Обоснование задач методики проведения и объемов проектируемых работ

Горно-буровые работы

Целью буровых работ является вскрытие водоносного горизонта, изучение литологического состава водовмещающих пород, а также установление и уточнение гидрогеологических условий участков водозаборов с целью обоснования схемы их строительства.

Задачи:

• · Изучение строения, мощности и условий залегания водоносных горизонтовЦелью буровых работ является вскрытие водоносного горизонта, изучение литологического состава водовмещающих пород, а также установление и уточнение гидрогеологических условий участков водозаборов с целью обоснования схемы их строительства
• · Изучение положения уровней подземных вод
• · Изучение литологического состава водовмещающих пород
• · Изучение условий залегания подземных вод. 14. стр3]
• 1. Обоснование типов скважин

На основании предварительной разведки месторождения подземных вод с целью хозпитьевого водоснабжения хоз. центра Ключевой Северо-Казахстанской области с оценкой эксплуатационных запасов по категории С₁-С₂ в количестве 78.9 м³сут поизводится обоснование типов скважин. На ранних стадиях исследования проектируются разведочные скважины, в задачу которых входит опробование и изучение водоносных горизонтов; поэтому и конструкция рассчитывается на кратковременную работу. Диаметр скважины определяется диаметром водоподемного оборудования, дающими проектный расход и напор на омортизационный срок 10 000 суток.

После прохождения разведочных скважин проходят наблюдательные скважины.

Разведочные скважины проходятся в процессе разведки перспективных участков месторождений подземных вод в целях их более детального гидрогеологического изучения и выявления условий народнохозяйственного использования или освоения. В разведочных скважинах выполняется большой комплекс гидрогеологических и других видов исследований (опытные и опытно-эксплуатационные откачки, наливы, нагнетания, отбор проб пород, воды и газа, расходометрические, геофизические и другие наблюдения).Для обоснованного геолого-гидрогеологического расчленения разреза поисковых и разведочных скважин в них осуществляется отбор керна, выполняется комплекс гидрогеологических наблюдений.

Диаметр разведочных скважин определяется применяемым откачечным оборудованием, которое в свою очередь подбирается, исходя из возможных дебитов при откачках. [1.стр231].

Наблюдательные скважины могут закладываться на любой из стадий поисково-разведочных работ и в зависимости от назначения используются либо для наблюдения за режимом подземных вод в период их разведки и эксплуатаций (наблюдения за естественным или нарушенным режимом), либо для наблюдений за изменением показателей подземных вод (уровня, химического состава, температуры и др.) в процессе проведения опытных гидрогеологических работ (откачек, наливов, нагнетаний, индикационных измерений и др.). [1.стр231].

2. Условия проведения буровых работ

Вид работ — поисково-разведочные работы для обеспечения населенных пунктов запасами подземных вод. Административное положение района работ — Карасевка Северо-Казахстанкой области. Расстояние от базы АО в г. Кокшетау до участка Карасевка — 100 км, Среднее расстояние до участков — от базы ТОО «Геосфера» 139,2 км.

Результирующим итогом проектируемых поисково-разведочных работ будет являться оценка эксплуатационных запасов подземных вод участков по категории С₁-С₂

Исходя из анализа геолого-гидрогеологических условий и материалов предыдущих исследований, выделены перспективные участки на выявление подземных вод. Объемы бурения по участкам намечаются с учетом сложности гидрогеологического строения и гидрохимических условий участков, степени изученности участков и возможности изыскания подземных вод, по качеству и количеству удовлетворяющих заявленным требованиям.

В целом гидрогеологические и гидрохимические условия участков достаточно сложные. На всех двенадцати участках работ подземные воды распространены в зоне трещиноватости скальных пород.

На участке работ пробурено 6_р-з и 2_н-х скважин. Средняя глубина которых составляет 65 м. Литология перспективного водоносного горизонта представлена среднезернистыми мусковит-биотитовыми и крупнозернистыми биотитовыми гранитами. Водоупорная часть представлена глинами, суглинками плиоцена неогеновых отложений.

Буровые работы проводятся по коренным породам с VIII, IX категории по буримости .

На участке имеется река Камысакты. Недалеко от реки расположено село Карасевка, для которого проводятся проектные работы с целью хоз-питьевого водоснабжения с подсчетом эксплуатационных запасов по категории С₁-С₂.

3. Выбор и обоснование способа бурения

В настоящее время бурение на воду производится в основном роторным и ударно-канатным способом.

Способ бурения необходимо обосновывать исходя из следующих характеристик:

• а) необходимый диаметр скважины;
• б)оптимальный режим бурения при данном разрезе;
• в)глубина скважины и ее назначение.

Перспективный водоносный горизонт представлен гранитами, гранодиоритами, диоритами категория по буримости — VIII, IX категория по буримости, средняя мощность водоносного горизонта 50,25 м. Так же требуется качественное вскрытие водоносного горизонта.

