Artesian boreholes

Contacts

Water Supply Company "Burvod"

burvodua@gmail.com

Kyiv 03170,

Peremohy st., 9,

+38 (050) 353-62-03

ORDER WORK CALCULATION

Главная

FAQ

Вопрос-ответ

Attention: open in a new window.

There are no translations available.

Этот раздел составлен из ответов на наиболее часто задаваемые вопросы наших Заказчиков.

Более подробно Вы можете проконсультироваться у менеджеров Компании "Бурвод" или заполнить форму "Задать вопрос" на сайте.

В воде мы видим простоту.

Она проста, понятна глазу.

В воде не ищем мы мечту

И вкус мы чувствуем не сразу.

Она течет, уходит в небо

И под ногами снова лед.

Она всего лишь часть системы

Простых вещей круговорот.

Вода проста. Она в стакане.

Она всего лишь вещество.

Пятак, заброшенный в кармане,

Но все зависит от нее. tsifra

Что значит термин «водоносный горизонт»?

Водоносный слой, горизонт (пласт) – один или несколько водопроницаемых пластов горной породы, поры и трещины которой заполнены свободной подземной водой, фильтрующейся через зерна породы под действием силы тяжести или гидростатического давления. Если подземные воды залегают на первом от поверхности пласте водоупорных пород, то водоносный слой называется грунтовым, если между двумя водоупорными слоями, - межпластовым. Если же наполняющая его вода находится под напором, то он называется артезианским или напорным. При выходе водоносного слоя на поверхность образуются источники, родники, ключи.

Что такое «артезианская скважина»?

Понятие "артезианская скважина", как правило, трактуется в двух значениях. Во-первых, это скважины с самоизливом воды, во-вторых, это глубокие скважины, пробуренные до артезианских горизонтов. Артезианские воды - напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями и образующие бассейны. Артезианские воды находятся под напором и, будучи вскрыты скважинами (артезианскими колодцами), поднимаются по ним выше кровли водоносного пласта, изливаются по поверхность или фонтанируют. Артезианские воды являются наиболее чистыми, однако бурение скважин на них связано с решением ряда технических вопросов и обходится дороже. При этом необходимо учесть, что такие скважины оборудованы гравийными фильтрами и служат значительно дольше - многие десятки лет.

Что выбрать «колодец или скважину»?

Чаще всего в выборе между колодцем или скважиной решающее слово говорит кошелек: небольшой колодец дешевле скважины.

Но и тут есть с чем поспорить. Для автономного водоснабжения частного дома - полив, хознужды (до 1-2 м3 суточной потребности) - подойдет и колодец при наличии водоносного горизонта от 5 до 15 м. Колодец на большую глубину чреват осложнениями и становится нерентабельным по сравнению с бурением скважины. Также следует понимать, что срок службы колодцев значительно меньше, они часто заиливаются и требуют регулярной чистки.

Если говорить о питьевой воде, то в наше время использование колодца как источника питьевой воды очень проблематично. Колодцы неглубоки и собирают только верхние воды, которые из-за существующего загрязнения окружающей среды, очень плохого качества. К тому же из-за плохой изоляции стыков ж/б колец и попадания грунтовых вод, вода в колодце мутнеет после дождя.

Если же говорить о скважине, то сравнивать колодец и скважину - некорректно. Даже скважина на песок превосходит колодец по технологичности. Возможность полной автоматизации автономного водоснабжения и комфортного, практически городского существования в своем собственном загородном доме.

Даже то, что колодец - самый простой и дешевый вариант водоснабжения – тезис достаточно спорный, стоимость рытья колодца средней глубины (10 колец) - около $ 1000. Но качество воды – под большим сомнением.

Какие преимущества бурения с обратной промывкой водой?

При этом способе бурения скважину промывают водой, которая поступает на забой между стенками скважин и бурильных труб. Выбуренная порода при этом подымается на поверхность по колонне бурильных труб, что исключает загрязнение водоносных пластов. Скорость подъема воды по колонне обеспечивает вынос крупных частиц породы. Это позволяет отказаться от применения глинистых растворов.

Преимущества такого способа бурения очевидны:

высокие механические скорости бурения в мягких и рыхлых породах, превышающие аналогичные показатели при бурении с прямой промывкой в 1,5 – 2 раза;
высокое качество вскрытия пласта, обеспечивающее высокие дебиты;
возможность бурения скважин больших диаметров (до 1200 – 1500 мм).

Какова экономическая эффективность сооружения скважин с обратной промывкой?

Существенная экономия наблюдается при бурении высокодебитных скважин методом обратной промывки. Сооружение подобных скважин обуславливает:

увеличение дебитов скважин и сроков их эксплуатации;
сокращение числа требуемых скважин с учетом резкого увеличения дебитов и сроков эксплуатации;
уменьшение затрат на добычу воды и ремонтные работы;
сокращение расхода труб, сроков сооружения скважин и времени на их освоение;
уменьшение трудозатрат.

Каковы причины снижения производительности скважин?

Снижение дебитов при работе водозаборных скважин происходит по нескольким причинам:

химическое зарастание (кольматаж). Это явление выражается в заполнении порового пространства прифильтровой зоны, песчано-гравийной обсыпки, ячеек материала фильтра, зазора между этим материалом и наружной поверхностью каркаса фильтра и отверстий перфорации нерастворимыми в воде образованиями – гидратированными окислами и солями, осаждающимися из фильтрационного потока. Основными факторами, определяющими интенсивность кольматажа, являются: химический состав подземных вод, способность их к выделению осадка, литологический состав водовмещающих пород; гидравлические характеристики фильтров; условия водоотбора;
механическая кольматация обсыпок. Запескованность и заиливание скважин чаще всего наблюдаются при отсутствии, неправильном подборе или нарушении технологии устройства песчано-гравийных обсыпок и обуславливаются выносом фильтрационным потоком грунтовых частиц во внутреннюю полость скважин;
многолетний перерыв в эксплуатации скважины, что приводит к статическому заиливанию;
интенсивный отбор воды из маломощного пласта, когда появляются новые скважины и воды на всех не хватает.

В первых трех случаях применяются различные методы разглинитизации скважин. В четвертом случае имеет смысл бурить новую скважину на более глубокие пласты, где запасы пресной воды пока велики.

Возможно ли восстановить производительность скважины?

При кольматаже и простое скважин применяются различные методы разглинизации скважин. Разглинизация водоностных пластов и фильтров также является важнейшей операцией при освоении скважин, обеспечивающей достижение максимально возможного дебита.

Методы разглинизации скважин можно разделить на четыре основные группы: гидравлические, импульсные, вибрационные, реагентные и комбинированные.

Наиболее широко применяются гидравлические методы, которые заключаются в ликвидации отложений, препятствующих притоку воды в скважину. Для этого создают интенсивные перемещения воды в фильтре и профильтровом пространстве с помощью поршневания, гидроразмыва, гидравлических ударов, откачек, закачек и т.п.

Импульсные методы основаны на создании внутри фильтра и в призабойной зоне мгновенного перепада давления. Совокупное действие ударных и фильтрационных сил оказывает разрушающий эффект на кольманант, цементирующий отверстия фильтров и зернистые среды в призабойной зоне скважин.

При использовании реагентных методов скважины обрабатываются соответствующими реагентами. Реагенты подбираются таким образом, чтобы при вступлении в реакцию с кольматантом происходило максимальное очищение пор и отверстий фильтра, пор обсыпки и трещин пласта, легкое удаление продуктов реакции из скважины и при этом не должно ухудшаться качество воды при последующей эксплуатации скважины.

При вибрационном методе обработки скважин используется специализированная виброустановка и оборудование для эрлифтной откачки. Вибрация внутри скважины вызывает разрушение закольматированных пород в прифильтровой зоне, разрушение структурных связей между отложениями глины и водоносной породой.

Классификация способов разглинизации скважин

В большинстве случаях разглинизация дает необходимый результат. Более капитальный ремонт (частичная замена обсадной колонны и т.п.) используется в крайних случаях.

Какие водоносные горизонты Киевской области?

В Киеве и центральной части Киевской области можно выделить четыре основных водоносных горизонта:

полтавский;
бучакский;
сеноманский;
юрский.

Полтавский водоносный горизонт залегает на глубине 30-50 м на всей территории Киевской области. Воды этого горизонта являются скорее техническими, чем питьевыми из-за отсутствия над его кровлей водоупорных пород. Вследствие чего в воде могут содержаться азотистые соединения (нитраты, нитриты, аммиак), железо, а также органические остатки. Возможен запах сероводорода.

Однако близость к поверхности обуславливает простую и дешевую конструкцию скважин и сравнительно короткие сроки буровых работ.

На практике вода полтавского горизонта есть незаменимым источником технической (сантехника, мойки строительство и т.д), а при соответствующей водоподготовке и питьевой воды.

