книги из ГПНТБ / Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин

Рис. 68. График механического состава водоносных пород к гравий­ ных обсыпок, рекомендуемых и используемых в скважинах Сардобинского массива (по Абирову):

В данных условиях скорость проходки при бурении скважин с обратной промывкой была в 1,5 раза выше, чем с прямой промывкой.

Скважины оборудовали щелевыми фильтрами диа­ метром 426 мм с размером щелей 250X5 мм при скваж­ ности около 12%• Длина фильтров по Шурузякскому массиву составляла от 22,5 до 40 м, а по Сардобинскому массиву — от 14,1 до 21 м.

Состав гравийных, обсыпок представлен графиками (рис. 68). Гравий характеризуется коэффициентом не­ однородности /<п=1,5—1,7 и коэффициентом межелой-

Вьо

нести /(м= —— =40.

СІ50

Такой состав гравийной обсыпки, как показала про­ качка скважин, не обеспечивал нормального формиро­ вания гравийных фильтров; песковаиие длилось в те­ чение нескольких недель, а объем вынесенного песка составлял от 20 до 150 м3. Краткая характеристика ре­ зультатов, прокачки скважин показана в таблице 17.

По скважинам наблюдались просадочные воронки диаметром от 5 до Юм при глубине до 0,5 м.

На скважинах Сардобинского массива применяли гравий того же состава, в который был добавлен песок

151

(0,25—0,5 мм) в количестве 30%. Состав гравийной об­ сыпки характеризовался коэффициентом неоднородности

гіср = ю н коэффициентом межслоііностн Д5|1гр = 24-4-32.

жин заканчивали в течение 4—5 дней. Добавление песка привело к уплотнению гравийной обсыпки, что, естест­ венно, сказалось и па увеличении входных сопротивле­ ний и снижении общего расхода скважин до 47—67 л/с при удельных дебптах 2,5—4,5 л/с.

Сокращение пескованпя, естественно, отразилось и на расходах песчано-гравийной обсыпки (40—67 м3 на одну скважину).

ß результате проведенных работ САНИИРИ реко­ мендует для тонкозернистых и мелкозернистых песков

rfsо

В качестве рационального строительства дренажных скважин рекомендуется проводить бурение станком ФА-12, который развивает скорость в 2—3 раза выше, чем станок УРБ-ЗАМ с прямой промывкой забоя гли­ нистым раствором.

Опыт бурения скважин для вертикального дренажа в Туркменской ССР. Для рассоления почв на террито­ рии аридной 'воны со слабой естественной дренированностыо наряду с орошением необходимо осуществлять дренаж при помощи вертикальных скважин, оборудо­ ванных фильтрами. До последнего времени сооружение скважин з Туркмении вели ударно-канатными станками

152

и роторными с прямой промывкой забоя глинистым рас­ твором с установкой дырчатых фильтров и гравийной обсыпкой, формируемой по методу обрушений, что при­ водило к их искусственному удорожанию (скважина глубиной до 70 м стоила от 10 до 30 тыс. руб.).

Наряду с ударным и роторным бурением в Туркме­ нии для скважин вертикального дренажа применяли установки типа УШБ со шнеками конструкции В. Я- Бес­ палова, однако и этот способ бурения не нашел массо­ вого применения.

Для внедрения прогрессивного способа бурения сква­ жин с обратной промывкой было разработано навесное оборудование к станку УБШМ-16 и проведено бурение двух скважин глубиной 42 и 51 м, диаметром 1000 мм. Забуривание скважин проводили двухзаходным шнеком, а бурение с помощью центробежного насоса с вакуумной подзарядкой. Механическая скорость бурения скважины составляла 5—6 м/ч, а расход воды, около 100 м3 на одну скважину.

В 1969 г. в северной части Куртлинского водохрани­ лища опытным станком УБШМ-16 была пробурена сква­ жина глубиной 92 м. Транспортировка шлама из забоя происходила при помощи эрлифта, работа которого на­ чалась при глубине забоя 6 м. Средняя механическая скорость бурения составляла 4,1 м/ч, а расход выходя­ щей пульпы около 40—50 м3/ч.

Бурение скважин станком УБШМ-16 в различных гидрогеологических условиях (пески, суглинки, галечни­ ки размером до 100 мм) подтвердило его надежную ра­ боту и высокую механическую скорость, которая для условии Туркмении составила от 4 до 8 м/ч.