Исходя из перечисленных условий, бурение скважин рекомендуется проводить роторным способом-это разновидность вращательного бурения, когда породоразрушающий инструмент (долото), которым осуществляется углубление забоя в скважине цилиндрической формы, получает вращение через колонну бурильных труб от ротора буровой установки.

Общая характеристика способа бурения:

Оборудование для роторного бурения включает вышку, буровую установку с приводом, ротор, буровые поршневые насосы, вертлюг (через него насосы подают промывочную жидкость в бурильную колонну), талевую систему, состоящую из кронблока, блока и крюка, на который в процессе бурения подвешены вертлюг и бурильная колонна, систему очистки промывочной жидкостью, включающую вибросита, желоба и гидроциклоны, приёмные и запасные ёмкости. Кроме стационарных имеются передвижные роторные буровые установки, всё оборудование которых (кроме систем очистки) размещено на платформе автомашины или прицепа, что обеспечивает их манёвренность. Ротор получает вращение от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через приводной вал. Вращение вала конического зубчатой передачей ротора трансформируется во вращение стола ротора относительно оси скважины. В столе ротора установлены т.н. ведущие вкладыши, которым передаётся вращение стола ротора. Внутри ведущих вкладышей устанавливаются ведущие вкладыши (меньших размеров), внутреннее сечение которых соответствует сечению верхней рабочей трубы бурильной колонны. Форма сечения рабочей трубы бурильной колонны может представлять квадрат, шестигранник, крестовину и т. д. Аналогичную форму должно иметь внутреннее сечение рабочих вкладышей, вращающих верхнюю рабочую трубу бурильной колонны. Основную часть бурильной колонны составляют бурильные трубы. Между ними и долотом устанавливаются утяжелённые бурильные трубы (УБТ), масса которых должна обеспечивать необходимую нагрузку на долото в процессе роторного бурения и работу труб в растянутом состоянии. Рабочая труба бурильной колонны в своей верхней части присоединяется к вертлюгу, через который по гибкому шлангу подаётся промывочная жидкость в бурильную колонну и далее через насадки долота на забой.

Преимущества ударно-канатного способа:

Достоинством этого способа бурения является то, что вскрываемые водоносные горизонты не засоряются и не кольматируются циклирующим по скважине промывочным раствором. Наблюдение за понижением уровня воды в скважине в процессе бурения позволяет своевременно обнаружить водоносный горизонт. Погрешность в установлении границы залегания водоносного горизонта этим способом составляет ± 0,5−1 м. при этом легко легко устанавливается все вскрываемые водоносные горизонты, обеспечивается высокое качество опробывания практически без искажения природной характеристики водоносного пласта. Дебит скважины как правило, выше скважин, пройденных вращательным способом с промывкой глинистым раствором.

Недостатки роторного способа:

Главным недостатком роторного способа с промывкой глинистым раствором является глинизация водоносного пласта и снижение вследствие этого дебита. Весьма большие трудности вызывает этот способ при бурении валуно-галечниковых отложений, а в особенности тех, которые залегают близко к поверхности. Данный недостаток при роторном бурении можно в ряде случаев устранить, при использовании в качестве промывочной жидкости специальные растворы или техническую воду, которые оказывают минимальное воздействие на стенки скважин.

4. Выбор и обоснование конструкции фильтра:

Выбор фильтра устанавливается исходя из пород водоносного горизонта.

Фильтр предназначен для предотвращения попадания мелких частиц, которые в последствии могут вызвать аварию водоподвешенного устройства и загрязнения воды.

Водоносный горизонт представлен гранитами, гранодиоритами, диоритами, поэтому выбираем сетчатый фильтр на колонне обсадных труб.(4. стр 47).

Длина рабочей части фильтра определяется по формуле:

L_ф=а*Q/d (6. стр 377),.

Где Qдебит скважины м/ч бэмперический коэффициент, зависящий от характера породы (8 стр 322).

d — наружный диаметр фильтра в мм.

Коэффициент б получаем на основании среднего коэффициента фильтрации, соответствующего вида породы. Исходя из этого К_ф =0,8 м/сут. Водоносный горизонт представлен гранитами — б=90, Q=3,2 дм³/сут.

L_ф= = 6,8 м.

Для осаждения остающихся в фильтре частиц породы ниже рабочей части фильтра устанавливается отстойник — глухая труба. Нижнее отверстие отстойника плотно забивается сухой пробкой из дерева твердой породы. Длина отстойника выбирается исходя из глубины скважины 65 м.

Длина отстойника — 11 м. (Завалей В. А «Поиски и разведка п/в» стр 48).

Надфильтровая часть равна 1−2 м. Исходя из выше сказанного, длина фильтра будет составлять 19,8 м.

Способ установки фильтра

Исходя из предварительной стадии разведки, фильтр устанавливается на колонне обсадных труб, т. е. диаметр фильтра будет равен диаметру эксплуатационной колонны.

5 Выбор и обоснование водоподъемных механизмов:

Применение того или иного типа насоса определяется: а) Положение динамического уровня в скважине;

• б) Заданной производительности;
• в) Диаметром водоподъемной колонны;
• г) Режимом работы скважин;

При откачке мутной воды, прокачки, пробных и опытных, одиночных откачках с любых глубин рационально применение эрлифта.

