційних швидкостях і малої металоємності конструкції свердловин.

При роторному бурінні на воду використовуються установки УРБ-2,5А, УРБ-2А2, УРБ-ЗАМ, УРБ-ЗАЗ, УРБ-ЗА2, 1БА15В, 1БА15Н, УВБ-600, БУ-50, БУ-75, БУ-80, БУ-125 та інші.

В якості обсадних застосовуються труби з поліетилену і полівінілхлориду. Основні переваги – висока корозійна стійкість і мала маса. Однак мала маса є і недоліком, так як колона поліетиленових труб має позитивну плавучість і виштовхується з свердловини. При посадці її слід пригружати. Крім того, поліетиленові труби легко деформуються і схильні до реакції на температурні зміни.

Недолік свердловин, обладнаних обсадними колонами з азбестоцементних і поліетиленових труб, полягає в тому, що подальше буріння в них досить важке і вони не підлягають ремонту.

Конструкція “впотай” передбачає укорочену внутрішню колону.

Мал. 1. Схематичне зображення свердловини в дві колони з повноцінною робочою колоною (внутрішня труба виведена на поверхню)

Мал. 2. Схематичне зображення свердловини у дві колони, конструкція “впотай” (укорочена внутрішня колона)

Основними елементами бурової свердловини є:

• гирло свердловини – початок свердловини, тобто місце перетину свердловиною земної поверхні
• забій свердловини – дно свердловини, яке поглиблюється в процесі буріння
• стінки свердловини – бокова поверхня свердловини
• ствол свердловини – простір, обмежений стінками свердловини. У нестійких породах стінки свердловини закріплюються обсадними колонами, при цьому ствол свердловини звужуються
• вісь свердловини – геометричне місце точок центру забою, що переміщається при поглибленні свердловини, тобто уявна лінія, що з’єднує центри поперечних перерізів бурової свердловини
• глибина свердловини – відстань між гирлом і забоєм свердловини по її осі
• діаметр свердловини – це умовний діаметр, рівний номінальному діаметру породоразрушающего інструменту. Фактичний діаметр свердловини, як правило, більше номінального діаметра породоразрушающего інструменту за рахунок розробки свердловини

Свердловини великого діаметру буряться переважно в пухких м’яких породах, що відносяться до 1-6 категорій по буримости. Діаметр свердловини визначається її призначенням і може бути до 1,2 м і більше.

Гірничо-геологічні умови буріння свердловин дуже різні в залежності від глибини, рельєфних і гідрогеологічних умов.

За призначенням свердловини великого діаметру застосовуються для наступних цілей:

• спорудження пальових фундаментів та опор глибокого закладання
• водопостачання, зрошення та водопониження
• інженерних вишукувань у будівництві
• виробництва гідрогеологічних досліджень
• для встановлення кондукторів великого діаметра
• безтраншейного укладання трубопроводів (горизонтальні свердловини)

Освоєння водоносних горизонтів, полягає у відновленні їх природної водопроникності або штучному її збільшенні, виклик водопритоку в свердловину і формуванні її водоприймальної частини, може поєднуватися з розкриттям пласта.

Освоєння свердловин, пробурених з промиванням глинистим розчином, зводиться до разглинизации водоносних горизонтів і фільтрів і здійснюється наступними способами:

• промивка свердловин через робочу поверхню фільтру
• желонірованіє і свабірованіє
• затрубне (зафільтрове) промивання
• прокачування ерліфтом або гідроелеватором
• гідроімпульсні способи збудження ударних хвиль в інтервалі водоносного пласта

Існує поняття «конструкція свердловини». Під конструкцією свердловини розуміють її характеристику, що визначає зміну діаметру (D1, D2, D3) з глибиною, а також діаметри (d1H, d2H) і довжини (L1, L2) обсадних колон.

Розрізняють поняття «буріння» і «спорудження свердловини».

Під бурінням розуміють комплекс операцій, в результаті виконання яких створюється бурова свердловина:

• руйнування гірської породи на вибої
• видалення зруйнованої породи (шламу) з вибою на поверхню
• закріплення стінок свердловини в нестійких (обвалених) породах

Руйнування породи можна проводити механічним, електричним, термічним (тепловим), вибуховим, хімічним та іншими способами.

