Коррозия скважин
Артезианский источник позволят создать надежное водоснабжение. Однако нередко наблюдается коррозия скважин, которая выражается бурым цветом, появлением привкуса у воды.
Если при запуске скважины проявляется наличие ржавчины на стенках трубопровода, то прогоняется жидкость через него, чтобы вымыть продукты окисления. Когда к водоисточнику нет претензий, но со временем в воде ощущается ржавчина, то причинами могут быть:
- геологические изменения в грунте. Возможно смещение подземных пород. В этом случае происходит насыщение водоносных слоев железом. Данный химический элемент способствует процессу окисления, отчего вода приобретает ржавый цвет;
- сезонные паводки, климатические осадки вызывают появление окислов. Этот период бывает временным;
- верховодка, попавшая водный ресурс источника. Это означает, что обсадная колонна потеряла свою герметичность;
- инородные предметы, оказавшиеся внутри гидросооружения. Если отсутствует защитный оголовок, то в скважину могут попасть разные загрязнения;
- засорение труб.
Водный ресурс, поступающий из водоносных слоев меняет свой цвет и вкус в результате появления в нем оксида железа. Чтобы избежать печальных последствий, связанных с возникновением такого процесса, как коррозия скважин, рекомендуется взять пробы воды и заказать проведение профессионального анализа жидкости, результатом которого должен быть ее качественный состав. После проведения данной процедуры можно принять правильное решение о применении способа очистки, приобретении фильтрующего оборудования.
К сложным ситуациям относятся такие, когда в исследуемой жидкости содержится несколько форм железа. При подобном составе выполнение процесса нейтрализации затрудняется. При очистке в подобных случаях возможными технологиями могут быть использование ионных колонн, аэрации.
Формы железа:
- трехвалентное. Для очистки могут служить картриджные фильтры, которые способны устранить нерастворимые соединения;
- двухвалентное. Чтобы избавиться от таких соединений, необходимо предварительно провести окисление, после которого железо приобретает трехвалентность;
- данный элемент образуется при реакции разных органических веществ. Простейшие фильтры не улавливают подобные соединения. Чтобы не было осадка, приходится пройти несколько этапов.
Очистка от ржавчины
Удалить нежелательные примеси можно с помощью отстаивания, окисления, физической очистки, установки ионных фильтров. Каждый способ решает одну из имеющихся проблем. Для получения качественной воды приходится применять несколько способов очистки.
Обсадка
В пробуренную шахту вставляется обсадная колонна, которая бывает из разных материалов. Лучшим вариантом таких обсадок считается стальная со вставленной в нее колонной из ПВХ.
Обсадной столб способствует:
- целостности шурфа для водозабора;
- защите водоисточника от грунтовых обвалов;
- невозможности просачивания загрязненных грунтовых вод в водоисточник;
- водозабору из чистых водоносных слоев;
- защите насоса, шланга, прочих скважинных составляющих.
Все элементы обсадки соединяются в герметичную конструкцию. Используемые изделия для обсадки отличаются способностью удерживать нагрузку. При этом важной характеристикой является толщина стенок.
Выбор обсадки осуществляется с учетом специфики грунта, климатических условий местности, прочих факторов. Наиболее популярной является стальная обсадка. Особенно для скважин с известняковыми слоями. Вообще сталь подходит для разных целевых назначений.
Ее преимущества:
- при небольших параметрах — хорошая несущая способность;
- долгий срок службы;
- невосприимчивость деформациям;
- стойкость к истиранию. Донные отложения можно очищать.
Однако стоит отметить, что имеются и недостатки обсадки из стали, заключающиеся в дорогой стоимости, большом весе, появлении со временем металлического привкуса у воды.
Обсадная колонна играет важную роль для хорошей работы скважины, качества воды, долговечности гидросооружения. Поэтому не стоит экономить на них при обустройстве водоисточника. В противном случае при некачественной обсадке появляется множество проблем. Иногда необходимый ремонт провести невозможно. Тогда приходится бурить новую скважину.
С помощью стальной обсадки, выдерживающей высокие нагрузки, а значит, не меняющей своей формы, осуществляется надежная защита скважинных стенок. Обсадная колонна из стали марки 20 прослужат 50 лет и больше. Однако при применении стальных изделий для скважинного столба из низкокачественного материала он может заржаветь уже через полгода.
Поскольку в почве, артезианской воде содержится кислород, то развитие коррозии металла является неизбежным процессом. Внешние и внутренние стенки, по которым поднимается жидкость, постоянно находятся во влажной среде. Поэтому покрываются ржавчиной.
Содержание кислорода в почве достигает 75%. Ржавчина появляется довольно быстро в местах, контактирующих с грунтом и водой. Причем на наружной части трубы ржавление происходит с большей скоростью, чем на внутренней поверхности.
На тип коррозии оказывают влияние различные факторы. В почвенно-водяном ржавлении участвуют бактерии, блуждающие токи и т.д.
Причиной образования коррозионной среды является:
- низкая термодинамическая стойкость пластовых вод. Содержание углекислоты, сероводорода относятся к агрессивным составляющим;
- отличие физико-химических характеристик жидкостей различных разрезов скважины. Из-за микрокоррозийных токов скорость процесса ржавления увеличивается;
- межпластовые перетоки в затрубном пространстве.
Коррозия скважин: типы
Коррозия скважин бывает электромеханической, биологической. Поскольку стальная колонна в скважине находится в условиях разного уровня кислотности, присутствия электрических токов, то на наружной поверхности возникают электропары, вызывающие электрохимическую коррозию. Во время этого процесса происходит катодно-анодное разрушение металла. Токи в почве появляются из-за находящихся близко ЛЭП, трансформаторных подстанций, заземлений, электрокабелей, электрооборудования. При низком уровне рН химическая коррозия скважин способна наиболее сильно разрушить металл.
Причинами биологической коррозии становятся ферменты, вырабатываемые почвенными микроорганизмами. Некоторые виды бактерий окисляют сульфиды, выделяя сероводород H2S. При его соединении с водой появляется серная кислота H2SO4, оказывающая сильное коррозионное воздействие на металл.
В металлических трубах также может быть микрокоррозия. Она проявляется из-за нарушения технологического процесса при производстве изделий. Образующиеся микротрещины в металле способствуют проникновению жидкости и разрушению стали.
Следует отметить, что желтый оттенок воды не всегда бывает признаком того, что произошла коррозия скважин. Например, в Московской области такое явление связано с присутствием растворенного двухвалентного железа с окислениями.
Борьба с коррозийным процессом
С помощью применения специальных технологий удается предотвратить быстрое коррозийное развитие. Для этого делается качественное цементирование в обсадной колонне для исключения межпластовых перетоков. Цементирование затрубного пространства способствует дополнительной прочности конструкции, а также невозможности попадания загрязнений в артезианскую воду. Поэтому происходит замедление коррозионного процесса, а значит, в краны поступает чистая артезианская вода.
Развитие коррозии происходит неравномерно. Ржавление носит язвенный характер, в процессе которого появляются сквозные отверстия в трубах. Обычно устранение негерметичности с помощью латок не решает проблемы, поскольку разрушения возникают на новых местах.
Для снижения такого разрушительного действия уже при бурении шахты необходимо выполнять надежную изоляцию отдельных водоносных пластов. Также стальная труба высокого качества поможет избежать коррозионного процесса.
Пластиковые трубы
Если применять пластиковые трубы, то коррозии можно избежать. Пластик не ржавеет. Однако такие трубы рекомендуется использовать только в качестве внутренней обсадки, вставленной в стальную колонну. В настоящее время нет изделий из пластика, которые бы обеспечили надежность основной обсадки.
На современном строительном рынке предлагаются прочные модели пластиковых труб, которые способны выдерживать сильное грунтовое давление. Стенки таких изделий имеют толщину 16 миллиметров. Стоимость колонны получится значительно дороже стальной. Кроме того, из-за толщины стенок внутреннее сечение изделия сокращается. Поэтому для скважины приходится подбирать дорогой насос с небольшим диаметром.
Другим вариантом может стать использование обсадной трубы большого размера, для которого придется бурить отверстие увеличенного диаметра. Однако сопоставив стоимость и размеры, выбор обычно всегда падает на стальную обсадку.
Проблемы у пластиковых труб также возникают на большой глубине при передаче крутящего момента. Появляющиеся напряжение в результате разрушают подобный вид обсадной колонны.
Недорогие пластиковые обсадки делаются из материала, который трескается или прогибается из-за давления булыжников на внешнюю часть трубы. При прогибании колонны становится невозможным поднять насос, сокращается водоотдача. Если же колонна трескается, то гидросооружение становится непригодным для использования.
Усиленная труба
Стальные изделия бывают сварными и бесшовными. Для последнего варианта по ГОСТу толщина стали должна быть выше 5 миллиметров. В этом случае соединительная резьба нарезается без риска потери прочности. Но стоимость такого товара довольно высокая. Дешевле бывает сварная модель. Однако в таких конструкциях стенки имеют толщину 4 миллиметра. Поэтому швы становятся уязвимыми при нарезании резьбы.
Эту проблему удается решить благодаря современным разработкам, соединяющим доступную цену сварного и надежность бесшовного изделия. Бесшовный оголовок, на котором делается резьба, приваривается к концу сварной трубы. Разъемное соединение делается герметичным. Такие усиленные изделия для обсадки рекомендованы для надежности скважин.
Сочетание стальной обсадной колонны с внутренней пластиковой делают скважинное гидросооружение надежнее. Обсадка из ПВХ, ПНД, нПВХ способствует отсутствию коррозии, гигиеничности. Поэтому для многослойной технологии обустройства скважины они вполне подходят.
Благодаря такому методу объединяются качественные характеристики полимеров и стали. Внешняя стальная колонна воспринимает нагрузку, а внутренняя пластиковая является эксплуатационной. Подобный обсадной столб с установленным гидрозатвором (пакером) считается самым надежным.
Фильтрация
Для такого гидротехнического сооружения, как артезианская скважина, подбирается система фильтрации, насосное оборудование. Срок службы этого водоисточника доходит до 50 лет. Однако имеется ряд факторов, при которых производительность скважины снижается, происходит развитие коррозии, повреждается насос, фильтрующее оборудование. Поэтому нарушается стабильность напорных, дебетовых показателей, качественные параметры водяного ресурса.
Появившийся горьковатый вкус воды означает наличие коррозии, вызывающей окисление и разрушение металла. Из-за минерализации артезианской воды в прифильтровой зоне может произойти химическая закупорка. Эффективной профилактикой такого процесса является использование фильтров и труб из полимеров.
Причины засорения фильтров бывают разными. Их биологический кольматаж происходит в процессе накопления органики. Также в гидросооружение может попасть глина, другие плохо растворимые вещества. В этом случае происходит механический кольматаж фильтров.
Существуют современные способы очистки от железа. Например, каталитические фильтры с гранулами катализаторов окисления. При небольшой концентрации железа вода имеет прозрачный цвет, отсутствует запах