Необходимо провести расчет основных параметров эрлифта.

6 Расчет эрлифта

№ п/п.	Элементы расчета.	Единицы измерения.	Формулы и обозначения.	Расчет и значения.
	Глубина скважины.	м.	Lс
	Глубина статического уровня воды от уровня излива.	м.	h0	6,3.
	глубина динамического уровня воды от уровня излива.	м.	H.	12.6.
	высота уровня излива над поверхностью земли.	м.	А.
	глубина погружения форсунки от уровня излива.	м.	H=K*hд	H=2*12.6=25.2.
	удельный расход воздуха на 1 м3 поднятой воды при параллельном расположении труб эрлифта.	м3
	опытный коэффициент, зависящий от коэффициента погружения.	С.	11.5.
	расчетный расход воды.	м3/ч м3/с.	Q1 Q2	11.52 0,003
	полный расход воздуха.	м3/мин.
	пусковое давление воздуха.	ат.	p0=0,1*(K*h-h0+2).	p0=2,1.
	рабочее давление воздуха.	ат.	p=0,1*[h (K-1)+5].	p=1.76.
	расход эмульсии непосредственно выше форсунки.	м3/с.
	расход эмульсии при изливе.	м3/с.
	площадь сечения водоподъёмной трубы у форсунки.	м2
	площадь сечения водоподъёмнойтрубы при изливе.	м2
	внутренний диаметр водоподъёмной трубы при параллельном расположении труб.	мм.
	внутренний диаметр труб при центральном расположении труб.	мм.
	диаметр воздухопроводных труб в скважине.	мм.	d1
	внутренний диаметр обсадных труб.	мм.	D.
	расположение воздушных труб.	параллельное.
	производительность компрессора.	м3/мин.	Wk=1.2*W.	0,936.
	рабочее давление компрессора.	ат.	pk=p+?*p.	5,62.
	расчетная мощность на валу компрессора.	квт.	Nk=N0*Wk*pk	Nk=1,10+0,936*5,62=6,36.
	Фактич. мощность на валу компрессора.	квт.	Ne=1.25*Nk	Ne=1,25*6,36=7,95.
	полный КПД установки.	квт.

Исходя из выше приведенных расчетов был выбран передвижной воздушный компрессор ПКУ 1,2.

Технические характеристики:

Производительность (по всасываемому воздуху)— 1,2 м³/мин.

Конечное давление сжатого воздуха— 7 кг/см²

Приводной двигатель — электродвигатель, 15 квт.

Число оборотов вала компрессора в минуту-1000 об/мин.

Охлаждение компрессора — воздушное.

Тип прицепной тележки — компрессор и двигатель смонтированы на воздухосборнике с роликами.

Вес установки — 570 кг.

7. Составление конструкции скважин

Главными элементами конструкции скважин являются глубина, диаметр, длина, количество обсадных труб.

Эксплуатационный диаметр определяется диаметром водоподъемника в место его установки. Конструкция разрабатывается снизу вверх.

Конструкция скважины будет состоят из эксплуатационной колонны, кондуктора и направляющей колонны.

Определение глубины скважины:

Мощность изучаемого водоносного горизонта на данном участке колеблется от 30 м до 60 м. т.к. область проектируемого водозабора является наиболее водонасыщенной и характеризуется большей мощностью перспективного водоносного горизонта, принимаем среднее значение мощности, т. е. 50,25 м.

Предусмотрено дополнительное заглубление скважины не менее, чем на 5 м с целью обустройства в нижней части фильтровой колонны отстойника. Таким образом, расчетная глубина проектируемой скважины составит: 56+5+4,0=65 м.

Определение эксплуатационного (начального) диаметра скважины:

Диаметр направляющей колоны должен быть больше диаметра бурения эксплуатационной колонной, т. е. 194 мм, диаметр бурения для кондуктора 243 мм.

Определение конечного диаметра скважины:

Конечный диаметр скважины будет выбираться исходя из поперечного размера водоподъемного оборудования и диаметра долота, то есть 151 мм.

Конструкция наблюдательных скважин:

В целях уменьшения затрат и снижения сметной стоимости проводимых работ рекомендуется конструкции наблюдательных скважин проектировать с минимально возможными (для данных геологических условий) диаметрами обсадных труб и наиболее простой технологией бурения.

Долото для эксплуатационной колоны 151 мм. Бурение направляющей колонной будет производиться долотом диаметром 214 мм с обсадкой 168 мм.

8. Тампонаж скважины

Главным назначением тампонирования скважин является изоляция водоносных горизонтов.

При бурении скважины на воду тампонирование имеет большое значение для изоляций эксплуатационного горизонта от вышележащих неиспользуемых водоносных горизонтов и предохранения его от загрязненных поверхностных вод.

Существует два способа тампонирования скважин: постоянное и временное.

