Буровые работы. 
Месторождения воды в Иркутской области

Планируется бурение 10 скважин установкой типа УРБ-2А2. Выбрана данная установка, так как она относится к классу самоходных установок на базе УРАЛ-4320−1112−41, и ее комплектация наиболее полно отвечает поставленным задачам по обнаружению источников технических вод. Основные характеристики установки приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Техническая характеристика установки УРБ-2А2

Проходка наблюдательных скважин будет производиться колонковым способом со 100% отбором керна. Наблюдательные скважины по окончании работ оборудуются оголовками и оставляются для возможного последующего использования. При вскрытии водоносного горизонта производится отбор проб воды на СХА в объеме 1 литра.

Категории пород по буримости: суглинок бурый — II категория; алевролиты с прослоями песчаников и аргиллитов — V категория.

Конечный диаметр скважин обусловлен диаметром фильтра. Расчет длины фильтра обусловлен в основном мощностью обводненных пород. Поскольку точных данных по мощностям у нас нет, мы используем данные с разреза, поэтому по результатам буровых и геофизических работ может быть проведена корректировка места постановки фильтра. Глубина наблюдательных скважин в каждом из кустов различна, поэтому расчет диаметров бурения и обсада будет проведен для каждого куста отдельно. Планируется установка дырчатых фильтров во всех наблюдательных скважинах. Это обусловлено, прежде всего, тем, что породы, в которых будут установлены фильтры, представлены алевролитами с прослоями песчаников.

Принципиальная схема бурения будет следующей: проходка (d_к1) и обсад (d_о1) четвертичных отложений — устройство кондуктора; добуривание (d_к2) до проектной глубины; спуск обсадных колонн с диаметром равным диаметру фильтра (d_ф) после окончания геофизических работ.

Прокачка скважины будет производится штанговым насосом. Преимущества штанговых насосов — возможность откачки воды с высоким содержанием песка и созданием высоких напоров; недостатки — громоздкость конструкции и низкий КПД. После проведения гидрогеологических работ возможна установка насоса ЭЦВ (Таблица 5.3).

Таблица 5.3 Техническая характеристика штангового насоса двойного действия ШНД — 1

На участке распространены водовыводящие разломы. Поскольку месторождение имеет третью группу сложности, необходимо уточнить влияние данных разломов на водообильность перспективного горизонта.

Для оценки граничных условий необходимо проведение двух кустовых откачек с центральными скважинами 14-Д и 16-Д.

Куст № 1. Центральной скважиной данного куста является скважина 14-Д. предусматривается бурение четырех наблюдательных скважин по трем лучам соответственно группе сложности.

Глубина наблюдательных скважин принимается равной глубине формирования уровня ПВ в центральной скважине, плюс 15 м:

Коэффициент фильтрации принимаем равный для территории по скважине 262-Г 25,49 м²/сут.

Размер фильтра определяют исходя из условий создания допустимых скоростей движения воды при поступлении ее из водоносного пласта в скважину [6]:

Где — максимальный дебит водозаборной скважины, ;

принимаем равной мощности насоса, входящего в комплектацию буровой установки:

F — площадь фильтрующей поверхности, м²;

V_ф — допустимая скорость фильтрации через фильтр, определяемая для дырчатых фильтров по формуле:

Площадь фильтрующей поверхности определяется по формуле:

Где — диаметр фильтра, м;

— длина рабочей части фильтра, м.

Принимаем длину рабочей части фильтра равной 11,5 м, тогда длинна всего фильтра с учетом отстойника:

Диаметр фильтра рассчитывается по формуле:

Принимаем диаметр фильтра ближайшей по размеру обсадной трубы Проверяем условие:

Условие выполнено. Тогда конструкция скважина примет вид:

Диаметр бурения от поверхности до конца четвертичных отложений:

Диаметр обсадной колонны в четвертичных отложениях:

После спуска обсадной колонны. Затрубное пространство цементируется, до глубины 1−2 м.

