Общие сведения про ремонт скважин

Промывка (очистка) скважин - что это такое и для чего она нужна

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно для начала представить себе устройство и схему работы скважины.

Скважина на воду бурится сквозь верхний слой грунта, насыщенный поверхностными водами до первого слоя глины (первого водоупора). Поверхностные воды использовать для водоснабжения не рекомендуется, т.к. в них легко могут проникать химические и биологические загрязнения. Затем бурение продолжается до появления признаков второго водоносного горизонта. В этот момент фиксируется глубина начала водоносного слоя. Затем бурение продолжается до подошвы водоносного горизонта - это означает, что водоносный слой закончился. Бурение останавливается, свинчивается и опускается в скважину колонна труб с фильтром (участок перфорированной трубы с сеткой для проникания воды в скважину). Затем в зазор между стволом скважины и обсадной трубой, в район фильтра, нагнетается специальная гравийная отсыпка,образующая гравийный фильтр, который препятствует проникновению водоносного песка в скважину.Потом скважина промывается от продуктов бурения и производятся опытные откачки глубинным насосом.По результатам откачек получаем такие данные,как дебит,статический и динамический уровни.Эти данные необходимы для подбора насосного оборудования и правильной работы скважины.После этого вокруг устья скважины делается кессон(приямок) из двух железобетонных колец с люком сверху. Кессон необходим для того, чтобы скважина и выходящая из нее водопроводная труба зимой не замерзали. Разумеется, здесь описано бурение неглубокой скважины (до 40 метров). По желанию Заказчика, скважина может быть и на второй, и на третий, и на четвертый горизонт - ведь качество воды во всех горизонтах разное.

Рассмотрим теперь, как работает скважина, и отчего она заиливается.

Скважинный насос устанавливается в среднем на глубину 5 метров ниже динамического уровня воды в скважине. (Если установить выше, то приток воды в скважину во время его работы может оказаться меньше его производительности, и вода будет не успевать прибывать. Если установить ниже, то вода в скважине не будет обмениваться, будет застаиваться и тухнуть).

Загрязнения попадают в скважину двумя путями - из водоносного горизонта и через устье (верхний край) скважины. Из водоносного горизонта приходят, в основном, растворенное в воде железо (выпадает в осадок, реагируя с воздухом, проникающим в скважину через поверхностный слой воды) и мелкий муковидный песок. Через устье в скважину попадает грязь из кессона и ржавчина с обсадной трубы. Если устье вообще ничем не закрыто, то в него часто падают мелкие грызуны, лягушки и насекомые и т.д..

Перечисленные загрязнения образуют ил, который с течением времени слеживается и уплотняется. Накапливаясь постепенно в отстойнике, он достигает высоты фильтра, затем, поднимаясь все выше, начинает затруднять доступ воды в скважину. Как правило, уменьшение дебита сразу замечает владелец скважины и предполагает, что водоносный слой истощился, и решает опустить насос пониже. На какое-то время это помогает. Затем, по мере роста слоя ила и песка, он достигает высоты насоса, и здесь его рост останавливается. Останавливается потому, что насос начинает прихватывать верхний слой ила и качать его вместе с водой в загородный дом. Если в доме установлена система водоподготовки, то срок службы ее загрузки резко падает, а расход реагентов на регенерацию резко увеличивается. Если водоподготовка не установлена, то в воде, идущей из кранов, при отстаивании начинает замечаться тонкая муть и песок. Обычно в этот момент у хозяина возникает мысль, что скважина свое отслужила. Самой же неприятной является ситуация, когда из-за отключенного на длительное время насоса и отсутствия отбора воды из скважины, песок поднимается выше насоса, покрывая его целиком. Тогда при попытке достать насос из скважины с подгнившим тросом, как правило, происходит обрыв насоса. Понятно, что до такой степени запускать ситуацию крайне нежелательно.

Перечисленных неприятностей избежать, однако, несложно. Скважина, как и любое оборудование в Вашем загородном доме, требует определенного ухода. Ее можно и должно иногда промывать от накопившихся отложений. Существует два основных способа промывки (очистки):

Первый, классический: на Ваш участок загоняется буровая установка, насос из скважины демонтируется, на забой скважины опускается колонна бурильных труб, вода или сжатый воздух под большим давлением нагнетается на дно скважины, грязь со дна скважины поднимается по зазору между трубами наверх.

