Способ сооружения восстающей дренажной скважины

14 А 1 РЕСПУБЛИ 1)4 Е 21 3/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР Г 10;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ гй ЗОБРЕТЕНИ(71) Всесоюзный научно-исследоватепьский и проектно-конструкторскийинститут цо осушению месторожденийполезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геология имаркшейдерскому делу(56) Авторское свидетельство СССРУ 905420, кл. Е 21 В 01/00, 1982.,Авторское свидетельство СССРВ 998733, кл. Е 21 В 43/10, 1983.Временные методические указанияпо технологии сооружения восстающихдренажных скважин из подземных горных выработок. ВИОТЕМ, Белгород,1983, с, 14-22,ССТА 10 И(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ВО ЩЕ ДРЕНАЖНОЙ СКВАЖИНЫ(57) Изобретение относитея к горной пром-сти и м,б. использовано при осу шенин и сооружении скважин (С) промппленного и питьевого водоснабжения Бель изобретения - увеличение профорл. ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИ 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 = 1 Л.16 6 Ь (Н, - Ь) х х Н 3: (Н - Н ) .К, (п- п),где й - диаметр С, м; Ь - уровень воды за фильтром, м; Н 1 - напор на границ зоны разуплотнения; В - радиус влия ния, м; Н - напор водоносного горизонта, м; К ф - коэф-т фильтрации, м/сут; ии п - пористость пород со ответственно до и после разуплотнения. Затем производят герметизацию кольцевого зазора и разуплотнение во доносного 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 мирования прифильтровой зоны. 3 игИзобретение относится к горной промышленности, а точнее к сооружению дренажных скважин, и может быть использовано при осушении, сооружеУ5 нии скважин промышленного и питьевого водоснабжения.Цель изобретения - увеличение производительности и срока эксплуатации скважины. 1 ОНа Фиг.1 представлено устройстводля сооружения восстающей дренажной скважины в процессе вскрытия водоносного горизонта;, на Фиг. 2 - то же, в момент выноса шлама и круп ных. фракций водоносного горизонта; на фиг. 3 - то же, в момент выноса ,мелких фракций по внутренней полости фильтровойколонны.Сущность способа заключается в 2 О 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 где 6 - диаметр скважины, м;Ь - уровень воды за фильтром,м;Н, - напор на границе зоны разуплотнения, м;Н - радиус влияния, м;Н - напор водоносного горизонта, м;К ф - коэффициент фильтрации,м/сут;й, в , пористость пород до разуп-.лотнения;й, - пористость пород после 45разуплотнения,производят герметизацию кольцевогозазора, разуплотнение водоносного го-.ризонта, а выпуск мелких Фракций -через внутреннюю полость фильтровойколонны, который происходит периодически с изменением скорости потокаот нуля до максимально возможной величиныустройство содержит фильтровую коланку 1, долото 2, переводник 3 с обратным клапаном 4, фильтровые 5 и обсадные б трубы и пакер 7 с напорнымитрубами 8. На устье скважины устанавливают кондуктор 9 и герметизатор 10с боковой задвижкой 11.Способ осуществляют следующим образом.Бурят скважину 12 в интервале устойчивых пород 13 с применением известных технических средств, например,установки дренажного бурения, Передвскрытием отметки 14 водоносного горизонта 15, представленного рыхлымипородами, в скважину 12 устанавливают фильтровую колонну. Затем проводят бурение с подачей промывочнойжидкости по стрелке А с одновременной посадкой фильтровой колонны вводоносный горизонт 15. В процессепосадки фильтровой колонны вокругскважины 11 производят разуплотнение рыхлых пород водоносного горизонта 14. Разуплонение достигаютпутем выпуска частиц породы из водоносного горизонта 15 по кольцевомузазору 16 за фильтровой колонной(фиг,2) через задвижку 11. Интенсивность выпуска частиц породы достигается за счет изменения и подбора режимов подачи вращения фильтровой колонны, расхода и напора промывочнойжидкости до достижения заданногообъема 7, определяемого по зависимости. Объем выпущенной породы изрыхлых 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), черезкоторую извлекают пакер 7 с напорными трубами 8.