Исходя из того, что стадия разведки является предварительной, водоносный горизонт представлен трещиноватыми породами, а также скважины по назначению являются разведочными, в целях сохранения стенок скважины будет использоваться временное тампонирование. В целях экономичности будет использоваться глинистый тампонаж.

Данным способом производится изоляция затрубного пространства с целью предупреждения циркуляций по нему подземных вод и промывочной жидкости. При отсутствий на забое вязкой глины, или при незначительной мощности ее пласта в скважину забрасывают небольшими порциями шарики глины диаметром 5−7 см. Каждую порцию глины утрамбовывают спускаемой в скважину на бурильных трубах или на канате металлической трамбовкой. После того как в скважине будет создана глинистая подушка мощностью 2−3 м, в нее вдавливают башмак обсадной колонны. В некоторых случаях для вдавливания глины в затрубное пространство башмак колонны обсадных труб закрывают конусной пробкой. После окончания тампонажа пробку разбуривают.

9. Выбор бурового агрегата

Буровой агрегат определяется выбранным способом бурения, начальным и конечным диаметром скважины, ее глубиной и физико-географическими условиями участка.

В связи с тем что начальный диаметр скважины 243 мм, конечный 151 мм глубина бурения 70.9 метров и район хорошо изучен выбираем буровой агрегат УРБ — 3АМ. Технические характеристики приведены в таблице.

Самоходная буровая роторная установка разведочного бурения УРБ-ЗАМ предназначена для безкернового бурения скважин вращательным способом с промывкой на глубину до 300 м.

Основные механизмы установки: приводной двигатель, коробка передач, лебедка, ротор, контрпривод, генератор с электрощитом, мачта с кронблоком и гидродомкраты подъема мачты смонтированы на шасси автомобиля МАЗ-500Л. Буровой насос и глиномешалку, входящие в комплект установки, перевозят отдельно вместе с буровым инструментом, а при работе размещают их около установки. Для монтажа бурового насоса и глиномешалки используют специальное приспособление, установленное на мачте, — стрелу с подвешенной на ней талью грузоподъемной силой 20 кН. Установка оснащается буровым насосом 11ГрИ с максимальной подачей 6,5 л/с и максимальным давлением 6,3 МПа.

Привод механизмов установки осуществляют от отдельного приводного двигателя — четырехтактного дизеля марки Д-54Л мощностью 40 кВт или СМД-14Б мощностью 45 кВт.

Управление установкой сконцентрировано у поста бурильщика с левой по ходу автомобиля стороны, где расположены рычаг тормоза и рычаг управления фрикционной муфтой лебедки, рычаг включения привода ротора и лебедки, рычаг управления фрикционом приводного двигателя, рычаг переключения передач, рычаг включения бурового насоса, а также рычаг включения генератора. Здесь же находится управление гидравлическими домкратами подъема мачты. При транспортировке буровой установки мачта укладывается на переднюю стойку.

Тип установки :	УРБ-3АМ.
Глубина бурения трубами диаметров до 60 мм.	300−500 метров.
Рекомендуемые диаметры скважины:
Начальный.	243 мм.
Конечный.	93 мм.
Диаметр проходного отверстия ротора.	250 мм.
Частота вращения станка ротора.	110,190,314об/мин.
Номинальная грузоподъемность.	20 тонн.
Буровой насос.	11ГрИ.
Приводной двигатель.	Дизель Д54А.
Мощность дизеля.	40кВт.
Генератор	Трехфазный, синхронный ЕСС61−4М.
Мощность.	8кВт.
Транспортная база.	Шасси МАЗ-500А.
Удельный расход топлива, г/(кВт•ч).	150,7.
Ресурс до капитального ремонта, ч.
Высота до оси кронблока, м.
Длина бурильной трубы/свечи, м.	4,5/9.
Механизм вращения.	Ротор
Крутящий момент (максимальный), Н•м.
Натяжение талевого каната максимальное, кН.
Диаметр каната, мм.	15,5.
Емкость барабана, м.
Оснастка талевой системы.	1x2.
Скорость подъёма крюка, м/с.	0,54 — 1,56.
Тип подачи.	С тормоза лебедки.

10. Технология бурения

При роторном бурении на воду скважины имеют следующую конструкцию: шахтовое направление, кондуктор, эксплуатационная колонна.

Шахтовое направление служит для закрепления устья скважины от размыва глинистым раствором и для направления циркулирующего раствора. Направление состоит из трубы длиной 15 м, направляющую трубу опускают в заранее вырытый шурф или пробуренную скважину; после проверки вертикальности ее цементируют.

Назначение кондуктора — перекрыть водоносные горизонты, не подлежащие эксплуатации, или неустойчивые верхние породы, а также обеспечить вертикальность скважины.

Эксплуатационные колонны являются основными для бурения скважин на воду. В большинстве случаев их спускают до кровли эксплуатационного водоносного горизонта и перекрывают ими ниже направления или кондуктора все пройденные водоносные горизонты и пласты. Эксплуатационные колонны, как правило, цементируют от башмака до устья скважины или на высоту, достаточную для изоляции пройденных пластов.

