Винтовая скважина: устройство, бурение и особенности эксплуатации

Винтовая скважина — это водозаборная скважина, пробуренная методом шнекового бурения: порода разрушается и извлекается на поверхность вращающимся спиральным буром — шнеком. Винтовая скважина отличается высокой скоростью проходки в мягких и средних грунтах, не требует промывочной жидкости и обходится дешевле роторного бурения. Разберём, как устроена винтовая скважина, в каких условиях она эффективна и что нужно учесть при эксплуатации.

Термин «винтовая скважина» используется в двух значениях. В первом — это скважина, пробуренная шнековым (винтовым) методом: бур со спиральными лопастями ввинчивается в грунт и выносит разрушенную породу наверх по виткам шнека, как мясорубка. Во втором значении «винтовая скважина» иногда обозначает абиссинскую скважину-иглу — заострённую трубу с резьбовым (винтовым) наконечником, которую не бурят, а вкручивают или забивают в грунт. В обоих случаях цель одна — добраться до водоносного горизонта и обеспечить дом водой. В данной статье рассматривается именно шнековая (буровая) винтовая скважина.

Бурение винтовой скважины выполняется шнековой буровой установкой — агрегатом с вращательным приводом и набором наращиваемых секций шнека. Шнек — это стальной стержень со спиральной лопастью, напоминающий гигантский саморез. Принцип работы прост: шнек вращается и врезается в грунт, лопасти захватывают разрыхлённую породу и выносят её на поверхность непрерывным потоком.

• Скорость проходки. В мягких грунтах — глинах, суглинках, супесях — шнековая буровая установка проходит 20–40 м в рабочую смену. Это значительно быстрее роторного бурения с промывкой, которое применяется для твёрдых пород.
• Без промывочной жидкости. В отличие от роторного метода бурения, винтовая скважина бурится «всухую»: порода выносится шнеком механически, без подачи воды или бурового раствора. Это упрощает работу и снижает риск загрязнения водоносного горизонта.
• Наращивание шнека. По мере углубления к первой секции шнека присоединяют следующие — каждая длиной 1–1,5 м. После достижения нужной глубины шнек извлекают и в скважину опускают обсадную трубу.

Конструкция готовой винтовой скважины не отличается от стандартной скважины на песок:

• Обсадная труба — стальная или пластиковая колонна диаметром 125–133 мм, опускаемая в ствол после извлечения шнека. Обсадная труба предотвращает осыпание стенок скважины и защищает водоносный горизонт от поверхностного загрязнения.
• Фильтр — перфорированный участок обсадной трубы с сетчатой обмоткой в нижней части скважины. Фильтр пропускает воду из водоносного слоя и задерживает частицы песка и грунта.
• Оголовок винтовой скважины — герметичная крышка, закрывающая устье (верхний конец обсадной трубы). Через оголовок выведен кабель насоса и водоподъёмная труба.
• Погружной насос — опускается в скважину на уровень водоносного горизонта и подаёт воду в систему водоснабжения дома.
• Кессон — герметичная камера вокруг оголовка скважины, защищающая устье от промерзания. Применяется в регионах с глубоким промерзанием грунта.

Винтовая скважина эффективна в определённых геологических условиях:

• Мягкие и средние грунты. Глины, суглинки, супеси, мягкие пески — идеальная среда для шнекового бурения. Шнек без труда проходит такие грунты и выносит породу на поверхность.
• Небольшая глубина водоносного горизонта. Винтовая скважина наиболее рентабельна при глубине до 25–30 м. На больших глубинах шнековое бурение замедляется из-за возрастающего крутящего момента и технических ограничений оборудования.
• Ограниченный доступ на участке. Шнековые буровые установки компактнее роторных и могут работать в условиях ограниченного пространства — на небольших дачных участках, вблизи построек и деревьев.
• Сезонные дачи и небольшие дома. Для водоснабжения дачи или небольшого загородного дома с водопотреблением до 2–3 куб.м в сутки винтовая скважина — оптимальное по цене и скорости решение.

Плюсы винтовой скважины

• Скорость бурения винтовой скважины. Винтовая скважина в мягком грунте бурится за 1–2 дня — быстрее большинства других методов бурения.
• Доступная стоимость. Шнековое бурение дешевле роторного и не требует дорогостоящего бурового раствора.
• Компактное оборудование. Шнековая установка проходит на узкие участки, куда роторная буровая машина не заедет.
• Чистота на участке. Сухой метод бурения не оставляет луж бурового раствора — участок остаётся в порядке.

Минусы винтовой скважины

• Ограничение по твёрдым породам. Шнек не проходит гравий, щебень и твёрдые скальные включения. В таких условиях требуется переход на роторное бурение.
• Ограниченная глубина. Технически шнековое бурение применяется до 30–40 м. Для артезианских скважин глубиной 50–150 м этот метод не используется.
• Риск осыпания ствола винтовой скважины. В рыхлых сухих песках стенки скважины могут обрушиться до установки обсадной трубы — требуется оперативная обсадка сразу за шнеком.

• Регулярная прокачка винтовой скважины. Винтовая скважина на песок требует профилактической промывки раз в 3–5 лет для удаления илистых отложений с фильтра. Регулярная ежедневная работа насоса замедляет заиливание.
• Анализ воды в скважине. После бурения и раз в 2–3 года делают химический и бактериологический анализ воды — он определяет состав фильтрационного блока системы водоснабжения.
• Защита оголовка. Кессон или утеплённый оголовок скважины защищают устье от промерзания в зимний период. Замерзание воды в незащищённой трубе повреждает насос и обсадную колонну.
• Контроль производительности винтовой скважины. Падение напора воды при неизменных настройках реле давления — первый сигнал заиливания винтовой скважины. Раннее обнаружение проблемы позволяет обойтись промывкой без капитального ремонта.

• Винтовая скважина — водозаборная скважина, пробуренная шнековым методом: спиральный бур вращается и выносит породу на поверхность без промывочной жидкости.
• Метод эффективен в мягких и средних грунтах на глубину до 30–40 м; в твёрдых породах и на большой глубине шнековое бурение не применяется.
• Плюсы винтовой скважины: высокая скорость бурения, доступная стоимость и компактное оборудование. Минус — ограниченная глубина и зависимость от типа грунта.
• Конструкция готовой винтовой скважины стандартна: обсадная труба, фильтр, погружной насос и кессон для защиты от промерзания.
• Регулярная прокачка винтовой скважины раз в 3–5 лет и своевременный анализ воды обеспечивают долгую и надёжную работу винтовой скважины.