Какой должна быть глубина опускания насоса в скважину: способы и тонкости расчета

Подготовка сопутствующих монтажу материалов

Застрявший в обсадной трубе насос может стать изрядной головной болью. А вытаскивать (как и опускать) его необходимо с помощью специального троса. Если насос уже укомплектован полимерным шнуром, необходимо убедиться в его высоком качестве и достаточной длине. Иногда разумнее приобрести этот элемент отдельно.

Считается, что надежный трос или шнур должен быть рассчитан на нагрузку, которая как минимум в пять раз превышает вес закрепленного на нем оборудования. Разумеется, он должен хорошо переносить воздействие влаги, поскольку часть его будет постоянно находиться в воде.

Если устройство подвешивают относительно неглубоко, менее чем в десяти метрах от поверхности, нужно позаботиться о дополнительной амортизации техники во время ее работы. Для этого используют кусок гибкой резины или медицинского жгута. Металлический трос или проволока для подвески не подходят, поскольку они не гасят вибрацию, но могут разрушить крепление.

Для электропитания насоса предназначен специальный электрокабель. Его длина должна быть достаточной, чтобы кабель лежал свободно и не был натянут.

Для подачи воды от насоса к домовому водопроводу используют специальные пластиковые трубы. Рекомендуются конструкции диаметром от 32 мм или больше. Иначе напор воды в системе будет недостаточным.

Для монтажа погружного насоса используют специальный кабель, который рассчитан на длительную работу под водой. Его сечение должно соответствовать техническим требованиям, указанным в паспорте изделия

Трубы можно использовать и металлические, и пластиковые. По поводу соединения металлических труб существуют разногласия. Некоторые специалисты возражают против резьбового соединения, как менее надежного. Рекомендуется использовать фланцы, причем болт должен находиться сверху, это предотвратит его случайное падение в скважину.

Но резьбовое соединение в скважинах применяется вполне успешно. При монтаже в обязательном порядке используется подмотка. Некоторые специалисты рекомендуют взять вместо привычной ФУМ-ленты или пакли льняное полотно или уплотнительную ленту “Tangit”. Льняную подмотку дополнительно укрепляют силиконовым герметиком или подобным материалом.

Характеристики водоподяющей трубы следует подбирать в соответствии с условиями ее работы. Для глубины до 50 метров используют трубы ПНД, рассчитанные на давление в 10 атм. Для глубины 50-80 м понадобятся трубы, способные работать под давлением 12,5 атм., а для более глубоких скважин используют трубы на 16 атм.

Помимо насоса, труб и шнура или троса перед тем, как установить погружной насос в скважину, рекомендуется запастись следующими материалами:

• хомутами для закрепления электрического кабеля на трубе;
• обратным клапаном;
• манометром;
• запорным краном для водопроводной трубы;
• стальным узлом крепления;
• кабелем электропитания и т.п.

Перед присоединением трубы к насосу на его выходной патрубок следует прикрепить ниппельный переходник. Обычно современные погружные насосы комплектуются таким устройством, но если его нет, этот узел нужно купить отдельно.

Следует помнить, что для прокачки скважины непосредственно после бурения, т.е. для удаления из скважины большого количества очень грязной воды, такой насос использовать нельзя. Он быстро выйдет из строя. Обычно скважину прокачивают отдельным насосом, который и стоит дешевле, и при работе с грязной водой функционирует лучше.

Монтаж адаптера

Установка адаптера для подключения погружного насоса не является сложной операцией, но требует наличия электромеханического инструмента (дрель, перфоратор) и специальных комплектующих: коронки по металлу с диаметром адаптера, трубы с резьбовой канавкой длиной около 2 м под установочную адаптерную резьбу.

