Проект бурения скважины

 

Расход воды для приготовления глинистого раствора  составит 8,94 т.

Для приготовления глинистого раствора рекомендуется применять  бентонитовую глину.

 

Цементация затрубного пространства кондуктора

 

В соответствии с требованиями по строительству эксплуатационных скважин в неустойчивых породах устанавливается кондуктор глубиной 8 метров с цементированием затрубного пространства. Кондуктор устанавливается с целью укрепления неустойчивых пород приустьевой части скважины, предупреждает устьевой размыв при бурении, устьевую коррозию труб эксплуатационной колонны. Кольцевой зазор составит 445 – 377=68 мм. Цементирование производится с применением заливочных труб (бурильные) через призабойную часть скважины. Цементация производится тампонажным портландцементом ГОСТ 1581-78. Цементируется интервал от 0 до 8 м. Плотность цемента 3000 кг/м³. Плотность цементного раствора 1800 кг/м³. Водоцементное отношение 0,5. Время ожидания затвердения цемента (ОЗЦ) 15 часов. После затвердения цемента цементная пробка разбуривается диаметром 320 мм в интервале 5-8 м. Объем цементного раствора на кондуктор определяем по формуле:

, где

К - коэффициент, учитывающий увеличение объема цементного раствора за счет наличия пористости (к-т=2,5).

D_c – средний диаметр скважины в интервале цементирования, м

D – наружный диаметр обсадной колонны, м

l_ц - длина интервала цементирования, м

d – внутренний диаметр колонны, м

h_c – расстояние от упорного кольца до башмака колонны, м

Расход сухого цемента  в кг для приготовления 1 м³ раствора определяем по формуле:

где ρ_ц.р. - плотность цементного раствора, кг/м³,

В/Ц – водоцементное отношение в 1 м³ раствора.

Расход сухого цемента  на цементацию кондуктора составит:

1,636 м³ х 1200 кг=1963,2 кг.

Объем цементного раствора для цементации кондуктора определяем по формуле:

Расход сухого цемента  на цементацию технической колонны  составит:

1,632 м³ х 1200 кг=1958,4 кг.

Расход сухого цемента на скважину составит 3921,6 кг.

 

4.2.3. Геофизические  исследования скважины

 

С целью изучения геолого-гидрогеологического  разреза скважины, глубины вскрытия водоносного горизонта и уточнения  интервала установки рабочей части фильтра, проектом предусматривается проведение стандартного каротажа в скважине. Стандартный каротаж заключается в измерении кажущегося удельного сопротивления горных пород (КС) и измерении собственной поляризации (ПС). На кривых ПС при пересечении границ различных по литологическому составу пластов наблюдаются “скачки”. Границы определяются по точкам перегиба. Глины на кривой ПС характеризуются минимальными значениями кажущегося сопротивления, а водосодержащие пески – максимальными. Величина удельного сопротивления выражается в Ом-метрах. После бурения скважины до 150 метров необходимо провести каротаж.

Общий объем  стандартного каротажа составит 150 п.м.

 

4.2.4. Оборудование  скважины фильтровой колонной.

 

После проведения каротажных исследований в скважине и уточнения интервала установки фильтров производится выбор конструкции эксплуатационной колонны, типа фильтра, длины его рабочей части, диаметра и интервала установки водоприемной части.

Проектом рекомендуется  оборудовать скважину фильтровой колонной диаметром 168 мм устанавливаемой «впотай». Фильтр диаметром 168 мм устанавливается по результатам геофизических исследований в интервале от 50 до 145 м ( интервал принят с учетом глубины вскрытия горизонта, допустимого понижения в процессе эксплуатации, длины насоса и требований по установке насосных агрегатов.)

При фильтрации воды из водоносного  горизонта в водоприемную часть  скважины твердые частицы оседают  на фильтрующей поверхности и  образуют на контакте (рабочая поверхность фильтра – обводненная порода – для сетчатых фильтров, или наружная поверхность обсыпки для - гравийно-обсыпных фильтров) слой, между зернами которого создаются дренажные каналы, пропускающие воду. При расчете длины фильтра нужно учесть перспективную нагрузку на скважину 10 м³/час (2,78 дм³/с, 240 м³/сут.)

