книги из ГПНТБ / Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин

расположении низа водоподъемных труб эрлифта в от­ стойнике с дебитов, которые ниже эксплуатационных, и постепенно доводить их до расходов, превышающих эксп­ луатационный водоотбор. Заканчивать откачку нужно также с расположением водоподъемных труб в отстойни­ ке для полного удаления из ствола скважин выносимого в процессе прокачки материала. Особенно тщательно сле­ дует прокачивать интервал скважины, прилегающий к участку эксплуатационной установки водоотборных средств.

Совершенно иной характер пескования скважин на­ блюдается при использовании в качестве обсыпки несортированного материала расчетной крупности. Для сооружения скважины № 7 на острове Турунчук (Беляевский район, Одесская область) для обсыпки при­ меняли песчано-гравийную смесь. Толщина контура обсыпки составляла 275 мм. Интегральная кривая ме­ ханического состава обсыпки и дифференциальные кри­ вые механического состава песчаных гравийных галечниковых отложений с валунами размером до 400 мм приведены на рисунке 56. Песчано-гравийная обсыпка подобрана, исходя из необходимости предотвращения выноса песчаных фракций заполнителя в интервале 20—23 м, где отложения представлены суффозионными грунтами. Из-за отсутствия гравийного материала рас­ четной крупности для нижней части несуффозионных гравийно-галечниковых отложений всего участка фильт­ ра была применена гравийно-песчаная смесь с коэффи­

ки количество выносимого

111

затем прекратилось. Возобновление пескования предпо­ лагается при доведении водоотбора до 150 м3/ч.

Суммарный вынос грунтов за первые 4 ч откачки составил 1800 кг (рис. 57). График изменения среднего диаметра выносимой породы при откачке (рис. 58) показывает закономерное уменьшение среднего диамет­ ра частиц во времени. Это свидетельствует о продол­ жающейся промывке контура гравийной обсыпки и при­ легающей зоны водоносного горизонта. Использование в качестве обсыпки несортированного материала даже расчетной крупности при значительных глубинах сква­ жин и несоблюдении технологии обсыпки может приве­ сти к расслоению гравия, частичному выносу его из контура обсыпки и большим деформациям в прифнльтровой зоне. А это влечет за собой длительное и устой­ чивое пескование, а иногда и выход скважины из строя (особенно при водоотборе из однородных песков).

Более быстрое формирование естественного фильт­ ра на границе между породой и обсыпкой наблюдается при одновременной засыпке гравийного материала с откачкой. Такой способ создания контура гравийно­ засыпных фильтров позволяет лучше промыть засы­ паемый гравий, уменьшить величину его расслоения, вымыть наиболее мелкие частицы, соизмеримые со средним диаметром пор, и тем самым улучшить его фильтрационные свойства. Все это дает значительный выигрыш в качестве выполнения работ и во времени.

Анализируя процесс пескования скважин большого диаметра во времени следует сделать вывод о его не­ продолжительности и быстром формировании устойчи­ вого контура гравийной обсыпки.

112

Г Л А В А V

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Буровая бригада, производящая работы по ротор­ ному способу бурения скважин с обратной промывкой, должна быть ознакомлена с Едиными правилами без­ опасности при гидрогеологоразведочных работах, опуб­ ликованными издательством «Недра» в 1964 г. и ут­ вержденными Госгортехнадзором РСФСР, УССР и КазССР. При инструктаже нужно обязательно прора­

техническое хозяйство; XII — Производственная сани­ тария.

Кроме того, необходимо ознакомиться с Временной инструкцией по технике безопасности при производстве буровых работ с обратно-всасывающей промывкой, с нестандартным оборудованием и с роторными пристав­ ками (издание Министерства геологии СССР, М., 1970).

Следует также учесть и другие правила по технике безопасности, которые выявятся в процессе освоения данного способа бурения.

Общие требования для установок при бурении сква­ жин большого диаметра. Бурение скважин роторным способом должна проводить бригада в составе масте­ ра, двух рабочих и машиниста по дизельно-компрес­ сорному хозяйству.

Буровому персоналу нужно иметь специальную одежду и защитные каски.

Все вспомогательные работы на вышке следует выполнять с использованием привязных ремней (для предохранения рабочих от падения) и инструменталь­ ных сумок.

