Способ сооружения восстающей дренажной скважины

 

Изобретение относится к горной пром-сти и м.б. использовано при осушении и сооружении скважин (С) промышленного и питьевого водоснабжения. Цель изобретения - увеличение произв-сти и срока эксплуатации С. Бурят С с промывкой и одновременной посадкой фильтровой колонны в водоносный горизонт, представленный рыхлыми породами. Выпуск шлама и крупных фракций осуществляют по кольцевому зазору между колонной и стенкой С. Объем породы, подлежащей удалению из зоны разуплотнения, определяют из зависимости V d -h (Н , - h) х X R : (И - Н ,) . К 4. V (п гп ) ,где d - диаметр С, м; h - уровень воды за фильтром, м; Ид - напор на границе зоны разуплотнения; R - радиус влияния , м; Н - напор водоносного горизонта , м; Кфкоэф-т фильтрации, м/сут; п-, и п - пористость пород соответствейно до и после разуплотнения . Затем производят герметизацию кольцевого зазора и разуплотнение водоносного горизонта. Выпуск мелких фракций производят через внутреннюю полость колонны периодически с изменением скорости потока от нуля до максимально возможной величины. Сокращение и прекращение выхода из С мелких фракций пород вместе с потоком воды указывает на завершение формирования прифильтровой зоны, 3 ил. S (Л 1 00 со N9 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК и

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

НО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21} 4076194/22-03 (22) 04 ° 06 ° 86 (46) .23.11.88. Бюл. В 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт цо осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) В,С.Рудиков, С.П.Лега, М.Н.Климентов и И.А.Тимошков (53) 622.245 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

У 905420, кл. Е 21 В 01/00, 1982..

Авторское свидетельство СССР

Ф 998733, кл. Е 21 В 43/10, !983.

Временные методические указания по технологии сооружения восстающих дренажных скважин из подземных горных выработок. ВИОТЕМ, Белгород, 1983, с, 14-22, (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ВОССТАЮЩЕЙ

ДРЕНАЖНОЙ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относитея к горной пром-сти и м,б. использовано при осушении и сооружении скважин (С) промппленного и питьевого водоснабжения.

Бель изобретения — увеличение про„Л0„„1439218 А 1 (51 ) 4 -Е 21 В 43!10 43/00 изв-сти и срока эксплуатации С. Бурят С с промывкой и одновременной посадкой фильтровой колонны в водоносный горизонт, представленный рыхлыми породами. Выпуск шлама и крупных фракций осуществляют по кольцевому зазору между колонной и стенкой

С, Объем породы, подлежащей удалению из зоны разуплотнения, определяют иэ зависимости Ч = 1Л.16 d k (Н, — h) х х R): (Н вЂ” Н,) . К, (n - n„),ãäå

d —; h - уровень воды за фильтром, и; Н q — напор на границе зоны разуплотнения; R — радиус влияния, м; Н вЂ” напор водоносного гори \ зонта, м; К ф — коэф-т фильтрации, @ м/сут; и „и n< — пористость пород соответственно до и после разуплотнения. Затем производят герметизацию кольцевого зазора и разуплотнение водоносного горизонта, Выпуск мелких ф фракций производят через внутреннюю полость колонны периодически с изменением скорости потока от нуля до 4 максимально возможной величины. Сок- СФ ращение и прекращение выхода из С C© мелких фракций пород вместе с потоком воды указывает на завершение фор- isak мирования прифильтровой зоны. 3 ил. г

)439218

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к сооружению дренажных скважин, и может быть использовано при осушении, сооруже У

5 нии скважин промышленного и питьевого водоснабжения.

