Этому препятствуют обстоятельства, главные из которых следующие:
1. Для откачек, осуществляемых в процессе бурения, при пересечении водоносных горизонтов, а также для прокачки законченных бурением скважин необходимы насосы, пригодные для воды с большим содержанием механических примесей. Монтаж, ввод в действие и демонтаж этих насосов должен быть осуществлен в краткий срок без существенной задержки буровых работ.
2. Большинство наиболее распространенных в настоящее время глубинных центробежных насосов совершенно непригодны для откачки загрязненной воды. Эти насосы устанавливают в скважинах после прокачки их до полного осветления воды.
3. Во многих случаях на буровой скважине отсутствует электроэнергия, необходимая при использовании большей части глубинных насосов.

В связи с этим для откачек и прокачки буровых скважин на воду применяют главным образом эрлифты и поршневые насосы, а также водоструйные насосы и некоторые типы глубинных центробежных насосов. Наибольшее распространение при производстве откачек и прокачки скважин имеет эрлифт.

В определенных гидрогеологических условиях прокачка эрлифтом обеспечивает длительную и устойчивую работу скважины при оптимальном ее дебите.

При проведении прокачки из разнозернистых песков глубинным центробежным или поршневым насосом процесс очистки песков, окружающих фильтр, от мелких фракций протекает при сравнительно небольшом выносе песка. При полном осветлении воды прокачка заканчивается. Осветление воды свидетельствует о том, что достигнутый приток данными средствами увеличен быть не может.

При проведении прокачки эрлифтом скорость движения эмульсии превышает в несколько раз скорость движения воды при откачке центробежным или поршневым насосом. Для начала эрлифтной прокачки характерна подача воды выбросами с резкими изменениями разностей напора в водоносном слое и внутри фильтра. В связи с указанными явлениями при прокачке эрлифтом выносится значительно больше мелких фракций песка и процесс формирования песчаного фильтра проходит со значительно большим эффектом. Например, в Читинской области была пробурена скважина глубиной 45 м; на глубине 25 м залегали водоносные разнозернистые пески мощностью 1,5 м, а ниже — глина. Статический уровень воды находился на 16 м ниже отметки поверхности земли. Полное осветление воды наступило после пробной прокачки, продолжавшейся с небольшими перебоями около пяти суток. Прокачку производили штанговым насосом. При понижении статического уровня в скважине на 6 м производительность составляла около 3,5 м3/ч.

После этого произвели эрлифтом повторную прокачку, которая сопровождалась выносом большого количества мелкого песка. Приток скважины быстро возрастал и через 3 ч наступило полное осветление воды. При понижении статического уровня в скважине на 5 ж производительность составляла 10 м3/ч.

Для скважин, сооружаемых для каптажа воды из разнозернистых лесков, прокачку эрлифтом следует считать обязательной.

Во многих случаях даже интенсивная прокачка эрлифтом не обеспечивает относительно приемлемой степени разглинизации. В таких случаях целесообразно применять свабирование.

Результаты применения разных способов прокачки скважин в одинаковых гидрогеологических условиях Восточно-Сокурского района (Караганда) приведены в табл. 36. Водоносный горизонт мощностью 400 м представлен переслаивающимися конгломератами и песчаниками с глинистым и известковистым цементом и редкими прослойками алевролитов и аргиллитов. Подстилающие породы — относительно водоупорные отложения дубовской свиты юры. Кровля — водоупорные отложения Михайловской свиты юры. Напоры водоносного горизонта составляют 65—70 м, пьезометрические уровни достигают 5—10 м над поверхностью земли. Из скважин, пробуренных колонковым бурением с промывкой глинистым раствором, самоизлива не наблюдалось. Скважины были закреплены перфорированными обсадными трубами диаметром преимущественно 110 мм.

Разглинизация скважин проводилась промывкой водой, эрлифтом, простукиванием их обсадных труб и свабированием.

Простукивание с одновременной промывкой чистой водой проводилось искривленной штангой при вращении колонны буровым станком ЗИФ-ЗОО.