Бучакский водоносный пласт тоже распространен по всей территории и встречается на глубине от 60 до 90м. В отличие от полтавского бучакский горизонт надежно защищен от поверхностного загрязнения и дает воду хорошего качества (в некоторых местах повышенное содержание железа).

Сеноманский горизонт залегает на глубине от 60 м в пойме р.Днепр до 150 м на более высоких участках. Сеноманский пласт расположен на всей территории Киевской области за исключением южных и западных районов.

Перекрытая мощными меловыми отложениями, вода сеноманского пласта отличается хорошим качеством и стабильностью химического состава. Используется для централизованного водоснабжения, разлива бутылированной воды и производства продуктов питания.

Юрский горизонт самый глубокий и залегает на отметках от 170м до 300м. Он изолирован от поверхностного загрязнения более чем 100 – метровым слоем плотных глин и песчаников. Вода этого горизонта соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая”, используется во всех отраслях, а также разливается и продается в качестве минеральной и столовой природной воды. Воды юрского и сеноманского пластов являются артезианскими, их использование контролируется профильными государственными службами.

Для чего осуществляется водопонижение?

В настоящее время при строительстве и эксплуатации объектов в обводненных породах используются различные методы защиты от подземных вод. Основными являются дренаж, противофильтрационные завесы, снижение уровня подземных вод скважинами и иглофильтрами.

Дренаж считается активной формой защиты, а противофильтрационные завесы – пассивной вследствие того, что при втором способе предполагается достижение только одной цели – предотвращение преступления подземных вод к объекту.

На практике применяются предварительный и параллельный дренажи. Предварительный дренаж осуществляется до начала ведения основных работ, а параллельный – одновременно с ними. Задача дренажа может заключаться в снижении уровня подземных вод с целью обеспечения условий ведения работ (эксплуатация объекта) либо в достижении определенной влажности пород для успешной их разработки или обеспечения качества добываемого полезного ископаемого.

Первая задача успешно решается с применением водопонижения. Достижение определенной влажности – более сложная задача, так как при этом приходится удалять и гравитационную, и капиллярную, а иногда и тесно связанную влагу.

Классификация методов защиты объектов от подземных вод (предварительный дренаж)

Классификация методов защиты объектов от подземных вод (параллельный дренаж)

Классификация методов защиты объектов от подземных вод (противофильтрационные завесы)

Что такое «дебит»?

Дебит – объем воды, нефти, газа, выдаваемый скважиной (колодцем), родником в единицу времени. Определяется в л/с или в м3/ч, ч/сут. Близкий к дебиту термин «расход» рекомендуется употреблять по отношению к потокам (подземным, речным).

Как сдается скважина?

ТОВ «Компанія з водозабезпечення «Бурвод» имеет техническую возможность сдавать скважину в эксплуатацию после ее освоения и полного оборудования, т.е. после установки насосного оборудования, сооружения и устройства надскважинного павильона и обвязки скважины, подачи электроэнергии, строительства и обустройства зон санитарной охраны. Насосное оборудование должно быть обеспечено необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, на скважине также должен быть установлен уровнемер.

Недопустимым является простой скважины без монтажа насосного оборудования. Бездействие в течение 4-6 месяцев приводит к полному выходу ее из строя. При монтаже насосного оборудования через 2-3 месяца после окончания работ необходима предварительная 2-3 суточная откачка из скважины. Если сразу после сооружения скважины не будет смонтировано насосное оборудование, устье скважины следует обязательно заварить наглухо.

При сдаче скважины в эксплуатацию наша организация предоставляет заказчику паспорт на скважину, к которому прилагается следующее:

геолого-технический разрез скважины с указанием пройденных пород, их мощности, глубины залегания и возраста;
описание конструкции скважины, фильтра и дополнительных устройств с указанием мест их установки;
описание цементации кольцевого и затрубного зазоров с указанием высоты подъема цементного раствора;
данные о статических уровнях всех пройденных и перекрытых обсадными трубами водоносных горизонтов;
координаты скважины и абсолютная отметка устья;
журнал опытных откачек;
гидрогеологические и технические заключения с указанием максимально возможного отбора воды, типа водоподъемника и глубина его расположения;
результаты физико-химических и бактериологических анализов воды;
электрокаротажная диаграмма для скважины, пробуренной роторным способом, и ее расшифровка;
гарантийный паспорт на 5 лет.

От чего зависит конструкция скважины?

Конструкция водозаборной скважины зависит от гидрогеологических условий, способа бурения, требований санитарной защиты и эксплуатации. К конструктивным элементам относятся: оголовок, кондуктор, техническая и эксплуатационная колонны труб, цементная защита, отстойник, фильтр, надфильтровая колонна и гравийная обсыпка.

Скважина характеризуется различными сочетаниями обсадных труб, которые служат для крепления ее стенок и гидроизоляции отдельных водоносных пластов. Начальный и конечный диаметры труб определяются глубиною скважины; эксплуатационный (рабочий) диаметр должен соответствовать диаметру намечаемого водоподъемника, а конечный – водопропускной способности фильтра. Глубина спуска обсадных колонн, количество их и диаметр зависят от способов бурения скважины, необходимости изоляции водоносных горизонтов и цементирования затрубных и межтрубных пространств.

Конструкцию также выбирают из расчета требуемого дебита воды при минимальном динамическом уровне. Конструкция должна быть несложной, удобной в эксплуатации, допускать проведение работ по ремонту и восстановлению дебита. Скважину закрепляют наименьшим количеством колонн обсадных труб.

Как выбрать тип водоподъемного оборудования?

Исходными данными, определяющими тип оборудования, являются фактические значения статического и динамического уровней, удельный дебит и общий дебит скважины. Кроме того, на выбор типа водоподъемного оборудования влияют диаметр эксплуатационной колонны скважины, необходимый напор над устьем скважины, наличие электроэнергии и т.п.

Наиболее распространенные подъемные установки – погружные электронасосы, а в отдельных случаях эрлифты. На малодебитных скважинах, в основном при отсутствии электроэнергии, используют штанговые поршневые насосы.

Экономичны и удобны в эксплуатации погружные электронасосы, КПД которых составляет около 70 %. Широкий диапазон их напоров и дебитов позволяет подобрать необходимую марку для любых гидрогеологических условий. Подача погружного насоса не должна превышать определенный откачкой эксплуатационный дебит скважины.

Применение эрлифтных установок экономически оправдано при эксплуатации водозабора из нескольких скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

Для чего предназначено техническое обслуживание скважины?

Техническе обслуживание предназначено для поддержания объектов водоснабжения в работоспособном состоянии и в надлежащем виде, уменьшения интенсивности старения элементов и износа деталей водоподъемного и другого оборудования, предупреждения отказов, неисправностей или выявления их с целью своевременного устранения. Техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, проводимым в плановом порядке через определенный период работы объектов водоснабжения.

Техническое обслуживание включает контрольно-деспечерские, крепежные, смазочные, регулировочные, электротехнические и другие работы, выполняемые, как правило, без демонтажа узлов сооружения.

Как правильно эксплуатировать скважину?

Основное условие долголетней и стабильной работы скважины – четкое соблюдение основных параметров режима эксплуатации: определенных при бурении и опробовании эксплуатационного и удельного дебитов, статического и динамического уровней, максимально допустимого межремонтного периода и силы тока электродвигателя. Нарушение эксплуатационных параметров, особенно в сторону увеличения, влечет выход из строя скважины и насосного оборудования. Если скважина сооружена с соблюдением технических условий, затрубное цементирование выполнено с подъемом цемента до поверхности, а в процессе откачек правильно сформирован фильтр, то режим эксплуатации определяется только работой насосного оборудования. Установка водоподъемного оборудования с дебитом превышающим эксплуатационный, приводит к разрушению естественного фильтра, образованного при откачке из скважины, к пескованию скважины и образованию песчаных пробок.

Каким образом проходит ликвидационное тампонирование скважин?

Санитарный тампонаж производится с восстановлением первоначальной защищенности горизонта по утвержденному проекту.

Общая схема тампонирования заключается в подготовке площадки у скважины, подвозке необходимого оборудования и материалов, монтаже оборудования, обследования состояния скважины (спуске трубок для замера до забоя с одновременным удалением шлама промывкой, определении состояния обсадных колонн), в тампонировании крупным песком или мелким отсортированным гравием нижней части скважины до глубины залегания кровли самого нижнего из вскрытых скважиной водоносных горизонтов. Это необходимо для сохранения и восстановления естественного движения подземных вод в водоносном горизонте.

Для дезинфекции скважины песок или гравий закачивают в нее при помощи раствора хлорной извести.

В схему тампонирования также входят: вырезка и подъем (если это возможно) части колонн труб, не соприкасающихся с горными породами; заполнение остальной части ствола глиняными шариками с поинтервальным тампонированием, либо заливка его цементом с добавкой мелкого песка или другим тампонажным раствором до высоты на 1,25 м ниже дневной поверхности; срезка обсадных труб у дна шурфа; заливка дна шурфа слоем бетона толщиной 0,25 м; засыпка шурфа местным грунтом.