Хотя насос подвешивается к герметичной крышке скважины, адаптер испытывает нагрузку столба воды в напорном шланге, он может выдержать вес 500-600 кг, чего нельзя сказать о стенках обсадной трубы НПВХ, испытывающих дополнительное давление грунта — оно может вызвать изменение геометрии оболочки и появление протечек в зоне крепления фитинга. Поэтому адаптер врезают в металлическую трубу колонны, монтаж проводят следующим образом:

• Выкапывают яму вокруг обсадной трубы и канаву ниже глубины промерзания грунта от скважины к дому глубиной около 1,5 м.
• Обрезают болгаркой верх обсадной трубы. Обычно ее закапывают под землю и накрывают герметичной крышкой, но это не гарантирует защиту от попадания грунтовых вод в канал, поэтому часто оставляют небольшой участок трубы наверху.
• Готовят электронасос к погружению, подсоединяя к нему трос, напорный трубопровод, которые связывают вместе с кабелем питания стяжками или изоляционной лентой.
• Сверлят в стенке обсадной трубы отверстие нужного диаметра коронкой по металлу, изнутри трубы вставляют одну часть адаптера. Для этого его полностью собирают, накручивают на монтажную трубу и опускают в скважину, подсвечивая фонариком.

Скважинный адаптер

• После просовывания части адаптера через боковое отверстие обсадной трубы, его зажимают наружной гайкой через резиновую прокладку разводным ключом, ответную часть вместе с монтажной трубой извлекают из колодца.
• Обрезают напорную трубу ПНД от электронасоса необходимой длины, на свободный конец устанавливают вторую часть адаптера с соединением ласточкин хвост.
• Прикручивают к ответной части адаптера монтажную трубу и опускают его вместе с напорным трубопроводам и электронасосом в скважину, фиксируя соединение ласточкин хвост с деталью, закрепленной на обсадной колонне.
• Устанавливают поверх скважины герметичную крышку, привязывают к ее внутренней части трос, кабель питания электронасоса подключают к клеммам разводной коробки, находящейся в боковой части корпуса крышки.
• Через переходную муфту подключают к боковой части адаптера водопроводную линию из ПНД, поступающую в дом, по окончании работ траншею и яму засыпают поднятым грунтом.

Основные этапы подключения адаптера

Накачаем скважину…

 Еще один интересный и довольно необычный способ решения проблемы, который вряд ли подойдет владельцам колодцев, но для владельцев скважин может стать одним из вариантов. Правда, для этого придется загерметизировать верх обсадной трубы скважины, и … накачать её с помощью компрессора.

Действительно, поднимая давление внутри объема скважины, вы, тем самым, выталкиваете воду наверх по отводящей трубе. И если компрессор довольно мощный, можно вообще обойтись без насоса, что может спасти тех, у кого вода в скважине представляет собой насыщенную песком взвесь, противопоказанную для любых насосов. Или, как вариант, использовать компрессор в паре с насосом. Однако стоит учитывать, что давление в скважине толкает воду как вверх, так и вниз, загоняя её обратно в водоносный слой. И использовать такой способ доставания воды нужно с учетом особенностей Вашей скважины (глубина залегания воды, дебет скважины) и особенностей геологии на Вашем участке.

Вот только, уж больно шумная это машина, нужна ну очень хорошая звукоизоляция, чтобы не слышать назойливой трескотни компрессора.

Не претендуя на истину в последней инстанции, могу предложить идеи объединения всех или некоторых способов решения «проблемы всаса». Ничто ведь не мешает сделать кессон для эжекторной станции, повысив тем самым её эффективность и уменьшив потерю давления на напоре.

Также можно использовать малопроизводительный вибрационный насос в тандеме с насосной станцией, добавив в схему эжектор. Вибрационный насос в этом случае подает воду на эжектор, восполняя недостаток давления. А насосная станция берет воду и через насос, и через эжектор, обеспечивая и хороший напор и приличный расход  воды.

