Выбор и обоснование конструкции скважины

При разработке проектной конструкции и технологии бурения скважины учитываются следующие требования:

• — необходимость исследования водоносных горизонтов четвертичных отложений;
• — исключение возможности ухудшения качества воды в процессе эксплуатации;
• — качество воды в скважине должно соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074−01.
• — глубина установки эксплуатационной колонны труб должна обеспечить возможность увеличения глубины погружения насоса в результате регионального снижения уровня подземных вод в процессе эксплуатации;

Выбор и обоснование конструкции скважины начинается с установления конечного диаметра скважины. Гдовский водоносный горизонт, который залегает на глубине 111 м, вскрывают на полную мощность, но с учетом, что рабочая часть фильтра должна отстоять от кровли и подошвы водоносного горизонта на 6 м[3]. В нашем случае мощность водоносного горизонта 29 м., отсюда длина рабочей части фильтра будет l_р=12 м. Длина отстойника 5 м, конечная глубина скважины 140 м.

1. Наружный диаметр фильтра определяем по формуле [1]:

г де — наружный диаметр фильтра, мм; Q — дебит скважины, мі/ч;

— длина рабочей части фильтра, м; - коэффициент фильтрации, м/сут.

По полученному значению выбираем ближайшее фактическое значение наружного диаметра фильтра и тип самого фильтра.

В водоносных горизонтах, представленных песками, применяют фильтры, у которых трубчатые каркасы (щелевые, дырчатые), обтянуты сеткой. Основное достоинство данного вида фильтров — это обеспечение пропуска воды в скважину, оборудованную трубами малого диаметра, не прибегая к устройству гравийных обсыпок. В соответствие с условиями разреза сетчатый фильтр является наиболее эффективным и экономически выгодным, так как затраты на его изготовление и устройство минимальны.

Параметры выбранного фильтра:

Наружный диаметр фильтра по трубе — 108 мм Внутренний диаметр фильтра — 100 мм Диаметр отверстий -12 мм Скважность -30%.

Тип фильтра — сетчатый Марка фильтра — С — 8Ф5 В Соединение фильтровой колонны — ниппельное по ГОСТ 632–80.

Рис. 1. Фильтр с металлической сеткой

1 — общий вид; 2 и 3 детали: а — каркас из обсадной трубы с проходными отверстиями, б — подкладочная сетка с крупными ячейками, в-подкладочная спираль из медной или латунной проволоки, г — медная сетка галунного плетения, д — накладки из листовой меди или латуни.

Размер проходных отверстий фильтра находится из соотношения, где размер частиц, соответствующий 50% содержанию их в воде, мм, тогда диаметр отверстий равен 15 мм.

Диаметр долота под фильтровую колонну:

D_д._ф. = D_ф._max;

где: D_ф._max — максимальный диаметр фильтровой трубы, мм.

D_д._ф. = 108 мм Выбираем шарошечное долото III112Т — ЦВ, диаметром 112 мм.

Внутренний диаметр труб эксплуатационной колонны:

Dэк.вн. = Dф. + 2*&1;

где: &₁ — зазор между эксплуатационной колонной и надфильтровыми трубами, определяемый типом сальника (5ч 50 мм);

D_эк._вн. = 108 + 2*10 = 128 мм Внутренний диаметр труб эксплуатационной колонны выбираем из справочного издания. Таким образом:

Наружный диаметр эксплуатационной колонны — 146 мм.

Внутренний диаметр эксплуатационной колонны -136 мм.

Толщина стенки -5,0 мм.

Масса 1 м — 18,4 кг Соединение обсадной колонны — ниппельное по ГОСТ 632–80.

Диаметр долота под эксплуатационную колонну:

D_д.эк = D_э.к.+ 2*&₂

где: &₂ =15ч50 — зазор между наружным диаметром эксплуатационной колонны и стенками скважины (с учетом цементации затрубного пространства);

D_д.эк =146+ 2*20=186 мм.

Выбираем шарошечное долото III190Т — ЦВ, диаметром 190 мм.

Неустойчивые водонасыщенные озерно-ледниковые отложения днепровко-московского возраста до глубины 48 м перекрываются кондуктором.

Внутренний диаметр колонны:

D_об.к.вн.= D_д.эк. + 2*&₃;

где: &3 — зазор между долотом, используемым для бурения интервала скважины под эксплуатационную колонну, и внутренней поверхностью обсадной колонны, мм;

D_об.к.вн. =190 + 2*5 = 200 мм Исходя из полученных данных принимаем:

Наружный диаметр колонны — 219 мм Внутренний диаметр колонны-207 мм Толщина стенки -6 мм Масса 1 м -35,1 кг Соединение обсадной колонны — ниппельное по ГОСТ 632–80.

Выбираем шарошечное долото:

D_д.об.т. = D_об.т.вн + 2*&₂

где: &₂ =10ч50 — зазор между наружным диаметром эксплуатационной колонны и стенками скважины (с учетом цементации затрубного пространства);

D_д.об.т. = 219+ 2*12=241 мм.

Принимаем шарошечное долото III243С — ГВ, диаметром 243 мм.

Внутренний диаметр направляющей трубы:

D_н._вн. =D_д.об.т + 2*&₃;

где: &₃ — зазор между долотом, используемым для бурения интервала скважины под обсадную колонну, и внутренней поверхностью направляющей трубы, мм;

Dн.вн. = 243 + 2*5 =253 мм Исходя из полученных данных принимаем:

Наружный диаметр направляющей трубы -299 мм Внутренний диаметр направляющей трубы -261 мм Толщина стенки -6 мм Масса 1 м — 57,9 кг Соединение направляющей трубы — муфтовое по ГОСТ 632–80.

Для исключения загрязнения почвенного покрова очистным агентом предусматриваем проходку интервала шнеком, но при этом с учетом того, что будет произведена цементация затрубного пространства.

Выбираем шнековое долото ДБШ по ГОСТ 24 328–80 соответственного типоразмера:

наружный-320 мм корпуса-300 мм Диаметр -260 мм Труба — 127 мм Диаметр спирали:

Ширина — 66,5 мм Шаг-182 мм Отклонение шага спирали к шнека — 0,70.

Угол подъема спирали -12⁰33'.

Длина шнека — 2180 мм Масса — 67 кг Способ установки фильтровой колонны «впотай». Данная конструкция является наиболее эффективной в нашем случае, простой, при этом замена отработанного фильтра на новый занимает минимум трудозатрат [1].

Чтобы песок и другие твердые фракции не попадали в скважину, кольцевой зазор между надфильтровыми трубами, устанавливаемыми «впотай», и обсадными трубами уплотняют специальным сальником; конструкция которого определяется материалом, из которого он изготовлен (дерево, пенька, резина.).

Надфильтровую трубу при установке её «впотай» следует вводить в эксплуатационную колонну выше башмака последней на 5 м.

Конструкция скважины.