Способ имеет недостатки:

• необходимость загонять тяжелую технику на участок, где, как правило, уже спланирован ландшафт
• если в кессоне или в надскважинном помещении не предусмотрен люк, находящийся над устьем скважины, тогда для промывки (очистки) такой люк или отверстие для спуска труб Вам предстоит сделать
• при выносе грязи из скважины не только пачкает газон, но и наполняет кессон.Надо предусматривать окачку продуктов промывки и герметизировать устье скважины

Второй способ (инжекторный): Вместо Вашего насоса в скважину опускается легкая и малогабаритная установка, которая размывает слежавшуюся на дне скважины грязь, песок и мелкие камешки, и откачивает получающуюся пульпу из скважины. Процесс идет до тех пор, пока установка не опустится на дно скважины, и в этом положении не начнет качать чистую воду.

Достоинствами данного способа являются:

• нет необходимости въезжать на Ваш участок: оборудование весом 40 кг переносится к скважине вручную
• промывка (очистка) может производиться в стесненных условиях - для скважин, расположенных в подвалах и в отделанных помещениях
• полностью отсутствуют неуправляемые выбросы грязи из скважины
• ил и грязную воду из скважины можно откачивать по шлангу в любое указанное Вами место
• при промывке (очистке) не применяются ударные воздействия, которые могут разрушить фильтрующую сетку и тронутые коррозией трубы
• достоинством данного способа является и то, что очищается не только скважина, но и прилегающие к ней участки водоносного горизонта(призабойная зона)

Разумеется, мы практикуем исключительно второй способ, как дающий наилучшее качество при наименьшем загрязнении участка.

Мы выполняем промывку (очистку), используя минимум воды, и при этом полностью убираем всю накопившуюся в скважине за долгие годы грязь и песок На выполненные работы мы предоставляем гарантию 1 год.

Завершая эту страницу, еще раз повторимся, что для промывки (очистки) скважин инжекторным способом заезд на Ваш участок не потребуется. Машина будет оставлена в стороне, два человека вынесут оборудование, раскатают шланги, и Вы своими глазами увидите, как размытая грязь потечет из Вашей скважины, а затем сменится чистой прозрачной водой.

В каких случаях очистка скважины не имеет смысла

При эксплуатации скважин существует несколько аварийных ситуаций, при которых промывка (очистка) Вам не поможет, или исправит ситуацию только на короткое время:

• Если от времени прогнила насквозь или треснула обсадная труба, и песок постоянно поступает в скважину. Такую скважину можно спасти только в случае, когда песок поступает через свищ, находящийся в зоне фильтра. Средний срок службы (гниения) сваренных обсадных труб - 20 лет, свинченных - 50 лет.
  Кроме обычного старения труб весьма часто встречается следующая ситуация: буровая компания устанавливает без согласования с Заказчиком среди новых труб одну или несколько из имевшихся у них старых, извлеченных из других скважин. Как гласит старая арабская поговорка, самый медленный верблюд определяет скорость каравана. И срок службы Вашей скважины определятся уже, естестенно, сроком службы не новых, а этих старых труб. Такая ситуация встречается в нашей практике на 50- 80%
• Если проблемы со скважиной начались в первые 1-2 года ее эксплуатации - здесь Вы имеете дело с серьезным дефектом скважины, допущенным при ее бурении (например, неполностью проваренный стык труб, или буровики вообще промахнулись мимо водоносного горизонта, и установили фильтр не в том интервале.
• Если гравийная отсыпка не покрывает собой весь фильтр; если в скважине поверх слоя ила лежит неизвлекаемый крупный предмет, перекрывающий приток воды – например:утонувший насос;
• Если из водоносного горизонта, на который пробурена неглубокая скважина, ушла вода (например, из-за проведения мелиоративных работ на близлежащем крупном строительстве, или из-за обмеления небольшой речки, на уровень которой была пробурена скважина).

Необходимость в проведении ремонтных работ на скважинах возникает в связи с уменьшением их дебита, ухудшения качества воды в ходе эксплуатации, появлением процесса пескования, приводящего к заиливанию скважины и выходу из строя водоподъемного оборудования

Также наиболее частой причиной проведения ремонтных работ является обрыв водоподъемного оборудования, вызванный его частичным или полным износом в результате длительной эксплуатации, применения нестандартного инструмента и недостаточной квалификации обслуживающего персонала и специалистов ремонтных бригад, выполняющих работы по замене погружных насосов.