Сваб представлял собой металлический цилиндр длиной 0,5 м с шариковым клапаном на верхнем конце и набором резиновых колец, изготовленных из автокамер и зажатых между металлическими кольцами. Диаметр резиновых колец принимали равным внутреннему диаметру перфорированных обсадных труб. Непосредственно на сваб для его утяжеления навертывали две штанги. Свабирование осуществлялось станками КАМ-500 и ЗИФ-ЗОО на тросе диаметром 9 мм со скоростью до 1,5 м/сек.

Благодаря быстрому подъему сваба вода, находящаяся над клапаном, не успевала просочиться между резиновыми кольцами и обсадной трубой, а также между наружной поверхностью обсадной трубы и стенками скважины. Из-за большой скорости подъема сваба вода из водоносного горизонта не успевала заполнять скважину.

До свабирования из скважин поступала прозрачная вода. С начала свабирования вода поступала очень мутная. Свабирование каждого интервала скважины продолжалось до полного осветления воды, выходящей из скважины.

Процесс свабирования проверяли изливом воды из скважины во время подъема сваба и до сваба, прекращением самоизлива из скважины в период опускания сваба в исходное положение в течение определенного времени. Скорость подъема сваба была выше скорости заполнения водой обсадной трубы.

Свабирование производили по интервалам скважины, имеющим одинаковый диаметр.

При прокачке водоносного горизонта, представленного трещиноватыми породами, свабирование может быть осуществлено посредством эрлифта. Для этого в скважину нагнетают сжатый воздух, который, попадая в трещины водоносных пород, несколько их расширяет, благодаря чему облегчается вынос песка, скопившегося в этих трещинах. При свабировании устье скважины оборудуют герметическим устройством, прочность которого должна соответствовать рабочему давлению компрессорной станции.

Рис. 115 Откачка скважины поршневым насосом со станка

Для эрлифтной прокачки скважин на воду применяют также специальную насосно-компрес-торную установку (НКУ) длиной 7090 мм, шириной 2600 мм, высотой 3150 мм, весом 11 350 кг. Установка НКУ состоит из: тракторного двигателя типа КДМ-46 мощностью 93 л. с. и скоростью вращения 1000 об/мин-, поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия типа ЗГР;

двухступенчатого компрессора мощностью 46 л. е., производительностью 5 м3/мин при давлении воздуха 7 кг/см2. Установка смонтирована на четырехколесном пневматическом ходу, транспортируют ее автомашиной или трактором.

Для ускорения работ по откачке и прокачке скважин созданы специальные передвижные агрегаты, оборудованные поршневыми насосами.

При использовании поршневой насосной установки для прокачки скважин при помощи станка ударно-канатного бурения (рис. 115) к канату инструментального барабана станка на период прокачки подсоединяют на штангах поршневой насос. Над скважиной на хомутах подвешивают колонну труб для выдачи воды.

Для прокачки скважин глубиной до 70—80 м применяют поршневые насосы, внутренний диаметр цилиндров которых равен 78 или 112 мм (рис. 116).

В нижний конец насосного цилиндра ввинчен корпус приемного тарельчатого клапана. Внутри насосного цилиндра помещен поршень с клапаном. Для уплотнения служит плетеный пеньковый просаленный шнур размером 13×13 мм. В верхней части насосного цилиндра ввинчена переходная муфта для подсоединения к колонне труб. К штоку поршня подсоединяют штанги. В качестве штанг применены трубы диаметром 30 мм. Для уменьшения прогиба на штангах закрепляют направляющие ролики. На верхний конец колонны штанг навинчивают ушко для подвески насоса к канату бурового станка. Вместо ушка может быть применен также резьбовой переходник с конусной резьбой для присоединения к канатному замку.

Насосный цилиндр должен быть опущен в скважину на 10—15 м ниже статического уровня воды. Если это невыполнимо, необходимо к насосному цилиндру подсоединить всасывающую трубу, конец которой нужно погрузить на 5—6 м ниже статического уровня воды в скважине.

Рис. 116. Поршневой насос для прокачки скважин

Штанги наращивают одновременно с колонной водоподъемных труб. После погружения цилиндра на необходимую глубину под верхнюю муфту колонны водоподъемных труб ставят хомут, навертывают сливной патрубок и верхний конец штанг крепят к канату.