Бурение под направляющую колонну в интервале 0−15м производится долотом Ш-145К. Долото в течении 10−15 мин. будет прирабатываться на забое при пониженной нагрузке, составляющей 10 — 20% от рекомендуемой. По достижению поставленного интервала производится подъем бурового снаряда и спуск в скважину кондуктора диаметром 243 мм. При этом способе бурения скважину промывают водой, которая поступает на забой между стенками скважины и бурильных труб. Разрушенная порода и вода (шлам) поднимаются с забоя по трубам бурильной колонны и снова, самотеком, направляется в затрубное пространство скважины. Вода, омывая, охлаждает долото, а затем, смешиваясь с разрушенной породой, всасывается при помощи эрлифта.

Бурение под эксплуатационную колонну производится долотом Ш-145К в интервале15−100 м. Бурение данного интервала исходя из физико-механических свойств пород, будет осуществляться с постоянной в течение всего рейса осевой нагрузкой, обеспечивающей максимальную рейсовую скорость бурения.

Режим бурения. Для эффективной работы снаряда и повышения производительности бурения, необходимо произвести расчет основных параметров режима бурения.

Основными параметрами вращательного бурения являются:

Осевая нагрузка — разбирается в соответствии с физико-механическими свойствами пород, типом и диаметром долота.

Расход промывочной жидкости— рассчитывается исходя из скорости восходящего потока 0,6−0,8 м/с.

Частота вращения бурового снаряда.

Осевая нагрузка

P=P₀*D, кH.

Где, P₀ — нагрузка на 1 см диаметра долота, кН.

D — диаметр долота.

P₁=1кН*243мм=243 кН.

P₁=1,5кН*243мм=364,5 кН.

P₂=1кН*151мм=151 кН.

P₂=1,5кН*151мм=226,5 кН.

Частота вращения

об/мин где, V — окружная скорость вращения долота, м/с (0,8−1,4).

об/мин.

об/мин.

об/мин.

об/мин.

Расход промывочной жидкости.

Q = F * _ж, м³/сек Где, F — площадь кольцевого зазора между стенками скважины и буровыми трубами (м²).

F = *(D² — d²), м² (4.27).

Где, d — диаметр бурильных труб, м.

_ж — скорость восходящего потока промывочной жидкости, м/сек.

F₁=0,785*(0,1024 м² -0,01 м²)=0,07 м²

F₂=0,785*(0,06 м -0,01 м²)=0,04, м²

Q₁=0,07 м²*0,25 м/сек =0,02 м³/сек.

Q₁=0,07 м²*0,3 м/сек =0,02 м³/сек.

Q₂=0,04 м²*0,25 м/сек =0,01 м³/сек.

Q₂=0,04 м²*0,3 м/сек =0,01 м³/сек.

11. Выбор основного и вспомогательного оборудования

Бурильные трубы — служат для спуска бурового снаряда в скважину, обеспечения промывки ее забоя, передачи вращения породоразрушающему инструменту споверхности от вращателя станка, передачи осевой нагрузки на забой, подъемабурового снаряда из скважины, и ликвидации аварий.

Обсадные трубы — служат для предотвращения обвалов и сужения стенокскважины в неустойчивых породах.

Шарнирные ключи — предназначены для свинчивания и развенчиваниябурильных труб и их соединений. Они состоят из рукоятки и шарнирно соединенных между собой звеньев. Звенья несут на себе зажимные плашки с закаленной насечкой. Шарнирные ключи выбираются исходя из диаметра обсадных и буровых труб.

Хомуты стальные — используют при спуске колонны обсадных труб в скважину.

Механизм для развенчивания и свинчивания бурильных труб — механизм диаметром 114 мм в комплекте с буровой установкой предназначен для развенчивания и свинчивания бурильных труб.

Приспособления для выноса буровых труб в месте с бурильным станком и колпачки для подставки долота и УБТ.

12. Инструмент для ликвидации аварий

Метчик — ловильный резьбонарезной инструмент с конической наружной резьбой для соединения с внутренней поверхностью извлекаемых труб. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей различают три типа метчиков:

• — Универсальные;
• — Специальные;
• — Освобождающиеся.

Метчики изготавливают как с правой, так и с левой резьбой.

Колокол — ловильный резьбонарезной инструмент с внутренней конической нарезкой для соединения с наружной поверхностью извлекаемых труб. Колокола рекомендуется применять при извлечении утонченной части бурильных труб, соединении с трубой, имеющей клиновидный или спиральный излом, а также продольный разрыв, при ликвидации аварий;

Ловильные гладкие пики — предназначены для ликвидации аварий с бурильными трубами. Гладкие пики применяют при извлечении всей колонны труб или развинчивают колону труб или ее частей, предварительно отрезанных, а с помощью граненых пик развинчивают колонну труб с последующим подъемом отвинченных частей на поверхность.

Трубные пауки — предназначены для извле…

Гамма — каротажные исследования будут проводиться эталонированной аппаратурой. Эталонирование аппаратуры ГК планируется проводить не реже одного раза в месяц, а также после замены любых деталей измерительной схемы, которые могут вызвать чувствительности аппаратуры.

