Tags: бурение | водоснабжение | конструкции | скважина

Опыт бурения скважин на верхнесарматский водоносный горизонт свидетельствует о том, что главной проблемой является технология вскрытия и оборудования водоносного интервала.

При выборе оптимальной технологии бурения и оборудования проектируемых водозаборных скважин принималось во внимание:

-     предполагаемый геологический разрез и физико-механические свойства водо вмещающих пород;

-      технико-экономические показатели различных способов бурения;

-     уровень технологического совершенства существующих способов вскрытия водоносных горизонтов (исходя из необходимости вскрытия пласта с минимальным нарушением естественной водопроницаемости пласта в прифильтровой зоне);

-     реальные технические возможности специализированных геологических организаций.

Настоящим проектом предусматривается роторный способ бурения, как наиболее рациональный в данных условиях.

Конструкция скважин выбрана в соответствии со способом бурения, глубиной залегания водоносного горизонта, литологическим составом пород, а также глубиной установки и габаритами насосного оборудования. Для более надежной изоляции эксплуатируемых водоносных слоев от вышезалегающих некондиционных вод применена
двухколонная система обсадных труб.

Бурение скважины будет осуществляться самоходной буровой установкой УРБ-ЗАМ.

Настоящим проектом предусматривается следующая технология сооружения скважин:

-     бурение эксплуатационной скважины роторным способом с промывкой глинистым раствором (до кровли водоносного горизонта);

-     бурение колонковым способом с отбором керна для уточнения литологического состава и интервалов залегания водовмещающих пропластков;

-     вскрытие верхнесарматского водоносного горизонта роторным способом с промывкой чистой водой;

-     применение интенсифицирующих обработок для очистки прифильтровой зоны и увеличения дебита скважины;

-     выполнение комплекса геофизических работ на различных этапах сооружения скважины.

Для уточнения геологического разреза, в частности, интервала залегания водоносных пород верхнего сармата и их состава, корректировки посадки кондуктора, эксплуатационной и фильтровой колонн, бурится «пилотная» разведочная скважина колонковым способом без крепления ствола трубами. С глубины 100.0 м скважина проходится с отбором керна укороченными «рейсами». Выход керна должен составлять не менее 90 %.

Диаметр ствола в интервале от 0,0 до 144,0 м - 114 мм. Для бурения используются твердосплавные коронки типа СА - 4.

Для расчленения разреза и выделения водоносных прослоев в разведочной скважине проводятся геофизические исследования:

-      гамма-каротаж в интервале глубин 0,0 - 144,0 м;

-      стандартный электрокаротаж тремя зондами в интервале 0.0 - 144.0 м.

Геофизические исследования будут выполняться геофизическим отрядом.

Причерномор ГРГП. Количество выездов - 1. Расстояние от базы Причерномор ГРГП до площадки бурения скважины - 25 км.

После получения необходимой информации скважина «пилот» тампонируется цементным раствором, а затем приступают к бурению эксплуатационной скважины бескерновым способом.

Используется глинистый раствор с параметрами:

-      удельный вес -1,15-1,16 г/см³;

-      вязкость - 25 - 30 см/с;

-      водоотдача - 10 см /ЗОмин.

Интервал 0,0 - 46,0 м разбуривается долотом 395 мм, затем обсаживается колонной глухих труб от 0,0 до 46,0 м диаметром 324 мм с цементацией затрубного пространства до устья скважины (высота цементного стакана не менее 5 м).

Цементаж выполняется с помощью цементировочного агрегата или бурового насоса. Обязательна предварительная проверка качества цемента на скатываемость.

Далее скважину проходят долотом диаметром 295 мм под эксплуатационную колонну труб диаметром 219 мм. Решение о глубине посадки эксплуатационной колонны принимается руководителем буровых работ в зависимости от выбранных ля эксплуатации водосодержащих прослоев. Решение принимается на основании анализа информации
полученной при проходке скважины «пилот» и геофизических исследований. При выборе интервалов залегания водосодержащих прослоев должны, в первую очередь, учитываться их фильтрационные свойства и литологический состав. Высокие фильтрационные свойства водовмещающих пород обеспечат максимальный эксплуатационный дебит, а отсутствие в их составе пылеватых песчаных и алевритистых фракций исключит «пескование» скважины при эксплуатации.

Настоящим проектом предполагается посадка эксплуатационной колонны на глубину 126,0 м до кровли первого перспективного водоносного прослоя, представленного ракушей с песком. Таким образом, интервал 46,0 - 126,0 м проходится долотом 295 мм.

Необходимо отметить, что в связных, обладающих вязкостью и пластичностью породах, осевая нагрузка на 1 см диаметра долота для шарошечных долот должна составлять 150 - 200 кг, число оборотов ротора в этих породах 130 - 175 об/мин.

