Буровые работы
Бурение поисково-оценочной скважины предусматривается с целью изучения геологического строения и гидрогеологических условий территории, оценки фильтрационных свойств пород и качества подземных вод, обоснования проектного дебита и категории запасов подземных вод. При производстве работ предусматривается бурение 1 скважины на водоносный подольско-мячковский карбонатный горизонт (C2pd-mč). Глубина бурения скважины определяется необходимой глубиной вскрытия водовмещающих пород целевого водоносного горизонта и составит 65 м. Бурение скважины выполняется без отбора керна. По окончании бурения в скважине проводятся геофизические исследования, после чего скважина оборудуются фильтровой колонной диаметром 273 мм и подготавливается к опытно-фильтрационным работам. Диаметр фильтровой колонны определён исходя из максимально суточного водоотбора (заполнение пожарных резервуаров ) - 873,092 м3/сутки с использованием погружного насоса типа ЭЦВ8-40-60. После проведения ОФР скважина оборудуется оголовком, устьевая часть – цементным замком во избежание засорения скважины и загрязнения подземных вод.
Выбор и обоснование конструкции скважины Конструкция и технология сооружения скважины выбрана исходя из необходимости получения геолого-гидрогеологической информации для решения поставленных геологических задач и оценки запасов подземных вод целевого водоносного горизонта, а также технических возможностей сооружения скважины.
Конструкция скважины определяются с учетом:
Технология бурения скважины
Бурение скважины будет осуществляться самоходной буровой установкой с вращателем роторного типа (станок УРБ-3А3 или аналогичный станок). При бурении предусматривается следующая последовательность проведения работ. Скважина до глубины 5 м бурится трёх шарошечным долотом Д-490 мм под «кондуктор». По окончании бурения интервал крепится обсадными трубами Д-426 мм. Производится цементация затрубного пространства в интервале 5-0 м, цементная пробка в дальнейшем разбуривается (высота пробки – 1 м). Далее до глубины 16 м скважина проходится долотом диаметром 393,7 мм с промывкой глинистым раствором. По окончании бурения интервал крепится глухими обсадными трубами Д-377 мм (перед спуском колонны интервал прорабатывается). Производится цементация затрубного пространства в интервале 16-0 м, цементная пробка в дальнейшем разбуривается (высота пробки – 5 м). Далее ствол скважин в интервале 16-65 м бурится долотом Д-349,2 мм с промывкой технической водой. По окончании бурения в скважине проводится комплекс геофизических исследований, после чего в скважину устанавливается фильтровая колонна Д-273 мм с выводом на дневную поверхность (перед спуском колонны интервал прорабатывается). По завершению сооружения, скважина промывается чистой водой. После выполнения комплекса опытно-фильтрационных работ скважина консервируется. Устье скважины цементируется и оборудуется оголовком, исключающим несанкционированный доступ в ствол скважины. Конструкция поисково-оценочной скважины и объемы буровых работ приведены в таблицах 5.1 и 5.2.
Таблица 5.1 Расчет объемов бескернового бурения
Таблица 5.2 Конструкция скважины
Расчет объема бескернового бурения по категориям пород по буримости (ФЕР-04-2001) приведены в таблице 5.3.
Таблица 5.3 Расчет объема бескернового бурения по категориям пород по буримости
Исходя из принятой конструкции скважины, ниже приведен расчет необходимого количества обсадных труб и фильтров (табл. 5.4, 5.5). Фильтры изготавливаются в механических мастерских подрядной буровой организации. Обсадные трубы и фильтры остаются в скважине.
Таблица 5.4 Расчет количества обсадных труб, оставляемых в скважине
Рабочая часть фильтра представляет собой трубчатый фильтр-каркас с щелевой перфорацией, расположенной по поверхности трубы в шахматном порядке. Скважность – не менее 25 %. Для скважины с фильтровой колонной Д-273 мм и производительностью 40 м3/ч необходимая длина рабочей части фильтра составляет 34,1 м. Ориентировочно (корректируется по результатам геофизических исследований) рабочая часть фильтра устанавливается в интервале 25,0-59,1 м (длина 1 фильтра – 3,1 м; 3,1 х 11 = 34,1 м).
Конструкция скважины определяются с учетом:
- необходимости достижения оптимального дебита скважины с целью повышения достоверности определяемых гидрогеологических параметров;
- применения эрлифта для обеспечения более эффективного расшламования скважины после бурения;
- использования погружного насоса типа ЭЦВ8 или его импортного аналога для проведения опытной откачки.
