5.4. Буровые работы
На стадии оценки бурятся разведочная и наблюдательные скважины. Они бурятся на площади перспективного участка и предназначены для уточнения его геолого-гидрогеологических условий, водоснабжения.
Бурение гидрогеологических скважин позволяет непосредственно вскрыть и изучить геолого-литологический разрез, условия залегания и распространения выбранного продуктивного водоносного горизонта. Эта информации необходима для составления расчетной схемы участка.
По буровые скважинам можно изучить фильтрационные свойства пород, слагающих продуктивный водоносный горизонт и разделяющие слои.
Буровые скважины являются очень эффективным техническим средством для каптажа подземных вод, обеспечивающими длительную эксплуатацию.
Проектом предусматривается бурение 1 разведочной и 3 наблюдательных скважин, глубина которых определяется распространением многолетнемерзлых пород и составляет 50м. В процессе сооружения, опробования и документация скважин обеспечивается получение ценной информации о геолого-гидрогеологических условиях изучаемых площадей, о месторождениях подземных вод, их особенностях и условиях рационального народно-хозяйственного освоения и использования. Требование к способам проходки и конструкциям гидрогеологических скважин, во многом зависят от целевого назначения сооружаемых скважин, геолого-гидрогеологических особенностей изучаемого района, технико-экономических условий бурения скважин и специфики их последующего использования. В общем случае эти требования должны обеспечивать получения необходимого объема достоверной гидрогеологической информации, качественное опробование изучаемых водоносных горизонтов и выполнения остальных функций гидрогеологической скважины в соответствии с се целевым назначением при минимально возможных затратах труда, времени и средств.
Схема расположения скважин
Выбор способа бурения и буровой установки
Способы бурения гидрогеологических скважин выбирается в зависимости от местных геолого гидрогеологических условий, целевых задач исследований, глубины, диаметра проектируемых скважин и геолого-гидрогеологического разреза предполагаемых скважин. Учитывая промышленно-генетический тип и этапы поисково-оценочных работ скважины, размещаются по профилям, что поможет получить характеристики пространственной изменчивости фильтрационных свойств и мощность водовмещающих пород, а так же качества подземных вод. Два профиля закладывается по реке Енисей на расстоянии 500м. На профили по 2 скважины, расстояние между ними 250м. Проектная глубина скважин определяется целевым назначением по изучению водоносного комплекса и составляет 50 метров.
Бурение разведочной и наблюдательных скважин, будет проводиться на площади перспективного участка, установкой УГБ-3УК. Способ бурения ударно- канатный с опережающим обсадом.
Техническая характеристика бурового станка
|
Показатели |
УГБ-3УК |
|
Глубина бурения, м |
300 |
|
Максимальный диаметр скважины, мм |
600 |
|
Грузоподьемность барабана, кг |
|
|
желоночного |
1200(1300) |
|
Число ударов бурового снаряда в 1 мин |
40,50 |
|
Высота подьема бурового снаряда над забоем, мм: Наибольшая Наименьшая |
800(1000) 500(350) |
|
Грузоподъемность мачты, т |
12 |
|
Высота мачты ( в рабочем положении) от устья скважины до центра оси инструментального ролика, м |
13(12,5) |
|
Двигатель: тип |
АО-73-6 |
|
Мощность, кВт |
22 |
|
Частота оборотов, об/мин |
980 |
|
Масса станка с мачтой и двигателем , т |
8,0 |
Преимущества: Возможность качественного вскрытия и опробования пласта. Отсутствие необходимости в снабжении установок водой и глиной. Успешное бурение в валунно-галечниковых отложениях, в породах, поглощающих промывочную жидкость .
Недостатки : Большой расход обсадных труб. Более низкие, чем при вращательном бурении скорости бурения. Ограниченность бурения скважин глубиной 150-200 метров.
Конструкция скважины , её диаметр и глубина должна обеспечить возможность установки в них насосного оборудования для последующего проведения откачек и наблюдений за уровнем подземных вод при опытных работах.
Выбор конструкции скважины зависит от ряда факторов ( их назначения, геологических и гидрогеологических условий, экономической целесообразности и т. п ) и определяется проектом работ по оценке месторождений подземных вод.
Выбор конструкции скважин
Конструкции гидрогеологических скважин определяется их целевым назначением, конечным диаметром, глубиной и способом бурения, характером разреза, способом опробования и другими факторами.
К конструкциям гидрогеологических скважин различных категорий предъявляются определенные требования. Они должны обеспечивать:
Эффективное и безопасное проведение работ по проходки скважины и вскрытию водоносных горизонтов.
