Строительные машины и оборудование, справочник



Категория:
   Буровое оборудование

Публикация:
   Конструкции скважин и выбор способа бурения

Читать далее:




Конструкции скважин и выбор способа бурения

Конструкции скважин на воду разнообразны и зависят от гидрогеологических условий, заданного дебита, типа водоподъемника, а также от способа бурения.

В конструкции скважины различают направляющую, техническую, эксплуатационную и фильтровую колонны.

Рис. 1. Основные конструктивные элементы скважины:
1 — направляющая колонна (кондуктор); 2 —техническая; 3 — эксплуатационная; 4 — фильтровая, установленная впотай; а — надфильтровая труба; б— рабочая часть фильтра; в — отстойник.

Направляющая колонна, или кондуктор, предохраняет устье скважины от размыва при движении промывочной жидкости, обвала рыхлых пород, а также придаёт скважине вертикальное направление. Длина колонны 4…6 м.

Эксплуатационная колонна служит для крепления стенок скважины и размещения в ней водоподъемного оборудования.

Техническая (промежуточная) колонна предназначена для перекрытия встречающихся водосодер-жащих пород и зон поглощения, а также для крепления стенок скважины. Располагают ее между кондуктором и эксплуатационной колонной.

В скважине может быть несколько технических колонн, как это обычно бывает при ударно-канатном способе бурения.

Фильтровую колонну обычно размещают впотай, то есть ее опускают внутрь эксплуатационной. Если фильтровая колонна выходит на поверхность, она является одновременно и эксплуатационной.

Конструкция скважины считается одноколонной, если имеет только эксплуатационную колонну. При наличии дополнительной технической колонны конструкция скважины будет двухколонной, при двух технических колоннах— трехколонной и т. д. Кондуктор в счет колонн не входит.

Конструкции скважин зависят от способа бурения.

При роторном бурении применяют типовые конструкции скважин: одноколонную при необходимости надежной изоляции неиспользуемого для эксплуатации высоконапорного водоносного горизонта (это наиболее простая конструкция); двухколонную, в которой одна из колонн спущена впотай на сальнике; одноколонную с измененным диаметром для надежной изоляции верхней части скважины и уменьшения диаметра эксплуатационной колонны в целях экономии обсадных труб, а также для сокращения времени на бурение; двухколонную с фильтром, установленным впотай в зоне водоносного горизонта; одноколонную с фильтром на сальнике, которую благодаря простоте исполнения и экономичности применяют чаще других; одноколонную с фильтром непосредственно на эксплуатационной колонне и со специальной манжетой для цементации скважины выше водоносного горизонта. Последнюю конструкцию применяют редко, из-за сложности манжетной цементации, а также невозможности замены фильтра при выходе его из строя.

Рис. 2. Схема конструкций скважин при роторном бурении:
а—е — в разных геологических условиях: 1 — кондуктор; 2 — затрубная цементация; 3 — эксплуатационная колонна; 4 — подбашмачная цементация; 5 — переходник; 6 — сальник; 7 — муфта с левой резьбой; 8 — техническая колонна; 9—фильтровая колонна (фильтр). Стрелкой указана высота подъема подземных вод.

При роторном бурении минимальная разница между диаметрами соседних колонн обсадных труб 100… 150 мм, большая — при больших выходах колонн.

Для крепления скважин диаметром более 426 мм необходимо при роторном способе бурения со свободной посадкой труб применять трубы стальные электросварные с толщиной стенок 7… 8 мм, а при ударно-канатном способе с принудительной посадкой использовать трубы с толщиной стенок 10… 12 мм. Неметаллические трубы допускается применять в скважинах глубиной до 150 м при роторном способе и до 70 м при колонковом. При этом обязательным условием является их затрубная цементация.

Колонны стальных обсадных труб для временного закрепления стенок скважин необходимо извлекать.