Ухудшение качества отбираемых подземных вод может быть связано с перетоком воды из выше эксплуатируемых водоносных горизонтов из-за износа обсадных труб колонн или из-за нарушения герметичности сальниковых устройств и затрубной цементации. В этом случае скважина может заиливаться песком, проникающим через образовавшиеся свищи, трещины и разрывы в колонне обсадных труб.

Снижение дебита - распространенный дефект, требующий принятия срочных мер.

Прежде всего необходимо сделать диагностику скважины:установить разновидность водоподъемного оборудования, проверить соответствие действия погружного насоса его характеристике, т.е. паспортным данным. Далее необходимо проанализировать и проверить состояние водоподъемных труб. В зависимости от выявленных причин устанавливают преобладающие причины снижения дебита, назначают вид ремонтных работ и принимают технологию их проведения.

Скребкование: Фильтры и внутренние поверхности обсадных колонн очищают от рыхлых осадков после небольшого срока эксплуатации (1 - 3 года). Для чистки скважины разработаны различные конструкции металлических ершей и скребковых устройств.Иногда ерши комбинируют с наконечниками, через которые подается под большим напором вода, которая выбрасывается из отверстий, размывая осадки.

Скребки изготавливают из стальной трубы длиной 3-4 метра, диаметр которой на 100 мм меньше внутреннего диаметра обсадных труб и фильтра скважины. К верхнему концу трубы приваривается металлический штырь для крепления троса, а нижний конец трубы разрезается на 4-6 полос, которые отгибаются до внутреннего диаметра колонн. Чистка происходит при опускании скребка внутри колонны сверху вниз за счет тяжести инструмента, скребками нежелательно чистить поверхности труб, сильно разрушенные коррозией. Иногда для улавливания шлама под скребками или ершом подвешивают заглубленную трубу-ловушку для сбора осадочных отложений. Применение ловушки существенно сокращает последующую эрлифтную прокачку для удаления шлама из отстойника или с забоя скважины.

Широко применяется для чистки скважины метод свабирования. Сваб (стальной диск на переходной штанге, снабженный резиновым поршнем и клапаном) устанавливается на нижнем конце бурильной трубы. При движении сваба вверх перекрываются отверстия в диске, что создает разрежение в фильтре скважины, способствующее разрушению рыхлых пород кальматирующих внутреннюю поверхность и отверстия фильтровых колонн.

Промывку фильтров осуществляют также через бурильную колонну, присоединенную к обратному клапану, установленному в нижней части фильтровой колонны. При этом способе вода, двигаясь по пути наименьшего сопротивления, проходит внутрь фильтровой колонны и промывает ее. Также для чистки скважин (фильтровых колонн) применяются пульсационные (прерывистые) откачки фильтром или насосом, оборудованным устройством для его частой автоматической остановкой и пуском. При такой откачке создаются гидравлические удары и за контуром фильтра образуются скорости, превышающие эксплуатационные. С помощью таких ударов создается резкое и мгновенное перемещение воды в скважине и прифильтровой зоне, что приводит к разрушению осадков, закупоривающих проходные отверстия фильтров.

Существует также гидравлический и еще несколько других методов чистки фильтров, в т.ч. восстановление дебита реагентным методом.

По механизму растворения кальматирующих соединений реагенты могут быть разделены на нейтрализаторы, восстановители и комплексообразователи. Они могут быть жидкими, твердыми (в порошкообразном или гранулированном виде) и газообразными.

К реагентам-нейтрализаторам относятся кислоты, в результате реакции которых с кальматирующими соединениями образуются растворенные соли, вода и газообразные продукты реакции (углекислый газ CO2 и сероводород - H2S). Растворяющая способность этих реагентов основана на явно выраженных их сильно кислотных свойствах. Наиболее широко применяются для ремонта скважин техническую соляную кислоту HCl, выпускаемую крепостью не менее 27,5-31,0%.

Реагенты-восстановители - среди этого вида реагентов наибольшее применение для регенерации скважин нашел порошкообразный дитионит натрия N2S2O4. Являясь сильным восстановителем, он эффективно растворяет железистые соединения в виде гидроокислов и окислов железа.