Площадка на буровой вышке не должна быть зава­ лена посторонними материалами и инструментом, кроме тех, которые необходимы для ближайших операций.

Устье скважины, канавы, подводящие промывочную жидкость, должны иметь ограждающие щиты.

Переключать скорости вращения ротора можно только после его остановки.

При двух- и трехсменной работе рабочая площадка должна быть дополнительно освещена 2 —3-мя прожек­ торами.

При работе вспомогательного оборудования нужно выполнять следующие требования;

Все агрегаты, приводимые в движение электромото­ рами, следует заземлить.

Компрессоры, насосы и передвижки электростанции необходимо эксплуатировать в полном соответствии с действующими для них инструкциями по обеспечению безопасности.

Перед началом работ нужно отрегулировать предо­ хранительный клапан компрессора на случай закупорки пульпоотводящей системы (труб и шлангов).

Перед началом работы воздуховоды должны быть опрессованы на полное рабочее давление, создаваемое применяемым компрессором.

Воздушные штанги следует надежно соединить при помощи хомутов, без временных проволочных скруток.

При наличии воздухопроводов под давлением ремонт их или присоединение шлангов запрещается.

Не допускается прекращение подачи воздуха путем перегибания шланга пли завязывания его узлом.

Все звенья пульпоотводного шланга должны быть соединены на всю его длину предохранительным тро­ сом.

Для предупреждения обрыва шланги, отводящие пульпу, должны иметь надежные соединения, а участки шланга между вертлюгом и землей — промежуточные хомуты с подвязкой тросом или цепями.

Учитывая большие динамические нагрузки, которые создаются в момент пуска эрлифта, необходимо закре­ пить пульпоотводящий конец шланга перед отстойником.

Рабочим запрещается находиться на противопо­ ложной стороне отстойника во избежание ушибов при выбросе породы по пульповоду на большие расстояния.

Требования по монтажу и эксплуатации буровой установки УКС-22М РПМ. При монтаже роторной при­ ставки (РПМ) запрещается;

подавать вручную детали роторных приставок; переносить и поднимать вручную на роторную пло­

щадку вертлюг-сальник и квадрат;

114

выявить его экономические и технические преимущест­ ва. Так, по данным различных организаций, новый ме­ тод обеспечивает:

увеличение диаметра бурения скважин; увеличение скорости их бурения; экономию труб большого диаметра; уменьшение общих трудовых затрат;

уменьшение вспомогательных материалов (бентони­

дебита и дренирующего эффекта; уменьшение затрат на добычу воды при эксплуата­

ции и повышение коэффициента полезного действия насосных установок;

продление сроков работы погружных насосов за счет исключения пескования;

снижение затрат на профилактические и. капиталь­ ные ремонты скважин.

Однако бурение скважин с обратной промывкой не получило еще должной экономической оценки с учетом всех факторов, из которых должна слагаться сумма фактической экономии, но даже далеко не полный учет экономических показателей, сделанный различными организациями, уже сейчас подтверждает эффектив­ ность роторного способа бурения скважин с обратной промывкой и его большие перспективные возможности. В этом нетрудно убедиться, ознакомившись с данными, изложенными в следующей главе (гл. VII).

US

Для того чтобы ознакомиться с динамикой внедре­ ния нового способа бурения, приведем примеры по строительству скважин на объектах вертикального дре­ нажа в подразделениях Мииводхоза УССР, впервые в нашей стране применивших этот способ на дренажных сооружениях Каховского водохранилища.

Число дренажных скважин, пробуренных роторным способом с обратной промывкой, в 5 раз превышает число скважин, пробуренных ударным и роторным спо­ собами (табл. 13). Эти сравнительные данные были бы еще более показательными, если бы темп роста буре­ ния скважин с обратной промывкой не сдерживался отсутствием гравийной обсыпки, которая до открытия карьеров на территории Украины завозилась из Волго­ града и с Урала.