Откачку следует производить при наименьшей скорости вращения станка (не более 40 об/мин). Чтобы в нижнем положении оттяжной рамы станка поршень не касался приемного клапана, а в верхнем — переходной муфты, длина цилиндра должна намного превышать максимальный ход поршня.

Зависимость производительности поршневых насосов от величины хода и числа ходов приведена на рис. 117 (сплошные линии относятся к насосу диаметром 112 мм, пунктирные — к насосу диаметром 78 мм).

Для унификации и обеспечения взаимозаменяемости применяемых гидрогеологической службой штанговых насосов ЦКБ Министерства геологии и охраны недр СССР, применительно к трубам разных диаметров, разработало штанговые насосы для максимальной глубины откачки 200 м.

Этим же ЦКБ разработаны передвижные насосные качалки НК-1 и НК-2А для откачки воды из гидрогеологических скважин.

Рис. 117. График зависимости производительности поршневых насосов от величины хода и числа ходов

Насосная качалка НК-1 (рис. 118) является приводом штангового насоса одинарного действия (типа ШНО) и предназначена для опытных откачек с глубины до 30 м. Насосная качалка состоит из рамы, стойки, двигателя типа Л-6/3 мощностью 6 л. е., редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира. Максимально допустимая нагрузка на головку балансира 510 кГ, длина хода поршня насоса 600—400—200 мм, число качаний в 1 мин 26—34, диаметр тяг насоса 33 мм. Расстояние от устья скважины до нижней точки головки балансира (в крайнем нижнем положении) 1,5 м. Вес качалки с двигателем 728 кг.

Насосную качалку НК-2А применяют в комплекте со штанговым насосом двойного действия типа ШНД.

Качалка НК-2А смонтирована на двухосном прицепе и состоит из механизмов откачки и подъема, редуктора, приводного дизеля Д-38 мощностью 38 л. е., электрооборудования и устройства крепления к обсадной трубе. Вращательное движение вала дизеля посредством редуктора сообщается лебедке кривошипного механизма, приводящего в действие балансир качалки.

Рис. 118. Насосная качалка НК-1

Транспортирование качалки НК-2А осуществляется трактором С-80 или автомашиной ЗИЛ-151.

При бурении неглубоких скважин буровым агрегатом АВБ-3-100 прокачка скважины на глубину не свыше 80—70 м может быть осуществлена по способу, предложенному буровым мастером. И. Велич-киным. Для этого вал лебедки (рис. 119) удлиняют на 5 см. На удлиненной части вала закрепляют шпонкой диск и с отверстием для крепления троса. Трос одним концом при помощи пальца и скользящей муфты прикрепляют к диску и пропускают через талевый блок, а другим концом жестко прикрепляют к штангам. Чтобы избежать во время работы колебаний троса, его закрепляют в ролиновом зажиме, установленном на мачте. Для создания при откачке двух понижений необходимо регулировать длину хода поршня насоса путем закрепления троса в радиальных гнездах, расположенных на диске.

Рис. 119. Схема откачки поршневым насосом с приводом от лебедки

Откачку на первое понижение рекомендуется вести при максимальной длине хода поршня 600 мм, откачку на второе понижение — при минимальном ходе 300 мм. Это дает возможность создать два понижения без дополнительного подъема или спуска насоса. Подача поршневого насоса с диаметром цилиндра 145 мм и приводом описанной системы при минимальном ходе поршня 600 мм и 35 полных оборотах диска в минуту составляет 9,36 м3/ч при максимальной высоте подъема 60 м.

Во время бурения и обсадки скважины трубами диск снимают. Водоструйные насосы довольно успешно могут быть применены для пробной откачки раз-ведочно эксплуатационных скважин на воду при глубине статического уровня воды не выше 50 м.

Для указанной цели чаще применяют водоструйный насос ВН-89 (рис. 120). Корпус насоса 1 представляет собой трубу, в которую вставлена труба 2 с насадкой 3. Вода засасывается из скважины через приемный клапан 4. По диффузору 5 и напорной трубе 6 вода подается на поверхность. Для подачи рабочей воды может быть использован грязевый насос типа ЗИФ-200/400. Производительность водоструйного насоса при погружении его в скважину на глубину 25 м составляет 5 м3/ч, при погружении до 45 м она снижается до 3,5 м*/ч.

