Approvisionnement en eau de puits

Éléments de base de la conception de puits d'eau

Lors du forage de puits, des mesures sont prises pour protéger le canal de l'effusion; pour cela, plusieurs éléments de base sont inclus dans le dispositif de puits de production d'eau.

Riz. 4 Aspect des tubes de cuvelage

Enveloppe

Les tubes de tubage sont utilisés pour renforcer et sceller le puits de forage, les principaux matériaux pour leur fabrication sont le métal, le plastique et l'amiante-ciment. Les tuyaux métalliques sont fabriqués à partir d'acier ordinaire ou inoxydable, il existe également des types galvanisés et émaillés.

En plus du filetage, les tuyaux sont interconnectés par soudage ou au moyen de raccords.

Récemment, les tuyaux en PEHD, qui sont largement utilisés dans les puits de sable courants, ont été particulièrement populaires. Une chaîne de production en plastique peut être constituée de tuyaux d'une longueur de 3 ou 6 mètres, et leur diamètre extérieur, destiné à l'installation d'électropompes submersibles, est généralement de 90, 113 ou 125 mm.

Filtre inférieur

Le dispositif de puits produisant de l'eau sur sable comprend nécessairement un filtre, qui est situé dans le fond de la colonne de tubage et est immergé dans l'aquifère. Il existe plusieurs types de filtres de puits qui diffèrent par leur conception et leur principe de fonctionnement.

gravier

Le type le plus simple est créé en ajoutant du gravier à grain fin au fond du puits. La couche de gravier empêche l'apport de solution de boue dans le puits à partir du sable et du limon du fond, réduisant ainsi la charge sur les surfaces filtrantes des tuyaux de tubage et de la pompe électrique.

Riz. 5 Filtres de fond de trou - caractéristiques de conception

fendu

Un dispositif simple avec une paroi de carter présentant des perforations transversales ou longitudinales en forme de fines découpes. L'eau passe bien à travers les fissures étroites et les petites particules de sable sont filtrées. Cette conception est principalement utilisée dans les tuyaux en PEHD.

Réticulé

Il s'agit d'un maillage fin constitué de matériaux résistants à la corrosion (inox alimentaire ou fibre de verre), très résistant à l'abrasion. Le principal inconvénient de la conception est sa résistance accrue au débit d'eau (de 20 à 40%), dans certains cas, avec un faible débit, cela peut entraîner un manque d'eau dans la source.

Perforé

La conception est utilisée dans des conditions où une résistance élevée est requise, c'est un tuyau avec un grand nombre de trous ronds clarifiés. Le filtre perforé est utilisé dans les sources avec un petit volume d'alimentation et une basse pression.

Fil

Il est constitué de fil inox de section triangulaire enroulé en rangs denses sur un tube fourreau perforé. Il se distingue par une résistance et une durabilité élevées, directement liées à la section transversale du fil utilisé.

Options de distribution d'eau dans une maison privée

Il existe deux manières principales de connecter les consommateurs à l'alimentation en eau. Lors du choix d'une option, le volume d'eau consommé et la pression requise dans le système sont pris en compte.

Connexion série (té). Le schéma consiste en un tuyau commun pour l'alimentation en eau chaude et froide, à partir duquel l'eau est fournie au consommateur à l'aide de tés, il est économique et facile à installer. Son inconvénient est une forte baisse de température lorsque plusieurs consommateurs sont connectés à la ligne, et la pression de l'eau dans le système pour le dernier d'entre eux sera bien inférieure à la normale.

Connexion parallèle (collecteur). Avec cette méthode, les tuyaux sont posés séparément d'un collecteur commun à chaque point de consommation. Le système se caractérise par une pression et une température d'eau uniformes, mais nécessite un grand nombre de tuyaux, ce qui complique l'installation et est plus coûteux que la version précédente.