Т а б л и ц а 13

Изменение объема бурения в зависимости от различных способов

Однако, несмотря на большой расход гравия для обсыпки фильтров и его высокую стоимость (30—40 руб. за 1 м3), общая стоимость бурения скважин новым способом ниже стоимости скважин, буримых ударными станками. При этом экономия на 1 пог. м бурения со­ ставила более 50 руб., что в пересчете на пробуренную длину (20 127 м) выражается в сумме 1 млн. 19 тыс. руб.

На Колхозабадском массиве Гипроводхоз провел исследования влияния технологии бурения скважин вертикального дренажа на различные технические по­ казатели и на экономическую эффективность (табл. 14).

117

Т а б л и ц а 1-1

Расчет экономической эффективности от внедрения технологии бурения скважин вертикального дренажа

900 мм при средней глубине 76,5 м, проходимых ротор­

забоя глинистым раствором. При этом в расчет вводят­ ся поправочные коэффициенты на диаметр скважин. Поэтому стоимость 1 пог. м сооружения скважин ко­ леблется в широких пределах: от 18,78 руб. для диа­ метра 500 мм и глубины 8 8 м (ПНИИИС) до 47,60 руб. для диаметра 630 мм и глубины 32 м (Черкасская экс­ педиция) .

В настоящее время институт «Союзоргводстрой» Минводхоза СССР разработал Типовые нормы време­ ни и расценки на бурение скважин вертикального дре­ нажа диаметром до 1 2 0 0 мм роторным способом с обратной промывкой. Эти нормы еще не утверждены Гос­ строем СССР, и на первом этапе будут разосланы в ор­ ганизации для их проверки и уточнения.

118

Г Л А В А VII

ВНЕДРЕНИЕ РОТОРНОГО СПОСОБА БУРЕНИЯ С ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКОЙ НА ОБЪЕКТАХ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Сооружение скважин для защиты городских и сельскохозяйственных территорий от подтопления

Населенные пункты и промышленные предприятия, расположенные в зоне влияния водохранилищ Днепров­ ских ГЭС, защищены системами вертикальных дрена­ жей от подтопления грунтовыми водами.

В силу различных причин работа скважин верти­ кальных дренажей в процессе эксплуатации ухудши­ лась и возникла необходимость их перебуривания. Именно при выполнении этих работ и было положено начало широкому внедрению бурения с обратной про­ мывкой забоя чистой водой.

Можно привести несколько примеров, хорошо иллю­ стрирующих возможности обратной промывки при соо­ ружении скважин вертикального дренажа.

Вертикальный дренаж в г. Никополе. Никополь рас­

ная) часть города находится на третьей террасе Днеп­ ра, отметки поверхности которой на 3 м ниже НПУ водохранилища.

В геологическом строении этой территории прини­ мают участие покровные лессовидные суглинки мощ­ ностью 3— 1 2 м, залегающие на аллювиальных песча­ но-суглинистых отложениях мощностью 10—18 м. Ниже залегают песчанистые харьковские глины. Коэффициент

6 — 1 0 м.

Пониженная часть города защищена от затопления напорной дамбой, а от подтопления — системой противофильтрационных сооружений, в состав которых вхо­ дит и линейный береговой дренаж длиной 2,4 км.

В соответствии с проектом береговой дренаж пред­ ставляет собой противофильтрационную завесу, отда­ ленную от дамбы обвалования на 80—90 м и состоя-

119

толщиной 90 мм. Длина фильтров составляет 6 м, про­

хранить на защищаемой территории бытовую гидрогео­ логическую обстановку. Дренажные скважины строили в основном в соответствии с проектом, однако были и некоторые отступления. Некоторые скважины не дово­

литологических условии ' (мощности плывунов). Дебит

пескуют, а некоторые из них имеют столь низкие деби­ ты, что эрлифты, которыми они оборудованы, работа­ ют практически вхолостую. В результате этого в тече­ ние нескольких лет не работало 12 скважин из 45, а суммарная производительность остальных составляла в среднем 30—60 л/с (в зависимости от состояния сква­ жин, а не от уровня воды в водохранилище).

Ясно, что такое состояние скважин не позволило дренажу справиться с отведенной для него ролью, по­

1960—1961 гг. общее число дренажных скважин было доведено до 56, что увеличило общую производитель­ ность дренажа до 103 л/с.

Перебуривание неработающих скважин и бурение новых выполняли ударио-каиатным способом в соот-

120