Качественное опробование всех изучаемых водоносных горизонтов и их соответствующую изоляцию.
Размещение в скважине водоподъемного оборудования, испытательных снарядов и измерительных приборов.
Эффективное качественное выполнение необходимого комплекса гидрогеологических наблюдений и исследований.
Защиту водоносных горизонтов от загрязнений.
-Надежность и устойчивость условий использования скважины в соответствии с се назначением
Возможность сооружения скважины с минимальными затратами труда, времени и средств.
Быстрое и эффективное выполнение ремонтных и ликвидационных работ.
Объем работ составит 162,5 м.
Выбор водоподъемного оборудования
В качестве водоподъемного оборудования был выбран эрлифт. Эрлифт это (воздушный подъемник) он не имеет рабочих частей в скважине и по этому надежен в действии. Эрлифт применяется, когда при незначительной глубине и диаметре скважины необходимо получить значительный объем воды. Он пригоден для откачки воды с песком. Недостаток эрлифта является низкий коэффициент полезного действия и необходимость высокого столба воды в скважине.
Расчет фильтра.
Поскольку водоносный пласт представлен песками, песчаниками и известняками предусматривается оборудование скважины дырчатым фильтром
В связи с тем, что удельный дебит изменяется от 0.5 до 1 л/с, берем его равным: q= 0.7 л/с;
'Гак как q= Т/130, значит Т =q* 130 = 7,84* 130=1014 м2/сут;
Т= Кф*ш, Кф=Т/тп=1014/45=22,5 м/сут,
Коэффициент фильтрации
Кф = 22,5 м
Длина рабочей части фильтра,
1ф= d*m.
где d- коэффициент, принимаемый равным 0.5 - 0.8m- мощность водоносного пласта, м. 1Ф= 0.5 lф=0.5* 45=22,5 м
Допустимая скорость фильтрации
Vф = 65 * Кф= 65 * 22,5 = 1462.5 м/сут
Диаметр фильтра:
Дф = Qmax/3,14*lф* Vф
Дф = 200/ 3.14 * 22,5 * 1462,5 = 0.089 = 2 мм
В результате того, что заявленная потребность незначительна, диаметр фильтра по проведенным расчетам получается очень маленький, поэтому диаметр фильтра берется 114 мм. Водоподъемная часть фильтрационной колонны Дф = 0.114 м.
Следовательно, диаметр фильтрационной колоны будет равен 127мм и диаметр буровой колоны 132мм.
Расчет эрлифта
1. Глубина погружения смесителя.
Глубина погружения форсунки под динамическим уровнем излива подбирается, таким образом, чтобы она была в 2,0-2,5 раза больше глубины динамического уровня. Это отношение определяется коэффициентом погружения К. Наибольший равен 1,4 а наименьший 3,0 применяется для кратковременной работы эрлифта. Оптимальный коэффициент погружения 2,0-2,5; который определяется опытным путем. В данном расчете коэффициент погружения смесителя равный 2. К — 2.
H=K*ho=2* 5=10.
К - коэффициент погружения смесителя, ho- глубина статического уровня воды.
Удельный расход засасывающего компрессором воздуха.
Vo= h*1,09/(13,1*lg((h(2-1)+10)/10)=5/13,1*lg1,5=1,03м3
С- коэффициент зависящий от коэффициента погружения, принимаем ею равным 13.1
Кпопр – поправочный коэффициент, зависит от диаметра труб, Кпопр=1.09
Полный расход воздуха
W=QV/60=200*1,03/60=3,4м3/мин
4. Пусковое давление воздуха. Po=0,0l(kh-h0+2)=0,01(2*10-5+2)=0.17 Мпа, где К - коэффициент погружения смесителя,
h- глубина динамического уровня воды,
ho- глубина статического уровня воды.
5. Рабочее давление воздуха.
Р=0,1 [h(k-1 )+5]=0,1 [10(2-1 )+5]=1,5 ат.
Расход смеси (вода+воздух) непосредственно внешней форсунки.
q1=(Q/360)*(Vo/(1+0,1)[hо(k-1)+5])=0,05*0,11=0,006м3/сек
7. Расход смеси на излив.
q2=(Q/3600)*(1+Vo)=0,05*2,03=0,1м3/сек
8. необходимая площадь сечения водоподъемной трубы а) над смесителем : F1 =q1/V1=0,006/2=0,003
б)при изливе :: F2 =q2/V2=0,1/6=0,016
9.Определяем внутренний диаметр водоподъемной трубы. В качестве воздухозаборных труб принимаем насосно - компрессорные трубы с диаметром 120 мм, тогда водоподъемной трубы 40 мм.
Объем работ составил 162.5 пог.м