Бурение водозаборной скважины (остальные ИД в файле)

Для надежной изоляции верхней части скважины и уменьшения диаметра эксплуатационной колонны в целях экономии обсадных труб и сокращения времени на проходку скважины следует применять конструкцию, показанную на рисунке 8в. Конструкция с двумя колоннами и фильтром, установленным в зоне водоносного горизонта, приведена на рисунке 8г. Эксплуатационная колонна выше башмака технической колонны имеет муфту с левой резьбой, что позволяет отвертывать верхнюю часть колонны при необходимости установки насоса большего диаметра. Схема скважины с одноколонной конструкцией и фильтром на сальнике, установленным «впотай», показана на рисунке 8д. Учитывая простоту исполнения и экономичность, эту конструкцию следует применять по возможности чаще там, где это допускают гидрогеологические условия.Конструкция скважины, показанная на рисунке 8 е, отличается от предыдущей наличием фильтра, установленного непосредственно на эксплуатационной колонне и специальном манжете для цементирования над зоной водоносного горизонта. Эту конструкцию применяют реже из-за сложности манжетного цементирования, а также невозможности замены фильтра в случае его выхода из строя.[3]Выбор насосного агрегатаВ большинстве случаев артезианские несамоизливающиеся скважины оборудуют погруженным электронасосом, опускаемым под динамический уровень воды. Для выбора марки насоса определяется его подача и полный напорПодача скважинного насоса определяется по формуле:Рис. 7. Схемы конструкций скважин при ударно-канатном бурении: 1-затрубноецементирование; 2-эксплуатационная колонна; 3-кондуктор;4-межтрубое цементирование; 5-фильтр; 6-отстойник; 7-техническая колонна; 8-сальник; 9-гравийная обсыпка. Рис. 8. Схемы конструкций скважин при роторном бурении: 1-кондуктор; 2-затрубное цементирование; 3- эксплуатационная колонна; 4- сальник; 5-подбашмачное цементирование;6-преходник; 7-муфта с левой резьбой; 8-техническая колонна; 9-фильтровая колонна (фильтр); 10-манжета для цементирования(6)где Q -суточная водопотребность объекта водоснабжения, м3/сут; t-число часов работы скважины в течение суток; nр-число рабочих скважин.Полный напор насоса определяется по формуле:(7)где B - отметка, на которую необходимо подать воду из скважины (принимается из исходных данных); BH-отметка верха насоса, который располагается на глубине не менее 2 метров под динамическим уровнем воды (из рис. 6 принимаем равным 104 м); hw-потери напора в водоподъемной трубе, м. Величина определяется на основе гидравлического расчета. Для приближенного расчета рекомендуется принимать:hw =2-4 мПо вычисленным данным подачи и напора определяем марку насоса: 3ЭЦВ6-16-50 Выбор конструкции водоприемной части скважиныВодоприемная часть скважины может быть бесфильтровой или оборудована фильтром определенной конструкции.Выбор конструкции водоприемной части осуществляется в зависимости от характеристик пород водоносных пластов и кровли над этим пластом.Согласно исходных данных, для третьего водоносного пласта 50% диаметра частиц имеет размер 0,25 мм. Этому размеру могут соответствовать как мелкозернистые пески ( размер 0,1-0,25 мм) так и среднезернистые (размер 0,25-0,50 мм).Для выбора фильтровой части примем, что третий слой сложен мелкозернистым песком. Тогда нам необходимо подобрать гравийный фильтр (рис. 9).Рис.9. Основные схемы конструкций гравийных фильтров водозаборных скважин 1 – стержневой каркас на опорных кольцах; 2 – трубчатый каркас с круглой перфорацией; 3 – щелевой трубчатый каркас; 4 – проволочная обмотка из нержавеющей стали; 5 – опорная проволочная спираль; 6 – лист, штампованный из нержавеющей стали; 7 – опорные проволочные стержни под проволочную обмотку и лист; 8 – сетка из нержавеющей стали или латуни; 9 – сетка подкладная, синтетическая; 10 – рыхлая обсыпка; 11 – гравийная обсыпка в кожухе; 12 – гравийный блок.Расчет фильтров водозаборных скважинРазмер проходных отверстий фильтра назначают с учетом гранулометрического состава пород, слагающих водоносный горн-зонт, и соответствующего размера частиц гравийной обсыпки.При подборе гравийного фильтра в относительно однородных грунтах (Кн<5) должно выдерживаться соотношение: (8)где D50 и d50- средний диаметр частиц соответственно водоносных пород и материала обсыпки.