Добавить в закладки
Статьи

Конструкция скважины: что необходимо знать

Конструкция скважины на воду – это один из основных и наиболее важных разделов технической части проекта на строительство сооружения. Чтобы грамотно составить такой проект, необходимо разбираться в составляющих этой конструкции и их назначении.

Мы расскажем о том, из чего состоит скважина, и как взаимодействуют ее части.

Конструкция скважин определяется на этапе их проектирования.

Конструкция скважин определяется на этапе их проектирования.

Устройство добывающих скважин

Общие положения

Расположение ствола скважины относительно слоев породы.

Расположение ствола скважины относительно слоев породы.

Как известно, любое строительство начинается с проектирования, и один из важнейших вопросов, на который должен быть дан ответ в результате проектной работы – это конкретный вид, который примет конструкция артезианской скважины.

Разрабатывают и уточняют конструкцию будущего сооружения в соответствии с теми или иными конкретными условиями бурения, характерными для данного района.

Конечная цель – выполнение поставленной задачи, то есть:

  • Достижение проектной глубины забоя, которая позволит добывать запланированный объем воды в единицу времени на протяжении всего предсказанного срока эксплуатации;
  • Успешное вскрытие водоносного горизонта. Это необходимое условие корректной эксплуатации сооружения, ведь от того, насколько удачно проведены работы по вскрытию и разработке водоносного горизонта будет зависеть не только дебит скважины, но и качество добываемой воды;
  • Достижение возможности проведения всего комплекса намеченных работ, в том числе исследовательских, разведывательных, работ по добыче и т.д.
От состава и структуры разреза будет зависеть конструкция объекта.

От состава и структуры разреза будет зависеть конструкция объекта.

При этом на конфигурацию и параметры конструкции любой скважины будут влиять такие факторы:

  • Выбранный в соответствии с данными геологической разведки способ бурения и прохождения проблемных участков разреза. От применяемого метода разработки породы будет зависеть используемое оборудование и сложность укреплений ствола обсадными колоннами, манжетами, сальниками и прочими приспособлениями;
  • Сложность и особенности структуры геологического разреза. Здесь важно учесть все возможные осложнения, связанные с проблемными участками и особенностями породы в них. Необходимо сразу подобрать буровое оборудование и способы изоляции неэксплуатируемых продуктивных пластов, а также методы защиты ствола шахты от обвалов, оползней и переливов;
  • Назначение скважины. В зависимости от добываемого ископаемого устройство сооружения может сильно меняться, в том числе меняется глубина, диаметр, используемые материалы, оборудование и т.д. Отдельную группу составляют исследовательские, разведывательные, параметрические и прочие специальные объекты;
  • Способ вскрытия водоносного горизонта. Важный фактор, который определяет устройство и конструкцию эксплуатационной и фильтровой трубы, отстойника, подбашмачной цементации и многих других частей скважины.
Зная характеристики пород в срезе, можно определить категорию их буримости и подобрать оборудование.

Зная характеристики пород в срезе, можно определить категорию их буримости и подобрать оборудование.

Важно!
Конструкция объекта должна соответствовать правилам и положениям, принятым в постановлениях Госгортехнадзора Российской Федерации, а также требованиям по охране недр и окружающей среды.
Проект будущего объекта проходит обязательное утверждение в контролирующих инстанциях, прежде всего – в районном отделении Госгортехнадзора РФ и СЭС.

Для интервала продуктивного пласта выбор и обоснование конструкции сводятся к обеспечению наилучших условий поступления воды.

Эта, особая часть скважины, должна быть способна к решению таких задач:

  1. Обеспечение и реализация наилучших условий разработки и дренирования продуктивного (водоносного) пласта;
  2. Задание параметров заглубления объекта в водоносный слой породы, которое сможет обеспечить максимально продуктивную длительную добычу питьевой воды;
  3. Качественная эффективная изоляция продуктивного слоя от смежных и близлежащих водоносных горизонтов во избежание переливов и смешивания воды;
  4. Защита продуктивного водоносного слоя от вредоносного воздействия тампонажного раствора, используемого при цементации, или всемерное снижение последствий этого влияния на проницаемость породы водяного коллектора.
На фото виден результат грамотного планирования и реализации проекта.

На фото виден результат грамотного планирования и реализации проекта.

Для определения основных параметров конструкции и необходимых мероприятий при строительстве скважины производят изучение геологического разреза, по результатам которого делают выводы относительно расположения и характеристик основных интервалов, которые нуждаются в изоляции обсадными колоннами.

К ним могут относиться интервалы катастрофических поглощений, высокопластичных глин, соленосные слои, водоносные горизонты, сыпучие породы и интервалы с несовместимыми условиями бурения.

Обсадная колонна

Для укрепления ствола скважины используют металлические или пластиковые трубы.

Для укрепления ствола скважины используют металлические или пластиковые трубы.

Обсадной колонной называют систему труб, которые опускают в ствол скважины для его укрепления, а также для изоляции опасных слоев и пластов с несовместимыми условиями бурения. Это одна из основных систем конструкции добывающей и не только скважины.

По назначению и устройству различают четыре основных вида обсадных колонн:

  1. Направление. Так называют самую верхнюю трубу, которую устанавливают в первую очередь для защиты устья сооружения от размыва и оползней;
  2. Кондуктор. Может начинать конструкцию, играя роль направления, а может продолжать ее. Используется для защиты верхних сыпучих слоев разреза от обрушения, изоляции грунтовых водоносных горизонтов, а также для установки на устье скважины противовыбросового оборудования (если оно необходимо);
  3. Промежуточная. Используется при возникновении осложнений в процессе бурения более глубоких пластов для крепления и изоляции вышележащих интервалов, условия бурения которых несовместимы с условиями бурения последующих слоев породы. При прохождении однотипных, прочных и устойчивых пластов не используется;
  4. Эксплуатационная. Нижняя часть колонны, которая служит для извлечения воды и изоляции нежелательных горизонтов.
Схема взаимного расположения обсадных труб.

