Геолого-технические условия бурения скважины.

Пояснительная записка

по курсовому проекту по курсу

бурение скважин на воду

 

Студента группы РТ-01-1

Алещева А. А.

Руководитель курсового проекта: Acc. Хоменко В. Л.

 

Днепропетровск 2005г.

 

Содержание

Введение. 3

1. Геолого-технические условия бурения скважины. 3

2. Выбор и расчет водоприемной части скважины. 4

Расчет водоприемной части. 4

3. Выбор водоподъёмной установки. 4

Расчет эрлифта. 5

Расчет водоподъемника. 6

4. Выбор способа бурения и проектная конструкция скважины. 7

Проектирование конструкции скважины при роторном способе бурения. 7

5. Выбор бурового оборудования и инструмента. 8

Технические характеристики буровой установки УБВ-600. 8

6. Выбор очистного агента. 9

7. Технология бурения. 10

Подготовительные работы.. 10

Общий порядок сооружения скважины. 10

Забурка скважины под направление. 10

Расчет цементирования под направление. 10

Бурение по продуктивным толщам. 11

Расчет цементирования эксплуатационной колонны. 11

8. Вскрытие и освоение водоносного горизонта. 12

Бурение по водоносному горизонту. 12

9. Монтаж фильтра и водоподъемной установки. 13

10. Техника безопасности. 14

Список литературы. 15

 

 

Введение.

Курсовое проектирование по бурению скважин на воду является важным этапом в подготовке студентов и преследует цель закрепления теоретических знаний по курсу, выработки навыков применения этих знаний для решения конкретных инженерных задач в комплексе.

Курсовой проект включает пояснительную записку и графическое приложение. Пояснительная записка должна иметь объем не более 20-25 страниц текста на листах стандартного формата А4.

Данный курсовой проект предусматривает бурение разведочно-эксплуатационной скважины для питьевого водоснабжения, проектная глубина которой составляет – 260 метров.

 

Геолого-технические условия бурения скважины.

Данный геологический разрез представлен следующими породами: суглинок, мел, лесс, глина, известняк, песчаник, аргиллит, песок мелкозернистый. Категория по буримости - II-VII. При бурении возможны следующие осложнения: сужение ствола скважины при набухании глин, частичное поглощение промывочной жидкости в известняках. Геологический разрез и краткая его характеристика, включающая мощности пластов и категорию пород по буримости приведены в графической части проекта на ГТП.

Водоносный горизонт сложен мелкозернистым песком. Имеет мощность 25 метров. Категория по буримости – II-ая. Глубина залегания кровли водоносного пласта 235 метров. Проектный дебит – 21 м³/ч. Статический и динамический уровни соответственно равны 19 и 40 метров.

Глубина подошвы слоя	Краткое описание	Мощность слоя	Категория по буримости	Зоны возм. осложнений
	Суглинок		II
	Мел		III
	Суглинок		III
	Лесс		II
	Глина		IV
	Мел		III
	Известняк		VII	Част. погл.
	Песчаник		V
	Аргиллит		VI
	Песок мелкозернистый		II

 

Выбор и расчет водоприемной части скважины.

Тип водоприемной части зависит от характера пород водоносного горизонта. Так как водоносный горизонт сложен мелкозернистым песком II-ой категории по буримости, то принимаем фильтровую водоприемную часть. В соответствии с рекомендациями СНиП II-31-74 по выбору фильтров принимаем трубчатый фильтр с однослойной гравийной обсыпкой.

Расчет водоприемной части.

Так как мощность пласта более 10 метров, то принимаем диаметр водоприемной части, а рассчитываем длину.

L=Q/(B•d•V_ф•W)

 

Q – дебит скважины; d – диаметр водоприемной части; V_ф – допустимая скорость фильтрации воды; W – скважность фильтра. Принимаем W равной 1.

V_ф=65•³/ К_ф

К_ф – коэффициент фильтрации, м/сут; коэффициент фильтрации принимаем равным - К_ф =5 м/сут.

V_ф=65•³/ 5=111,2 м³/сут = 4,7 м³/ч

Диаметр каркаса фильтра по ГОСТу на обсадные трубы принимаем Ø 114 мм.

d_ф=(d_к+2))=114+2•50=214 мм

d_к – диаметр каркаса

) - толщина обсыпки принимаем=50 мм

L=21/(3,14•0,214•4,7•1)=6,6 м

Принимаем L=7 м.

Диаметр отверстий = 3•0,25=0,75

Длина надфильтровой трубы принимается равной из условия ее выхода из под башмака эксплуатационной колонны не менее чем на 5 м, исходя из этого принимаем длину надфильтровой трубы – 14,5 м. Длину отстойника принимаем равной 9,5м.

Общая длина фильтра будет равна:

L_ф=7+14,5+9,5=30 м.

Проверка фильтра по его водопропускной способности: должно выполняться условие f>Q, в свою очередь

f=V_ф•d•B•L=4,7•0,214•7•3,14=22,11 м³/ч

Фильтр удовлетворяет заданным условиям так как 22,11>21.

 

Выбор водоподъёмной установки.

Условие работы водоподъемников в период откачек и постоянной эксплуатации не одинаковы. В первом случае вода, как правило, содержит много механических примесей, во втором – она должна быть свободна от них. Продолжительность откачек по сравнению со сроком эксплуатации скважины ничтожно мала. Кроме того, в процессе откачек и количества отбираемой воды и динамический уровень сильно меняются. Во время эксплуатации они близки к постоянному. Поэтому для опытной откачки следует использовать в первую очередь эрлифты, а для постоянной эксплуатации насосы с более высоким КПД. В соответствии с рекомендациями по выбору типа водоподъемной установки для постоянной эксплуатации принимаем погружной центробежный насос типа ЭЦВ.

Расчет эрлифта.

1. Определяем глубину погружения смесителя от уровня излива

H=h•k

h – глубина динамического уровня воды от уровня излива

k – коэффициент погружения. принимаем =2,5

H=50•2,5=125 м.

2. Определение удельного расхода воздуха

V₀=h/(с•lg((h•(к-1)+10)/10))

с – коэффициент, зависящий от коэффициента погружения = 13,1

V₀=50/(13,1•lg((50•(2,5-1)+10)/10))=4,11 м³ на один м³ поднятой воды

3. Полный расход воздуха

W_в=Q•V₀/60

где Q – дебит

W_в=21•4,11/60=1,44 м³/мин.

4. Пусковое давление воздуха

р₀=0,1•(к•h-h₀+2)

где h₀ – глубина статического уровня воды

р₀=0,1•(2,5•50-29+2)=9,8 кг/см³

5. Рабочее давление воздуха

р_р=0,1•[h•(k-1)+5]=0,1•[50•(2,5-1)+5]=8 кг/см³

6. Расход эмульсии непосредственно выше форсунки

q₁=(Q/3600)+(W/60•(р_р-1))=(21/3600)+(1.44/60•(8-1))=0.0093 м³/с

7. Расход эмульсии при изливе

q₂=(Q/3600)+(W/60)=(21/3600)+(1,44/60)=0,0298 м³/с

8. Площадь сечения водоподъемной трубы у форсунки

w₁=q₁/v₁=0,0093/2,1=0,0044 м²

v₁ – скорость движения эмульсии у форсунки. Принимаем = 2,1 м/с

9. Площадь сечения водоподъемной трубы у излива

w₂=q₂/v₂=0,0298/7=0,0043 м²

v₁ – скорость движения эмульсии на изливе. Принимаем = 7 м/с

10. Внутренний диаметр водоподъемной трубы

d=/(4•w₂/B)=/(4•0.0043/3.14)=0.074 м.

Принимаем диаметр водоподъемных труб равным 76 мм ГОСТ 6238-77.

Диаметр воздухопроводных труб принимаем равным 27 мм ГОСТ 3262-75.

11. Производительность компрессора:

W_k=1,2•W_в=1,2•1,44=1,728 м³/мин.

12. Рабочее давление компрессора

р_к= р_р+0,5=8+0,5=8,5 кг/см³

13. Расчетная мощность на валу компрессора

N_k=N₀•p_k•W_k=1,18•8,5•1,728=17,33 кВт

N₀ – удельная мощность = 1,18 кВт.

14. Действительная мощность на валу компрессора

N_д=1,1•N_k=1,1•17,33=19,06 кВт.

15. Коэффициент полезного действия установки

0=1000•Q•h/(1,36 •N_д•75)=1000•21•50/(1,36•19,06•75•3600)=0.15

Принимаем в качестве компрессора для эрлифта компрессор КТ-7.

Расчет водоподъемника.

Выбор марки водоподъемника определяется по дебиту скважины и напору, который должен развить насос.

Н_м=Н_гд+Н_вр

Н_м – манометрический напор

Н_гд – геодезическая высота подачи

Н_вр – потери напора

Н_гд=h_д+h_и=40+10=50 м.

h_и – высота излива

h_д – динамический уровень

h_и – высота излива

Н_вр=0,1•Н=0,1•55=5,5 м.

Н – длина напорного трубопровода.

Н= Н_гд+h_з=50+5=55 м.

h_з – заглубление насоса под динамический уровень, принимаем = 5м.

Н_м=Н_гд+Н_вр=50+5,5=65,5 м.

 

Эксплуатационные потери: Н_э=0,08•Н_м=0,08•65,5=5,24 м.

Общий напор равен Ноб=Н_м+Н_э=65,5+5,24=70,74 м.

Исходя из данных расчета напорной характеристики, которую необходимо обеспечить, принимаем центробежный погружной насос марки ЭЦВ8-25-100, который удовлетворяет нашим требованиям.

Диаметр водоподъемной трубы 76 мм.

Рабочая характеристика насоса приведена в графической части проекта.

Модернизация насоса

Излишек напора:)Н=Н^н_м-Н_м=100-70,74=29,26 м.

Напор, развиваемый одной ступенью насоса: Н₁=Н_нм/N_ст=100/7=14,3 м.

Количество снимаемых ступеней:)N_ст =)Н/Н₁=29,26/14,3=2,046

Принимаем)N_ст=2.

 

Выбор способа бурения и проектная конструкция скважины.

Выбор способа бурения производится на основе предварительного изучения геолого-технических условий бурения, а также по ранее пробуренным на данной территории скважинам и в соответствии с рекомендациями по выбору способа бурения. Принимаем роторный способ бурения с прямой промывкой.

Выбор бурового оборудования и инструмента.

Выбор буровой установки осуществляется с таким расчетом, чтобы значение таких ее параметров технической характеристики, как глубина бурения, начальный и конечный диаметры бурения соответствовали (были больше или равны) значениям аналогичных параметров конструкции скважины. Учитывая вышесказанное выбираем установку УБВ-600.

Выбор очистного агента.

Геологический разрез сложен мягкими и средними породами II – VII категорий по буримости. При бурении возможны следующие осложнения: сужение ствола скважины при набухании глин, частичное поглощение в известняках, осыпание аргиллитов, поглощение промывочной жидкости в песках. Поэтому в интервале залегания этих пород предполагается применение нормального глинистого раствора со следующими свойствами: плотность 1,1 – 1,2 г/см³; условная вязкость 20 – 22 с.; содержание песка не более 4%; водоотдача 8 – 10 см³ за 30 мин; толщина глинистой корки 1 – 2 мм. Для получения такого раствора необходимо добавить реагент УЩР (15 – 20%).

 

Технология бурения.

Подготовительные работы

Всё буровое и вспомогательное оборудование размещают на специальной площадке. Размещаются заземления, водные емкости, дом-общежитие, буровая установка.

Техника безопасности.

1. Общие требования

1.1. К работе допускаются лица, достигшие 18 лет, прошедшие медицинский осмотр и курсовое обучение по профессии.

1.2. При поступлении на работу бурильщик должен пройти у инженера вводный инструктаж по Т.Б., а перед непосредственным допуском к работе – инструктаж на рабочем месте у руководителя работ на объекте.

1.3. Через каждые 6 месяцев работы помощник бурильщика должен проходить повторный инструктаж по безопасному ведению работ и не менее 1 раза в год проверку знаний.

1.4. Все операции, выполняемые на высоте более 1,5 м должны проводиться со специальных площадок, огражденных перилами, на высоте 3 м – с применением специальных крепежных поясов.

1.5. Применение открытого огня и курение разрешается только в специально отведенных местах.

1.6. При несчастных случаях необходимо оказать первую медицинскую помощь, затем сообщить буровому мастеру и вызвать скорую медицинскую помощь.

1.7. Прокладка подъездных путей, сооружение буровой установки, размещение оборудования, устройство оборудования отопления, освещения должны производиться по схемам и типовым проектам монтажа, утвержденным руководством.

 

Список литературы.

1. Методические указания по курсовому проектированию «Бурение скважин на воду», Кожевников А.А. – Днепропетровск, 1984.

2. Справочник по бурению скважин на воду под редакцией проф. Башкатова Д. Н. – М.: Недра, 1979.

3. Справочник по бурению скважин на воду под редакцией проф. Дубровского В. В. – М.: Недра, 1872.

4. Технология бурения геологоразведочных скважин, Винниченко, Максименко. – М.: Недра, 1988.

Пояснительная записка

по курсовому проекту по курсу

бурение скважин на воду

 

Студента группы РТ-01-1

Алещева А. А.

Руководитель курсового проекта: Acc. Хоменко В. Л.

 

Днепропетровск 2005г.

 

Содержание

Введение. 3

1. Геолого-технические условия бурения скважины. 3

2. Выбор и расчет водоприемной части скважины. 4

Расчет водоприемной части. 4

3. Выбор водоподъёмной установки. 4

Расчет эрлифта. 5

Расчет водоподъемника. 6

4. Выбор способа бурения и проектная конструкция скважины. 7

Проектирование конструкции скважины при роторном способе бурения. 7

5. Выбор бурового оборудования и инструмента. 8

Технические характеристики буровой установки УБВ-600. 8

6. Выбор очистного агента. 9

7. Технология бурения. 10

Подготовительные работы.. 10

Общий порядок сооружения скважины. 10

Забурка скважины под направление. 10

Расчет цементирования под направление. 10

Бурение по продуктивным толщам. 11

Расчет цементирования эксплуатационной колонны. 11

8. Вскрытие и освоение водоносного горизонта. 12

Бурение по водоносному горизонту. 12

9. Монтаж фильтра и водоподъемной установки. 13

10. Техника безопасности. 14

Список литературы. 15

 

 

Введение.

Курсовое проектирование по бурению скважин на воду является важным этапом в подготовке студентов и преследует цель закрепления теоретических знаний по курсу, выработки навыков применения этих знаний для решения конкретных инженерных задач в комплексе.

Курсовой проект включает пояснительную записку и графическое приложение. Пояснительная записка должна иметь объем не более 20-25 страниц текста на листах стандартного формата А4.

Данный курсовой проект предусматривает бурение разведочно-эксплуатационной скважины для питьевого водоснабжения, проектная глубина которой составляет – 260 метров.

 

Геолого-технические условия бурения скважины.

Данный геологический разрез представлен следующими породами: суглинок, мел, лесс, глина, известняк, песчаник, аргиллит, песок мелкозернистый. Категория по буримости - II-VII. При бурении возможны следующие осложнения: сужение ствола скважины при набухании глин, частичное поглощение промывочной жидкости в известняках. Геологический разрез и краткая его характеристика, включающая мощности пластов и категорию пород по буримости приведены в графической части проекта на ГТП.

Водоносный горизонт сложен мелкозернистым песком. Имеет мощность 25 метров. Категория по буримости – II-ая. Глубина залегания кровли водоносного пласта 235 метров. Проектный дебит – 21 м³/ч. Статический и динамический уровни соответственно равны 19 и 40 метров.

Глубина подошвы слоя	Краткое описание	Мощность слоя	Категория по буримости	Зоны возм. осложнений
	Суглинок		II
	Мел		III
	Суглинок		III
	Лесс		II
	Глина		IV
	Мел		III
	Известняк		VII	Част. погл.
	Песчаник		V
	Аргиллит		VI
	Песок мелкозернистый		II