Вобщем, не бойтесь комбинировать, господа. Один из читателей написал, что решения должны быть индивидуальные. Но я не даю вам готовых решений, уважаемые читатели, и не ставлю перед собой таких целей. Моя задача скромнее: предложить вам идеи, пути, из которых каждый из вас сможет выбрать и найти способ решения своей сугубо индивидуальной проблемы. Знать и уметь все – невозможно. Но тем и хороши идеи, что поделившись ими, люди становятся только богаче. До новых встреч на страницах блога «Сан Самыч», уважаемые читатели.

Этапы бурения скважины

Бурение скважин осуществляется в несколько этапов:

1. Геологическая разведка. Ее часто заказывают для каждого конкретного объекта с целью рассчитать максимально допустимую глубину расположения водоносного горизонта и получения грунтового среза. Стоимость разведки в различных регионах неодинакова, но без нее не обойтись.
2. Бурение скважины. Во время бурения одновременно опускается обсадочная труба с пористыми стенками на оголовке. Она опускается по мере бурения, соединяется сваркой или скруткой со следующей трубой и так по мере достижения заданной глубины. Внутренний диаметр трубы должен быть немного больше диаметра насоса, причем не должно быть ни одного препятствия на внутренней стороне трубы чтобы устройство не заклинило.
3. Опускание насоса. Необходимо помнить о правилах эксплуатации глубинных приборов – они должны быть покрыты водой на уровень не менее метра выше граничной глубины погружения. Также прибор нельзя укладывать на дно или устанавливать на расстоянии до 30 см от нижней кромки трубы. В противном случае, устройство быстро забивается илом и перегорает.
4. Наличие или отсутствие отстойника, его конструкция, степень перфорации, характеристики. Отстойник – специальная емкость, оснащенная фильтрами, которая обеспечивает приток очищенной воды в насос, препятствует попаданию грязи.

За максимально допустимую глубину погружения глубинного насоса принимается величина, равная разнице длины отстойника с учетом толщины водоносного слоя. Во время бурения, толщина слоя вычисляется обычными наблюдениями за ростом давления водного стержня.

Какой тип насоса выбрать для скважины ↑

Насос – незаменимый атрибут оснащения практически любого источника автономного водоснабжения. В некоторых случаях подъем воды вручную невозможен и нерационален. Зачем прикладывать усилия, если разработано и давно эксплуатируется специальное оборудование. Насосы делятся на две основные группы:

1. Поверхностные. Размещаются в непосредственной близости от источника. В воду опускается шланг или пластиковая труба с фильтром. Преимущественно используются в неглубоких колодцах (обычных и абиссинских), для организации полива водой из пруда, реки или котлована. Характеризуются невысокой производительностью. Имеют ограничение по уровню водного зеркала – не более 7-9 м.
2. Глубинные. Сфера эксплуатации значительно шире. Применяются в колодцах, скважинах различного типа. Мощные образцы работают на значительной удаленности от уровня земли.

Глубина погружения насоса в скважину рассчитывается отдельно в каждом конкретном случае

Принимаются во внимание следующие параметры:

• водоносный слой, на котором стоит гидросооружение;
• уровень водного зеркала;
• дебит скважины (иначе – мощность).

Для выбора насосного оборудования необходим комплексный подход. Мнение, что для скважин не подходит поверхностный насос, ошибочно. Все зависит от глубины залегания подземных вод.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Глубина скважины определяется в зависимости от рельефа, природно-климатических условий и на основании геодезической разведки. Также можно опираться на данные о близлежащих сооружениях такого типа,но они могут быть неточными

Заиливание скважины в результате длительного простоя

Встречаются и нередко на практике случаи, когда длительный простой скважины приводит к ее сильнейшему заиливанию. Образовавшийся слой ила встает непреодолимой преградой на пути насоса. Когда застрял насос в скважине по данной причине, специалисты рекомендуют начать его раскачивание, во время которого устройство то поднимают, то опускают. К чему это приводит? Вода постепенно может начать размывать илистые отложения. В конце концов, возможно, дорога наверх освободиться, что позволит извлечь насос наружу. Главное, не торопите события и не проявляйте чрезмерной активности, чтобы не допустить глухого заклинивания насоса.

