Проектирование скважин на воду

, (9)

где   m - мощность устойчивых пород кровли, м. 

Значения  коэффициента пористости (П) и коэффициента крепости ( ) для различных пород.

Таблица 4

 

Значения  коэффициента фильтрации (м/сут) пород

  Таблица 5

 

    После цементации эксплуатационной колонны  продолжают бурение в пределах водоносного слоя на глубину 1,5 - 2 м от кровли, после чего начинают разработку полости.

Формирование  водоприемной полости производится эрлифтной откачкой с помощью компрессоров типа ДК - 9М и др. (табл. 20). На первом этапе откачки во избежание образования песчаных пробок в скважину опускается колонна труб,  по которой подаётся вода от бурового  насоса,  входящего  в  комплект буровой установки. После разработки каверны в зоне пласта подача воды прекращается.

    При сдаче скважины в эксплуатацию производительность водозабора должна быть меньше производительности при опытной откачке в 1,3-1,5 раза.

    В пылеватых и тонкозернистых песках, а также в случае недостаточно устойчивой кровли в водоприёмную воронку  может быть засыпан гравий. 

3.5. Подбор насоса и диаметра эксплуатационной колонны

    Для подъёма воды из скважины в основном применяются: центробежные насосы с  погружным электродвигателем и  эрлифты.

    Погружные центробежные насосы имеют наибольшее распространение. Центробежные насосы с подачей до 500 и напором до 600 м широко применяются для откачек чистой воды (количество твёрдой фазы до 0,01%).

    Эрлифты используются для откачки воды с  песком, а также в случае необходимости  получения большого количества воды при сравнительно небольших размерах скважины. Основным недостатком эрлифта является очень низкий КПД, что ограничивает его применение при эксплуатации водозаборов. Эрлифты получили распространение при освоении водоносных горизонтов , поэтому расчёт и рекомендации по применению эрлифта приведены в соответствующем разделе данного пособия.

    Для выбора центробежного насоса надо знать требуемый напор и подачу насоса (табл. б).

    Подача  насоса определяется дебитом скважины (при бурении эксплуатационной скважины подача назначается с разрешения государственных органов, регулирующих водопотребление).

    Развиваемый насосом напор должен обеспечивать подачу воды на необходимую высоту и преодолеть все сопротивления водопроводных труб. 

Погружные центробежные насосы

Таблица 6

 

Примечание. ЭЦВ6-16-90 (6- диаметр  в дюймах, 16-подача М³/ч, 90-напор в метрах); SQ(P)2-150 (2-подача , 150-напор в метрах); 1 дюйм=25,4мм. 

    Насос устанавливается на 1 - 8 м ниже динамического  уровня воды в скважине (статический уровень + понижение).

    Сопротивления трубопровода, выраженные в метрах, допускаются до 10% от длины трубопровода.

    Обязательно необходимо увязать диаметр выбранного насоса необходимо увязать с диаметром  эксплуатационной колонны. В качестве эксплуатационной колонны может быть надфильтровая труба выходящая на поверхность (более подробно в разделе «выбор конструкции скважины»).

    С точки зрения удобства установки  и дальнейшего обслуживания насоса , диаметр эксплуатационной колонны (табл.7) должен быть больше диаметра насоса на 30 - 50 мм. Не следует забывать, что диаметр эксплуатационной колонны должен допускать установку фильтра, в том числе гравийного. 

3.6. Выбор конструкции скважины

    Конструкция скважины определяется целевым назначением  скважины, способом бурения, геолого-гидрогеологическими условиями, санитарными требованиями.

    Наиболее  распространены конструкции фильтровых скважин с надфильтровой трубой, выходящей на поверхность (рис. 2 в, г), или устанавливаемой «впотай» (рис. 2 а, б), а так же конструкции, представляющие собой комбинацию указанных типов.

    Надфильтровая труба, выходящая на поверхность, может  выполнять роль эксплуатационной колонны. По такому принципу чаще всего строят скважины, в которых не предполагается установка водоподъёмных насосов большого диаметра и в случае безнапорного водоносного горизонта.

    Фильтровую  трубу можно установить «впотай» в эксплуатационной

колонне. Такие скважины чаще применяют для  водоснабжения и осушения. В них  можно разместить насосы с высокой  подачей, имеющие большие поперечные размеры. Данная конструкция обеспечивает более лёгкую замену старого фильтра новым. Применяются в напорных горизонтах. 

Глубина скважин

    Глубина эксплуатационных скважин определяется расстоянием до 'кровли  водоносного   пласта  +  расчетная  длина  фильтра  +  длина отстойника (3-5 м).

    Глубина разведочных скважин определяется расстоянием до кровли водоносного  пласта + мощность этого пласта + интервал бурения 3 - 5 м в подстилающих породах. 

Конструкция эксплуатационных скважин  при вращательном бурении с прямой промывкой. 

    Количество, диаметры и глубина спуска промежуточных  колонн определяются условиями бурения  и необходимостью надежной изоляции продуктивного пласта. При вращательном бурении с промывкой даже в рыхлых породах стенки скважины поддерживаются в устойчивом состоянии за счет давления столба промывочной жидкости. Поэтому, как правило, после посадки направляющей трубы на глубину 2-10 м до кровли водоносного пласта, подлежащего эксплуатации, в процессе бурения скважина может иметь открытый, незакрепленный обсадными трубами ствол.

    Перед вскрытием пласта стенки скважины закрепляют колонной обсадных труб, а затрубное  пространство цементируют.

    Для  обеспечения  надежной  цементации  затрубного  пространства необходимо  использовать  долота диаметром  на 20-30  мм  больше диаметра муфтовых соединений обсадных труб.

Рис. 2. Конструкции фильтровых скважин:

а)  сетчатый  фильтр  установленный  впотай,  б)  гравийный  фильтр установленный  впотай,  в),г)  соответственно  сетчатый  и  гравийный фильтры  с надфильтровой трубой выходящей на поверхность.

1 - цементация  затрубного пространства; 2 - сетчатый  фильтр; 3 -гравийный фильтр; 4 – сальник. 
 
 

    В    напорных    водах    цементация    эксплуатационной    колонны обеспечивает надежную изоляцию продуктивного пласта. В безнапорных водах для надежной изоляции продуктивного пласта потребуется еще одна (техническая) колонна. 

    Промежуточные (технические) колонны по условиям бурения  устанавливают только в тех случаях, когда встречаются зоны разлома, зоны интенсивного поглощения промывочной жидкости, которые не удается изолировать с помощью промывочной жидкости, и дальнейшее бурение без закрепления пройденного интервала обсадными трубами оказывается неэффективным. 

    Пример 3. Пробурить эксплуатационную скважину с дебитом 30 исходя из условий: Глубина залегания водоносного пласта 150 м. Мощность 40 м. Предполагаемый статический уровень 30 м - от поверхности. Понижение при откачке 18 м. Водоносный пласт сложен гравийными отложениями.