Бурение больших диаметров скважин

Скважины большого диаметра | ГЕОС

Наиболее распространенный диаметр скважин для автономного частного водоснабжения варьируется от 114 до 133 мм. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить потребности одного дачного участка. Однако пользователи часто предпочитают бурить коллективные скважины, предназначенные для водоснабжения нескольких домов. В этом случае небольшого диаметра будет недостаточно, поскольку одним из основных факторов, определяющих дебет водозаборного сооружения, является величина поперечного сечения ствола скважины. Так, к примеру, средняя производительность составляет:

при диаметре 114-133 мм — 1-3 м3/ч;
при диаметре 127-154 мм — 1-5 м3/ч;
при диаметре 168 мм — 3-10 м3/ч.

Как видите, о промышленных объемах воды здесь не может быть и речи. Именно поэтому для водоснабжения фермерских хозяйств, крупных коттеджных поселков, производственных предприятий и т.д., используют глубинные артезианские скважины большого диаметра. Так же из-за высокой производительности их называют промышленными.

В зависимости от типа грунта на участке бурения, назначения водозаборного сооружения, используемого насосного оборудования и других факторов, диаметр большой артезианской скважины может достигать 1200-2000 мм. Но, как правило, он все же меньше. Чаще всего величина поперечного сечения промышленной скважины составляет 400-600 мм. При этом ее дебет может достигать 100 м3/ч и более.

Назначение скважин большого диаметра

В соответствии с местом применения артезианские скважины на воду делятся на те, что используются для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд, и те, которые применяются для обеспечения нужд промышленности. К числу первых можно отнести водозаборные сооружения, предназначенные для снабжения коттеджных поселков, многоквартирных домов, садово-огороднических хозяйств и т.д. Что же касается второй группы скважин, имеющих большой диаметр, то их сооружают на предприятиях различных отраслей промышленности, в крупных фермерских хозяйствах и пр.

Кроме того, по назначению водозаборные сооружения этого типа делятся на скважины:

для целей водоснабжения;
на минеральные воды;
на промышленные подземные воды;
на промышленные рассолы;
на термальные воды.

Также следует отметить, что скважины большого диаметра используются в разработке полезных ископаемых. Но поскольку они не имеют отношения к водоснабжению, мы не будем их подробно рассматривать.

Технология бурения скважин большого диаметра

Выбор способа бурения зависит от многих факторов, в том числе от характера грунта на участке, величины поперечного сечения ствола, глубины залегания водоносного горизонта и т.д. Как правило, при строительстве скважин большого диаметра используют один из двух методов:

Ударно-канатное бурение. Технология позволяет бурить скважины глубиной до полукилометра и диаметром до 2000 мм на рыхлых, песчаных, валунно-галечниковых и полускальных грунтах, в том числе в условиях отсутствия воды, когда невозможно использовать бурение с промывкой. Ударно-канатный способ предполагает разрушение породы с помощью снаряда весом до 1500 кг, который сбрасывается в ствол скважины. Частота ударов может составлять 40-50 в минуту. Разрушенная порода удаляется из скважины с помощью желонок (полых труб, оснащенных клапаном). Недостаток этого метода состоит в низкой скорости прохода — не более 5-7 метров в час.
Роторное бурение с промывкой. Если в непосредственной близости от участка есть природный или искусственный источник воды, используют роторное бурение. С помощью данного метода можно бурить скважины глубиной 200 и более метров, при этом диаметр ствола может достигать 1500 мм. Технология предполагает, что разрушение грунта выполняется постоянно вращающимся инструментом, на который действует вертикальная нагрузка, создаваемая весом бурового снаряда. Удаление разрушенного грунта из скважины осуществляется за счет обратной промывки водой. Одним из главных преимуществ данной технологии является сокращение времени бурения — при прочих равных условиях скорость прохода увеличивается в 10-12 раз по сравнению с ударно-канатным методом.

