Причины снижения производительности скважин на воду

/
2. Информация
/
3. Бурение на воду
/
4. Причины снижения производительности скважин на воду

Одним из признаков снижения производительности скважины является срабатывание системы защиты насоса.

Автоматика реагирует в том случае, если насос захватывает воздух. Каковы же причины этого?

1. Когда производительность скважины снижается вне зависимости от ее конструкции и эксплуатационного режима.

В системе водоснабжения объектов Москвы и области используется вода из слоев земли, насыщенных песком или известняком. Эти слои подземных пород (водоносные горизонты) имеют различные гидрогеологические параметры. Соответственно, различаются конструкции скважин и их водозаборное оборудование.

Водоносные горизонты, насыщенные песком, располагаются ближе к поверхности и содержат грунтовые воды и верховодку. Верховодка относится к безнапорным или малонапорным подземным водам, уровень которых значительно колеблется и зависит от множества факторов.

Известно, что поверхностные грунтовые воды пополняются за счет осадков, а их уровень понижается, уходя в реки. Именно от количества выпавшего дождя и снега зависит количество воды в скважине. Впрочем, скважины, расположенные недалеко от водоемов, частично восполняются за счет речных ресурсов, поэтому они не столь зависимы от нормы осадков.

Однако на уровень воды в одной такой скважине может повлиять наличие других скважин в этом же водоносном горизонте. От расстояния между ними, расположения по отношению к течению грунтовых вод, объема фильтруемой воды зависит и степень их взаимного влияния. Чем больше воды откачивается из определенной скважины, тем большее влияние она оказывает на уровень воды в остальных скважинах.

На количество подземных вод в песчаном водоносном горизонте также оказывают влияние скачки атмосферного давления (здесь амплитудные колебания водного уровня могут достигать одного метра). Появление дополнительных источников оттока грунтовых вод вследствие гидрогеологических изменений слоя также является естественной причиной уменьшения уровня воды в скважине.

Известняковый водоносный горизонт является, как правило, напорным. Дело в том, что артезианские воды залегают ниже, чем грунтовые, и их запасы больше. Большая водоотдача и относительное постоянство течения артезианских вод предоставляют преимущества в использовании известняковых горизонтов. Однако и здесь близкое расположение других скважин может стать причиной снижения производительности системы водоснабжения.

2. Когда причиной снижения производительности скважины становится ее конструкция.

Скважины в песчаных водоносных горизонтах имеют фильтр для отсева песка. Он представляет собой каркас из перфорированной трубы, обтянутый плетеной сеткой и обмотанный проволокой. Ячейки сетки фильтра должны быть достаточного размера для того, чтобы не забиваться песчинками и не пропускать песок.

Неправильно подобранная сетка фильтра может стать причиной снижения производительности скважины. Слишком маленькие ячейки сетки могут забиться частичками песка, перекрыв доступ воде. Если же ячейки будут большими, то водоприемник скважины может заполниться песком, также снизив ее водоотдачу.

Еще одной причиной плохой работы скважины становится разрыв сетки фильтра. Это может произойти из-за коррозии и абразивного износа проволоки или нарушений, допущенных при установке фильтровой колонны. Как правило, скважины с подобными недостатками ремонту не подлежат.

В известняковых водосборных горизонтах в скважинах не устанавливают фильтр, оставляя их стволы открытыми. Для неустойчивых горизонтов с сильными трещинами рекомендуется установка в скважину фильтра в виде перфорированной трубы.

Отрытый ствол скважины чреват обрушением ее стенок. Выпавшие обломки породы могут образовать заторы в водозаборной части скважины, значительно уменьшив ее объем. Поскольку от этой части конструкции, взаимодействующей с водосборным слоем, зависит подача воды в целом, то данная неполадка может существенно повлиять на производительность скважины.

Постепенно скапливающийся осадок (кольматант) на стенках сетки уменьшает объем поступающей воды, и может привести к полной закупорке фильтра. Эту неисправность необходимо устранить, проведя ремонтно-восстановительные работы.

3. Когда производительность скважины снижается вследствие неправильной эксплуатации.

Конструкция скважины включает в себя карман, находящийся под фильтром. Этот отстойник служит для сбора частичек фильтруемой породы. Их размеры и интенсивность накопления зависят от скорости течения подземных вод и силы фильтрации. Чем быстрее вода проходит через фильтр, тем больше крупных частиц оседает в отстойнике, уменьшая объем водоприемной части конструкции скважины.

При скорости фильтрации грунтовых вод, превышающей допустимые нормы, происходит «пескование» скважины. Здесь фильтр не справляется с большим потоком воды и песчинки проникают через сетку, оседая в отстойнике. Происходит это из-за того, что для увеличения объема воды завышают рекомендованную производительность водонасоса. Тогда как под конкретный дебит скважины, определенный опытным путем после ее установки, должен применяться насос с точно заданными характеристиками. Данное снижение производительности скважины доказывает, что для ее качественной работы и долгосрочной эксплуатации необходимо следовать всем рекомендациям. Производительность насоса должна соответствовать дебиту скважины. В противном случае срок ее работы может существенно сократиться.

Снижение производительности скважины — это лишь верхушка айсберга проблем, вызванных несоблюдением рекомендаций по её эксплуатации. Заиливание кармана, хотя и является очевидным признаком неправильной работы системы, является лишь следствием более глубоких процессов, происходящих в самой скважине и окружающих её грунтах. Перегрузка насоса приводит к образованию турбулентного потока воды вблизи фильтра. Эта турбулентность не только способствует прохождению мелких частиц через фильтрующий элемент, но и размывает прилегающие к фильтру слои грунта, увеличивая пористость и, как следствие, приводя к дальнейшему заиливанию. Этот процесс носит кумулятивный характер: чем сильнее размывание, тем больше частиц попадает в карман и тем сильнее падает производительность скважины. В итоге, снижение дебита может быть настолько значительным, что скважина станет практически нерабочей.

Кроме того, перегрузка системы может привести к повреждению самого фильтра. Постоянное воздействие высокого напора воды способствует износу фильтрующей сетки, особенно в местах с наибольшей турбулентностью. Это приводит к образованию микротрещин и постепенному разрушению сетки, что в своем черед увеличивает проницаемость фильтра для частиц грунта. В результате, в скважину может попадать не только песок, но и более крупные фрагменты породы, что приведет к еще более быстрому заиливанию и полной неисправности системы.

Необходимо также учитывать влияние качества воды на работу скважины. Если вода содержит большое количество взвешенных частиц, процесс заиливания будет происходить значительно быстрее, независимо от скорости фильтрации. В таких случаях необходима установка дополнительных систем очистки воды, например, механических фильтров грубой очистки, предотвращающих попадание крупных частиц в скважину.

Ремонт заилившейся скважины — сложный и дорогостоящий процесс. Он может включать в себя промывку скважины специальными растворами, замену фильтра, а в некоторых случаях — даже полную реконструкцию скважины. Поэтому профилактика, заключающаяся в правильном подборе насоса и соблюдении рекомендаций по эксплуатации, является наиболее эффективным способом обеспечения долговечности и бесперебойной работы скважины. Регулярный мониторинг производительности скважины, а также анализ качества добываемой воды поможет своевременно обнаружить отклонения от нормы и предотвратить серьезные поломки. Важно помнить, что экономия на правильном проектировании и эксплуатации скважины может привести к значительно большим затратам в будущем.