Курсовой проект. Сооружение разведочно-эксплуатационной скважины на воду

Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВО
Уральский государственный горный университет
Факультет геологии и геофизики
Кафедра технологии и техники разведки МПИ
Дисциплина «Буровые станки и бурение скважин»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему:
«Сооружение разведочно-эксплуатационной скважины на воду»
Группа:
ГИГ - 19
Мезенина Ю.А.
.
Проверил:
Руководитель
Сердюков Ф.П.
г. Екатеринбург
2022 г.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Содержание курсового проекта
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................... 4
1. Расчет и выбор типа фильтра .................................................................................. 6
1.1. Выбор диаметра и длины рабочей части фильтра .......................................... 6
1.2. Выбор размера отверстий фильтра, расчет скважности ................................. 7
1.3. Расчет водопропускной способности фильтра ................................................ 8
2. Расчёт водоподъемного устройства ........................................................................ 9
2.1. Выбор водоподъемной установки .................................................................... 9
2.2. Требования к установке глубинных погружных насосов ............................ 10
3. Расчёт эрлифта для откачки воды из скважины .................................................. 11
3.1. Расчёт глубины погружения смесителя ......................................................... 11
3.1.1. Проектный динамический уровень воды в скважине при откачке относительно излива ................................................................................................... 11
3.1.2. Глубина погружения смесителя относитель-но уровня излива при проектном динамическом уровне воды в скважине .............................................. 11
3.2. Расчет расхода и давления воздуха, нагнетаемого в эрлифтную систему . 12
3.2.1. Удельный расход воздуха для откачки из скважины ............................. 12
3.2.2. Рабочее давления компрессора в процессе откачки воды из скважины
................................................................................................................................ 12
3.2.3. Рабочий расход сжатого воздуха в процессе откачки воды из скважины
с проектной производительностью .................................................................... 12
3.3. Расчет внутренних диаметров эрлифтных колонн ....................................... 13
3.3.1. Выбор скоростей движения потоков воздуха и аэрированной воды в
эрлифтных колоннах труб ................................................................................... 13
3.3.2. Расчет площади сечения потока воздуха 𝝎в, в воздухопроводной колонне ...................................................................................................................... 13
3.3.3. Расчет площади потока аэрированной воды в водоподъемной колонне
................................................................................................................................ 13
3.4. Расчет внутренних диаметров эрлифтных колонн ....................................... 14
4. Выбор способа бурения и обоснование конструкции скважины ...................... 15
4.1. Выбор способа бурения ................................................................................... 15
4.2. Проектирование конструкций скважин при вращательном бурении ......... 15
5. Технология бурения, выбор породоразрушающего инструмента ..................... 17
6. Выбор бурового оборудования ............................................................................. 18
7. Проектирование режимов бурения с учетом технических характеристик оборудования..................................................................................................................... 20
8. Выбор промывочной жидкости ............................................................................. 24
9. Цементирование скважины ................................................................................... 25
10. Способ вскрытия водоносного горизонта и его опробования ......................... 26
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
11. Мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и просанитарии ........................................................................................................................ 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 31
Список использованной литературы ........................................................................ 32
Приложение 1. Геолого-технический наряд ........................................................... 33
Приложение 2. Схема конструкции скважины........................................................ 34
Приложение 3. Схема эрлифта с расположением труб «рядом». .......................... 35
Приложение 4. Схема трубчатого фильтра с круглой перфорацией.. .................. 36
Приложение 5. Схема установки погружного насоса в скважину.. ...................... 37
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
ВВЕДЕНИЕ
Бурение скважин под воду является наиболее экономически оправданным
способом добычи воды, а в ряде случаев - и единственным. Отсутствие центрального водоснабжения на территории, где вода необходима, зачастую требует применения вертикального бурения скважин. Бурение скважин на воду различного назначения характерно широким интервалом глубин и диаметров, породами различной крепости и большими транспортными расстояниями между
объектами.
Выделяются следующие виды бурения:
1. вращательное;
2. ударное;
3. ударно-вращательное;
4. вибрационное.
Около 90% всего объема бурения скважин на воду приходится на вращательный способ. Скорость бурения этим способом в породах мягких и средней
твердости на любых глубинах гораздо выше по сравнению с ударно- канатным.
Конструкция скважин вращательного бурения значительно проще, а расход обсадных труб меньше, чем при ударно-канатном бурении. Исходные данные для
построения конструкции скважины занесены в табл.1.
Целью курсовой работы является закрепление знаний, полученных при
теоретических курсах, рассчитать эксплуатационную скважину для обеспечения
водой, а также ознакомиться с методикой использования специальной и справочной литературой.
Задачи:
1. выбрать способ бурения скважины;
2. выбрать буровое оборудование и инструменты;
3. рассчитать фильтр и выбрать средства откачки.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Таблица 1
Название пород
Суглинки
Песок
Мергели
Аргиллиты
Мергели
Известняк
Мергели
Песчаник
Аргиллиты
Трещиноватый водоносный
известняк
Исходные данные
Мощность, м
Примечание
18,0
50,0
Слабоустойчивая порода
60,0
Слабоустойчивая порода
50,0
80,0
Слабоустойчивая порода
60,0
Порода медленно растворяется в
воде, образуя карстовые полости
70,0
96,0
75,0
40,0
Слабоустойчивая порода
Порода медленно растворяется в
воде, образуя карстовые полости
Проектная глубина скважины 599.
Проектный дебит скважины 35 м3/час.
Статический уровень 64 м.
Проектный динамический уровень 80 м.
Период работы: лето.
Особые условия (обеспеченность электроэнергией, водой, глиной и т. п.):отличные.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
1. Расчет и выбор типа фильтра
1.1.Выбор диаметра и длины рабочей части фильтра
Расчет фильтра сводится к определению его геометрических размеров:
диаметра и рабочей части фильтра, а также скважности фильтра, которая смогла
бы обеспечить пропуск проектного расхода воды из водоносного пласта.
Мощность водоносного горизонта составляет 40 м, поэтому задается диаметр фильтра из расчёта, чтобы внутренний диаметр был не меньше 80 – 100 мм
(для эксплуатационных скважин такой размер обусловлен требованиями чистки
фильтра). В данном случае наружный диаметр фильтра 𝐷 принимается равным
114 мм, а внутренний диаметр 𝑑 = 100 мм.
Длина рабочей части фильтра рассчитывается по формуле:
𝑙=
𝑄𝛼
𝐷
,
(1.1)
где 𝑙 - рабочая сила фильтра, м;
𝑄 - проектный дебит скважины м3/ч;
𝛼 - эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрическогосостава
пород;
𝐷 - наружный диаметр фильтра, мм.
𝑄𝛼 35 ∗ 50
𝑙=
=
= 15,3106 (м) = 15310,6 (мм);
𝐷
114,3
После выбора диаметра и длины фильтра проверяется скорость движения
воды в фильтре и водоподъемных трубах, которая не должна превышать 1,5 - 2,0
м/с.
Скорость движения воды можно определить по формуле, м/с:
𝑄
𝑉 = (1.2)
𝐹
где 𝑄 - дебит скважины, м /с;
𝐹 - площадь внутреннего сечения фильтра или водоподъемной трубы, м2.
