=0
130
0
0,75
1,28
1,50
83
62
106
124
0
0
0
=-0,5
92
-46
0,60
1,10
1,20
83
50
91
100
25
46
50
=-
65
-66
0,68
0,80
83
83
37
56
66
37
56
66
=-2
39
-78
0,48
0,50
83
83
23
40
42
46
80
84
Вверх по потоку
-
-
0,98
2,5
10
83
-
-
-
80
208
830
Вниз по потоку
-
-
0,60
0,90
1
83
-
-
-
50
75
83
2. Техническая часть
2.1. Краткая характеристика условий проведения работ на участке.
Проектный геологический разрез по скважине.
| Наименование пород |
Интервал, м |
Мощность, м |
Категория по буримости |
абразивность |
трещиноватость |
|
| от |
до |
|||||
| 1. почвенно-растительный слой, плотные суглинки |
0 |
18 |
18 |
II |
- |
Трещиноватость отсутствует |
| 2. песок серый, мелкозернистый, плотный |
18 |
40 |
22 |
I |
||
| 3. глина серая, плотная |
40 |
64 |
24 |
III |
||
| 4. песок среднезернистый с мелкой галькой, обводнённый |
64 |
80 |
16 |
Сильно-абразивные |
||
| 5. глина серая, плотная с прослоями песков |
80 |
140 |
60 |
- |
||
| 6. известняк светло-серый с трещинами и кавернами, заполненными глиной |
140 |
170 |
30 |
V |
-Мало абразивные |
трещиноватые |
| 7. известняк серый, местами окремнённый, трещиноватый, обводнённый, с глубины 200 м плотный |
170 |
210 |
40 |
|||
Таким образом, породы I и II категории по буримости следует бурить трёхлопастным долотом 3Л-346, породы III категории – трёхлопастным долотом 3Л-295, породы V категории – трёхшарошечным долотом 4В-140С.
2.2. Определение величины понижения уровня воды и динамического уровня при эксплуатации.
Величину понижения уровня воды в скважине для напорных вод при проведенной откачке с одним понижением можно определить по формуле Дюпюи [4]:
м, (1)
где S 1 – понижение уровня, принимается равным 1 м; Q – проектный дебит, м3 /ч; q – удельный дебит, м3 /ч.
Понижение уровня S не должно превышать максимально допустимого понижения Smax .
S ≤ Smax (2)
Максимально допустимое понижение определяется по формуле
Smax = 0,3 Нн.с = 0,3*158=47,4 м. (3)
где Нн.с. – высота непониженного столба жидкости в скважине.
=170-12=158 м, (4)
где Нк – глубина залегания кровли водоносного горизонта, м; Нст – статический уровень воды в скважине от поверхности земли, м.
Динамический уровень определяется по формуле
, м. (5)
2.3. Выбор и обоснование типа фильтра и расчет его параметров.
Параметры рабочей части фильтра определяются проектным дебитом скважины мощностью водоносного горизонта и его фильтрационными свойствами, характеризуемыми коэффициентом фильтрации. Площадь фильтра, определяющая его водопропускную способность при допустимой скорости фильтрации воды, находится в зависимости от диаметра и длины рабочей части. В связи с этим, при расчете одну из этих величин (диаметр или длину) принимают, а другую находят по соответствующей формуле. При мощности водоносного горизонта до 10 м длину рабочей части принимают равной мощности водоносного горизонта, а диаметр определяют по формуле. При мощности водоносного горизонта более 10 м принимают диаметр фильтра и рассчитывают необходимую его длину. Во всех случаях диаметр каркаса фильтра должен быть не менее 100 мм, что обусловлено условиями его эксплуатации и ремонта.
Принимая водопропускную способность фильтра равной проектному дебиту, определяют необходимую площадь фильтра по формуле:
=
= 0,264м2
, (6)
где Q – проектный дебит, м3 /сутки, vф – допустимая скорость фильтрации, м/сутки, F – рабочая площадь фильтра, м2 .
Скорость фильтрации определяется по эмпирической формуле:
=65
=265,308 м/сутки, (7)
где Кф – коэффициент фильтрации, м/сутки.
Если выразить рабочую площадь фильтра через его диаметр и длину, то формула (6) примет следующий вид:
, (8)
откуда
= 
= 0,06722 м=67,22мм (9)
где Дф – диаметр фильтра, м; lф – длина фильтра, м, которую мы принимаем равной мощности водоносного пласта.
Согласно рассчитанному значению диаметра фильтра выбираем табличное значение наружного диаметра фильтра 114 мм и подбираем тип фильтра Т-4Ф18 [1, с.46].