Технология бурения скважины
Бурение скважины будет осуществляться самоходной буровой установкой с вращателем роторного типа (станок УРБ-3А3 или аналогичный станок). При бурении предусматривается следующая последовательность проведения работ. Скважина до глубины 5 м бурится трёх шарошечным долотом Д-490 мм под «кондуктор». По окончании бурения интервал крепится обсадными трубами Д-426 мм. Производится цементация затрубного пространства в интервале 5-0 м, цементная пробка в дальнейшем разбуривается (высота пробки – 1 м). Далее до глубины 16 м скважина проходится долотом диаметром 393,7 мм с промывкой глинистым раствором. По окончании бурения интервал крепится глухими обсадными трубами Д-377 мм (перед спуском колонны интервал прорабатывается). Производится цементация затрубного пространства в интервале 16-0 м, цементная пробка в дальнейшем разбуривается (высота пробки – 5 м). Далее ствол скважин в интервале 16-65 м бурится долотом Д-349,2 мм с промывкой технической водой. По окончании бурения в скважине проводится комплекс геофизических исследований, после чего в скважину устанавливается фильтровая колонна Д-273 мм с выводом на дневную поверхность (перед спуском колонны интервал прорабатывается). По завершению сооружения, скважина промывается чистой водой. После выполнения комплекса опытно-фильтрационных работ скважина консервируется. Устье скважины цементируется и оборудуется оголовком, исключающим несанкционированный доступ в ствол скважины. Конструкция поисково-оценочной скважины и объемы буровых работ приведены в таблицах 5.1 и 5.2.
Таблица 5.1 Расчет объемов бескернового бурения
|
№ скважины |
Проектная глубина скважины, м |
Диаметр бурения, мм интервал, м |
Кол-во скв. |
Объем буровых работ, п. м. |
|
1 |
65 |
490/0-5 х 393,7/5-16 х 349,2/16-65 |
1 |
65 |
|
№ скважины |
Интервал бурения, м |
Диаметр бурения (расширения), мм |
Диаметр обсадных труб, мм |
Тип фильтра |
Примечание |
|
1 |
0-5 |
490 |
426 |
Щелевой фильтр Д-273 мм |
Кондуктор |
|
5-51 |
393,7 |
377 |
|||
|
51-87 |
349,2 |
273 |
Таблица 5.3 Расчет объема бескернового бурения по категориям пород по буримости
|
Категория пород по буримости ФЕР-04-2001 |
Количество п.м на скважину |
Количество скважин |
Всего, п. м. |
|
III |
15 |
1 |
15 |
|
VII |
50 |
1 |
50 |
|
Итого |
65 |
1 |
65 |
|
Цементные пробки V категории |
6 |
1 |
6 |
Таблица 5.4 Расчет количества обсадных труб, оставляемых в скважине
|
№ п/п |
Номера скважин |
Расход труб с разбивкой по диаметрам, м |
||
|
Д-426 мм |
Д-377 мм |
Д-273 мм |
||
|
1 |
Скважина 1 |
5,6 |
16,6 |
65.6 |
|
Итого |
5,6 |
16,6 |
65.6 |
|
Таблица 5.5 Расчет необходимого количества фильтров
Для предотвращения несанкционированного доступа в ствол скважины, после выполнения комплекса опытно-фильтрационных работ, устье скважины закрывается специальным герметичным оголовком. Необходимо будет изготовить 1 оголовок. Работы по бурению поисково-оценочной скважины будут выполняться подрядной буровой организацией.
ГИС будут выполнены стандартным комплексом ГИС, применяемым для гидрогеологических скважин. Этот комплекс включает следующие методы:
Таблица 5.7 Технико-экономические показатели
Таблица 5.8 Проектные данные по скважине, комплекс и условия выполнения геофизических работ. Исследования в масштабе 1:200
Геофизические исследования в скважине будут выполняться силами подрядной организации.
