Способы бурения водозаборных скважин
Бурение скважин на воду осуществляется преимущественно двумя способами: роторным и ударно-канатным.
Ударно – канатное бурение
В качестве обсадных труб при устройстве скважин применяют стальные бесшовные, стальные водогазопроводные и полиэтиленовые.
Конечный диаметр колонны обсадных труб при ударно-канатном бурении должен быть больше наружного диаметра фильтра не менее чем на 50 мм, а при обсыпке фильтра – не менее чем на 100 мм.
Для определения количества колонн обсадных труб необходимо знать предварительную глубину проектируемой скважины и величину выхода колонны обсадных труб. Окончательно глубина скважины уточняется после разработки конструкции ее водоприемной части.
Глубина скважины (Нскв) определяется в зависимости от глубины залегания кровли или уровня появления воды эксплутационного водоносного горизонта и его мощности.
Выход колонны представляет собой расстояние по оси скважины между башмаками двух смежных колонн обсадных труб. Среднюю величину выхода каждой колонны можно принимать в пределах 30-40 м.
При проектировании конструкции скважины необходимо предусматривать внедрение башмака каждой колонны труб в водоупорные породы на 2…3 м, за исключением эксплуатационной колонны, башмак которой должен входить в водоносную породу на 1…3 м. Если скважина оборудуется фильтром в водоносном горизонте, сложенном песками или другими рыхлыми породами, то после установки фильтра эксплутационную колонну приподнимают до указанного положения.
После назначения средней величины выхода колонны определяется количество колонн:
где l -выход колонны обсадных труб, м.
После определения количества колонн задается выход каждой колонны обсадной трубы таким образом, чтобы в сумме они были равны глубине скважины.
Роторное бурение
Роторный способ бурения позволяет вести буровые работы со значительными скоростями.
Роторный способ представляет собой вращательное бурение сплошным забоем.
По способу подачи промывочной жидкости и направлению циркуляции ее в скважине при бурении, а также по условиям выноса из скважины размельченных пород роторное бурение делится на два вида: с прямой и обратной промывкой.
Способ промывки зависит от вида проходимых грунтов.В качестве промывных грунтов в основном используются вода или глинистые растворы. Глинистый раствор образует глинистую корку на стенках скважины и проникает в трещины и поры водоносной породы, таким образом происходит глинизация водоносного слоя, которая снижает водоотдачу водоносной породы. После окончания бурения глинистая корка удаляется.
Количество колонн обсадных труб определяется в зависимости от глубины скважины Нскв. и величины входа колонн обсадных труб. Предварительно глубину скважины определяют, как при ударно-канатном бурении. Выход колонн обсадных труб при роторном бурении увеличивается до 300-500м. Таким образом, конструкции скважин на глубину 100-250м могут состоять не более чем из двух колонн: кондуктора и эксплутационной колонны.
Выбор диаметра эксплуатационной трубы определяется таким же образом, как и при ударно-канатном бурении. Чтобы обеспечить надежную цементацию зазоров между трубами, разность диаметров смежных труб при роторном бурении должна составлять не менее 100мм. Таким образом, диаметр кондуктора намечается через один порядковый номер, например 6"-10".
Схемы конструкции скважины при любом способе бурения, со всеми размерами должны быть представлены в пояснительной записке.
Роторное бурение с прямой промывкой рекомендуется в рыхлых и скальных породах при любой глубине скважины с начальным ее диаметром до 500 мм.
Недостатки:
- перекачивание большого количества жидкости в связи с необходимостью получать достаточно большую скорость восходящего потока;
- увеличение возможности возникновения аварий из-за обвала стенок.
Достоинства:
- простота
Роторное бурение с обратной промывкой рекомендуется в рыхлых и связных отложениях, содержащих не более 10% валунов при глубине скважины до 200 м.
Основное условие:
Обеспечение всего процесса достаточным количеством воды для бесперебойного заполнения скважины до ее устья, что представляет определенные трудности, особенно во время проходки в сильно фильтрующих пластах.
• Кондуктор предназначен для перекрытия водоносных горизонтов, не подлежащих эксплуатации, или неустойчивых верхних пород, а также обеспечения вертикальности скважины.
• Длина кондуктора принимается равной 30 - 50м.
• Башмак эксплуатационной колонны должен входить водоносную породу на 1-3 м.