Виды и применение обсадных труб

Применение

Обсадная труба имеет цилиндрическую форму и монтируется в пробуренную скважину. Ее главной функцией является герметизация и защита скважины от осыпания грунта.

В основном изготавливается из пластика, а самым популярным материалом является ПВХ (поливинилхлорид). Этот материал обладает массой плюсов — малый вес, хорошие технико-эксплуатационные характеристики, высокое качество защиты от промерзания и деформации, простота доставки и монтажа. Для нефтегазовой промышленности обсадные трубы могут делать из металла, а также из композитных материалов.

https://www.youtube.com/watch?v=wnf6Xb3Bzp8

Качественные трубы (как пластиковые, так и металлические или композитные) надежно предотвращают засорение грунтом, а также имеют большой срок годности (50 и более лет), не деформируются при механическом воздействии и способны выдерживать большие перепады температур.

Обсадная труба подходит для обустройства нефтяных и газовых скважин, а также для создания скважин с питьевой или технической водой. Их часто используют в строительстве для создания буронабивных опор. Качественные надежные трубы должны обладать хорошей степенью герметизации — особенно это критично в случае газовых или нефтяных скважин, а также в случае артезианских скважин с глубоким залеганием воды под землей.

Характеристики обсадных труб

К инвентарным обсадным трубам, используемых в буронабивных работах, предъявляется ряд требований, в соответствии с которыми они должны:

  • не иметь отклонений в геометрических размерах, превышающих допустимые сортаментом нормы;
  • выдерживать высокие силовые нагрузки как продольного, так и поперечного действия;
  • иметь для стыковки в единую колонну из отдельных секций недорогую и надёжную систему;
  • обладать высокой коррозийностойкостью.

Но более всего этим требованиям соответствует стальной трубный прокат, способный выдерживать воздействие больших нагрузок, обладающий высокой прочностью и герметичностью стыковочных элементов в колоннах любой длины.

Виды и применение обсадных труб

Кроме того, под работу со стальным прокатом приспособлен основной парк станков для бурения.

Производители предлагают два вида труб из стали для бурения:

  • одностенные (кейсинг) — стандартная конструкция. Для инвентарных обсадных труб с одностенной структурой характерны высокая технологичность в сборке, ускоренный темп загрузки и откачки бетонного раствора, способствующие снижению сроков исполнения буронабивных работ;
  • двухстенные — усиленная модификация. Устойчивость к высокому уровню нагрузок им обеспечивает двухслойная стенка, состоящая из гладкого слоя изнутри и усиленной спиралевидными рёбрами жёсткости трубы снаружи.

Трубы обоих видов производятся секциями разной длины по 1 – 6 м и стыкуются между собой:

  • сварным способом;
  • соединением по типу Bauer, «пробка – болт»;
  • станком «Беното», Casagrande, Kato и др.

Если в обсадную систему при устройстве буронабивных свай объединяют трубы с разным диаметром, то пользуются понижающими вставками.

Важно!

Технические условия производства инвентарных обсадных труб из стальных сплавов и сортамент типоразмеров регламентируются ГОСТами 

632-80

и

53366-2009

, API Spec 5CT и рядом отраслевых ТУ.

Соотношение внешнего и внутреннего диаметра, мм Размер толщины стенки, мм Кол-во соединительных элементов «пробка – болт», шт. Тип соединения по “BAUER”
600/520 40 8 1
620/540
700/620
730/650
750/670 10
800/720
880/800
1000/920
1080/1000
1180/1100 12
1200/1120
1280/1200
1300/1220
1480/1400 2
1500/1400 50
1700/1600
1800/1700 16
1900/1800 16
2000/1880 60 12 3
2100/1980
2200/2080
2500/2380 16

Важно. При размещении индивидуального заказа возможен выпуск инвентарных обсадных труб большего диаметра и в любой комплектации.

 Ножевая секция имеет приваренные или сменные зубья, предназначенные для защиты стенок обсадных труб от истирания.

Для связи между валом привода вращения бурильного агрегата и обсадного изделия используется особый переходник — дрейтеллер.

Обсадные трубы для скважин, которые могут быть изготовлены из стали, чугуна и пластика, используются для того, чтобы защитить стенки скважин от осыпания земли. Область использования таких труб достаточно широка: дачные и приусадебные системы водоснабжения, нефтяные месторождения. Трубы обсадного типа также применяют на различных промышленных предприятиях.

Для бытовых нужд преимущественно используются пластиковые обсадные трубы, а также изделия, изготовленные из чугуна, стали, асбестоцемента и даже древесины. В качестве труб обсадных для скважин промышленного назначения применяют изделия из стали, а в последнее время все большее распространение получают трубы из пластика. Причиной такой популярности являются высокие эксплуатационные характеристики, которыми отличается пластиковая обсадная труба.

Обсадные трубы для скважин разного диаметра

Любые трубы, используемые в качестве обсадных, вне зависимости от того, из какого материала они изготовлены, какая у них толщина стенки, разностенность, овальность и параметры сечения, должны соответствовать требованиям по допустимой непрямолинейности на один метр их длины. Подобные требования к стальным обсадным трубам, в частности, оговаривает ГОСТ 632-80. Так, для труб повышенной точности, этот показатель должен составлять:

  • до 0,5 мм — для изделий диаметром 108–146 мм;
  • до 0,3 мм — для изделий диаметром 33,5–89 мм.

Для обсадных труб, относящихся к категории изделий обычной точности, этот показатель не должен превышать 0,7 мм на один метр их длины.

Отдельную категорию составляют обсадные трубы для обустройства скважин на воду, изготовленные из асбоцемента. У них достаточно толстые стенки, но при этом их отличает высокая хрупкость. Их большими преимуществами является доступная стоимость, а также продолжительный срок эксплуатации при условии правильного монтажа.

Асбестоцементные обсадные трубы

При бурении неустойчивого грунта следует применять только стальные обсадные трубы, которые способны успешно противостоять даже значительному давлению почвы. К слову сказать, металлические обсадные трубы, требования к которым оговаривает ГОСТ 632-80, могут успешно эксплуатироваться до 50 лет. Конечно, есть у них и недостатки:

нефтяные трубы

это достаточно высокая стоимость, подверженность образованию и развитию коррозионных процессов. Несмотря на эти минусы, металлические трубы используются достаточно активно, так как их просто невозможно заменить в некоторых ситуациях, связанных как со сложностью проектируемой скважины, так и с неустойчивостью грунта.

Для нефтегазовой промышленности

Основной областью использования обсадных труб является нефтегазовая промышленность. Для нефтяных или газовых скважин обычно используются металлические обсадные трубы большого диаметра (в качестве материала обычно используются прочные разновидности стали). Такой выбор обуславливается тем, что пластик показывает достаточно плохие показатели относительно прочности при работе на больших глубинах.

Обсадные газонефтяные трубы обычно длиной от 10 до 15 метров. Для соединения друг с другом используется специальные детали с резьбой — это позволяет получить прочные конструкции с высокой степенью герметизации, что позволяет избежать появления протечек в случае износа. На большой глубине при давлении более 30 МПа каждый элемент должен оснащаться резиновым уплотнителем.

Обратите внимание, что согласно ГОСТ трубы различного диаметра должны иметь определенную толщину стенок, чтобы обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию в скважине (существует вероятность повреждения отдельных элементов под действием избыточного давления, которое образуется в скважине естественным путем).

Диаметр в сантиметрах Толщина стенок в сантиметрах
42,5 от 1 до 1,5
32,5 от 0,9 до 1,3
19,5 от 0,8 до 1,2
12,5 от 0,6 до 1,1

Причины популярности пластиковых труб

Обсадные пластиковые трубы для скважин, набирающие все большую популярность, подразделяются на следующие категории:

  • изготовленные из полипропилена;
  • выполненные из ПВХ;
  • изготовленные из полиэтилена низкого давления.

Обсадные полипропиленовые трубы для скважин

Пластиковые трубы для скважины отличают следующие характеристики:

  • возможность достигать исключительной герметичности в местах соединений;
  • способность не подвергаться коррозионным процессам, чем не может похвастаться стальная обсадная труба;
  • доступная стоимость;
  • легкий вес;
  • возможность успешной и длительной эксплуатации даже в условиях воздействия агрессивной среды;
  • простота и невысокая стоимость монтажа.

