Рис. 4. Конструкция артезианской скважины. Колонна обсадных труб — узел 1; фильтр — узел 2; насос "Малыш" — узел 3
Колонна обсадных труб (рис. 5) состоит из забойного звена 1–1, промежуточных звеньев 1–2 и конечного звена, выходящего на поверхность.
Рис. 5. Конструкция колонны обсадных труб — узла 1.
1–1–1 — полумуфта верхняя; 1–1–2 — труба; 1–1–3 — коронка для разбуривания мягких пород; 1–1–3–1 — раструб для крепления коронки 1–1-3-2 к трубе 1–1–2; 1–1-3-2 — коронка для разбуривания твердых пород; 1-2-1 полумуфта нижняя
Забойное звено 1–1 состоит из верхней полумуфты 1–1–1 (рис. 6), трубы 1–1–2, представленной на рис. 7.
Рис. 6. Полумуфта верхняя, дет. 1–1–1
Верхнюю полумуфту изготавливают на токарном станке из толстостенной трубы или круглого материала. При монтаже звена ее приваривают к трубе, в силу чего она должна быть изготовлена из малоуглеродистых сортов стали, имеющих хорошую свариваемость: ст. 3-ст.7, ст.05-ст.20. Верхняя полумуфта имеет наружную резьбу, которая в случае загрязнения легко может быть очищена, а при повреждении исправлена.
Труба 1–1–2 имеет длину порядка 3 м, что обусловлено весом звена, который в силу того, что сооружение скважины ведется вручную, не должен быть тяжелее 40–45 кг. Для изготовления труб 1–1–2 используются газопроводные трубы Ду = 100 (Тр4"), которые имеют следующую характеристику:
1. Наружный диаметр… 114 мм
2. Внутренний диаметр усиленных труб… 104 мм
3. Внутренний диаметр обыкновенных труб… 105 мм
4. Вес одного метра усиленных труб… 13,44 кг
5. Вес одного метра обыкновенных труб… 12,15 кг
Трубы изготавливают из малоуглеродистых сталей, имеющих хорошую свариваемость. Коронка в зависимости от породы, которую будут бурить, изготавливается цельной или составной. В том случае, если предстоит бурение мягких пород, ее изготавливают по чертежу дет. 1–1–3, представленному на рис. 7.
Рис. 7. Коронка, дет. 1–1–3
Коронку изготавливают из малоуглеродистых сталей без термообработки, к трубе 1–1–2 ее крепят сваркой. При бурении твердых пород коронку делают из двух частей; раструба дет. 1–1-3-1, представленного на рис. 8, и самой коронки 1–1-3-2, представленной на рис. 9. Раструб 1–1-3-1 изготавливают из малоуглеродистых сталей и приваривают к трубе 1–1–2, а коронку 1–1—3—2 — из инструментальной стали У8, ее закаливают до твердости Rc = 48–54. Коронка на раструбе закрепляется с помощью резьбы.
Рис. 8. Раструб, дет. 1–1–3-1
Рис. 9. Коронка, дет. 1–1-3-2
В силу того что коронка имеет больший диаметр, чем диаметр резьбовой муфты, она формирует в грунте отверстие большего диаметра, чем диаметр муфты, что уменьшает трение между колонной и стенками скважины. Внутренний конус коронки сдвигает грунт внутрь трубы, а зубья, являющиеся породоразрушающими элементами коронки, помогают колонне внедряться в грунт.
Промежуточных звеньев 1–2 в зависимости от глубины артскважины может быть несколько. Из рис. 5 видно, что промежуточное звено состоит из верхней полумуфты 1–1–1, трубы 1–1–2 и нижней полумуфты 1–2–1. Нижнюю полумуфту (рис. 10), как и полумуфту 1–1–1, изготавливают из малоуглеродистых сталей и приваривают к трубе 1–1–2.
Рис. 10. Полумуфта нижняя, дет. 1-2-1
Конечное звено 1–3 (рис. 5) состоит из труб 1–1–2 и нижней полумуфты 1–2–1. Конец трубы, выходящий на поверхность, называется устьем. Высота устья над землей — 0,4 м. Конец трубы, выходящий за эти габариты, отрезают. Высота устья менее 0,4 м нежелательна, так как возможно загрязнение скважины.
Колонна обсадных труб в собранном виде служит для укрепления стенок скважины от обрушения, изоляции внутритрубного пространства от вод, не прошедших через фильтр, и от вод тех горизонтов, которыми вы не хотите воспользоваться.
Собранная колонна обсадных труб должна быть прямолинейна, герметична, не иметь во внутренней полости трубы заусенцев и выступов.
Несмотря на то что колонна собрана из отдельных звеньев, она не должна быть коленообразной, так как приворачивание такой колонны вручную будет затруднительно, а при большой кривизне — невозможно. Для изготовления прямолинейной обсадной колонны необходимо воспользоваться следующими рекомендациями: труба Ду = 100 имеет допуск на наружный диаметр от + 0,8 % до — 1 %, то есть наружный диаметр трубы может колебаться в пределах, превышающих 1,5 мм. При расточке гнезд под трубу в полумуфтах, коронке и раструбе необходимо учитывать фактический диаметр трубы и расточку производить с зазором от 0,15 до 0,2 мм, что приблизительно соответствует ходовой посадке 3 класса.