Есть и нестандартный способ борьбы с заилившейся скважиной. Надо привлечь к решению проблемы пожарников, которые с помощью рукава, опущенного в скважину, смогут размыть отложения ила. Освободившийся насос пойдет плавно наверх.

Чтобы предотвращать процесс заиливания скважины, надо проводить ее профилактическое очищение, периодичность которого должна составлять один раз в три года.

Границы глубины установки насоса в скважине

При установке погружного оборудования важно учитывать следующие ограничения:

• насосный прибор, погруженный в середину водного пласта, должен иметь над собой не менее 1 метра воды;
• устройство не должно соприкасаться со скважинным дном.

Схема расположения уровней различных подземных вод.

Первое ограничение обусловлено принципом работы погружного насосного оборудования и его устройством. Скважинный насос не всасывает окружающую воду. Отбор и подача ее наверх осуществляется за счет объема воды, которая под давлением попадает в устройство. Кроме того, охлаждение оборудования происходит за счет окружающей среды. Недостаточное количество жидкости чревато перегревом прибора и его быстрым выходом из строя.

Ограничение по расположению насосного оборудования над дном связано с тем, что в нижнем водном слое присутствует большое количество твердых частиц грунта. Особенно это касается песчаной выработки. Попадая внутрь механизма насоса, взвеси могут повредить его. Также частицы песка и глины загрязняют выкачиваемую воду, и она становится непригодной для использования в быту или питья.

Учитывая необходимость размещения устройства в нескольких метрах от дна и наличия воды над ним, легко рассчитать оптимальную глубину установки насоса в скважине.

Основные термины

При планировании размещения насоса в пробуренной скважине наша основная задача заключается в том, чтобы поместить его так, чтобы он постоянно находился под водой. Для этого необходимо произвести несложные расчеты и выполнить несколько операций с подвесной системой.

Но в первую очередь следует разобраться с основными параметрами, которыми характеризуются водоносные скважины.

Среди них для нас самыми важными будут такие:

Общая глубина – расстояние от верхнего края оголовка до дна. Обычно информация о глубине сообщается в момент бурения, но никто не запрещает нам проверить эту цифру с помощью груза на тонком и прочном шнуре.

• Уровень воды статический – расстояние от верхней точки до края водного зеркала. Определить его можно с помощью небольшого груза, опустив его на глубину до ослабления шнура или появления первого всплеска.
• Уровень воды динамический – высота водного зеркала при работающем насосе. Эта величина всегда меньше, чем статический уровень.

Разница между статическим и динамическим уровнем

Как мы отмечали, все эти величины определяются при бурении и заносятся в паспорт скважины. Однако если после завершения буровых работ прошло довольно много времени, или паспорта у вас вообще нет (бывает и такое при восстановлении бесхозных скважин) – всегда можно провести измерения самостоятельно.

Самостоятельное определение глубины

Динамическая характеристика скважин

Есть такой термин, который называется «динамический уровень скважины». Это параметр, который отражает расстояние между поверхностью земли и верхним уровнем главного водоносного слоя. Грунтовый слой не учитывается из-за своего высокого загрязнения и дорогой очистки. Причем динамический уровень учитывает высоту подъема воды в трубе при запущенном глубинном насосе. Рассчитывается параметр по сезонным показателям, за максимальный применяют летний период.

Параметр показывает как правильно опустить насос и на какую глубину чтобы в жаркие летние дни была полноценная подача воды в систему. Причем, учитывая региональные особенности, помпа опускается ниже расчетного уровня на 1 м. Это минимальный показатель уровня залегания питьевой воды в сухой период года, а в другие поры года уровень будет выше расчетного.

