Способ хуторянского ю. и. крепления неустойчивой кровли водоносного пласта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик пп 985 254(22) Заявлено 29. 01.79 (21) 2717909/22-03с присоединением заявки Йо -(23) ПриоритетОпубликовано 3%12,82. Бюллетень Мо 48 И) М. Кл.з Е 21 В ЭЭ/138 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.421088.8) Дата опубликования описания 03.01,83(72)Авторизобретения Ю.И.Хуторянский Новочеркасский ордена "Знак Почета" инженерно-" -мелиоративный институт Иинистерства сельскогохозяйства СССР( 54 ) СПО(;ОБ ХУТОРЯНСКОГО Ю.И, КРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВОЙ КРОВЛИ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТАИзобретение относится к добыванию подземных вод преимущественно бесфильтровыми скважинами и может быть использовано для повышения устойчивости кровли над водоприемной воронкой, разрабатываемой в песчаных водоносных пластах.Известен способ крепления неустойчивой кровли водоносного пласта над водоприемной воронкой бесфильтровой скважины в песках путем цементации эатрубного пространства, при котором обеспечивают сцепление эксплуатационной колонны с породой кровли, способствующее уменьшению высоты свода обрушения и повышению его устойчивости 113 . Однако известный способ не позволяет увеличить раэмеры эоны закрепления и создать опору под поверхностью кровли хотя бы в пределах водоприемной воронки, в результате чего последнюю разрабатывают с заниженным радиусом, что приводит к уменьшению дебита скважины и неполному использованию производительности водоносного пласта.Известен способ искусственного укрепления неустойчивой кровли нагнетаемым через скважину в полость во-. доприемной воронки гравием, иэ которого создают опору, препятствующуюобрушению кровли в воронку 2 ,Однако данный способ не исключаетобрушения кровли в процессе эксплуатации скважины ввиду практическойневозможностиобеспечить формированиев воронке гравийной опоры, плотноприлегаЬщей к плоскости кровли какв центральной, так и в ее периферийной частях. Слой гравия, которымполость воронки заполняют частично,не воспринимает давление выаележащей толщи грунта, что приводит к об рушению кровли в случае уменьшения гидродинамического напора в скважине . Кроме того, его применение ограни" чено гидрогеологическими условиями и возможно только при наличии гидро- динамического давления, достаточного " для удержания кровли от обрушения, что, в свою очередь, исключает возможность сооружения водоприемной воронки желаемого размера, снижаетдебит скважины и не позволяет исполь" ,эовать полностью производительность водоносного пласта.Наиболее близким к предлагаемому является способ крепления неустой 985254чивой кронли водоносного пластанад водоприемной воронкой бесфильтровой скважины 3 3.Однако известный способ ввидувоэможности его реализации только взависимости от состава и свойствгрунтов кровли, мощности последней,а также гидродинамического напора вскважине не позволяет получить размеры зоны закрепления, превышающиедопустимые размеры воронки, формируемой для образования свода, что, всною очередь, заранее огоаничиваетрадиус нодоприемной части скважины,а следовательно снижает ее дебит ине дает возможность полностью испольэовать производительность пласта.Образование же полости в формеворонки ведет к росту ее высоты приувеличении горизонтальных размерови нерациональному расходу заполнителя, а нагнетание, например, цементного раствора для создания опоры радиусом 5-10 м в крупных песках весьма затруднительно и практически невозможно при дальнейшем увеличениирадиуса вниду большого объема образующейся полости,Кроме того, известный способ необеспечивает надежности крепления ине исключает обрушения кровли в периферийной части водоприемной воронки, так как не образует в ее пределах под кровлей надежной опоры,способной воспринимать нагрузку отвышележащей толщи грунта, вследствиечего возможен обвал кровли и выходскважины из строя. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Цель изобретения - повышение надежности крепления в условиях низких гидродинамических напоров,Поставленная цель достигается согласно способу крепления неустойчивой кровли пласта над нодоприемной воронкой бесфильтровой скважины, включающему формирование полости и нагнетание в нее заполнителя, при котором полость формируют отдельными лучами с протяженностью, превышающей размеры водоприемной воронки, а нагнетание заполнителя осуществляют после формирования соответствующего луча.