Решая вопрос о том, какую трубу выбрать для скважины – пластиковую или металлическую, – следует учитывать и недостатки пластиковых изделий, к наиболее значимым из которых можно отнести:

  • невысокую по сравнению со стальными и чугунными трубами механическую прочность;
  • неспособность выдержать значительные как статические, так и динамические нагрузки.

Как следует из характеристик пластиковых труб, их лучше выбирать в тех случаях, когда скважины бурятся на небольшую глубину и эксплуатируются в щадящих условиях. Такие скважины, в частности, бурят для бытовых систем водоснабжения. Если выбирать, какие трубы лучше для скважины, исходя из соотношения их цены и качественных характеристик, то изделия из пластика полностью соответствуют такому требованию.

Обсадные трубы для буронабивных опор

Обсадные трубы также часто применяются в области строительства в качестве буронабивных опор (путем бетонирования основ). Чаще всего для создания буронабивных опор применяются трубы большого диаметра — от 30 до 50 сантиметров. Для соединения отдельных элементов трубной конструкции используется обыкновенная резьба, которая обеспечивает крепкое и надежное сочленение деталей друг с другом.

Сама обсадная труба дополнительно оснащается специальным буровым элементом для надежной фиксации в земле. Обратите внимание, что после монтажа происходит заливка конструкции бетоном. Этот материал после высыхания позволяет надежно зафиксировать трубу в земле.

В малоэтажном строительстве часто используются трубы кустарного производства. При таком сценарии с помощью ручного бура в земле создается небольшая компактная скважина цилиндрической формы — после этого в землю монтируется рулонный рубероид в один или несколько слоев.

Обсаживание скважин

От того, насколько правильно выбран диаметр обсадных труб, будет зависеть самый главный параметр скважины — ее производительность. Руководствуясь желанием получить больший поток воды, многие стараются подобрать обсадную трубу для скважины на воду максимального диаметра. Такой подход может привести только к тому, что обсадка скважины обернется серьезными финансовыми затратами.

Избежать лишних затрат на приобретение обсадных труб, не потеряв при этом в производительности скважины, можно, если выполнить предварительные расчеты и определить, какая труба (с каким диаметром) позволит получить воду из скважины в количестве, достаточном как для полива зеленых насаждений, так и для бытовых целей.

Скважина с применением пластиковой обсадной трубы

обсадные трубы

Давайте разберемся в алгоритме определения этого параметра. Уже давно установлено: если кран открыть полностью, то за час из него вытечет порядка 0,7 кубометров воды. В любом загородном доме, как правило, вода расходуется на следующие цели:

  • для функционирования сантехнического оборудования в туалете;
  • в кухонном сантехническом оборудовании;
  • для обеспечения работы стиральной машины.

Вода в загородных домах и на дачах используется и для полива зеленых насаждений, что также следует принять во внимание. С учетом всех этих факторов можно с уверенностью сказать, что максимальный расход воды будет составлять порядка 3 кубических метров в час. Чтобы обеспечить такой расход, лучше всего использовать погружной насос, диаметр корпуса которого составляет 75 мм.

Теперь, чтобы рассчитать, какое сечение должна иметь металлическая или пластиковая труба для скважины, чтобы в нее можно было установить такой насос, необходимо к его диаметру прибавить еще ряд параметров: толщину стенок трубы (для стальных изделий — 6 мм), зазор, который необходимо оставить между внутренними стенками трубы и корпусом насоса.

Если в расчетах учитывать величину такого зазора, равную 4 мм, то в итоге мы получим, что нам необходима труба с размером поперечного сечения минимум 87 мм. Необходимо подобрать изделие стандартного сечения (в этом поможет ГОСТ 632-80 или другой нормативный документ), максимально приближенного к рассчитанному нами значению. В нашем случае это будет такая обсадная труба для скважин, сечение которой составляет 89 мм.

При сооружении буронабивных свай обсадные трубы оставляют в шурфе или извлекают полностью во время заполнения скважин бетонным раствором.

Буровые работы проводят двумя методами:

  • ударным — когда разработка шурфа скважины ведётся при резком вхождении одной обсадной трубы в почву с последовательным подсоединением очередных деталей;
  • вращательным — вначале проходят лидерную скважину, соразмерную с длиной одной секции инвентарной обсадной трубы, а затем помещают в неё само обсадное изделие. Следом забуривают ещё один участок, наращивают и погружают очередной элемент.