Материал обсыпки должен быть однородным. Во всех случаях количество части максимального и минимального диаметра в составе обсыпки не должно превышать 10 %.Средний диаметр частиц материала обсыпки не задан, примем его равным 0,025 мм, тогда Расчет гравийного фильтраМинимальный допустимый наружный диаметр гравийного фильтра Dфмопределяется так же, как и трубчатого фильтра. При этом пористость фильтра принимается ρ=1.Определяем толщину сцементированного слоя фильтра:(9)где D50-пятидесятипроцентный диаметр зерен гравия.(10)где А - коэффициент перехода, учитывающий состав водоносно песка (принимается в пределах А = 16-20); d50- пятидесятипроцентный диаметр зерен водоносного песка, ммТогда:Минимальный допустимый наружный диаметр фильтра по формуле:(11)где Q – дебит скважины, м3/ч; hрф- длина рабочей части фильтра (для напорных вод эту величину назначают на 3-4 м меньше мощности водоносного пласта); ρ – пористость фильтра (принимается для трубчатых фильтров в пределах 0,25-0,30); V0- допустимая выходная скорость фильтрации, м/ч, определяется по формуле(12)где Кф – коэффициент фильтрации водоносного грунта.Получаем: Наружный диаметр каркаса гравийного фильтра определяется по формуле:(13)Согласно ГОСТ 632-80 принимаем диаметр гравийного фильтра 325 мм.Разработка конструкции скважины ударно-канатного буренияОсновными элементами конструкции ствола скважины являются диаметры, длины и количество колонн обсадных труб, которыми укрепляют стенки скважины. Конструкция скважины зависит от способа бурения. При ударно-канатном бурении количество обсадных колонн определяется с учетом допустимой величины выхода каждой колонны. Выход должен приниматься в пределах: ΔH=30 - 50 м. Общее количество колонн (включая направляющую) для ориентировочного расчета определяется по формуле:(14)где Hскв- глубина скважины (от поверхности земли до кровли водоносного пласта).Внутренний диаметр эксплуатационной колонны обуславливается конструктивными диаметрами фильтра или водоподъемника (большим из них).Тогда для гравийного фильтра диаметром 325 мм внутренний диаметр эксплуатационной колонны будет равен 301 мм. Тогда диаметр эксплуатационной колонны выбираем равным 325 мм. Длина примем равной на 10 м ниже подошвы водоносного слоя – 188 м.Определим размеры технической колонны. Внутренний диаметр колонны принимаем равным 329 мм, диаметр технической колонны принимаем равным 351 мм. Длину колонны принимаем равной 138 м.Определим размеры направления. Внутренний диаметр колонны принимаем равным 355 мм, диаметр направления принимаем равным 377 мм. Длину колонны принимаем равной 20 м.Разработка конструкции скважины роторного буренияПри роторном бурении ствол скважины обычно состоит из двух обсадных колонн труб - эксплуатационной и направляющей. Пространство между колоннами и стенками скважины цементируется. Если глубина скважины превышает 120 м, устраивается одна промежуточная (техническая) колонна.В нашем случае длина скважины более 120 м, т.е. также будет 3-колонная компоновка. Принимается таже конструкция скважины, что и при ударно-канатном бурении. Внутренний диаметр эксплуатационной колонны равен 301 мм., наружный диаметр равен 325 мм, наружный диаметр муфты равен 351 мм. Длина колонны 188 м.Размеры технической колонны. Внутренний диаметр равен 329 мм, наружный диаметр равен 351 мм, наружный диаметр муфты равен 376 мм. Длину колонны принимаем равной 138 м.Размеры направления. Внутренний диаметр равен 355 мм, наружный диаметр равен 377 мм, наружный диаметр муфты равен 402 мм. Длину колонны принимаем равной 20 м (рис. 10).Рисунок 10 – Конструкция скважиныЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе написания курсовой работы рассмотрен процесс выбора и расчета оборудования водозаборной скважины. В главе 1 рассмотрены общие сведения о подземных водах.В главе 2приведены основные понятия о водозаборных скважинах.В главе 3 приведены расчеты водозаборной скважины.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Володин Ю.И. «Основы бурения». М., «Недра», 1978 г.2. Середа Н.Г., Соловьев Е.М." «Бурение нефтяных и газовых скважин». М., «Недра», 1974 г.3. Сидоров Н.А. «Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин». М., «Недра», 1982 г.4. «Справочник инженера по бурению» т. 1 и 2. М., «Недра», 1973 г.5. Базанов Л.Д. Тунгусов А.А. «Бурение неглубоких скважин без очистного агента». Учебное пособие РГГУ, 2009 г.