При проведении эталонирования следует соблюдать следующие условия:

постоянная времени аппаратуры (t) должна оставаться неизменной;

натуральный фон определяется при удалении всех источников излучения от эталонированной установки на расстоянии более 10 м;

измерения проводят не ранее чем через 3 минуты после установки радиевого эталона;

допустимая погрешность измерения не более 2%;

Важным моментом при производстве гамма-каротажа является интенсивность гамма излучения, влияющего на точность измерений.

Объем геофизических работ вычисляется по формуле:

Vг/ф = кол-во скв. * глуб. скв.= 8*65=520 п.м. (13 стр 192−193). (стр 101 «Геофизические методы исследования скважин» С. Г Комаров).

4.2.3 Опытно-фильтрационные работы

Цель: Определение гидрогеологических параметров водоносных толщ и горных пород зоны аэрации и заключается в проведении откачек, наливов и нагнетений воды. (№ 1. стр216).

Задачи: Обоснование фильтрационных свойств схем, включающих в себя строение водоносного горизонта и комплексов, характеристику границ и значений геологических параметров (фильтрационно — емкостных, миграционных), прогнозирование работы разнообразных инженерных сооружений (водозаборов, дренажей, водопонизительных установок и т. д), обоснование проектов строительства каналов, прогнозов режима, баланса и качества подземных вод. (№ 7. стр 21).

Виды опытных работ.

Опытно-одиночные откачки: проводятся на всех стадиях, для определения зависимости дебита (Q) от понижения (S) и решения других задач.

Такие откачки рекомендуется проводить также при применении гидравлического метода оценки запасов подземных вод, для изучения качества подземных вод и ориентировочной оценки коэффицента фильтрации водоносных горизонтов. Опытно-одиночные откачки при поисках составляют около 20−80%, при предварительной и детальной откачка проводится из всех пройденных скважин, причем на детальной стадии после установления в них эксплуатационного насосного оборудования. Количество опытно-одиночных откачек определяется исходя из необходимости для данной стадии категоризации запасов, а также других задач поставленных перед гидрогеологическими исследованиями.

Опытно-кустовые откачки: являются основным видом опытных работ, проводится для определения гидргеологических параметров, изучение граничных условий водоносных горизонтов, определение срезок уровня при оценке запасов гидровлическим методом изучения качества воды. Они проводятся из одной скважины (центральной) или группы скважин (груповые).

Прокачка: преднозначена для очистки забоя от шлама, продуктов разглинизации и формирования естественного фильтра. Прокачка производится эрлифтом или другими насосами предназначенными для откачки мутной воды до полного осветления.

Ориентировочно это составляет 1 бр/смену. Прокачка проходит при переменном дебите, причем изменение дебита производится резко от нуля до максимума и обратно, что создает турбулентное движение воды в прифильтровой зоне, перемешиваются частицы горных пород, формируя естественный фильтр.

Прокачка производится эрлифтом, выбираем компрессор ПКУ-1,2.

• (13.стр 109)
• 2. Продолжительность опытных работ

Продолжительность проведения опытных работ определяется исходя из литологической характеристики горных пород, коэффицента фильтрации, удельного дебита, характеристики водоносного горизонта.

Исходя из этого, водоносный горизонт представлен песками с содержанием гравия, К_ф=49,46 м³/сут. Водоносный горизонт безнапорный.

Следует, продолжительность опытных одиночных откачек составляет 12−18 бр/см.

Продолжительность опытных кустовых откачек составляет 15−21 бр/см.

Продолжительность одиночных отеачек состтавляет 3−5 бр/см.

3. Методика проведения опытных работ

Опытно-одиночные откачки:

Для правильного проведения работ необходимо выполнять следующее требование:

Откачка должна быть непрерывна и достаточно продолжительной, что бы получить квазиустановившийся режим фильтрации. (№ 1 стр 248).

Опытно-кустовая откачка:

Откачки необходимо проводить с максимально возможным постоянным во времени водоотбором обеспечивая значительное снижение уровня в пределах опробуемой части пласта (не менее 3−5 метров в опытных скважинах и не менее 0,3−0,5 метров в наблюдательных). Продолжительность откачек должна обеспечивать определение искомых параметров наиболее надежными методами (как правило, основанным на анализе закономерностей квазиустановившегося режима фильтрации) исходя из чего она должна составлять не менее 2−3 суток. Опытные скважины должны быть по возможности совершенными и по степени и по характеру вскрытия водоносного горизонта.

Последовательность и частота замеров уровня определяемоя темпами его снижения в точках наблюдения должна обеспечивать выявления закономерностей измерения в процессе опытных работ.

Рекомендуется проводить замеры уровня в процессе откачки в первые 2 часа через 5−10 минут, в последующие 12 часов через 0,5−1 час, и дальше через 2−3 часа до конца откачки. Замеры уровня в процессе восстановления первые 15−20 минут через 1−2 минуты, далее в течении 1−2 часов через 3−10 минут, затем через час до получения представительных документов.

