Конструкция водозаборной скважины

    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

 L_скв. = 170+18 = 188 м, так как мощность вышележащих пород 170 м.

    L_нк. = 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; Д_ф. – 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; Д_д.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 Д_н. – 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 Д_{м.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  Д_д.э. = 295 мм[ 1 ].  

    Рассчитывают  внутренний диаметр направляющей колонны  по формуле

      мм.   (19)

    где Д_д.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 Д_м.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 G_д.н. = G₀ ∙ D_д.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∙D_д.н. = 35 ∙ 34,6 = 1211 л/мин                                            (23) 

      

    Режимы  бурения для долота 3Л-295:

    1) удельная нагрузка G₀ = 0,7 кН/см   

    Полная  нагрузка G_д.ф. = G₀ ∙ D_д.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: q = 35 л/(см∙мин)     

    Полный  расход Q = q∙D_д.э. = 35 ∙ 29,5 = 737,7 л/мин                                            (26)   

    Режимы  бурения для долота 1У-295СЗГ:

    1) удельная нагрузка G₀ = 2 кН/см.  

    Полная  нагрузка G_д.ф. = G₀ ∙ D_д.э. = 2 ∙ 14 = 28 кН.                                    (27)

    2) окружная скорость вращения v = 0,6 м/с.

    Скорость  вращения n = = = 39 об/мин                               (28)

    3) Промывка:

                   Удельный расход: q = 25 л/(см∙мин)     

    Полный  расход Q = q∙D_д.э. = 25 ∙ 737,5 = 350 л/мин                                            (29)  

    Режимы  бурения для долота 4В-140С:

    1) удельная нагрузка G₀ = 2 кН/см.   

    Полная  нагрузка G_д.ф. = G₀ ∙ D_д.ф. = 2 ∙ 14 = 28 кН                                     (30)

    2) окружная скорость вращения v = 0,6 м/с.

    Скорость  вращения n = = = 82 об/мин                               (31)