Riz. 3 Distribution d'eau série et parallèle

Principes d'un bon agencement

• Autour de l'embouchure, un compactage du sol ou coulage d'une couche de béton doit être effectué.
• L'étanchéité de la partie supérieure du tronc est réalisée en tenant compte des caractéristiques géodésiques de la zone.
• Le caisson doit être isolé.
• L'installation de la tête et l'étanchéité sont effectuées immédiatement après le forage de l'arbre et son pompage.
• L'équipement de pompage est monté le plus près possible de la bouche.
• Le raccordement de la source est réalisé en tenant compte de son débit.

La tuyauterie de tête de puits est l'installation d'équipements pour fournir de l'eau à la surface par l'entrée du puits de mine. La pompe, immergée dans le carter ou montée en surface, est reliée à un tuyau traversant le couvercle de tête.

Pour le dispositif du caisson, la préparation d'une fondation solide et fiable sera nécessaire. Autour de la mine, ils creusent le sol et versent l'ASG. Sur une base bien tassée, le béton est coulé avec une couche allant jusqu'à 10 centimètres. Une telle fondation résistera à la fois à un caisson en plastique et à une boîte en briques. À l'extérieur, les murs doivent être traités avec des matériaux d'étanchéité. Chaud à l'intérieur.

Installation et raccordement de la pompe submersible

Pour installer une pompe submersible, une tête est généralement utilisée, placée dans une fosse à caisson avec l'équipement, ou un adaptateur est découpé dans la paroi latérale du boîtier. Dans ce dernier cas, tous les nœuds automatiques sont placés dans un bâtiment résidentiel ou une dépendance séparée.

Fig.13 Schéma de connexion et d'installation des pompes de fond dans le puits

Lors du choix de l'automatisation d'une pompe, le critère principal est son coût lié à la pompe électrique immergée utilisée. Lors de l'utilisation de pompes électriques peu coûteuses de production nationale ou chinoise, il suffit d'utiliser les dispositifs automatiques les plus simples - les fonctions des unités de commande coûteuses avec de telles unités ne seront pas entièrement mises en œuvre. Si un appareil coûteux est acheté (par exemple, une pompe électrique Grundfos pour 1000 $) avec contrôle de fréquence de la vitesse de rotation du moteur électrique, l'utilisation de tout autre appareil autre que le module natif Grundfos PM2 n'a aucun sens.

Le concept de conception et les principaux éléments du puits

La conception d'un puits est un ensemble d'éléments d'une excavation de sol avec un diamètre de diamètre beaucoup plus petit que leur longueur, ce qui assure une création durable et fiable d'un canal entre la surface de la terre et le fluide du réservoir profond exposé. L'objectif principal du canal de forage est l'exploration géologique et l'évaluation des ressources souterraines, l'étude de la structure de la section, le maintien de la pression de la couche de travail, le suivi de l'exploitation des gisements et l'extraction des ressources naturelles.

Les puits sont divisés en composants suivants :

• Le puits de forage est une excavation dans laquelle se trouvent des tuyaux de tubage et de filtre.
• La bouche est le début du puits de forage à partir d'un segment de tuyau fixé à la surface de la terre.
• Bottomhole - la partie inférieure du canal de forage, le fond.
• L'anneau de cimentation est un mélange ciment-sable pompé dans l'espace entre les parois du puits de forage et le tube de tubage, qui remplit les fonctions d'étanchéité et de renforcement du canal du puits.

Riz. 2 Bien planifier

• Filtre - la partie inférieure des tubes de tubage du puits, immergée dans la formation avec la ressource extraite. En tant que filtre, une partie du puits de forage sans tubage est utilisée, au fond de laquelle est placé du gravier fin ou un dispositif de filtrage spécial.
• Colonne de tubage - des tubes de tubage reliés entre eux et immergés dans le puits de forage sont nécessaires pour isoler le trou de forage de la roche en terre du puits de forage. Fournit un fonctionnement efficace et fiable du puits, empêchant le sol de pénétrer dans le canal et le protégeant de la pression extérieure.