2.4. Выбор и обоснование способа бурения.
В практике бурения скважин на воду наиболее широкое применение получили следующие способы бурения: 1)вращательный с прямой промывкой; 2)вращательный с продувкой воздухом; 3)вращательный с обратной промывкой; 4)ударно-канатный.
Каждый из названных способов бурения имеет вполне определённые преимущества и недостатки, а следовательно, и рациональную область применения применительно к решению конкретных задач, а также к гидрогеологическим и другим условиям проведения работ.
В настоящие время основным способом бурения скважин является вращательное бурение с прямой промывкой, этот способ рекомендуется для бурения описанной выше скважины. Способ рекомендуется использовать при бурении в породах различной твёрдости на различные глубины, при применении испытателей пластов, опережающего способа опробования и на стадии поисково-разведочных работ, а также при применении способов закачивания скважин, исключающих кольматацию пласта.
Преимущества вращательного способа бурения:
1) высокие механические и коммерческие скорости бурения;
2) возможность бурения в породах различной твёрдости на различные глубины;
3) малая металлоёмкость конструкций скважин.
Недостатки вращательного способа бурения:
1) при бурении с глинистым раствором трудности качественного опробования водоносных пластов и их освоения, что приводит к снижению дебитов скважин, требует проведения длительных и сложных работ по разглинизации;
2) необходимость снабжения установок водой и качественной глиной;
3) трудности бурения в породах, содержащих валунно-галечниковые включения, в породах, поглощающих промывочную жидкость;
4) трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах.
2.5. Определение проектной глубины скважины.
По выбранному значению диаметра фильтра пересчитываем его длину:
= 
= 17,69 м ≈18 м. (10)
Согласно значению мощности водоносного пласта, полная глубина скважины
Lскв. = 170+18 = 188 м, так как мощность вышележащих пород 170 м.
Lнк. = 40 м.
2.6. Выбор и обоснование водоподъемного оборудования для эксплуатации и для проведения опытных работ.
Погружные насосы предназначены для эксплуатационной откачки чистой воды из скважин. Наличие в откачиваемой воде даже незначительного количества песка и бурового шлама недопустимо. Поэтому перед установкой погружного насоса должна быть проведена откачка из скважины эрлифтом с производительностью, равной эксплуатационной или превышающей последнюю, до полного осветления воды.
Глубина погружения смесителя зависит от положения динамического уровня. Она определяется по формуле
H=k*h=2.5*14,8=37м (11)
где h – динамический уровень воды в скважине, м; k – коэффициент погружения, который по таблице 9.1([1],с 104)=2.5
V0 = h/c*lg(h(k-1)+10)/10) = 14,8/(13.1*lg[(14,8(2.5-1)+10)/10)]=1,85
м3 воздуха/ м3 воды (12)
где с(=13.1) – опытный коэффициент, зависящий от коэффициента погружения([1],с 299,таблица 67)
Тогда полный расход воздуха W = Q* V0 /60=1.85*70/60 = 2,16 м3 /мин (13)
(где Q – проектный дебит скважины,=70 м3 /ч)
Во время работы эрлифта давление воздуха может быть рассчитано по формуле:
P = 0.01[h(k-1)+5]=0.01[14,8(2.5-1)+5]=0,272 МПа (14)
Для данной эрлифтной установки используют компрессор марки ЗИФ-55Э, выбор которого произвела по рабочему давлению[1].
Согласно рассчитанному значению динамического уровня (формула 5) 
,
м и заданному значению проектного дебита скважины Q = 70 м3
/ч по ГОСТу определяем насос 2ЭЦВ10-160-35 [1, с. 57]. Характеристики насоса:
1) число ступеней 4;
2) Q = 160 м3 /ч;
3) 
м;
4) N =22 кВт;
5) габариты: диаметр и длина (234 мм и 2040 мм);
6) масса 320 кг.
2.7. Выбор и расчет конструкции скважины.
Необходимо произвести расчет необходимых диаметров колонн обсадных труб и скважины на отдельных интервалах глубин.
Определив диаметр фильтра, его конструкцию и способ установки, рассчитываем диаметр долота для бурения интервала скважины под фильтровую колонну
мм, (15)
где Д′д.ф. – расчетный диаметр долота для бурения скважины под фильтровую колонну, мм; Дф. – диаметр фильтра, принимаемый по максимальному размеру (диаметр муфты, диаметр проволочной обмотки или сетчатого покрытия, диаметр кожуха, корзин или блоков для гравийных и блочных фильтров), мм; δ – величина зазора между стенкой скважины и наружной поверхностью фильтра, мм. Величина зазора зависит от диаметра колонны и принимается в пределах 10–50 мм. Меньшие значения принимаются при меньших диаметрах колонны.