Все конструкции скважин должны предусматривать тщательную изоляцию от проникновения поверхностных загрязненных вод и вод неиспользуемых водоносных горизонтов. Для этого проводят следующие мероприятия: забивку или задавливание колонны труб в слой естественной глины или в искусственно созданную на забое глиняную пробку; затрубную цементацию, подавая цементный раствор под башмак обсадной колонны (под-башмачная цементация); затрубную цементацию колонны труб до отметок, предусмотренных проектом (при роторном бурении); закрепление верхней части скважины двумя колоннами обсадных труб с затрубной цементацией (для изоляции скважины от попадания в нее поверхностных вод).

При наличии агрессивных вод в водоносных горизонтах скважина должна быть выполнена из металлических труб с антикоррозийной защитой или из труб, стойких к коррозии.

При ударном способе бурения применяют типовые конструкции скважин: одноколонную, если поверхность земли представлена устойчивыми (скальными) породами и отсутствуют верховодки; одноколонную при сооружении скважин в аллювиальных отложениях, содержащих грунтовые воды, когда фильтровая колонна выведена на поверхность; одноколонную с длинным кондуктором, когда необходимо перекрыть им первый от поверхности водоносный горизонт; двухколонную, когда техническая колонна перекрывает второй (считая от поверхности), не предназначенный для эксплуатации водоносный пласт; многоколонную с фильтром, установленным в зоне водоносного горизонта, представленного неустойчивыми породами; многоколонную, имеющую фильтр с гравийной обсыпкой.

Рис. 3. Схема конструкций скважин при ударно-канатном бурении:
1 — водоприемная часть; 2 — эксплуатационная колонна; 3— кондуктор; 4 — фильтровая колонна; 5 — отстойник; 6 — межтрубная цементация; 7 — сальник; 8 — гравийная обсыпка; 9 — техническая колонна.

При ударно-канатном бурении часто используют многоколонные конструкции. Это объясняется невозможностью забивки труб на большую глубину. В сухих песках, суглинках, глинах глубина забивки (выход) труб не превышает 25…30 м. В таких же породах, но содержащих воду, выход составляет 35 м.

Для получения большего конечного диаметра при многоколонной конструкции муфты обсадных труб можно обтачивать до следующих размеров:

Наружный диаметр трубы, мм 168 219 273 325 377 426 Наружный диаметр обточенной муфты, мм……. 184 236 287 340 390 440

Разница между диаметрами предыдущей и последующей колонн обсадных труб при ударно-канатном бурении должна быть не менее 100 мм.

Скважины для орошения и дренажа бурят с помощью труб максимально возможного диаметра. Это позволяет получить из таких скважин большие дебиты и размещать в трубах насосы высокой подачи. Как правило, глубины скважин не превышают 100 м. Бурят их роторным способом с обратной промывкой.

На рисунке 5 даны типовые конструкции скважин, применяемые на конкретных оросительных и дренажных системах. Для насосов с большой подачей, которые имеют большой диаметр, используют трубы разного диаметра в одной колонне: в фильтровой части меньший диаметр, в надфильтровой — больший.

Рис. 4. Конструкция наблюдательной скважины:
1 — запорный болт; 2 —крышка; 3— бетонный оголовок; 4 — стенка скважины; 5 — глинистый тампон; 6 — колонна труб; 7 — фильтр; 8 — гравийно-пес-чаная обсыпка: S — водосодержащая порода.

Во всех случаях необходимо стремиться к выбору такой конструкции скважины, которая позволила бы свободно проводить ремонт фильтра, его извлечение, опускать и поднимать дополнительные колонны труб для откачек и др.

Рис. 5. Типовые конструкции дренажных скважин:
а — скважина с одноярусным фильтром; б — скважина с двухъярусным фильтром.

При сооружении скважины все параметры опускаемых труб должны быть измерены с точностью до 1 см. С такой же точностью наносят на исполнительный технический разрез все элементы конструкции скважины (фильтр, отстойник, сальники и др.).

