Белецкий

12.6. Особенности устройства водозаборных скважин

Технологический процесс устройства скважин для водоснабжения включает их бурение, крепление обсадными трубами, опускание фильтра, устройство сальника, разглинизацию и освоение водоносных горизонтов.

Бурение скважин в зависимости от количества и мощности водоносных горизонтов, глубины залегания, литологического состава пород и качества воды ведут роторным способом с промывкой или продувкой, ударно-канатным, колонковым и шнековым способами. Роторный способ используют обычно в хорошо изученных в гидрогеологическом отношении районах. Он обеспечивает бурение скважин в породах различной твердости на необходимую глубину. Для роторного бурения скважин используют установки типа УРБ, УВБ и БУ. Технология роторного бурения скважин во многом определяется осевым давлением (нагрузкой) на породоразрушающий инструмент, частотой вращения в единицу времени, количеством и качеством промывочной жидкости. В свою очередь, эти показатели зависят от геологических условий и физико-механических свойств пород, типа и диаметра породоразрушающего инструмента, глубины и диаметра скважины. Наиболее интенсивное разрушение пород происходит при максимальной осевой нагрузке для данного типа долота в твердых породах и уменьшенной - для рыхлых и трещиноватых пород. Однако нельзя завышать осевую нагрузку, так как при этом могут произойти искривления ствола скважины. Но при роторном бурении водоносные горизонты часто глушатся (закупориваются) глинистым раствором промывочной жидкости.

Более эффективным при бурении скважин на воду является ударно-канатный способ, при котором практически не нарушается есте-

402

ственное состояние водоносного горизонта и отпадает необходимость в выполнении сложных работ по вызову водопритока к скважине. При этом способе скважины бурят установками типа УТБ и УКС. Однако способ имеет значительно меньшие скорости бурения и требует большого количества обсадных труб.

Колонковый способ при бурении скважин на воду применяют редко, в основном из-за малых диаметров скважин (до 150 мм). Шнековое бурение используют в благоприятных условиях при глубинах скважин до 50 м. В сложных гидрогеологических условиях применяют комбинированный способ бурения (ударно-канатный, роторный и др.).

При бурении скважин на воду применяют прямую или обратную их промывку. При прямой (рис. 12.15, а) жидкость, подаваемая насосом, омывает забой, торец породоразрушающего инструмента и, поднимаясь по стволу, выносит частицы разрушенной породы, а при

Рис. 12.15. Бурение скважин на воду:

¹ — насос; 2, 10, 11 — шланги; 3 — сальник; 4 — бурильные трубы; 5 — поро-Доразрушающий инструмент; б— очистные желоба; 7— отстойники; Я — приемная емкость; 9 — всасывающий шланг; 12 — герметизатор устья; 13 — долото; 14 — ротор бурильной установки; 15 — вертлюг; 16 — вакуумная установка

403

обратной (рис. 12.15, 6) жидкость, омывая забой и породоразрушаю-щий инструмент, поднимается по бурильным трубам.

В мягких и рыхлых породах часто бурение скважин на воду диаметром до 1200-1500 мм на глубину до 300 м осуществляют вращательным способом с применением обратно-всасывающей промывки (см. рис. 12.15, г). Для этого применяют двух- и трехлопастные долота режущего типа (см. рис. 12.15, в), армированные твердыми сплавами. Такое бурение имеет ряд преимуществ: скважины бурят без крепления обсадными трубами; скорость бурения по сравнению с ударным способом возрастает в 10-15 раз; исключается глинизация водоносного горизонта и благодаря этому увеличивается производительность (дебит) скважины в 4-8 раз; обеспечивается надежное устройство гравийных обсыпок фильтров и повышенный приток воды в скважину.

Опускание и установка фильтров. Для водозаборных скважин (трубчатых колодцев) применяют фильтры трубчатые и каркасно-стержне-вые, с покрытиями из проволоки, сетки и штампованного листа, гравийные, блочные и гравитационные. Тип фильтра выбирают, исходя из назначения и срока работы скважины, состава водосодержащих пород.

Перед спуском фильтра в скважину ее промывают и замеряют глубину. Фильтры необходимой длины собирают на площадке (в горизонтальном положении) из отдельных секций. Качество их сборки обеспечивается соосностью резьб соединительных патрубков. Секции фильтров перед сборкой очищают от окалины и покрывают слоем антикоррозионной изоляции. Фильтры длиной 5-10 м соединяют одним патрубком, а длиной 15-20 м - двумя. На длинных (более 10 м) фильтрах через каждые 4-6 м для их центрования при опускании в скважину монтируют направляющие фонари. Опускают фильтры в скважину на эксплуатационной колонне или на бурильных трубах с помощью спускового ключа или на муфте с левой резьбой. В первом случае на верхнем конце надфильтровой трубы устраивают замок в виде двух Г-образных вырезов, в которые заводится Т-образный ключ.

Засыпку гравийных фильтров осуществляют через устье скважины или вспомогательную трубу. По мере засыпки на высоту 1-2 м обсадные и вспомогательные трубы поднимают, постепенно обнажая

404

фильтр. Засыпку делают на 5—10 м выше рабочей части фильтра, так как в процессе эксплуатации уровень засыпки понизится за счет выноса песка и гравия.

Освоение водоносных пластов сводится к разглинизации их фильтров в скважинах, пробуренных с промывкой глинистым раствором. Разглинизацию выполняют способами промывки скважины через рабочую поверхность фильтра, желонированием, затрубной (зафиль-тровой) промывкой, прокачкой эрлифтом или гидроэлеватором и с помощью гидроимпульсов (возбуждением ударных волн в пределах водоносного пласта).

Содержание