Глубокие артезианские скважины

Глубокие артезианские скважины в основном лишены вышеперечисленных дефектов. Тем не менее, прекратилась подача воды, понизился уровень или вода поступает мутная, грязная иногда даже с неприятным запахом. В таких случаях возможны две ситуации:

Первый случай: колонна разгерметизировалась, происходит подтекание внутрь эксплуатационной колонны грязной грунтовой воды.

Второй случай: возникший перепад уровня грунтовых вод, попавших в затрубное пространство, и непосредственно скважинной воды приводит к тому, что грунтовые воды продавливают прослои глины, которые обжимают колонную Затем с грязью, глиной и частицами песка проникают в водоприемную часть скважины, рис. 57.

 

Рис. 57. Продавливание глинистого пласта.

Решение: в обоих случаях рекомендуется провести комплекс геофизических исследований: каротаж и видеосъемку внутри колонны. В зависимости от результатов геофизических исследований возможны либо замена эксплуатационной колонны, либо чистка и промывка скважины, либо бурение глубже до следующего водоносного горизонта (при этом устанавливается вторая колонна).

Зачастую эти реанимационные мероприятия отнимают столько времени и затрат, что легче пробурить новую скважину. При этом старую скважину необходимо ликвидировать.

 

Промышленные скважины

Первый случай: возможность ремонта и реконструкции старых, но еще действующих водозаборных узлов, в том числе скважин, амортизационный срок (25-30 лет) которых уже исчерпан, устанавливается индивидуально по каждому объекту.

Решение: в большинстве случаев такие скважины имеют ремонтный (запасной) диаметр, что позволяет проводить реконструкцию путем установки новой эксплуатационной колонны с уменьшенным диаметром. Как правило, стоимость капитального ремонта скважин составляет до 40 процентов от затрат на новое бурение скважины. Экономия средств существенная. Кроме того, если заказчика не устраивает качество воды, то возможен переход на следующий, более глубокий водоносный горизонт. При этом работы будут проводиться от забоя имеющейся скважины, что по затратам почти вдвое дешевле, чем бурение новой скважины. В таких случаях нет необходимости переделывать ремонтную и разрешительную документацию. [7]

 

Диагностика скважин с помощью видеокамер

Диагностика состояния скважины может производиться с применением видеокамеры, рис. 58, позволяющей просматривать состояние внутренней поверхности эксплуатационной колонны скважины, в том числе и в подводном положении. Глубина исследования может достигать 100м.

 SHAPE \* MERGEFORMAT  

Рис. 58. Скважинная видеокамера.

Целью видеодиагностики скважин является определение технического состояния скважины: наличие интервала перфорации эксплуатационной колонны и ее типа (дырчатая, щелевая), герметичность резьбовых или сварных соединений труб колонны, выявление дефектов в колонне. При диагностике скважин, пробуренных на известняк, определяется глубина посадки обсадной колонны, ее техническое состояние, а также состояние открытого ствола скважины. Затем принимается решение о проведение таких операций, как очистка скважин и их ремонт. [8]

 

Приложение

Таблица 1

Минимальная допустимая разность диаметров ствола скважины и муфты обсадной колонны

Номинальный диаметр обсадной колонны, ммРазность диаметров  EMBED Equation.3 Номинальный диаметр обсадной колонны, ммРазность диаметров  EMBED Equation.3 114,315,0273,135,0127,0298,5139,720,0323,935,0-45,0146,1426,0168,325,0

Таблица 2

Наружные диаметры долот

9315132097161349112190394120215445132245490140269*145295*

Таблица 3

Характеристики обсадных труб

Условный диаметр, ммТолщина стенки, ммВнутренний диаметр, ммДиаметр муфты, ммДиметр обточенной муфты, мм1146102,313312712761151461401406127,71591521466,51331661591686,5155,31881801787163,81981901947179,72162102197205,12452352458228,52702602738257,12992872998282,53243143249305,93513403409321,7365356351933337636737793594023904079388,4432420Продолжение таблицы 3

Условный диаметр, ммТолщина стенки, ммВнутренний диаметр, ммДиаметр муфты, ммДиметр обточенной муфты, мм4261040645144050811486533521630*12606--720*12696--820*12796--920*12896--1120*121096--1220*121196--1320*121296-- *Трубы электросварные

 

Таблица 4

Поливинилхлоридные трубы (ПВХ)

Диаметр, ммТолщина стенки, мм11081271014012

Таблица 5

Обсадные трубы геологоразведочного сортамента

Нужный диаметр, ммТолщина стенки, ммВнутренний диаметр ниппеля, ммМасса 1 м трубы, кг735636,4895798,410859810,9127511713,6146513615,7

Таблица 6

Рекомендуемые типы фильтров

Водосодержащие породыРекомендуемые типы фильтров12Скальные и полускальные устойчивые породыФильтры не устанавливаютСкальные и полускальные не устойчивые породы. Гравийно-галечниковые отложения с крупностью частиц от 20 до 100мм (>50%мас.)Трубчатые фильтры с крупной и щелевой перфорацией. Каркасно-стержневые фильтры.Продолжение таблицы 6

12Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от 1 до 10 мм, с преобладающей крупностью от 2 до 5мм (>50% мас.)Трубчатые и стержневые каркасы с водоприемной поверхностью из проволоки или без неё. Трубчатые или стержневые каркасы с водоприемной поверхностью из проволоки, сетки или штампованного листа.Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0,25 - 0,50 мм (>50% мас.)Сетчатые и гравийно-обсыпные фильтры с уширенным контуром. Возможно применение двухслойных фильтров.Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц от 0,1 до 0, 25 мм (>50% мас.)Гравийно-обсыпные фильтры с уширенным контуром. Возможно применение двухслойных фильтров.Пески различной зернистости при наличии устойчивой кровлиБесфильтровые скважины

 

Таблица 7

Размеры проходных отверстий фильтров, мм

Тип фильтраРазмеры отвестий при коэффициенте неоднородности породη₁≤2η₁>2Круглый(2,5-3)d₅₀(3-4)d₅₀Щелевой(1,25-1)d₅₀(1,5-2)d₅₀Сетчатый(1,5-2)d₅₀(2-2,5)d₅₀Проволочный1,25d₅₀1,5d₅₀ Примечания: 1. d₁₀, d₅₀, d₆₀ – размеры частиц, содержание которых по массе составляет соответственно 10, 50 и 60%

2. Меньшие значения размеров проходных отверстий относятся к мелким пескам, большие – к крупным.

Таблица 8

Значения коэффициентов α для различных пород

ПородаКоэффициент фильтрации, м/сутКоэффициент αПесок мелкозернистый2-590Песок среднезернистый5-1560Песок крупнозернистый15-3050Песчано-гравийные отложения30-7030Известняк слаботрещиноватый90Известняк среднетрещиноватый60Известняк сильнотрещиноватый 30

Таблица 9

Отечественные самоходные буровые установки для вращательного бурения

ПараметрыПБУ - 2УБР - 12УРБ - 2А2УРБ - 3А31БА - 15ВУБВ - 6001234567Глубина бурения шнеками, м5050----Глубина бурения, м100100200500500-89бт;

600-73бт600Начальный диаметр бурения, мм190190190243394410Конечный диаметр бурения, мм93939393190215Диаметр бурильных труб, мм505060,360,3;

7389;

73114Частота вращения, об/мин25-220от 50

до

268140;

225;

325;110;

190;

31465;

130;

245105; 183Производительность насоса, л/с3101011,91032Грузоподъемность, кН262540150200500

 

Таблица 10

Зарубежные самоходные буровые установки для вращательного бурения

ПараметрыTH5TH10T2WT3WT4WRD2040К70К50К70КIIIIIГлубина бурения, м1003004505301000700100014001550Начальный диаметр бурения, мм610305508508762Конечный диаметр бурения, мм152190190190Длина/

диаметр бурильных труб, мм3/

763(6,1)/

89; 1026,1/

89; 102; 1146,1/

89; 1147,6/

89; 1149,1/

89; 114; 140Частота вращения, об/мин0-1000-100105-145105-145105-145КомпрессорПодача м³/мин*до 35до 2025,4; 30,325,4; 30,335,4Давление, бардо 25до 218,3 – 24,18,3 – 24,124,13Буровой насосПодача, л/мин7571135/

568**11351135**Давление, бар68/

202020Грузо-подъемность, кН100220204340635498544* Внешний компрессор.

** Буровой насос выбирается в зависимости от диаметра скважины и специфики бурения.

 

 

Таблица 11

Погружные центробежные насосы.

Тип насоса (ЭЦВ и GRUNDFOS)Подача м³/чНапор, мДиаметр, ммЭЦВ41,6 - 430-13095ЭЦВ52,5 - 6до 130114ЭЦВ66-16до 250142ЭЦВ820-63до 300186ЭЦВ1063-210до 300234ЭЦВ12120-400до 400281ЭЦВ14120-500до 600328SQ10,5-1,535-16074SQ21,5-335-12074SQ31,5-3,530-11074SQ53-615-7074SP11190101SP22350101SP33340101SP55400101-140SP88500101-140SP1414150101-140SP1717500140-175SP3030500142-192SP4646350145-192SP6060300146-195SP7777280200-209SP9595230200-205SP125125400222-229SP160160360222-229SP215215380241 Примечание. ЭЦВ6-16-90 (6 - диаметр в дюймах, 16 - подача м ³ /ч, 90-напор в метрах); SQ(P)2-150 (2 - подача м ³ /ч, 150 - напор в метрах), 1 дюйм= 25,4 мм.