В даний час в основному бурять механічним способом за допомогою різних породоразрущающіх інструментів. При цьому під впливом статичних і динамічних навантажень породоруйнуючий інструмент проводить зминання, розчавлювання, різання, сколювання, дроблення, стирання, ущільнення породи. Порода може руйнуватися по всьому забою або по кільцю з утворенням непорушеного стовпчика породи (керна).

Частинки зруйнованої породи видаляються такими способами: гідравлічним, при якому частинки породи виносяться потоком промивальної рідини (вода, глинистий розчин та ін.), пневматичним, при якому продукти руйнування виносяться потоком стисненого повітря, механічним за допомогою бурового або спеціального інструментів (буровий стакан, ложковий або спіральний бур, шнек, желонка), що визначається способом буріння; комбінованим з використанням двох або трьох перерахованих вище способів одночасно або послідовно.

Стінки свердловини в нестійких породах закріплюються обсадними трубами, в’яжучими промивальними рідинами, цементом чи цементовмісткими матеріалами, синтетичними смолами, бітумом, силікатами і ін

При бурінні свердловин найчастіше застосовується якісний глинистий розчин, який має здатність зв’язувати – глінізіровать пухкі породи і, маючи підвищену щільність, створювати протитиск на стінки свердловини.

Для кріплення свердловини в основному застосовують сталеві обсадні труби, але можуть використовуватися труби з нержавіючої сталі, чавуну, асбоцемента, пластмас та інших матеріалів.

Під спорудженням свердловини розуміють комплекс робіт з підготовки до буріння, буріння і підтримання свердловини в стійкому стані, проведення в ній необхідних досліджень і здачі її в експлуатацію.

Спорудження свердловини, крім буріння, передбачає виконання наступних видів робіт:

• підготовка бурової установки
• цементування свердловини з метою роз’єднання та ізоляції водоносних горизонтів
• установка фільтру і водопідйомного обладнання
• випробування і дослідження в свердловині – замірювання рівня води, відбір проб води, визначення дебіту за допомогою відкачок і пр.
• облаштування санзони

Перераховані види робіт виконуються буровими і монтажними бригадами.

Геологорозвідувальні свердловини буряться для вивчення геологічної будови і гідрогеологічних умов.

Експлуатаційні свердловини буряться для видобування підземних вод, розсолів, що містять солі брому, йоду та ін

Технічні свердловини:

• вибухові свердловини, призначені для розміщення в них зарядів
• сейсмічні свердловини, призначені для підземних вибухів при сейсморозвідці
• свердловини для зміцнення грунтів при будівництві, буронабивні палі
• свердловини допоміжні – для скидання промислових вод, скидання відпрацьованих вод при роботі теплонасосів, для вентиляції, проведення електроліній, підведення стисненого повітря, спуску кріпильного або забутовочного матеріалу та ін
• водознижувальні свердловини, які служать для дренажу, тобто осушення кар’єрів, родовищ, ділянок під будівництво, орні угіддя шляхом зниження рівня підземних вод
• спостережні свердловини служать для систематичного контролю за зміною рівня води в свердловині

Основними джерелами хімічного забруднення підземних вод служать рідкі стоки і тверді відходи промислових виробництв, що містять різноманітні неорганічні і органічні речовини.

В результаті фільтрації технологічних та стічних вод поблизу території підприємства і промислових басейнів в підземних водах можуть з’явитися важкі метали, ароматичні, токсичні та інші шкідливі для здоров’я речовини, а також забруднення, що погіршують органолептичні властивості води.

Ударно-канатний спосіб доцільно застосовувати при:

• бурінні в районах зі слабко вивченої гідрогеологією
• бурінні на слобонапірні водоносні пласти
• необхідності попереднього і роздільного випробування водоносних горизонтів в процесі буріння
• частому чергуванні водоносних горизонтів
• бурінні розкиданих поодиноких свердловин, водо- і глінопосточання яких важко забеспечити
• бурінні свердловин у відносно нетвердих породах, валуно-галечникових відкладеннях на глибину до 150-200 м, діаметром 450-500 мм і більше

Ударно-канатне буріння свердловин на воду здійснюється установками УГБ-3УК (УКС-22М2), УГБ-4УК (УКС-30м2).

Обертальне буріння з обратним промиванням найбільш ефективно при спорудженні водозабірних та дренажних свердловин великого діаметру (до 1200-1500 мм) в м’яких і пухких породах.

Сутність його полягає в тому, що промивна рідина безупинно відсмоктується з колони бурильних труб за допомогою ерліфта, відцентрового або водоструминного насоса. Устя свердловини не герметизується, а постійно відкрито і з’єднується каналом з відстійником, звідки промивна рідина (вода) самопливом надходить у свердловину.

При бурінні з відцентровим насосом промивна рідина зі зруйнованою породою через канали в долоті, бурильну колону, провідну трубу і шланг спрямовується до насоса і зливається в відстійник. Буровий снаряд обертається ротором.

Розтин водоносних горизонтів зі зворотним промиванням водою дає найбільший дебіт.

В залежності від характеру порід, що складають водоносний горизонт, водоприймальна частина свердловини обладнується фільтрами різних типів, але може бути і безфільтровою.

Фільтри встановлюються у водоносних горизонтах, представлених пухкими (галька, гравій, піски) або сільнотрещіноватимі породами (вапняки, пісковики, граніти тощо), для запобігання їх від обвалів і перешкоди виносу породи водою.

Фільтрова колона складається з надфільтровой труби, робочої частини фільтра і відстійника.

Надфільтровая труба повинна мати пристосування для спуску і підйому фільтру і герметизуючий сальник для перекриття кільцевого зазору між фільтром і колоною обсадних труб.

Відстійник призначений для скидання механічних домішок, які осідають із рідини.

Головний елемент фільтрової колони – фільтр. Від правильного його вибору залежать тривалість служби свердловини і постійність її дебіту. Тому фільтри повинні відповідати таким вимогам:

• забезпечувати відбір необхідної кількості води
• мати невеликі гідравлічні опори, максимальну пропускну здатність при мінімальних розмірах
• мати необхідною механічну міцність
• бути стійкими проти хімічної та електрохімічної корозії, не забиватися частками навколишніх порід, не заростати опадами, що виділяються з води
• очищати воду від механічних домішок (пропускати пісок і дрібні фракції породи тільки в початковий період роботи)
• не погіршувати якість води. Матеріали для їх виготовлення повинні відповідати санітарним вимогам

Безфільтрова водоприймальна частина свердловини влаштовується у водоносних горизонтах, представлених стійкими тріщинуватими скельними породами і дрібно- і тонкозернистими пилуватими пісками.

При стійких скельних водоносних породах не потрібно будь-якого устаткування водоприймальної частини або особливої методики відкачування.

Всі фільтри діляться на п’ять основних типів:

• трубчасті і каркасно-стрижневі
• фільтри з покриттям з дроту, сітки і штампованого листа
• гравійні
• блокові
• гравітаційні

Основними конструктивними характеристиками фільтру є його шпаруватість і розмір прохідних отворів.

У фільтрах цього типу в якості несучої основи використовують перфоровані труби, каркасно-стрижневі або штамповані конструкції.

Фільтри з дротовим покриттям найбільш прості у виготовленні. Дріт діаметром від 1,5 до 6 мм з нержавіючої сталі або інших матеріалів намотується на каркас механізованим способом. Розмір зазору між витками повинен відповідати середньому діаметру зерен породи водоносного горизонту або матеріалу обсипання.

При намотування дроту на перфоровану трубу уздовж неї встановлюють поздовжні ребра через 40-60 мм по колу для збільшення площі фільтрації.

Робоча частина сітчастого фільтра складається з каркаса і сітки, що фільтрує, між якими розташована дренажна прокладка з сітки з великими вічками або спірально намотаного дроту діаметром 2-3 мм з відстанню між витками 30-60 мм. Іноді навивка спіралі ведеться поверх поздовжніх дротів, прикріплених уздовж каркаса.

Фільтрові сітки виготовляються з латуні, нержавіючої сталі, пластичних мас і скловолокна. За типом плетіння ці сітки поділяються на квадратні, гладкі (галунні) і кіперні.

У практиці водопостачання зазвичай застосовують галуни сітки одинарного плетіння. Розмір галуної сітки визначаються дробовим числом, наприклад 14/100. Чисельник позначає число дротів основи, а знаменник – число дротів “качка”, що припадають на 25,4 м.

До гравійних відносяться фільтри, у яких фільтруюча поверхня складається з гравію або крупнозернистого піску, розташованого навколо опорних фільтрових каркасів.

Існують два типи гравійних фільтрів:

• опускні, які встановлюються в свердловині в готовому вигляді
• засипні, створювані в свердловині шляхом засипки або закачування гравію між каркасами і стінками свердловини; ці фільтри можуть бути з одношаровим і багатошаровим обсипанням.

