МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Российский государственный геологоразведочный университет имени серго орджоникидзе

КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

И.Д. Бронников бурение скважин на воду

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено УМО по высшему образованию в области прикладной геологии в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специализации 130102.3 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» специальности 130102 «Технология геологической разведки»

Москва 2013

УДК 662.24

И.Д. Бронников. Бурение скважин на воду. Учебное пособие. – М.: МГРИ-РГГРУ. 2013 г., 124 с.

Приведены расчеты конструкции скважины, расчеты фильтров, бесфильтровых скважин, режимов бурения, эрлифтов, цементирования.

Даны применяющиеся в настоящее время технологии бурения скважин на воду. Впервые приведены современные зарубежные установки. Освещены методы вскрытия и освоения продуктивных пластов. Рассмотрены вопросы ликвидации и ремонта скважин на воду.

Основой для составления данного пособия являются лекции по бурению скважин на воду, читаемые во МГРИ-РГГРУ для специализации «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых».

Рецензенты:

Генеральный директор ЗАО НПО «Геоспецстрой» А.Н. Некрасов

Главный инженер ООО «Мосгеопроект» С.А. Комраз

Оглавление

Глава 1 Скважины на воду

1.1. Общие сведения о скважинах на воду

Скважины, пробуренные на воду без предварительной разведки, называются разведочно-эксплуатационными. После передачи скважины в эксплуатацию, то есть для постоянных заборов из нее воды для хозяйственно-питьевых целей в течение 15÷20 лет, ее называют эксплуатационной.

На участках с малоизученными гидрогеологическими условиями бурят разведочные скважины, исследуют состав пород и гидрогеологические параметры подземных вод. Разведочная скважина, как правило, имеет облегченную конструкцию (конечные диаметры 76, 93 мм), оборудована временным фильтром и предназначена для вскрытия и предварительного опробования водоносного горизонта.

Водоносным горизонтом 6 (рис.1) называется пласт водопроницаемой породы, заполненный водой и способный отдавать ее. К водопроницаемым породам относятся пески, гравий, галечник, щебень, валуны, сильнотрещиноватые породы. Водоносные горизонты всегда залегают на водоупорных породах 5, такие как глины, плотные суглинки, а также монолитные плотные породы.

По условиям залегания и питания различают следующие подземные воды: верховодки, грунтовые 7 и межпластовые (напорные и безнапорные) 6 воды. Верховодки и грунтовые воды залегают на незначительной глубине над водоупорными прослоями, имеют небольшое распространение и подвержены сильному загрязнению. Межпластовые воды залегают между двумя водоупорами и надежно защищены от поверхностного загрязнения.

При вскрытии скважиной уровень воды, в зависимости от напора (пластового давления), устанавливается на границе водоупора, выше водоупорной кровли, а иногда вода сама изливается из скважины. Этот уровень воды называется статический R_cт, (рис. 1). При откачках воды из скважины различными водоподъемными средствами происходит понижение уровня воды в самой скважине, а в безнапорных горизонтах и в окружающей водоносной породе. При этом поверхность грунтовой воды принимает форму воронки депрессии радиусом R_д.

Уровень воды, установившийся в скважине при откачке называется динамическим h_дин, (рис. 1). Уровни воды в скважине измеряются от поверхности земли (в м). Расстояние между статическим и динамическим уровнями называется понижением S.

Рис. 1. Оборудование скважины на воду фильтром.

1 – направление; 2 – эксплуатационная колонна; 3 - фильтр; 4 - сальник; 5 – водоупорные породы; 6 – водоносный горизонт; 7 – верховодка, грунтовые воды.

Объем воды, откачиваемый из скважины в единицу времени при установившемся динамическом уровне, называется дебитом скважины и измеряется в м³/ч или л/с. Удельный дебит определяется как частное от деления дебита на понижение.

,(1)

где: Q – дебит скважины, м³/ч;

S – понижение уровня, м.

Проектный дебит (м³/сут) рассчитывается по уточненной формуле Дюпюи:

,(2)

где: К – коэффициент фильтрации пород, м/ сут;

L – длина фильтра, м;

S – понижение уровня при откачке, м;

h_ф – гидравлическое сопротивление фильтра, м;

h_тр – гидравлическое сопротивление водоподъемных труб, м;

R_д – радиус влияния (депрессионная воронка), м;

r – радиус фильтра, м;

- коэффициент учитывающий степень вскрытия пласта;

- коэффициент учитывающий характер вскрытия пласта.

Если скважина совершенна (длина фильтра L равна мощности пласта m), то =0. В случае, когдаL<m и фильтр расположен в различных участках пласта, может достигать 10÷15. Коэффициентхарактеризует несовершенство фильтра по характеру вскрытия пласта. В случае его кольматацииможет достигать значений 50÷70 и более, особенно значительная кольматация прифильтровой зоны имеет место при поглощении пластом большого объема глинистого раствора.