Dans l'industrie pétrolière et gazière, les colonnes de tubage intermédiaires sont utilisées pour séparer les zones géologiques incompatibles qui nécessitent différents modes de forage d'un canal de puits.Dans l'industrie du forage, les colonnes de puits intermédiaires suivantes sont utilisées :

• Solide. Couvrez complètement tout le tronc, quel que soit l'emplacement de l'intervalle principal.
• Jarrets. Colonnes destinées au tubage uniquement de l'intervalle de trou ouvert avec chevauchement partiel de la principale.
• Dépliants. Cordes de tubage intermédiaires spéciales qui ne servent qu'à combler les lacunes défectueuses de la corde principale, à l'exclusion des cordes de tubage suivantes.

Riz. Section 3 puits

Schéma de raccordement et tuyauterie de l'accumulateur

Pour un fonctionnement fiable de la pompe, celle-ci est reliée à un système de contrôle automatique, composé d'un relais, d'un manomètre et d'un accumulateur hydraulique. L'accumulateur hydraulique est l'élément le plus massif et remplit les fonctions suivantes dans le système :

• Empêche les coups de bélier pendant les cycles marche/arrêt de la pompe.
• Réduit le temps de mise en marche de la pompe électrique, augmentant ainsi sa durée de vie.
• Maintient une pression constante dans le système.
• Crée un certain approvisionnement en eau en l'absence d'approvisionnement en eau.

Le choix de l'équipement pour la prise d'eau implique l'utilisation d'un réservoir hydraulique du volume requis, qui est calculé en tenant compte de la consommation d'eau; lors de l'achat, les appareils de type ballon sont plus souvent préférés.

Lors de l'installation, l'accumulateur doit être situé à côté des principaux dispositifs d'automatisation, qui sont connectés directement au raccord d'entrée du réservoir hydraulique, ou une branche est réalisée pour le connecter sous la forme d'un tuyau de pression flexible renforcé de la section requise.

Fig.10 Installation d'une pompe submersible

La tuyauterie de puits est une condition préalable au fonctionnement optimal du système d'approvisionnement en eau. Le type le plus populaire est l'utilisation d'un caisson - un tel système protège la conduite d'eau du gel en hiver et il est possible d'y installer un équipement de pompage à partir d'un réservoir hydraulique volumétrique et des dispositifs de système de contrôle automatique.

Unités de pompage de fond et automatisation

Pour la prise d'eau des puits, on utilise principalement des pompes électriques de surface et submersibles du principe de fonctionnement centrifuge. L'avantage de cette conception est la possibilité de créer une haute pression dans la ligne, grâce à l'utilisation d'unités avec un grand nombre de roues, qui permettent d'augmenter la pression à chaque étage ultérieur.

Les pompes électriques submersibles domestiques peuvent soulever de l'eau à de très grandes profondeurs (environ 200 mètres), tandis que les types de surface sont utilisés dans des sources avec un miroir d'eau à une profondeur allant jusqu'à 9 mètres de la surface de la terre. Pour augmenter la profondeur d'échantillonnage des modèles de surface, des éjecteurs intégrés ou submersibles sont parfois utilisés, bien que leur efficacité diminue considérablement.

Riz. 11 Pompe électrique centrifuge

Accumulateur hydraulique, relais et manomètre

Pour automatiser le fonctionnement des équipements de pompage de prise d'eau, on utilise une automatisation de puits ou une station de pompage, composée des dispositifs suivants:

• Accumulateur hydraulique. Il s'agit d'un réservoir métallique volumétrique avec une poire en caoutchouc à l'intérieur qui, lorsque la pompe électrique est allumée, est rempli d'eau. Le dispositif évite les coups de bélier dans l'installation et optimise le fonctionnement de l'électropompe en réduisant le nombre de ses cycles marche/arrêt.
• Relais. L'élément principal du système de contrôle automatique est un pressostat, qui est connecté à la ligne à l'aide d'un raccord. Lorsque la pression dans le système dépasse ses réglages, la membrane intégrée à l'intérieur du boîtier du relais, à travers le système mécanique, interrompt la tension d'alimentation de la pompe électrique et celle-ci s'éteint. Après consommation d'eau, lorsque la pression dans le système chute, le relais ferme les contacts et allume la pompe électrique.
• Manomètre. L'appareil est l'un des éléments principaux de tout système de plomberie, il vous permet de contrôler la pression et de configurer l'équipement.