 

Таблица 12

Основные параметры водоструйных насосов.

ПараметрыТипоразмер насосаНВ-89НВ-108УНВ-127/168ТипВодоструйный эжекторныйПривод:Буровой насосПодача, м³/ч141616-18Напор, МПа2,02,53,5-4,0Подача водоструйного насоса (м³/ч)

при высоте подъема воды, м:0-1020353210-3015242030-506101550-70351070-90005Диаметр фильтровой колонны, мм89108127, 146, 168Уплотнительный элемент:Марка резины3826 СКН (ГОСТ-7338-65)3826 СКН (ГОСТ-7338-65)РУП-85 ПГРВ (ТУ-38105972-76)Относительное удлинение при разрыве, %300-500Проявление хрупкости при температуре, ˚С- 30… - 50Стойкость в агрессивной средеМаслонефтестойкаяМасса, кг6916

 

 

Таблица 13

Тампонажные растворы и смеси.

 

 

Тампонажные растворы и смеси.

Назначение8Растворы и смеси на основе минеральных вяжущих1. Для пористых и мелкотрещиноватых пород с малой и средней интенсивностью поглощения;

2. В качестве базового для тампонажных смесейДля малых пластовых давлений и уменьшения поглощения раствора.Для высоких пластовых давленийДля соленосных отложений, агрессивных подземных водОсновные свойства (характеристики)7Хорошая текучесть и прокачиваемостьМалая водоотдача, хорошие закупоривающие свойстваПрочный камень, малая проницаемость, упругостьХорошая прокачиваемость, сцепляемость с породами и трубами, совместимость с другими реагентамиПлотность т/м³61,8-1,91,4-1,61,95-2,31,95-2,0Сроки схватывания, ч-минОкончание510-0018-0012-003-50.. 1-50Начало42-002-002-000,50..1-50В/Ц30,50,95-1,20,33-0,350,5Состав2Тампонажный портландцемент ПЦТ (ГОСТ 1581-85)ПЦТ – до 40%; диатомит, трепел, опока – до 45%; доменный шлак – до 20%ПЦТ – до 20%; гематит, барит – до 75%; доменный шлак – до 20%ПЦТ, затворенный на насыщенном растворе солей; NaCl – 26,4%, MgCl-36,0%, CaCl₂-42,3%, Na₂SO₄-14,4%Тип растворов и смесей1БазовыйОблегченныеУтяжеленныеСоляные

Продолжение таблицы 138Для соленосных отложений, агрессивных подземных водУменьшение поглощения в кавернозных породах с интенсивным поглощениемДля зон интенсивных поглощенийДля зон интенсивных поглощений7Прочный непроницаемый камень, корозионностойкийПовышенная вязкостьХорошие закупоривающие свойстваСокращение сроков схватывания61-851,81,8-1,841,8-1,851,67-1,68510-0010-004-40… 5-051-00… 2-001-00… 1-6849-002-003-15… 3-500-50… 1-500-40… 1-5030,80,50,50,50,62ПЦТ- до 50%; кварцевый песок – до 50%ПЦТ с наполнителями – до 3% (хлопковые отходы, волокна асбеста, отходы кордного волокна и др.)ПЦТ с добавлением бентонита – 4-10% и CaCl – 4%ПТЦ с добавлением ускорителей схватывания от 2 до 10%; СаCl₂, Na₂CO₃, NaCl, NaOH, NaSiO₃Гипс строительный с добавлением 0,5-1,0% замедлителей схватывания (КМЦ, ССБ, гипан, ПАА и др.)1ПесчанистыеВолокнистыеГлиноцементныеБыстросхватывающиеся

Продолжение таблицы 138Растворы и смеси на основе полимеровДля зон интенсивных поглощенийТампонажные пастыДля зон интенсивных поглощений, приуроченных к крупнотрещиноватым и кавернозным породам7Высокая седиментационная устойчивость, небольшая проницаемость камняТвердеющая, нерастекаемая, но прокачиваемая масса с высокой начальной пластической прочностьюНетвердеющая, нерастекаемая, но прокачиваемая масса с пластической прочностью 32 кПа через 1 ч перемешивания; скорость восстановления структуры через 1 сут. твердения – 0,26 кПа/мин61,21,41,8-1,851,76-1,6251-20… 3-303-00… 1-103-45… 4-4541-00… 3-002-00… 0-502-35… 2-4530,5-0,62Глинистый раствор плотностью 1,1-1,4 т/м³ – 58-65%; 30%-ный формалин – 10-16%, состав ТС-10 – 25-26%Карбамидная смола М19-62, отверждаемая 30%-ным водным раствором хлорного железа 0,5-1,0%Массовые части ПТЦ – 100; гипан – 1,0; CaCl₂ – 3,0-5,0ПЦТ – 100 кг; Бентонит – 200-500 кг; сульфат алюминия – 30 – 60 кг; вода – 0,75-1,25 м³1Отверждаемый глинистый растворТампонажная смесь СКМ-9Гипаноцементная пастаГлиноцементная паста
Таблица 14

Ускорители схватывания и твердения.