3
𝐹=
𝜋𝑑 2
4
,
(1.3)
где 𝑑 - внутренний диаметр трубы, м.
По формулам 1.2, 1.3 определяется скорость движения воды:
𝜋𝑑 2 𝜋 ∗ 0,1152
𝐹=
=
= 0,0104 (м2 )
4
4
𝑄
35
м
𝑉= =
= 0,935( )
𝐹 0,0104
с
Полученная скорость движения воды 𝑉 = 0,935 м/с не превышает 1,5 ÷
2,0 м/с. Если скорость движения воды более 2,0 м/с, то может произойти пескование фильтра.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Выбор размера отверстий фильтра, расчет скважности
Выбор проходных отверстий каркаса фильтра при их контактировании с
естественной водоносной породой рекомендуется определять с учетом гранулометрического состава пород и обеспечения оптимальной пропускной способности фильтра.
Водоносный горизонт сложен трещиноватым известняком, с коэффициентом фильтрации 𝐾 равным 150 м/сут, 𝛼 = 50. Трещиноватый известняк - однородная порода (𝐾н ≤ 2), тогда для трубчатого фильтра с круглой перфорацией
1.2.
принимается (2,5 – 3,0)𝜕50. Где 𝜕50 - размер частиц, содержание которых в водоносном пласте по весу составляет 50 % (определяется по гранулометрическому
составу пород); 𝐾н - коэффициент неоднородности породы.
Тогда диаметр круглых отверстий 𝑑 = 16 𝜕50; ширина щелей 𝛼 = 1,5 𝜕50,
ширина сетки 𝑡 = 2,0 𝜕50.
Площадь кругового отверстия рассчитывается по формуле, мм2:
𝐹0 =
𝜋𝑑 2
(1.4)
4
где 𝑑 - диаметр кругового отверстия, мм.
𝜋𝑑 2 𝜋 ∗ 162
𝐹0 =
=
= 201,06 (мм2 )
4
4
Для определения количества отверстий на рабочей поверхности фильтра
можно воспользоваться формулой для определения скважности фильтра:
𝑛=
𝑊𝜋𝐷𝑙
100𝐹0
, (1.5)
где 𝑛 - количество отверстий фильтра, шт;
𝑊 - скважность (отношение площади отверстий к рабочей площадифильтра, %);
𝐷 - диаметр фильтра, мм;
𝑙 - длина перфорированной части, мм;
𝐹0 - площадь одного отверстия или щели, мм2.
𝑊𝜋𝐷𝑙 34,9 ∗ 114 ∗ 15,4 ∗ 1000
𝑛=
=
= 9573 (шт)
100𝐹0
201,06 ∗ 100
Отверстия в перфорированной части фильтра располагают в шахматном
порядке. Расстояние между центрами круглых отверстий, мм:
𝑎 = (1,5 ÷ 1,7)𝑑 = 24 мм.
Расстояние между горизонтальными рядами, мм:
𝑏 = (2,1 ÷ 3,5)𝑑 = 33,6 мм.
Число отверстий в горизонтальном ряду:
𝜋𝐷
𝜋 ∗ 114,3
𝑛1 =
=
= 14 (шт)
(1,55 − 1,7)𝑑 1,55 ∗ 16
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Число горизонтальных рядов на поверхности:
𝑛
9573
𝑁=
=
= 683 (шт)
𝑛1
14
Полученные значения отображены на схеме фильтра [Приложение 4].
1.3. Расчет водопропускной способности фильтра
После определения скважности фильтра, размера и схемы расположения
отверстий на рабочей поверхности фильтра рассчитывается водопропускная способность 𝑓, м3/сут:
𝑓 = 𝑉ф 𝐹,
(1.6)
где 𝑉ф - допустимая скорость фильтрации, м3/сут;
𝐹 – рабочая площадь фильтра, м2.
В качестве рабочей площади фильтра следует принимать всю наружную
поверхность, если скважность каркаса превышает 25 %; в других случаях - площадь отверстий каркаса, м2:
𝐹 = 𝜋𝐷𝑙ф .
(1.7)
Допустимая входная скорость фильтрации воды 𝑉ф определяется поформуле С. К. Абрамова, м3/сут:
3
(1.8)
𝑉ф = 65 √𝐾,
где 𝐾 - коэффициент фильтрации водоносной породы, м/сут.
При расчёте входной скорости фильтрации воды применяется коэффициент фильтрации 𝐾 = 8 м/сут, т.к. водоносный горизонт сложен среднезернистым
песком. По формулам 1.6 – 1.8 определяется водопропускная способность фильтра:
м3
3
3
𝑉ф = 65√𝐾 = 65√150 = 345,35 ( )
сут
𝐹 = 𝜋𝐷𝑙ф = 𝜋 ∗ 0,114 ∗ 15,4 = 5,52 (м2 )
м3
м3
𝑓 = 𝑉ф 𝐹 = 345,35 ∗ 5,52 = 1906,39 ( ) = 79,41 ( )
сут
ч
Рабочие параметры фильтра подобраны правильно, т.к. проектный дебит
скважины 𝑄 = 35 м3/ч меньше, чем получившееся значение 𝑓 = 79,41 м3/ч, соответственно выполняется условие 𝑓 ≥ 𝑄 (79,41 > 35 м3/ч).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
2. Расчёт водоподъемного устройства
2.1. Выбор водоподъемной установки
Выбор водоподъемной установки производится с учетом назначения
скважины, типа откачки, производительности, дебита скважины.
При проведении опытных откачек и при использовании скважин в целях
водоснабжения насосы должны иметь по возможности: максимальный КПД, продолжительный срок эксплуатации и высокую производительность.
Выбор водоподъемной установки осуществляется по дебиту скважины,
напору и диаметру скважины.
Величина напора насоса зависит от глубины установки насоса, которая
определяется по формуле:
𝐻 = ℎ𝑔 + ℎ𝑢 + ℎз,
(2.1)
где 𝐻 - длина напорного трубопровода, м;
ℎ𝑔 - динамический уровень, м;
ℎ𝑢 - высота излива (расстояние от устья скважины до уровня излива водыиз скважины), м.
ℎз - заглубление насоса под динамический уровень, м;
Величина заглубления насоса под динамический уровень должна быть не
менее 5 м. По формуле 2.1 рассчитывается величина напора насоса:
𝐻 = ℎ𝑔 + ℎ𝑢 + ℎз = 80 + 0,5 + 50 = 130,5 м
Если учесть потери напора на преодоление местных сопротивлений в трубопроводе, величина которых принимается: 𝐻вр = (8 ÷ 10 %)𝐻, то величина напора насоса в процессе эксплуатации, м:
𝐻э = 𝐻 + (0,08 ÷ 0,1)𝐻 = (1,08 ÷ 1,1)𝐻.
(2.2)
𝐻э = 1,1𝐻 = 1,1 ∙ 130,5 = 143.55 м.
Выбор марки насоса осуществляется по рабочим характеристикам: производительности и напору.