В условиях быстрого установления уровня в процессе откачек последние могут быть через 1−2 суток после начала стабилизации. При проведении опытных откачек необходимо обеспечивать постоянство дебита возмущающих скважин.

В процессе проведения опытных откачек выполняемая и текущая камеральная обработка и составляется следующая полевая документация:

• 1. Журнал откачки
• 2. Хронологические графики зависимости дебита и понижения уровня в центральной и наблюдательной скважинах от времени: Q = f (t)
• 3. Графики зависимости дебита и удельного дебита от понижения уровня:
  • а) Q = f (S)
  • б) q = f (S)
• 4. S = а (lg t)
• 4. Оборудование

Для проведения откачек из скважин используются различного вида водоподъемные оборудования: горизонтальные, центробежные насосы и т. д.

Наиболее часто для всех видов откачек из скважин применяются эрлифты.

Эрлифты обеспечивают проведение откачек при глубине динамического уровня до 100 м. В качестве источников сжатого воздуха для эрлифтов используются передвижные компрессорные станции типа ЗИФ-51, ЗИФ-55, ПКС-5.(13.стр 90).

Для замеров уровня воды используются разнообразные переносные и стационарные приборы.

Наиболее простыми и употребляемыми являются переносные приборы — хлопушки и электроуровнемеры.

При использовании электроуровнемеров уровень воды фиксируется по сигналу (загорается лампочка, звонок и т. д) выпускаются электроуровнемеры ЭВ — 1Н, УЭ — 50 и т. д. (14 стр 92−96).

Для измерения и регистрации пластовых давлений в скважине используется глубинные манометры типа УД ГМ — 1. Значение пластовых давлений фиксируется на динамических лентах. (14 стр 92−96).

Для измерения температуры подземных вод наиболее широко используется ртутные термометры (ТМ — 10), точность 0,2−0,5 ^оС. (14 стр 92−96).

Для измерения расхода воды при откачках широко используется объемный способ, при котором расход по времени заполнения бака. (14 стр 92−96).

Для измерения минерализации воды будет использоваться солемер ВСЕГИНГЕО.

Так же используются трубы, лотки и другие устройства для отвода воды.

5. Документация

В процессе откачки ведется журнал откачки, в котором предварительно должны быть указаны все данные о содоносном горизонте, конструкция скважин, фильтрах, насосе, приборах, применяемых для наблюдений. Документация хода откачки заключается в регистрации времени замеров, глубины погружения приемного клапана насоса от устья скважины, дебита, статического уровня, динамического уровня, понижения и т. д. После прекращения откачки в журнале документируется ход восстановления уровня в скважине. В этом же журнале фиксируются данные об уровнях в наблюдателных скважинах.

По данным журнала откачки составляются графики для центральной и наблюдательных скважин. (1 стр 249).

6. Обработка результатов откачки

Для оценки эксплуатационных запасов гидрогеологическими методами производится определение гидрогеологических параметров: Кф, t, a_y сопротивление русловых потоков, Кф сопротивления слоя фильтрации, Ао, Кф пересекания.

В соответствии с требованиями ГКЗ по применению классификации эксплуатационных запасов подземных вод для оценки оценки эксплуатационных запасов по категориям, позволяющими выделение капиталовложений на строительство и проектирование водозаборов, основные гидрогеологические параметры должны быть установлены следующим образом: Кф (водопроводимости), пьезопроводности уровня проводимости, водоотдачи по данным кустовой откачки.

Сопротивление русловых отложений, коэффицента раздельных слоев и коэффицента перетикания по данным специальных опытных кустовых откачек и наблюдений за режимом подземных вод.

Для определения гидрогеологических параметров по данным опытно-фильтрационных работ применяется уравнение описываемые закономерности движения подземных вод к скважине в различных гидрогеологических условиях.

В зависимости от приемов обработки этих уравнений можно выделить следующие методы:

• 1. Подбора
• 2. Эталонных кривых.
• 3. Прослеживания изменения понижения уровня во времени и по площади.
• 4.2.4 Режимные наблюдения
• 1 Цели и задачи

Целью режимных наблюдений является:

• а) Качественная и количественная оценка во времени и в пространстве как водоносных горизонтов, так и явлений с ними связанных; (1. стр 228).
• б) Выявление характера изменения естественного режима подземных вод под влиянием водоотбора;
• в) определение оптимального режима эксплуатации водозабора;
• г) своевременное предупреждение возможного ухудшения качества подземных вод на участке водозабора;
• д) оценка влияния эксплуатации водозабора на существующие водозаборы подземных вод, а также на поверхностные водные источники и экономические условия данного района;
• ж) накопление опыта эксплуатации сооружения по забору подземных вод в различных гидрогеологических условиях, и решение вопросов, связанных с расширением водоснабжения в данном районе.

