С 1 января 2009 г. вступил в силу новый Кодекс Республики Беларусь о недрах от 14 июля 2008 г. № 406-3. Он регулирует отношения, связанные с геологическим изучением недр и добычей полезных ископаемых, в том числе пресных и минеральных вод для целей бутилирования.
В связи с этим возникают вопросы технологического характера по правильному сооружению и оборудованию водозаборных скважин, которые должны эффективно использоваться для получения исходного сырья из недр и в то же время предохранять подземные водоносные горизонты от загрязнения и истощения. Поэтому в настоящей публикации продолжен разговор о требованиях к источникам бутилированной воды.
Естественным способом добычи артезианской пресной или минеральной воды в природных условиях Республики Беларусь является каптаж подземных вод с помощью буровых скважин, сооружение и оборудование которых не должно оказывать негативного влияния на качество отбираемых вод.
Выбор схемы размещения водозаборной скважины и ее конструкции необходимо производить исходя из заявленной потребности в воде, проектируемого водоподъемного оборудования, геологических, гидрогеологических и санитарных условий района заложения скважины, считают авторы сайта gidroproekt.by.
Проектирование и сооружение одиночных скважин на воду осуществляется как разведочно-эксплуатационных для уточнения геологического разреза и параметров водоносного пласта (с бурением разведочного ствола и комплексом геофизических исследований).
Каждая эксплуатационная скважина должна выводить только один гидрохимический тип воды. Смешение в стволе вод разных типов не допускается.
При проектировании скважины предусматривается изоляция водоносных горизонтов друг от друга с помощью цементирования обсадных колонн. Для цементации колонн водозаборных скважин должен применяться цемент, отвечающий техническим требованиям по прочности цементного камня.
Конструкция скважины, технология цементирования обсадных колонн выбираются с учетом соблюдения требований:
— надежной и долговременной изоляции водоносных горизонтов и интервалов горных пород друг от друга и от поверхности земли;
— достижения скважиной своего целевого назначения с соблюдением требований охраны подземных вод от загрязнения, безопасного ведения работ и оптимальных технико-экономических показателей.
В проекте на сооружение скважины следует предусматривать использование обсадных труб, фильтров, буровых, тампонажных материалов и химреагентов с учетом требований стандартов и показателей качества, которые разрешены для применения в этих целях на территории Республики Беларусь.
Конструкция скважины принимается телескопической, с уменьшением диаметров колонн обсадных труб к забою скважины. Разница между диаметрами (внутренним) предыдущей и (наружным) последующей колонн обсадных труб должна быть не менее 50 миллиметров. Колонны обсадных труб должны иметь перекрытие в местах перехода на меньший диаметр не менее 5 метров.
Кольцевой зазор на интервале перекрытия обсадных колонн должен быть перекрыт сальником, пакером или зацементирован. Эксплуатационная обсадная колонна труб должна иметь внутренний диаметр, обеспечивающий зазор между корпусом насоса и обсадной колонной, соответствующий оптимальному режиму работы водоподъемного оборудования и ремонтных работ по его замене. Верхняя часть эксплуатационной колонны труб должна выступать над поверхностью земли не менее чем на 0,5 метра.
При установке в нижнюю часть обсадной колонны фильтровой колонны меньшего диаметра («впотай») верхняя часть надфильтровой трубы должна быть выше башмака обсадной колонны не менее чем на 3 метра при глубине скважины до 50 метров и не менее чем на 5 метров при глубине скважины более 50 метров; при этом кольцевой зазор между обсадной колонной и надфильтровой трубой должен быть перекрыт. Для перекрытия кольцевого зазора устанавливается сальник.
Длину рабочей части фильтра в напорных водоносных пластах мощностью до 10 метров принимают равной мощности пласта; в водоносных пластах мощностью более 10 метров длина рабочей части фильтра определяется с учетом водопроницаемости пород, производительности скважины и конструкции фильтра. Рабочую часть фильтра следует устанавливать на расстоянии не менее чем на 0,5-1,0 метр от кровли и подошвы водоносного пласта.
Бесфильтровые конструкции скважин для забора подземных вод из рыхлых песчаных отложений применяются в случае, когда над ними залегают устойчивые породы. Расчеты и технология разработки водоприемной полости в песках приводятся в проекте.
В проекте на сооружение скважины (за исключением ударно-канатного и шнекового бурения) должно предусматриваться выполнение рационального комплекса геофизических исследований скважины с целью литологического расчленения пород, уточнения интервалов установки фильтров или сооружения бесфильтровой водоприемной части скважины, а также с целью оценки состояния ствола скважины и качества его крепления.
Конструкция и технология крепления скважины должны исключать межпластовые перетоки подземных вод и проникновение поверхностных вод в продуктивные водоносные горизонты. Испытание обсадных колонн на герметичность осуществляется опрессовкой избыточным давлением либо снижением уровня жидкости в колонне, а также комплексом геофизических исследований. Порядок и параметры процесса испытания определяются проектом на сооружение скважины.
После окончания бурения скважины и оборудования ее фильтром проводится прокачка, а при вращательном бурении с промывочным раствором – разглинизация до полного осветления воды.
После установки фильтра и прокачки водозаборные скважины должны быть испытаны откачками, проводимыми непрерывно в течение времени, предусмотренного проектом. Откачка проводится эрлифтом или электропогружным насосом на две ступени понижения уровня воды, начиная с минимального понижения в песчаных породах и с максимального – в трещиноватых скальных и гравийно-галечниковых водоносных породах.
При вынужденной остановке работ по откачке воды, если суммарное время остановки превышает 10% общего проектного времени на одно понижение уровня воды, откачку на это понижение следует повторить. Дебит и уровень воды в скважине замеряют не реже чем через каждые 2 часа в течение всего времени откачки, определенного проектом. Контрольные промеры глубины скважины проводятся в начале и конце откачки в присутствии представителя заказчика.
В процессе откачки необходимо проводить замер температуры воды и отбор проб воды с доставкой их в лабораторию для проведения анализа качества воды по всем требуемым показателям качества, установленным для бутилированной воды, и их устойчивости.
Откачка считается законченной при достижении дебита на 25-30% больше проектного, содержании твердых механических примесей не более 0,01% по массе и установлении зависимости дебита от понижения.
Для крепления стенок скважин должны применяться обсадные стальные трубы, трубы из нержавеющей стали, полиэтиленовые трубы с достаточной прочностью и противокоррозионной стойкостью.
В зависимости от характера водовмещающих пород приемные части водозаборных скважин должны быть фильтровые – при отборе воды из рыхлых обломочных и неустойчивых полускальных пород и бесфильтровые – при получении воды из трещиноватых скальных пород (открытый ствол), а также при каптаже водоносных горизонтов, сложенных песками, при наличии в их кровле устойчивых к обрушению пород.
Конструкции фильтров должны обладать необходимой механической прочностью, достаточной устойчивостью против электрохимической коррозии, химической и механической кольматации. Во время эксплуатации скважины через фильтр не должны поступать глинистые, пылеватые и песчанистые частицы из окружающих водоносных пород. Фильтр не должен ухудшать качество воды вследствие увеличения содержания железа и других компонентов, образующихся в результате разрушения материалов, из которых он изготовлен.
Сайт gidroproekt.by напоминает, что конструкция оголовка скважины должна обеспечивать возможность установки оборудования для замеров дебита, уровня и отбора проб воды (водомеры, уровнемеры, краны). Устьевая обвязка скважины должна обеспечивать ее полную герметизацию, исключающую проникновение в межтрубное и затрубное пространство скважины поверхностной воды и загрязнений, а также возможность производства ремонтно-восстановительных работ. Запрещается установка оголовка скважины на эксплуатационную колонну. Превышение оголовка над полом павильона должно быть не менее 0,5 метра.
Для забора воды из скважин используются электропогружные насосы в стандартном исполнении для перекачки воды с низким агрессивным воздействием; в специальном исполнении – для перекачки воды с повышенным агрессивным воздействием. В качестве водоподъемных труб при оборудовании скважин электропогружными насосами применяют стальные бесшовные насосно-компрессорные трубы с фланцевыми соединениями из нержавеющей стали.
Над устьем водозаборной скважины устанавливается павильон, предназначающийся для размещения герметичного оголовка скважины, приборов отопления, пусковой, контрольно-измерительной аппаратуры и приборов автоматики, а также части напорного трубопровода, на котором устанавливаются задвижки, обратный клапан, вантуз, пробный спусковой кран для отбора проб и трубопровод промывной воды с задвижкой, необходимой для сброса воды при пуске и промывке скважины.
При использовании прогрессивной и эффективной технологии обезжелезивания подземных вод в водоносном пласте над оголовком скважины устраивается дополнительная линия закачки в водоносный пласт аэрированной воды, включающая трубопровод (длиной около 2-3 метров) с водовоздушным эжектором, задвижкой, водомером и двумя манометрами.
Для создания благоприятных санитарно-гигиенических условий павильоны над скважинами устанавливаются наземными или полузаглубленными и сооружаются как по типовым проектам, так и по индивидуальным. Использование подземных заглубленных камер не допускается во избежание затопления их грунтовыми водами и водой из напорного трубопровода. В павильоне должен строго соблюдаться регламентированный санитарный режим.
Вскрытые эксплуатационными буровыми скважинами месторождения пресных и минеральных вод подлежат охране с целью сохранения их природных физических и химических свойств, а также предохранения их от загрязнения и истощения путем установления зон санитарной охраны.
Оборудование скважины и обустройство зон санитарной охраны водозаборов должны полностью предотвращать антропогенное (техногенное и бытовое) загрязнение добываемой воды в соответствии с требованиями санитарных правил.
Р.А.Станкевич, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник РУП «БелНИГРИ», статья предоставлена для сайта https://gidroproekt.by/