Бесфильтровые скважины применяются в том случае, когда водоносный горизонт представлен трещиноватыми, но устойчивыми породами (скальными или полускальными) .

Если водосодержащими породами являются рыхлые, сыпучие или сильно рузрушенные кристаллические породы, скважина должна быть фильтровой.

Бесфильтровая конструкция скважины может быть рекомендована также в высоконапорных водоносных горизонтах, представленных тонко- и мелкозернистыми песками, но только в том случае, если над ними залегает мощная и прочная водоупорная кровля, не подверженная размыву.

Фильтр в скважине может быть установлен на эксплуатационных трубах или впотай.

Рис. 1. Типы конструкций водозаборных скважин:
1 — надфильтровая часть фильтра; 2 — рабочая часть фильтра; 3 — отстойник; 4 — эксплуатационная колонна; 5 — затрубное цементирование; 6 — кондуктор; 7 — вспомогательная колонна; 8 — герметизирующий сальник

Рис. 2. Конструкция скважины с посадкой обсадных труб под защитой тиксотропной рубашки:
1 — настил; 2 — приемный шурф; 3 — желоб; 4 — глиномешалка; 5 — направляющая колонна; 6 — стенки скважины; 7 —обсадная колонна; 8 — конусный башмак; 9 —фильтровая колонна; 10 — гравийная обсыпка; 11 — башмак-расширитель; 12 — тиксотропная рубашка из бентонитового раствора; 13 — окно в направляющей колонне; 14 — бентонитовый раствор

Установка фильтра впотай позволяет получить эксплуатационную колонну большего диаметра и использовать для откачки воды более мощный водоподъемник.

Зная диаметр эксплуатационной колонны и исходя из необходимости крепления пород геологического разреза и обеспечения санитарно-технической надежности скважины, можно определить количество промежуточных обсадных колонн, их диаметры и глубину спуска. Зазор между колоннами обсадных труб должен быть не менее 50 мм.

При ударно-канатном бурении выход колонны для труб больших диаметров (355, 404, 505 мм) обычно 20—25 м, а для труб меньших диаметров (203, 255, 305 мм) — 30—40 м. В однообразных по литологическому составу, легко буримых породах, выход обсадных труб увеличивается до 60—70 м, а в вязких, пластичных породах, при частом переслаивании, особенно при чередовании рыхлых и связных пород, — уменьшается.

Когда скважиной ударно-канатного бурения вскрывается водоносный горизонт, в кровле которого залегает водоупорная глинистая порода мощностью 5—10 м и более, необходимо крепить скважину не менее чем двумя колоннами обсадных труб. Одну из них следует забить в водоупор на 3—5 м, а вторую— ввести в породы водоносного горизонта. Если кровля водоносного горизонта представлена скальными или полускальными породами (известняки, мергели, песчаники, аргиллиты), затрубное пространство эксплуатационной колонны необходимо цементировать.

Основной недостаток ударно-канатного бурения — большой расход обсадных труб, сложность конструкции скважины. В связи с этим целесообразно ударно-канатное бурение скважин на воду вести с использованием тиксотропной рубашки, предотвращающей обрушение слабоустойчивых пород, трение и захват породой обсадных труб, благодаря чему выход обсадных колонн увеличивается в 2—3 раза.

Сущность этого метода бурения заключается в следующем. Начинают бурение желонкой с одновременным забиванием направляющей колонны обсадных труб на глубину 15—25 м (рис. 130). Вокруг верхней части обсадной колонны проходится шурф объемом 3—5 м3 с наклонным в сторону скважины дном. На расстоянии 30—40 см от дна шурфа в направляющей колонне прорезают три-четыре окна.

В направляющую опускают следующую обсадную колонну диаметром на 100 мм меньше. На нижнем конце второй колонны должен быть башмак-расширитель. После установки внутренней колонны на забой в кольцевой зазор между трубами забрасывают вязкую жирную глину для образования над коническим башмаком тампона высотой 0,5 м. Затем шурф .заполняют тиксотропным глинистым раствором, проникающим через окна в направляющей колонне и заполняющим кольцевой зазор между трубами.

В плотных породах бурят долотом с последующей чисткой скважины желонкой, а в рыхлых породах — желонкой. По мере углубления скважины обсадная колонна опускается под влиянием собственного веса. Если при пересечении плотных пород веса колонны недостаточно, для ее погружения используют забивной снаряд или вибромолот. В процессе бурения скважины шурф должен быть всегда заполнен глинистым раствором, чтобы по мере продвижения скважины тиксотропная рубашка полностью заполняла кольцевой зазор между стенками скважины и ходовой колонной труб. Глинистый раствор приготовляется из порошка бентонитовой глины.

Во избежание глинизации и закупорки пор водоносных пород ходовая колонна обсадных труб останавливается в водоупорной кровле продуктивного пласта. После этого в скважину опускают фильтровую колонну с конусным башмаком-расширителем. Параллельно с углублением скважины желонкой производятся продвижение фильтровой колонны и обсыпка ее гравием. Толщина слоя гравийной обсыпки должна быть 50—80 мм. Таким образом, скважина углубляется в почву водоносного пласта.

При бурении вращательным способом с промывкой в зависимости от глубины скважин возможны следующие их конструкции.

Если намеченный для опробования и вскрытия водоносный горизонт залегает на небольшой глубине (80—100 м), после установки направляющей колонны на 4—6 м до водоносного горизонта продолжают бурить скважину одним диаметром. Вслед за спуском эксплуатационной колонны цементируют ее затрубное пространство от башмака до устья скважины и вскрывают водоносный горизонт. Такая конструкция скважины называется одноколонной.

При залегании водоносного горизонта на глубине 200— 250 м принимается двух- или трехколонная конструкция скважин, а при большей глубине — трех- или четырех-колонная.