Преимущества рассматриваемого способа откачки скважин: простота и надежность установки, возможность откачки загрязненной воды и регулирования глубины погружной части без остановки работы установки.

Для откачки и прокачки могут быть применены также насосы АТН с открытыми рабочими колесами, АПТ и ЭПН.

Насосы ЭПН оборудованы специальным центробежным очистителем для очистки воды, поступающей внутрь электродвигателя.

Для откачки и прокачки следует иметь специальные насосы, не предназначенные в дальнейшем для стационарного использования.

Для прокачки и откачки скважин глубиной не более 25 м могут быть применены пропеллерные насосы ВП-24Х5. Эти насосы также пригодны для откачки воды со значительным количеством механической примеси.

Для опытных откачек скважин с полностью осветленной водой могут быть применены глубинные центробежные насосы ЭЦВ, АГ1В, ЭПН, АПТ и др.

С развитием водопонизительных работ на месторождениях с глубоким залеганием полезных ископаемых возникли новые проблемы, связанные с оборудованием высокодебитных скважин большой глубины. Примером подобного месторождения может служить Яковлевское железорудное месторождение КМА, где для оборудования скважин глубиной 460—600 м было изготовлено несколько типов опытных образцов глубинных центробежных насосов производительностью 100— 200 м3/ч, напором 550—600 м и мощностью электродвигателей 400— 600 кет.

Все подготовительные операции и монтаж глубинных насосных установок на глубоких водолонижающих скважинах рекомендуется проводить при помощи установки МПН-35 (рис. 121), спроектированной ЦНИИПодземшахтостроем на базе тракторного передвижного агрегата типа «Бакинец-2м».

Рис. 120. Схема работы водоструйного насоса ВН-89

Рис. 121. Установка МПН-35 для монтажа погружных насосов

Тракторный монтажный агрегат типа «Бакинец-2м» состоит из трактора С-80, трубчатой вышки высотой 17,5 м, оснащенной талевой системой грузоподъемностью 35 Т, подъемной лебедки и системы управления агрегатом. Всеми перечисленными механизмами агрегата управляют из кабины водителя.

Кроме тракторного агрегата установка МПН-35 имеет передвижной привод кабельного барабана, тележку для труб, элеватор, машинный ключ для обсадных труб и другое мелкое оборудование и инструменты.

В рабочем положении передвижной привод кабельного барабана устанавливают под углом 45° к оси тракторного агрегата на расстоянии 10—15 м от скважины. В транспортном положении привод кабельного барабана при помощи дышла прикрепляют к буксирной серьге транспортного агрегата. Приспособления и инструменты при транспортировании находятся на раме привода кабельного барабана в инструментальном ящике.

Прокачку скважин производят эрлифтом-компрессорами типа УПК-80.

Монтажную установку располагают относительно устья скважины в зависимости от рельефа местности.

Передвижной привод кабельного барабана располагают на расстоянии 10—45 м от скважины в таком месте, чтобы рабочий, находящийся на тракторном монтажном агрегате мог следить за кабелем. Ось передвижного привода располагают под углом 45° к оси тракторного агрегата. Такое расположение облегчает монтаж, так как площадка у скважины свободна на значительном пространстве. Барабаны устанавливают так, чтобы кабель разматывался с его верхней части.

После подъема и центровки по скважине вышки монтажного агрегата проверяют его горизонтальность.

Фундамент под агрегат выбирают с учетом глубины скважины (максимального веса колонны труб) и плотности грунта у устья скважины.

При слабом грунте, допускающем удельное давление не более 2,5 кГ/см2, площадку под трактор покрывают бутоцементным раствором или засыпают песком и устраивают деревянный настил. Фундаменты под домкраты ног вышки при слабом грунте выполняют из бутобетона или бетона, при среднем и крепком грунте — из двух брусьев 40×40 см, если нагрузка на крюке не превышает 30 Т, или из бетона при нагрузке на крюке более 30 Т.