Заброшенные скважины неизвестной конструкции, частично заполненные различными предметами, ликвидируют после тщательного выполнения работ на устье, спуска кавернометра и печатей.

Что влияет на движение подземных вод?

И постоянные водные потоки, и родники, и гейзеры, и колодцы, и карстовые пещеры в известняках обязаны своим существованием одному общему источнику – подземным водам. Ниже поверхности земли, там, где нет испарения, в порах и трещинах почвы и пород содержится большое количество воды. Эта вода медленно просачивается из областей инфильтрации, где она поступает в грунт в результате выпадения осадков, к областям разгрузки, где подземные воды выходят на поверхность. Под землей находится примерно в 37 раз больше воды, чем в озерах, реках и болотах мира.

Распространение и движение подземных вод контролируются в основном пористостью и проницаемостью горных пород.

Пористость – это общий объем всех пустот в горной породе. Величина пористости горных пород характеризуется коэффициентом пористости n, который определяется отношением объема пор к объему всей породы в сухом состоянии и выражается в долях единицы или процентах.

Пористость некоторых пород

Пористость водовмещающей горной породы – это часть ее объема, заполненная водой и выраженная как отношение объема пустот к общему объему породы.

Характеристикой емкостных свойств водовмещающей среды является не полная пористость, а коэффициент гравитационной водоотдачи породы, т.е. количество воды, которое может высвободиться из элементарного объема пласта при его осушении.

Среднее значения коэффициента водоотдачи

Проницаемость – это свойство пористого материала пропускать через себя воду под действием приложенного градиента давления. Проницаемость - это проводимость по отношению к воде.

Откуда появилось название «артезианская»?

Артезианские колодцы получили свое название от французской провинции Артуа, где во многих колодцах вода поднималась выше поверхности земли, и била фонтаном. Сегодня название «артезианский» распространяется на любой колодец, где грунтовые воды, где грунтовые воды поднимаются выше отметки, на которой они были встречены сначала; вода не обязательно должна изливаться на поверхность.

Артезианское течение возникает вследствие разности гидростатического давления в различных частях замкнутого водоносного горизонта.

Какие проблемы могут быть при неграмотном бурении скважин?

Бурение скважин должно быть грамотным и качественным. От подхода к бурению зависит не только работа и производительность скважины, но и ее влияние на окружающую среду.

Можно выделить несколько общих требований к качеству строительства скважин:

эксплуатационная колонна должна иметь такой диаметр, чтобы через нее обеспечивался пропуск ожидаемого количества воды при минимальных затратах энергии на их подъем и затратах на строительство скважины.
ствол скважины должен отвечать определенным требованиям по форме сечения и профилю, что необходимо для нормального дальнейшего углубления скважины и спуска в нее обсадных колонн.
проводка скважины не должна нарушать правила охраны природы и недр, естественной разобщенности пластов, вызывать перетоки флюидов из одного пласта в другой и потерю или загрязнение источников воды, непланированное понижение или повышение уровня грунтовых вод, неконтролируемое проникновение на поверхность минерализованных вод. Изоляция верхних вод в заколонном пространстве скважины должна быть постоянной, долговременной независимо от того, эксплуатируется скважина, прекратили ее эксплуатировать или ликвидировали. Надежность такой изоляции обычно зависит от цементирования скважин.

Скважина может стать источником прекрасной питьевой воды на долгие годы или «бедой» и для заказчика и для окружающей среды.

В чем отличие ударного и вращательного способа бурения?

Способы бурения классифицируются по разным признакам: способу разрушения горных пород, типу породоразрушающего инструмента, виду передачи энергии долоту, взаимному положению устьев скважин, составам и свойствам буровых растворов, способу промывки, целям бурения и назначению скважин, конструкции скважин, положению оси скважины в пространстве.

Наиболее распространена классификация по способам разрушения горных пород: механическое, струйное, взрывное, огневое, электрогидродинамическое, магнитострикционное и другое.

Механическое разрушение горных пород реализовано в наиболее распространенном вращательном и ударном бурении, которое предшествовало вращательному.

Ударное бурение подразделяется по типу инструмента на ударно-канатное и ударно-штанговое, а вращательное, по способу привода долота во вращение, на роторное и бурение забойными двигателями.

При ударном бурении ствол скважины создается периодическими ударами долота по забою под действием веса долота и тяжелой ударной штанги. При вращательном способе бурения горная порода на забое разрушается вращающимся долотом, на которое передаются осевая нагрузка и крутящий момент.

Когда вообще появилось бурение?

Бурение как способ строительства глубоких выработок появилось за два тысячелетия до н.э. в наиболее развитых в ту пору странах Востока – Китае и Египте. Бурение осуществлялось тогда вручную канатным способом или бамбуковыми штангами. Бамбуком же обсаживались первые скважины в Китае, пробуренные на рассол.

В провинции Артуа (Франция) в 1126 г. была сооружена первая скважина на пресную воду. Впоследствии самоизливающиеся водой колодцы и скважины стали называть артезианскими.

В Западной Европе одним из первых изображений скважины считают рисунок итальянца Джиованни Фонтана в его «Книге приборов для ведения войны» (1420 г.). Спустя 10 лет в Италии был опубликован первый для Европы чертеж бурового вращательного устройства для сооружения колодцев. Устройство имело буровую фрезу, иначе ее и не назовешь, она вращалась вручную за крестовину- перекладину.

Наконец, в документах гениального Леонардо да Винчи, датированных 1500 г., мы находим чертеж буровой установки с треногой, столь изящный, что не зная его происхождения, можно было бы счесть рисунок за современный эскиз инженерной разработки для ручного бурения. И неудивительно, деятельность Леонардо да Винчи поражает нас именно этой характерной особенностью, многое, созданное им, было переизобретено позднее.

В России первые скважины бурили на рассол в 12 веке. Существует описание сооружения скважины на рассол штанговым вращательным способом в 16 веке.

Предполагают, что скважины на воду в России впервые пробурили в 1370 году. Позже бурение на воду на глубину до 189 м ручным и механическим ударным способами применяли в Одессе, Петербурге, Риге.

Из каких этапов состоит бурение скважины?

Цикл строительства скважины можно условно поделить на несколько видов работ:

подготовительные работы к строительству буровой;
строительно-монтажные работы (сборка буровой, монтаж на новой точке);
подготовительные работы к бурению (осмотр и наладка оборудования);
проводка ствола и крепление;
бурение;
испытание скважины, сдача скважины в эксплуатацию;
демонтаж буровой установки, транспортировка на новую точку.

Какие строение и состав горных пород?

Горные породы, представляющие собой твердые поликристаллические тела, слагающие земную кору, состоят из зерен природных химических соединений, называемых минералами, и представляют собой агрегаты минеральных зерен. Основная масса горных пород образована несколькими десятками минералов, называемых породообразующими. К ним относятся полевые шпаты, кварц, амфиболы, пироксены, слюды, карбонаты, сульфаты и др.

Горная порода, состоящая из одного минерала, называется мономинеральной (известняк, доломит), а состоящая из нескольких минералов – полиминеральной (гранит, глина, полимиктовые песчаники и др.). По происхождению все горные породы делятся на три группы: магматические, осадочные, метаморфические.

Магматические или изверженные породы образовались из расплавленной силикатной магмы, поднимавшейся из недр земля к ее поверхности. Состоят они преимущественно из силикатов и алюмосиликатов. К ним относятся базальты, диабазы, граниты, габбро, диориты и др.

Осадочные породы образовались в результате разрушения горных пород и их накопления на поверхности земли или на дне рек и морей. В зависимости от происхождения они подразделяются на обломочные, глинистые, химические и биохимические породы.

Классификация обломочных горных пород по размеру частиц

Метаморфические породы – это глинистые сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор .

При оборудовании водоприемной части скважины необходимо знать размер частиц породы, в которой намечается установить фильтр, и количественное соотношение этих частиц.

Что такое вскрытие продуктивных пластов?

Под вскрытием понимается комплекс работ по разбуриванию пород и оборудованию скважины в интервале продуктивного пласта. В процессе разбуривания пласта и крепления ствола скважины должны быть приняты меры по предупреждению его загрязнения, т.е. сохранению естественной проницаемости. Задача последующего этапа вскрытия состоит в том, чтобы создать благоприятные условия для притока флюидов из пласта в скважину и устранить отрицательные последствия, которые могли произойти в процессе ее бурения и крепления.

Из чего состоит конструкция скважины?

До бурения скважины обосновывают и выбирают ее конструкцию. В понятие конструкции входит концентрическое расположение спущенных в скважину обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины спуска, высоты подъема закаченного за ними в скважину цементного раствора, диаметра долот, которыми бурят под каждую колонну.

Каждая колонна, спускаемая в скважину, имеет свое назначение и название. Первая, самая короткая, называется направлением. Она устанавливается до начала бурения и предохраняет устье скважины от размыва грунта циркулирующим буровым раствором. Вторая колонная, служащая для перекрытия неустойчивых верхних пород называется кондуктором. Низ кондуктора, как и низ всех спускаемых после него колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.

