Производство откачек из скважин

Для опробования производят откачку, во время которой уровень воды в скважине понижается, при прекращении откачки он восстанавливается. При откачке, вследствие уменьшения гидростатического давления к стенкам скважины, к её забою по водовмещающим породам устремляются потоки воды. Чем больше откачивается воды, тем сильнее приток. Понижение уровня грунтовых вод при откачке происходит как в самой скважине, так и в окружающей водоносной породе; при этом поверхность грунтовой воды принимает форму воронки депрессии. Место соединения кривых депрессии внутри ствола скважины определяет положение динамического уровня. Расстояние между статическим и динамическим уровнями называется понижением и обозначается буквой S. Площадь, на которую распространяется на время откачки воронка депрессии, называется площадью влияния скважины. Расстояние от скважины до крайних точек, где влияние откачки уже практически не сказывается, называется радиусом влияния R, или радиусом депрессии. Количество воды, откачиваемой из скважины за единицу времени при установившемся постоянном динамическом уровне, называется производительностью, или дебитом скважины и выражается в кубических метрах в час или литрах в секунду. Общая производительность скважины тем больше, чем больше общее понижение уровня при откачке.

Удельная производительность скважины q (м²/ч) представляет собой частное от деления общего дебита скважины Q (м³/ч) на количество метров понижения S (м). Как правило, удельная производительность уменьшается по мере увеличения понижения и определяется по формуле:

.

Наиболее часто применяют предварительную, пробно-эксплуатационную и опытную откачки. Откачки производят для очищения воды от посторонних примесей, песка и промывочного раствора, опробования скважины, установления ее производительности и подготовке к постоянной эксплуатации.

Предварительная откачка чаще всего производится эрлифтом. Дебит и понижение уровня при этом обычно не фиксируются. Если при предварительной откачке снижается уровень воды до забоя, необходимо фиксировать время восстановления уровня для определения дебита. Предварительную откачку можно производить как предварительное ориентировочное опробование попутно встреченного водоносного пласта, так и вспомогательное перед пробно-эксплуатационной или опытной откачкой.

Пробно-эксплуатационная откачка проводится для установления опытным путем возможности получения из скважины запроектированного дебита.

Опытная откачка проводится для определения возможной производительности скважины. Расчетным путем по формулам и построением графика зависимости дебита от понижения получают возможную производительность скважины и соответствующее понижение уровня.

Откачка должна продолжаться до полного осветления воды при установившемся режиме потока, т.е. при стабильном понижении и при соответствующем этому понижению неизменяющемся дебите. При определении продолжительности пробно-эксплуатационных и опытных откачек следует учитывать гидравлическое состояние водоносного горизонта и различать откачки из напорных и безнапорных водоносных горизонтов.

Выбор водоподъемных средств определяется положением динамического уровня воды в скважине, требуемой производительностью, внутренним диаметром обсадных труб участка скважины и временем работы по откачке воды.

Различают водоподъемники для неглубоких (до 6-8 м от поверхности земли) и глубоких динамических уровней (до 100 м и более). К первым относятся горизонтальные центробежные насосы, ко вторым - центробежные погружные насосы с вертикальным валом, эрлифты, струйные насосы и др.

Оборудование скважин

После бурения скважин и проведения всего комплекса опытно-фильтрационных работ, каждая скважина оборудуется герметичным оголовком. Герметизация выполняется в соответствии с типовым проектом (серия 1.901-7 «Герметизированные оголовки трубчатых колодцев» Вып.1. «Оголовки колодцев, предназначенных для водоснабжения, оборудуемых насосами типа ЭЦВ»). Оголовок делается стальным, сварным. Герметизация скважины обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом. В плите оголовка предусмотрены сальники для пропуска электрокабелей и отверстие с пробкой (при отсутствии пьезометра) для замера уровня воды в скважинах с помощью электроуровнемера. При монтаже оголовок замоноличивается бетоном. Высота фланца опорной плиты над верхом бетонного массива составляет не менее 500 мм.