Наиболее распространены - глубинные артезианские насосы с погружными электродвигателями ЭЦНВ. Эти насосы рассчитаны на откачку неагрессивной
воды с температурой +25℃ и содержанием механических примесей до 0,01% по
весу.
Исходя из проектного дебита скважины 𝑄 = 35 м3/ч и величины напора
насоса в процессе эксплуатации 𝐻э = 143.55 м, выбирается насос марки ЭЦВ8-40120. Индексация насоса расшифровывается следующим образом: Э - электрический, Ц - центробежный, В - водоподъемный, 8 - диаметр насоса в дюймах (203,2
мм), 4 0 - производительность в м3/ч, 120 - высота напора в м.
Насос был выбран с производительностью 20 м3/ч, т.к. при большей производительности может произойти «выхлапывание», что может повлечь к выходу
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
из строя работающего насоса.
2.2. Требования к установке глубинных погружных насосов
Насос при эксплуатации должен быть полностью погружен в воду. Величина заглубления насоса (верхней кромки насоса) под динамический уровень
должна быть не менее 5 м [Приложение 5].
Не желательно устанавливать насос в пределах необсаженной части скважины, даже при условии, что необсаженная часть сложена устойчивыми породами, так как в случае вывала обломков породы может произойти заклинивание
насоса. Не следует устанавливать насос в пределах водоприемной (фильтровой)
части скважины.
Диаметр эксплуатационной колонны должен быть достаточным для установки выбранного насоса:
𝐷э. к. = 𝐷н. н. + 2𝛿,
(2.3)
где 𝐷э.к. - диаметр эксплуатационной колонны, мм;
𝐷н.н. - наружный диаметр погружного насоса, мм;
2𝛿 - радиальный зазор между насосом и внутренней поверхностьюэксплуатационной колонны, мм.
𝐷э. к. = 𝐷н. н. + 2𝛿 = 203,2 + 50 = 253,2 мм
𝐷э. к. гост = 273 мм;
𝐷д. э. к. = 𝐷э. н. гост + 2𝛿 = 273 + 2 ∙ 20 = 313 мм;
𝐷д.э.к.гост = 320 мм.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
3.
Расчёт эрлифта для откачки воды из скважины
Воздушные водоподъемники (эрлифты) дают возможность получить из
скважин большое количество воды с подъёмом на высоту до 60-80 м. Для подъема воды на большую высоту требуются компрессоры с высоким пусковым давлением и большой производительностью.
Преимущество эрлифтов - простота конструкции, отсутствие вращающихся механизмов, способность откачивать воду со значительным содержанием песка.
Эрлифт состоит из компрессора, колонны воздухопроводящих труб и колонны водоподъемных труб.
Недостатки эрлифта - низкий КПД, попадание масла в воду при неисправном компрессоре. Для увеличения КПД необходимо погружать воздухопроводные трубы на глубину, в 1,5 раза превышающую высоту подъемаводы.
Эрлифт в основном применяется при проведении пробных откачек, а также для прокачек скважины с целью удаления песка из водоносных пластов перед
установкой погружных центробежных насосов. Расчёт ведется для эрлифта с расположением труб "рядом" [Приложение 3].
3.1. Расчёт глубины погружения смесителя
3.1.1. Определяется проектный динамический уровень воды в скважине при
откачке относительно излива, м:
ℎд. = ℎ0 + 𝑆 + ℎи.,
(3.1)
где ℎд. - проектный динамический уровень, м;
ℎ0 - статический уровень, м;
𝑆 - проектное понижение уровня при откачке (𝑆 < 0.4𝑚), м; 𝑚 - мощностьводоносного горизонта, м;
ℎи. - высота расположения излива относительно устья скважины (0,5 м),
м.
Проектный динамический уровень ℎд. = 80 м, мощность водоносного
горизонта 𝑚 = 40 м, тогда проектное понижение уровня при откачке 𝑆 < 16 м.
ℎ0 = ℎд. − 𝑆 − ℎи. = 80 − 15,5 − 0,5 = 64 м.
3.1.2. Определяется глубина погружения смесителя относительно уровня излива при проектном динамическом уровне воды в скважине.
По заданному проектному динамическому уровню воды в скважине ℎ𝑔 = 80
м, можно определить погружение смесителя относительно уровня излива:
𝐻 = 𝐾ℎ𝑔,
(3.2)
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
где 𝐻 - погружение смесителя относительно уровня излива, м;
ℎ𝑔 - динамический уровень относительно уровня излива, м;
𝐾 - коэффициент погружения смесителя.
𝐻 = 𝐾ℎ𝑔 = 1,4 ∙ 80 = 112 м.
3.2. Расчет расхода и давления воздуха, нагнетаемого в эрлифтнуюсистему
3.2.1. Определяется удельный расход воздуха для откачки изскважины 1м3
воды, м3/мин:
𝑊0 =
ℎд
ℎд (𝐾−1)+10
𝐶0 log(
)
10
(3.3)
где 𝑊0 - удельный расход воздуха, приводимый к 1 ат или 0,1 МПа,м3/мин;
ℎ𝑔 - динамический уровень воды в скважине, м;
𝐾 - принятый коэффициент погружения смесителя;
𝐶0 - опытный коэффициент, зависящий от коэффициента погружениясмесителя.
ℎд
80
м3
𝑊0 =
=
= 16,04 (
)
ℎд (𝐾 − 1) + 10
80(1,4 − 1) + 10
мин
)
𝐶0 log (
) 8 ∗ log (
10
10
3.2.2. Определение рабочего давления компрессора в процессеоткачки воды из скважины, МПа:
𝑃𝑝 = 0,01(ℎ𝑔(𝐾 − 1) + 𝑃2,
(3.4)
где ℎ𝑔 - динамический уровень воды в скважине, м;
𝐾 - принятый коэффициент погружения смесителя;
𝑃2 - потери напора в воздухопроводах при процессе откачки: 5 м вод.ст.
𝑃𝑝 = 0,01(ℎ𝑔(𝐾 − 1) + 𝑃2 = 0.01 ∙ (80 ∙ (1,4 − 1) + 0,049 = 0,32 МПа.
3.2.3. Определение рабочего расхода сжатого воздуха 𝑾𝒑 в процессе откачки
воды из скважины с проектной производительностью 𝑸, м3/ч:
𝑃0
𝑊 = ∑ 𝑊0 𝑃 ,
𝑝
(3.5)
где ∑ 𝑊0 - полный расход воздуха, приведенный к 1 ат или 0,1 МПа,м3/мин;
𝑃0 - атмосферное давление воздуха, 𝑃0 = 0,1 МПа;
𝑃𝑝 - рабочее давление сжатого воздуха, МПа.
𝑊0 𝑄 16,04 ∗ 35
м3
=
= 9,357 (
∑𝑊 =
)
60
60
мин
𝑃0
0,1
м3
𝑊 = ∑ 𝑊0 = 9,357 ∗
= 2,924 (
)
𝑃𝑝
0,32
мин
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
По техническим характеристикам был выбран компрессор ЗИФ-ПВ-5/1,0
дизельный. Основные параметры: подача 0,087 м3/с; рабочее давление 1,0 МПа;
характеристика двигателя: Тип АК2-81-4; мощность 59,6 кВт; габариты:
2060х1160х1510 мм; масса: 1180 кг.