Испытания станка УБШМ-16 показали его преиму­ щества перед модернизированными станками типа УРБ. Подвижный ротор позволяет проводить бурение сква­ жин при высоком стоянии уровня подземных вод (<3 м), а наращивание труб проводится за 8—10 минут вместо 15^—20 мин. При бурении скважин глубиной свы­ ше 50 м в нижней части использовали утяжеленную ко­ лонну обсадных труб весом 1000—1500 кг, при помощи которой обеспечивали вертикальность ствола скважин.

Опыт бурения скважин вертикального дренажа в Таджикской ССР. За последние годы в Таджикской ССР, как и в других республиках Средней Азии, широ­ кое развитие на массивах орошения, находящихся в

153

неблагоприятных мелиоративных условиях, получил вер­ тикальным дренаж. К концу 1971 г. в Таджикистане бы­ ло пробурено около 400 скважин вертикального дрена­ жа. Кроме того, утверждены проекты на строительство 349 скважин к концу текущей пятилетки. В последую­ щие годы намечено построить еще 700 скважин.

В этой связи определенный технический интерес представляет опыт бурения скважин вертикального дре­ нажа на Канибадамском и Колхозабадском массивах орошения.

К а II и б а д а м с к и й ма с с и в расположен в запад­ ной части Ферганской долины, между Большим Ферган­ ским каналом (БФК) и урезом Кайраккумского водо­ хранилища.

Территория массива по геоморфологическим и гидро­ геологическим условиям делится на три участка: запад­ ный, центральный и северо-восточный (рис. 69).

Западный участок охватывает конус выноса р. Ход-

ферии конуса выноса р. Исфары.

Для обеспечения удовлетворительного мелиоративно­ го состояния земель Канибадамского массива (поддер­ жания грунтовых вод на глубине 2—2,5 м и наличия промывного водного режима почв) намечено построить 112 скважин вертикального дренажа, в том числе на

154

ках все запроектированные скважины построены, на се­ веро-восточном участке закончено.строительство 46 сква­ жин.

Пробуренные на западном и центральном участках скважины оборудовались щелевыми фильтрами без гра­ вийной обсыпки, что приводило их к длительному пескованию в течение 2—3 месяцев, образованию проваль­ ных воронок и преждевременному выходу насосов из строя.

Параметры построенных на северо-восточном участке скважин приведены в таблице 18.

Т а б л и ц а 18

Характеристика дренажных скважин

вой

Бурение скважин вертикального дренажа на северовосточном участке проводили буровыми установками УРБ-ЗАМ, которые по своим техническим возможностям для этих целей не пригодны. Большой диаметр бурения, значительный вес фильтровых колони в сочетании с тяжелым геологическим разрезом (валуны, галечник) заставляли эксплуатировать станки с большими пере­ грузками при низких технико-экономических показа­ телях.

Применявшиеся бурильные трубы диаметром 73 мм имеют для рассматриваемых условий явно недостаточ­ ную прочность, что довольно часто приводило к обрывам бурильного вала, а большой диаметр скважин значи­ тельно осложнял ловильные работы.

Применявшиеся шестишарошечные долота изготов­ ляли в механических мастерских исполнителя работы

155

Рис. 70. Фильтр щелевой трубчатый, изготовленный при помощи автогенной резки.

(СМУ-8 треста «Душанбеводстрой») путем приварки к трехшарошечному долоту № 18 типа ЗД18С трех лап такого же разрезанного автогеном долота. Качество получавшихся долот было невысоким, о чем говорит не­ равномерный износ приваренных шарошек. Как пра­ вило, быстро истиралась одна из трех шарошек.

Недостаточная производительность промывочного насоса МГР, которым укомплектована буровая установ­ ка УРБ-ЗАМ, приводила к плохой очистке забоя от шлама, к необходимости его многократного разбурива­ ния до мельчайших частиц, так как-скорость восходяще­ го потока промывочной жидкости (<0,0065 м/с) была меньше рекомендуемой величины примерно в 70—80 раз. Это значительно ухудшало условия работы долота на забое и резко снижало качество геологической доку­ ментации. Достаточно сказать, что с глубины 50 м шлам поднимался на поверхность свыше 2 ч. В результате были пропущены линзы мелкозернистых песков (сква­ жин № 97, 72, 70) и некоторые скважины в процессе прокачки интенсивно песковали.