Формирование щелевидных полостей ведут эрлифтом, снабженным эластичным наконечником, например армиронанным шлангом, выдвигающимся горизонтально из направляющей головки дополнительной трубы большего диаметра и перемещающимся под кровлей в образующейся при откачке полости за счет погружения эрлифта в скважину. Кроме того, полости-щели разрабатывают, простирая их под кровлей в радиальном направлении от оси скважины за пределы формируемой впоследствии водо- приемной воронки, и последовательно заполняют их, например, бетоном,прием-нагнетание заполнителя осуществляют перед образованием очереднойдиаметрально расположенной полости,подавая его в сформированную щельчерез водоподъемную трубу эрлифта инаконечник, одновременно иэнлекая.последний иэ полости при подъемеэрлифта. Бетон подают в количестве,достаточном для заполнения полости,и при давлении, обеспечивающемпоступление его в сформированнующель,На фиг. 1 показана скважина приосуществлении предлагаемого способана фиг. 2 - скважина с водоприемной воронкой под закрепленнойкровлей; на фиг. 3 - разрез А-А нафиг. 2.Способ осуществляется следующимобразом. В скважине 1 с эксплуатационной колонной труб 2, заглубленной до границы кровли 3 с водоносным пластом 4, оборудованной вспомогательной трубой 5 с направляющей головкой б, подвижным эрлифтом 7, формируют щелевидную полость 8. Погружением эрлифта 7 в скважину 1 при откачке за счет выдвижения при этом эластичного наконечника 9 из направляющей головки б в образующееся перед ним пространство разрабатывают полость 8, длина которой превышает радиус формируемой впоследствии водоприемной воронки, По окончании формирования щели 8 через водоподъемную трубу эрлифта 7 по наконечнику 9 нагнетают, например, бетон и заполняют полость 8, одновременно извлекая иэ нее наконечник 9 при подъеме эрлифта 7,Далее приступают к формированию диаметрально противоположной полости с последующим заполнением ее тнердеющим раствором. Так формируют ряд полостей 8, располагая их в радиальном направлении от оси скважины 1 и чередуя операцию разработки полости с нагнетанием в нее заполнителя.Таким образом, создают надежно прилегающие к плоскости кровли 3 опоры в виде горизонтальных лучей 10, простирающихся от центра скважины 1 за пределы водоприемной воронки 11, формируемой после цементации затрубного пространства 12 скважины обычным способом.Формирование полости в виде щели практически исключает обрушение в нее грунта кровли в процессе формирования вниду малой ширины полости, что, в свою очередь, позволяет разрабатыватьпоследнюю неограниченной длины под слабоустойчивой кровлей и при малой величине гидродинамического данления в скважине.Разработка ряда полостей в видещелей, неограниченно простирающихсяпод кровлей в радиальном направленииот оси скважины, и заполнение каждойиз них перед формированием последующей, например, бетоном позволяетсоздать надежную опору в виде горизонтальных лучей, опирающихся наводоносный пласт далеко за пределами формируемой для отбора воды изскважины воронки, что дает возможность устраивать водоприемную воронку желаемых размеров в неблагоприятных для этого гидрогеологических условиях, повысить дебитскважины, более полно использоватьпроизводительность водоносногопласта,Создание лучевых опор, внедренных в водоносный пласт за пределами воронки, обеспечивает полную надежность крепления кровли, так какони воспринимают нагрузку породкровли в своде обрушения и передаютее на грунт водоносного пласта, аэто, в свою очередь, исключает обрушение кровли и значительно продляетсрок службы скважины,Предлагаемый способ расширяет область применения бесфильтровыхскважин и в большинстве случаев может обеспечить замену ими скважин,оборудованных фильтрами,Ежегодная экономия эксплуатационных расходов на одну бесфильтровую скважину составит примерно около 3 тыс.руб.Формула изобретенияСпособ крепления неустойчивойкровли водоносного пласта над водо приемной воронкой бесфильтровой скважины, включающий формирование полости и нагнетание в нее заполнителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности креп ления в условиях низких гидродинамических напоров, полость формируют отдельными перекрывающимися радиальными лучами с протяженностью, превышающей размеры водоприемной воронки, а нагнетание заполнителя осуществляют после формирования соответствующего луча.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Дубровский В.В. Справочник побурению и оборудованию скважин наводу. И., "Недра", 1972, с. 379.2, Там же, с. 380-381.3. Авторское свидетельство СССР985254 МолчановаКорректо Составитель ТехредМ.Над ила Лежн илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Редактор А Заказ 10111 42 Тираж 623 ВНИИПИ Государст по делам изоб 13035, Москва, Ж, Подписное енного комитета СССР ретений и открытий Раушская наб., д. 4/