Иногда помимо описанных выше способов при строительстве промышленных скважин большого диаметра применяют шнековое бурение. Однако следует оговориться, что данная технология имеет множество ограничений. В частности она не подходит для бурения на скальных, вязких, сыпучих породах, а также на плывунах. Кроме того, максимальный диаметр скважины при шнековом бурении не превышает 800 мм, а глубина — 50-100 метров. Учитывая это, становится понятно, почему данный метод не нашел широкого применения и используется довольно редко.

geos2005.ru

Статьи про бурение скважин

На сегодняшний день наиболее распространенный диаметр обсадной трубы для частной скважины составляет 133 мм. Данного параметра с лихвой хватает для того, чтобы обеспечить загородный дом стабильной водой объемом до 3 м³/ч. Учитывая наш многолетний опыт организации системы водоснабжения в Московской области, можно смело утверждать, что именно диаметр 133 мм является наиболее популярным вариантом при бурении скважины. Благодаря такой конструкции можно обеспечить водой все точки водоразбора в доме, а также баню и мойку для автомобиля. Популярность выбора такого диаметра основа на очень низкой вероятности одновременного включения всех кранов в доме на полную мощность.

При бурении скважин большого диаметра необходимо помнить, что с увеличением диаметра обсадной трубы повышается и общая стоимость буровых работ. В некоторых случаях достаточно просто выбрать более мощное насосное оборудование, чтобы увеличить производительность текущей скважины. В остальных случаях придется бурить скважину большего размера.

Чтобы не ошибиться с выбором диаметра и мощности скважины, специалисты обязательно выполняют предварительный расчет водопотребления. Для этого им нужно знать количество человек, которые будут проживать в доме, а также необходимое количество точек водоразбора.

Какого диаметра бывают скважины?

Итак, самый оптимальный диаметр скважины – это 133 мм. Следующим после него идет показатель 159 мм. Такая скважинная конструкция обеспечивает водой объемом до 5 м³/ч, что хватит для 10 одновременно открытых кранов. Данный вариант подойдет для многоэтажного коттеджа, большого гостевого дома или бассейна.

Далее идет обсадная труба диаметром 168 мм. Ее дебит составляет до 10 м³/ч. Такая конструкция обладает очень большой мощностью и может справиться с любыми задачами индивидуального характера. Такая скважина уже больше считается промышленной и может даже считаться коллективной, поскольку ее производительности хватит сразу для нескольких коттеджей.

Также существуют промышленные скважинные конструкции диаметром от 168 до 600 мм. Их мощность может доходить до 100 м³/ч. Глубина таких скважин обычно достигает нескольких сотен метров. Промышленная артезианская скважина обладает очень большой мощностью. Такой вариант может применяться для коттеджного поселка, производственного предприятия, фермерского хозяйства и др. Кроме того, использование промышленной скважины имеет и свои преимущества:

собственная система водоснабжения;
бесперебойная подача воды;
стабильное качество воды.

В общем, перед бурением скважины большого размера всегда составляется уникальный проект, в котором учитываются потребности заказчика и геологические особенности местности. Только после этого мастера буровой компании выбирают диаметр обсадной колонны и приступают к буровым работам.

aquaprofi-burenie.ru

Диаметры бурения скважин под эксплуатируемые трубы

Диаметры бурения скважин, обсадных труб и насосного оборудования

В процессе обустройства автономной системы водоснабжения важную роль играет не только глубина источника, но и диаметры бурения. От этого параметра напрямую зависят объем, сложность и общая стоимость проекта. К тому же, на основании данного фактора возможно заранее определить эксплуатационные характеристики и метод обслуживания конструкции. Поэтому определение величины рациональнее всего произвести заблаговременно, еще в момент проектирования.

Диаметры бурения: причина значимости

Под словосочетанием “диаметры бурения” подразумевается сечение эксплуатационной колонны, внутри которой располагается насосное, водоподъемное и прочее сопутствующее оборудование. Буровой инструмент при возведении всегда имеет большее сечение, особенно при организации двухколонной конструкции. Подобные источники обустраивают в том случае, когда существует необходимость предотвратить смешивание смежных водоносных горизонтов. Водозаборная эксплуатационная колонна размещается внутри, вторая конструкция — снаружи, защищая первую от проникновения верхних прослоек.

Чем больше диаметр используемых труб, тем больше производительность системы водоснабжения. Причин несколько:

Большой объем фильтрационного пространства. Появляется возможность добывать больший объем жидкости за одно и то же время из одного и того же горизонта;
Более мощное оборудование имеет достаточно большие габариты. Если пространство позволяет таковое установить, это увеличивает производительность и делает процесс обслуживания или ремонта значительно проще.

Важно помнить, что увеличение среза при работе делает итоговую смету заметно больше. К данному вопросу следует подойти рационально и проектировать скважину исходя из реальных потребностей.

Бурение скважин: диаметр эксплуатационных труб

Данный параметр напрямую зависит от сечения отработанного отверстия. В процессе бурения обсадная служит защитой от осыпания стенок грунта внутрь устья. По завершении работ по выработке она остается на исходном месте, с внешней стороны заливается бетонной смесью. Только после бетонирования можно приступать к дальнейшему обустройству и вводу к точке потребления. Материалом изготовления эксплуатационных колонн могут быть:

Асбестоцемент;
Металл;
Пластик.

Первый вариант имеет самую большую выслугу лет в данном направлении. Асбестоцемент нейтрален в химическом плане, долго служит и не подвергается коррозии. Наряду с этим он достаточно хрупок, работать с ними может далеко не каждый, важно обладать немалым опытом взаимодействия с подобным сырьем.

Стальные конструкции более прочные, способны выдержать активные физические и механические воздействия, что является важным фактором при работе с почвой, пласты которой имеют возможность смещаться. Срок службы превышает отрезок в полвека, рынок предоставляет большое разнообразие сечений.Из недостатков выделяют подверженность коррозии, что сказывается на химическом составе ресурса: ржавчина насыщает воду железом.

Долгожителем считается последний вариант. Пластиковые трубы служат дольше аналогов, легки и просты в установке, не подвергаются коррозии, имея заведомо меньшую стоимость. Вместе с этим существуют ограничения. Например, в плане работы с подвижной почвой.

Ширина сечения труб зависит не от выбранного материала, а от проектируемого источника. Эксплуатационная колонна абиссинского источника имеет срез в 50 миллиметров. Более подверженный заиливанию песчаный горизонт подразумевает срез в 125 миллиметров. Артезианские глубины обустраивают с сечением от 90 до 165 сантиметров в зависимости от назначения.

Диаметры бурения и насосное оборудование

Ширина обсадной колонны и габариты насосного оборудования находятся в прямой зависимости друг от друга. При расположении зеркала воды не глубже 9 метров от поверхности применяют самовсасывающие поверхностные насосные станции, идущие в комплекте с дополнительным оборудованием. Обсадная может иметь в сечении 50 миллиметров, чтобы пометить в себе шланг или водоподъемную трубу.

Если это расстояние больше 9 метров, в ход идут погружные помпы, работающие на значительной глубине. Самый миниатюрный экземпляр имеет в сечении порядка 80 миллиметров. Соответственно, калибр обсадной должен быть в некоторой степени больше. Всегда должен оставаться некий зазор (минимум в 2 миллиметра по всему радиусу), не позволяющий помпе застрять в устье, полностью заблокировав функционирование источника. При использовании вибрационных глубинных агрегатов это расстояние оставляют еще большим, чтобы не допустить разрушение конструкции.

