СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МЕЛИОРАТИВНЫХ РАБОТ Российский патент 2003 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к проблемам мелиорации и может использоваться для осушения земель от избыточной влаги, полива или деминерализации, выведенных из сельхоз-оборота земель.

Известен способ осуществления мелиоративных работ по А.с. СССР 1824481, МПК Е 02 В 11/00, по которому отрывают горизонтальные траншеи, укладывают дренажные трубы и засыпают фильтрующий материал в траншеи, а потом засыпают грунт.

Недостатком этого способа является то, что при прорыве глубоких траншей разрушается слой почвы, и грунт, имеющий плохие плодородные свойства, оказывается на поверхности, а плодородный слой почвы засыпается в канавы. Кроме того, отрыв канав глубиной в несколько метров требует значительных энергетических затрат.

Известен способ осуществления мелиоративных работ по А.с. СССР 1772318, который в основном повторяет описанный выше способ, но при этом не применяют засыпку фильтрующего материала.

Отсутствие засыпки фильтрующего материала резко снижает эффективность системы при ее эксплуатации для осуществления мелиоративных работ и, кроме того, повторяются все недостатки описанного ранее способа.

Известен способ осуществления мелиоративных работ по патенту РФ на изобретение 1694774 (прототип), по которому для подпочвенного орошения путем формирования в грунте вертикальной полости в течение всего времени формирования полости осуществляют уплотнение ее стенок с вдавливанием в них абразивного материала, который одновременно укрепляет стенки и обеспечивает дренаж жидкости в более глубокие слои почвы.

Недостатками способа являются необходимость вывода участка из сельхозоборота на время проведения работ и низкая точность ориентации проводки скважин.

Задачами создания изобретения являются разработка технологии проведения горизонтальных скважин без вывода участка из сельхозоборота и точность проводки скважин.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в способе осуществления мелиоративных работ, включающем прокладку горизонтальных скважин под плодородным слоем участка, установку перфорированных обсадных труб, размещение вокруг них фильтрующего материала и проведение работ по осушению или деминерализации, под участком бурят, по меньшей мере, одну горизонтальную двухустьевую скважину, устанавливают в нее перфорированные обсадные трубы, через которые в зону около наружной поверхности обсадных труб подают водную суспензию песка или минеральных нерастворимых в воде гранул. Прокладку горизонтальных двухустьевых скважин под плодородным участком осуществляют без его вывода из сельхозоборота.

Бурение скважин преимущественно осуществляют посредством буровой установки, содержащей в своем составе породоразрушающий инструмент в форме плоской пластины, установленной под углом к колонне бурильных труб, и телеметрическую систему, передающую на поверхность сведения об азимуте, угле наклона скважины к горизонту и положении отклонителя, совмещенного с породоразрушающим инструментом.

Дополнительно с одной стороны участка, например против водоема, возводят подземный барьер локализации загрязнения, для этого бурят одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин, расположенных в вертикальной плоскости, устанавливают перфорированные обсадные колонны и цементируют пространство между ними.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1...6, где:
на фиг.1 приведена схема реализации способа для мелиорации земель,
на фиг.2 - это же вариант реализации способа в плане,
на фиг. 3 - пример реализации способа с применением подземного барьера локализации загрязнения,
на фиг. 4 - пример реализации способа с подземным барьером локализации загрязнения в плане,
на фиг.5 и 6 - устройство для технической реализации способа.

Примеры реализации способа
Пример 1
Для осуществления мелиоративных работ на участке 1 (фиг.1), который представляет собой плодородный слой земли 2, неплодородный слой 3, например песок, и водонепроницаемый слой 4 (обычно глина), были пробурены двухустьевые горизонтальные скважины 5, имеющие устья 6. В скважины были установлены перфорированные обсадные трубы 7 с отверстиями 8 на глубине не ниже водонепроницаемого слоя 4. На поверхности смонтирован коллектор 9 и насос 10. В двухустьевые горизонтальные скважины 5 под большим давлением подавалась водная суспензия песка или нерастворимых в воде гранул, которая выходила через отверстия 8 обсадных труб 7 для образования дренажного слоя. Потом насосом 10, подсоединенным к коллектору 9, откачивался избыток влаги из-под поверхности участка 1 для его осушения от избытка воды.

Для деминерализации производился полив участка 1 и соленная вода откачивалась насосом 10.

Пример 2
Если участок земли находится на берегу водоема (фиг.3 и 4), то велика вероятность попадания удобрений и минеральных солей веществ в водоемы. Для предотвращения этого со стороны водоема возводят подземный барьер локализации загрязнения 11. Для этого дополнительно бурят или одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин 12, расположенных в вертикальной плоскости. Каждая скважина 12 имеет два устья 13. В эти горизонтальные двухустьевые скважины 12 устанавливают перфорированные обсадные трубы 14 с отверстиями 15. Заливают пространство между ними цементом. Нижняя горизонтальная двухустьевая скважина 12 выполняется на уровне водонепроницаемого слоя (глины) 4. Вредные вещества задерживаются барьером локализации загрязнения 11 и не попадают в водоемы.