Процесс фильтрации воды через водоносные породы сопровождается деформацией пласта. Количественно  процессы деформации оцениваются степенью увеличения или уменьшения пористости – преобладанием суффозии или  кольматажа. При этом призабойные зоны и фильтры при определенных условиях могут зарастать осадками без доступа кислорода воздуха из атмосферы. Это происходит при наличии чрезмерно высоких скоростей притока воды к скважине, когда в призабойной зоне возникает турбулентный режим течения пластовых вод. Турбулентность способствует активному перемешиванию воды за счет вихревых токов и окислению железа кислородом, растворенным в пластовой воде в небольшом количестве.

При выборе конструкции  фильтра необходимо соблюдать условие:

,  где:

f – водозахватывающая способность фильтра, дм³/с;

Q – ожидаемый дебит, дм³/с (принят по производительности насоса 4,44 дм³/с).

Водозахватывающая способность  фильтра:

  где:

V_ф – допустимая скорость фильтрации, 81,62 м/сут;

  - известная формула И.Ф.Володько, где

F – площадь фильтра, м²:

Длина фильтра при  заданном дебите скважины определяется по формуле:

,

где:

L – длина фильтра, м

D – диаметр скважины, 0,168 м

Q – проектный дебит (по производительности насоса, 44 м³/сут

V_ф - допустимая скорость фильтрации, 81.62 м/сут

К – коэффициент фильтрации, м/сут (5.14 м/сут)

Фильтр – металлическая труба диаметром 168 мм с перфорированная круглыми отверстиями и проволочной обмоткой. Скважность 25%. Скважность фильтра была выбрана с учетом производительности насоса ЭЦВ 6-10 (240 м³/сут), вскрываемой суммарной мощности водовмещающих пород водоносного горизонта и диаметра фильтра. При вскрытии водоносных прослоев большой мощности рекомендуется увеличить длину фильтра, поскольку в процессе эксплуатации будет происходить частичная кольматация фильтров.

Таким образом, дебит  скважины и ее долговечность находятся в прямой зависимости от допустимой входной скорости воды на внешней поверхности фильтра, обеспечивающей ламинарный режим фильтрации.

Принимаем длину фильтра  равной 5,0 м.

 

4.2.5. Восстановление  водопроницаемости и водоотдачи  водоносного горизонта.

 

Учитывая геолого-гидрогеологические условия района работ, восстановлению водопроницаемости пласта необходимо уделить особое внимание.

Для разглинизации стенок скважины в интервалах установки  фильтров проектом предусматривается  проведение следующих мероприятий:

1) промывка стенок  скважины чистой водой через  бурильные трубы при помощи  бурового насоса. Промывка должна осуществляться от верхней части фильтра и по мере осветления промывочной жидкости до забоя скважины. Продолжительность деглинизации  скважины не менее 1 бр/см.

2) прокачка скважины  эрлифтной установкой с компрессора ПР-9 в течение 3 бр/см.

Всего на скважину– 1 бр/см+3 бр/см = 4 бр/см.

При проведении работ  эрлифтной установкой воздуходувные  трубы и водоподъемные размещаются  рядом. При откачке рекомендуется параллельное расположение труб. Диаметр воздуходувных труб 40 мм, водоподъемных- 80 мм. Динамический уровень при откачке составит 12,2 м. Смеситель погружается на глубину 15 м. Водоподъемная труба погружается на глубину 18 м. Рабочее давление в воздухопроводной трубе у смесителя 7,0 атм. Удельный расход воздуха 5,1 м³ на 1 м³ воды. Удельный расход воздуха рассчитан по формуле:

, где

h - глубина динамического уровня воды от уровня излива, м

C -опытный коэффициент, зависящий от коэффициента погружения

K - коэффициент погружения.

Расход воздуха рассчитывается по формуле:

где

Q – дебит скважины, м³/мин (0,167 принят по производительности устанавливаемого насоса).

n – коэффициент, учитывающий потери воздуха в трубах (1,2)

W – расход воздуха, м³/мин.

 

4.2.7. Опытно-фильтрационные  работы.

 

Для установления возможности  получения из скважины потребного количества воды проектом предусматривается проведение из нее пробной откачки продолжительностью 3 бр/см. Продолжительность пробной откачки принята в соответствии с рекомендациями (2). Откачка должна проводиться с максимальным дебитом на одно максимальное понижение. Проведенная пробная откачка позволит оценить гидравлические характеристики водоносного горизонта (параметры).