Колонна, перекрывающая некоторый интервал без выхода к устью скважины, называется хвостовиком (потайной колонной). Хвостовики часто применяют при креплении глубоких скважин.

Последняя колонна называется эксплуатационной. Она предназначена непосредственно для эксплуатации водоносного горизонта и устанавливается точно до его кровли. После вскрытия водоносного пласта, в него закладывается фильтровая колонна. Тип фильтровой колонны и фильтра выбирается в зависимости от пород, из которых состоит водоносный горизонт.

При оборудовании скважин фильтры подбирают согласно СНиП 11-31-74.

Какое значение имеет процесс цементирования скважин?

Процесс транспортирования (закачивания) цементного раствора в затрубное пространство получил название процесса цементирования скважин.

Цементирование скважин, особенно, глубоких, - наиболее ответственный этап их строительства. Значение цементировочных работ обуславливается тем, что они являются заключительным процессом, и неудачи при их выполнении могут свести к минимуму успехи предыдущей работы вплоть до потери скважины.

Успех цементировочных работ определяется техникой и технологией проведения процессов цементирования, качеством подготовительных работ, тампонажного материала и полнотой замещения бурового раствора тампонажным. При цементировании скважин на воду используется тампонажный цемент (портландцемент не ниже марки 500).

Какие аномалии обуславливаются особенностями структуры воды?

Простейшую формулу Н₂О имеет молекула парообразной воды (гидроль). Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение двух простых молекул (Н₂О)₂ – дигодроль, а в твердом состоянии – трех простых молекул (Н₂О)₃ – тригидроль.

В составе льда преобладают молекулы тригидроля, в составе водяного пара (при температуре выше 100°С) – молекулы гидроля, а в капельно-жидкой воде – смесь гидроля, дигидроля и тригидроля, соотношения между которыми меняются с изменением температуры.

Особенностями структуры воды обусловлены ее следующие аномалии:

наибольшую плотность вода имеет при температуре 4°С, с понижением температуры до 0°С или с повышением до 100°С плотность ее меняется;
объем воды при замерзании увеличивается примерно на 10%, при этом твердая фаза становится легче жидкой;
вода обладает высокой удельной теплоемкостью, которая с повышением температуры до 40°С уменьшается, а затем вновь увеличивается;
вода обладает весьма большой удельной внутренней энергией (318,8 Дж/кг);
вода замерзает при 0°С, с увеличением давления температура замерзания понижается и достигает своего минимального значения (-22°С) при давлении 211,5 МПа;
вода обладает наибольшим удельным количеством теплоты (2156 Дж/кг) при температуре 100°С;
вода обладает наиболее высокой диэлектрической проницаемостью при 20°С;
вода обладает самым большим поверхностным натяжением по сравнению с другими жидкостями.

При взаимодействии с щелочами вода ведет себя, как кислота, а при взаимодействии с кислотами – как основание. В процессе реакции металлов и воды выделяется водород. Вода вызывает процесс обменного разложения (гидролиз), взаимодействуя с некоторыми солями.

Чем нужно руководствоваться при выборе и оценке источников водоснабжения?

Выбор и оценку качества источника водоснабжения регламентирует ГОСТ 17.1.3.03-77 (СТ СЭВ 1924-79).

При выборе источника водоснабжения следует в первую очередь ориентироваться на артезианские (напорные) воды, надежно защищенные от внешнего загрязнения.

При отсутствии или невозможности использования таких источников необходимо переходить к другим источникам в следующем порядке:

межпластовые безнапорные воды (в том числе ключи и родники);
трещинно-карстовые воды при условии их особо тщательной гидрогеологической разведки и характеристики;
грунтовые воды, в том числе инфильтрационные, подрусловые и искусственно пополняемые;
открытые водоемы (реки, водохранилища, озера, пруды, каналы).

Классификация источников подземных вод по величине дебита

Что значит «классификация горных пород по буримости»?

Все горные породы независимо от их происхождения обладают определенной сопротивляемостью разрушению бурильным инструментом. Эта сопротивляемость, называемая степенью буримости, зависит от многих фактором, например, от твердости минеральных частиц, слагающих породу, от крупности, хрупкости, прочности цементирующего вещества, влагоемкости породы, вязкости и монолитности ее и т.д. Иными словами, степень буримости зависит от состава, строения, состояния и свойств породы, а также от вида и способа бурения.

В связи с этим для горных пород разработаны классификации по буримости, в которых к определенным категориям отнесены группы пород, равноценные или весьма близкие по трудности проходки их бурильным инструментом.

Классификация горных пород при бурении вращательным и ударно-канатным способами

Что такое «фильтрация»?

Движение подземных вод в водоносном горизонте, или так называемая фильтрация, происходит по порам и мелким трещинам горных пород. Отдельные струи движутся равномерно, без разрыва сплошного потока, с небольшими скоростями, параллельно одна другой. Такое движение подземной воды преобладает в природных условиях и называется ламинарным.

Закон ламинарного движения формулируется следующим образом: расход воды, фильтрующейся через определенную площадь (поперечное сечение) горной породы, прямо пропорционален этой площади, напору и обратно пропорционален длине пути фильтрации на данном участке потока. От зависит от некоторой постоянной величины – коэффициента фильтрации, свойственного данной породе.

Коэффициент фильтрации представляет собой расход воды через единицу площади поперечного сечения пласта при напорном градиенте, равном единице, и численно равен скорости фильтрации при единичном градиенте. Коэффициент фильтрации измеряется в м/сут.

Значение коэффициента фильтрации

Есть ли классификация подземных вод?

По Г. Н. Каменскому, в формировании пресных подземных вод основная роль принадлежит инфильтрации атмосферных вод. В зависимости от различных геолого-литологических и физико-географических условий, в которых происходит инфильтрация, могут формироваться подземные воды следующих основных типов.

грунтовые воды выщелачивания в условиях достаточно влажного климата;
грунтовые воды в засушливых районах при интенсивном испарении;
артезианские воды: с благоприятными условиями питания и стока, с крайне замедленным стоком или бессточные.

По условиям залегания и характеру водовмещающих пород подземные воды подразделяются на следующие группы:

поровые – в рыхлых отложениях;
пластовые – в пластах горных пород;
трещинные – в горных породах, пронизанных трещинами;
трещинно-жильные – в зонах тектонических нарушений;
трещинно-карстовые – в трещинах и карстовых полостях закарстовых пород.

По гидрогеологическим показателям подземные воды делятся на напорные и безнапорные.

По активной реакции pH подземные воды делятся на: сильнокислые, кислые, слабокислые, нейтральные, слабощелочные, щелочные.

Общая классификация подземных вод

Классификация подземных вод по температуре

Степень минерализации подземных вод

Существует классификация воды в грунтах:

Вода в форме пара
Связанная вода:

прочносвязанная (гигроскопическая) вода,
слабосвязанная вода,
капиллярная вода.

Свободная (гравитационная) вода
Вода в твердом состоянии
Кристаллизационная вода и химически связанная вода.

Каждая из приведенных классификаций подземных вод в той или иной степени используется при проектировании скважины, так как она конкретно указывает проектировщику на какую глубину, какой конструкции необходимо запроектировать скважину и какие насосы предусмотреть (напорные или безнапорные) в зависимости от характера вод.

В зависимости от величины сухого осадка (солесодержания), жесткости, количества железа и фтора проектировщик прежде всего предусматривает в проекте состав и вид очистки подземной воды для доведения ее до питьевого качества.

Что определяет качество воды?

Качеством воды называется совокупность свойств воды, обусловленная в основном концентрацией содержащихся в ней компонентов.

В состав воды в виде различных химических соединений входит около 50 элементов, многие из которых содержаться в малых количествах, но также влияющих на ее свойства. Природные воды всегда содержат несколько компонентов. В зависимости от размера частиц составляющих компоненты воды, различают:

растворенные компоненты, частицы которых находятся в состоянии молекулярной или ионной дисперсности (размер частиц менее 0,1 мкм). К ним можно отнести растворенные в воде газы (кислород, углекислый газ, сероводород, азот), а также катионы и анионы растворенных в воде солей кальция, магния, натрия, калия, хлора и др.
коллоидные компоненты,частицы которых находятся в состоянии высокой дисперсности (размер частиц 0,1 – 10 мкм). Эти компоненты могут быть органического и минерального происхождения. К органическим относятся гуминовые вещества и масла, а к минеральным – кремниевая кислота, соединения металлов и др.
грубодисперсные компоненты, имеющие размеры частиц больше 10 мкм.

Какими свойствами обладает вода?

При определении качества различают следующие свойства:

физические: температура, запах, вкус, привкус, прозрачность, муть и остаток, взвешенные вещества, электропроводимость.