Но если устанавливать промышленный глубинный прибор, то его мощность настолько большая, что при максимальной нагрузке он откачает воду ниже динамического уровня. Если уровень воды упадет до уровня забора, тогда устройство выйдет из строя за счет попадания большого количества ила.

Динамический уровень скважины – это эталон, по которому рассчитывается глубина погружения насоса в скважину. Но это возможно при условии владения всеми необходимыми данными о скважине, например:

1. Статический уровень воды;
2. Динамический уровень по самому жаркому летнему месяцу;
3. Продуктивность скважины с учетом мощности помпы.

При установке насоса нужно учитывать ряд рекомендаций:

• Производительность должна соответствовать производительности скважины;
• Внимательно читать эксплуатационные документы;
• Оставить зазор между устройством и дном не менее 1,5-2 м;
• Установить на верхнем ходу датчики сухого хода или покупать насосы с защитой от проседания водоносного слоя.

Что нужно для водоснабжения из скважины

При бурении индивидуальных скважин с применением буровой техники в шахту опускают колонну из обсадных труб, материалом изготовления которых являются полимеры (непластифицированный поливинилхлорид НПВХ, ПНД) или сталь, иногда пластиковые трубы вставляют внутрь металлических при больших глубинах. На этом этапе должна быть известна схема обустройства скважины, к примеру, если вода подается в водопровод через адаптер, его не рекомендуется закреплять на пластиковую хрупкую стенку трубы, колонна или ее верх должны быть выполнены из металла.

Чтобы понять, как обустроить скважину на воду после бурения, следует рассмотреть все оборудование и инженерные сооружения, которые нужны для доставки воды во внутренний водопровод дома. Для обеспечения жилища скважинной водой необходимы:

Обсадная колонна. После прохода скважинного канала в него погружают колонну из труб длиной 6 м, которые соединяют между собой посредством резьбы. Она должна иметь гладкие прочные стенки, выдерживающие наружное давление грунта, и диаметр, подходящий для погружения выбранной модели электронасоса.

В последнее время пользуется популярностью индивидуальное бурение абиссинских скважин частными лицами в случаях, если зеркало воды на участке находится ближе, чем 9 м от уровня земли. Для этого гидробуром проделывают узкое отверстие в земле и погружают внутрь трубу из полиэтилена низкого давления (ПНД) с самодельным фильтратором на конце, которую подключают к поверхностному электронасосу. Глубина самодельных абиссинок доходит до 30 м, обсадной колонной и подающим трубопроводом одновременно является опущенный в канал трубный участок ПНД.

Приспособления для погружения насоса и всасывающего рукава в источник. Опуская глубинный насос, всегда применяют оголовок или крышку при адаптерном подключении, к которым привязывают агрегат и прикрепляют подающую трубу. При креплении адаптера подающий воду трубопровод пропускают через его боковой фитинг, закрепленный на стене колонны.

Схема обвязки скважины с глубинным насосом

Электронасос. Существуют две группы электронасосов для подачи воды: погружные и поверхностные, первые опускают в скважину на большую глубину, чтобы они погрузились без помех, требуется обсадная колонна подходящего диаметра из заводских скважинных труб. В поверхностных электронасосах для водозабора с глубин до 9 м используют узкий рукав или водопроводную трубу малого сечения, поэтому широкая колонна для их работы не требуется — это является определяющим фактором при их использовании для всасывания воды из абиссинок.

Автоматика.  Чтобы отключать насос после наполнения водопроводной системы, используют реле давления, для его настройки и контроля устанавливают манометр, расширительный бак применяют для хранения водных запасов и поддержания давления в магистрали. Перечисленные приборы являются основными узлами бытовой водоподающей магистрали с электронасосом, при использовании поверхностных видов все перечисленные элементы и помпу часто собирают в единый блок — насосную станцию.