Riz.12 Automatisation dans le système de contrôle des pompes électriques

La conception des puits d'eau n'est pas très compliquée, les principaux éléments internes qui sont installés lors du forage sont des tuyaux de tubage et un filtre dans la zone de fond de trou. Pour la prise d'eau après l'installation du puits, des équipements et des systèmes d'ingénierie supplémentaires (caisson, tête, adaptateur) sont utilisés pour connecter efficacement la pompe électrique à la source, en tenant compte de son emplacement et de son type.

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équipement de tête de puits

Le tube de tubage est en métal, en plastique ou en polyéthylène. Selon le matériau de fabrication, la tête est installée à l'aide de différentes technologies. Une bride est soudée au boîtier en acier. Une réponse y est jointe, sur laquelle seront situés tous les équipements. La couverture doit être sourde. Un fil et un boîtier de distribution sont montés en partie supérieure si une station est utilisée, et non une pompe submersible. Un tuyau ou un tuyau d'alimentation en eau est enfilé à travers le couvercle.

La tête d'un tuyau en polyéthylène ou en plastique ne diffère pratiquement pas de l'acier. Les mêmes brides et boulons, mais le joint entre les joints est en caoutchouc, pas en paronite. Dans la version d'usine, le couvercle de tête a des trous avec une pince de serrage pour un tuyau ou un tuyau qui est immergé dans l'arbre. Le câble est introduit par un embout scellé en caoutchouc. Pour faciliter l'installation et la réparation, des crochets sont fixés sur la bride des deux côtés.

Aménagement d'un puits artésien pour une maison de campagne

Sur une zone suburbaine, il est nécessaire d'établir à l'avance l'emplacement du futur puits. Le propriétaire étudie attentivement le projet, bien qu'un puits situé au sous-sol soit le plus approprié, car il offre une protection fiable pour les équipements de pompage et les canalisations.

Les puits d'une profondeur de 20 m sont équipés des matériaux suivants:

• pompe profonde;
• des capteurs qui capturent l'indicateur supérieur et inférieur de la présence d'eau ;
• un dispositif qui fournit une pression stable dans le conduit d'eau, hydrophore.

Pour une profondeur de forage inférieure à 20 m, un système de pompage automatique est installé. Ses principaux composants sont un hydrophore et une pompe profonde.

Le dispositif d'une station de pompage pour un puits artésien suppose la présence d'outils de travail:

• cordon en nylon fin;
• serpentin pour sols limoneux;
• écopes pour l'aquifère;
• perceuse à tarière;
• pelles;
• accouplements;
• cuillères à percer.

À l'aide d'une corde, le propriétaire mesure la distance totale entre le niveau de l'eau et la surface de la terre. Avant de forer, il est nécessaire d'acheter un schéma montrant la coupe géologique de la section de travail du puits.

Pour un puits de moins de 20 m, une station de pompage est installée, dans laquelle les composants importants suivants sont nécessaires :

• conduite d'aspiration ;
• prise d'eau;
• pompe;
• relais;
• accumulateur d'eau;
• moteur;
• manomètre.

Lors de l'utilisation de pompes pour aménager un puits d'eau, leurs qualités positives doivent être prises en compte, à savoir:

• conformité des performances avec des indicateurs réels ;
• rentabilité;
• entretien minimal;
• possibilité de fonctionnement à basse température.

D'autres modifications des stations de pompage peuvent entraîner des défauts plus graves pendant le fonctionnement :

• panne de relais ;
• congélation de l'eau à basse température;
• forte consommation d'énergie.

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Une approche équilibrée est requise pour le choix d'une station de pompage pour un puits artésien. Sa profondeur doit être prise en compte.

Pour un puits d'une profondeur inférieure à 10 m, une installation monotube est achetée, ce qui réduit le temps d'installation. Pour un forage plus profond, il est nécessaire de monter une station à deux tubes. Les puits les plus profonds nécessitent l'installation d'autres équipements coûteux.