Важно! Обсаживание, удерживание и извлечение колонн во время сооружения буронабивных свай выполняется с помощью обсадного стола. Его фиксируют к основе буровой технике и подключают к её гидросистеме.

  • Воздействие сил динамического и вибрационного характера аккумулируется в зоне забуривания и не наносит никакого вреда массиву близлежащих участков.
  • Надёжные современные разновидности буровых станков позволяют точно контролировать момент достижения кровли несущего слоя и параметры скважин.
  • Появляется возможность уширять подошвенную часть буронабивной сваи для полного использования её несущей способности.
  • Обеспечивают условия для контроля соответствия факта геофизических условий на объекте с данными в проекте.

После того, как скважина будет заглублена до уровня проектной отметки в её устье устанавливают опорную рамку, затем зачищают забой, проверяют состояние и параметры ствола, устанавливают армокаркас и бетонируют сваю.

Подачу бетона внутрь скважины выполняют с помощью инвентарных бетонолитных труб. В момент заливки бетонной смеси в скважину происходит постепенное извлечение обсадных труб. При этом они совершают большое количество возвратно — поступательных и лёгких круговых движений, чем обеспечивают уплотнение бетонной массы.

Устройство завершают формовкой инвентарным кондуктором головы буронабивной сваи.

На формирование цены оказывает влияние типоразмер металлопроката, свойства материала изготовления, тип стыковочной детали. Так, инвентарную обсадную трубу диаметром 600 мм можно купить по цене 2800 — 2900 долларов за штуку, прокат большого диаметра от 1500 мм с более толстой стеной – по цене 4100 долларов за штуку.

Обсадная труба для водяных колодцев

На практике обсадные трубы также очень часто используются для подачи воды (для питья или для технических нужд). Для обустройства скважин с питьевой водой используются две технологии монтажа — метод однотрубной обсадки и метод двухтрубной обсадки.

При таком сценарии в скважину монтируется только одна труба, которая выполняют и обсадочную, и эксплуатационную функцию. Водяной насос и различное вспомогательное оборудование опускаются непосредственно в нее. Данный способ монтажа подойдет для песочного грунта, а также в ситуации глубокого залегания подземных вод. Также такой сценарий подойдет, когда вам нужна вода в малых количествах (пример — для полива компактного огорода на придомовом участке).

Однако у однотрубной обсадки есть недостатки:

  • Малый срок годности. Повредить одну трубу достаточно просто — это могут быть механические повреждения, перепады температур, агрессивные условия окружающей среды. Особенно это критично в случае частого использования скважины.
  • Низкое качество воды. При использовании одной трубы значительно повышается риск заражения водой болезнетворными бактериями. Нейтрализовать этот недостаток можно с помощью установки фильтрационной системы, которая будет очищать воду от различных примесей — от песка, земли, фрагментов органики и так далее.

В скважину вставляется две трубы разного диаметра. Первая выполняет роль эксплуатационной установки, через которую подается вода (в нее также может монтироваться вспомогательное оборудование — фильтры, аварийные насосы).

Вторая выполняет роль обсадочной установки, которая надежно фиксирует конструкцию в земле, а также защищает ее от неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Технология двухтрубной обсадки — универсальная. Она подойдет для небольших колодцев и для крупных артезианских скважин для промышленной подачи воды.

Преимущества данной технологии помимо универсальности — большой срок годности, высокое качество воды, стабильный напор и другие. Однако необходимо помнить и о недостатках двухтрубной обсадки:

  • Нужно больше материалов. Для обустройства колодца придется купить и поставить еще одну трубу, а также различные вспомогательные монтажные элементы для надежной фиксации в земле.
  • Могут возникнуть затруднения при монтаже. Без опыта будет сложно ставить подобную конструкцию самостоятельно.

С зубцами

Однотрубные установки обладают не очень большим сроком эксплуатации, а починка сломавшейся установки является достаточно затратным мероприятием. Поэтому технология двухтрубной обсадки является все же более предпочтительной, чем методика однотрубной.