3.3. Расчет внутренних диаметров эрлифтных колонн
3.3.1. Выбор скоростей движения потоков воздуха и аэрированной воды в эрлифтных колоннах труб
Для устойчивой и эффективной работы эрлифта необходимо обеспечить
следующие скорости движения потоков воздуха и аэрированной воды в эрлифтных колоннах труб:
𝑉в - скорость потока в воздухопроводной колонне труб: 𝑉в = 10 м/с;
𝑉с - скорость потока аэрированной воды в водоподъемной колонне труб над смесителем: 𝑉𝑐 = 4 м/с;
𝑉н - скорость потока аэрированной воды в водоподъемной колонне труб перед
изливом: 𝑉н = 12 м/с.
3.3.2. Расчет площади сечения потока воздуха 𝝎в, в воздухопроводной колонне, м2:
𝜔В =
𝑊𝑝
60𝑉В
(3.6)
где 𝜔в - площадь сечения потока воздуха в воздухопроводной колонне, м2;
𝑊𝑝 - рабочий расход сжатого воздуха, м3/мин.;
𝑉в -скорость потока воздуха ввоздухопроводной колонне, м/с.
𝑊𝑝
2,924
𝜔В =
=
= 0,00487
60𝑉В 60 ∗ 10
3.3.3. Расчет площади потока аэрированной воды вводоподъемной колонне
Определение расхода аэрированной смесителем, м3/с:
𝑞𝑐 =
𝑄
3600
+
𝑊𝑝
60
(3.7)
где 𝑄 - проектный дебит откачки, м3/ч;
𝑊𝑝 - рабочий расход сжатого воздуха, м3/ мин.
𝑊𝑝
𝑄
35
2,924
м3
𝑞𝑐 =
+
=
+
= 0,0585 ( )
3600 60 3600
60
с
Расчет площади сечения потока 𝜔𝑐 аэрированной воды над смесителем, м2:
𝜔𝑐 =
𝑞𝑐
𝑉𝑐
(3.8)
где 𝑞𝑐 - расход потока над смесителем, м3/с;
𝑉𝑐 - скорость потока над смесителем, м/с.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
𝑞𝑐 0,0585
=
= 0,0146 (м2 )
𝑉𝑐
4
Определение расхода аэрированной воды перед изливом 𝑞и, м3/с:
𝜔𝑐 =
𝑞н =
𝑄
3600
+
∑ 𝑊0
60
(3.9)
где 𝑄 - проектный дебит откачки, м3/ч;
∑ 𝑊0 - суммарный полный расход воздуха, приведенный к 1 ат или 0,1МПа,
м3/мин.
∑ 𝑊0
𝑄
35
9,357
м3
𝑞н =
+
=
+
= 0,1657 ( )
3600
60
3600
60
с
Расчет площади сечения потока аэрированной воды перед изливом 𝜔п, м2:
𝜔п =
𝑞н
(3.10)
𝑉п
где 𝑞и - расход потока перед изливом, м3/c;
𝑉и - скорость потока перед изливом, м/с.
𝑞н 0,1657
𝜔п =
=
= 0,0138 м2
𝑉п
12
3.4. Расчет внутренних диаметров эрлифтных колонн
Внутренние диаметры эрлифтных колонн определяются на основании
площадей сечений потоков воздуха в воздухопроводной колонне и расчета аэрированной воды в водоподъемной колонне.
Внутренний диаметр водоподъемной трубы при расположении труб «рядом»
определяется по формуле, мм:
𝑑0 = √
4𝜔п
𝜋
(3.11)
где 𝑑0 - внутренний диаметр трубы, м;
𝜔и - площадь сечения водоподъемной трубы у излива, м2.
4𝜔п
4 ∗ 0,0138
𝑑0 = √
=√
= 0,133 м = 133 мм
𝜋
𝜋
Количество воздуха, засасываемого компрессором 𝑊0 = 962,4 м3⁄час,тогда
диаметр воздухопровода 𝑑0в = 79 мм (𝑑0в,гост = 89 мм).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
4. Выбор способа бурения и обоснование конструкции скважины
4.1. Выбор способа бурения
В практике бурения скважин на воду наиболее широкое применение получили следующие способы бурения:
1.
вращательный с прямой промывкой;
2.
вращательный с продувкой воздухом;
3.
вращательный с обратной промывкой;
4.
ударно-канатный;
На долю вращательного способа приходится около 90% всех объемов бурения, в то время как объемы бурения ударно-канатным способом снизилисьи составляют около 10%. Каждый из способов бурения имеет свои вполне определенные преимущества и недостатки, следовательно, и рациональную область применения для решения конкретных задач, а также к гидрогеологическим и другим
условиям производства работ. Поэтому бурение скважины будет производится
вращательным способом с прямой промывкой.
4.2. Проектирование конструкций скважин при вращательномбурении
При
вращательном
бурении
проектирование
конструкции
осуществляется в следующем порядке:
1.
По заданному дебиту 𝑄 = 35 м3⁄ч и динамическому уровню ℎд = 80
м, выбраны водоподъемники для проведения временной и эксплуатационной откачки.
2.
По габаритам выбранных водоподъемников вычисляется внутренний
диаметр эксплуатационной колонны, а по нему - наружный диаметр колонны и
диаметр соединительных муфт. Также рассчитывается наружный диаметр долота
под эксплуатационную колонну и затем округляют его до стандартного.
Наружный диаметр долота рассчитывается по следующей формуле:
𝐷д. ф. = 𝐷ф. + 2𝛿,
(4.1)
где 𝐷д.ф. – наружный диаметр долота, мм;
𝐷ф. – наружный диаметр фильтра, мм;
2𝛿 - радиальный зазор, мм.
𝐷д. ф. = 𝐷ф. + 2𝛿 = 114 + 2 ∙ 20 = 154 мм;
𝐷д.ф.гост = 161 мм.
Далее, рассчитывается наружный диаметр эксплуатационной колонны. При
расчёте сравнивается наружный диаметр погруженного насоса с диаметром воздухопровода 𝑑0 и внутренним диаметром водоподъемной трубы 𝑑0в. Наружный
диаметр насоса 𝐷н. = 8 дюймов = 203,2 мм; 𝐷эр. = 𝑑0 + 𝑑0в = 133 + 79 = 212 мм.
Полученный диаметр насоса 𝐷эр. > 𝐷н., поэтому при расчёте эксплуатационной колоны будет использован наибольший диаметр.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
𝐷э.к. = 𝐷н. + 2𝛿 = 212 + 2 ∙ 20 = 252 мм;
𝐷э.к.гост = 273 мм;
𝐷д.э.к. = 𝐷э.к.гост + 2𝛿 = 273 + 2 ∙ 10 = 292 мм;
𝐷д.э.к.гост = 295 мм.
