Файл: Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.07.2024
Просмотров: 147
Скачиваний: 0
продолжительность строительных откачек сократи лась в среднем в 13 раз;
расход гравийных обсыпок па 1 м скважины снизился с 2,68 до 1,03 м'1;
средний удельный дебит скважин увеличился с 2,11
до 5,64 л/с.
Увеличение дебита скважин позволит получить тре буемый мелиоративный эффект при значительно мень шем числе скважин с соответствующим снижением за трат на дренажные мероприятия н увеличением к. и. д. насосных установок.
Общин экономический эффект от внедрения в практи ку строительства вертикального дренажа способа буре ния скважин с обратной промывкой водой на Колхозабадском массиве Вахшскон долины составил 614,5 тыс. руб.
Таким образом, бурение с обратной промывкой — наиболее прогрессивный способ проходки высокодебит ных скважин для вертикального дренажа орошаемых земель. Его внедрение в практику строительства дре нажных систем позволит резко повысить производитель ность бурения и значительно снизить затраты времени на строительные откачки и ввод скважин в эксплуата цию.
Сооружение скважин для целей водоснабжения
Бурение водозаборных скважин на различных объек тах в Белорусской ССР. В Белоруссии бурение спосо бом обратной промьшкн начали проводить в декабре
1967 г. (ПНИИИС).
С целью водоснабжения скважины проходили в раз личных гидрогеологических условиях начальными-диа метрами до 630 мм при глубинах до 110 м. Результаты этих работ позволили конкретно оценить эффективность бурения с обратной промывкой по сравнению с другими способами.
Наибольший интерес представляет сопоставление величин производительности скважин, пробуренных раз ными способами — роторным с глинистым раствором, ударно-канатным и роторным с обратной промывкой чистой водой. Для этого были выбраны объекты, на ко торых в одних и тех же гидрогеологических условиях на небольших расстояниях друг от друга были пройдены скважины для забора подземных вод.
160
В районе города Мозырь в долине р. Припять на обширной площади разными организациями пройдено 57 скважин глубиной до 110 м.
Все скважины, заложенные в долине р. Припять, вскрыли четвертичные аллювиальные образования мощ ностью до 49 м, подстилаемые верхнепалеогеновыми от ложениями. Аллювии представлен разиозернистыми пес ками (от тонкозернистых до крупнозернистых) с вклю чением мелкого гравия. В толще аллювиальных песков встречаются маломощные прослои суглинков и сильноглинистых песков. При бурении ударно-канатным спо собом водоносные пески-плывуны создают «пробку» высотой до 3—4 м.
Ниже залегают верхнепалеогеновые отложения, представленные мелко-, средне- и крупнозернистыми пес ками с прослоями тонкозернистых глауконитовых песков. Мощность отложении палеогенового возраста достигает 75 м. Они подстилаются меловыми отложениями. В пес ках четвертичных и палеогеновых отложений залегает горизонт грунтовых вод, уровень которых вскрывается на глубине 2—3 м от поверхности земли. Отмеченный водоносный горизонт гидравлически связан с водами р. Принять. Максимальная мощность водоносного гори зонта достигает 110 м.
Т а б л и ц а 21
Производительность скважин в |
зависимости от способов |
|||||||||
|
|
|
бурения |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Началь |
Диаметр |
Средняя |
||
|
|
|
|
Глуби |
величина |
|||||
|
|
|
Коли |
ный диа |
||||||
Способ бурения |
фильтра, |
удельного |
||||||||
чество |
на, |
м |
метр бу |
|||||||
|
|
|
|
|
|
рения, |
мм |
мм* |
дебита, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л/с |
|
РоторИЫ ІІ |
С |
ГЛIIии с т ы м |
24 |
120 |
273—426 |
114—219 |
0,78 „ |
|||
р а с т в о р о м |
|
|
||||||||
Ударно-канатный |
19 |
н о |
324—630 |
168—377 |
2,74 |
|||||
(ПНИИИС) |
обратной |
|||||||||
Роторныіі |
с |
14 |
по |
530 |
|
168—377 |
4,06 |
|||
промывкой |
водой |
|
||||||||
* Фильтры трубчатые, перфорированные |
в |
роторных |
скважи |
|||||||
нах с латунном сеткоіі |
№ 0,4—0,8, |
а |
в ударно-канатных |
с сеткой |
из нержавеющем проволоки квадратного плетения с ячейками 1,8X1.8 мм с г,равниной обсыпкой с размером частиц 2—6 мм.
И. Заказ 6755 |
161 |
В таблице 21 приведены суммарные данные по сква жинам, пробуренным в долине р. Припять различными организациями.
Дебит скважин, пробуренных роторным способом с обратной промывкой, был в 5 раз выше, чем у скважин, пробуренных роторным способом с глинистым раство ром и в 1,5 раза выше по сравнению с ударно-канатным способом.
При этом в скважинах, пробуренных роторным спо собом с глинистым раствором, имеют место суффознонные процессы (пескование), в результате чего времена ми их необходимо перебурнвать или очищать ствол скважины от осевшего песка. Постоянное наличие песка в откачиваемой воде приводит к повышенному износу насосного оборудования. В меньшей мере эти же недо статки присущискважинам, пробуренным удар'но-іка- натным способом.
Эффективность применения роторного способа буре ния с обратной промывкой наглядно проявилась на опы те проектирования водозабора подземных вод для хозяй ственно-питьевого водоснабжения г. Мозыря. Ранее основываясь на результатах бурения опытных эксплуата ционных скважин ударно-канатным способом, для полу чения всего необходимого количества воды намечалось пробурить 22 скважины. Но в результате бурения на этом водозаборе нескольких скважин способом обратной промывки представилась возможность отбирать задан ное количество воды только 16-ю скважинами. Экономия
по строительной стоимости |
водозабора превысила |
200 тыс. руб. |
|
Еще больший эффект получен по водозаборам, экс плуатируемым в районе тг. Слуцк и Солигорск. Здесь во доносный горизонт мощностью 90—95 м заключен пре имущественно в тонкозернистых плывунных песках с редким включением гравия. На этих объектах про бурено 37 скважин, данные по которым приведены в таб лице 22.
Из общего числа скважин большая их часть пробу рена на водозаборах, обеспечивающих хозяйственно питьевое водоснабжение Солигорского района.
Интересно отметить, что вначале на водозаборе бы ли пробурены скважины роторным способом с глинис тым раствором. В процессе эксплуатации скважин дебит их при динамических понижениях до 50 м не превышал
162
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
22 |
|
Производительность скважин в |
зависимости от способов |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
бурения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коли |
Диаметр |
|
Глубина |
|
Диаметр |
Средняя |
|
Способ бурения |
|
|
величина |
||||||||
чество |
бурения, |
скважин, |
|
фильтра, |
удельного |
||||||
|
|
|
|
|
мм |
|
м |
|
мм* |
дебита, |
л/с |
Роторный |
С |
ГЛИНН- |
7 |
168—325 |
100—120 |
219—325 |
0,04 |
||||
стым |
раствором |
||||||||||
Ударно-канатный |
13 |
21У—630 |
100—120 |
114—219 |
0,79 |
|
|||||
Роторный |
с обратной |
17 |
325—630 |
90—100 |
168—325 |
2,99 |
|||||
промывкой |
водой |
||||||||||
* Фильтры трубчатые перфорированные: |
в |
роторных |
скважи |
||||||||
нах с латунной сеткой |
№ 0,4—0,8, |
а |
в ударно-канатных |
с сеткой |
|||||||
из нержавеющей проволоки квадратного плетения с |
ячейками |
||||||||||
1,8X1,8 мм с гравийной обсыпкой с размером |
частиц 2—5 мм. |
|
|||||||||
4 л/с. |
Ввиду низкого дебита |
и в связи |
с пескован-ием |
скважины, пройденные роторным способом, были ликви дированы и рядом с ними были пробурены скважины ударно-канатным способом. Дебит этих скважин ока зался значительно выше (до 11,9—13,8 л/с) при дина мических понижениях уровня воды до 26—45 м.
Однако все скважины сильно песковали, в результате чего приемные резервуары и водоводы заполнялись пес ком, иасосы выходили из строя, что в делом затрудняло эксплуатацию водозабора. В связи с этим в 1970— 1971 гг. на водозаборах рядом с существующими сква жинами, пробуренными ударно-канатным способом, бы ли пробурены скважины способом обратной промывки. При диаметре бурения 630 мм на всю глубину (до 100— ПО м) представилась возможность установить в сква жинах фильтры из перфорированных труб диаметром 325 мм с сеткой из нержавеющей проволоки с мощным контуром песчано-гравийной обсыпки (толщиной 180— 190 мм).
Дебит скважин указанной конструкции, пробуренных способом обратной промывки, оказался в 3 раза выше дебита скважин, пройденных ударно-канатным спосо бом. В результате представилась возможность обеспе-
1 * |
163 |
чить водоснабжение района меньшим количеством экс плуатационные сківажн'іі, сокіратить длину всех .коммуни кации водозабора, что в конечном счете дало значи тельный экономический эффект.
В заключение следует еще раз отметить, что приме нение роторного способа бурения с обратной промыв кой, позволяющее увеличить толщину слоя гравийной обсыпки фильтра, целесообразно не только для увели чения дебита скважин, но и для продления срока их эксплуатации. Как отмечалось, увеличение слоя обсыпки позволяет также исключить или свести к минимуму пескование скважин, которое в ряде случаев усложняет и удорожает эксплуатацию водозаборов.
Особенно большой экономический эффект следует ожидать при бурении скважин в водоносных горизонтах, заключенных в грунтах с невысокими фильтрационными свойствами.
Бурение скважин для сельскохозяйственного водо снабжения в Краснодарском крае и на Северном -Кав казе. Краснодарский край расположен на территории Приазово-Кубанской впадины, которая на юге ограниче
на предгорьем Кавказа, |
на |
востоке и северо-востоке — |
Ставропольским плато, |
на |
севере — южной оконечно |
стью Донецкого кряжа |
и па западе — Азовским и Чер |
ным морями.
Приазово-Кубанская впадина характеризуется глубо ким погружением пластов пород, представленных глав ным образом отложениями третичного возраста, прикры тых сверху четвертичными отложениями. Водовмещаю щими породами этих отложений являются пески раз личного состава по крупности, заключенные в глинистой толще. Ввиду синклинального залегания пород во впа дине многие водоносные горизонты обладают напорностыо.
Водоснабжение Краснодарского края, в основном, базируется на артезианских скважинах, отбирающих во ду из пород четвертичных и третичных отложений Азо во-Черноморской впадины.
Подземные воды в большинстве случаев хорошего качества, обладают большим напором и удовлетворяют хозяйственно-бытовые потребности населенных пунктов. Наряду с этим в северной части Краснодарского края аіртезианюк-ие воды содержат в большом количестве се роводород и другие химические компоненты, обладают
164
большой агрессивной способностью и пе отвечают сани тарным нормам.
Воды неудовлетворительного качества встречаются также в Армавирском районе н на Таманском полуост рове. В некоторых предгорных районах водоснабжение затрудняется из-за небольшой мощности водоносных го ризонтов, плохой водоотдачи и малых напоров. Там на ряду со скважинами используют родниковые воды и во ды подрусловых отложений.
До 1937 г. бурение скважин в Краснодарском крае проводилось ударным способом желонками на штангах или на канате. С 1890 по 1937 гг. было пробурено 302 артезианские скважины с глубиной от 50 до 400 м. На чиная с 1937 г. в связи с возросшими потребностями хозяйств в воде, бурение проводили роторными станками с прямой промывкой забоя глинистым раст вором.
Дри поступлении станков БА-20, МВА-800 и АБВ-3100 к концу 1951 г. ударное бурение почти полностью было заманено роторным.
С 1947 г. буровые организации применяли для сель скохозяйственного водоснабжения две основные конст рукции скважин: крепление трубами 10" при средней глу бине скважин до 80 м и трубами 6" — до 213 м; крепле ние трубами 8" до 80 м и трубами 5" до 213 м.
При роторном бурении применяли конструкции фильтров из буровых дырчатых труб, покрытых сеткой из латуни и нержавеющей стали, а также из проволоки нержавеющей стали.
Такие конструкции скважин, пробуренные за период с 1947 по 1972 гг., обеспечивали подачу воды в среднем около 30 м3/ч. Наряду с положительной работой сква жин в Краснодарском крае имеет место их длитель
ное пескование, которое приводит |
к износу погруж |
ных «асосов, обрушению скважин, |
запесочиваш-но во |
доводов.
В борьбе за повышение качества буровых скважин, увеличение их дебита, сроков эксплуатации, использова ние вод верхних водоносных горизонтов Краснодарский трест «Меливодстрой» провел большую работу по внед рению роторного способа с обратной промывкой забоя чистой водой. Начало этому способу бурения было по ложено в ноябре 1971 г., когда были пробурены первые три скважины.
165
На первом этапе бурение скважин с обратной про мывкой проводили станком УРБ-ЗАМ с навесным обо рудованием, а затем — станком ФА-12. Дело в том, что проходное отверстие в раме станка УРБ-ЗАМ даже при снятом роторе не позволяет опускать трубы для крепления скважин диаметром 720—820 мм без пере мещения станка, а это затрудняет производство работ. В станке ФА-12 этот недостаток устраняется.
Бурение скважин с обратной промывкой проводили трехлопастными коническими долотами диаметром 670—495 мм. Глубина трех скважин, пробуренных стан ком УРБ-ЗАМ, составляет 65—127 м при креплении скважин одной и двумя колоннами труб. Глубина четы рех скважин, пробуренных станком ФА-12, колеблется в пределах от 78 до 182 м.
Техническая характеристика пробуренных скважин приведена в таблице 23.
Все пробуренные скважины оборудованы каркасно стержневыми фильтрами диаметром 146, 219 и 273 мм с проволочной обмоткой из нержавеющей стали диамет ром 2 и 3 мм, с зазором между витками проволоки 0,5— 1 мм.
Для обсыпки фильтров применяли гравий следующе го механического состава: с частицами от 7 до 10 мм —
10,5%; 5—7 мм — 18%; 3—5 мм — 26%; 2—3 мм — 18,5%; 1—2 мм — 18,5%; 1 мм и менее — 8,5%.
При таком составе гравийной обсыпки зазор между витками проволочной спирали можно было увеличить до 2—3 мм без опасения за длительность пескования. Как показал опыт, прокачка скважин и прекращение пескования при данном составе и толщине гравийной обсыпки наступает через несколько часов и скважины в дальнейшем работают без пескования.
До бурения скважин новым способом пескование в районах, где водоносные горизонты представлены тон козернистыми песками, наблюдалось не только в пери од освоения скважин, но и в дальнейшем при эксплуата ции. Это приводило к необходимости систематической очистки фильтров от заиления и песчаных пробок. По этим причинам в Краснодарском крае многие скважи ны оборудовали эрлифтами, а для приема воды необхо димо было сооружать промежуточные емкости с после дующей подачей воды потребителям насосами второго подъема.
166