En tant que travail extérieur, lors de la construction d'un puits, il est nécessaire d'installer une station de pompage.Le tube de tubage dépassant du sol à une hauteur de 1 m est protégé du gel en hiver. Pour renforcer la station de pompage au sous-sol, ils acquièrent des outils et du matériel tels que :

• Machine de soudage;
• tuyaux carrés en acier;
• coin;
• ancres;
• boulons;
• brique.

La station est installée sur une table lumineuse ou une élévation en brique. La structure soudée est fixée avec des boulons. Pour l'installation des lignes, il est nécessaire d'utiliser un éjecteur.

Le dispositif de toutes les connexions dans l'éjecteur doit être étanche.

Pour une station à deux tubes, une tête ou une sortie du diamètre requis est installée, soudée au boîtier. Dans le puits, la zone de captage est reliée à un tuyau vertical s'étendant à partir du principal. La connexion est fixée avec une clé et l'éjecteur est monté dans le puits. Au point où l'eau sort de la station de pompage, des filtres sont installés pour purifier l'eau.

Un puits d'eau correctement créé équipé d'une station de pompage fournira un approvisionnement en eau potable de haute qualité à une maison de campagne pendant de nombreuses années.

Méthodes et équipements de base pour la construction de puits

Pour la prise d'eau des puits, des pompes électriques submersibles et externes, des stations de pompage sont utilisées, les équipements de pompage de surface peuvent être situés près de la tête de puits ou à une certaine distance de celle-ci. Pour connecter des pompes électriques à une source de fond de trou, diverses méthodes et équipements sont utilisés, conçus pour différents types de pompes électriques.

hauteur libre

S'il est nécessaire de résoudre le problème de la fixation d'une pompe électrique submersible et de la protection du canal de forage contre la pénétration de saleté et de sédiments, une tête est utilisée, qui est installée sur le tubage. L'appareil est conçu pour un diamètre standard, peut être en plastique, en acier ou en fonte, peut supporter le poids d'un équipement de pompage suspendu jusqu'à 250 kg. en version plastique et jusqu'à 500 kg. lors de l'utilisation de métal. La conception standard prévoit le placement d'un mousqueton pour accrocher la pompe électrique et une sortie à travers laquelle passe le tuyau de pression lorsqu'il est connecté à la ligne.

Structurellement, la tête est constituée de deux parties, qui sont reliées après l'immersion de la pompe électrique dans le puits. Pour ce faire, une bride est posée sur le boîtier, en la pressant contre la surface de la terre, un anneau en caoutchouc est installé et une deuxième bride avec une pompe électrique suspendue est placée sur le dessus, en la fixant immobile avec des boulons.

Riz. 7 têtes

Adaptateur

L'adaptateur vous permet de connecter une pompe électrique centrifuge de surface ou une station de pompage à un puits via un pipeline s'ils sont situés à une certaine distance. Dans le même temps, les tuyaux sont situés sous terre, ce qui exclut leur gel en hiver, le deuxième avantage de cette connexion est l'augmentation de la profondeur d'immersion de la conduite sous pression dans le puits en l'abaissant sous le niveau du sol, ce qui dans les pompes de surface ne dépasse pas 9 mètres.

L'adaptateur est réalisé sous la forme de deux parties, dont l'une avec une conduite sous pression connectée est située dans le canal de forage, et la seconde avec une conduite d'eau connectée est située à l'extérieur. Les deux parties sont reliées à travers les parois du tube de tubage à l'aide de filetages et d'un joint en caoutchouc isolant.

Riz. 8 Adaptateur - dispositif structurel

fosse à caissons

Une fosse à caissons est utilisée dans les cas où la pompe électrique et l'équipement de pompage pour automatiser son fonctionnement sont situés à proximité de la tête de puits. Habituellement, la fosse est réalisée sous la forme d'un anneau en béton, approfondi dans le sol, parfois des structures en plastique ou en métal soudé sont utilisées, recouvertes d'une étanchéité bitumineuse. Pour éviter la pénétration des eaux souterraines dans le trou de fond le long du puits de forage, le fond de la fosse est recouvert d'une chape ciment-sable.