Для контроля производительности на каждой скважине устанавливается водомер, каждая скважина оборудуется краном для отбора проб воды.

Над скважинами сооружается павильон. После подведения электроэнергии по постоянной схеме скважины оборудуются эксплуатационными погружными насосами. Для постоянной эксплуатации может быть использован насос типа ЭЦВ.

Возможно использование насосов других марок, обеспечивающих необходимую производительность и напор.

Для управления данными насосами выбирается устройство полной защиты двигателя обеспечивающее включение/выключение насоса, его защиту по максимальному току и «сухому пуску», индикацию рабочего состояния. Для исключения опасности возникновения в системе гидроудара станция управления обеспечивает подключение насоса по схеме «звезда-треугольник» с растянутым переключением.

Электропитание к насосу подается посредством подводного многожильного кабеля, соединение которого с моторным кабелем осуществляется посредством специальной кабельной муфты с водонепроницаемым соединением.

От насоса вода поступает по специальным водоподъемным колоннам, состоящим из стальных труб, закрепляемым на оголовке устья водозаборной скважины.

Следует отметить, что возможные уточнения параметров скважин по результатам их бурения и опытных откачек могут привести к уточнению комплектации водоподъемного оборудования.

Крепление скважин

Крепление стенок водозаборных скважин при бурении в рыхлых неустойчивых породах, а также при перекрытии водоносных горизонтов производят обсадными трубами.

При бурении водозаборных скважин используют, как правило, металлические обсадные бесшовные муфтового соединения и электросварные прямошовные трубы.

Трубы муфтового соединения выпускаются диаметрами от 114 до 508 мм с толщиной стенки от 6 до 12мм с короткой, нормальной и удлиненной резьбой. Длина труб от 9,5 до 13м (в партии допускается поставка до 20% труб от 6 до 9,5 м и не более 10% труб длиной от 5 до 8 м).

С целью упрощения конструкции и снижения расхода металлических обсадных труб следует применять при креплении водозаборных скважин обсадные трубы муфтового соединения с обточенными муфтами. Рекомендуемые диаметры обточенных муфт приведены в табл.21.

Таблица 21

Диаметры обточенных муфт для обсадных труб, мм

Наружный диаметр обсадной трубы	Наружный диаметр муфт
необточенных	обточенных
		236,5

Трубы большого размера соединяются при помощи сварки.

Стальные электросварные прямошовные трубы выпускаются диаметрами от 426 до 1420 мм и длиной не менее 5 м с одним продольным швом. Трубы диаметром от 820 до 1420 мм, длиной не менее 5 м могут иметь два продольных шва, а в трубах диаметром 426-720 мм, длиной не менее 10 м допускается один поперечный шов.

Для крепления скважин небольшого диаметра (наблюдательные скважины) можно использовать тонкостенные обсадные металлические трубы ниппельного соединения.

Перед спуском металлических труб, скважину следует проработать новым долотом со скоростью 25-30 м/ч и промыть.

Обсадные трубы предварительно подготавливают к спуску, проводят проверку и смазку резьбы, замер длины труб, установку башмака, стоп-кольца и обратного клапана для цементирования и др. первые 3-4 нижние муфты при спуске колонны обсадных труб приваривают к трубам. При установке в колонне обратного клапана следует периодически подливать в колонну промывочную жидкость с тем, чтобы она имела достаточную массу для нормального спуска.

Для крепления водозаборных скважин также применяются трубы из полимерных материалов.

Такие трубы, в отличие от металлических, обладают высокой стойкостью против коррозии, не подвержены зарастанию минеральными отложениями, имеют небольшую плотность и низкие потери напора на трение при откачке и др. В основном, для крепления скважин используют трубы из полиэтилена низкой плотности (ПНП) и высокой плотности (ПВП).

Недостаток этих труб – низкая механическая прочность, резко снижающаяся при надрезах, ограничивает область их применения глубиной до 150 м. соединение полиэтиленовых труб производят методом контактной сварки, сваркой методом трения, а также с помощью резьбовых соединений, как правило, труба в трубу.