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.

Проектирование конструкции скважины при роторном способе бурения.

1. Диаметр водоприемной части скважины:

d_вч=214 мм.

2. Уточняем диаметр долота для бурения водоприемной части по ГОСТу на долота: d_вч=214 мм.

3. Внутренний диаметр эксплуатационной колонны определяют из условия наличия зазора между долотом и колонной

d_эк=d_вч+8=214+8=222 мм.

4. Наружный диаметр эксплуатационной колонны

Уточняем диаметр по ГОСТу.

d_эк^вн=259 мм.

d_эк^н=273 мм

5. Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну:

d_эк^д=d_эк^м+2б

где d_эк^м – диаметр муфты эксплуатационной колонны

б – зазор между стенками скважины и наружной поверхностью муфты

d_эк^д=273+2•20=313 мм.

6. Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну уточняют по ГОСТу:

d_эк^д=349,2 мм.

7. Внутренний диаметр направления:

d_н^в= d_эк^д +50=349,2+50=399,2 мм.

8. Уточняем внутренний и наружный диаметр направления по ГОСТу на обсадные трубы:

d_н^в=406 мм.

d_н^н=426 мм.

9. Выбираем диаметр долота для бурения под направление

d_н^б=d_н^н +50=426+50=476 мм.

10. Уточняем диаметр долота для бурения под направление по ГОСТу на долота:

d_н^д=490 мм.

11. Глубину бурения под направление принимаем L_н=6 м.

12. Длина эксплуатационной колонны

L_эк=Н_кр+h_з=235+1=236 м.

Н_кр – глубина кровли залегания водоносного горизонта.

h_з – глубина заглубки в водоносный горизонт.

 

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.

Технические характеристики буровой установки УБВ-600.

Параметры	Значения
Основной способ бурения	Вращательный с промывкой
Глубина бурения	600 м. Диаметр 114 мм.
Рекомендуемые диаметры скважин, мм: начальный- конечный-
Транспортная база	КрАЗ – 257 (2 шасси)
Силовой привод	ЯМЗ-238 2 двигателя 150х2
Мачта	Телескопическая наклонная
Высота до оси кронблока, м.	22,4
Длина бурильной трубы/свечи, м.
Механизм вращения	Ротор
Частота вращения (основные передачи), об/мин	105, 183
Число передач основных и вспомогательных	2/3
Крутящий момент, кгс•м
Буровой насос	9МГр-61 - 2 насоса
Подача максимальная, л/с
Давление максимальное, кгс/см^3
Компрессор	КТ-7
Подача, м^3/мин	5,3
Давление, МПа	0,8

 

Проводим проверку установки на грузоподъемность проверкой условия Q_k<[Q].

Q_k=q₁•L• (1-(р_ж/р_м))=41,1•236(1-(1200/7850))=8251,7 кг=8,286 т

q₁ – масса 1 метра обсадной колонны

р_ж и р_м – плотности жидкости и стали соответственно

L – длина обсадных труб

8,286 т<32 т

Установка подходит.

 

Диаметр бурильных труб выбираем из условия: d_бт=0,45•d_д

Под водоприемную часть:

d_бт=0,45•214=96,3 мм.

Уточняем по ГОСТу d_бт=102 мм.

Под эксплуатационную часть:

d_бт=0,45•349,2=157 мм.

Уточняем по ГОСТу d_бт =168 мм.

Диаметр утяжеленных бурильных труб

d_убт=(0,7-0,8) d_д

Под водоприемную часть

d^в_убт=0,7•214=149,8 мм.

Уточняем по ГОСТу d^в_убт=178 мм.

Под эксплуатационную:

d^эк_убт=0,7•349,2=244,4 мм.

Уточняем по ГОСТу d^эк_убт=203 мм.

 

Выбор конкретных типоразмеров породоразрушающего инструмента осуществляется в зависимости от свойств горных пород и диаметров бурения по проектной конструкции скважины с учетом существующей номенклатуры по действующим ГОСТам и отраслевым нормалям.

Принимаем по ГОСТу 20692-75 следующие долота:

Для бурения под направление – Д490СГ.

Для бурения под Эксплуатационную колонну – Б-349,2СЦВ.

Для бурения принимаем долото 3Л-214.

 

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.