Пробная откачка будет  производиться по общепринятой методике. До начала откачки необходимо произвести замер статического уровня и после  этого включить компрессор для производства откачки. Это позволит внести поправки в положение статического уровня. Пробная откачка должна продолжаться до установления стабильного режима притока воды в скважину. Стабильное понижение уровня можно считать достигнутым, когда динамический уровень воды в опытной скважине изменяется не более, чем на 1-2 см в течение 4-6 часов откачки. Откачка должна быть непрерывной. При проведении откачки перерывы по техническим причинам не должны превышать 10% времени от общей продолжительности откачки. В процессе откачки в скважине одновременно измеряются дебит и динамический уровень через каждый час. Замеры уровня в начале откачки должны проводиться с максимальной частотой через 5, 10, 15, 20, 30 минут, далее в течение каждого последующего часа. Измерение дебита скважины производится в те же сроки, что и замер уровней воды в опытной скважине. Замер дебита рекомендуется осуществлять мерной емкостью объемом не менее 100 л. Объем емкости должен быть таким, чтобы наполнение ее производилось в течение 40 секунд. При замере расхода мерным сосудом объем воды должен измеряться с точностью до 1 литра. Дебит определяется по данным трех измерений. Если расхождения между измерениями превышает 5%, то замер повторяется. Данные замеров заносятся в журнал откачки. Отсчет времени производится по секундомеру.

После завершения опытной  откачки проводятся наблюдения за восстановлением уровня подземных вод. Наблюдения при восстановлении уровня осуществляются в следующем порядке:

1. замеряется динамический  уровень в скважине до отключения  эрлифта;

2. после отключения  эрлифта производятся наблюдения  за восстановлением уровня путем последовательных замеров: в первые 10-20минут замеры проводятся через 1-2 минуты, затем через 2-3минуты и далее до конца первого часа наблюдений через каждые пять минут, далее через каждые полчаса в течение трех-четырех часов наблюдений, далее через один час. Наблюдения будут производиться электроуровнемером ЭУ-150. Наблюдения за восстановлением уровня прекращаются, если повышение уровня за очередные 4-5 часов не превышает 4см. Одновременно с измерениями строится график восстановления уровня S=(t). В процессе откачки производится полевая обработка материала, которая заключается в построении графиков.

В конце откачки отбираются пробы на соответствие требованиям  СанПиН РК № 3.02.002.04, радиологические исследования и на бактериологический анализ. Всего будет отобрано:

1. На соответствие  требованиям СанПиН РК № 3.02.002.04 с определением органических и неорганических веществ, анионно-катионного состава, обобщенных показателей из скважины – 1 проба;

2. Бактериологический анализ из скважины- 1 проба;

3. Радиологический анализ из скважины - 1 проба

Пробная откачка проводится с помощью эрлифтной установки.

Всего продолжительность  опытно-фильтрационных работ в скважине составит: 3 бр/см +1 бр/см=4 бр/см

Все виды работ необходимо вести в соответствии с инструкциями, правилами техники безопасности и пожарной безопасности.

 

4.2.8. Оборудование  скважины для эксплуатации.

 

По завершению буровых  и опытных работ скважина оборудуется  для последующей эксплуатации. Устье  скважины бетонируется в шурфе, объем бетона– 2 м³, марка бетона- 400, бетонная подушка размером 0,5 х 2 х 2 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Превышение над поверхностью земли труб диаметром 273 мм 0,5 м.

В скважине остаются трубы  глухие диаметром 377 мм - 8 м, глухие диаметром 273 мм – 32,5 м, глухие диаметром 168 мм – 118,0 м, а также фильтр длиной 5,0 м, представляющий собой трубу, диаметром 168 мм, перфорированную круглыми отверстиями диаметром 3 мм, с проволочной обмоткой, со скважностью 25%.

Трубы оставляемые  в скважинах:

Глухие трубы диаметром 377 мм – 8 м

Глухие трубы диаметром 273 мм – 32,5 м

Глухие трубы диаметром 168 мм- 118 м

Фильтр дырчатый с  проволочной обмоткой – 5 м.

Глухие трубы диаметром 32 мм (пьезометрические трубки) - 25 м.

Для эксплуатации скважина оборудуется насосом ЭЦВ 6-10-50, производительностью 10 м³/час и высотой подъема 50 м, который способен обеспечить заявленную потребность на первом этапе эксплуатацию.

Техническая характеристика насоса:

Подача – 10 м³/час.

Высота подъема – 50 м.

Мощность электродвигателя – 2,8 кВт

Напряжение – 380В

Монтаж насоса производится в соответствии с требованиями по установке насосов и технического паспорта. При эксплуатации насос  погружается не менее, чем на 2 м ниже динамического уровня. Положение нижнего торца насоса должно быть не менее, чем на 1 м выше фильтра.