УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Российский патент 2023 года по МПК E03B3/06 E21B43/12 

Изобретение относится к сфере недропользования, а именно к средствам разработки залежей подземных вод.

Известно устройство гидроимпульсного воздействия на водоносные горизонты знакопеременными ударными волнами.

Недостаток устройства заключается в кратковременном восстановлении проницаемости и водоотдачи водоносных горизонтов, ограниченные временем действии ударных механизмов, расположенных в скважине [Д.Н.Башкатов. Справочник по бурению скважин на воду. Москва, Недра, 1979, с. 515-516].

Прототип изобретения - устройство для разработки залежей подземных вод, включающее наземную емкость с патрубком для отвода воды потребителям, систему, состоящую из нисходящей и восходящей скважины, связанные плавным изгибом по направлению циркуляции воды, обсаженные фильтровыми колоннами [Евразийский патент №040271, кл. Е21В43/12, опубл. 16.05.2022].

Недостатки прототипа - ограниченные возможности силового воздействия ударных волн на водоносный горизонт, что снижают эффективность разработки залежей подземных вод.

Задача изобретения - повышение эффективности разработки залежей подземных вод.

Технический результат - достижение устойчивой проницаемости и увеличение водоотдачи водоносного горизонта, обеспечением стабильной циркуляции воды в системе скважин и наземной емкости.

Это достигается тем:

что в известном устройстве для разработки залежей подземных вод, включающем наземную емкость с патрубком для отвода воды потребителям, систему, состоящую из нисходящей и восходящей скважин, связанных плавным изгибом по направлению циркуляции воды, обсаженных фильтровыми колоннами, согласно изобретению, скважины выполнены уступообразными, меньшим диаметром переходящими в промежуточный ствол связки скважин плавным изгибом, обсажены фильтровой колонной до уступа, на котором в полости фильтровой колонны нисходящей скважины герметично установлена съемная пробка с каналом, соосным со скважиной, и по диаметру равным промежуточному стволу и внутреннему диаметру фильтровой колонны восходящей скважины, при этом на стенке фильтровой колонны нисходящей скважины выполнены сквозные отверстия, в верхней части восходящие к осевой линии скважины, в нижней части нисходящие к последней, трубопроводы подачи воды в нисходящую скважину и подъема воды по восходящей скважине плавным поворотом соединены с фильтровыми колоннами гладкоствольным способом «труба в трубу»;

cовокупностью отличительных признаков изобретения, скважины выполнены уступообразными, меньшим диаметром переходящими в промежуточный ствол связки скважин плавным изгибом, обсажены фильтровой колонной до уступа, на котором в полости фильтровой колонны нисходящей скважины герметично установлена съемная пробка с каналом, соосным со скважинами, и по диаметру равным промежуточному стволу и внутреннему диаметру фильтровой колонны восходящей скважины, трубопроводы подачи воды в нисходящую скважину и подъема воды по восходящей скважине плавным поворотом соединены с фильтровыми колоннами гладкоствольным способом «труба в трубу», движение центрального ядро потока цилиндрической формы происходит в установившемся ламинарном режиме, без образования зон турбулентности и вакуумов с минимальными возможными потерями напора, обеспечением стабильной циркуляции воды в системе скважин и наземной емкости;

признаком изобретения - на стенке фильтровой колонны нисходящей скважины выполнены сквозные отверстия, в верхней части восходящими к осевой линии скважины, в нижней части нисходящие к последней, достигается стабильно разнонаправленное воздействие знакопеременных ударных волн боковых составляющих потока на водоносный горизонт, обеспечением устойчивой проницаемости и увеличением водоотдачи;

признаком изобретения - съемная пробка, в силу ее сменяемости появляется возможность использования пробок в широком диапазоне их конструктивных параметров, позволяющие регулировать расход воды между ядром и боковыми составляющими потока, величину гидравлического удара, взаимодействия фильтровой колонны нисходящей скважины с водоносным горизонтом, скорости движения потока в промежуточном стволе и водоподъемной трубе.

На фигуре изображено устройство для разработки залежей подземных вод.

Для вскрытия водоносного горизонта 1 нисходящая 2 и восходящая 3 скважины выполнены уступообразными, меньшим диаметром переходящими в промежуточный ствол 4 связки скважин плавным изгибом. Скважины 2 и 3 обсажены фильтровыми колоннами соответственно 5 и 6 до уступа 7, на котором в полости фильтровой колонны 5 соосно с нисходящей скважиной 2 герметично установлена пробка 8 с каналом 9, по диаметру равным промежуточному стволу 4 и внутреннему диаметру фильтровой колонны 6.

На стенке фильтровой колонны 5 нисходящей скважины 2 выполнены сквозные отверстия, в верхней части восходящие 10 к осевой линии скважины 2, в нижней части нисходящие 11 к последней.