В рыхлых породах осевая нагрузка на 1 см диаметра шарошечного долота должна составлять 70 - 150 кг при скорости вращения 150 - 200 об/мин. После проработки и промывки скважины в створе устанавливают эксплуатационную колонну диаметром 219 мм (в интервале 0,0 - 126,0 м) с цементацией затрубного пространства до устья скважины.

Цементирование эксплуатационной колонны производят с помощью цементировочного агрегата ЦА-320. Устье скважины оборудуется цементировочной головкой, на которой устанавливается манометр и кран для перекрытия линии, по которой прокачивается раствор.

До начала крепления скважины необходимо проверить качество цемента на схватывание и провести опрессовку нагнетательной линии. После закачки цементного раствора скважину выдерживают до затвердевания цемента, не менее 48 часов.

После ОЗЦ проводится опрессовка колонны с целью испытания ее герметичности и качества цементажа. Опрессовка производится путем закачки воды буровым насосом (при давлении 3-4 мПа в течение 30 мин). Цементацию признают качественной, если в течение 30 мин давление на цементировочной головке снизится не более чем на 0,5 м11а.

При цементировании затрубного пространства в интервале 0,0 -46,0 м. пробуренном долотом диаметром 395 мм и обсаженном трубами диаметром 324 мм, потребуется 1978 кг (43 кг на 1 м).

При цементировании затрубного пространства в интервале 46,0 - 126.0 м пробуренном долотом диаметром 295 мм и обсаженного трубами диаметром 219 мм потребуется 2880 кг цемента (36 кг на 1 м).

При цементировании пространства между трубами диаметром 324 и 219 мм в интервале 0,0 - 46,0 м потребуется 22300 кг цемента (50 кг на 1 м).

Всего для цементажа затрубного и межтрубного пространства скважины потребуется ориентировочно 7158 кг цемента.

Для приготовления 1 м³ цементного раствора с 50 % воды требуется 1,22 т сухого цемента, т.е7лребуетс5?\9 м³ цементного раствора.

Для цементирования обсадных колонн применяется портландцемент, специального сорта, так называемый тампонажный цемент.

Важной является информация, получаемая в ходе термометрических исследований, выполняемых с целью контроля над качеством цементажа и изоляции водоносных горизонтов.

После окончания опрессовки цементный стакан разбуривается и глинистый раствор заменяют на чистую воду. Эксплуатационный водоносный горизонт разбуривают долотом диаметром 190 мм на чистой воде до глубины 144,0 м. После чего ствол промывается от шлама в 3 цикла и перед спуском фильтровой колонны прорабатывается долотом.

Окончательная конструкция фильтровой колонны и интервалы ее рабочих частей будет зависеть от решения руководителя буровых работ об использовании тех или иных водоносных прослоев.

Предполагается установить фильтровую колонну диаметром 89 мм «впотай» в интервале 124,0 -144,0 м с гравийной обсыпкой. Ориентировочно рабочие части будут приурочены к интервалам: 126,0 - 128,0; 140,0 - 142,0 м.

Фильтровая колонна представляет собой каркас из стальных труб, имеющий в рабочей части дырчатую перфорацию и дополнительную водоприемную поверхность в виде проволочной обмотки из нержавеющей проволоки толщиной 3 мм. навитой с зазором 1 мм. Скважность фильтра должна составлять не менее 55 %.

На глухих участках колонны устанавливаются центрирующие фонари, обеспечивающие надлежащее положение фильтра в водоприемной части скважины.

Башмак фильтра (отстойника) оборудуется обратным клапаном.

После установки фильтра промывается зафильтровое пространство через обратный клапан чистой водой при 3- -5^Ш кратной замене воды в отстойниках.

Затем, не прекращая промывки, предварительно накрыв фильтр, производят его обсыпку гравием фракции 2 - 5 мм.

Гравий засыпается небольшими порциями при постоянной промывке скважины. Фильтровая колонна обсыпается на 5 м выше верхней отметки рабочей части. Перед засыпкой гравий сортируется и промывается чистой водой.

Количество гравия необходимого для обсыпки фильтра рассчитывается по формуле:

V= (D² - d²) L, где

V - объем гравия, м ;

D - диаметр ствола, м;

d - диаметр фильтра, м;

L - высота столба обсыпки, м.

V = 0,785 (0,19² - 0,089²) 20 - 0,44 м³

При необходимости контроля за конструкцией скважины, в случае возникновения непредвиденных ситуаций (разрыв колонны и др.), проводят электрокаротаж и кавернометрию.

Проектирование систем водоснабжения

Основы проектирования зданий и сооружений!