Що потрібно для буріння свердловин на воду

Приблизно 97% запасів прісної води знаходиться під землею. Для вилучення води з-під землі люди бурять свердловини і копають колодязі. Цю воду використовують в домашньому господарстві, в сільському господарстві, в промислових цілях, для забезпечення питною водою селищ і міст. Деякі свердловини дають гарячу, або геотермальну, воду. Але частіше люди користуються «холодними» свердловинами. Крім того, бурять свердловини в наукових і дослідницьких цілях, щоб вивчити якість і обсяги води, що знаходиться під землею. Такі свердловини називаються дозиметрическими колодязями або наглядовими свердловинами.

Незалежно від призначення, свердловина - це штучний отвір, пробурений з поверхні землі з метою видобутку будь-якого рідкого речовини (води, нафти або природного газу). Зазвичай у свердловини невеликий діаметр - не більше 3 метрів. Ми розглянемо більш докладно водозабірні свердловини.

З чого складається свердловина

Верхня частина свердловини зазвичай називається гирлом. Зовнішній вигляд гирла свердловини залежить від того, для чого вона призначена, коли і як її бурили, які матеріали використовували при її спорудженні. Так, наприклад, свердловину з великим діаметром називають колодязем. Колодязь може бути дерев'яним, обкладеним каменем і т.п. Звичайні свердловини - це, як правило, труби від 5 до 25 см в діаметрі, що виступають над рівнем землі не більш, ніж на 60 см. У холодному кліматі над гирлом свердловини часто роблять надбудову (будиночок або сарай), щоб захистити свердловину від замерзання. Якщо свердловина знаходиться поблизу від дороги, її розміщують в підвалі або споруджують її під склепінням. В такому підвалі підлогу і стіни цементують, додають дренажну систему і залізний дах.

Типові компоненти свердловини: ізолююча прокладка, колона обсадних труб, ущільнення затрубного простору, свердловинний фільтр і насос.

Обсадні труби, свердловинний фільтр і ущільнювачі

Ізолююча прокладка розташовується у верхній частині свердловини, це своєрідна кришка, що захищає свердловину від потрапляння в неї комах, дрібних тварин, бруду і пилу. В цій кришці зазвичай є вхідний отвір, призначене для проведення замірів рівня води. Крім того, в ній може бути фільтр-отвір для вирівнювання тиску в свердловині при піднятті рівня води.

Обсадні труби виконують кілька дуже важливих функцій. По-перше, це трубопровід, що не дає стінок свердловини обсипатися в умовах пухких, нещільні грунтів. По-друге, це своєрідна опора для насосного механізму. По-третє, обсадна колона є невід'ємною частиною ущільнення затрубного простору, призначеного для запобігання попадання поверхневих і неглибоко залягають грунтових вод в свердловину і, відповідно, в глибинні води.

Обсадна колона зазвичай виступає над поверхнею землі не менше ніж на 30 см в пухких породах (наприклад, в пісковиках і галькових породах) і заповнює свердловину по всій довжині. У випадку з твердими, щільними формаціями (базальтовими або сланцевими) обсадні труби встановлюють тільки в верхній частині свердловини. Але навіть при найкращих умовах 5,5 метрів - це мінімальна довжина обсадної колони.

Ущільнення затрубного простору є непроникною перепоною, зазвичай з цементу або глини, розташованої між трубами обсадної колони і оточуючим їх грунтом. Воно не дає поверхневим і неякісним ґрунтовим водам потрапити в свердловину або в глибинні води. В глибинних свердловинах ущільнення затрубного простору забивається, по крайней мере, на 1,5 метра вглиб водоупора водоносного пласта. Іноді ущільнення роблять навіть на великій глибині між двома різними водоносними пластами, так щоб вода з першого не потрапляла в другій. В іншому випадку ресурси верхнього водоносного шару може вичерпатися або забруднити нижній.

Хімічні фільтри фільтрують пісок і гальку при надходженні потоку води в свердловину. Фільтри можуть бути різними: від високотехнологічних, довжиною більше 15 метрів, до найпростіших - кілька отворів внизу обсадної колони. Вид використовуваного фільтра залежить від типу геологічної формації та призначення свердловини. Але свердловинний фільтр потрібно не завжди.

Іноді вода зі свердловини надходить на поверхню землі під артезіанських тиском. Однак для більшості свердловин потрібні насосні механізми для забору води. Як правило, використовуються відцентрові насоси, що піднімають воду за рахунок обертання лопатки колеса в корпусі насоса. Відцентрові насоси зазвичай розташовуються на поверхні землі, поруч зі свердловиною. Вони бувають різної потужності, але, як правило, качають воду з глибини не більше 8 метрів. Для більш глибоких свердловин використовують підводні насоси (як мотор, так і сам насос знаходяться під водою), які підвішують в стовбурі свердловини. Для глибинних свердловин застосовують турбінні насоси, при цьому мотор насоса розташовується на поверхні землі.