После расчёта диаметра долота эксплуатационной колонны, рассчитывается наружные диаметры обсадных колон и долот по формуле 4.1:
𝐷о.к. = 𝐷д.э.к.гост + 2𝛿 = 295 + 2 ∙ 10 = 315 мм;
𝐷о.к.гост = 324 мм;
𝐷д.о.к. = 𝐷д.о.к.гост + 2𝛿 = 324 + 2 ∙ 10 = 344 мм;
𝐷д.о.к.гост = 346 мм;
𝐷о.к. = 𝐷д.о.к.гост + 2𝛿 = 346 + 2 ∙ 10 = 366 мм;
𝐷о.к.гост = 377 мм;
𝐷д.о.к. = 𝐷о.к.гост + 2𝛿 = 377 + 2 ∙ 10 = 397 мм;
𝐷д.о.к.гост = 445 мм;
𝐷о.к. = 𝐷д.о.к.гост + 2𝛿 = 445 + 2 ∙ 10 = 465 мм;
𝐷о.к.гост = 508 мм;
𝐷д.о.к. = 𝐷о.к.гост + 2𝛿 = 508 + 2 ∙ 10 = 528 мм;
𝐷д.о.к.гост = 540 мм.
𝐷о.к. = 𝐷д.о.к.гост + 2𝛿 = 540 + 2 ∙ 10 = 560 мм;
𝐷о.к.гост = 600 мм;
𝐷д.о.к. = 𝐷о.к.гост + 2𝛿 = 600 + 2 ∙ 10 = 620 мм;
𝐷д.о.к.гост = 640 мм.
3.
Выбран тип фильтра: трубчатый фильтр с круглой перфорацией.
Рассчитаны основные параметры: 𝑙 = 15310,6 мм = 15,3106 м; 𝐷ф = 114 мм =
0,114 м; 𝐹0 = 201,06 мм2; 𝑛 = 9573 шт; α = 24 мм; b = 33,6 мм; 𝑛1 = 14 шт; 𝑁 =
683 шт; 𝐹 = 5,52 м2; 𝑓 = 1906,39 м3⁄сут.
4.
С учетом поперечных размеров водоприемной части определен конечный диаметр скважины 𝐷 = 114 мм.
5.
Определена общая глубина скважины с учетом глубины залегания
подошвы водоносного горизонта ℎ = 599м.
6.
В зависимости от положения динамического уровня воды, типа применяемого водоподъемного оборудования и свойств вмещающих пород определена длина эксплуатационной колонны 𝐿э.к. = 559 м.
7.
Определен интервал затрубной цементации обсадных колонн для
надежного разобщения пластов: ℎц. = 559 м.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
5.
Технология бурения, выбор породоразрушающего инструмента
Для бескернового бурения в зависимости от физико-механических свойств
горных пород применяют лопастные долота, пикобуры, шарошечные долота, алмазные долота, долота для дробового бурения и долота для ударно- вращательного бурения.
Шарошечные долота наиболее широко распространены и применяются
для бескернового бурения в породах любой твердости (I—XII категорий по буримости).
Для бескернового бурения выпускаются трехшарошечные, двухшарошечные, одношарошечные и дисковые (фрезерные) долота. Наиболее распространены трехшарошечные долота, обеспечивающие хорошую устойчивость долота на
забое и максимальное число рабочих и калибрующих элементов.
По ГОСТ 20692-75 предусмотрены долота: I – одношарошечные; II –
двухшарошечные; III – трехшарошечные. В зависимости от исполнения шарошек
и области применения долота имеют следующую индексацию: М, МЗ, МСЗ, С,
СЗ, СТ, Т, ТЗ, ТК, ТКЗ, К, ОК. Буквы обозначают, что долота предназначены дли
бурения соответственно мягких, средних, твердых, крепких и очень крепких пород.
Долота типа М предназначены для бурения мягких пород I-III категорий
по буримости. Такие долота будут использованы при бурении суглинков. Долота
типа С применяются для бурения пород средней твердости III-VI категорий по
буримости (мергели, известняк, песчаник, аргиллиты).
Конструктивно представлены трехшарошечными и двухлопастными долотами.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
6.
Выбор бурового оборудования
Бурение скважин на воду различного назначения характерно широким интервалом глубин и диаметров, породами различной крепости, большими транспортными расстояниями между объектами, необходимостью в связи с большими
объемами работ наличия бурового оборудования с высокой производительностью
и мобильностью.
При бурении эксплуатационной скважины на воду должны соблюдаться
следующие требования:
1.
начальный диаметр 640 мм;
2.
конечный диаметр 114 мм;
3.
рекомендуемая глубина бурения до 600 м;
4.
породы по буримости c ΙI по V включительно.
5.
основной способ бурения - вращательный с прямой промывкой.
6.
частота вращения от 23,89 до 166,16 об/мин
Для вращательного бурения с прямой промывкой, обычно используют
установки: УРБ-2, 2,5А, УРБ-ЗАМ, 1БА15В, УБВ-600 и др. Среди перечисленных
установок наиболее подходящей является буровая установка УБВ-600, т.к. полностью удовлетворяет заданным требованиям.
Установка УБВ-600 предназначена для бурения эксплуатационной скважины на воду. Параметры установки соответствуют ГОСТ 20871-75 (табл. 6). Изготовляется по техническим условиям ТУ 26-02С-26-70.
Таблица 6
Параметры установки УБВ-600
Параметры
Значения
Параметры
Значения
Номинальная
32 т
Компрессор
КТ-7
грузоподъемность
Максимальная
Гидравлический
50 т
М-20
грузоподъемность
насос
Рекомендуемая глуЭлектрогенератор,
600 м
30 кВт
бина бурения
мощность
Рекомендуемый
начальный диаметр
640 мм
Напряжение
380/220 В
скважины
Рекомендуемый коТрансформатор
Сварочное устройнечный диаметр
114 мм
ТС6ство
скважины
300
ЯМЗ-238 (2 двигате- Механизм развин- ГидрораскрепиСиловой привод
ля)
чивания
тель, электроле-
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
бедка
Мачта
Телескопическая
наклонная
Укрытие
Укрытие блоков и верхового
рабочего
Управление осПневмомеханиПодъем мачты
22,4 м
новными рабочими
ческие
механизмами
Частота вращения
105, 183 об/мин Ударный механизм Пневматический
Лебедка двухбара- Гидравлический
Механизм подъема
М-20
банная
насос
Буровой насос
9МГр-61 (2 насоса)
Приводная мощность
170 л/с
Подача максималь32 л/с
ная
Давление макси150 кгс/см2
мальное
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
7. Проектирование режимов бурения с учетом технических характеристик
оборудования
Бескерновое бурение производится вращательным способам специальным
породоразрушающим инструментом.
При вращательном способе бескерновое бурение характеризуется осевой
нагрузкой, кгс:
𝑃 = 𝑞см𝐷,
(7.1)
где 𝑞см - рекомендуемая нагрузка на 1 см диаметра долота, кН;
𝐷 – диаметр долота, см.