Пример обвязки водоисточника с поверхностным насосом в доме

Помещение для размещения насосного оборудования. Поверхностные электронасосы и управляющая автоматика могут располагаться вблизи источника или на некотором расстоянии в техническом павильоне или жилом здании. Если оборудование находится рядом с обсадной колонной, принимают меры для его предохранения от атмосферных осадков и низких температур, сооружая утепленный кессонный колодец.

Трубопровод. Для подачи воды в дачный дом или коттедж используют специальную трубу из ПНД, один конец которой подключают к оголовку скважины или адаптеру, а второй заводят в дом, подсоединяя к поверхностному электронасосу или внутреннему водопроводу.

Арматура. Для управления потоками воды и соединения отдельных участков трубопровода около скважины и в доме используют сантехническую арматуру: угловые и многовходовые фитинги, тройники, муфты, шаровые краны.

Фильтры. Воде из подземных источников часто требуется чистка, в неглубоких водных пластах присутствуют песок и глина, которые отстаивают или отсеивают грубым фильтрованием и далее пропускают через адсорбционные фильтраторы. Намного сложнее обстоит дело при использовании глубинных артезианских источников, вода из которых часто содержит повышенные концентрации железных, калиевых, марганцевых, магниевых оксидов, сероводорода. Для ее очистки от вредных примесей используют дорогостоящие способы с применением аэрационных установок обезжелезивания, колонн с ионообменными смолами, фильтров обратного осмоса.

Виды скважин

Оптимальный способ определения глубины установки насоса

Наиболее точно и правильно устанавливается насосное оборудование исходя из имеющихся характеристик скважины, точнее, беря во внимание динамический водный уровень. Этот показатель всегда указан в паспорте водоносного сооружения. Однако следует обратить внимание на сопутствующие данные

В документе, кроме минимального уровня воды во время эксплуатации, указано, при какой производительности насоса он фиксировался. Если хотите воспользоваться данными о динамическом уровне, учитывайте, что более производительное выкачивающее устройство при этом устанавливать нельзя. Если же насос уже куплен и он мощнее положенного, нужно будет его устанавливать глубже расчетного уровня

Однако следует обратить внимание на сопутствующие данные. В документе, кроме минимального уровня воды во время эксплуатации, указано, при какой производительности насоса он фиксировался

Если хотите воспользоваться данными о динамическом уровне, учитывайте, что более производительное выкачивающее устройство при этом устанавливать нельзя. Если же насос уже куплен и он мощнее положенного, нужно будет его устанавливать глубже расчетного уровня.

Теперь о том, как определить глубину установки оборудования в скважине. Правила погружения насоса говорят о следующем:

• устройство должно находиться ниже динамического уровня не менее 1 метра (больше можно);
• оптимальная установка насоса относительно дна колодца, — не менее 3 м.

То есть, выкачивающее воду устройство, следует располагать в оговоренном промежутке. Практически рассчитать, на какую глубину нужно опускать всасывающее оборудование относительно устья скважины можно так.

Общая глубина колодца (от оголовка до дна), — 21 м. Динамический уровень (расстояние от устья до водяного зеркала в момент водозабора), — 14 м. Значит столб воды во время активной эксплуатации скважины составляет 21-14=7 м. Выше упоминалось, что сверху насоса должно быть не менее метра воды, а приближать ко дну менее 3 м не рекомендуется. Остается промежуток 7-(3+1)=4 м, в котором оптимально располагается оборудование. То есть, если брать конкретный случай, нужно опустить выкачивающее устройство на тросе, длиной 15-18 метров.

Вопрос, оказывается, актуальный: попытки монтажа насоса как можно ближе ко дну скважины предпринимают в тех случаях, когда после откачки определенного объема воды высоты водяного столба становится недостаточно, чтобы не срабатывал клапан холостого хода. По рекомендациям производителей насосного оборудования для , минимальное расстояние от нижней точки насоса до дна обсадной трубы не может быть меньше 80 см. Но при малом дебите скважины уровень воды в ней может критически снизиться, и становится понятно желание опустить насос ниже.