Проектирование конструкции скважины на воду при вращательном бурении

Цель работы – получение навыков проектирования конструкции скважины на воду, бурение которой производится вращательным способом.

В результате выполнения работы студент должен научиться составлять конструкцию гидрогеологической скважины и обосновывать принятое решение.

Входные контрольные вопросы:

1. Что понимают под эксплуатационным диаметром скважины?

2. Основные обсадные колонны в конструкции скважин на воду.

3. В каком объеме выполняется цементирование обсадных колонн гидрогеологической скважины?

4. Что понимают под установкой фильтра “впотай? Преимущества подобной фильтровой колонны.

5. В каких случаях возможно сооружение бесфильтровой водоприемной части скважины?

6. Назначение отстойника. Варианты его исполнения.

7. По каким параметрам выбирают водоподъемник?

Содержание работы и отчета

1. Используя данные индивидуального задания, заполняются графы 1-4 приведенной таблицы.

Масштаб глубин	Геологическая колонка	Глубина слоя, м	Мощность слоя, м	Категория пород по буримости	Зоны возможных осложнений	Группа пород по трещиноватости	Группа пород по устойчивости	Динамический уровень, м	Конструкция скважины
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Принимается вертикальный масштаб (графа 1) с таким расчетом, чтобы лучше использовать размер листа. Глубины через 50 м отмечаются риской, глубины через сто метров (100, 200…) надписываются над риской.

В геологической колонке (графа 2) условными обозначениями отображаются породы разреза. Под таблицей приводится расшифровка условных обозначений.

Глубины и мощности слоев пород записываются в графах 3 и 4 (глубина над контактом, мощность – в середине слоя).

2. Согласно классификации (табл.1) определяется категория пород по буримости. Значение категории римскими цифрами вписывается в графу 5.

3. Выделяются зоны со сложными условиями бурения (графа 6). Внутри интервала (или над ним) вписывается название осложнения. Над и под интервалом записывается глубина.

4. Используя следующие рекомендации, вписывают в графу 7 группу пород по трещиноватости: сланцы всех видов – 2 группа, породы, в названии которых указано «трещиноватые, пористые, выветрелые» – 3, породы в зонах разломов и других геологических нарушений, при указании «сильнотрещиноватые» – 4, породы в зонах влияния горных работ – 4 или 5, остальные породы – 1. В сыпучих, рыхлых и пластичных породах типа песков, почвенно-растительного слоя, глин, суглинков в графе ставится прочерк.

5. Определяется устойчивость пород (графа 8) по классификации (табл.3).

6. В графе 9 риской отмечается динамический уровень. Над риской пишется глубина.

7. Решается, сколько потребуется обсадных колонн, текстом обосновывается необходимость применения каждой колонны.

Указываются глубины постановки. Нельзя оставлять колонну обсадных труб на границе породных слоев. Колонна должна быть заглублена в устойчивую породу на 5-8 м.

Оговаривается, в каких масштабах будет применяться цементирование колонн. Как правило, затрубное пространство заполняют раствором до устья.

8. По заданному дебиту и динамическому уровню выбирается водоподъемник для проведения эксплуатационной откачки. Рекомендуется применить установку с погружным центробежным насосом (табл. 21). Определяется глубина установки насоса (рекомендуется на 5 м ниже динамического уровня).

9. По габариту выбранного водоподъемника (d_н) вычисляется внутренний диаметр эксплуатационной колонны, в которой он будет размещаться:

, мм.

Если в качестве водоподъемника используется установка с погружным центробежным насосом, то минимальный внутренний диаметр обсадной колонны, внутри которой она располагается, берется из табл. 21.

Этот диаметр округляется (в большую сторону) до стандартного (табл.14). Задаваясь толщиной стенки, определяется наружный диаметр колонны и диаметр соединительных муфт.

10. Вычисляется наружный диаметр долота под эксплуатационную колонну:

, мм

где d_д – диаметр долота, мм; D_м – наружный диаметр муфты обсадной колонны, мм; ∆ – необходимая величина зазора между колонной и стенками скважины.

Величина зазора ∆ принимается равной при D_м до 250 мм – 20…25 мм, при большем D_м – 25…50 мм.

Рассчитанный диаметр округляется до стандартного с учетом области применения долота (табл. 8, 9, 10, 11). В породах вязких следует применять лопастные долота и пикобур. В остальных породах – шарошечные долота. Если порода абразивная, то необходимо принять шарошечное долото, в маркировке которого есть буква З. Если необходимый диаметр бурения превышает типоразмеры долот, то рекомендуется использовать шарошечные и лопастные расширители (табл.12, 13).

11. Выбирается тип водоприемной части скважины: фильтровая или бесфильтровая (табл. 17).

Конечный диаметр скважины при бесфильтровой водоприемной части определяют по условию проходимости долота через внутренний диаметр эксплуатационной колонны.

При необходимости проектирования фильтровой водоприемной части скважины рекомендуется устанавливать фильтровую колонну «впотай». При этом ее верхняя часть должна заходить внутрь эксплуатационной колонны не менее чем на 5 м. Если водоносный горизонт сложен неустойчивой породой, то башмак эксплуатационной колонны останавливают за 2-3 м до его кровли. если водоносный горизонт представлен скальными трещиноватыми породами, то эксплуатационная колонна заглубляется в него на 2-3 м.

Рабочая часть фильтра должна быть удалена от кровли водоносного пласта не менее чем на 0,5-1 м.

При отсутствии гравийной обсыпки конечный диаметр скважины должен быть на 40-50 мм больше диаметра фильтра. Если гравийная обсыпка есть, то необходимо учесть ее толщину на сторону (табл. 19).

Исходя из длины фильтра и отстойника, устанавливается общая глубина скважины. Как правило отстойником является заглушенная снизу труба длиной 6-8 м – продолжение фильтра.

12. По аналогии с учетом рекомендуемых зазоров определяются диаметры применяемых в конструкции скважины остальных обсадных колонн. Подбираются долота.

Зазор между диаметром долота для бурения залегающих ниже пород и внутренним диаметром уже поставленной обсадной колонны должен быть не меньше 5-10 мм.

Результаты выбора и расчета представляются в таблице по форме:

Интервал скважины	Типоразмер долота, мм	Диаметр муфты, мм	Наружный диаметр обсадной трубы, мм	Внутренний диаметр обсадной трубы, мм	Толщина стенки трубы, мм

13. В графе 10 вычерчивается схема конструкции скважины.