 |
Бесфильтровую эксплуатацию используют, когда водоносные горизонты представлены устойчивыми, необрушающимися трещиноватыми скальными и полускальными породами, мелкозернистыми пылеватыми песками и когда водоносные пески залегают под прочной водоупорной кровлей. Бесфильтровые скважины (рис. 19.3) сооружаются путем бурения ствола до продуктивного пласта и последующего вымывания из него песка в количестве, достаточном для создания каверны (опрокинутой воронки), объем которой обеспечивает требуемый приток воды без пескования. Рис.19.3 Бесфильтровая скважина Расчет бесфильтровой скважины проводится с целью определения размеров полости, обеспечивающей необходимую пропускную способность, и выяснения устойчивости кровли сформированной полости. |
Проектный дебит (Q м3/ч) бесфильтровой скважины ориентировочно может быть подсчитан по формуле
(19.10)
где R - радиус полости, м; Vф - скорость фильтрации, м/ч; α - угол естественного откоса (α≈20-25°)*. (*Свободная поверхность откоса рыхлой горной породы сохраняет свой наклон под некоторым углом к горизонтальной плоскости, называемым углом естественного откоса.)
Скорость фильтрации
υф=η1η2k(1-П)(ρп-1), (19.11)
где η1=0,7÷0,8 - коэффициент запаса; η2 - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости фильтрации в зависимости от угла откоса песка, для мелкозернистого песка η2=0,9, для среднезернистого η2=0,8, для крупнозернистого η2=0,74; k - коэффициент фильтрации; П≈0,3-0,4 -пористость песка; ρп — плотность пород водоносного пласта.
Радиус полости
(19.12)
Устойчивость пород кровли определяется следующим образом:
(19.13)
где: h1 - высота свода естественного равновесия пород кровли, м;
ƒ - коэффициент крепости пород 
Породы кровли обрушаться не будут, если давление воды на непроницаемую кровлю будет больше столбика породы в пределах свода естественного равновесия:
h1γк<(H-S)γв. (19.14)
где: Н-превышение статического уровня воды над кровлей водоносного горизонта, м; S - понижение уровня при откачке, м; γк - относительная плотность пород кровли (γк=2,5-3).
Учитывая (19.13) и (19.14) условие устойчивости можно представить в виде:
(19.15)
Дополнительным условием устойчивости пород кровли является условие:
h1≤<0,75m, (19.16)
где: m - мощность устойчивых пород кровли, м.
Если неравенства выполняются, породы кровли (в случае их непроницаемости) не обрушаются и бесфильтровую скважину проектировать можно.
После цементирования эксплуатационной колонны продолжают бурение в пределах водоносного слоя на глубину 1,5-2 м от кровли, после чего начинают разработку полости.
Формирование водоприемной полости производится эрлифтной откачкой с помощью компрессоров (типа ДК - 9М или др.). На первом этапе откачки во избежание образования песчаных пробок в скважину опускается колонна труб, по которой подается вода от бурового насоса, входящего в комплект буровой установки. После разработки каверны в зоне пласта подача воды прекращается.
При сдаче скважины в эксплуатацию производительность водозабора должна быть меньше производительности при опытной откачке в 1,3-1,5 раза.
В пылеватых и тонкозернистых песках, а также в случае недостаточно устойчивой
кровли в водоприемную воронку может быть засыпан гравий.