На водозаборах подземных вод и мелиоративных системах сооружают специальные скважины для наблюдения за подземными водами. С их помощью замеряют уровень подземных вод и отбирают пробы воды на химический анализ. Такие скважины имеют одноколонную конструкцию с внутренним диаметром не менее 75 мм. Диаметр принимают из расчета спуска в скважину желонки или другого подобного инструмента для отбора пробы воды на анализ и возможности замера уровня воды. Специфика конструкции наблюдательной скважины заключается в строгом требовании тщательной затрубной изоляции скважины от перетоков воды из других горизонтов и попадания воды с поверхности. Для этого устье скважины тщательно цементируют, а ствол выше фильтра тампонируют глиной.

При выборе способа бурения необходимо исходить из технико-экономических и качественных оценок. Работы по бурению должны сводиться к минимальным трудовым и материальным затратам при условии достижения требуемого дебита скважин. Конечным показателем должна служить себестоимость откачиваемой воды при эксплуатации.

Наиболее распространен и экономичен роторный способ бурения. Он позволяет бурить скважины на большую глубину в породах различной крепости. С его помощью возможны большие выходы колонн, что приводит к экономии металла. Роторный способ позволяет достигать высоких скоростей сооружения скважин.

К недостаткам роторного способа следует отнести глинизацию водоносных горизонтов, что снижает дебит скважины. Однако во многих случаях, исходя из конкретных условий, следует применять в качестве промывочной жидкости воду, гипан, модифицированный крахмал, меловые растворы, что устраняет отрицательное воздействие глинистого раствора на пласт.

Трудности возникают также при бурении по валунно-галечниковым породам, где проявляется сильное поглощение промывочной жидкости. В этом случае следует предусматривать создание дополнительных запасов воды и реагентов.

В зимнее время следует утеплять отстойники для раствора и бурить при непрерывном цикле.

Скважины диаметром 500 мм и более, глубиной 100… 200 м бурят роторным способом с обратной промывкой, когда подземные воды залегают на глубине 3 м и более. Бурение с обратной промывкой широко используют для сооружения дренажных скважин, а также водозаборных, когда необходимы большие дебиты. Оно применимо лишь в породах до V категории.

Роторный способ можно применять также с продувкой воздухом, когда разрез сложен устойчивыми породами и буримые породы не содержат воду.

При роторном способе бурения зазор между стенкой скважины и муфтой обсадных труб должен составлять 15… 50 мм. Поэтому после выбора конструкции скважины и определения размера обсадных труб подбирают диаметр долота.

Зазор необходим для свободного спуска труб в скважину. В то же время увеличение зазора свыше указанного приводит к излишним затратам цементного раствора при тампонаже, перерасходованию энергетических затрат при бурении и снижению скорости бурения.

Ударно-канатный способ позволяет вскрывать водоносные горизонты в их естественном залегании, то есть сохранять их водопроницаемость. С его помощью возможен качественный отбор образцов пород, что очень важно для установления геологического разреза в малоизученных районах.

В то же время он является дорогостоящим в связи с малыми скоростями бурения и большим числом обсадных труб. Когда его применяют в труднодоступных районах, необходимы передвижные электростанции для привода электромоторов.

Колонковым способом бурят скважины на воду, в трещиноватых скальных породах VI и более высоких категорий по буримости, когда в них содержится вода.

Кроме того, колонковое бурение можно использовать в процессе роторного бурения разведочно-эксплуатаци-онных скважин для отбора образцов пород (глин, доломитов, песчаников, известняков). В этом случае для изучения разреза долото замещается на колонковый снаряд. После отбора образцов пород на анализ скважины разбуривают прежним долотом.

Рекламные предложения:



Читать далее:

Категория: - Буровое оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 



Остались вопросы по теме:
"Конструкции скважин и выбор способа бурения"
— воспользуйтесь поиском.

Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы

Небольшой рекламный блок


Администрация: Бердин Александр -
© 2007-2019 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

  © Все права защищены.
Копирование материалов не допускается.


RSS
Морская техника - Зарядные устройства