Бурение скважин на воду: способы и технологии¶

Бурение скважин на воду — это процесс создания вертикальной или наклонной горной выработки (ствола) в толще земной коры для вскрытия водоносного горизонта и последующего извлечения подземных вод. Относится к гидрогеологическому бурению и является основным способом устройства автономного водоснабжения частных домов, промышленных объектов и сельскохозяйственных угодий в условиях отсутствия централизованных сетей.

¶Классификация скважин

По глубине и типу вскрываемого водоносного горизонта скважины делятся на три основных типа:

• Скважина на песок (абиссинский колодец) — глубина до 10–15 метров. Вскрывает верхний безнапорный водоносный слой в рыхлых песчаных отложениях. Отличается низким дебитом (до 0,5–1 м³/час) и высоким риском загрязнения поверхностными стоками. Срок службы — 5–10 лет.
• Скважина на известняк (артезианская) — глубина от 20 до 200 метров и более. Вскрывает напорный водоносный горизонт в трещиноватых карбонатных породах. Обеспечивает стабильный дебит от 2 до 10 м³/час, воду высокого качества. Срок службы — 30–50 лет.
• Промышленная (глубокая) скважина — глубина свыше 200 метров, используется для водоснабжения крупных предприятий и населённых пунктов.

¶Основные способы бурения

Выбор технологии зависит от геологического разреза, глубины залегания водоносного горизонта, требуемого дебита и доступности оборудования.

¶Ударно-канатный способ

Один из старейших методов. Разрушение породы осуществляется сбрасыванием тяжёлого долота (ударного снаряда) с высоты 2–3 метра. Разрушенная порода (шлам) извлекается желонкой — трубой с клапаном в нижней части.

Особенности: способ применим в рыхлых и мягких породах, позволяет точно определить глубину водоносного слоя, но отличается крайне низкой скоростью (1–3 метра в сутки). Сегодня используется редко, преимущественно при бурении на песок в удалённых районах.

¶Роторное бурение

Наиболее распространённый метод. Вращающийся буровой инструмент (долото) разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочной жидкостью (глинистым раствором) или сжатым воздухом.

Различают две разновидности роторного бурения:

• С прямой промывкой — жидкость подаётся внутрь буровой колонны, поднимает шлам по затрубному пространству. Требует большого расхода воды (20–40 м³ на скважину) и последующей длительной прокачки для удаления глинистой корки со стенок.
• С обратной промывкой — раствор подаётся в затрубное пространство, а шлам поднимается по внутренней полости труб. Обеспечивает лучшее вскрытие водоносного горизонта, но требует герметизации устья и мощных насосов.

Роторное бурение позволяет проходить скважины глубиной до 1000 метров и более, отличается высокой скоростью (10–30 метров в смену) и универсальностью.

¶Шнековое бурение

Разрушение породы вращающимся шнеком (винтовым конвейером), который одновременно транспортирует шлам на поверхность. Применяется только в мягких, несвязных и мерзлых породах (пески, суглинки, глины).

Особенности: высокая скорость проходки в верхних слоях, отсутствие необходимости в промывочной жидкости. Основной недостаток — невозможность бурения в твёрдых породах (известняк, гранит) без предварительного разрушения. Часто используется для бурения под обсадную трубу с последующим углублением роторным способом.

¶Колонковое бурение

Вращательное бурение с отбором керна — цилиндрического столбика породы. Используется для геологоразведки и точного определения состава водоносного горизонта. В водоснабжении применяется редко из-за высокой стоимости и малого диаметра скважины.

¶Технология крепления скважины

Для предотвращения обрушения стенок и изоляции верховодки обязательна установка обсадных труб. Используются:

• Стальные трубы — прочны, долговечны, выдерживают высокое давление грунта. Недостаток — подверженность коррозии и высокая стоимость.
• Пластиковые трубы (ПНД, ПВХ, нПВХ) — лёгкие, не корродируют, химически инертны. Применяются в основном в песчаных скважинах и в качестве внутренней колонны в артезианских.
• Асбестоцементные трубы — применялись ранее, сейчас практически вышли из употребления из-за хрупкости и экологических требований.

При бурении на известняк часто применяется двухколонная конструкция: внешняя стальная труба (кондуктор) до твёрдых пород и внутренняя пластиковая — непосредственно в известняке.

¶Оборудование для бурения

Буровые установки для воды делятся на:

• Малогабаритные (МБУ) — монтируются на шасси автомобилей или прицепов, глубина бурения до 100–150 метров, диаметр до 200 мм. Используются для частного водоснабжения.
• Самоходные установки на базе грузовиков (УРБ, ЗИФ, СБУ) — глубина до 500 метров, диаметр до 400 мм. Применяются для артезианских и промышленных скважин.
• Компактные переносные установки — для ручного или облегчённого бурения на песок, часто используются в составе ударно-канатного способа.

¶Завершающие работы

После достижения проектной глубины скважину прокачивают (освобождают от шлама и глинистого раствора) до появления чистой воды. Затем устанавливают фильтровую колонну (для песчаных скважин), оголовок и насосное оборудование. Обязательным этапом является отбор проб воды для лабораторного анализа на соответствие СанПиН 1.2.3685-21.

¶Лицензирование и законодательство

Согласно Закону РФ «О недрах» (ст. 19), бурение скважины на воду для личного хозяйства (полив, питьевое водоснабжение) на первом водоносном горизонте не требует лицензии. Для артезианских скважин глубиной более 30–40 метров, вскрывающих напорные горизонты, требуется получение лицензии на пользование недрами и постановка скважины на государственный учёт.