Так, свердловина буриться у відведеному для неї місці, а монтується за колективною схемою.

Подібна схема використовується і при водопостачанні двох будинків з однієї свердловини і при водопостачанні цілого котеджного містечка.

Єдине, щоб уникнути подальших проблем, Вам слід подумати про договір на спільне користування свердловиною з сусідом.

Так. Але труби все одно доведеться виводити на поверхню для нормальної промивки свердловини під час буріння і для нормального її функціонування в подальшому. Так що економії на матеріалах не буде. Бурити в колодязі доцільно тільки якщо обмежені умови і просто немає іншого місця для свердловини.

Відкачування проводяться для очищення свердловини, підготовки її до постійної експлуатації, визначення продуктивності та основних гідрогеологічних параметрів водоносного горизонту.

Відразу після буріння свердловини її потрібно обов’язково прокачати. УКБ “Аквасфера” включає відкачування до прозорості у вартість буріння свердловин, але Замовник повинен протягом 1-2 тижнів експлуатувати свердловину в “посиленому” режимі.

Якщо свердловина буриться під зиму і передбачається її простій, перед зимою свердловина також гарненько прокачується. УКБ “Аквасфера” пропонує сервісне обслуговування свердловин.

При виборі ділянок розміщення і проектування водозаборів підземних вод поряд з розрахунками продуктивності водозаборів найважливішим завданням є оцінка якості підземних вод та складання прогнозу можливих змін складу і властивостей води на весь період споживання.

Особливу небезпеку становлять забруднені стічні води в районах промислових підприємств і на сільськогосподарських територіях. Тому при прогнозах якості води для проектованого водозабору необхідно передбачати в проекті заходи щодо їх санітарної охорони та запобігання забруднення підземних вод в районі розміщення водозабору.

У проектуванні, будівництві та експлуатації свердловин, які видобувають грунтові та артезіанські води навколо них необхідно проектувати зону санітарної охорони з двох поясів: 1 пояс – зона суворого режиму, 2 пояс – зона обмежень.

Дебіт найбільш просто заміряти об’ємним способом, при якому витрата води визначається шляхом наповнення ємності з відомим об’ємом і точного фіксування часу її наповнення. Ємність повинна наповнятися не менше ніж1 хвилину.

Наприклад, якщо бочка об’ємом 0,2 м3 наповнюється за 1 хвилину, то витрата води – 12 м3/год (0,2 м3 * 60 хв).

Шарошечні долота застосовуються в породах будь-якої твердості, але найбільш успішно в породах від 4 до 10 категорії буримости. Шарошечні долота можуть бути одно-, двох-, трьох- і четирехшарошечні. Найбільш широко використовуються трехшарошечні долота.

Лопатеві долота призначені для буріння в породах від 1 до 5 категорії за буримости. Порода руйнується лезами і лопатами, нахиленими в сторону обертання долота.

Розширення свердловини – процес збільшення діаметра свердловини. Породоруйнівні інструменти, що застосовуються для розширення свердловин, називаються розширювачами. Процес розширення, що виконується одночасно з поглибленням, відрізняється від калібрування свердловини, при якому зберігається діаметр свердловини.

Така технологія застосовується при бурінні свердловин з розширеним контуром.

До розширювачів безперервної дії відносяться пристрої, що забезпечують чергування процесу основного буріння та буріння з розширювачем без вилучення інструменту зі свердловин.

Такі пристрої також поділяються за приводом і, крім того, розрізняють по кратності дії приводу на одноразові і багаторазові.

Тип споруд для забору підземних вод залежить від глибини їх залягання, потужності водоносного пласта, його водорясності, умов залягання (характеру порід, наявності напору в пласті і т.д.).

Всі вживані на практиці водопостачання типи споруд для прийому підземних вод діляться на:

• водозабірні свердловини
• копані шахтні й забивні фільтрові колодязі
• горизонтальні водозабори
• променеві водозабори
• каптаж джерел

У водоносних пластах, що залягають на глибинах понад 10 м, слід влаштовувати свердловини. Водозабори зі свердловин застосовуються і в тих випадках, коли підземні води залягають на глибині менше 10 м від поверхні землі, а потужність водоносного пласта не менше 5-6 м. Але якщо водоносний пласт в цьому випадку представлений пухкими породами (пісками, галечниками), то замість свердловини споруджують шахтний колодязь (свердловину великого діаметру).