Затем начинают производить формирование прифильтровой зоны вокругфильтровых труб 5, для чего удаляютмелкие фракции пород из среды разуплотнения через Фильтровые 5 и обсадные 6 трубы (фиг,З). Пля этого изменяют направление и скорость потокаводы по стрелке Б из водоносного горизонта 15 от нуля до максимальновозможной величины с периодическимвыпуском ее через фильтровую колонну,При этом боковую задвижку 11 закрывают, а продолжительность цикла выпуска определяют по предлагаемой зависимости,В дальнейшем изменение скоростипотока 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 по5 стрелке Б указывают на то, что Формирование прифильтровой зоны завершено. После этого готовят скважину к эксплуатации. 10Исходными посылками для вывода являются условия равенства притоков воды при ККр к большему колодцу и дренажной скважины при К,= Кр, где К ф коэффициент фильтрации пород водоносного 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 Ук и Рс - соответственно площади 25Фильтрации большого колод 2 /ца и скважины, м (Гк == ЯдМ; Гс = ай;1 и 1 - напорный градиент соотсветственно для большого 30 16 Ю(Н-Ь)Н (и -и )(1, Н,1 К40 Продолжительность цикла в общемвиде можно представить как вы, м;л11 - постоянная, равная 3,14;а - диаметр дренажной скважины, м;уровень воды за Фильтром,м;Н - напор водоносного горизонта или уровень воды в немдля безнапорного горизонта, м;Н - напор воды на границе зоны разуплотнения, м;В - радиус влияния большогоколодца, м.Подставив полученные значения в исходное уравнение (1) и решив его относительно необходимого диаметра зоны разуплотнения, получают= , + г,где т, - минимальное время, необхо 45 димое на завершение цикла, с;С - время наполнения скважиныпластовой водой,- время истечения воды изскважины, с.ДТак как Ц,=Ч/1 Ч = О,ЯЛЬ,то С,ЯВремя истечения определяют из55 зависимостига 22 50 или окончательно Й к = Ц, ск = КРк 1 к = КрРс 1 колодца и скважины; Д - диаметр большого колодцаили диаметр зоны разуплотнения, м;М - мощность напорного водоносного горизонта илирасстояние от уровня водыв пласте до его подошдг = р(2)М(Н-Н,7 КПористость пород раэуплотненнойзоны можно представить в следующемвиде: Чп+Ч= и (з)Чогде Чп - объем пор пород в естественном состоянии водоносного пласта, м;Ч - объем породы, который необходимо удалить из зоныразуплотнения, м 1;Ч - общий объем зоны раэуплотонения;и - пористость разуплотненнойзоны.Из выражения (Э) определяют объемпороды, удаляемый из скважины, Ч= Ч иг - Чи,Ч гтак как - -"-=и аЧсО 8 Дм,ЧЭото Ч = Чс,(и г - и,) или2(аКр(Н, - 1 г) Н 4где и,М й-н,7 Кф ф7,1пористость пород водоносного горизонта в естественном состоянии,Принимая К = К 10 м/сут,окончательно записывают выражение,определяющее объем породы, которыйнеобходимо выпустить по кольцевомузазору скважины11 Иг 21 0,8 Д Ь 1 7(юетию + е юав в Ц, Я - дебит скважины, м /с; Ч- объем колонны, заполняемой жидкостью, м Л - внутренний диаметр колонны, заполняемой жицкостью,м;Ь - глубина скважины, м; К - ускорение силы тяжести,м/с. где 10 Формула из обретения15 Способ сооружения восстающей дренажной скважины, включающий бурение с промывкой и одновременной посадкой фильтровой колонны и водоносный горизонт, представленный рыхлыми поро 20 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 6с я тем, что, с цепью увеличения производительности и срока эксплуатации скважины, объем выпуска шлама и крупных фракций водоносного горизонта определяют по следующей зависимости:166 Ь(Н-Ь)В Ч == ------ (и -п ) 1 Н-Н)К ф 2 1 фгде 6 - диаметр скважины, м;Ь - уровень воды эа фильтром,м;.Н - напор на границе эоны разуплотнения, м;В - радиус влияния, м;Н - напор. водоносного горизонта, м;К ф - коэффициент фильтрации,м/сут;и - пористость пород до1. разуплотнения;и 2 - пориСтость пород послеразуплотнения,а выпуск мелких фракций производятпериодически с.изменением скоростипотока от нуля до максимально возможной величины до прекращения их выноса.1439218 Составитель Н,Ченидактор О,Головач Техред А,Кравчук Корректор С,Черн Заказ 6048/3 е с оизвод Тираж 531 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 3035, Москва, Ж, Рао-полиграфическое пр Подпио комитета ССй и открытий иятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4