Литература

1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. – Стройиздат, 1967. (стр. 222-225).

2. Башкатов Д.Н., Полков А.В., Коломиец А.М. Прогрессивная технология бурения гидрогеологических скважин. – М.: Недра, 1992 (стр. 215-260).

3. Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. М.: Недра, 1979 (стр. 473-479).

4. Гаврилко В.М., Алексеев В.С. Фильтры буровых скважин. – М.: Недра, 1985 (стр. 5-74).

5. Квашнин Г.П. Технология вскрытия и освоения водоносных пластов. М.: Недра, 1987 (стр. 75-77).

6. Руководство по проектированию сооружений для забора подземных вод / ВНИИВодгео Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1978 (стр. 34-44).

7. Справочник по бурению скважин на воду / Д.Н. Башкатов, С.С. Сулакшин, С.Л. Драхлис, Г.П. Квашнин. Под ред. Проф.Д.Н. Башкатова. – М.: 1979 (стр. 442-462).

8. Справочник по бурению и оборудованию на воду. / В.В. Дубровский, М.М. Керченский, В.М. Плохов и др. Под ред. проф. В.В. Дубровского. – М.: Недра, 1972 (стр. 381-398).

9. Справочное руководство гидрогеолога, т. 2 / Под. Ред. проф. В.М. Максимова. – Л-д: Недра, 1979 (стр. 189-201).

Лабораторная работа №5

Тема: «Разработка конструкции водозаборных скважин»

2. Цель работы

Целью работы является определение количества колонн обсадных тру и интервалов их установки в соответствии с проектным геологическим разрезом; расчет конструкции скважины; определение диаметров долот и обсадных колонн на отдельных интервалах.

4. Порядок выполнения работы

Расчет конструкции скважины производится снизу вверх.

1. При применении фильтровой водоприемной части скважины нужно выбрать тип фильтра в соответствии с рекомендациями (табл. 5.1) в зависимости от характера пород, слагающих водоносный горизонт, и рассчитать его параметры (длину и диаметр рабочей части, отстойника и надфильтровой трубы).

2. Конструкция скважины, способ установки фильтра (впотай, на эксплуатационной колонне….)

3. Параметры рабочей части фильтра определяются проектным дебитом скважины мощностью водоносного горизонта и его фильтрационными свойствами, характеризуемыми коэффициентом фильтрации. Площадь фильтра, определяющая его водопропускную способность при допустимой скорости фильтрации воды, находится в зависимости от диаметра и длины рабочей части. В связи с этим, при расчете одну из этих величин (диаметр или длину) принимают, а другую находят по соответствующей формуле. При мощности водоносного горизонта до 10 м длину рабочей части принимают равной мощности водоносного горизонта, а диаметр определяют по формуле. При мощности водоносного горизонта более 10 м принимают диаметр фильтра и рассчитывают необходимую его длину. Во всех случаях диаметр каркаса фильтра должен быть не менее 100 мм, что обусловлено условиями его эксплуатации и ремонта.

Таблица 4.1

Таблица 5.1

Условия применения фильтров различных типов

Водосодержащие породы	Рекомендуемые типы фильтров
Скальные и полускальные устойчивые породы	Фильтры не устанавливаются
Скальные и полускальные неустойчивые породы Гравийно-галечниковые отложения с крупностью частиц от 20 до 100 мм (> 50 вес, %)	Трубчатые фильтры с круглой и щелевой перфорацией. Каркасно-стрежневые фильтры
Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от 1 до 10 мм с преобладающей крупностью от 2 до 5 мм (> 50 вес, %)	Трубчатые и стержневые каркасы с водоприемной поверхностью из проволоки или без нее. Трубчатые и стрежневые каркасы с водоприемной поверхностью из проволоки или штампованного листа
Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0,25…0,50 мм (> 50 вес. %)	Гравийно-обсыпные фильтры с уширенным контуром. Возможно применение двухслойных фильтров
Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц 0,1…0,25 мм (> 50 вес. %)	Гравийно-обсыпные фильтры с уширенным контуром. Возможно применение двухслойных обсыпок и блочных фильтров
Пески различной зернистости при наличии устойчивой кровли	Бесфильтровая скважина (требуются разъяснения)

Как принимать диаметр фильтра ?

Принимая водопропускную способность фильтра равной проектному дебиту, определяют необходимую площадь фильтра по формуле:

, м² , (5.1)

где Q – проектный дебит, м³/сутки,

v_ф – допустимая скорость фильтрации, м/сутки;

F – рабочая площадь фильтра, м².

Скорость фильтрации определяется по эмпирической формуле

, м/сутки, (5.2)

где К_ф – коэффициент фильтрации, м/сутки.

Если выразить рабочую площадь фильтра через его диаметр и длину, то формула (1) примет следующий вид:

, (5.3)

откуда

, (5.4)

или

, (5.5)

где Д_ф – диаметр фильтра, м; l_ф – длина фильтра, м.

