буровые установки для бурения на воду
ИП Гараев З.М.Набережные Челны
Тел.:+7 (8552) 77-36-15
 

Пример составления конструкции скважины

Пример составления конструкции скважины на воду

Исходные данные: заданы ожидаемый геологический разрез и гидрогеологическая характеристика водоносного пласта (табл. 11.1).

Требуется выбрать способ бурения разведочно-эксплуатационной скважины и составить ее конструкцию.

  1. Выбор способа бурения. Анализ ожидаемого геологического разреза позволяет установить, что кровля намеченного к эксплуатации пласта залегает на отметке 200 м, т.е. с учетом глубины его вскрытия ожидаемая глубина скважины будет более 200 м. Из задания следует, что район работ в гидрогеологическом отношении хорошо изучен, т.е. нет необходимости уточнять его путем отбора образцов из вмещающих пород. Поэтому для бурения проектируемой скважины предусматривается применить роторный способ, обеспечивающий высокую производительность и небольшую металлоемкость конструкции скважины.
  2. Проектирование конструкции скважины при вращательном бурении. Проектом предусматривается после сооружения скважины проведение предварительной и пробно-эксплуатационной откачки.

Таблица 11.1

Номер слоя

Характеристика пород разреза

Мощность,м

Гидрогеологическиеусловия

1

Суглинки и глины с отдельными валунами

0-10

Проектный дебит Q = 79,2 м3

2

Суглинки и пески с отдельными валунами

10-25

Ожидаемый статический уровень воды — 29 м

3

Плотные голубовато-серые глины

5-50

Динамический уровень воды при откачке -37 м

4

Переслаивание трещиноватых водоносных песчаников и гравелитов с редкими прослоями глин; минерализованная вода

50-120

Район хорошо изучен

5

Плотные глины

120-200

 

6

Мелкозернистый водоносный песок, пресная вода

200-230

 

7

Голубовато-серая глина

230-260

 

При получении положительных результатов скважина оборудуется водоподъемником, предназначенным для эксплуатационной откачки, и передается заказчику. Поэтому предусматривается использовать два типа водоподъемников: при проведении предварительной и пробной откачки — эрлифт, при эксплуатационной откачке — электронасос с погружным двигателем. Выбор эрлифта в качестве временного водоподъемника обусловлен тем, что он способен откачивать загрязненную воду с большим дебитом (до 200 м3/ч) при динамическом уровне до 50-60 м, т.е. вполне обеспечивает получение запроектированного дебита и необходимого напора. Выбор для эксплуатационной откачки насоса с погружным двигателем обосновывается высоким к. п. д. водоподъемников этого типа, их компактностью и простотой обслуживания.

Для определения внутреннего диаметра эксплуатационной колонны нужно установить поперечные размеры водоподъемников. Результаты расчета параметров эрлифта, трубы которого расположены по схеме внутри, приведены ниже: коэффициент погружения смесителя к=2; глубина погружения смесителя под динамический уровень Н =72 м; полный расход воздуха W = 6,336 м3/мин; пусковое давление воздуха ρ0 = 0,478 МПа, рабочее давление воздуха ρ =0,412 МПа; внутренний расчетный диаметр водоподъемной трубы d = 147 мм; внутренний расчетный диаметр воздухопроводной трубы d1 = 50 мм; расчетная производительность компрессора WK =7,58 м3/мин; рабочее давление компрессора рр = 0,462 МПа; мощность на валу компрессора Nк = 47,3 кВт; коэффициент полезного действия ηэ = 0,169. По расчетным диаметрам d и , d1  выбираем стандартные размеры насосно-компрессорных и обсадных труб:

Колонна

Водоподъемная

Воздухопроводная

Диаметр колонны, мм:
наружный
внутренний


168
154,3


60,3
50,3

Диаметр муфты, мм

188

78

Подавлению рρ, расчетному расходу WK и мощности NK выбираем для привода эрлифта компрессор ДК-9М.

Для выбора погружного насоса предварительно по формуле (11.1) вычисляем требуемый манометрический напор:

Hм = (37 + 1) + 0,1 (37 + 1 + 5) ≈ 42,3 м вод. ст.

По проектному дебиту Q = 79,2 м3/ч, напору Н = 42,3 м и данным на выбираем погружной электронасос марки 1ЭЦВ10-120-60, имеющий следующую техническую характеристику: подача - 120 м3/ч; напор - 60 м вод. ст.; минимальный диаметр эксплуатационной колонны, необходимый для размещения насоса, - 250 мм.

Минимальный расчетный внутренний диаметр эксплуатационной колонны для размещения эрлифта определяем по формуле (11.3):

Dвн.н = 188+ 30 = 218 мм. вн. н

По большему диаметру, равному 250 мм, и данным на стр. 000 выбираем стандартные обсадные трубы для эксплуатационной колонны, имеющие следующие параметры: DH = 273 мм; Dm = 259,1 мм; Dм = 299 м. По формуле (7.1) определяем расчетный диаметр долота: Dд.р. =  299 + 2-20 = 339 мм. Полученная величина округляется по нормальному ряду диаметров применяемых долот до стандартного, равного 349 мм.

