Отвечаем на вопросы о дебите водозаборных скважин

Существуют много разных показателей, характеризующих работу водозаборных скважин. К ним относятся:

• производительность или дебит скважины.
• глубина скважины;
• диаметр ствола;
• пласт, из которого добывается вода;
• тип конструкции скважины;
• качество добываемой из неё воды.

Об эффективности работы водозаборной скважины обычно судят по её производительности. Дебит – это основная характеристика любой скважины.

В этой статье ответим на вопросы о дебите скважины и о способах его увеличения.

1. Что называют дебитом скважины?

Этим техническим термином предпочитают пользоваться буровики и другие специалисты. Для обычных людей более понятно другое название этого показателя: производительность скважины.

Под производительностью (дебитом) скважины понимается её способность заполняться водой из пласта за определённый промежуток времени. Измеряется дебит в литрах или кубометрах жидкости, которая поступает в скважину в течении 1 минуты. Надо отметить, что люди часто путают дебит с количеством воды, подаваемой насосом на поверхность.

Правильно измерить дебит водозаборной скважины могут только опытные специалисты по специально разработанной технологии.

Для обеспечения водой одного дома средних размеров вполне достаточно, если дебит скважины составляет 20 литров в минуту.

Для обеспечения водой небольшого промышленного предприятия строят скважины с дебитом до 100 л/мин.

Небольшим считается дебит 5-10 л/мин.

2. От чего зависит дебит скважины?

Производительность водозаборной скважины зависит прежде всего от пласта, из которого добывается вода. Существует всего 2 типа горных пород, из которых возможно получить воду: известняк и песок. Поскольку известняковые породы всегда располагаются значительно ниже песчаных, то и глубина таких скважин будет гораздо больше – от 50 до 100 метров. Такие скважины часто называют артезианскими (поскольку вода в них находится под напором). В некоторых случаях в таких скважинах возможен самоизлив.

Если воду добывают из песчаных пород, то и скважины соответственно называют песчаными или песочными. Глубина песчаных скважин достаточно небольшая и обычно не превышает 20 метров.

Примечание. Очень важно понимать, что глубина скважины зависит от гидрогеологических условий в конкретном месте. Так существую места (например в Сергиев-Посадском районе) где первые водоносные пески, на которые целесообразно ставить скважину, выходят на глубинах порядка 60 или 90 метров. С другой стороны имеют место и ранние выходы водоносных известняков на глубинах 10 - 20 метров. 

Дебит артскважин всегда гораздо выше песчаных. При этом вода из артезианских источников всегда качественнее воды, полученной из песчаных слоёв.

Кроме того, на производительность скважины существенно влияет диаметр ствола, конструкция забойного фильтра и производительность глубинного насоса, спущенного в неё. Очевидно, что невозможно изменить количество воды, залегающей в пласте. Повлиять на производительность скважины можно только изменением её конструкции. Например: увеличить глубину и диаметр, применить насос более высокой производительности или установить несколько насосов в одной скважине, установить забойный фильтр с более высокой проницаемостью и прочее.

3. Откуда в скважине берётся вода?

Многие собственники скважин ошибочно полагают, что в глубине имеется подземное озеро, из которого в скважину поступает вода. На самом деле, водоносный пласт очень похож на губку. Вода хранится в мельчайших порах и микротрещинах породы под определённым давлением. Когда ствол скважины достигает этого пласта, то вода под действием разности давлений буквально просачивается в скважину и поднимается по её стволу до тех пор, пока давление не уравняется с атмосферным. Так происходит накопление воды в скважине. От того, на какой глубине происходит уравнивание давлений, зависит уровень воды в стволе скважины. Различают 2 уровня: статический и динамический.

4. Как производительность глубинного насоса влияет на уровень воды в стволе скважины?

Очевидно, что после начала откачки воды из скважины, уровень воды в стволе падает. Это происходит до тех пор, пока насос не станет откачивать столько же воды, сколько поступает в неё из пласта.

Если производительность насоса превышает подачу воды в скважину, то неизбежно наступит момент, когда насос откачает всю воду из скважины. Такой режим работы оборудования буровики называют «всухую». Это является аварийной ситуацией и приводит к выходу насоса из строя.

Поэтому очень важно подобрать насос, соответствующий производительности скважины.

При отсутствии откачки уровень воды в скважине называют статическим. Если насос подобран правильно, то после его запуска, уровень понизится до определённой отметки и останется постоянным. Этот уровень называется динамическим.

5. Почему производительность скважины со временем падает?

Дебит скважины со временем уменьшается. Особенно это характерно для песчаных скважин. Изменение производительности происходит по следующим причинам:

• изменилась проницаемость забойного фильтра – он попросту засорился;
• изменилась водопроницаемость водоносного слоя в призабойной зоне – мелкие частицы и песок мешают воде поступать в скважину;
• изменилась производительность глубинного насоса – он имеет какую-то неисправность;
• нарушилась герметичность обсадной колонны труб – часть воды стала поступать в другой пласт;
• ствол скважины закупорился вследствии обрушения или другой аварии – образовалась пробка.

Существуют и другие, крайне редкие причины уменьшения производительности. Например, если водоносный пласт небольшой, то бурение другой скважины, добывающей воду из этого же пласта может привести к уменьшению производительности. Иногда скважина, пробуренная на соседнем участке, приводит к падению дебита существующей скважины.

6. Как можно увеличить производительность водозаборной скважины?

Уменьшение дебита чаще всего связано с какой-то аварией. Все способы увеличения производительности скважины являются по сути ликвидацией таких аварийных ситуаций. Для водозаборных скважин со средним и небольшим дебитом обычно используют следующие методы:

• замена неисправного глубинного насоса;
• замена или очистка забойного фильтра;
• очистка ствола скважины;
• очистка призабойной зоны.

Последний способ имеет несколько разновидностей. На водоносный пласт воздействуют различными методами, которые очищают зону от засорения, увеличивая её проницаемость. К таким способам относятся:

• электрогидравлический удар;
• пневмоимпульсный метод;
• вибрационное воздействие на пласт;
• акустический метод.

Когда все перечисленные способы не приводят к положительному результату, то можно применить самый кардинальный способ - гидроразрыв пласта. Этот дорогостоящий метод используют только в промышленных скважинах большой глубины с высоким дебитом – более 100 л/мин.

Если ни один из методов не приводит к увеличению дебита, то тогда остаётся только одно - пробурить новую скважину.

Специалисты всегда сравнивают экономический эффект применяемого метода со стоимостью бурения новой скважины. Иногда построить новую скважину обойдётся дешевле, чем восстановить производительность старой.