Для мощных водоносных горизонтов, представленных зернистыми породами, длину рабочей части фильтра можно определить по формуле:

, м, Q*a (5.6)

где Q – проектный дебит скважины, м³/ч; Дф – принятый диаметр фильтра, мм; α – эмпирический коэффициент, определяемый по таблице.

Таблица 5.2

Значения коэффициента α для различных пород

Порода	Коэффициент фильтрации, м/сутки	Коэффициент α
Песок: мелкозернистый среднезернистый крупнозернистый	2…5 6…15 16…30	90 60 50
Гравий	31…70	30

За наружный диаметр фильтра принимается в зависимости от его конструкции:

а) в трубчатых фильтрах – наружный диаметр фильтровой трубы;

б) в проволочных и сетчатых – наружный диаметр проволочной обмотки или сетки;

в) в гравийных – наружный диаметр фильтрующей обсыпки.

Это должно быть понятно

4. Определить глубину скважины с учетом параметров водоприемной части скважины. При эксплуатации водоносных горизонтов небольшой мощности (до 10 м) глубина скважины определится глубиной залегания подошвы водоносного горизонта и углублением в подстилающие породы на величину, достаточную для размещения отстойника. При эксплуатации мощных водоносных горизонтов глубина скважины определяется местом установки рабочей части фильтра. В однородных водоносных породах интервал установки фильтра не оказывает влияния на дебит скважины, в неоднородных водоносных породах рабочая часть фильтра должна быть установлена в интервале с наибольшим водопритоком.

5. Произвести расчет необходимых диаметров колонн обсадных труб и скважины на отдельных интервалах глубин. При расчете целесообразно использовать схему, показанную на рис. 4. Порядок расчета при свободной посадке колонн обсадных труб может быть следующей.

   1. Определив диаметр фильтра, его конструкцию и способ установки, рассчитываем диаметр долота для бурения интервала скважины под фильтровую колонну

, мм, (5.7)

где Д′_д.ф. – расчетный диаметр долота для бурения скважины под фильтровую колонну, мм;

Д_ф. – диаметр фильтра, принимаемый по максимальному размеру (диаметр муфты, диаметр проволочной обмотки или сетчатого покрытия, диаметр кожуха, корзин или блоков для гравийных и блочных фильтров), мм;

δ – величина зазора между стенкой скважины и наружной поверхностью фильтра, мм.

Величина зазора зависит от диаметра и выхода колонны и принимается в пределах 10–50 мм. Меньшие значения принимаются при меньших диаметрах и меньших выходах колонны.

На основании расчетного диаметра принимают ближайший больший диаметр долота. Диаметр скважины принимается равным диаметру долота.

2. Рассчитывают внутренний диаметр эксплуатационной колонны по формуле

, мм, (5.8)

где Д′_э.ф. – расчетный внутренний диаметр эксплуатационной колонны, мм;

Д_д.ф. – диаметр долота для бурения под фильтровую колонну, выбранный; Δ – зазор между внутренней стенкой колонны и диаметром долота, принимается в пределах 5…10 мм в зависимости от диаметра долота (меньшие значения для меньших диаметров долот).

По ГОСТ 632-80 на обсадные трубы в соответствии с расчетным внутренним диаметром эксплуатационной колонны принимается ее наружный диаметр и диаметр муфты.

Внутренний диаметр эксплуатационной колонны должен быть достаточным для размещения водоподъемного оборудования и обязательно проверяется по условию

, (5.9)

где Д_н. – диаметр насоса (выбрать насос по Q и Н); в – зазор на сторону между насосом и внутренним диаметром эксплуатационной колонны (указывается в технической характеристике насоса).

При выбирают другую эксплуатационную колонну, удовлетворяющую условию, по которому внутренний диаметр эксплуатационной колонны должен быть больше диаметра погружного насоса плюс зазор между стенками труб и насосом согласно его технической характеристике.

3. Рассчитывают диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну по формуле

, (5.10)

_.

По расчетному диаметру принимают ближайший больший диаметр долота.

4. Рассчитывают внутренний диаметр направляющей колонны по формуле

, (5.11)

где Д_д.э. – диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну, принятый по ГОСТ, мм;

Δ – зазор 5…10 мм.

По ГОСТ 632-80 в соответствии с расчетным диаметром выбирают направляющую колонну и муфты.

Глубину спуска направляющей колонны условно принять L_н.к.=10%L_c.

5. Рассчитывают диаметр долота для бурения под направляющую колонну по формуле

, (5.12)

где Д_м.н. – диаметр муфты направляющей колонны, мм.

6. Построить конструкцию водозаборной скважины.

Рис. 5.1. Конструкция водозаборной скважины