На фильтровой колонне 6 восходящей скважины 3 просверлены сквозные, восходящие отверстия 12.

Трубопроводы 13 подачи воды из наземной емкости 14 через задвижку 15 в нисходящую скважину 2 и подъема воды 16 по восходящей скважине 3 плавным поворотом соединены с фильтровыми колоннами 5 и 6 гладкоствольным способом «труба в трубу».

В стенку наземной емкости 14 вмонтирован патрубок 17 для отвода воды потребителям. Стрелками указаны направления движения воды в водоносном горизонте 1.

Принцип действия

При открытии задвижки 15 поток воды из наземной емкости 14 под собственным весом по трубопроводу 13 поступает в полость фильтровой колонны 5, увлекая воду из водоносного горизонта 1 через нисходящие отверстия 11, попадает на пробку 8 установленный на уступе 7.

При этом центральное ядро потока цилиндрической формы через каналы 9 пробки 8 перетекает в промежуточный ствол 4, далее по плавному изгибу через фильтровую колонну 6 восходящей скважины 3 отбирая массу воды из водоносного горизонта 1 посредством отверстия 12, по трубопроводу подъема воды 16 направляется в наземную емкость 14.

При попадании боковых составляющих потока на поверхность пробки 8, в этом месте зарождается гидравлический удар повышенного давления, и поток движется в обратном направлении, по нисходящим отверстиям 11 воздействует на водоносный горизонт 1, через восходящие отверстия 10 увлекает воду в направлении наземной емкости 14.

Дойдя до наземной емкости 14, напорный поток разожмется, часть воды попадает в наземную емкость 14, возникает отраженная отрицательная волна, которая движется в сторону пробки 8, увлекая воду из отверстий 10 и 11 в скважину 2.

И при достижении боковых составляющих потока поверхности пробки 8 снова зарождается гидравлический удар. Цикл повторяется.

Отобранный объем воды из водоносного горизонта 1 по патрубку 17 направляется к потребителям.

В повариантном исполнении в состав системы циркуляции воды может быть включен наземный насос, для усиления нагнетания воды в нисходящую скважину.

При этом воздействия разнонаправленных, знакопеременных ударных волн на водоносный горизонт происходит без применения скважинных оборудовании, глубинных насосов, повышением извлекаемости воды из глубоких горизонтов недр земли при минимальных материальных и трудовых затратах. Может быть использован при освоении месторождений геотермальных источников, поиски и разработке углеводородов.

Устройство для разработки залежей подземных вод особенно эффективно при извлечении воды из слабонапорных, безнапорных водоносных горизонтов.

Изобретение относится к области средств для разработки залежей подземных вод. Устройство содержит наземную емкость с патрубком для отвода воды потребителям, систему, состоящую из нисходящей и восходящей скважин, связанных плавным изгибом по направлению циркуляции воды, обсаженных фильтровыми колоннами. Скважины выполнены уступообразными, меньшим диаметром переходящими в промежуточный ствол связки скважин плавным изгибом, обсажены фильтровой колонной до уступа, на котором в полости фильтровой колонны нисходящей скважины герметично установлена съемная пробка с каналом, соосным со скважиной, и по диаметру равным промежуточному стволу и внутреннему диаметру фильтровой колонны восходящей скважины. На стенке фильтровой колонны нисходящей скважины выполнены сквозные отверстия, в верхней части восходящие к осевой линии скважины, в нижней части нисходящие к последней. Трубопроводы подачи воды в нисходящую скважину и подъема воды по восходящей скважине плавным поворотом соединены с фильтровыми колоннами гладкоствольным способом «труба в трубу». Обеспечивается достижение устойчивой проницаемости и увеличение водоотдачи водоносного горизонта, за счет стабильной циркуляции воды в системе скважин и наземной емкости. 1 ил.

Устройство для разработки залежей подземных вод, включающее наземную емкость с патрубком для отвода воды потребителям, систему, состоящую из нисходящей и восходящей скважин, связанных плавным изгибом по направлению циркуляции воды, обсаженных фильтровыми колоннами, отличающееся тем, что скважины выполнены уступообразными, меньшим диаметром переходящими в промежуточный ствол связки скважин плавным изгибом, обсажены фильтровой колонной до уступа, на котором в полости фильтровой колонны нисходящей скважины герметично установлена съемная пробка с каналом, соосным со скважиной, и по диаметру равным промежуточному стволу и внутреннему диаметру фильтровой колонны восходящей скважины, при этом на стенке фильтровой колонны нисходящей скважины выполнены сквозные отверстия, в верхней части восходящие к осевой линии скважины, в нижней части нисходящие к последней, трубопроводы подачи воды в нисходящую скважину и подъема воды по восходящей скважине плавным поворотом соединены с фильтровыми колоннами гладкоствольным способом «труба в трубу».