За умови виконання будівельних робіт використання шахтних колодязів обмежується глибиною залягання водоносного пласта до 30-40 м від поверхні землі.

Променеві водозабори слід застосовувати для забору підземних вод в алювіальних відкладеннях під руслами річок, а також при експлуатації малопотужних водоносних пластів, що залягають нижче 8 м від поверхні землі.

Каптажі слід використовувати при концентрованому виході підземних вод на поверхню (ключі, джерела).

Склад споруд і пристроїв водозабору підземних вод слід визначати при проектуванні в залежності від місцевих умов.

Водозабір, як правило, повинен включати:

• прийомні пристрої (скважини, шахтні колодязі, променеві водозабори, горизонтальні водозабори, каптажі джерел)
• насосні станції першого підйому
• трубопроводи

Типова насосна станція над одиночною свердловиною складається з павільйону, в якому розміщується оголовок свердловини, водопровідне обладнання, прилади контролю та вимірювання, а також пристрої для виконання відбору проб води з будь-якої глибини. Станція управління агрегатами і апаратура автоматики знаходяться в шафах всередині приміщення насосної станції.

За складом і видом забруднення підземних вод поділяють на хімічне (органічне і неорганічне), біологічне, радіоактивне і теплове.

Радіус впливу свердловини – це відстань від свердловини, з якої проводиться відкачка, до кордонів її впливу. Зона впливу свердловини визначається гідростатичним полем даної свердловини.

Мал.3. Депресіонна воронка в дзеркалі підземних вод навколо свердловини, з якої проводять відкачування

Відстань, за межами якої вплив відкачування практично відсутній, приймається за радіус впливу відкачування.

При бурінні свердловин на воду незалежно від способу буріння до основних видів робіт можна віднести:

• підготовчі роботи та облаштування бурових установок
• вибір типу долота
• підбір осьового навантаження і частоти обертання бурового інструменту
• створення умов роботи бурової установки
• промивка свердловини (при роторному бурінні)
• спуск обсадних колон (кріплення свердловини)
• цементування затрубного простору
• розтин водоносного горизонту
• облаштування фільтра
• відкачка свердловини
• освоєння свердловини

В даний час застосовуються кілька способів разглиниізації свердловин:

• поінтервальна промивка фільтру
• через промивні вікна
• за допомогою гідроєрша
• нагнітання води в пласт
• гідроімпульс (глибина свердловини 120-800 м)
• пневмоімпульс (глибина свердловини до 150 м)

При бурінні свердловин на воду пройдені водоносні горизонти необхідно ізолювати. Наприклад, якщо свердловина буриться на бучакський водонос, то в процесі буріння розкривається і полтавський горизонт. Якщо полтаву не зацементувати, вода з порід полтавського горизонту буде стікати по стінці свердловини в забій і змішуватися з бучаком.

При бурінні на сеноман перекриваються полтава і бучак, на юру – полтава, бучак і сеноман відповідно.

В даний час при будівництві та експлуатації об’єктів в обводнених породах використовуються різні методи захисту від підземних вод. Основними з них є дренаж і протифільтраційні завіси.

Дренаж вважається активною формою захисту, протифільтраційні завіси – пасивною внаслідок того, що при другому способі передбачається досягнення тільки однієї мети – запобігання надходження підземних вод до об’єкту.

На практиці застосовуються попередній і паралельний дренажі. Попередній дренаж здійснюється до початку ведення основних робіт, паралельний – одночасно з ними. Завдання дренажу може полягати у зниженні рівня підземних вод з метою забезпечення безпечних умов ведення робіт (експлуатації об’єкта) або досягнення певної вологості порід для успішної їх розробки.

Традиційні методи відносяться до попереднього дренажу, а спеціальні – до паралельного.

Голкофільтрові установки призначені для пониження рівня грунтових вод в обводнених піщаних і супіщаних грунтах, характеризуються коефіцієнтами фільтрації, рівними 2-40 м/добу, а також для зниження рівня води одним ярусом до 4-5 м.

Відкачування води з занурених в грунт голкофільтрів здійснюється за допомогою самоусмоктувальних насосних агрегатів, зазвичай розташовуються на поверхні.

Ерліфт – це повітряний підйомник – складається з двох металевих колон, одна з яких служить для підйому води на поверхню, а інша – для подачі повітря в свердловину.

Гравійно-обсипні фільтри використовують при обладнанні високодебітних свердловин з тривалим терміном експлуатації в пухких породах при великих водовідборах.