РеагентУсловия примененияКоличество реагента, % от массы цементаПримечаниеХлорид кальция

CaCl₂

(ГОСТ 450-77)

 

Положительные температуры≤2Разжижает цементные растворы, сильный ускоритель схватывания

 

Отрицательные температуры до - 10 ˚С2-8

Наружные отрицательные температуры до -25˚С≤18

Тампонирование в солевых (NaCl, KCl) пластахДо насыщенияХлорид натрия

NaCl, хлорид калия KCl (ГОСТ 13830-84, ТУ 113-13-14-82)

 

Положительные температуры≤2Несколько разжижает цементные растворы

 

Отрицательные температуры до - 10 ˚С1-4

Наружные отрицательные температуры до -25˚С≤15

Тампонирование в солевых (NaCl, KCl) пластах≤15

Углекислый натрий

Na₂CO₃ (кальцинированная сода)Положительные температуры до 130˚С

1-5

 

Пластифици-рует смеси с гипаном и ПААСульфат натрия

Na₂SO₄,

сульфат калия

K₂SO₄

(ГОСТ 6318-77, ГОСТ 4145-74)Положительные температуры

 

 

1-6

 

Жидкое стекло

 

Положительные температуры, растворы на основе шлаков и зол5-15

 

Уменьшает прочность цементного камня
Продолжение таблицы 14

Мочевина

(карбамид)

Положительные температуры0,1-1,0Не вызывает коррозию труб

 

 

Отрицательные температуры до - 8 ˚С15,00

Едкий натр NaOH

 

Положительные температуры0,3-0,8Отрицательные температуры до - 5 ˚С

 

Таблица 15

Регуляторы реологических свойств

РеагентУсловия примененияКоличество реагента, % от массы цементаПримечаниеКССБ

 

Необходимость снижения В/Ц для повышения прочности камня0,1-7,0

 

Уменьшает вязкость в 1,5 раза, снижает водоотдачуСДБ

То же

0,1-7,0

Уменьшает вязкость и водоотдачуГипан

 

Температура до 150˚С

0,5-1,0

 

Уменьшает водоотдачу, увеличивает вязкость в 1,5-3,5 разаВинная кислотаТемпература до 200˚С0,5-1,0Сильный замедлитель схватывания и тверденияБура

Температура до 150˚С

0,3-1,0

Замедлитель схватыванияПФЛХТемпература до 100˚С0,1-0,3Снижает пенообразованиеХромпик

Температура до 200˚С0,15-0,5

Применяется с СДБ, КССБ, КМЦ, гипаномГИФ-1

 

Необходимость снижения В/Ц для повышения плотности камня0,1

 

Вызывает пенообразование

Полимерный реагент ВРП-1Температура до 75˚С0,002-0,008

То же

Таблица 16.

План-график сооружения водозаборной скважины глубиной 400 м.

Наименование работ20002001НоябрьДекабрьЯнварьФевральмартАпрель123123123123123123Обсуждение и подписание договора на сооружение скважины Составление проектно-сметной документации, получение разрешения на бурение Бурение скважины, в том числе подготовительные работы Вскрытие и освоение водоносного горизонта Обвязка скважины, установка водоподъемного оборудования Сдача скважины заказчику

 SHAPE \* MERGEFORMAT  

 

Список литературы

1. С.В.Гуляк. Повышение достоверности опробования гидрогеологических скважин при использовании погружных насосных установок.

2. Новые технические средства и технологии для бурения скважин на воду и нерудное сырье. А.М.Коломиец, Б.И.Зайцев, С.И.Голиков.

3. Бурение разведочных скважин. Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н. Башкатов. Москва «Высшая школа» 2007.

4. Р.А. Ганджумян, А.Г.Калинин, Н.И.Сердюк. Расчеты в бурении. Справочное пособие. Москва, РГГРУ,2007г.

5. С.В.Пенкевич. Методические указания к расчету эрлифта при откачке из гидрогеологических скважин. М. МГГРУ, 2003.

6. И.Д.Бронников, В.В.Куликов. Проектирование скважин на воду. Учебное пособие. Москва 2010.

7. Материалы компании «Гидроинжстрой» http://www.burovik.ru

8. Материалы компании «Командор» http://www.well-water.ru