Как выполняется бурение с обсадной трубой

Если вы собираетесь обустроить скважину на своем дачном или приусадебном участке, то для установки в нее обсадных труб лучше всего использовать стальные изделия, соответствующие требованиям, которые содержит ГОСТ 632-80. Но следует иметь в виду, что выполнить бурение с обсадной трубой без использования специальной техники возможно лишь в том случае, если глубина будущей скважины не превышает 15 метров. Из инструментов и приспособлений, которые помогут вам эффективно провести бурение скважины с применением обсадной трубы, понадобятся:

  • хороший ворот, который необходим для того, чтобы проворачивать обсадную трубу в грунте;
  • бур (этот инструмент необходимо закрепить на трубе);
  • гаечные ключи и молоток, которые необходимы для монтажа соединительных муфт;
  • специальная тренога (с ней бурить будет намного легче).

Спуск обсадной колонны

Скважина формируется путем вкручивания в грунт бура, диаметр которого следует выбирать меньшим, чем сечение обсадной трубы. Для того чтобы удалять из стакана бура почву, песок, камни и глину, необходимо периодически извлекать инструмент из скважины.

Опускать в полученную скважину обсадную трубу следует начинать лишь тогда, когда ее глубина достигнет двух метров. Дальнейшее бурение выполняется уже с постоянным опусканием обсадной трубы до тех пор, пока скважина не достигнет водоносного горизонта. Как только проявится вода, можно прекратить бурение, а затем закрепить верхний конец обсадной трубы.

При эксплуатации скважины очень важно, какая полость сформирована в ее нижней части. Чтобы такая полость была достаточного объема и обеспечивала требуемое количество и хорошее качество воды из скважины, после окончания бурения ее необходимо «прокачать» в течение 2–3 дней.

Основные типы труб

Современные обсадные трубы делают из трех различных материалов — ПНХ-пластмассы, сталь и асбестоцементные смеси. При выборе нужно учесть множество особенностей и нюансов — назначение скважины, тип грунта, глубина залегания грунтовых вод (в случае водонапорных установок). Ниже мы кратко рассмотрим основные разновидности и узнаем о том, в каких сферах их чаще всего используют.

Стальные

Стальные трубы обычно используются в сфере нефтегазовой промышленности, где требуются повышенные показатели устойчивости относительно давления грунта в скважине. Однако помимо очень высокой прочности у стальных труб есть серьезные недостатки — чувствительность к воздействию воды (в случае колодцев и питьевых источников), высокая стоимость, не самый простой монтаж и другие.

Бурение

Чтобы минимизировать вероятность ржавчины, в системе рекомендуется поставить фильтр, который будет смягчать воду.

Также сегодня в продаже много стальных труб с дополнительным покрытием:

  • Оцинкованная сталь. Главный плюс — полная устойчивость к коррозии. Однако частички цинка могут попадать в воду, а цинк является достаточно токсичным элементом для человека. Поэтому оцинкованная сталь может применяться только с сфере газовой и нефтяной промышленности. Для создания колодцев этот материал не подойдет.
  • Трубы на основе нержавеющих сплавов. Не ржавеют при длительной эксплуатации и полностью безопасны. У них есть один серьезный недостаток, который сводит на нет все преимущества — очень высокая цена. В случае скважин гораздо проще использовать пластик.
  • Трубы с эмалированным покрытием. Не ржавеют и полностью безопасны для человека. Недостатки — неудобный монтаж, достаточно тонкие стенки, достаточно серьезная чувствительность к механической деформации.

Пластмассовые

Самые массовые и популярные. Их делают из различных материалов — ПВХ, полиэтилен и другие. У пластмассовых труб есть масса плюсов в сравнении с металлом:

  • Полная экологическая безопасность при правильном применении.
  • Невосприимчивость к коррозии (даже в случае постоянной работы).
  • Простота монтажа, высокое качество герметичности, большой срок годности.
  • Достаточно низкая цена и доступность.

Однако нужно помнить, что пластик не слишком хорошо переносит механическое воздействие и высокое давление. Поэтому пластиковые трубы нельзя использовать на глубине более 50 метров. В этом случае предпочтение рекомендуется отдать металлическим изделиям того или иного типа.

Асбестоцементные

На практике очень часто применяется обсадная труба из асбестоцементных смесей. Обладают низкой ценой при отличных технико-эксплуатационных характеристиках. Однако врачи рекомендуют полностью отказаться от использования асбестоцементных труб. В некоторых европейских странах использование асбестоцемента запрещено на законодательном уровне. В состав асбеста входит большое количество вредных примесей, которые влияют на работу легких и вызывают рак.