Схема взаимного расположения обсадных труб.

При устройстве направляющего участка может быть использован бетонный стакан из ЖБ колец или литья. Также допускается использование стальных обсадных труб большого диаметра.

Для их установки бурится шурф глубиной 4 – 8 метров до уровня залегания устойчивых пород почвы, которые чаще всего являются водоупорной подошвой для горизонта грунтовых вод.

В шурф устанавливают трубу нужной длины и диаметра, после чего пространство между стенками трубы и шурфом заполняют бутовым камнем и цементным раствором для исключения возможности перетекания верховодки и грунтовых вод песчаного пласта.

Устье укрепляют бетонным стаканом или обсадной трубой из стали.

Устье укрепляют бетонным стаканом или обсадной трубой из стали.

Далее разрабатывают участок на глубину от 50 до 400 метров, в пробуренную скважинную шахту устанавливают следующую колонну – кондуктор, — состоящую из свинченных стальных труб. Затрубное пространство также подвергают цементации для лучшей изоляции проблемных участков.

Установка кондуктора позволяет укрепить и изолировать проблемные участки среза.

Установка кондуктора позволяет укрепить и изолировать проблемные участки среза.

Затем предпринимают попытку пробурить шахту до проектной глубины. Если это не удается, бур упирается в осложняющие горизонты и возникает необходимость перекрытия непредвиденных или не планирующихся к эксплуатации продуктивных пластов, тогда в ствол монтируют промежуточную колонну.

Далее процесс может повторяться несколько раз, и количество промежуточных колонн в этом случае растет.

В процессе бурения может понадобиться установка промежуточных обсадных колонн.

В процессе бурения может понадобиться установка промежуточных обсадных колонн.

Наконец, по достижении проектной глубины забоя в скважину устанавливают эксплуатационную колонну, которая предназначена непосредственно для добычи и извлечения на поверхность ископаемой воды.

В самом низу, у башмака, находится зона с перфорацией трубы (фильтровая колонна) и цементного камня, которая служит для забора и фильтрации воды из скважины от крупных частиц породы.

Процесс строительства завершается установкой самой длинной – эксплуатационной - колонны.

Процесс строительства завершается установкой самой длинной – эксплуатационной — колонны.

Важно!
Затрубный промежуток эксплуатационной колонны также цементируют тампонажным раствором, для чего у нижнего конца трубы делают цементную манжету, которая не дает раствору проникать в водоносный горизонт.
При цементации верхних труб для этих целей используют специальные сальники.

На схеме показан способ соединения обсадных труб в колонне.

На схеме показан способ соединения обсадных труб в колонне.

Соединение труб в колоннах производят с помощью резьбовых муфт с разнонаправленной резьбой. Для сочленения колонн могут применяться различные переходники с коническим сечением, в этом случае использование сальников необязательно.

Разрешительная документация

Бурение недр регламентировано законодательно и соответственно контролируется.

Бурение недр регламентировано законодательно и соответственно контролируется.

Если вы решили построить скважину на собственном участке своими руками или с привлечением профессиональной организации, вам понадобится разрешение.

Можно сказать иначе: самостоятельно пробурить артезианскую скважину у вас едва ли получится, а буровая компания не станет даже обсуждать возможность начала работ в отсутствии разрешающих документов.

Для их получения вам следует обратиться в местный орган – геодезический центр. В геоцентре вашего района рассмотрят целесообразность бурения, и если альтернативных источников водоснабжения у вас нет, тогда, скорее всего, вам дадут предварительное разрешение.

Далее вами займутся всевозможные проверяющие органы, которые изучат местность и оценят запасы воды в данном водоносном горизонте с учетом уже построенных и используемых скважин.

От вас потребуется информация о предстоящих работах и мероприятиях: конструкция и глубина скважины, ее точное расположение на участке, предположительный объем выкачиваемой воды и технология бурения.

После вашего обращения специалисты проводят ряд исследований и проверок.

После вашего обращения специалисты проводят ряд исследований и проверок.

На основании предоставленных вами сведений группа экспертов решает, хватит ли остаточного дебита источника для удовлетворения ваших нужд в воде без пагубного влияния на функционирование экосистемы региона.

Также инструкция предполагает проверку вашей способности обеспечить необходимую санитарно-техническую безопасность территории (возможность создания зоны отчуждения вокруг оголовка скважины, вынесение за пределы этой зоны септиков, канализационных стоков, компостных ям и автостоянок).

Кроме прочего, вам понадобится лицензия на пользование недрами.

Кроме прочего, вам понадобится лицензия на пользование недрами.

В результате, при успешном прохождении всех этапов регистрации, вам будет выдано разрешение и лицензия на скважину. Лицензия указывает фамилию владельца, адрес и характеристики скважины, ведь это капитальный объект, цена которого может превышать стоимость жилой недвижимости. По окончании строительства вам будет выдан технический паспорт на скважину.

Вывод

Конструкция скважины и ее проектирование – взаимосвязанные и основополагающие этапы подготовки к строительству гидродобывающего сооружения большой глубины (более 30 метров). При работе должны быть учтены все нюансы геологического среза и возможная опасность заражения и перелива воды, а также разработаны меры по устранению этой опасности. Видео в этой статье поможет разобраться в теме более детально.

Нажимая на кнопку, вы даёте согласие на обработку своих персональных данных


Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Опубликовано: 21.10.2014


Остались вопросы? Задайте их в нашей группе вконтакте



  X