Сравнительная таблица предельной концентрации солей, вызывающих вкусовые ощущения

химические: активная реакция, щелочность, жесткость, сухой остаток, железо, сульфаты и хлориды, азотсодержащие вещества, окисляемость, сероводород, растворенный кислород, мышьяк, фтор, медь, цинк, марганец, свободная углекислота, кремниевая кислота.
бактериологические: общее число бактерий, коли-титр, коли-индекс.

Что такое глина?

Глины могут образоваться в результате сноса мельчайшего ила, который реки несут в виде мути и который затем отлагается в спокойном воде.

Различают, кроме того, глины, образовавшиеся в результате деятельности ледника, а также представляющие собой конечный продукт разрушения преимущественно полевошпатовых и слюдистых пород в процессе выветривания (каолины и монтмориллонитовые глины).

Химический состав глин разнообразен. Кроме каолина (кремниевых соединений глинозема), в состав глин входят: мельчайшая кварцевая мука, железистые соединения, известь, доломит, иногда гипс и другие вещества.

Суглинки (песчаные глины) и супеси (глинистые пески) – это переходные горные породы от глин к пескам. По своему составу они представляют различные соотношения смеси песчаных и глинистых частиц.

Как определяется «радиус влияния скважины»?

Радиус влияния скважины – это расстояние от скважины, из которой проводится откачка, до границ ее влияния. Зона влияния скважины определяется гидродинамическим полем данной скважины.

Для хорошо изученных районов величину радиуса влияния рекомендуется определять опытным путем. Для малоизученных районов величину радиуса влияния ориентировочно можно рассчитывать по формулам или принимать по таблице их вероятных значений.

Радиус влияния в зависимости от удельного дебита скважины

Радиус влияния R, м

500-300

300-100

100-50

50-25

25-10

Удельный дебит, м³/ч

7,2

7,2-3,6

3,6-1,8

1,8-1,2

1,2-0,7

0,7

Вероятные значения радиуса депрессии (по Д.И. Щеголеву)

Таким образом, сооружение второй скважины на тот же горизонт в радиусе влияния первой, не имеет смысла. Поскольку они будут перебивать друг друга, и делить между собой рабочий дебит. Бурить вторую скважину, в радиусе влияния первой, если есть такая необходимость, можно только на другой водоносный горизонт или в виде резервной единицы.

Для чего проводится опытная откачка скважин?

Опытная откачка – один из основных видов работ, по результатам которых оценивают возможности отбора из скважин необходимого количества воды и ее качество.

По результатам опытных откачек определяют:

производительность скважины или группы скважин и зависимость дебита от динамического уровня воды;
устойчивость дебита, или понижения уровня во времени, или зависимость их изменения от времени и режима эксплуатации;
исходные данные для определения коэффициента фильтрации, радиуса влияния и коэффициента пьезопроводности;
качество воды;
связь водоносного горизонта, намечаемого к эксплуатации, с поверхностными водами или другими смежными горизонтами;
влияние водоотбора из скважины на другие близко расположенные водозаборные сооружения и возможную степень взаимодействия между скважинами.

Дебит скважины и динамический уровень можно считать установившимся, если в течение последних 24 ч откачки не происходит систематического снижения уровня и изменения дебита.

При каких условиях следует использовать роторное бурение?

Роторное бурение следует использовать при выполнении следующих условий:

хорошо изученный геолого-гидрогеологический разрез участка бурения;
заранее разведанные и опробованные водоносные горизонты, для которых имеется подробная характеристика качества и количества воды;
горизонты воды характеризующиеся большими напорами;
возможность проведения каротажа скважины;
возможность бесперебойной доставки воды и глины к месту бурения.

Каким требованиям должны соответствовать фильтры буровых скважин?

Фильтры буровых скважин должны отвечать следующим основным требованиям:

обеспечивать максимальный дебит скважины при минимальном понижении уровня воды в ней, то есть создавать минимальные входные сопротивления в прифильтровой зоне для сведения к минимуму затрат на подъем воды;
обладать необходимой механической прочностью;
иметь по возможности наибольшую площадь контакта с водоносной породой для обеспечения наименьших входных скоростей фильтрации;
при длительной эксплуатации быть достаточно устойчивыми против химической и электрохимической коррозии, водной эрозии, а также зарастания;
иметь конструкцию, которая обеспечивает возможность применения механических и химических методов восстановления проницаемости прифильтровых зон и фильтра, а также позволяет извлекать из скважины старый фильтр для замены его новым.

При работе фильтра пескование допускается лишь в начальный период при проведении строительных и опытных откачек.

Что такое «поры» в грунтах?

Структурные элементы, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами.

Типы пор дисперсных грунтов

Как подбирается фильтр?

Все фильтры для оборудования скважин на воду, по Д. Н. Башкатову, делят на пять типов:

трубчатые и каркасно-стержневые с дырчатой и щелевой перфорацией;
трубчатые и каркасно-стержневые с покрытием из проволоки, сетки, штампованного листа и ткани;
гравийно-обсыпные;
блочные;
гравитационные, основанные на использовании силы тяжести.

Какие буровые установки используются при вращательном способе бурения?

В настоящее время при бурении скважин на воду используются самоходные (на автошасси) и передвижные буровые установки:

при вращательном способе с прямой промывкой: УРБ-2; УРБ-2,5А; УРБ-3АМ; 1БА15В; УБВ-600
при вращательном способе с обратной промывкой: FA-12; 1БА15К.

Буровые установки для вращательного способа бурения с прямой промывкой

Буровые установки для вращательного способа бурения с обратной промывкой

Какое происхождение подземных вод?

Ниже поверхности земли встречаются три генетических типа воды: метеорная (атмосферная), погребенная (реликтовая) и магматическая (ювелирная) вода. Несомненно, большая часть подземных вод – это метеорная вода, которая поступает из атмосферы, выпадая в виде дождя или снега. Метеорная вода составляет почти 100% воды, участвующей в гидрологическом цикле.

Погребенная вода – это вода, сохранившаяся в пространстве между частицами осадочных горных пород еще с тех пор, когда они откладывались на дне океана. В погребенной воде содержаться растворенные соли, но по химическому составу она обычно отличается от современной морской воды.

Магматическая вода представляет собой воду, поступающую из магматических тел, расположенных на глубине, в которых первоначально может содержаться до 10% растворенной воды. Вода горячих источников в областях современного вулканизма, возможно, отчасти имеет магматическое происхождение.

Что такое гравийный фильтр?

Наиболее распространенный и эффективный тип фильтров, с точки зрения обеспечения длительной и устойчивой эксплуатации скважин, забирающих воду их средне- и мелкозернистых водоносных песков, - гравийный.

К гравийным относятся фильтры, у которых поверхность, контактирующая с водоносной породой, состоит из искусственно вводимого гравия или крупнозернистого песка, расположенных вокруг опорных фильтровых каркасов из перфорированных труб, проволочных и стержневых фильтров и др.

Гравийную обсыпку следует рассматривать как средство увеличения радиуса фильтра скважины, улучшения фильтрационных свойств пород в прифильтровой зоне и как конструктивный элемент, позволяющий увеличивать размер проходных отверстий, а следовательно, и скважность фильтровых каркасов. С применением обсыпки снижаются входные скорости, и удлиняется срок службы фильтров.

При эксплуатации подземных вод используют гравийные фильтры двух типов: опускные, которые устанавливают в скважины в готовом виде, и обсыпные, создаваемые в скважине путем засыпки или закачки гравия на забой по межколонному пространству.

Классификация способов создания гравийно-обсыпных фильтров

Какие есть конструкции гравийных фильтров, создаваемых в забое скважины?

Гравийные фильтры, создаваемые в забое скважины, устанавливают следующим образом. Сначала в скважину опускают фильтровый каркас какой-либо конструкции, а затем в зоне водоносного пласта проводят его обсыпку гравием, который засыпают в забой по межколонному пространству. В глубоких скважинах гравий на забой можно доставлять потоком промывочной жидкости с использованием различных приспособлений.

Когда сооружают гравийно-обсыпной фильтр в скважинах ударного бурения, фильтровый каркас в виде проволочного фильтра обсыпают гравием по мере подъема эксплуатационной колонны обсадных труб, извлекаемой из водоносного пласта.

Гравитационный способ создания гравийных обсыпок, при котором гравий осаждается вокруг фильтрового каркаса при свободном падении частиц на забой в межколонном пространстве под действием сил тяжести, - наиболее простой, но его рекомендуется применять только в скважинах глубиной до 100 м.

Гравийные обсыпки водозаборных скважин должны состоять из отсортированного, однородного по гранулометрическому составу гравия. Применение разнородных гравийных смесей может вызвать длительное пескование скважин и даже выход их из строя.

В мелкозернистых песках, а также среднезернистых, но при наличии вод, склонных к выведению солей на фильтрах, необходимо применять для скважин ударного бурения двухслойную и реже трехслойную обсыпки. Двухслойная гравийная обсыпка образуется вокруг фильтрового каркаса по мере извлечения из водоносного пласта эксплуатационной и вспомогательной колонн труб. Применение такой обсыпки в мелкозернистых песках позволяет увеличить в несколько раз размер щелей на фильтрационном каркасе, что уменьшит вероятность их зарастания в процессе эксплуатации.

Но многослойные обсыпки усложняют и удорожают сооружения скважин. Чем больше толщина гравийной обсыпки, тем больше производительность фильтра и устойчивее его работа.

При увеличении объема и контура обсыпки эффективность применения гравийных обсыпок разнозернистого состава увеличивается, а опасность суффозионного выноса уменьшается. Исходя из этого, рекомендуется принимать минимальную толщину слоя обсыпки 50 мм, стремясь по возможности ее увеличивать. Бурение скважин большого диаметра роторным способом с обратной промывкой забоя чистой водой облегчило работу по созданию таких обсыпок.

Схема скважины роторного бурения, оборудованной гравийным фильтром с уширенным контуром обсыпки, показана на рисунке.

Для создания гравийной обсыпки в глубоких скважинах лучше всего применять специальные устройства и приспособления, обеспечивающие принудительную подачу гравия в зафильтровое пространство. В нефтяной промышленности широко используют скважины уширенного контура, в которых в расширенную часть водоносного пласта гравий закачивают методом обратной циркуляции.

При внедрении этого метода в практику водоснабжения позволяет значительно снизить стоимость сооружения скважин и более широко использовать для водоснабжения водоносные горизонты, залегающие на большой глубине, часто представленные мелкозернистыми песками.

Гравийно-обсыпные фильтры рекомендуется применять для оборудования водоприемной части скважины в рыхлых породах при больших водоотборах.

От чего зависят состав и толщина гравийной обсыпки?

Подбор обсыпок при устройстве гравийных фильтров – один их наиболее ответственных этапов в комплексе работ, связанных с проектированием, сооружением и эксплуатацией водозаборных скважин.

Крупность гравийных (песчаных) частиц и число слоев обсыпки определяют, исходя механического состава песков, слагающих водоносный пласт на участке установки фильтра.

При устройстве многослойных фильтров особой внимание обращают на подбор слоя обсыпки, контактирующего с грунтом. Этот слой – основной, фильтрационный. Второй и последующие слои – каркасные, поддерживающие.

В зависимости от гранулометрического состава водоносных пород в качестве обсыпки можно использовать гравий, песчано-гравийные смеси и пески.

Что представляют собой каркасно-стержневые фильтры с проволочной обмоткой?

Каркасно-стержневые фильтры с проволочной обмоткой (рис) состоит из соединительных патрубков, металлических стержней, опорных поясов жесткости и спиральной обмотки из нержавеющей проволоки, представляющую собой фильтрующую поверхность.

Что представляют собой фильтры с круглой или щелевой перфорацией и проволочной обмоткой?

Трубчатый фильтр с проволочной обмоткой (рис) состоит из перфорированной трубы, опорной проволоки и спиральной обмотки из нержавеющей проволоки, представляющей собой фильтрующую поверхность; на концах трубы имеется стандартная резьба. Для соединения звеньев фильтра между собой применяются полумуфты. При соединении звеньев фильтра при помощи сварки на концах трубы должны быть фаски для сварки.

Обсадные трубы

Какие применяются фильтры с водоприемной поверхностью из штампованного просеченного листа?

Фильтр с водоприемной поверхностью из штампованного просечного листа на трубчатой основе (рис а) состоит из перфорированного трубчатого каркаса, по поверхности которого навита прокладочная проволока, резиновый или хлорвиниловый шнур диаметром 5..10 мм с шагом 60..100 мм. Проволоку или шнур закрепляют в начале и конце секции фильтра при помощи прижимных планок. Благодаря этой навивке между трубчатым каркасом и листом создается дренажное устройство, отводящее воду внутрь фильтра. Штампованный просечной лист из нержавеющей стали толщиной 0,7..1 мм с отверстиями различной конфигурации и скважностью от 18 до 25..30% накладывают на опорную проволоку и крепят прерывистым швом электросварки. Торцевые щели закрывают кольцами, приваренными к трубчатому каркасу.

Фильтр с водоприемной поверхностью из штампованного просечного листа на каркасно-стержневой основе (рис б) выполняют аналогично фильтрам на трубчатой основе, но без прокладочной спирали, то есть монтаж просечного листа осуществляют непосредственно по стержням каркаса.

Для чего используются герметичные оголовки скважин?

Оголовки скважин используются для обеспечения измерения уровней воды в скважине, монтажа и демонтажа водоподъемных механизмов, а также для предохранения скважины от попадания грунтовой воды, смазочных масел и посторонних предметов. Для этого наружную колонну обсадных труб в верхней части бетонируют на глубину 0,8 – 1 м радиусом 0,4 – 0,5 м.

Устье скважины, особенно предназначенной для питьевого водоснабжения, герметизируют. Герметизацию оголовков осуществляют уплотнительными сальниками, устанавливаемыми в отверстиях опорной плиты для ввода кабеля, проводов датчиков и трубки для замера уровней воды, а также резиновой прокладкой между опорной плитой и фланцем устьевого патрубка.

Что такое зона санитарной охраны?

Для водозаборов подземных вод устанавливаются два пояса санитарной охраны: первый – зона строгого режима и второй – зона ограничений.

Зона строгого режима предназначена для предотвращения случайного загрязнения воды непосредственно в водонапорных сооружениях. Согласно СНиП 11-31-74, устанавливаются следующие границы первого пояса: для надежно защищенных горизонтов – не менее 30 м, для незащищенных и недостаточно защищенных – не менее 50 м. Для одиночных скважин, располагаемых на территории объектов, исключающих загрязнение почвы, расстояние от них допускается уменьшить соответственно до 15 и 25 м. В пределах первой зоны запрещаются все виды строительства, проживание людей, выпас скота, применение для растений ядохимикатов, органических и некоторых видов минеральных удобрений.

В зоне ограничений запрещается сооружать объекты, опасные с точки зрения загрязнения подземных вод и нарушения нормальной эксплуатации водозаборов. Не допускается сброс хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод в подземные горизонты через скважины и горные выработки, а также запрещается проведение земляных работ с разрушением защитного слоя над водоносным горизонтом. Границы второго пояса должны находиться на таком расстоянии, чтобы загрязнения, попавшие в водоносный горизонт на границе и за пределами этого пояса, никогда не могли достигнуть водозабора.

Что такое раствор?

Раствором называют энергетически устойчивую гомогенную (однофазную) конденсированную систему непрерывного переменного состава, образованную несколькими равномерно распределенными компонентами, находящимися в динамическом взаимодействии.

Всякий раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. Если раздробленное вещество доведено в растворителе до молекулярного состояния, такая система называется молекулярным, или истинным раствором, или просто раствором.

Растворимостью называют количество вещества (в граммах), насыщающее 100 г растворителя при данных условиях.

Концентрацией называют содержание растворимого вещества в единице объема или массы раствора.

Наиболее распространены объемная, массовая, молярная, моляльная и нормальная системы концентраций.

Нормальным называется раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества.

Какой используется буровой инструмент при ударно-канатном и роторном бурении?

Буровой инструмент при ударно-канатном бурении:

Рабочий инструмент для разрушения породы (долото) и извлечения ее на поверхность (желонка), а также инструмент, который вместе с рабочим наконечником собирается в так называемый буровой снаряд (ударная штанга, ножницы, канат, канатный замок).
Инструмент для сборки снаряда – инструментальные ключи, затяжные трещотки.
Инструмент для работы с трубами – хомуты для труб, забивные головки, башмаки, забивной снаряд.
Ловильный инструмент.

Бурильный инструмент для вращательного (роторного и колонкового) бурения:

Породоразрушающий инструмент: долота для роторного (беспрерывного бурения), долота и коронки для колонкового бурения; долота-расширители.
Штропы для соединения элеватора с талевым блоком.
Ключи ручные типа РИК, двухшарнирные типа БУ-73-89, геологоразведочные, подвесные универсальные машинные типа УМК-1, машинные типа ОМН и цепные типа КЦМ.
Переходники типа П, муфтовые М, ниппельные Н.
Насосы для откачки пульпы.

Из чего состоит проект на скважину?

Водозаборне скважины, предполагаемые к бурению в районах с достаточной степенью гидрогеологической изученности, позволяющей определить параметры ее конструкции, проектируются как эксплуатационные.

В районах, слабо изученных в гидрогеологическом отношении, или на участках с невыдержанными гидрогеологическими и гидрохимическими условиями скважины проектируются как разведочно-эксплуатационные, глубина и конструкция которых корректируются в процессе бурения и опробования.

При выборе места заложения скважины должны быть учтены:

санитарные требования, исключающие загрязнения подземных вод с поверхности промышленными или естественными стоками;

экономические требования, обеспечивающие максимальное приближение скважины к потребителю;

геологические требования, исключающие возможность подсасывания воды из других более минерализованных водоносных пластов или взаимодействия проектируемой скважины с действующими;

условия рельефа местности, исключающие затопление устья скважины паводковыми водами.