Для определения осевой нагрузки значения рекомендуемых нагрузоксведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Данные для расчёта значений нагрузок и частоты вращения бурового снаряда
Мощ- КатегоДиаметр
Название пород ность, рия будолота, cм
м римости
Суглинки
18,0
ΙΙ
Песок
50,0
ΙΙ
Мергели
60,0
ΙΙΙ
Аргиллиты
50,0
V
Мергели
80,0
Известняк
Значения реко- Рекомендуемендуемых мые значения
нагрузок на 1
окружных
см долота
скоростей
64,0
60 ÷ 70
0,8 ÷ 1,2
54,0
70 ÷ 80
1,0 ÷ 1,2
ΙΙΙ
44,5
200 ÷ 250
1,2 ÷ 1,4
60,0
ΙV
34,6
200 ÷ 250
1,2 ÷ 1,4
Мергели
70,0
ΙΙΙ
Песчаник
96,0
ΙV
29,5
200 ÷ 300
1,0 ÷ 1,4
Аргиллиты
Трещиноватый
водоносный известняк
75,0
V
40,0
ΙV
16,1
200 ÷ 300
1,0 ÷ 1,4
𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑞см𝐷д. ф. гост = 200 ∙ 16,1 = 3220 кгс = 31,577 кН;
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑞см𝐷д. ф. гост = 300 ∙ 16,1 = 4830 кгс = 47,366 кН;
𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑞см𝐷д. э. к. гост = 200 ∙ 29,5 = 5900 кгс = 57,859 кН;
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑞см𝐷д. э. к. гост = 300 ∙ 29,5 = 8850 кгс = 86,788 кН;
𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 200 ∙ 34,6 = 6920 кгс = 67,862 кН;
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 250 ∙ 34,6 = 8650 кгс = 84,827 кН;
𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 200 ∙ 44,5 = 8900 кгс = 87,279 кН;
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 250 ∙ 44,5 = 11125 кгс = 109,098 кН;
𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 70 ∙ 54,0 = 3780 кгс = 37,069 кН;
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 80 ∙ 54,0 = 4320 кгс = 42,364 кН.
𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 60 ∙ 64,0 = 3840 кгс = 37,66 кН;
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑞см𝐷д. о. к. гост = 70 ∙ 64,0 = 4480 кгс = 43,93 кН.
Частота вращения бурового снаряда, об/мин:
𝑛=
60𝜐
𝜋𝐷
, (7.2)
где 𝐷 - диаметр долота, м;
𝑢 - окружная скорость вращения долота, м/с.
60𝜐𝑚𝑖𝑛
60 ∗ 1,0
𝑛=
=
= 118,68 об/мин
𝜋𝐷1
𝜋 ∗ 0,161
60𝜐𝑚𝑎𝑥
60 ∗ 1,4
𝑛=
=
= 166,16 об/мин
𝜋𝐷1
𝜋 ∗ 0,161
60𝜐𝑚𝑖𝑛
60 ∗ 1,0
𝑛=
=
= 64,77 об/мин
𝜋𝐷2
𝜋 ∗ 0,295
60𝜐𝑚𝑎𝑥
60 ∗ 1,4
𝑛=
=
= 90,68 об/мин
𝜋𝐷2
𝜋 ∗ 0,295
60𝜐𝑚𝑖𝑛
60 ∗ 1,2
𝑛=
=
= 66,27 об/мин
𝜋𝐷3
𝜋 ∗ 0,346
60𝜐𝑚𝑎𝑥
60 ∗ 1,4
𝑛=
=
= 77,32 об/мин
𝜋𝐷3
𝜋 ∗ 0,346
60𝜐𝑚𝑖𝑛
60 ∗ 1,2
𝑛=
=
= 51,53 об/мин
𝜋𝐷4
𝜋 ∗ 0,445
60𝜐𝑚𝑎𝑥
60 ∗ 1,4
𝑛=
=
= 60,12 об/мин
𝜋𝐷4
𝜋 ∗ 0,445
60𝜐𝑚𝑖𝑛 60 ∗ 1,0
𝑛=
=
= 35,39 об/мин
𝜋𝐷5
𝜋 ∗ 0,54
60𝜐𝑚𝑎𝑥 60 ∗ 1,2
𝑛=
=
= 42,46 об/мин
𝜋𝐷5
𝜋 ∗ 0,54
60𝜐𝑚𝑖𝑛 60 ∗ 1,0
𝑛=
=
= 23,89 об/мин
𝜋𝐷6
𝜋 ∗ 0,64
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
𝑛=
60𝜐𝑚𝑎𝑥 60 ∗ 1,2
=
= 35,83 об/мин
𝜋𝐷6
𝜋 ∗ 0,64
Расход промывочной жидкости, м3/с, можно вычислить по формуле:
𝑉0 = 𝑘𝜋/4(𝐷2 − 𝑑 2 )𝜐 (7.3)
где 𝑘 - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости потока поскважине из-за местной повышенной разработки стенок, наличия каверн и др. 𝑘 =
1,1 ÷ 1,3;
𝐷 - диаметр скважины или внутренний диаметр обсадных труб (обычнона
устье), м;
𝑑 - наружный диаметр бурильных труб, м;
𝑢 - скорость восходящего потока промывочной жидкости в кольцевом пространстве скважины, м/с.
При определении расхода промывочной жидкости исходят из необходимости создания в кольцевом пространстве скважины такой скорости восходящего
потока, при которой не допускается чрезмерное обогащение промывочной жидкости выбуренной породой, обеспечивается устойчивое транспортирование крупных частиц шлама.
При расчете принимаются следующие значения скоростей восходящего
потока в кольцевом пространстве: для пород I - III категорий - 0,6 - 0,8 м/с; для
пород IV - V категорий - 0,6 -1,0 м/с. По формуле 7.3 определяется расход промывочной жидкости:
𝑘𝜋
м3
2
2
2
2
𝑉01 =
∗ (𝐷1 − 𝑑 )𝜐𝑚𝑖𝑛 = 0,785 ∗ (0,161 − 0,114 ) ∗ 0,6 = 0,131
4
с
= 7873,3 л/мин
𝑘𝜋
м3
2
2 )𝜐
2
2)
(𝐷
(0,161
𝑉01 =
∗ 1 − 𝑑 𝑚𝑎𝑥 = 0,785 ∗
− 0,114 ∗ 1,0 = 0,175
4
с
= 10497,8 л/мин
𝑘𝜋
м3
2
2
2
2
𝑉02 =
∗ (𝐷2 − 𝑑 )𝜐𝑚𝑖𝑛 = 0,785 ∗ (0,295 − 0,114 ) ∗ 0,6 = 0,087
4
с
= 5228,9 л/мин
𝑘𝜋
м3
2
2
2
2
𝑉02 =
∗ (𝐷2 − 𝑑 )𝜐𝑚𝑎𝑥 = 0,785 ∗ (0,295 − 0,114 ) ∗ 1,0 = 0,145
4
с
= 8714,9 л/мин
𝑘𝜋
м3
2
2
2
2
𝑉03 =
∗ (𝐷3 − 𝑑 )𝜐𝑚𝑖𝑛 = 0,785 ∗ (0,346 − 0,114 ) ∗ 0,6 = 0,050
4
с
= 3015,9 л/мин
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
𝑘𝜋
∗ (𝐷32 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑎𝑥 = 0,785
4
= 5026,5 л/мин
𝑘𝜋
𝑉04 =
∗ (𝐷42 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑖𝑛 = 0,785
4
= 5228,9 л/мин
𝑘𝜋
𝑉04 =
∗ (𝐷42 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑎𝑥 = 0,785
4
= 8714,9 л/мин
𝑘𝜋
𝑉05 =
∗ (𝐷52 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑖𝑛 = 0,785
4
= 7873,3 л/мин
𝑘𝜋
𝑉05 =
∗ (𝐷52 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑎𝑥 = 0,785
4
= 10497,8 л/мин
𝑘𝜋
𝑉06 =
∗ (𝐷62 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑖𝑛 = 0,785
4
= 11208,0 л/мин
𝑘𝜋
𝑉06 =
∗ (𝐷62 − 𝑑 2 )𝜐𝑚𝑎𝑥 = 0,785
4
= 14944,0 л/мин
𝑉03 =
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
∗ (0,3462 − 0,1142 ) ∗ 1,0 = 0,084
∗
(0,4452
∗
(0,4452
∗
(0,5402
∗
(0,5402
∗
(0,6402
∗
(0,6402
м3
с
2)
м3
∗ 0,6 = 0,087
с
2)
м3
∗ 1,0 = 0,145
с
2)
м3
∗ 0,6 = 0,131
с
2)
м3
∗ 0,8 = 0,175
с
2)
м3
∗ 0,6 = 0,187
с
2)
м3
∗ 0,8 = 0,249
с
− 0,114
− 0,114
− 0,114
− 0,114
− 0,114
− 0,114
21.05.02
Лис
т
,
8.