Цель изобретения — увеличение производительности и срока эксплуатации скважины. 1О

На фиг.1 представлено устройство: для сооружения восстающей дренажной скважины в процессе вскрытия водоносного горизонта;, на фиг. 2— то же, в момент выноса шлама и круп- 15 ных. Фракций водоносного горизонта; на фиг. 3 — то же, s момент выноса ,мелких фракций IIQ внутренней полости фильтровой колонны, Сущность способа заключается в 2О том, что бурят скважину а промывкой и одновременной посадкой фильтровой ,колонны в водоносный горизонт, представленный рыхлыми породами, выпуск шлама и крупных Фракций осуществляют 25 по кольцевому зазору между фильтровой колонной и стенкой скважины,причем объем породы, подлежащей удалению из зоны разуплотнения, определяют по следующей зависимости: ЗО

16 Ж (Н, — h)R

7н — и 7к

4 где 6 — диаметр скважины, м;

h — уровень воды за Фильтром,м;

Н, — напор на границе зоны разуплотнения, м;

R — - радиус влияния, м;

Н вЂ” напор водоносного горизонта, м;

К 4, — коэффициент фильтрации, м/сут;

h, †. пористость пород до разуп-: лотнения; й, — пористость пород после 45 разуплотнения, производят герметизацию кольцевого зазора, разуплотнение водоносного го-. ризонта, а выпуск мелких Фракций— через внутреннюю полость фильтровой колонны, который происходит периодически с изменением скорости потока от нуля до максимально возможной величины» устройство содержит Фильтровую ко- 55 ланку 1, долото 2, переводник 3 с обратным клапаном 4, фильтровые 5 и обсадные 6 трубы и пакер 7 с напорными трубами 8. На устье скважины устанавливают кондуктор 9 и герметизатор 10 с боковой задвижкой 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурят скважину 12 в ин" åðâàëå устойчивых пород 13 с применением известных технических средств, например, установки дренажного бурения, Перед вскрытием отметки 14 водоносного горизонта 15, представленного рыхлыми породами, в скважину 12 устанавливают фильтровую колонну. Затем проводят бурение с подачей промывочной жидкости по стрелке А с одновременной посадкой фильтровой колонны в водоносный горизонт 15. В процессе посадки фильтровой колонны вокруг скважины 11 производят разуплотнение рыхлых пород водоносного горизонта 14. Разуплонение достигают путем выпуска частиц породы из водоносного горизонта 15 по кольцевому зазору 16 за фильтровой колонной (фиг.2) через задвижку 11. Интеноивность выпуска частиц породы достигается за счет изменения и подбора режимов подачи вращения фильтровой колонны, расхода и напора промывочной жидкости до достижения заданного объема V, определяемого по зависимости. Объем выпущенной породы из рыхлых отложений водоносного горизонта 15 контролируют с помощью емкости или известных технических средств (не показаны), которые гидравлически соединяют с задвижкой 11, После этого на фильтровую колонну в нижней части устанавливают другую задвижку (не показана), через которую извлекают пакер 7 с напорными трубами 8.

Затем начинают производить форми рование прифильтровой зоны вокруг фильтровых труб 5, для чего удаляют мелкие фракции пород из среды разуп— лотнения через фильтровые 5 и обсадные 6 трубы (фиг,З). Пля этого измеester направление и скорость потока воды по стрелке Б из водоносного горизонта 15 от нуля до максимально возможной величины с периодическим выпуском ее через фильтровую колонну, При этом боковую задвижку 11 закрывают, а продолжительность цикла выпуска определяют по предлагаемой зависимости, В дальнейшем изменение скорости потока воды из водоносного горизонз 14392 та 15 повторяют аналогичным образом.

В ходе работ определяют изменение дебита скважины. Сокращение и прекращение выхода из скважины мелких фракций пород вместе с потоком воды по

5 стрелке Б указывают на то, что формирование прифильтровой зоны завершено. После этого готовят скважину к эксплуатации. 10

Исходными посылками для вывода являются условия равенства притоков воды при

К < Кр к большему колодцу и дренажной скважины при К, = К, где К ф коэффициент фильтрации пород водонос- 15 ного горизонта в естественном состоянии, К р — коэффициент фильтрации разуплотненных вокруг скважины пород водоносного горизонта, м/сут.

Используя закон Драси условие равенства водопритоков можно представить в следующем виде:

18 откуда где Fl, и F — соответственно площади 25 фильтрации больчого колод2 / ца и скважины, м (FÄ =

= яДМ; Г = ндЬ);

I и I — напорный градиент соотс ветственно для большого 30 колодца и скважины;

Д вЂ” диаметр большого колодца. или диаметр зоны разуплотнения, м;

М вЂ” мощность напорного водо- З5 носного горизонта или расстояние от уровня воды в пласте до его подош16Ю(Н„-h)R (1, н,5к<

40 Продолжительность цикла в общем виде можно представить как вы, м;, 1 — постоянная, равная 3, 14;

d — диаметр дренажной скважиныв му уровень. воды за фильтром, м;

Н вЂ” напор водоносного горизонта или уровень воды в нем для безнапорного горизонта, м;

Н вЂ” напор воды на границе зо1 ны разуплотнения, м;

R — радиус влияния большого колодца, м.

Подставив полученные значения в исходное уравнение (1) и решив его относительно необходимого диаметра зоны разуплотнения, получают

t = t,+с, где t — минимальное время, необхо45 димое на завершение цикла, с;

t — время наполнения скважины

1 пластовой водой, с, — время истечения воды из скважины, с. 1

Так как Ц,= VJt,, Чс= 0,ЯЛL, О,яд Ь то t

Я

Время истечения определяют из

55 зависимости

Т ? 1

L = — — —, 2

2L

6 (н,-h) = K 7iah —, Д72

KyllgM(H — Н,) или окончательно

Й ск = KF I y = K>FcI д7 Р(— ) ° (2)

М Н-Н 1 К ф

Пористость пород раэуплотненной зоны можно представить в следующем виде .

Vn+V

= п (3)

Чо где Чп — объем пор пород в естественном состоянии водоносного пласта, м ;

Ч вЂ” объем породы, который нео6ходимо удалить из зоны разуплотнения, м1, Ч вЂ .общий объем зоны раэуплото нения;

n — пористость разуплотненной

1 зоны.

Из выражения (3) определяют объем породы, удаляемый из скважины, Ч

= V0n — VnÔ

Vn 1 таккак — -"-=n av 08go, v

Э о 0 v = v.(n —,) ли

2 ll dK р (Н, — h) Н4 где и, м н-н,7 к

7 пористость пород водоносного горизонта в естественном состоянии, Принимая К = К „„ 10 м/сут, окончательно записывают выражение, определяющее объем породы, который необходимо выпустить по кольцевому зазору скважины

14392

2? 0,8Д L

t 7у

Р

Я Q

Я вЂ” дебит скважины, м /с;

Ч: — объем колонны, э ап олняе3. мой жидкостью, м

Л вЂ” внутренний диаметр колонны, заполняемой жицкостью, м;

L — глубина скважины, м; — ускорение силы тяжести, м/cé, где

Формула из обретения

Способ сооружения восстающей дренажной скважины, включающий бурение с промывкой и одновременной посадкой фильтровой колонны и водоносный горизонт, представленный рыхлыми поро20 дами, выпуск шлама и крупных фракций водоносного горизонта по кольцевому зазору между фильтровой колонной и стенкой скважины, герметизацию кольцевого зазора, разуплотнение водоносного горизонта и выпуск мелких фракций через внутреннюю полость фильтровой колонны, о т л и ч а ю щ и й—

18 6 с я тем, что, с цепью увеличения производительности и срока эксплуатации скважины, объем выпуска шлама и крупных фракций водоносногo горизонта определяют по следующей зависимости:

166Ь(Н -h)R

Ч вЂ” (n -п ) (Н-Н 1)к Ф

2 1 где 6 — диаметр скважины, м;

Ь вЂ” уровень воды эа фильтром,м; .Н вЂ” напор на границе эоны разуплотнения, м;

R - радиус влияния, м;

Н вЂ” напор. водоносного горизонта, м;

К ф — коэффициент фильтрации, м/сут, n — пористость пород до

1 . разуплотнения; и — пористость пород после разуплотнения, а выпуск мелких фракций производят периодически с.изменением скорости потока от нуля до максимально возможной величины до прекращения их выноса.

1439218

Составитель Н.Ченига

Редактор О. Головач Техред А. Кравчук

Корректор С,Черни

Заказ 6048/30

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4