МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

МГРИ-РГГРУ

КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

И.Д. БРОННИКОВ

В.В. КУЛИКОВ

Т.И. КУДРЯШОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено УМО по высшему образованию в области прикладной геологии в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 130203 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» направления подготовки дипломированных специалистов 130200 «Технология геологической разведки»

Москва, 2012 г.

УДК 662.24

И.Д. Бронников, В.В. Куликов, Т.И. Кудряшов. Проектирование скважин на воду. Учебное пособие. – М.: МГРИ-РГГРУ, 2012 г.

Рассмотрены вопросы выбора способа бурения, конструкции скважины, бурового оборудования, инструмента, технологии бурения. Приведены примеры расчета фильтра, конструкции скважины, режимов бурения, эрлифта, цементирования и др.

Даны методы вскрытия и освоения водоносного горизонта, ремонта скважин для различных геолого-гидрогеологических условий. Подробно рассмотрена проблема ликвидации скважин на воду.

Предназначено для студентов специальностей: «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых», «Гидрогеология и инженерная геология».

Рецензенты:

……………………………………………… , к. т. н. В.П. Мартынов

Доцент кафедры горного дела МГРИ-РГГРУ, к. т. н. И.П. Ганин

Содержание

1. Общие сведения 5

2. Цель проектируемых работ (для нужд производства) 6

3. Геолого-гидрогеологическая характеристика участка бурения проектируемых скважин (скважины) 6

4. Содержание производственного проекта на бурение эксплуатационных скважин 6

5. Содержание учебного проекта на бурение эксплуатационных скважин 7

6. Проектные данные 7

7. Выбор способа бурения 8

8. Выбор и расчет фильтра 10

9. Установка фильтров 18

10. Бесфильтровые скважины, расчет 20

11. Глубина скважины 24

12. Выбор типоразмера насоса и диаметра эксплуатационной колонны 24

13. Выбор и расчет конструкции скважины 28

14. Выбор буровой установки 37

15. Выбор типа промывочной жидкости 50

16. Выбор бурового инструмента 51

17. Расчет параметров режимов роторного бурения 54

18. Вскрытие водоносного пласта 58

19. Освоение пласта 59

20. Геофизические исследования в скважинах 74

21. Производство откачек из скважин 76

22. Оборудование скважин 77

23. Крепление скважин 78

24. Расчет цементирования обсадных колонн 79

25. Ремонт скважин на воду 82

26. Ликвидация скважин 85

27. Организация работ 95

28. Общие требования, предъявляемые к оформлению проекта 97

Приложение I 98

Список литературы. 99

Введение

Методические учебные пособия по проектированию и сооружению скважин на воду разработаны во второй половине прошлого века, а также в начале нового века сотрудниками кафедры разведочного бурения Д.Н. Башкатовым, Н.В. Соловьевым, С.В. Пенкевичем и др. [4, 9, 10, 17, 18, 21, 26]

Настоящая работа продолжает традиции кафедры разведочного бурения по созданию расчетных методических работ при проектировании разведочных и эксплуатационных скважин на воду.

В отличие от предыдущих работ, посвященных проектированию скважин на воду, в настоящем пособии приведены примеры расчетов эрлифта, конструкции скважины, цементирования обсадных колонн.

Даны новые разделы, посвященные ремонту скважин, методам ликвидации песчаных пробок, замене фильтра, геофизическим исследованиям.

Приведены новые сведения по технике и технологии бурения и освоения скважин на воду.

Как показывает практика, более 25% пробуренных скважин после их ликвидации оказываются затампонированными некачественно и продолжают служить источником загрязнения подземных вод. В связи с этим разделу по ликвидации скважин уделено большое внимание, приведены современные материалы и технологии.

В данном пособии отражены разделы, касающиеся как учебных курсовых и дипломных работ, так и некоторые документы, инструкции и правила, необходимые для разработки проектов бурения разведочно-эксплуатационных скважин для производственных целей.

1. Общие сведения

Одним из основных видов работ при гидрологических исследованиях является сооружение и освоение поисково-разведочных, дренажных, эксплуатационных и наблюдательных скважин.

Бурение скважин широко применяется при проведении гидрогеологических съемок, мониторинге геологической среды, поисках и разведке месторождений подземных вод, а также в целях их добычи для хозяйственного и производственно-технического водоснабжения.

На многих месторождениях с разведанными запасами возникла острая необходимость в проведении переоценки эксплуатационных запасов из-за окончания срока эксплуатации, изменения качества подземных вод, санитарной и хозяйственной обстановки, техногенного загрязнения, связанного с поступлением в водоносные горизонты сточных вод промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных предприятий. Поэтому сооружение и освоение гидрогеологических скважин с целью поисков и разведки месторождений подземных вод с применением современных технологий является весьма важной народно-хозяйственной задачей.

В связи с изложенным, актуальным становится разработка проектов на бурение гидрогеологических скважин различного назначения.

2. Цель проектируемых работ (для нужд производства)

Проект бурения скважин на воду составляется на основании технического задания заказчика. В техническом задании заказчик должен точно указать место расположения скважины на топографической карте района изысканий в масштабе 1:25000 и крупнее, заявленную потребность в воде, требования к качеству воды и сроки службы скважины.

3. Геолого-гидрогеологическая характеристика участка бурения проектируемых скважин (скважины)

Здесь необходимо привести характеристику геолого-литологического строения участка (предполагаемый разрез в намечаемой точке бурения), в стратиграфической последовательности - сверху вниз, с наибольшей детализацией в пределах проектной глубины: условия залегания, мощность, строение, литологический или петрографический состав отдельных горизонтов (слоев) пород с выделением водовмещающих горизонтов пород и водоупорных слоев, а также других элементов геологической структуры, влияющих на обводненность пород.

В разделе «гидрогеологическая характеристика участка» следует привести характеристику выделенных в разрезе водоносных горизонтов особенно детально, т.е., которые намечены к эксплуатации: глубину залегания кровли, подошвы, состав пород (процентное содержание преобладающей фракции рыхлых грунтов, степень трещиноватости скальных грунтов), предполагаемый (по фондовым материалам) дебит, удельный дебит, коэффициенты фильтрации, положение уровня и возможные его сезонные колебания, условия питания и другие данные, в том числе ориентировочные (по предварительным расчетам) границы зон санитарной охраны, а также химический и бактериологический состав подземных вод.

Приводится краткий обзор опыта бурения и эксплуатации скважин на воду в окрестностях участка работ.

При составлении учебного проекта первый раздел проекта выдается студенту в виде проектных данных, остальные выполняются в соответствии с содержанием учебного проекта. В учебном проекте выполняются все расчеты, связанные с выбором оборудования, бурением и освоением скважины.

Обязательно, на основе выполненных расчетов приводится геолого-технический наряд на скважину и план-график работ.