Диаметр бурения от подошвы четвертичных отложений до проектной глубины в 57,18 м:

Диаметр обсадной колонны, оборудованной фильтром:

Длинный луч направлен перпендикулярно разлому. Расстояние между скважинами определяется по формуле:

где безразмерный коэффициент, для напорных вод равный 2,0;

n — порядковый номер наблюдательной скважины;

расстояние до бижайшей наблюдательной скважины, которое равно 0,741 мощности обводненной зоны:

Схема куста приведена на рисунке 5.1 в масштабе 1:1000.

Конструкция скважин приведена в приложении 4.1.

Куст № 2. Центральной скважиной данного куста является скважина 16-Д. предусматривается бурение четырех наблюдательных скважин по трем лучам соответственно группе сложности.

Глубина наблюдательных скважин принимается равной глубине формирования уровня ПВ в центральной скважине, плюс 15 м:

Коэффициент фильтрации принимаем равный для территории по скважине 262-Г 25,49 м²/сут.

Размер фильтра определяют исходя из условий создания допустимых скоростей движения воды при поступлении ее из водоносного пласта в скважину:

Где — максимальный дебит водозаборной скважины, ;

принимаем равной мощности насоса, входящего в комплектацию буровой установки:

F — площадь фильтрующей поверхности, м²;

V_ф — допустимая скорость фильтрации через фильтр, определяемая для дырчатых фильтров по формуле:

Площадь фильтрующей поверхности определяется по формуле:

Где — диаметр фильтра, м;

— длина рабочей части фильтра, м.

Принимаем длину рабочей части фильтра равной 13,5 м, тогда длина всего фильтра с учетом отстойника:

Диаметр фильтра рассчитывается по формуле:

Принимаем диаметр фильтра ближайшей по размеру обсадной трубы:

Проверяем условие:

Условие выполнено. Тогда конструкция скважина примет вид:

Диаметр бурения от поверхности до конца четвертичных отложений:

Диаметр обсадной колонны в четвертичных отложениях:

После спуска обсадной колонны. Затрубное пространство цементируется, до глубины 1−2 м.

Диаметр бурения от подошвы четвертичных отложений до проектной глубины в 65,08 м:

Диаметр обсадной колонны, оборудованной фильтром:

Длинный луч направлен перпендикулярно разлому. Расстояние между скважинами определяется по формуле.

Схема куста представлена на рисунке 5.2 в масштабе 1:1000.

Рисунок 5.2 Схема куста № 2.

Конструкция скважин приведена в приложении 4.2.

Также необходимо проследить взаимосвязь подземных вод по площади, поскольку водоносный горизонт не выдержан по мощности. Для этого необходимо пройти две дополнительных скважины по разрезу в направлении скважины 262-Г и провести в них опытные одиночные откачки.

Планируется бурение скважин 1-П и 2-П глубиной 80 м. предполагаемая глубина вскрытия обводненной зоны по скважине 1-П составляет 45,5−50 м, по скважине 2-П — 53−58 м. Глубина постановки фильтра и насоса будет уточнена по результатам ГИС.

Опытная откачка должна обеспечить дебит в 2625 м³/сут, следовательно, задавшись длинной фильтра можно рассчитать его диаметр.

Примем длину фильтра равной 20 м (с учетом отстойника), в соответствии с максимальной мощностью обводненной толщи на данном участке.

Принимаем диаметр фильтра ближайшей по размеру обсадной трубы:

Проверяем условие:

Условие выполнено. Тогда конструкция скважина примет вид:

Диаметр бурения от поверхности до конца четвертичных отложений:

Диаметр обсадной колонны в четвертичных отложениях:

После спуска обсадной колонны. Затрубное пространство цементируется, до глубины 1−2 м.

Диаметр бурения от подошвы четвертичных отложений до проектной глубины в 80 м:

Диаметр обсадной колонны, оборудованной фильтром:

Конструкция скважин приведена в приложении 4.3.

Общий объем буровых работ составит 4 скважины по 57,18 м, 4 скважины по 65,08 м и 2 скважины по 80 м: