Конструкция наблюдательных скважин

В целях уменьшения затрат и снижения сметной стоимости проводимых работ рекомендуется конструкции наблюдательных скважин проектировать с минимально возможными (для данных геологических условий) диаметрами обсадных труб и наиболее простой технологией бурения. Был также выбран шнековый способ бурения с использованием буровой установки УРБ-2А-2М. Диаметр эксплуатационной колонны для наблюдательной скважины будет принят равным 114 мм с установкой фильтра на колонне обсадных труб. Бурение будет производиться долотом диаметром 151 мм(1ДРШ151М). Длина и тип фильтра будет соответствовать габаритным и типовым характеристикам фильтров, установленных в разведочно-эксплуатационных скважинах. [9, стр131,349]

Рис 4.3. Конструкция скважин.

Выбор бурового агрегата

Выбор бурового агрегата будет осуществлен исходя из следующих конструктивных особенностей проектируемых скважин:

1) Глубина скважины – 12 м.

2) Начальный диаметр разведочно-эксплуатационной скважины –295мм.

3) Конечный диаметр разведочно-эксплуатационной скважины – 295 мм.

4) Начальный диаметр наблюдательной скважины – 151мм.

5) Конечный диаметр наблюдательной скважины – 151 мм.

При выбранном шнековом способе бурения наиболее применимой является самоходная буровая установка УРБ-2А-2М. Применения других, стационарных или перевозных установок роторного бурения в виду других технических характеристик являются неподходящими.

Назначение бурового агрегата УРБ-2А-2М

Платформа буровой установки УРБ-2А-2М устанавливается на шасси новых автомобилей повышенной проходимости, а так же по желанию заказчика на шасси конверсионной техники.

Буровая установка комплектуется грязевым насосом НБ-32(50), компрессором КСБУ-4ВУ1-5/9, или компрессором АК9/10. В зависимости от выбранного шасси буровая установка может комплектоваться до трех агрегатов. Все механизмы, входящие в установку гидрогеологического бурения, смонтированы на платформе буровой установки, установленной на шасси автомобиля, и приводятся в действие от его двигателя. Установка имеет перемещающийся вращатель с гидроприводом, который используется в процессе бурения, наращивания бурильного инструмента без отрыва его от забоя и выполняет совместно с гидроподъемником работу по спуску-подъему инструмента и его подачу при бурении. Управление установкой полностью гидрофицировано, в том числе подъем-опускание мачты, и сконцентрировано на пульте бурильщика. Конструкцией установки предусматривается возможность бурения скважин с очисткой забоя промывкой или продувкой, для чего монтируется буровой насос или компрессор, а также бурение шнековым способом. Быстрый переход с одного способа бурения на другой делает целесообразным применение комбинированного бурения (шнекового с переходом на промывку или продувку).

Таблица 4.1

Технические характеристики агрегата УРБ-2А-2М;

Параметры	Значения параметров
Транспортная база:	КАМАЗ 43114, УРАЛ-4320, гусеничный трактор ТТ-4М, ТЛТ-100
Глубина бурения, м:
геофизических скважин	100
структурных скважин	300
при продувке забоя воздухом	30
при бурении шнеками	30
Начальный диаметр бурения, мм	190
Конечный диаметр бурения, мм, для скважин:
геофизических	118
структурных	93
Диаметр бурения, мм:
при продувке забоя воздухом	300
при бурении шнеками	300
Вращатель:
тип	подвижный
частота вращения, с-1 (об/мин)
I скорость	2,33 (140)
II скорость	3.75 (225)
III скорость	5,42 (325)
ход, мм	5200
момент силы, Н*м (кгс/м)
I скорость	2010 (205)
II скорость	1210 (123)
III скорость	830 (85)
Привод вращателя, тип:	аксиально-поршневой гидромотор
Рабочее давление в гидросистеме, Па (кгс/см2):	9,8х106 (100)
Механизм для спуска, подъема и подачи инструмента:
тип	домкрат гидравлический с полиспастной системой
грузоподъемность, Н (кгс)	45000 (4500)
усилие вниз, Н (кгс) при давлении 8,3*106 (85 кгс/см2)	25500 (2600)
скорость подъема инструмента, м/с	1,1
Мачта:
тип	сварная с поворотным механизмом
угол наклона в продольной плоскости	90°-130°
угол наклона в поперечной плоскости	110°-90°-70°
грузоподъемность, Н (кгс)	58800 (6000)
Трубы бурильные:
диаметр, мм	50 (60,3)
длина, мм	4500
Компрессор:	КСБУ-4ВУ1-5/9, К-5А, КТ-7, КВ-10/10С
Буровой насос	НБ-32 (50), НБ-4

 

Рис.4.4 Буровая установка УРБ-2А-2М.

[http://kasc.ru/burovaya_ustanovka_tipa_1ba-15v1]

Тампонаж скважины

Исходя из того, что бурение ведется шнековым способом с продувкой на глубину 12м. без промывки глинистым раствором ,тампонаж разведочно-эксплуатационной скважины не проводится. Предусмотрен ликвидационный тампонаж который проводится только для наблюдательных скважин.

В зависимости от геологических условий в месте расположения ствола скважины, скважину тампанируют по всей глубине или только нижнюю часть ствола. Для ликвидационного тампонажа в гравийно-галечных отложениях применяют вязкую глину.

Тампонажный материал приготавливается из вязкой глины с содержанием песка не более 5-6%. Глину замачивают, тщательно перемешивают и освобождают от твердых частиц. Влажность тампонирующего материала должна быть минимальной, что бы масса его обладала способностью набухать в скважине.

Из тампонажного материала готовят шарики вручную, удаляя из них все твердые частицы, бросают их в скважину непосредственно через устье. Диаметр шариков должен быть на 30-40 мм меньше внутреннего диаметра обсадных труб. Забрасывание шариков глины в скважину следует производить медленно во избежания образования пробки выше забоя. Такой способ ликвидационного тампонажа глиной рекомендуется применять только для не глубоких скважин, сухих или напорных водоносных горизонтов.

[ 13 стр 393-394]

Технология бурения

Все буровое и вспомогательное оборудование размещают на специальной площадке. Место площадки согласовываются с заказчиком и органами Государственного санитарного надзора. Буровую установку устанавливают от дорог и зданий на расстоянии не менее, чем полуторная длина мачты. Нельзя располагать буровую установку вблизи линий высоковольтных передач. Мачту буровой установки крепят четырьмя растяжками к якорям, устанавливаемым по углам площадки. К площадке подводится дорога и, если возможно, водопровод и электроэнергия.

Растяжки устанавливают на мачте на расстоянии 0,5-1,0 м от кронблока. Размер площадки определяется в первую очередь типом буровой установки, но зависит также от климатических и транспортных условий, рельеф местности и др. В центре площадки располагают буровую установку, по бокам буровых мостков стеллажи бурильных и обсадных труб, щит противопожарного инвентаря, далее- вагонобщежитие, сушилку и др. Топливо- маслоустановка должна распологаться не ближе 15 м от буровой установки.

Буровую установку закрепляют продольным и поперечными брусьями и поддамкрачивают, а также устанавливают мостки.

Буровую установку заземляют. Электрическое сопротивление заземляющего провода между каждой машиной и местом его присоединения к общей заземляющего провода между каждой машиной и местом его присоединения к общей заземляющего сети не должно превышать 1 Ом. Общее переходное сопротивление сети заземляющего устройства электрооборудования не должно превышать 4 Ом.

Монтаж бурового оборудования производит буровая бригада под руководством старшего бурового мастера в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации буровой установки и правилам техники безопасности.

Перед началом бурения производят проверку исправности отдельных узлов оборудования и контрольно- измерительных приборов (указателя осевой нагрузки, манометров и др.)

Бурение не начинается без наличия утвержденного геолого- технического наряда и необходимого для этого оборудования, материалов и инструмента. Началу бурения предшествует инструктаж членов буровой бригады, на котором старший буровой мастер, прораб или начальник участка знакомит членов бригады с задачами работ, конструкцией скважины и т. п. [9,стр229-232]

 

Объем горно-буровых работ рассчитывается как произведение количества скважин на их глубину. Объем работ составит:

(1_{р-э скв.}+ 2_{набл.скв.}) * 12м = 36 п.м.

4.2.2 Геофизические работы

Цель: Однозначное решение поставленных гидрогеологических задач с освещением основных параметров физико-геологической модели исследований водоносного горизонта

Задачи:

Оконтуривание в плане, определение мощности и глубины залегания грубообломочных водообильных отложений среди глинистых образований дифференциация по литологическим особенностям и фильтрационным свойствам водоносных горизонтов, перекрывающих и водоупорных пород

Определение скорости и направления подземного потока, установление зон нагрузки[7,стр296]

На стадии детальной разведки при шнековом способе бурения наиболее целесообразным является применение следующих геофизических методов:

1. гамма – каротаж

2. резистивометрия

3. расходометрия

4. электрический каротаж

 

1.Каротаж электрический— методы геофиз. исследований скважин, в основе которых лежит дифференциация г. п. и полезных ископаемых по удельному электрическому сопротивлению (р), потенциалам поляризации, или диэлектрической проницаемости. Наиболее широкое применение имеют каротаж сопротивления (КС) и каротаж методом естественного электрического поля (метод потенциалов собственной поляризации, ПС, СП)

http://www.edudic.ru/geo/6231/

Каротаж сопротивления (КС) — основной метод электрического каротажа скважин, в основе которого лежит различное удельное электрическое сопротивление r. п. и полезных ископаемых. http://www.edudic.ru/geo/6229/

Каротаж методом естественного электрического поля (ПС) — метод электрического каротажа, основанный на изучении электрического поля, самопроизвольно (спонтанно) возникающего в скважинах в результате главным обазом. электрохим. активности горных пород и полезных ископаемых.. http://www.edudic.ru/geo/6222/

Гамма-каротаж

Метод исследования разрезов буровых скважин, основанный на регистрации естественного гамма-излучения горных пород. Естественное g-излучение пород обусловлено присутствием в них U и Th, продуктов их распада ²¹⁴Bi, ²⁰⁸Tl и др., а также изотопа калия ⁴⁰К. Интенсивность g-излучения пропорциональна количеству радиоактивных ядер, поэтому гамма-каротаж позволяет дифференцировать горные породы по содержанию природных радиоактивных элементов. Разделение U, Th, К основано на выделении характерных для них линий в g-спектрах.

http://www.mining-enc.ru/g/gamma-karotazh/

Резистивиметрия

Резистивиметрия применяется для установления мест притоков и скорости фильтрации подземных вод, выделения интервалов поглощения промывочной жидкости в скважине, определения мест нарушения обсадных колонн и типа флюида в эксплуатационных нефтяных скважинах.

Метод резистивиметрии основан на измерении с помощью скважинного резистивиметра удельного электрического сопротивления жидкости в скважине в сочетании с операциями, вызывающими приток или поглощение жидкости через нарушение целостности обсадной колонны. В первом случае место нарушения колонны отмечается нижней границей отклонения кривой изменения сопротивления жидкости, заполняющей скважину; во втором - место нарушения обнаруживается по остановке границы раздела заполняющей скважину и закачиваемой в нее жидкостей.

http://ngpedia.ru/id393894p1.html

Расходометрия

Расходометрия является одним из основных методов исследования динамики отбора и поглощения жидкости в добывающих и нагнетательных скважинах. Методы расходометрии позволяют выделить интервал притока или поглощения жидкости в действующих скважинах, выявить наличие перетока жидкости по стволу скважины, определить суммарный дебит ( расход) жидкости отдельных пластов, построить профиль притока ( приемистости) как по отдельным участкам пласта, так и для пласта в целом и провести разделение добычи жидкости из совместно эксплуатируемых пластов. Механическая дебитометрия - расходометрия производится с помощью глубинных приборов с датчиком турбинного типа - свободно вращающейся вертушкой. Частота вращения вертушки пропорциональна объемному расходу жидкости.

http://ngpedia.ru/id380740p1.html

Оборудование:

Измерения кажущегося удельного сопротивления (рk) производятся при помощи зонда каротажного , опускаемого в скважину на каротажном кабеле . Зонд состоит из двух сближенных и одного удаленного электрода; четвертый электрод заземляется на поверхности. Через два питающих электрода пропускается электрический ток, с помощью двух др. приемных электродов измеряется разность потенциалов ∆U. Интерпретация кривых КС производится на основании хорошо разработанной теории метода. Метод КС позволяет производить литологическое расчленение разреза, выделение в большинстве случаев нефтеносных и газоносных пластов, пластов угля, руд, каменных солей и др., определять глубину их залегания, мощн. и строение. http://www.edudic.ru/geo/6229/

Для измерения потенциала ПС в скважине (реже градиента потенциала ПС) используются то же оборудование и аппаратура, что и в методе КС (см. Каротаж сопротивления ) http://www.edudic.ru/geo/6222/

Для проведения гама-каротажа будут использованы сверхкомпактные строенные приборы гамма-каротажа, предназначенные для измереният мощности естественного гамма-излучения, или искусственных изотопов в горных породах, окружающих скважину.
Принцип измерения:
Зонд включает в себя один или несколько высокочувствительных сцинтилляционных гамма-детекторов. Детекторы измеряют уровень естественного гамма-излучения в скважине, испускаемого калием, и продуктами радиоактивного распада урана и тория.
Конструктивные особенности:
Малый диаметр для эксплуатации в скважинах малого диаметра. Один или несколько детекторов естественного гамма-излучения.

• Резистивиметр WPR может работать во всех типах бурового раствора, включая растворы на нефти и соленасыщенные растворы. Данные с высоким разрешением записываются в память прибора объемом 32 Мб и могут быть считаны на поверхности. В комплекте с резистивиметром поставляется полный пакет ПО, включающий в себя модули коррекции на скважинные условия, геонавигации и интерпретации

FLOMIC FL5024, FL5044 — ультразвуковые счетчики (расходомеры) с автономным питанием

Назначение: Ультразвуковые расходомеры с автономным питанием(3.6В/19Ач) FLOMICFL 5024, FL 5044 предназначенs для непрерывного измерения и записи данных в память прибора о расходе и давлении воды. Благодаря возможности дополнительного подключения водомера к устройству для обработки данных через информационный кабель, возможно, вести мониторинг процесса в водопроводной сети. Максимальная скорость потока воды, диапазон измерений и давление (до 16 бар), соответствуют характеристикам обычных механических водомеров.

Объем работ:

Электрический каротаж: V = (1_{р-э скв.}+ 2_{набл.скв.}) * 12 м = 36 п.м.

Гамма-каротаж: V = (1_{р-э скв.}+ 2_{набл.скв.}) * 12 м = 36 п.м.

Расходометрия: V = (1_{р-э скв.}+ 2_{набл.скв.}) * 12 м = 36 п.м.

Резистивиметрия: V = (1_{р-э скв.}+ 2_{набл.скв.}) * 12 м = 36 п.м.

4.2.3 Опытно – фильтрационные работы

Целью проведения данного вида работ является получение качественных характеристик водоносного горизонта.

Задачи ОФР:

-категоризация запасов

-изучение граничных условий в плане и в разрезе

-определение зависимости дебита от понижения

-расчет и оценка гидрогеологических параметров водоносного комплекса

-изучение взаимосвязи с другими водоносными горизонтами

-изучение качества подземных вод

-изучение изменения фильтрационных свойств в плане и разрезе.

Перед проведением откачки необходимо провести предварительные работы по подготовке гидрогеологических скважин. Они включают в себя деглинизацию и прокачку.

1.Прокачка скважины предназначена для очистки забоя от шлама продуктов деглинизации и формирование естественного фильтра. Прокачка проводится эрлифтом до полного осветления воды. Прокачка проводится при переменном дебите, причем изменение дебита производится резко от нуля до максимума и обратно, что создает турбулентное движение воды в прифильтровой зоне, перераспределяя частицы горных пород, формируя естественный фильтр.

На стадии детальной разведки проектом предусматривается проведение следующих видов ОФР:

2.Опытные одиночные откачки (ООО)

ООО ведутся на стадии детальной разведки для определения зависимости дебита от понижения, а так же для расчета гидрогеологических параметров (1 стр224)

3.Опытные кустовые откачки (ОКО)

ОКО проводят для определения всех гидрогеологических параметров, а так же для изучения граничных условий пласта, взаимосвязи с другими водоносными горизонтами.

Так как водоносный горизонт сложен песками, гравийно-галечниками с прослоями суглинков и глин, является безнапорным, а коэффициент фильтрации равен 79,47 м/сут, то продолжительность всех опытно-фильтрационных работ составит:

1.Прокачка

3скв (1р-э и 2набл.)*3бр/смен=9бр

2.Опытно-одиночные:

1скв*10сут*3бр=30бр/смен

[3,стр 101]

3.Опытно-кустовые:

1скв*15сут*3бр=45бр/смен

[17,стр286]

 

Методика опытных откачек

Опытно-одиночные откачки:

Для правильного проведения работ необходимо выполнять следующее требование:

-Откачка должна быть непрерывна и достаточно продолжительной, что бы получить квазиустановившийся режим фильтрации. (1 стр 248).

Опытно-кустовая откачка:

Откачки необходимо проводить с максимально возможным постоянным во времени водоотбором обеспечивая значительное снижение уровня в пределах опробуемой части пласта (не менее 3-5 метров в опытных скважинах и не менее 0,3-0,5 метров в наблюдательных). Продолжительность откачек должна обеспечивать определение искомых параметров наиболее надежными методами (как правило основанным на анализе закономерностей квазиустановившегося режима фильтрации) исходя из чего она должна составлять не менее 2-3 суток. Опытные скважины должны быть по возможности совершенными и по степени и по характеру вскрытия водоносного горизонта.

Последовательность и частота замеров уровня определяемого темпами его снижения в точках наблюдения должна обеспечивать выявления закономерностей измерения в процессе опытных работ.

Рекомендуется проводить замеры уровня в процессе откачки в первые 2 часа через 5-10 минут, в последующие 12 часов через 0,5-1 час, и дальше через 2-3 часа до конца откачки. Замеры уровня в процессе восстановления первые 15-20 минут через 1-2 минуты, далее в течении 1-2 часов через 3-10 минут, затем через час до получения представительных документов.

В условиях быстрого установления уровня в процессе откачек последние могут быть через 1-2 суток после начала стабилизации. При проведении опытных откачек необходимо обеспечивать постоянство дебита возмущающих скважин.

Опытно-кустовые откачки: являются основным видом опытных работ, проводится для определения гидрогеологических параметров, изучение граничных условий водоносных горизонтов, определение срезок уровня при оценке запасов гидравлическим методом изучения качества воды. Они проводятся из одной скважины (центральной) или группы скважин (групповые).

Под схемой опытного куста понимается количество скважин, характер их взаимного расположения в плане и разрезе. Опытный куст будет двухлучевым, его задают в анизотропных, ограниченных водоносных горизонтах. Для уменьшения влияния несовершенства скважин расстояние до первой наблюдательной скважины r₁ будет принято равным:

 

r₁= 1,5m (4.8) [1,стр247]

 

r₁= 1,5*6=9 м.

 

Расстояние от возмущающей до наблюдательной скважины определяется по полуэмпирической формуле Самсонова:

 

r_n= r₁*α^n-1, (4.9)

где r₁ – расстояние до первой

наблюдательной скважины,

n – номер наблюдательной скважины,

α – коэффициент, подобранный путем численного анализа и равный для безнапорных горизонтов 1,5 [3,стр131]

r₂=9 * 1,5^2-1= 13,5м;

 

 [17,стр264]

 

 

Рис. 4.8 Расположение куста скважин

 

Конечной целью опытного возмущения в безнапорном водоносном комплексе является достижение квази-установившегося режима в наиболее удаленных скважинах опытного куста. Непосредственным признаком необходимой и достаточной длительности опытного возмкщения будет выход комбинированных графиков на общую асимптоту. С получения графика опыт можно считать завершенным. В этом случае можно считать протяженность откачки равной контрольному времени для дальней наблюдательной скважины, является необходимой и достаточной, поскольку позволяет строить площадные графики в интервале времени t= (0,5-1)tk. Из соображений представительности понижения в дальней наблюдательной скважине куста ее следует располагать не далее 150м от центральной, тогда при средней а_у=5-10³м³/сут контрольное время составит tk=11суток. Но с учетом эффекта Болтона она должна быть увеличена на величину вероятного запаздывания (1-2 суток) Исходя из некоторых примеров и с некоторой гарантией можно определить длительность откачки=15суткам.

[17,стр286]

12345Следующая ⇒

Поделиться: