Проектирование скважин

Перед проектированием скважин на воду необходимо изучить фондовые, архивные и литературные материалы по району строительства. А именно, данные, которые рассказывают о физико-географических условиях территории, геологическом строении и условиях и глубине заложения подземных вод, состав и фильтрационные свойства водоносных грунтов, качество подземных вод. На основе анализа этой информации выбирается место расположения скважин, вычисляется ожидаемый дебит скважин и приближенная оценка качества подземных вод.

Каждый проект бурения и опробования одиночной разведочно-эксплуатационной скважины следует составлять только специально на данную скважину – и основываться на всестороннем анализе комплекса естественно исторических условий иногда довольно обширных территорий. Только при этом условии можно добиться максимального приближения предварительных проектных данных к действительным. Недопустимо составление типовых проектов для одиночных разведочно-эксплуатационных скважин на воду.

В случае если территория, которая выбрана для размещения скважины, не достаточно изучена в гидрогеологическом отношении или же уровень грунтовых вод располагается очень глубоко и имеет не выдержанные гидрогеологические и гидрохимические условия, глубина и конструкция скважин определяется в процессе бурения и опытного опробования.

Обоснование конструкции — одно из самых сложных элементов проекта скважины. При этом необходимо принимать во внимание особенности предварительного инженерно-геологического разреза, глубину залегания водоносного горизонта (или горизонтов); удельный дебит горизонта (или нескольких соединяемых), потребный расчетный дебит, расчетный динамический уровень, тип и конструкцию водоприемной части, тип водоприемника и способ бурения.

Природные факторы и элементы конструкций скважины находятся в тесной взаимосвязи. В то же время при выборе эксплуатационного или рабочего диаметра скважины необходимо учитывать диаметр намечаемого эксплуатационного водоподъемника, а при установлении конечного диаметра скважины — водопропускную способность и тип намечаемого фильтра, который зависит от литологического состава водоносного горизонта и его водоотдачи. Водоотдача определяется гранулометрическим составом и фильтрационной способностью пород, в которых присутствует водоносный горизонт.

Выходы колонн обсадных труб при проектировании скважин, рассчитанных на бурение ударно-канатным способом, определяют, исходя из предполагаемого геолого-гидрогеологического разреза. Особенно необходимо учитывать выдержанность мощности пород одного литологического состава. Для однообразных толщ пород выход колонны увеличивается; при частом же прослаивании и различном литологическом составе – он резко уменьшается.

При проектировании скважины ударным способом с обсаживанием трубами, снабженными обычными толстостенными муфтами, которые невозможно обточить, конструкция ее должна намечаться с чередованием колонн обсадных труб через один порядковый диаметр.
Обсаживать скважину очередной колонной порядкового диаметра при ударно-канатном бурении можно только при условии, что трубы снабжены тонкостенными муфтами и имеется возможность обточить толстостенные муфты (муфты навинчены на трубы не в горячем состоянии, а ручным способом), или при условии, что скважину намечается обсаживать трубами, соединяемыми сваркой.

При проектировании следует предусматривать остановку башмака каждой колонны труб в водоупорных породах (за исключением башмака последней эксплуатационной колонны). Это требование обусловливается тем, что при переходе на другой диаметр бурения в водоносной породе, и особенно в мелкозернистых песках, которые обладают свойствами плывунов, часто происходит заклинивание колонн обсадных труб из-за подъема мелких частиц породы в межтрубное пространство. Избежать этого довольно трудно, особенно при переходе на бурение с обсаживанием труб очередного (порядкового) диаметра, тем более что применяемые методы тампонажа участка перехода глиной или цементом при ударном бурении весьма малоэффективны. Поэтому, если в рыхлых водоносных породах крайне необходимо обсадить ствол колонной следующего меньшего диаметра, то при проектировании конструкции надо предусматривать использование труб не очередного диаметра, а через диаметр, например с диаметра 305 мм переходить на 203 мм. Следовательно, начальный диаметр скважины в подобных условиях нужно соответственно увеличивать.

Башмак последней глухой колонны обсадных труб при ударно-канатном способе бурения должен входить в водоносную породу на 1—3 м. Если водоносный горизонт сложен песками или другими рыхлыми породами и скважина оборудуется фильтром, то после его установки башмак этой глухой колонны (вместе с колонной) приподнимают до указанного положения.

При роторном способе бурения выходы отдельных колонн могут быть намного больше, чем при ударно-канатном.

Для роторных скважин, особенно при одноколонной конструкции, в проекте необходимо предусматривать цементацию затрубного пространства от башмака до устья. Независимо от количества колонн всегда следует проектировать полную цементацию кондуктора.
При проектировании бурения скважины роторным способом необходимо предусмотреть применение забойного инструмента диаметром минимум на 100 мм больше наружного диаметра обсадных труб. Обсадка колонн при роторном бурении должна предусматриваться не в порядке очередных диаметров, а через один.

Проектирование скважин роторными станками с обратной промывкой чистой водой заключается в проектировании фильтровой колонны, которая одновременно является н эксплуатационной, так как бурение ведут без обсадки трубами. Требования, относящиеся к санитарно-техническому оборудованию оголовка скважины, а также, к ее верхней части, в пределах которой находятся неиспользуемые водоносные горизонты, остаются те же, что и к скважинам, пройденным обычными способами.