Наличие валунов в породах, слагающих разрез севе­ ровосточного участка, осложняло не только процесс буре­

156

ния, но и спуск фильтровых колонн. Бурение большим диаметром без утяжеленных бурильных труб приводило к значительным искривлениям стволов скважин, осо­ бенно в интервалах переслаивания различных по крепос­ ти пород. Поэтому, несмотря на большую разницу в диа­ метрах скважин и фильтровой колонны, спуск последней часто затруднялся. Приходилось расходной колонны сбивать в стволе скважины выступающие валуны, ко­ торые, падая на забой, уменьшали фактическую глуби­ ну скважины. Поэтому перед спуском фильтровых ко­ лонн скважины имели глубину на 1—1,5 м больше проектной, чем объясняются незначительные отклоне­ ния фактических глубин от проектных.

Скважины оборудованы фильтрами, конструкция ко­ торых приведена на рисунке 70.

Гидравлические характеристики построенных на се­

дили в сложных геолого-технических условиях Вахш-

До внедрения способа обратной промывки скважины на массиве бурили роторным способом с прямой про­ мывкой забоя глинистым раствором. Всего этим спосо­ бом было пробурено восемь скважин.

Работы по разглинизации и восстановлению фильт­ рационных свойств путем проведения строительных отка­ чек эрлифтом двумя и более компрессорами типа ДК-9 занимали от 90 до 354 машино-смен. В течение этого времени скважины непрерывно песковали, и требовалась постоянная подсыпка гравия в затрубное пространство

(от 100 до 250 м3) .

Повсеместно при откачках образовывались проваль­ ные воронки вокруг устья скважин диаметром до 30 м и глубиной до 3 м. Просадка фильтровых колонн достигала 3—5 м. Это вызывало необходимость засыпки воронок и наращивания колонн в процессе откачки.

Работы по внедрению бурения с обратной промывкой проводили в два этапа (в 1969 г. было пробурено 11

скважин, а в 1970 г. — 40).

157

Для бурения скважин способом обратной промывки применяли установки ФА-12 и 1БА-15В с навесным обо­ рудованием, разработанным в/о «Союзводпроект» и из­ готовленным на РЭЗ Минводхоза Таджикской ССР.

Сравнительные данные по продолжительности време­ ни бурения и проведения строительных откачек скважин, пройденных на первом этапе способомбурения с прямой промывкой глинистым раствором и с обратной промыв­ кой водой, приведены в таблице 20.

Данные бурения 51 скважины роторным способом с обратной промывкой, сопоставленные с данными во-

158

Т а б л и ц а 20

Сравнительная таблица результатов бурения дренажных скважин роторным способом на Колхозабадском массиве Таджикской ССР

С п р я м о й п р о м ы в к о й з а б о я г л и н и с т ы м

сьми скважин, пробуренных роторным способом с пря­ мой промывкой, показывают следующее:

производительность буровых работ выросла в 4,7 раза при наличии больших резервов ее дальнейшего повышения;

159

продолжительность строительных откачек сократи­ лась в среднем в 13 раз;

расход гравийных обсыпок па 1 м скважины снизился с 2,68 до 1,03 м'1;

средний удельный дебит скважин увеличился с 2,11

до 5,64 л/с.

Увеличение дебита скважин позволит получить тре­ буемый мелиоративный эффект при значительно мень­ шем числе скважин с соответствующим снижением за­ трат на дренажные мероприятия н увеличением к. и. д. насосных установок.

Общин экономический эффект от внедрения в практи­ ку строительства вертикального дренажа способа буре­ ния скважин с обратной промывкой водой на Колхозабадском массиве Вахшскон долины составил 614,5 тыс. руб.

Таким образом, бурение с обратной промывкой — наиболее прогрессивный способ проходки высокодебит­ ных скважин для вертикального дренажа орошаемых земель. Его внедрение в практику строительства дре­ нажных систем позволит резко повысить производитель­ ность бурения и значительно снизить затраты времени на строительные откачки и ввод скважин в эксплуата­ цию.

Сооружение скважин для целей водоснабжения

Бурение водозаборных скважин на различных объек­ тах в Белорусской ССР. В Белоруссии бурение спосо­ бом обратной промьшкн начали проводить в декабре

1967 г. (ПНИИИС).

С целью водоснабжения скважины проходили в раз­ личных гидрогеологических условиях начальными-диа­ метрами до 630 мм при глубинах до 110 м. Результаты этих работ позволили конкретно оценить эффективность бурения с обратной промывкой по сравнению с другими способами.

Наибольший интерес представляет сопоставление величин производительности скважин, пробуренных раз­ ными способами — роторным с глинистым раствором, ударно-канатным и роторным с обратной промывкой чистой водой. Для этого были выбраны объекты, на ко­ торых в одних и тех же гидрогеологических условиях на небольших расстояниях друг от друга были пройдены скважины для забора подземных вод.

160