Кожухові гравійні фільтри застосовують в пухких породах при спорудженні глибоких свердловин. Каракас трубчастий або стрижневий.

Корзинчаті гравійні фільтри використовують в пухких породах при невеликих водовідводах. Кошики кріплять до трубчастого або стрижневого каркасу.

При закінчуванні свердловини виконують такі роботи: розкриття водоносного пласта, разглинизацию і установку фільтру, будівельну та досвідчене відкачування.

При спорудженні свердловини, що експлуатує нестійкі піщані пласти за допомогою фільтра, її освоєння полягає у формуванні природного фільтра.

При спорудженні безфільтрової свердловини, що експлуатує нестійкі піщані породи, освоєння зводиться до утворення водоприймальної воронки.

При спорудженні безфільтрової свердловини, що експлуатує стійкі породи, освоєння полягає в очищенні тріщин і каверн від шламу.

Біологічне забруднення питної води, що викликається хвороботворними мікроорганізмами, становить серйозну загрозу здоров’ю людини. Джерелами забруднення вод зазвичай є ділянки інтенсивної і тривалої фільтрації забрудненних фекальних та господарсько-побутових вод – поля фільтрації, вигрібні ями, обори, що поглинають свердловини та колодязі, несправна каналізаційна мережа і т.п.

Виживання мікроорганізмів у водоносному горизонті значно вище, ніж в поверхневих водах, тому що в ньому відсутні сонячні промені, температура води низька і немає мікробного антагонізму.

Хвороботворні ентеробактерії (черевнотифозні і дизентерійні) у водонасичених пісках та мулах можуть жити 28-51 діб. Виживаність кишкової палички в підземних водах складає 3-7 місяців, а в інших випадках більше 12 місяців.

Пористість – це загальний обсяг усіх пустот в гірській породі.

Рух підземних вод у водоносному горизонті, або так звана фільтрація, відбувається по порах і дрібних тріщинах гірських порід. Окремі струмені рухаються рівномірно, без розриву суцільного потоку, з невеликими швидкостями, паралельно одна одній. Такий рух підземної води переважає в природних умовах і називається ламінарним.

Водоносним горизонтом називають пласт водопроникної породи, наповнений (насичений) водою і здатний віддавати її.

В процесі обертального буріння відбувається руйнування гірських порід вибою свердловини, в результаті чого утворюється велика кількість шламу і одночасно підвищується температура породоруйнуючого інструменту. Частинки породи (шлам), які скупчуються, перешкоджають обертанню бурового снаряда і в результаті можуть стати причиною аварії. Нагрівання породоразрушающего інструменту також може привести до аварії.

Для очищення свердловини від шламу і охолодження інструменту в процесі буріння в свердловину закачують за допомогою насоса промивальну рідину, яка, доходячи до забою і потім виливаючись через гирло свердловини, охолоджує буровий інструмент і виносить на поверхню частинки вибуреної гірської породи. Крім того, промивна рідина в свердловині створює гідростатичний тиск на її стінки, сприяючи підвищенню стійкості порід шляхом утворення глинистої кірки на стінках свердловини.

Подача промивальної рідини в свердловину здійснюється за двома схемами:

• пряма промивка, при якій очисний агент закачується в забій свердловини через буровий снаряд, а піднімається на поверхню по кільцевому зазору між колоною бурильних труб і стінками свердловини;
• зворотна промивка, при якій очисний агент закачується в свердловину по кільцевому зазору між колоною бурильних труб і стінками свердловини і піднімається на поверхню всередині бурового снаряда.

Артезіанські колодязі отримали свою назву від Французької провінції Артуа, де в 1126 році була пробурена перша артезіанська свердловина (б’є фонтаном).

«Французьке диво»

У далекому 1126 у Франції, в одному з мальовничих селищ провінції Артуа (Артезія), для місцевого населення рили колодязь. Спочатку йшла глина. Він ставав все глибше і глибше, а води не було. Хотіли припинити роботу. Раптом дно колодязя стало здуватися. Переляканий робітник, що знаходився там, швидко став підніматися нагору. І тільки він встиг вибратися з криниці, як дно з шумом розірвалось, і вода почала швидко наповнювати колодязь. Досягнувши поверхні, вона утворила невеликий фонтан.

Подивитися на це диво збіглося все село. Вода день і ніч била з-під землі. Навколишні ділянки стали заливатися. Одні говорили, що це диявол вирвався на поверхню землі. Інші стверджували, що завтра вода перестане йти. Але проходив наступний день, а фонтан все діяв. Щоб врятувати територію від затоплення, довелося терміново рити канаву для стоку води в найближчу балку.