Выбор промывочной жидкости
В качестве промывочных жидкостей при бурении применяются: техническая вода и специальные растворы (глинистые или безглинистые, солевые, аэрированные и эмульсии), а также естественные растворы, образующиеся в процессе
бурения скважин.
При вращательном бурении в слабоустойчивых породах будут применены
глинистые растворы. Растворы подходят для мелкозернистых песков, т.к. обеспечивают закрепление пород в стенках скважин за счет глинизации и создания повышенного гидростатического давления. Позволяют провести временную изоляцию водоносных пластов и удержание частиц выбуренных пород во взвешенном
состоянии при прекращении циркуляции жидкости. Отлично подходят для вспучивающихся глин, т.к. уменьшают потери жидкости при пересечении водопоглощающих пластов.
Показатели глинистого раствора: стабильность - 0,05; отстой 4%; статическое напряжение сдвига θ = 60 мгс/см2; динамическое сопротивление сдвигу τ =
40 мгс/см2; структурная вязкость, 3 сП; кажущаяся вязкость по СПВ5 19 с; водоотдача 7 см3/30 мин; толщина корки 2 мм; плотность, 1,2 г/см3; содержание песка
3%.
При вскрытии трещиноватого водоносного известняка будет использована
техническая вода, т.к. вскрывается устойчивая порода, с коэффициентом фильтрации 𝐾 = 150 м/сут.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
9.
Цементирование скважины
Основная цель цементирования - получение прочного водогазонефтенепроницаемого, концентрично расположенного в затрубном пространстве кольца цементного камня, который по всей высоте обеспечивал бы разобщение и
надежную изоляцию вскрытых скважиной продуктивных горизонтов и зон
осложнений.
Способ цементирования выбирается в зависимости от температуры в стволе скважины, опасности поглощения при заданной высоте подъема цементного
раствора н возникновения затрубных проявлений в период ОЗЦ для каждой конкретной скважины.
Расчет цементирования сводится к определению: потребного количества
сухого цемента, воды, промывочной жидкости; конечного давления при цементировании и выбора типа и потребного количества цементировочных агрегатов и
цементно-смесительных машин; продолжительности цементирования.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
10. Способ вскрытия водоносного горизонта и его опробования
Тип водоносного пласта:
. Залегают неустойчивые породы с пористым
(рыхлым) коллектором, водопроницаемость хорошая, коэффициент фильтрации
𝐾 = 150 м/сут.
Рекомендуемый способ вскрытия водоносного пласта: вращательный с
прямой промывкой. Технология вскрытия водоносного пласта: технической водой [1].
Преимущества вращательного способа с прямой промывкой:
1. высокие механические скорости бурения;
2. возможность бурения в породах различной твердости на различные глубины;
3. малая металлоемкость конструкций скважин.
Недостатки:
1. при бурении с глинистым раствором трудности качественного опробования
водоносных пластов и их освоения, что приводит к снижению дебитов скважин,
требует проведения длительных и сложных работ поразглинизации;
2. необходимость снабжения установок водой и качественной глиной;
3. трудности бурения в породах, содержащих валунно-галечниковые включения, в породах, поглощающих промывочную жидкость;
4. трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах.
Так как пласты представлены неустойчивыми породами, при бурении будет применяться техническая вода. Техническая вода наиболее подходит для
трещиноватых известняков.
Перед вскрытием водоносного горизонта, представленного трещиноватым
известняком, промеряют и подготавливают фильтровую колонну с установкой
центрирующих фонарей и нижнего левого переводника с обратным клапаном;
подготавливают верхнюю крышку-сальник в надфильтровой части колонны. Основным условием безаварийной работы при вскрытии водоносного песка с промывкой водой, является тщательное наблюдение за уровнем воды в скважине,
уровень воды у устья скважины должен быть постоянным.
В целях выявления соответствия дебита скважины проектным данным и
установления зависимости дебита скважины от понижения производится
опробование скважины опытными откачками при двух понижениях уровня общей продолжительностью 7 суток.
Перед откачкой через скважину прокачивают воду до полного ее осветления в течение 1 суток.
Опытная откачка производится с максимального понижения уровня воды
при дебите не ниже 75% проектируемого. Второе понижение должно быть на 3- 5
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
м меньше предыдущего, но во избежание ошибок в расчетах его величина должна
быть не менее 1 м. Продолжительность откачек при каждом понижении определяется процессом стабилизации уровней, дебитов, а также химическим и бактериологическим составом воды.
Продолжительность откачки при каждом понижении по проекту 3 суток.
Обязательное условие - непрерывный процесс откачки при данном понижении.
В качестве водоприемного оборудования рекомендуется применять эрлифт.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
11.
Мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и
просанитарии
Административно-технический персонал каждой геологической организации обязан заботиться о создании здоровых и безопасных условий труда на производстве. Для этого составляется комплексные планы улучшения условий труда и
санитарно-оздоровительных мероприятий. Составной частью комплексных планов являются предупреждение несчастных случаев, которые решаются с помощью комплекса организационно-методических, инженерно- технических и методико-профилактических мероприятий.
Организационно-методические мероприятия включают: систему нормативно-технической документации; обучение и инструктаж рабочих; анализ производственного травматизма в целях рационального планирования средств на мероприятие по предупреждению несчастных случаев.
Инженерно-техническими средствами борьбы с производственным травматизмом являются: оградительные устройства для изоляции движущихся частей
механизмов и машин; предохранительные устройства-блокировки, автоматически
отключающие оборудование при выходе какого-либо параметра за пределы допустимых значений, сигнализация, габариты безопасности, дистанционное управление, средства индивидуальной защиты. Методико- профилактические мероприятия включают предварительный и периодический осмотры рабочих, профилактические прививки. Все рабочие проходят следующие виды инструктажа по технике безопасности: вводный инструктаж; инструктаж на рабочем месте; повторный
инструктаж.