Реагенты-комплексообразователи используются для восстановления дебита дренажных и водозаборных скважин, конструкция которых неустойчива в кислотах (фильтры блочного типа на основе клея БФ-2, фильтры из пористого бетона и пластмасс, растворимых в кислоте), можно применять комплексообразующие порошкообразные реагенты триполифосфат натрия - Na5P3O10, гексаметафосфат натрия - Na2[Na4(PO3)6], т.е. (NaPO3)6.

В результате реакции этих фосфатов с соединениями железа в растворе образуются растворимые комплексные соединения, практически не выпадающие в осадок. Для восстановления дебита скважин реагентными методами необходимо следующее оборудование: передвижная кислотная емкость для доставки реагента к скважине, заливочная емкость, устройство для герметизации скважины, насос для перекачки кислоты, шланги с вентилями, КИП и эрлифтная система с компрессором (3-6 м3/мин.).

Восстановление дебита скважины импульсными методами при взрывных работах в скважинах, оборудованных фильтрами с трубчатым и стержневым каркасом, используют в качестве взрывчатого вещества - детонирующий шнур. В торпедах из детонирующего шнура (ТДШ) применяют шнур марок ДШ-В и ДШУ-60. При взрыве взрывчатого вещества освобождается большое количество энергии в ограниченном объеме. В результате взрыва вещество, заполняющее объем, превращается в сильно нагретый газ с высоким давлением, а в жидкости образуется и распространяется ударная волна. Образовавшиеся при взрыве газы, имеющие в первоначальный момент большое давление, образуют в этот момент перепад пластового и гидростатического давления, способствующего интенсивному нарушению зоны кальматакса.

Существует технология восстановления дебита скважины методом электрогидравлического удара. При этом в качестве источника энергии используют мощные электрические разряды, последовательно производимые по всей длине фильтра. Ударная волна, распространяясь в прифильтровую зону, разрушает кальматирующие образования.

Технология восстановления дебита скважины пневмоимпульсным методом предусматривает, что при помощи пневмокамеры в фильтре скважины создаются упругие колебания. В результате струевидного истечения воздуха в воду в фильтре скважины образуется воздушный пузырь, расширение которого вызывает движение жидкости. Кальматирующие образования на фильтре и частично в прифильтровой зоне разрушаются под действием избыточного давления в образующемся пузыре.

Также существуют вибрационные и звуковые методы восстановления дебита скважин, основанные на использовании разрушающей силы импульса давления, осуществляемого с той или иной частотой.

Другой основной причиной ремонта скважин является замена обсадных труб в связи с их частичной или полной коррозией, возникновение свищей, трещин и разрывов в обсадных колоннах. Трубы извлекаются несколькими способами.

В глинистых породах для извлечения труб применяют гидравлические домкраты, редукторные лебедки с талевой системой. Вне зависимости от пород эффективно применение вибраторов. Если трубы сильно разрушены, их извлекают по частям, обрывая колонну в местах, ослабленных коррозией. В последующем, отдельные трубы или части колонны извлекают труболовкой, а в некоторых случаях разбуривают станком. Удаление коррозийной колонны труб - довольно сложная ремонтная работ, не всегда дающая положительный результат. Поэтому такого рода работы проводят в том случае, когда по техническим причинам нельзя опустить в скважину новую колонну обсадных труб меньшего диаметра. Новую колонну обсадных труб меньшего диаметра опускают в скважину. Создаются гидравлические удары и за контуром фильтра образовываются скорости воды и воздуха, превышающие эксплуатационные.

Самой распространенной и частой причиной, вызывающей ремонт скважины является обрыв водоподъемного оборудования в скважине. Это случается, как правило, при замене погружного насоса при его выходе из строя или уменьшении его производительности. Обрыв случается, как правило, в местах соединения отдельных частей водоподъемного оборудования, так например, погружного насоса с водоподъемными трубами или соединение водоподъемных труб между собой. Такими видами соединений является резьбовое или фланцевое. И в том, и в другом соединениях основной причиной обрыва являются сильная коррозия металла (резьба, болты, гайки), а также применение нестандартного инструмента, несоответствующих механизмов, а также недостаточной квалификации специалистов в ремонтных бригадах.

Однако перечисленные ситуации на практике встречаются весьма редко, и в 90% случаев очищенная (промытая) скважина полностью восстанавливает как количество, так и качество своей воды.