На основании расчетного диаметра принимают ближайший больший диаметр долота по ГОСТу. В данном случае диаметр долота принимаем равным 140мм[1]. Диаметр скважины принимается равным диаметру долота.
Рассчитывают внутренний диаметр эксплуатационной колонны по формуле
мм, (16)
где Д′э.в. – расчетный внутренний диаметр эксплуатационной колонны, мм; Дд.ф. – диаметр долота для бурения под фильтровую колонну, выбранный по ГОСТу; Δ – зазор между внутренней стенкой колонны и диаметром долота, принимается в пределах 5–10 мм в зависимости от диаметра долота (меньшие значения для меньших диаметров долот).
По ГОСТу на обсадные трубы в соответствии с расчетным внутренним диаметром эксплуатационной колонны принимается ее наружный диаметр и диаметр муфты.
Внутренний диаметр эксплуатационной колонны должен быть достаточным для размещения водоподъемного оборудования и обязательно проверяется по условию
, (17)
мм
где Дн. – диаметр насоса; (выбранный насос по Q и Н), в – зазор на сторону между насосом и внутренним диаметром эксплуатационной колонны (указывается в технической характеристике насоса).
Следовательно, следует выбрать другой диаметр эксплуатационной колонны 
, мм.
Рассчитывают диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну по формуле
мм. (18)
где Дм.э . = 270 мм – диаметр муфты эксплуатационной колонны, выбранной по ГОСТу [1, с.55].
По расчетному диаметру принимают ближайший большой диаметр долота по ГОСТу, в нашем случае Дд.э. = 295 мм[ 1 ].
Рассчитывают внутренний диаметр направляющей колонны по формуле
мм. (19)
где Дд.э. – диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну, принятый по ГОСТу, мм; Δ – зазор 5–10 мм.
По ГОСТу в соответствии с расчетным диаметром выбирают направляющую колонну и муфты. Диаметр муфты 
= 324 мм. Диаметр направляющей колонны =299, мм.
Рассчитывают диаметр долота для бурения под направляющую колонну по формуле
мм (20)
где Дм.н. – диаметр муфты направляющей колонны, мм.
По ГОСТу выбираем диаметр долота под направляющую колонну 
= 346 мм
[ 1 ].
Конструкция скважины приведена на рисунке 1.
2.8. Выбор бурового оборудования.
Выбор бурового оборудования производится в соответствии с выбранным способом бурения и конструкцией скважины по техническим характеристикам. Буровая установка 1БА15В применяется для бурения роторным способом с прямой промывкой забоя вертикальных скважин для водоснабжения в районах, доступных автотранспорту.
Техническая характеристика буровой установки
Рекомендуемая глубина бурения, 500 м
бурильными трубами диаметром 73 мм
Рекомендуемые диаметры скважин:
Начальный 394 мм,
Конечный 194 мм.
Транспортная база Шасси МАЗ-500А
Мощность 105/108 л.с.
Частота вращения 1500/1700 об/мин
Удельный расход топлива 181/180 г/л∙с∙ч
Ротор:
проходное отверстие ротора 410 мм
число оборотов ротора в минуту:
I передача 65
II передача 130
III передача 245
Механизм подъёма – лебедка:
максимальное натяжение каната, кг 520
Скорость подъема талевого блока 0,2-1,39 м/с
Мачта складная:
высота от земли до оси кронблока 18 м.
подъём мачты гидродомкратом
Буровой насос НБ12-663-40 [2]
2.9. Выбор и расчет режимов бурения.
Режимы бурения для долота 3Л-346:
1) удельная нагрузка G0 = 0,7 кН/см.
Полная нагрузка Gд.н. = G0 ∙ Dд.н. = 0,7 ∙ 34,6 = 24,22 кН. (21)
2) окружная скорость вращения v = 0,8 м/с.
Скорость вращения n = 
= 
= 44 об/мин. (22)
3) Промывка:
Удельный расход: q = 35 л/(см∙мин).
Полный расход Q = q∙Dд.н. = 35 ∙ 34,6 = 1211 л/мин (23)
Режимы бурения для долота 3Л-295:
1) удельная нагрузка G0 = 0,7 кН/см
Полная нагрузка Gд.ф. = G0 ∙ Dд.э. = 0,7 ∙ 29,5 = 20,65 кН (24)
2) окружная скорость вращения v = 0,6 м/с.
Скорость вращения n = 
= 
= 39 об/мин (25)
3) Промывка:
Удельный расход:
29-04-2015, 01:00