Технический проект сооружения скважинного водозабора подземных вод состоит из следующих разделов: пояснительной записки, специальной и технологической частей, устройства и расчета зоны санитарной охраны, графического оформления, сметной документации.

Какие особенности производства буровых работ на воду учитывает в своей деятельности ТОВ Компания по водообеспечению «Бурвод»?

ТОВ Компания по водообеспечению «Бурвод» занимается бурением и обустройством скважин более 70 лет. Особенности производства диктуют определенную структуру предприятия и организацию деятельности, налаженную за многие годы. К основным организационно-экономическим особенностям производства буровых работ на воду следует отнести:

наличие широкого и динамического фронта работ, связанного с большим числом заказчиков, что вызывает необходимость частого перемещения технологического бурового оборудования и буровых бригад с одного места на другое;
индивидуальность гидрогеологических условий бурения каждой скважины, обусловленная наличием локальных водозаборов из одиночных скважин, разбросанных на большой территории;
разведочно-эксплуатационный характер бурения водозаборной скважины;
сложность оформления проектной и технической документации, связанная с получением права специального водопользования, геологическим и санитарным контролем за рациональным и правильным использованием запасов подземных вод;
необходимость специального гидрогеологического контроля за технологическим процессом сооружения водозаборной скважины;
наличие значительного объема подготовительно-заключительных работ, отвлекающих от основного процесса - бурения, снижающих экстенсивность использования и повышающих износ бурового оборудования;
технологическую необходимость ведения буровых работ по сменам;
малочисленный состав рабочих буровых бригад, работающих в отрыве от основных баз управлений и участков, а также в отрыве от семей, что обусловливает особый подход к формированию коллективов бригад с учетом фактора психологической совместимости работников;
трудности организационно-административного управления производством при высоких требованиях технологической дисциплины, обусловливающей своевременное и высококачественное проведение изоляционных, каротажных и других работ в скважинах, когда необходим выезд на объекты бурения специализированных служб компании, оснащенных цементировочными агрегатами, каротажными станциями и т.д.

Перечисленные организационно-экономические особенности производства буровых работ на воду требуют применения современных методов управления и их надежную взаимосвязь.

Что представляет собой себестоимость скважины?

Себестоимость сооружения водозаборной скважины характеризуется величиной всех произведенных буровой организацией затрат в денежной форме на сооружение скважин. Себестоимость показывает, во что фактически обошлась буровой организации сданная скважина. Себестоимость в условиях бурения скважин на воду часто определяют как сумму всех затрат на единицу продукции (1 м бурения).

Сметная стоимость выполненных работ по сооружению водозаборной скважины определяется путем оценки фактических объемов соответствующих видов работ по скважине, установленных на основании технического проекта и рабочих чертежей по единичным расценкам, ценникам с начислением по установленным нормам накладных расходов и плановых накоплений. В условиях бурения разведочно-эксплуатационных скважин на воду сметная стоимость определяется по фактически выполненной конструкции скважины и уточненного в процессе бурения геолого-технического разреза (категорийность бурения горных пород, обводненность их и т.д.).

Как работает «бригадная система» организации работ в Компании по водообеспечению «Бурвод»?

Бурение бригадами в условиях сооружения скважин на воду является одним из важнейших способов повышения производительности труда и качества работ, сокращения сроков сооружения скважин, экономного и эффективного расходования материалов.

Бригада и ИТР беспрерывно взаимодействуют и принимают на себя взаимные обязательства.

Бригада обязуется:

выполнять работы в установленные сроки и в точном соответствии с технической документацией, строительными нормами и правилами компании. Подчиняться соответствующему прорабу;
соблюдать правила хранения и рационально расходовать материалы, буровой инструмент и запчасти, выделяемые для производства работ, рационально использовать буровое и вспомогательное оборудование, автотранспорт, соблюдать требования охраны труда и правила техники безопасности.

Обязательства административного персонала Компании по водообеспечению «Бурвод»:

своевременное обеспечение строительства скважины технической документацией, буровым и вспомогательным оборудованием, буровым инструментом, материалами, конструкциями и приспособлениями для выполнения буровой бригадой работ, предусмотренных договором, в соответствии с графиком производства работ;
внедрение прогрессивной технологии бурения и освоения водозаборной скважины, рациональной организации работ в бригаде;
создание условий, обеспечивающих сохранность материалов (труб, цемента, глины и т. д.), бурового инструмента, фильтров и запасных частей, передаваемых бригаде;
осуществление инженерно-технического руководства сооружением скважины;
выполнение мероприятий по охране труда и техники безопасности.

Какие основные категории водопотребления?

При проектировании системы водоснабжения любого объекта, прежде всего, должно быть определено, сколько воды и какого качества требуется подавать данному объекту. Для решения этой задачи необходимо с возможной полнотой учесть всех возможных потребителей воды и установить их требования к количеству и качеству подаваемой воды.

Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Однако подавляющее большинство этих расходов может быть сведено к трем основным категориям.

расход воды на хозяйственно-питьевые (бытовые) нужды населения. Сюда входят все расходы воды, связанные с бытом людей: питье, приготовление пищи, умывание, стирка, поддержание чистоты жилищ и т. п. К этой же категории могут быть отнесены все расходы воды, необходимые для обеспечения благоустройства города или поселка: поливка улиц, зеленых насаждений и т. п.
расход воды для производственных (технических) целей на предприятиях промышленности, транспорта, энергетики, сельского хозяйства и т. п.
расход воды для пожаротушения.

Каким требованиям должны удовлетворять источники водоснабжения?

Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта;
обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей;
давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки;
обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств;
обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.

Из чего состоит стандартная система водоснабжения?

Система водоснабжения (населенного места или промышленного предприятия) должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку, если это вызывается требованиями потребителей, и подачу к местам потребления Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, входящие обычно в состав системы водоснабжения:

водоприемные сооружения, при помощи которых осуществляется прием воды из природных источников (скважина и т.д.);
водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения или потребления;
сооружения для очистки воды;
водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды к местам ее потребления;
башни и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей в системе водоснабжения.

Существует ли классификация систем водоснабжения?

Системы водоснабжения могут классифицироваться по ряду основных признаков.

По назначению различают:

системы водоснабжения (водопроводы) населенных мест (городов, поселков);
системы производственного водоснабжения (производственные водопроводы), которые, в свою очередь, различают по отраслям промышленности (водопроводы тепловых электростанций, водопроводы металлургических заводов и т. д.);
системы сельскохозяйственного водоснабжения.

По характеру используемых природных источников различают:

водопроводы, получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т.д.);
водопроводы, основанные на подземных водах (артезианские, родниковые и т. п.);
водопроводы смешанного питания — при использовании источников различных видов.

По способу подачи воды различают:

водопроводы самотечные (гравитационные);
водопроводы с механической подачей воды (с помощью насосов), а также зонные водопроводы, где вода подается в отдельные районы отдельными насосными станциями.

Какое оборудование используется для водопонижения?

Для откачки воды из водоносных горизонтов водопонижающие скважины оборудуются глубинными насосами с электродвигателями, погружаемыми ниже динамического уровня воды в ней (погружные насосы) и с электродвигателями, устанавливаемыми над устьями скважин (артезианские насосы). Наиболее распространены погружные насосы типа ЭЦВ.

Что такое зональность подземных вод?

При сооружении скважины обычно встречают две зоны подземных вод. В верхней части находится зона аэрации, в поровом пространстве которой может содержаться и вода, и воздух. Любая вода в этой зоне является подвешенной водой. Мощность зоны аэрации изменчива, так как ее нижняя граница определяется второй зоной, зоной насыщения, в которой поры заполнены подземными водами.

Зона аэрации разделяется на три подзоны: подзону увлажнения почвы, промежуточную подзону и капиллярную оболочку. Границы этих подзон могут быть нечеткими. Подзона увлажнения почвы расположена сразу же под поверхностью земли. Она имеет особое значение, поскольку именно из нее большинство растений получают воду. Часть подвешенной влаги испаряется прямо из почвы или посредством транспирации растениями.

Ниже капиллярной оболочки вода заполняет большую часть пор в почве или породе, так что в колодце, если выкопать его до этой глубины, будет стоять вода. Это – зона насыщения, а заключенные в ней воды называются грунтовыми водами. Если породы достаточно проницаемы, то из этой зоны с помощью скважин можно получать воду.

Что такое «буровая скважина»?

Буровая скважина представляет собой полость, сооружаемую в горных породах земной коры. Скважина имеет цилиндрическую форму и значительную протяженность (длину) при сравнительно малом поперечном сечении.

Устьем называют начало скважины, а конец – дном или забоем.

Стенкой скважины называют боковую поверхность полости или ствола скважины, а воображаемую линию, проходящую через центры поперечных сечений ствола – осью.