Задачи:

• — Установление основных режимообразующих факторов.
• — Выяснение закономерностей в режиме.
• — Определение гидрогеологических параметров по данным режимных наблюдений.
• — Определение баланса вод.
• — Контроль за режимом подземных вод, с целью предотвращения не желательных изменений гидрогеологических условиях района.
• — Управление режимом и балансом подземных вод в желаемом для человека направлении.(1. стр 261).
• 2. Обоснование видов работ

Исходя из вышеперечисленных задач проекта и гидрогеологических условий, необходимо обосновать набор показателей режима подземных вод. Основными показателями режима подземных вод являются:

• · Гидродинамические (уровень, расход, скорость потока);
• · Гидрогеохимические (минерализация, макрои микрокомпоненты, газы, органические вещества и др.);
• · Геотермические (температура) (1 стр. 261)

Данные наблюдения позволяют определить величину (недостаток насыщения), которая оказывает существенное влияние на колебание грунтовых вод.

Изучение режима подземных вод ведется по пунктам наблюдательной сети, к которой относятся скважины. Наблюдательные пункты входят в опорную сеть специального назначения. По ним производится изучение режима подземных вод участка работ. Наблюдательная сеть располагается с таким расчетом, чтобы охватить наблюдениями все природные особенности района работ, влияющих на формирование режима грунтовых вод. (1 стр. 143).

3. Обоснование объемов работ

Заключается в определении срока проведения режимных наблюдений и количестве определений изучаемых параметров. Режимные наблюдения должны проводится при естественном и нарушенном режиме подземных вод.

Выделяют промежутки интенсивного измерения изучаемых параметров водоносных горизонтов и периоды относительной их стабильности. Для грунтовых вод, это связано с периодами таяния осадков зимнего периода, выпадением осадков летнего, осеннего периода с паводками на реках и т. д. Частота замеров может изменятся от 1 до 10 и более раз в месяц в завистимости от выше перечисленных причин.(стр 264 «Гидрогеология» П. В Гордеев).

Так как водоносный горизонт грунтовый. В систему режимной сети включаем 5 скважин, три по направлению потока, две на флангах месторождения и два гидропоста по реке выше и ниже водозабора по течению.

Исходя из особенностей климата района, выделяем 2 периода в исследовании параметров режима: паводок-2 месяца, межень -10 месяцев.

Продолжительность режимных наблюдений 1 год. Исходя из интенсивности паводка в паводковый период 4 замера в месяц, в межень 1 замер ((т.к основное количество осадков в районе приходится на зимний период) исходя из задания проекта (хоз. питьевое водоснабжение), Изучаемые параметры — уровень, температура, расход, химический состав (баканализ, СХА, микрокомпоненты).

Тогда количество замеров уровня и температуры подземных вод в режимных скважинах:

4 замера х 2 мес х 6 сквж + 1 замер х 10 мес х 6 сквж = 108 замеров Наблюдения за химическим составом проводится путем опробывания в скважинах и на гидропостах.

Минимальное количество проб и виды химических анализов:

• а) СХА = 6 сквж х 12 мес = 72 пробы
• б) баканализ 6 сквж х 12 мес = 72 пробы
• в) микрокомпоненты (отбираются в летнюю межень) 5 сквж х 4 мес = 20 проб.
• 4. Методика проведения режимных наблюдений.

Методика проведения режимных наблюдений осуществляется следующим образом:

• — перед проведением работ необходимо подготовить режимные скважины, обеспечить удобные подходы к ним и сохранность условий в течении всего периода наблюдений
• — Делать замеры их параметров необходимо одновременно, используя одни и те же приборы
• — перед отбором проб из режимных скважин их необходимо прокачать из смеси 3−4 столбов воды, отбор проб проводить согласно общепринятым требованиям.

По прибытию на наблюдательные пункты следует расчехлить скважины, произвести прокачку с целью очищения скважин от некачественной воды. Прокачка производится в объеме 2−3 столбов (1 стр 266), до полного осветления воды. После этого следует отобрать пробы по общепринятой методике. Пробы воды на Бак анализ отбираются в стеклянную чистую бутылку с притертой плотно пробкой, полученную санбаклаборатории.

5. Приборы и оборудование.

Минерализация определяется с помощью солемера ВСЕГИНГЕО Температура определяется с помощью термометра ЭТАС — 2у (7 стр 226).

Для замера уровня воды на устье скважины следует установить бетонную отмостку с металлическим репером, абсолютная отметка которого известна в ходе проложения теодолитного хода от пункта триангуляции. Определение уровня подземных вод производится методом вычитания из абсолютной отметки устья скважины отметки до уровня воды измеряемой электроуровнемером ЭУ -50 (7 стр 224).

Измерение расхода будет производиться индукционным расходомером ИР-51 (Гор стр 265);

Для отбора проб будет использован глубинный пробоотборник типа ГГП (16 стр 222).

Документация режимных наблюдений:

Первичная документация режимных наблюдений осуществляется путем регистрации наблюдений в полевой книжке или журнале. Полевая книжка заполняется непосредственно на наблюдательной точке.

В процессе камеральной обработки составляются годовые таблицы среднемесячных и сезонных характеристик уровня воды, таблицы изменения химического состава, хронологические графики колебаний уровня воды по срочным замерам.