Минув деякий час, і жителі звикли до цього фонтану. Селище мало з тих пір достатню кількість води для своїх потреб. Цим фонтаном стали пишатися. Подорожні, не шкодуючи зайвого часу, робили гак, щоб запастися чудовою водою з фонтану.

Так людина виявила існування незвичайних вод під землею, здатних до самовиливу на поверхню. На ім’я провінції Артуа їх стали називати артезіанськими.

Однак треба зазначити, що про існування таких підземних вод, що б’ють із-під землі, було відомо стародавнім римлянам і жителям Карфагена.

Згодом наука розкрила таємниці джерела Артуа. Більш того, вже в 18 столітті було встановлено, що це не диво природи, або «гра» природи, а цілком закономірне явище, широко поширене в земній корі. «Чудо» обернулося для людей великим благом.

Мал.4. Схема із зображенням умов, сприятливих для артезіанських колодязів і свердловин

Артезіанська течія виникає внаслідок різниці гідростатичного тиску в різних частинах замкнутого водоносного горизонту. Водоносний горизонт в артезіанській системі можна порівняти з водопровідною трубою з проніцаемих порід, в якій приплив води більше, ніж витрата. Для самовиливного артезіанського колодязя (свердловини) в шаруватих осадових породах необхідні такі умови (Мал.4):

• повинен бути присутній водоносний горизонт, який може містити і постачати воду
• зверху і знизу водоносний горизонт повинен бути обмежений водонепроникними шарами, стримуючими воду і запобігають її витоку
• водоносний горизонт в області харчування повинен розміщуватися гіпсометрично вище, ніж в місцях, де розташовані колодязі

Насправді артезіанська свердловина визначається не глибиною, а розташуванням статичного рівня води в свердловині щодо водотривкої покрівлі. Артезіанські води піднімаються вище покрівлі водоносного пласта. При достатньому натиску вони виливаються на поверхню землі, а іноді навіть фонтанують.

При роботі водозабірної свердловини навколо неї утворюється депресионна воронка поверхні рівня підземних вод, в межах якої вода рухається до свердловини. Для живлення свердловини залучаються підземні води зі значної площі поширення водоносного горизонту. В залежності від місцевих гідрогеологічних умов і величини зниження рівня води працюючу свердловину можуть живити різні джерела. Отже, в область депресионної воронки вода може надходити з інших водоносних горизонтів, а також з відкритих водойомів. Так, наприклад, свердловина, розташована недалеко від річки, при невеликому зниженні рівня води в ній живиться тільки грунтовими водами водоносного горизонту, на який вона закладена, а при більшому зниженні рівня вона, крім захоплення грунтових вод, може ще підсмоктувати річкові води.

Буріння свердловин на воду колонами забезпечує забір води з конкретного водоносного горизонту, запобігає перетіканню водоносних пластів і зовнішньому забрудненню води. Адже немає сенсу бурити свердловину на сеноманський водонос, і, в кінцевому рахунку, пити воду з бучаку. Це найбільш актуально в Київській області, де бучак насичений залізом.

Кількість колон обсадних труб і глибина їх спуску мають велике значення для забезпечення технічної та санітарної надійності водозабірної свердловини під час її експлуатації. При правильному кріпленні свердловини обсадними трубами подовжується термін її служби і забезпечується сталість складу відкачуваної води.

ТОВ «Українська бурова компанія «Аквасфера» виконує буріння свердловин на воду для міських водоканалів і підприємств по всій території Україні. Це високодебітні свердловини з виходом до 350 кубів на годину. Відмінною рисою замовників подібних свердловин є потреба у великих об’ємах води, а часто і безперервна експлуатація свердловин. Таким чином, споруда повинна виносити підвищене навантаження, забезпечувати необхідний обсяг води в щогодинному режимі і мати максимальну ремонтопридатність.

Економити на ремонтопридатності або нехтувати цим чинником не слід, оскільки свердловина – інженерна конструкція і своєчасні сервісні та ремонтні роботи можуть забезпечити їй термін експлуатації більше 50 років. Вузли свердловини повинні замінюватися і реставруватися і така можливість має закладатися в конструкцію спочатку. УБК «​​Аквасфера» має досвід реставрації радянських свердловин з сімдесятирічною історією і це притому, що з часів Радянського Союзу технології буріння свердловин істотно доопрацьовані.