Habituellement, une station de pompage ou une commande automatique d'une pompe électrique profonde est placée dans les puits à caissons: un accumulateur hydraulique, un pressostat et un interrupteur de ralenti, un manomètre. En plus de l'isolation des eaux souterraines, le caisson assure une protection contre le gel non seulement de la tête de puits, mais également de l'ensemble de la conduite d'eau qui, lorsqu'elle est utilisée, est située sous terre.

Riz. 10 Caisson bien

Principe de fonctionnement et variétés

Le principe de fonctionnement de l'automatisation d'une pompe électrique de fond repose sur une modification des paramètres physiques de l'eau dans la conduite et de la source de prélèvement d'eau. La pompe d'un puits avec automatisation s'éteint et s'allume lorsque la pression change, la hauteur de la colonne d'eau dans la source, la vitesse du fluide dans le pipeline ou sa disparition dans la conduite.

Lors de l'utilisation de pompes électriques submersibles, des unités de commande séparées et un accumulateur hydraulique sont installés dans la canalisation; dans les modèles modulaires plus modernes, tous les appareils sont combinés en une seule unité.

Lors de l'utilisation d'unités de surface, tous les éléments de contrôle sont montés sur un châssis, le module s'appelle une station de pompage - il est beaucoup plus pratique de l'utiliser que d'installer indépendamment tous les éléments en ligne.

Quels facteurs affectent la conception d'un puits d'eau

La conception correctement choisie d'un puits d'eau pour l'eau détermine ses caractéristiques les plus importantes, notamment:

• Prix ​​de l'eau du puits.
• Soin du travail effectué, leur qualité.
• Maintenabilité.
• Composition et propriétés de l'eau de production.
• Débit de l'appareil.

Les facteurs dont dépend la conception de la structure comprennent:

• Caractéristiques hydrogéologiques de la zone où l'appareil est en cours de construction.
• Débit obligatoire.

Dépendance de l'hydrogéologie sur la conception d'un puits d'eau

Selon l'hydrogéologie, il peut y avoir de telles options d'appareil:

Un puits de prise d'eau avec un tubage unique, où la colonne de tubage est également opérationnelle. Il est utilisé pour la construction dans des roches stables, peu profondes, pas plus de 35 mètres, sablonneuses. Pour réduire le coût du dispositif, il est possible d'utiliser des tubes gainés en matière plastique. La colonne de tubage est descendue dans l'aquifère de deux mètres.

• Dispositif à boîtier unique avec section à trou ouvert. Il est le plus souvent utilisé pour les petits puits en calcaire. Dans ce cas, le tubage traverse la roche meuble puis bute contre le calcaire. Après cela, un puits ouvert va jusqu'à une profondeur de dix mètres à partir du début de la couche de calcaire.
• Puits artésien avec tuyau de production en plastique. De par sa conception, il est le même que le second. Il est utilisé dans les bâtiments où le niveau d'eau est élevé.
• Puits artésien à double tubage. Un boîtier en acier traverse toutes les couches qui se trouvent au-dessus de l'aquifère, l'autre pénètre profondément dans l'aquifère. Utilisé lorsque le niveau d'eau est bas.
• Puits artésien avec plusieurs tubages et un conducteur. Cela se fait dans le cas d'une géologie difficile, lorsqu'il y a des couches instables, des sables mouvants. Le premier tuyau est fabriqué avec le plus grand diamètre et le guide pour les tuyaux restants est le boîtier.

Cordes de caisse

Le boîtier est un système de tuyaux spéciaux. Ces éléments peuvent être le premier et le dernier. Ils se distinguent par leur fonctionnalité. Les colonnes de tubage sont destinées à un seul but - isoler les parois du puits pendant le forage de diverses influences extérieures. Tout d'abord, la pression sur le puits est prise en compte. Pour que l'espace annulaire soit isolé de manière fiable, il est nécessaire de combler l'espace entre les colonnes de tubage avec une solution de béton liquide.

Il existe une division spéciale des cordes de tubage par objectif. Chaque type de ces produits mérite d'être examiné plus en détail. Ils présentent certains avantages et inconvénients qu'il convient de prendre en compte.