Чтобы подобрать оптимальный размер устья источника, разберитесь в требованиях к сроку эксплуатации, определите финансовые возможности. Узкие конструкции составляют проблему при необходимости обслуживания, ремонта. Более габаритные — стоят немалых средств. Обратитесь к специалистам в поисках идеального решения.

kimberia.ru

Диаметр скважины

Внутренний диаметр эксплуатационной колонны считается диаметром скважины. Что зависит от диаметра скважины, и какие размеры эксплуатационной трубы предпочтительнее при организации автономной системы водоснабжения частного дома?

Больше диаметр скважины – выше стоимость бурения

Цена услуг на бурение скважины пропорциональна ее размеру – глубине и диаметру. Чем больше диаметр обсадной колонны, тем сложнее и дольше осуществляется бурение. Для работы понадобится серьезное и дорогое буровое оборудование. При этом стоить помнить, что диаметр рассчитывается не по размеру шахты, а по габаритам обсадной и эксплуатационной колонн.

Скважина большого диаметра более производительная

При одной и той же мощности водоносного пласта скважина с большей площадью фильтровой зоны будет более производительна, то есть, чем больше диаметр фильтра скважины (скважность фильтра), тем больше воды можно добывать из скважины за единицу времени.

Выбор диаметра обсадной колонны

Размеры обсадной колонны зависят от типа насосного оборудования и материала самой трубы.

Скважина с погружным насосом

Зазор между стенкой эксплуатационной колонны и погружным насосом должен быть не менее 6 мм, то есть, насос наружным диаметром 100 мм нужно опускать в скважину, внутренний диаметр которой не может быть менее 106 мм. Четыре дюйма (100 мм) – это наиболее популярный размер насосов для скважин. Моделей с такими размерами на рынке насосного оборудования больше всего.

Существуют и более узкие насосы (76 мм). Их можно монтировать в скважине с эксплуатационным диаметром 90-100 мм. Недостаток этих насосов – высокая цена по сравнению с четырехдюймовыми.

Снижение стоимости бурения скважины за счет уменьшения ее диаметра скажется в дальнейшем на увеличение расходов на приобретение насосного оборудования и обслуживание скважины. Самые популярные размеры эксплуатационных труб:

стальные – 127 мм;
пластиковые – 125 мм.

Скважина под насосную станцию

Инновационным предложением на рынке насосного оборудования на настоящий момент считаются самовсасывающие насосы с выносным эжектором, который погружается в скважину. Такая станция способна поднять воду с глубины до 50 м. В этом случае, выбирая диаметр скважины, следует учесть размеры эжектора. В среднем модели выносных эжекторов имеют наружный диаметр от двух до четырех дюймов (50-100 мм), поэтому под такое насосное оборудование следует выбирать стандартный диаметр трубы 125-127 мм.

spb-burenie.ru

Модернизация инструмента для бурения вертикальных технических скважин большого диаметра

В.А. Хоменко, д.т.н., проф.,
В.В. Хоменко, к.т.н., ст. преподаватель, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Буровой способ проходки технических скважин большого диаметра имеет очевидные преимущества перед буровзрывным способом в связи с резким сокращением вспомогательных работ. В то же время эффективность этого способа проходки в значительной степени зависит от прочностных характеристик породоразрушающих органов буровых инструментов и характера взаимодействия их с породой.

С учетом вышесказанного проведен комплекс мероприятий по модернизации бурового инструмента для бурения технических скважин большого диаметра, направленных на повышение его стойкости и улучшение технологических характеристик процесса бурения.

Бурение технических скважин большого диаметра по технологии, принятой на горнодобывающем предприятии, производится с последовательным расширениям диаметра скважин по ступеням: 0.193 м; 0.450 м; 0.813 м; 1.219 м; 2.0/2.4 м. При этом пилотную скважину бурят с помощью шарошечного долота диаметром 0.193 м коническими шарошками, а расширение полученной скважины до диаметра 1.219 м производят с помощью литых цилиндрических шарошек. Дальнейшее расширение скважины осуществляют с помощью дискового расширителя до диаметра 2.0 м или 2.4 м.