При будівництві будь-якого об’єкта необхідно відразу подумати про його водопостачання. Не має значення це виробниче приміщення, приватний будинок або двадцятип’ятиповерхова висотка. Багато елементів системи водопостачання повинні продумуватися і проектуватися заздалегідь, як то джерело водопостачання, розміщення свердловин, насосної станції, резервуарів і зони санітарної охорони, прокладка трубопроводу до об’єкту водопостачання.

Джерело водопостачання підбирається виходячи з потреб Замовника. Це може бути повністю артезіанське водопостачання або комбінована система, коли на господарсько-питні потреби заводу буриться глибока артезіанська свердловина, а технічні потреби та пожежогасіння забезпечується за рахунок дрібної високодебітної свердловини або міського водопостачання. Водопостачання приватного будинку підпорядковується тим же принципам. Якщо в будинку є велике споживання води на басейн, сауни, полив великих територій ландшафтного дизайну і т.д., то найчастіше для цих потреб буриться окрема технічна свердловина на перший водонос. А для питного водопостачання будинку – глибока артезіанська свердловина.

У котеджних містечках віддається перевага колективному водопостачанню з однієї високодебітної свердловини, із загальним технічним приміщенням і подальшою трубопровідною розводкою до кожного будинку. ТОВ «Українська бурова компанія «Аквасфера» проводить буріння свердловин для котеджних містечок по всій Україні і, на практиці, саме колективне водопостачання для котеджних містечок є найбільш прийнятним і економним для всіх учасників системи.

При бурінні свердловин в стійких скельних і напівскельних трещеноватих породах фільтри не встановлюються.

Водоприймальна частина свердловини створюється безфільтровою при наступних сприятливих гідрогеологічних умовах:

• водоносний горизонт представлений скельними і напівскельними породами, що зберігають стійкість при розтині (граніт, вапняки та ін.);
• водоносний пласт представлений дрібно- або середньозернистими пісками; покрівля пласта представлена ​​міцними породами, які не розкисають (вапняки, аргиллит, доломіт, глини та інші).

У природних умовах часто зустрічаються не один, а кілька артезіанських водоносних горизонтів, що залягають один над іншим і розділені товщами водотривких порід. Система таких водоносних горизонтів, витримана на значній площі території, називається артезіанським басейном. Такими басейнами є Дніпровсько-Донецький, Московський, Ленінградський, Карагандинський та інші.

У межах Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну мінералізовані підземні води залягають порівняно глибоко і ізольовані від прісних вод досить потужними товщами водотривких порід.

Глибину свердловини намічають, виходячи з максимально можливої ​​глибини залягання покрівлі водоносного пласта, вибраного для експлуатації; водоносний горизонт треба розкривати на таку глибину, щоб отримати розрахунковий дебіт. Якщо в процесі буріння виявиться, що в проекті передбачена зайва глибина, то роботу можна припинити раніше, ніж заплановано. Дуже важливо, щоб водоприймальна частина свердловини знаходилася в інтервалі, в якому породи мають максимальну водопроникність. Глибина залягання цього інтервалу повинна бути встановлена ​​на основі вивчення гідрогеологічних умов району і уточнена в процесі буріння.

В далекому 1896 році подружжям Кюрі і Беккерелем вперше було відкрито явище радіоактивного розпаду. Потім знайшлася ціла група елементів, що мають здатність до самораспаду. А вже в 1902 році в мінеральних джерелах було встановлено присутність радону. Тоді люди дізналися про існування радіоактивних вод.

Потім з роками було виявлено, що багато води під землею містять радій. Більш того, це виявилося не рідкістю, а широко поширеним явищем. Як правило, радіоактивність властива солоним підземним водам і розсолом. Цими водами цікавляться бальнеологія і народне господарство. Тому виникло цілий напрям в науці про воду під землею, що отримало назву «радіогідрогеологія».

Вчені встановили, що в підземних водах зустрічаються головним чином радон, радій, уран і торій.

Питна вода в Україну повинна задовольняти вимогам ДЕРЖАВНІ САНІТАРНІ НОРМИ І ПРАВИЛА «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» (ГCанПіН 2.2.4-171-10).

Підземні води на противагу поверховим найчастіше задовольняють цим вимогам. Це пояснюється тим, що вони проходять інтенсивне природне очищення під час свого руху по порах порід.