1) Прокачка скважины
проектируется для подготовки скважины после бурения к проведению ОФР с целью максимальной очистки ствола скважин от бурового шлама, восстановления естественного состояния пород в прифильтровых зонах, оценки возможной производительности скважины и понижения уровня, определения оптимальной конструкции водоподъемного оборудования при последующей откачке. Прокачка выполняется эрлифтом от 1 компрессора при спуско-подъемных операциях посредством лебедки буровой установки с ДВС. Диаметр водоподъёмных труб 108 мм, диаметр воздушных труб 50 мм. Продолжительность одной прокачки, исходя из опыта работ, составляет 1 сутки (3,43 бр/см). После возмущения водоносного пласта (прокачка) требуется контроль за полнотой восстановления уровня в горизонте с целью достоверного определения времени возможного начала последующей опытной откачки, предварительной оценки степени возмущения горизонта и фильтрационных параметров. Как правило, после прокачек восстановления уровней до исходных статических (перед прокачкой) не наблюдается, так как на их положение оказывает влияние естественный режим снижения или повышения уровней в горизонте в целом. Истинный статический уровень после прокачки может быть как существенно выше, так и ниже по сравнению с уровнем перед прокачкой. В связи с этим возможность начала откачки определяется не только по абсолютной величине положения восстановленного уровня, но и по величине темпа (скорости) восстановления. По опыту работ установлено, что при темпе восстановления 1-2 см в час, возможно переходить к собственно откачке, а наложение на откачку незначительного темпа восстановления не приводит к существенным ошибкам в определении расчетных параметров. В случае начала откачки до установления указанного темпа восстановления, влияние восстановления на определяемые параметры весьма существенно, ошибка может достигать 20-30%. Чрезмерное «затягивание» начала откачки приводит к непроизводительным затратам (простоям откачечной бригады). После прокачки, по данным наблюдений за восстановлением строятся полулогарифмические графики зависимости , что позволяет предварительно оценить фильтрационные параметры водоносных горизонтов, определить оптимальность полученного при прокачке дебита применительно к фильтрационным свойствам горизонта («полнота» возмущения горизонта), уточнить конструкцию водоподъемного оборудования для откачки и обосновать оптимальную частоту измерений уровней при откачке. Исходя из вышеизложенного, продолжительность наблюдений за восстановлением уровня после прокачки составит 1 сутки (3,43 бр/см).
2) Опытная откачка
выполняется с целью определения фильтрационных параметров целевого водоносного горизонта, оценки его водообильности и качества подземных вод. Откачка производится погружным насосом ЭЦВ6-10-110 с питанием от передвижной электростанции. Продолжительность откачки, с учетом опыта работ, составляет 3 суток (10,29 бр/см), наблюдений за восстановлением уровня после откачки – 1 сутки (3,43 бр/см). Для оценки качества подземных вод в конце откачки из скважины отбирается проба воды. Опытно-фильтрационные работы в поисково-оценочной скважине будут выполняться силами подрядной организации.
|
Номера скважин |
Количество скважин |
Диаметр труб, мм |
Изготовление фильтров, п.м |
|
Скважина 1 |
1 |
273 |
34,1 |
Геофизические исследования в скважине
Геофизические исследования в скважине (ГИС) будут выполняться для решения следующих основных геологических задач: уточнения геологического строения разреза, положения и литологии водовмещающих пород и водоупоров, предварительной оценки фильтрационных параметров целевого водоносного горизонта.ГИС будут выполнены стандартным комплексом ГИС, применяемым для гидрогеологических скважин. Этот комплекс включает следующие методы:
- гамма-каротаж (ГК) в интервале 0-65 м;
- кавернометрия в интервале 0-65 м;
- видеометрия в интервале 0-65 м;
- электрический каротаж ( ПС, градиент и потенциал-зонды) в интервале 16-65 м;
- резистивиметрия в интервале 10-65 м.