Объектом модернизации явился буровой инструмент расширителя, представляющий собой набор дисков диаметром от 0.414 до 0.788 м. В набор входит 24 диска. Расширительное бурение осуществлялось в одну ступень до диаметра 2.0 или 2.4 м. Выбор объекта модернизации связан с низкой стойкостью дискового породоразрушающего инструмента и недостаточной эффективностью разрушения им горных пород.

Так, механическая скорость бурения при расширении скважины до диаметра 0.450 м составила 14.6+10–4 м/с, диаметра 0.813 м – 10.8+10–4 м/с, диаметра 1.219 м – 6+10–4 м/с, диаметра 2.4 м – 1.5+10–4 м/с. При этом стойкость конических и цилиндрических шарошек, используемых при расширении скважин до диаметров 0.450–1.219 м составила 300 м, а стойкость дисковых шарошек – 60 м (с учетом двукратного восстановления породообразующего органа).

Породоразрушающая часть дисковых шарошек расширителей диаметром 2.0/2.4 м представляет собой гладкую кольцевую поверхность, наплавленную рэлитом. Разрушение кольцевой части забоя происходит за счет образования канавок на разрушаемом уступе породы при перекатывании диска и скалыванию породы в сторону обнажения под воздействием значительных по величине осевых нагрузок.

Анализ взаимодействия дисков с забоем показывает, что наряду с качением дисков по кольцеобразному уступу имеет место проскальзывание дисков по породе, что приводит к повышенному износу его породоразрушающей части. При этом разрушение породы происходит, в основном, за счет статических нормальных и касательных усилий, возникающих при взаимодействии дискового инструмента с забоем.

Следовательно, для повышения эффективности разрушения породы необходимо изменить характер взаимодействия инструмента с забоем, что было достигнуто за счет модернизации породоразрушающего органа дисковой шарошки. Модернизация дисковой шарошки заключается в том, что породоразрушающая часть ее выполнена из отдельных сегментов 1, в которых закреплены твердосплавные вставки 2, 3 (рис. 1).

Радиус кривизны сегмента r меньше радиуса дисковой шарошки R, что обеспечивает получение рабочей поверхности переменной кривизны в сечении перпендикулярном оси инструмента. При бурении дисковая шарошка перекатывается по забою выработки. При этом твердосплавные вставки 2 создают кольцевые углубления, а калибровочные твердосплавные вставки 3 формируют стенку скважины.

В связи с тем, что радиус кривизны сегментов r выполнен меньше радиуса дисковой шарошки R, твердосплавные вставки 2, находящиеся в средней части сегмента, производят удар по кольцевому забою, при этом на забой передаются высокие динамические нагрузки, что приводит к интенсивному разрушению горной породы.

Промышленные испытания модернизированных дисковых шарошек проведены на горнодобывающих предприятиях при бурении технических скважин диаметром 2.4 м. Расширительное бурение скважины осуществляли в одну ступень с помощью дискового расширителя БЕ-241, оснащенного 24 модернизированными дисковыми шарошками диаметром от 0.414 до 0.788 м.

Горные породы, в которых осуществлялась проходка технических скважин большого диаметра, представлены, в основном, песчаниками крепостью f = 4–6 по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Налегающие породы и почва – сильно обводненные песчаники той же крепостью. Песчаники – тонкозернистые, мелкозернистые и крупнозернистые породы от грязно-белой до темно-серой и черной окраски. Цемент песчаников поровый, по составу глинистый и частично регенерационный кварцевый. Песчаники составляют 40–70%, мощность прослоев их до 15 м. Кроме того, встречаются прослои алевролитов и глин мощностью от 0.3 до 1.2 м. Глинистые минералы представлены каолинитом и диккитом. Темно-серая окраска обусловлена наполнением цемента органическим веществом. Алевролиты обладают зеленовато-серой до темно-серой окраской, плотные, включают слойки белового кварцевого песка. В обломочной фракции присутствует кварц, различные слюды, растительный детрит. Размер обломков 0.03–0.15 мм, количество – 70–80%. Цемент базальтный, глинистый, преимущественно каолинитовый.