Проекция оси на вертикальную плоскость называется профилем, а на горизонтальную плоскость – планом скважины.(рис)

Расстояние между устьем и забоем скважины характеризует ее глубину или длину ствола. Поперечные размеры определяются диаметром ствола.

Положение ствола скважины характеризуется углами наклона ее оси. По этому признаку выделяюся скважины:

вертикальные, расположенные под углом n=90° к горизонту;
наклонные, расположенные под углом 0<n<90°;
горизонтальные, где n=0°.

Процесс изменения пространственного положения скважин называется искривлением, которое может оказаться чрезмерным, что требует особых мер борьбы с искривлением. Иногда, наоборот, возникает необходимость вызвать более интенсивное искривление скважин в желаемом направлении. Такой вид бурения называется направленным.

Что представляет собой «сооружение скважин»?

Сооружение скважин – сложный процесс, при котором выполняется ряд операции или работ, как правило, с использованием комплекса машин, механизмов и приспособлений, получившего название буровая установка.

Как правило, при сооружении скважин выполняются следующие работы:

если это необходимо, строительство коммуникации, буровых и подсобных помещений;
монтаж бурового оборудования;
бурение скважины;
демонтажные работы и консервация скважины.

Собственно, бурение скважин заключается в разрушении породы на забое и удалении продуктов разрушения, в результате чего формируется ствол скважины. Этот процесс сопровождается закреплением стенок ствола и выполнением спускоподъемных и других вспомогательных операции, без которых нельзя углубить ствол скважины.

Таким образом, все работы можно условно разделить на:

основные (связанные с процессом бурения и закрепления стенок скважины);
вспомогательные (строительные и монтажно-демонтажные работы, спускоподъемные операции, а также различные подготовительные и заключительные операции);
специальные (оборудование скважин фильтрами и водоподъемными средствами, борьба с осложнениями, взрывные работы в скважинах, ликвидация аварий, консервация и ликвидация скважин и др.)

Кроме того, в скважинах проводятся различные замеры и исследования, такие как: анализ воды, замеры статического и динамических уровней в скважинах, осмотр стенок скважины, отбор ориентированного керна, геофизические и другие виды исследований.

От чего зависит режим бурения скважин?

Все работы в процессе сооружения скважин выполняются по определенным технологическим схемам и в определенном технологическом режиме.

Технологическая схема – это способ и порядок или последовательность выполнения тех или иных операций.

Технологический режим характеризуется определенными параметрами процесса, протекающего при бурении скважин. К таким параметрам относятся скорость, сила и частота действий, которые определяют интенсивность и напряженность процесса.

Параметры режима бурения зависят от:

характер и свойства пород (твердость, абразивность, трещиноватость, устойчивость и др.);
глубина скважины;
состояние ствола скважины;
конструкция породоразрушающего инструмента и его качество;
техническая характеристика бурового оборудования;
назначение скважины.

Выполняемые в процессы сооружения скважин операции можно условно разделить на малый и большой циклы.

Малый цикл, включает операции, связанные непосредственно с углублением скважины и выполняемые в течение одного периода. Малый цикл характеризуется продолжительностью в часах или в станко-сменах и величиной углубления скважины за цикл.

Большой цикл, включает все операции, связанные с полным сооружением скважины, начиная со строительно-монтажных работ и заканчивая ликвидацией скважины.

Что такое долото?

Долото – основной породоразрушающий инструмент при глубоком вращательном бурении.

По характеру воздействия на породу все буровые долота можно классифицировать:

долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);
долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями или штырями, которые расположены на шарошках (шарошечные долота). Эти долота используются для бурения неабразивных и абразивных пород любой твердости.
долота истирающе-режущего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцовой части долота. Такие долота применяются для бурения тех же пород, что и долота дробыще-скалывающего действия.

Из чего состоит фильтровая колонна?

В зависимости от пород, слагающих водоносный горизонт, водоприемная часть скважины оборудуется фильтрами различных типов, но может быть и бесфильтровой.

Фильтры устанавливаются в водоносных горизонтах, представленных рыхлыми (галька, гравий, пески) или сильнотрещиноватыми породами (известняки, песчаники, граниты и т.д.), для предохранения их от обвалов и препятствия выноса породы водой.

Фильтровая колонна состоит из надфильтровой трубы, рабочей части фильтра и отстойника.

Надфильтровая труба должна иметь приспособление для спуска и подъема фильтра и герметизирующий сальник для перекрытия кольцевого зазора между фильтром и колонной обсадных труб.

Отстойник предназначен для сбора оседающих из жидкости механических примесей.

Фильтр является главным элементом фильтровой колонны. От правильного его выбора зависят продолжительность службы скважины и постоянство ее дебита.

Какие требования предъявляются к качеству воды для хозяйственно-питьевых целей?

Требования к качеству воды зависят от того, для каких целей она расходуется. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения согласно ГОСТ 2874-73 они сводятся к следующему.

Вода должна быть без запаха и привкуса, бесцветной и прозрачной с общей жесткостью до 10?² моль/л, содержанием сухого остатка до 1500 мг/л, железа до 1,0 мг/л.

Жесткость воды и содержание в ней железа не оказывают вредного влияния на здоровье человека, но такая вода неудобна для употребления в быту (ухудшается приготовление пищи, стирка, выпадают осадки).

Повышенные количества свинца, мышьяка, фтора вызывают отравления и хронические заболевания людей и животных. Однако при малом содержании фтора (<1 мг/л) возникает заболевание зубным кариесом, поэтому воду фторируют.

Присутствие аммиака, азотной, азотистой кислот, сероводорода, образующихся при распаде организмов, а иногда слишком большое содержание хлора в подземных водах служат косвенными показателями органического загрязнения.

Показателем загрязнения принята бактерия «кишечная палочка» («бактерия – коли»). Количество кишечных палочек в 1 л воды не должно быть более 3,а титр ее – не менее 300.

Что такое гидростатическое равновесие в системе «пласт – скважина»?

В процессе бурения скважина и вскрытый пласт образуют систему пласт – скважина. Промывочная жидкость давит на стенки скважины. Жидкости или газ, находящиеся в пласте, давят на стенки скважины со стороны пласта. Жидкости соприкасаются друг с другом через каналы фильтрации, пронизывающие стенки скважины, и представляют собой сообщающиеся сосуды.

Если в процессе бурения давление в скважине больше пластового, будет наблюдаться уход промывочной жидкости в пласт. Так называемое, поглощение. Это приводит к различного рода осложнениям в процессе бурения:

снижается уровень жидкости в скважине, что может вызвать обвалы стенок. Помимо этого, теряется промывочная жидкость, что приводит к дополнительным расходам;
осложняется контроль за процессом промывки;
загрязняются подземные воды.

Если же пластовое давление больше гидростатического давления промывочной жидкости, возникает обратный процесс – водопроявление – жидкость из скважины поступает на поверхность. Что также приводит к негативным последствиям:

загрязняется прилегающая к скважине территория;
резко ухудшается качество промывочной жидкости, что вызывает обрушение стенок скважины.

В процессе бурения давление жидкости в скважине изменяется. К гидростатическому добавляется давление, величина которого зависит от выполняемых в скважине технологических операций. Поэтому возможны условия, когда при бурении поглощение периодически перемежается с водопроявлением. Что также отрицательно сказывается на функциях промывочной жидкости.

Обеспечение равенства давлений в системе скважина – пласт, в процессе бурения, позволит избежать нежелательных осложнений при вскрытии проницаемых горных пород.

Какие свойства горных пород влияют на бурение скважин?

Горные породы, имеющие сложный состав и строение, обладают многими свойствами, влияющими на процессы бурения скважин и определяющими поведение пород при разрушении, формировании керна и ствола скважины. Большинство горных пород относятся к твердым телам, обладающим прежде всего механическими свойствами, которые определяют характер их поведения при воздействии силового поля, т.е. в процессе деформации. Ряд свойств горных пород проявляется и при действии на них среды, в частности, воды, содержащейся в земной коре или поступающей в скважину при бурении.

Классификация физических свойств горных пород

Классификация факторов, вызывающих неблагоприятное поведение пород при бурении скважин

Что такое устойчивость горных пород?

Устойчивостью горной породы является ее способность не обрушаться при обнажении и не разрушаться под действием различных факторов. Неустойчивые горные породы при обнажении обрушаются сразу же или со временем. Степень устойчивости пород зависит от многих факторов:

прочность – сила сцепления между частицами, коэффициент внутреннего трения;
физико-геологические свойства и состояние (трещиноватость, выветрелость, влажность и т.д.).

На устойчивость горных пород также влияют внешние физические и вещественные поля, которые воздействуют на нее при обнажении массива.

Классификация пород по устойчивости

Какие существуют способы разрушения горных пород?

Преобладающее большинство способов разрушения горных пород при бурении скважин заключается в механическом разделении некоторого объема твердой массы на элементы – частицы небольшого размера.