Неотъемлемой и главной составной частью водозаборной скважины является обсадная эксплуатационная колонна, которая предохраняет стенки скважины от разрушения и обеспечивает приток и сохранность воды. От качества данного изделия зависит многое, начиная от срока службы скважины и заканчивая притоком и качеством воды. Высокие требования к качеству труб обусловлены различным химическим составом подземных вод, который может отличаться повышенной агрессивностью (корродируемостью.) или минерализацией. Сегодня применяются самые различные типы обсадных труб: металлические, асбестовые, пластиковые, эмалированные и др. В нашей стране широкое распространение получили следующие два вида труб:
– металлические;
– пластиковые.
Трубы из стали – привычное решение для обустройства скважин на протяжении десятилетий. Сталь обеспечивает высокую прочность в течение полувека и более, выдерживая любые подвижки грунтов. Однако у стальных конструкций есть ряд недостатков. Использование железных обсадных и фильтровых колонн в качестве конструктивного материала при проектировании и сооружения водозаборных скважин означает серьезное ухудшение качества воды. За счет коррозии металла в воде повышается содержание свободного железа (Fe2+, Fe3+), а на поверхности эксплуатационной колонны формируются стойкие труднорастворимые соединения железа (FeS, FeCО3). Как следствие данных процессов – уменьшение скважности фильтровой части скважины, а также возможное развитие бактериальных сообществ, в том числе и патогенных. Конечно, есть вариант использования в качестве материала обсадных труб – нержавеющей стали, однако чрезмерно высокая цена на изделие делает ее не конкурентоспособной, по сравнению с полимерными трубами. Так же, необходимо учитывать и человеческий фактор: при монтаже металлической обсадной колонны трубы крепятся при помощи сварки. Достаточно миллиметра некачественно проваренного шва и скважина начнет песочить с первого же дня эксплуатации и постепенно выйдет из строя, не отслужив положенного срока.
Трубопроводы из полимерных материалов являются относительно недавним изобретением. На данный момент отсутствует достоверные данные о их эксплуатации за длительный период времени. В Беларуси их устанавливают около 12–15 лет, однако за это время полимерные обсадные и фильтрующие колонны показали отличные эксплуатационные свойства, кроме того, подобные изделия не оказывают влияния на воду, ее качество, вкусовые свойства. Трубы из пластика имеют малый вес, и высокую плотность до 0,9–1,5 г/см3. Коррозионная стойкость данных труб превосходит легированные стали лучших марок также как и химическую устойчивость к органическим и неорганическим соединениям. Сегодня пластиковая обсадная труба для скважин может выпускаться из полимеров двух видов:
– полиэтилен низкого и высокого давления (ПНД, ПВД);
– не пластифицированный поливинилхлорид (НПВХ).
ПНД и ПВД трубы, по сравнению с НПВХ, имеют гораздо меньшую стоимость погонного метра, более удобны при транспортировке и монтаже обсадной колонны. Однако следует учитывать тот факт, что данный вид труб не предназначен для прокладки глубоких вертикальных трубопроводных магистралей. Имея гораздо меньшие прочностные характеристики, нежели НПВХ, данный вид труб склонен к деформации под воздействием литостатического давления горных пород на глубине. Широкое распространение получил данный вид обсадных труб – при бурении абиссинских скважин. В бурении скважин на воду используются три основных диаметра труб: 25, 32 и 50 мм; вследствие малого диаметра монтируются они только под поверхностную насосную станцию, которая имеет ограничения по глубине подъема воды (до 8 м.).
ПВХ – это пластик, производимый из поливинилхлорида и широко применяющийся в разных сферах жизни. ПВХ обычно маркируются как НПВХ, что означает – не пластифицированный ПВХ. Также как и ПНД, трубы из ПВХ экологически чистые, в то же время, обладают более высокими прочностными характеристиками:
плотность для труб из НПВХ составляет 1,4 г/см3, для изделий из ПНД – 0,94/0,96;
предел текучести материала на растяжение: для НПВХ – 50/56 МПа, для ПНД – 20/30;
модуль упругости составляет для НПВХ – 3000 МПа, для ПНД – 900;
допустимое расчетное напряжение: НПВХ – 100/125 МПа, для ПНД – 50/63 МПа.
Стыковка труб обсадной колонны скважины производится путем скручивания муфтово-нипельных резьбовых соединений, чем достигается идеальная герметизация. Применение в качестве конструкционного материала при сооружении гидрогеологических скважин на воду обсадных и фильтровых колонн из НПВХ существенно увеличивает срок службы, при этом не требуется проведения капитального ремонта или замены надфильтровой части труб.