Водоносный пласт представлен рыхлыми породами (мелкозернистые пески), поэтому предусматривается оборудование скважины фильтром. В соответствии с рекомендациями табл. 10.1 выбираем сетчатый фильтр с двухслойной гравийной обсыпкой. В качестве каркаса фильтра принимаем обсадную трубу диаметром 146 мм. С учетом толщины стержней и сетки диаметр сетчатого фильтра будет около 155 мм. Для надежной работы фильтра толщина обсыпки принимается равной 150 мм. Тогда наружный диаметр фильтра по контуру обсыпки

Dср = 155 + 2-150 = 455 мм.

По формуле (10.3) находим коэффициент фильтрации пород водоносного

Кф = 36 ·79,2 / 30 (40-29) = 8,66  м/сут

по формуле (10.2) вычисляем скорость фильтрации:

υф = 65 √8,66 = 133,2 м/сут.

Длина рабочей части фильтра вычисляется по формуле (10.1):

lp = 7,643·79,2/0,455·133,2≈10 м

Водопропускная способность фильтра проверяется по формуле (10.4):

ƒ= 133,2 7π· 0,455 ·10:24 = 79,7 м3/ч.

Так как запроектированный дебит равен 79,2 м3/ч, то условиеƒ≥ Q выполнено. В каркасе фильтра (обсадной трубе диаметром 146 мм) сверлим 720 отверстий на 1 м длины, диаметр отверстий 18 мм. Вдоль каркаса устанавливаем восемь прутков диаметром 3 мм, затем каркас обматываем сеткой квадратного плетения.

Материал обсыпки состоит из двух слоев. Наружный слой толщиной 70 мм представлен крупными частицами гравия размером D1 = 10d50. Внутренний слой толщиной 80 мм состоит из частиц гравия размером D2 = 5d50. Так как в задании отсутствуют данные о среднем размере частиц dso водоносного пласта, то этот параметр будет определен после вскрытия горизонта и оценки его гранулометрического состава. Гравийная обсыпка будет создаваться после спуска каркаса фильтра на забой путем доставки с поверхности в нисходящем потоке жидкости. Отстойником фильтра будет служить обсадная труба диаметром 146 мм и длиной 3 м. Надфильтровая часть устанавливается впотай с вхождением внутрь эксплуатационной колонны на 5 м и герметизацией кольцевого зазора сальником. Проверяем условие соблюдения необходимого зазора между эксплуатационной колонной и опускаемым фильтром:

Dвн.э = dф + 50 = 155 + 50 = 205 мм. вн. э      

Так как внутренний диаметр выбранной эксплуатационной колонны 259 мм, то условие выполнено. Для расширения ствола под гравийную обсыпку предусматривается применить гидротурбинный расширитель. Фильтр будет установлен в срединной плоскости пласта. Тогда в соответствии с формулой (11.5) глубина вскрытия

lвскр = 0,5 (30 + 5) + 3 ≈ 20 м, вскр

а проектная глубина скважины

Lскв = 200 + 20 = 220 м.

Так как разрез представлен слабоустойчивыми размываемыми породами, эксплуатационная колонна должна перекрыть всю их мощность с углублением башмака на 0,3 м ниже кровли. Следовательно, длина колонны составит 201 м (с учетом ее возвышения над устьем на 0,7 м). Учитывая относительно небольшую глубину скважины, предусматриваем установку только кондуктора. Последний перекрывает первые два слоя неустойчивых пород (суглинки и пески с валунами) с углублением в глины на 5 м. Таким образом, длину кондуктора принимаем равной 30 м. Расчетный диаметр кондуктора

Dкн = 273 + 100 = 373 мм.

В качестве кондуктора используются обсадные трубы следующих размеров: DH = 377 мм; DBH = 359 мм; DM = 402 мм. Учитывая небольшую глубину спуска кондуктора можно принять соответствующий диаметр скважины Dд = 455 мм. Устье скважины закрепляется направлением, представляющим отрезок обсадной трубы диаметром 508 мм (внутренний диаметр 486 мм), который опускается в шурф глубиной 2,5 м с последующим бетонированием. Затрубное пространство кондуктора цементируется на всю длину. Так как в разрезе присутствует пласт песчаников с минерализованной водой, то для исключения перетоков эксплуатационную колонну также цементируем от башмака до устья. На основании расчетных данных выполняется технический разрез проектируемой скважины (рис. 11.3).

Рис. 11.3. Технический разрез разведочно-эксплуатационной скважины на воду

 
 
 
Copyright © 2008 ИП Гараев З.М.
Тел.: +7 (8552) 77-36-15
буровые установки для бурения на воду


Создание сайта Вебцентр

 
Rambler's Top100