Результаты испытаний подтвердили высокие эксплуатационные характеристики модернизированного инструмента: при увеличении средней механической скорости бурения в 1.5 раза, достигнуто повышение стойкости твердосплавного вооружения в 5 раз. Величина средней механической скорости составила 1.56+10–4 м/с против 1.0+10–4 м/с при использовании серийных дисков; стойкость модернизированных дисков составила 300 м против стойкости серийных наплавленных дисков 60 м.

Журнал "Горная Промышленность" №3 2009, стр.42

mining-media.ru

Конструкция скважин на воду

Конструкция скважины на известняк, обсадные трубы для скважин водоснабжения

Выбор диаметра обсадной трубы зависит от требуемого количества воды и определяется габаритами скважинного насоса (более мощный насос имеет больший диаметр).

Для отдельного коттеджа достаточно производительности скважины от 1 до 3 куб. м/ч, что соответствует расходу воды из 6-ти одновременно открытых точек водоразбора. В этом случае достаточно начального диаметра бурения и применения обсадных туб диаметром 114 - 133 мм.

Для большого коттеджа с большим количеством санузлов, отдельным домом для прислуги. Рекомендуем Вам бурение скважины большого диаметра под обсадную трубу 159 мм. В такую скважину необходим более мощный насос, больших размеров.

Скважина обсаживается стальной трубой до известняка – это надежно защитит стенки скважины от обрушения. Цементация затрубного пространства изолирует артезианский водоносный горизонт от поверхностных загрязнений и дополнительно укрепит скважину.

Конструкция скважины

Конструкция скважины зависит от особенностей геологической обстановки в точке бурения и определяется комбинацией обсадных труб различных диаметров.

Под диаметром обсадной трубы скважины понимается максимальный начальный диаметр обсадной трубы, доходящей до известняка.

Если заявлено, что диаметр обсадной трубы 133 мм, то это означает, что труба диаметром 133 мм идет до водоносного известнякового слоя.

конструкция скважины с одинарной обсадкой

конструкция скважины с двойной обсадкой

конструкция скважины на воду с кондуктором

Далее, в известняке бурится водоносный открытый ствол, обычно до 10 м и диаметром 98 мм. В половине случаев этого достаточно для функционирования скважины.

Иногда возникает необходимость дополнительной, второй обсадки скважины трубой меньшего диаметра. Следующий размер обсадной трубы за трубой диаметром 127 мм (см. Рис 2) идет труба диаметром 108 мм.

При сложной геологии возникает необходимость третьей обсадки, уже диаметром 89 мм. Но такие случаи – редкость.

Например:

скважина диаметром 127 мм с переходом на диаметр 108 мм, рассчитана на производительность до 3 куб.м. воды в час и скважинный насос 3 дюйма
скважина диаметром 159 мм с переходом на диаметр 127 мм, рассчитана на производительность до 5 куб.м. воды в час и диаметр насоса 4 дюйма

Таким образом, в половине случаев скважину характеризует один диаметр обсадной трубы, а в половине – два диаметра: первой и второй обсадки.

По геологии встречаются случаи, когда необходимо ставить кондуктор на обсадную трубу скважины. Но в этом случае под диаметром скважины понимается диаметр обсадной трубы, которая садится на известняк, а в паспорте скважины говорится, что у скважины есть кондуктор определенного диаметра.

От диаметра скважины зависит возможность применения скважинного насоса той или иной мощности и, соответственно, производительность скважины.

Позвоните, чтобы узнать дополнительную информацию

uralburstroi.ru