Буровые здания относятся к производственным помещениям геологоразведочных организаций, строительство и содержание которых должны проводиться
в соответствии с требованиями строительных норм и правил, а также требованиям производственной санитарии и гигиены.
Освещение на буровых должно соответствовать следующим требованиям:
1. равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и в пределах
окружающего пространства; отсутствие повышенной яркости светящихся поверхностей; постоянство освещения во времени;
2. отсутствие опасности и вредности от осветительных устройств.
Отопление должно обеспечивать в помещении поддержание заданной
температуры воздуха (не ниже 13-18°С) в холодное время года.
Вентиляция должна обеспечивать качественный состав воздуха в помещении. Комплекс методов по борьбе с шумом включает следующие мероприятия:
уменьшение шума в его источнике; уменьшение шума на пути его распространения; изменение направления излучения шума;
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
рациональная планировка помещения и его акустическая обработка; рациональное конструирование машин и механизмов; применение средств индивидуальной защиты для органов слуха.
Для контроля уровня шума применяется шумомер ШШВ-1. Индивидуальные
средства защиты на буровой:
1. защитные каски предназначены для защиты головы от падающих предметов,
воды, растворов и т.д.; вкладыши, наушники, шлемы для защиты органов слуха;
2. специальные очки или щитки для защиты глаз от механического повреждения, попадания масла и т.д.; диэлектрические перчатки и рукавицы, резиновые
боты и галоши, резиновые коврики и дорожки, изолирующие подставки предназначены для изоляции работающих от пола и земли, и частей электрооборудования, находящегося под напряжением, и предохраняют от поражения электрическим током.
Спецодежда и специальная обувь предназначены для защиты рабочих от
вредного воздействия производственных и природных факторов.
Прокладка подъездных путей, сооружение буровой мачты, размещение
оборудования, устройство отопления, освещения и т.д. должны производиться по
проектам и типовым схемам монтажа, утвержденным руководством управления.
Проекты и схемы должны разрабатываться в соответствии с техническими
требованиями эксплуатации оборудования и правил безопасности.
Буровое оборудование, вышки (мачты) должны осматриваться мастером
не реже одного раза в декаду и бурильщиком при передаче смены.
Все буровые должны иметь противопожарные щиты на случай возникновения пожара.
Требуемый дебит скважины (водозабора) определяют по нормам СНиП из
расчета удовлетворения потребностей в водоснабжении предприятий, учреждений и населения, а также перспективного развития водопровода на 20- 25 лет
(расход повышается на 15%).
Скважины для водоснабжения закладывают по возможности ближе к потребителю, но на достаточно большом расстоянии и выше по рельефу от источников загрязнения (торфяников, болот, складов отходов, выгребных ям, скотных
дворов и т. п.).
Вокруг скважины организуют два пояса зоны санитарной охраны. Территория первого пояса, на которой расположена скважина и все головные водопроводные сооружения, устанавливается размером: 0,25 га с радиусом не менее 30 м
вокруг скважины при использовании хорошо защищенных с поверхности водоносных горизонтов.
Второй пояс (зона ограничений) представляет собой территорию, использование которой для тех или иных целей в зависимости от санитарных и гидро-
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
геологических условий может ограничиваться.
Для хозяйственно-питьевого водоснабжения согласно ГОСТ 2874-82 эти
требования следующие:
Вода должна быть без запаха, привкуса, бесцветной и прозрачной с общей
жесткостью до 10-2 моль/л, с содержанием сухого остатка до 1500 мг/л, железа до
1 мг/л. Показателем загрязнения принята бактерия кишечная палочка («бактерияколи»). Количество кишечных палочек в 1 л воды не должно быть более 3, а титр
- не менее 300.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсового проекта были закреплены знания, полученные на теоретических и практических занятиях.
На основании полученной темы проведены расчеты: водоподъемного
устройства, фильтра и эрлифта. Определены: наиболее оптимальный ввиду скорости и экономической составляющей вид бурения - вращательный, требования
при бурении эксплуатационной скважины на воду, выбор промывочной воды,
способ вскрытия водоносного горизонта и его опробования. Так же были рассмотрены мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике и
промсанитарии.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Список использованной литературы
1. Л. И. Кралина, Г. А. Усов, Ф.П. Сердюков, БУРОВЫЕ СТАНКИ И БУРЕНИЕ СКВАЖИН, Методические указания, по выполнению курсового проекта по дисциплине «Буровые станки и бурение скважин», для студентов
специальности 21.05.02. – «Поиски и разведка подземных вод и инженерногеологические изыскания» (ГИГ), очного и заочного обучения, Екатеринбург,
2018, Издательство УГГУ,620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.
Уральский государственный горный университет. Отпечатано с оригиналмакета в лаборатории множительной техники, 17 с.
2. Л. И. Кралина, Ф. П. Сердюков, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ В
БУРЕНИИ, Учебно-методическое пособие, к практическим занятиям и самостоятельной работе по профилирующим дисциплинам для студентов специальностей: 25.05.03. – «Технология и техника разведки МПИ (ТТР)»,
25.05.02. – «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические
изыскания (ГИГ)», очного и заочного обучения, Екате ринбург, 2018, Издательство УГГУ, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30. Уральский государственный горный университет Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники издательства УГГУ, 45 с.
3. Башкатов Д. Н., Сулакшин С. С. Справочник по бурению скважин на воду. М., Недра, 1979. 560 с.
4. Башлык С. М., Загибайло Г. Т. Бурение скважин. 2-е изд., перераб. и доп.
– М.: Недра, 1990. – 477 с.
5. Кралина Л. И., Сердюков Ф. П., Усов Г. А. Технологические расчеты в
бурении. 2-е изд., стереотипное. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. 80 с.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Приложение 3
Схема эрлифта с расположением труб «рядом»
Излив
продуктивного
Сжатый
воздух от
раствора
компрессора
Сжатый воздух от
компрессора
H 112
4
1 – обсадные трубы; 2 – водоподъемные трубы; 3 – воздухопроводные трубы; 4 – смеситель; Н – погружение смесителя относительно уровня излива, м; hд – динамический уровень относительно уровня излива, м; h0 - статический уровень, м.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Приложение 4
Схема трубчатого фильтра с круглой перфорацией
Ø16
l = 15,4 м
b=33,6
Ø114
Ø100
a= 24
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,
Приложение 5
Схема установки погружного насоса в скважину
0,5 hu
H
130,5
1
h 64,0
2
S
16,0
3
h3
5.0
4
5
6
1 - скважина; 2 - обсадные трубы; 3 - водоподъемные трубы; 4 насос; 5 - сальник; 6– фильтр; H –длинна напорного трубопровода,
м; hд – дина-мический уровень, м; hu – высота излива, м; hз заглубление насоса, м; h - статический уровень, м; S - понижение, м.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21.05.02
Лис
т
,