Таблица 5.7 Технико-экономические показатели
|
Показатели |
Проектные данные |
|
Назначение скважины |
поисково-оценочная |
|
Вид и тип используемых каротажных установок |
СКС-1-АУ-01 |
|
Расстояние от базы предприятия до скважины, км |
100 |
|
Группа дорог |
2 |
|
Угол заложения скважины к горизонту |
90° |
|
Номер скважины |
Метод каротажа |
Интервал каротажа, м |
Объем ГИС, п.м. |
|
1 |
ГК |
0-65 |
65 |
|
КС (2 зонда) |
16-65 |
49 |
|
|
кавернометрия |
0-65 |
65 |
|
|
резистивиметрия |
10-65 |
55 |
|
|
видеометрия |
0-65 |
65 |
Опытно-фильтрационные работы (ОФР)
Целью ОФР является изучение водообильности и фильтрационных свойств целевого водоносного горизонта и оценки качества подземных вод. Учитывая требования технического задания, особенности проведения буровых работ и опыт ОФР на других объектах, для решения поставленных задач проектом предусматривается проведение прокачки скважины и опытной откачки.1) Прокачка скважины
проектируется для подготовки скважины после бурения к проведению ОФР с целью максимальной очистки ствола скважин от бурового шлама, восстановления естественного состояния пород в прифильтровых зонах, оценки возможной производительности скважины и понижения уровня, определения оптимальной конструкции водоподъемного оборудования при последующей откачке. Прокачка выполняется эрлифтом от 1 компрессора при спуско-подъемных операциях посредством лебедки буровой установки с ДВС. Диаметр водоподъёмных труб 108 мм, диаметр воздушных труб 50 мм. Продолжительность одной прокачки, исходя из опыта работ, составляет 1 сутки (3,43 бр/см). После возмущения водоносного пласта (прокачка) требуется контроль за полнотой восстановления уровня в горизонте с целью достоверного определения времени возможного начала последующей опытной откачки, предварительной оценки степени возмущения горизонта и фильтрационных параметров. Как правило, после прокачек восстановления уровней до исходных статических (перед прокачкой) не наблюдается, так как на их положение оказывает влияние естественный режим снижения или повышения уровней в горизонте в целом. Истинный статический уровень после прокачки может быть как существенно выше, так и ниже по сравнению с уровнем перед прокачкой. В связи с этим возможность начала откачки определяется не только по абсолютной величине положения восстановленного уровня, но и по величине темпа (скорости) восстановления. По опыту работ установлено, что при темпе восстановления 1-2 см в час, возможно переходить к собственно откачке, а наложение на откачку незначительного темпа восстановления не приводит к существенным ошибкам в определении расчетных параметров. В случае начала откачки до установления указанного темпа восстановления, влияние восстановления на определяемые параметры весьма существенно, ошибка может достигать 20-30%. Чрезмерное «затягивание» начала откачки приводит к непроизводительным затратам (простоям откачечной бригады). После прокачки, по данным наблюдений за восстановлением строятся полулогарифмические графики зависимости , что позволяет предварительно оценить фильтрационные параметры водоносных горизонтов, определить оптимальность полученного при прокачке дебита применительно к фильтрационным свойствам горизонта («полнота» возмущения горизонта), уточнить конструкцию водоподъемного оборудования для откачки и обосновать оптимальную частоту измерений уровней при откачке. Исходя из вышеизложенного, продолжительность наблюдений за восстановлением уровня после прокачки составит 1 сутки (3,43 бр/см).
2) Опытная откачка
выполняется с целью определения фильтрационных параметров целевого водоносного горизонта, оценки его водообильности и качества подземных вод. Откачка производится погружным насосом ЭЦВ6-10-110 с питанием от передвижной электростанции. Продолжительность откачки, с учетом опыта работ, составляет 3 суток (10,29 бр/см), наблюдений за восстановлением уровня после откачки – 1 сутки (3,43 бр/см). Для оценки качества подземных вод в конце откачки из скважины отбирается проба воды. Опытно-фильтрационные работы в поисково-оценочной скважине будут выполняться силами подрядной организации.
Отбор проб подземных вод и лабораторные исследования проб воды
Для изучения химического состава и качества подземных вод предусматривается отбор 1 пробы воды из поисково-оценочной скважины в конце опыта при проведении ОФР. Лабораторные исследования водных проб выполняются аккредитованными лабораториями:- 1 общий химический анализ воды и определение отдельных микрокомпонентов (фтор, марганец, бор, алюминий, медь и полифосфаты).
- Определения элементного состава 1 пробы воды. Используемые лабораторией методы атомной спектрометрии (масс-спектральный с индуктивно-связанной плазмой и атомно-эмиссионный индуктивно-связанной плазмой) позволяют определить 70 элементов, но при характеристике качества воды учитываются только те нормируемые элементы, определения которых предусматривается этим методом (определение содержания элементов по ГОСТ Р-51309-99).
- 1 определение цианидов.
- определение качества подземных вод на соответствие СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 2.1.4.2580-10, включая определение химических элементов и вредных веществ, в том числе: нефтепродуктов, ПАВ, фенольного индекса, линдан, ДДТ, 2,4-Д, определение радиологических показателей (удельные суммарные альфа-активность и бета-активность, радон-222), микробиологические показатели. Данным видам анализа будет подвергнута 1 проба воды.
Таблица 5.8 Лабораторные исследования
|
Виды химических анализов |
Количество анализов |
|
Общий химический анализ |
1 |
|
Определение микрокомпонентов |
1 |
|
Соответствие СанПиН 2.1.4.1074-01 |
1 |
|
Микробиологический анализ |
1 |
|
Анализ органических соединений |
1 |
|
Радиологический анализ |
1 |
|
Определение микрокомпонентов |
1 |
|
Анализ органических соединений (цианиды) |
1 |