Лабораторная работа №5. Тема: «Разработка конструкции водозаборных скважин»

Тема: «Разработка конструкции водозаборных скважин»

Цель работы

Целью работы является определение количества колонн обсадных тру и интервалов их установки в соответствии с проектным геологическим разрезом; расчет конструкции скважины; определение диаметров долот и обсадных колонн на отдельных интервалах.

Порядок выполнения работы

Расчет конструкции скважины производится снизу вверх.

1. При применении фильтровой водоприемной части скважины нужно выбрать тип фильтра в соответствии с рекомендациями (табл. 5.1) в зависимости от характера пород, слагающих водоносный горизонт, и рассчитать его параметры (длину и диаметр рабочей части, отстойника и надфильтровой трубы).

2. Конструкция скважины, способ установки фильтра (впотай, на эксплуатационной колонне….)

3. Параметры рабочей части фильтра определяются проектным дебитом скважины мощностью водоносного горизонта и его фильтрационными свойствами, характеризуемыми коэффициентом фильтрации. Площадь фильтра, определяющая его водопропускную способность при допустимой скорости фильтрации воды, находится в зависимости от диаметра и длины рабочей части. В связи с этим, при расчете одну из этих величин (диаметр или длину) принимают, а другую находят по соответствующей формуле. При мощности водоносного горизонта до 10 м длину рабочей части принимают равной мощности водоносного горизонта, а диаметр определяют по формуле. При мощности водоносного горизонта более 10 м принимают диаметр фильтра и рассчитывают необходимую его длину. Во всех случаях диаметр каркаса фильтра должен быть не менее 100 мм, что обусловлено условиями его эксплуатации и ремонта.

Таблица 4.1

Таблица 5.1

Условия применения фильтров различных типов

Водосодержащие породы	Рекомендуемые типы фильтров
Скальные и полускальные устойчивые породы	Фильтры не устанавливаются
Скальные и полускальные неустойчивые породы Гравийно-галечниковые отложения с крупностью частиц от 20 до 100 мм (> 50 вес, %)	Трубчатые фильтры с круглой и щелевой перфорацией.   Каркасно-стрежневые фильтры
Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от 1 до 10 мм с преобладающей крупностью от 2 до 5 мм (> 50 вес, %)	Трубчатые и стержневые каркасы с водоприемной поверхностью из проволоки или без нее. Трубчатые и стрежневые каркасы с водоприемной поверхностью из проволоки или штампованного листа
Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0,25…0,50 мм (> 50 вес. %)	Гравийно-обсыпные фильтры с уширенным контуром. Возможно применение двухслойных фильтров
Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц 0,1…0,25 мм (> 50 вес. %)	Гравийно-обсыпные фильтры с уширенным контуром. Возможно применение двухслойных обсыпок и блочных фильтров
Пески различной зернистости при наличии устойчивой кровли	Бесфильтровая скважина (требуются разъяснения)

Как принимать диаметр фильтра ?

Принимая водопропускную способность фильтра равной проектному дебиту, определяют необходимую площадь фильтра по формуле:

, м² , (5.1)

где Q – проектный дебит, м³/сутки,

v_ф – допустимая скорость фильтрации, м/сутки;

F – рабочая площадь фильтра, м².

Скорость фильтрации определяется по эмпирической формуле

, м/сутки, (5.2)

где К_ф – коэффициент фильтрации, м/сутки.

Если выразить рабочую площадь фильтра через его диаметр и длину, то формула (1) примет следующий вид:

, (5.3)

откуда

, (5.4)

или

, (5.5)

где Д_ф – диаметр фильтра, м; l_ф – длина фильтра, м.

Для мощных водоносных горизонтов, представленных зернистыми породами, длину рабочей части фильтра можно определить по формуле:

, м, Q*a (5.6)

где Q – проектный дебит скважины, м³/ч; Дф – принятый диаметр фильтра, мм; α – эмпирический коэффициент, определяемый по таблице.

Таблица 5.2

Значения коэффициента α для различных пород

Порода	Коэффициент фильтрации, м/сутки	Коэффициент α
Песок: мелкозернистый среднезернистый крупнозернистый	2…5 6…15 16…30
Гравий	31…70

За наружный диаметр фильтра принимается в зависимости от его конструкции:

а) в трубчатых фильтрах – наружный диаметр фильтровой трубы;

б) в проволочных и сетчатых – наружный диаметр проволочной обмотки или сетки;

в) в гравийных – наружный диаметр фильтрующей обсыпки.