В обоих случаях бурение выполнялось с применением бурового комплекса, приведенного на фиг. 5 и 6. Этот комплекс содержит бурильную установку 16, породоразрушающий инструмент 17, совмещенный с отклонителем, и забойную телеметрическую систему 18, содержащую датчики измерения углов: азимута, горизонта, положение отклонителя, блок электроники и передающее устройство (датчики и другие электронные компоненты на фиг.1-6 не показаны). На поверхности размещены антенна 19, приемное устройство 20 и компьютер 21 с монитором 22.

Работает устройство следующим образом. Осуществляется забуривание скважины под углом α (фиг.5). Для этого одновременно осуществляют поступательное и вращательное движение породоразрушающего инструмента 17 (фиг.6). Сигнал, содержащий информацию об углах траектории скважины в районе породоразрушающего инструмента 17 с забойной телеметрической системы 18, передается через слои 2 и 3 и улавливается антенной 19, потом подается на приемное устройство 20 и далее - на компьютер 21. При отклонении проектной траектории от заданной оператор прекращает вращательное движение породоразрушающего инструмента 17, производит его ориентацию в окружном направлении и продавливает не вращая на определенное расстояние. В результате траектория скважины корректируется.

Предложенная система позволяет обеспечить точность прокладки скважин с отклонением от проектных величин менее чем на 1^o.

Применение изобретения позволило:
1. Обеспечить более эффективные мелиоративные мероприятия по восстановлению почв, содержащих излишнюю влагу.

2. Вводить в эксплуатацию минерализованные почвы, выведенные из сельхозоборота.

3. Повысить точность прокладки скважин.

4. Получать информацию о процессе бурения в темпе проведения работ.

5. Упростить процесс управления бурением.

6. Полностью автоматизировать процесс бурения.

7. Предотвратить прорыв минеральных солей, удобрений и других вредных веществ в водоемы.

8. Улучшить экологическое состояние окружающей среды.

Изобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано в осушении при избытке влаги и деминерализации при насыщении солями. Способ осуществления мелиоративных работ включает прокладку горизонтальных скважин под плодородным слоем участка, установку перфорированных обсадных труб, размещение вокруг них фильтрующего материала и проведение работ по осушению или деминерализации. Под участком бурят, по меньшей мере, одну горизонтальную двухустьевую скважину. В скважину устанавливают перфорированную обсадную трубу. Через трубу подают водную суспензию песка или минеральных нерастворимых в воде гранул. Бурение осуществляют посредством буровой установки. Установка содержит в своем составе породоразрушающий инструмент в форме плоской пластины, установленной под углом к колонне бурильных труб, и телеметрическую систему. Телеметрическая система подает на поверхность сведения об азимуте, угле наклона скважины к горизонту и положении отклонителя, совмещенного с породоразрушающим инструментом. Дополнительно с одной стороны участка, например против водоема, возводят подземный барьер локализации загрязнения. Для этого бурят одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин, расположенных в вертикальной плоскости. Устанавливают в скважины перфорированные обсадные трубы и цементируют пространство между ними. Использование изобретения позволит провести эффективные мелиоративные мероприятия по восстановлению почв, содержащих избыток воды. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ осуществления мелиоративных работ, включающий прокладку горизонтальных скважин под плодородным слоем участка, установку перфорированных обсадных труб, размещение вокруг них фильтрующего материала и проведение работ по осушению или деминерализации, отличающийся тем, что под участком бурят, по меньшей мере, одну горизонтальную двухустьевую скважину, устанавливают в нее перфорированную обсадную трубу, при этом через скважину в зону около наружной поверхности обсадной трубы подают водную суспензию песка или нерастворимых в воде гранул.2. Способ осуществления мелиоративных работ по п.1, отличающийся тем, что прокладку горизонтальных двухустьевых скважин под плодородным слоем участка осуществляют без его вывода из сельхозоборота.3. Способ осуществления мелиоративных работ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что бурение скважин осуществляют посредством буровой установки, содержащей в своем составе породоразрушающий инструмент в форме плоской пластины, установленной под углом к колонне бурильных труб, и телеметрическую систему, передающую на поверхность сведения об азимуте, угле наклона скважины к горизонту и положении отклонителя, совмещенного с породоразрушающим инструментом.4. Способ осуществления мелиоративных работ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дополнительно с одной стороны участка, например против водоема или по периметру участка, возводят подземный барьер локализации загрязнения для чего бурят одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин, расположенных в вертикальной плоскости, устанавливают перфорированные обсадные трубы и цементируют пространство между ними.