Главная страница ДонНТУ Страница магистров Поисковая система ДонНТУ

ЯНЕНКО НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА

Email: tash@ukrtop.com

Горно-геологический факультет
Кафедра: Технология и техника геологоразведочных работ

Тема магистерской работы:
"ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ВОДОПРИЕМНОЙ ВОРОНКИ БЕСФИЛЬТРОВЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН"
Научный руководитель: доцент, к. т. н. ЮШКОВ ИВАН АЛЕКСАНДРОВИЧ

Библиотека На главную Результат поиска Автореферат Ссылки Индивидуальное задание

Оноприенко М.Г. Бурение и оборудование гидрогеологических скважин. М.: Недра. 1978.

Технология сооружения бесфильтровых скважин проста, но при выполнении работ необходимо строго соблюдать установленный порядок проведения работ.
Процесс сооружения бесфильтровых скважин подразделяется на два этапа:
1) бурение и крепление скважины трубами с цементацией затрубного пространства;
2) создание водоприемной воронки.
При выполнении первого этапа особое внимание необходимо обратить на установку башмака обсадных труб, положение которого должно строго сооветствовать границе кровли водоносного горизонта. Заглубление башмака обсадных труб в водоносные пески более чем на 20-30 см приводит к длительному пескованию. Установка его выше кровли песков приводит к размыву пород или их обрушению, если в кровле залегают легкоразмываемые или набухающие породы. При наличии в кровле пород, склонных к обрушению у башмака обсадных труб, необходимо создавать цементную подушку . Для этого ствол скважины заглубляют в водоносный пласт и промывают для создания каверны; каверну можно создать откачкой. Для более прочной связи цементного камня и труб у башмака приваривают косынки или направляющие фонари.
Формирование каверны осуществляется путем углубки скважины в водоносных песках на 6-8 м и последующей откачки – эрлифтом. В начальный период откачки целесообразно доливать воду в скважину через устье или закачивать ее насосом по бурильным трубам, опущенным параллельно с воздухопроводными трубами на глубину 2-3 м ниже башмака труб. Во избежание образования песчаных пробок откачка должна быть непрерывной. При уменьшении песка в воде до нескольких процентов долив воды прекращают и откачку продолжают с дебитом, в 1,5-2 раза превышающим эксплуатационный.
Откачку рекомендуют проводить при помощи двух компрессоров. В качестве водоподъемных труб обычно используют обсадные колоны диаметрами 168 и 219 мм, в качестве воздухопроводных – колонну бурильных труб. Последнюю в начале откачки используют для закачивания воды в скважину, а затем поднимают на заданную глубину и подключают к компрессору. Вторую колонну воздухопроводных труб опускают параллельно первой на расчетную глубину. Откачку можно считать законченной, если количество песка в воде составляет 1-2%. После этого необходимо смонтировать водоподъемное оборудование и произвести откачку, уменьшив дебит до проектного.Продолжительность откачки, как правило, составляет 10-15 суток, количество вынесенного песка – 15-50 м³.
Закономерности формирования водоприемных воронок (каверн) зависят от литологических особенностей водовмещающих пород и режима откачки. По данным исследований, выполненных ВНИИГиМ, основной приток воды в каверне сосредоточен в верхней периферийной ее части, вблизи кровли.
Струи воды, направленные концентрически к входному отверстию обсадной трубы, сгущаются и вследствие ускорения и резкого изменения направления движения образуют на участке вхождения в ствол скважины турбулентный поток с мощным центральным вихрем во входном сечении обсадной трубы. Турбулентный поток и центральный вихрь формируют воронку, глубина ее контролируется главным образом мощностью вихревого потока, которая пропорциональна величине водоотбора, а также диаметрам частиц песка и входного отверстия обсадной трубы. Обсадная труба в период формирования воронки работает на всасывание. Обычно глубина воронки не превышает 1-1,5 м. В центре воронки иногда образуется местное возвышение в результате возникновения застойной зоны в центре потока ниже вихревого участка. Размыв частиц начинается их радиальным движением к всасывающей трубе. Размыв и перенос частиц, таким образом, зависят от их размера, структуры и скорости радиально сходящегося потока воды.
Процесс формирования воронки по описанной выше схеме должен заканчиваться в короткий промежуток времени. Тем не менее, вынос песка при откачке воды из скважины продолжается, как правило, несколько суток с медленным затуханием процесса. Это явление обусловлено локальным изменением соотношения горного и пластового давлений при откачке вследствие снижения уровня воды, который вызывает деформацию водоносных песков. В течение нескольких суток откачки, сопровождающейся деформацией песков в призабойной зоне, создается новое равновесное состояние в системе пласт - скважина, перемещение песков прекращается, и размеры воронки стабилизируются.
Радиус водоприемной воронки может быть определен ориентировочно по объему вынесенного песка и глубине воронки. Форму воронки при этом следует принимать за конус.
Глубину воронки можно определить каверномером с применением так называемого «верхнего груза» или по формуле

где h – глубина воронки, см; d_вх - диаметр входного отверстия водоприемной колонны труб или ствола в незакрепленной кровле, см; v_вх – скорость воды в стволе, см/с; d₅₀ – средний диаметр частиц песка водоносного горизонта, мм.

Оноприенко М.Г. Бурение и оборудование гидрогеологических скважин. М.: Недра. 1978. (с.132 - 133 )