СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Российский патент 2024 года по МПК E21B43/12 

Изобретение относится к области горных работ, а именно к способам разработки месторождений подземных вод.

Известен гидроимпульсный способ освоения залежей подземных вод, основанный на гидродинамическом возбуждении ударных волн в интервале водоносного горизонта, восстановлением проницаемости. Д.Н. Башкатов. Справочник по бурению скважин на воду. Москва, Недра, 1979, с. 515-516.

Суть способа заключается в кратковременном восстановлении проницаемости и водоотдачи водоносных горизонтов, ограниченное временем действии ударных механизмов, расположенных в скважине, энергозатратных в работе.

Прототип изобретения - способ разработки залежей подземных вод в разрезе водоносного горизонта и водоупорных пород, включающий систему состоящую из наземной емкости, нагнетательной и водоподъемной скважины обсаженные фильтровыми колоннами труб, связанные промежуточным стволом, образующие канал циркуляции воды. Патент на изобретение №275628 Способ разработки залежей подземных вод Российской Федерации с датой государственной регистрации 29 июля 2021 г.

Недостатки прототипа - движение потока по каналу циркуляции происходит вне воздействия массы воды заключенной в наземной емкости, трудности посадки и стыковки обсадной колонны труб промежуточного ствола с фильтровыми колоннами нагнетательной и водоподъемной скважины, что снижают надежность и эффективность системы разработки залежей подземных вод.

Задачи изобретения - повышение надежности и эффективности системы разработки залежей подземных вод.

Технический результат - повышение интенсивности и стабильности отбора воды из водоносного горизонта, усиления гидродинамических характеристик потока следующего по каналу циркуляции.

Технический результат достигается тем, что в известном способе разработки залежей подземных вод в разрезе водоносного горизонта и водоупорных пород, включающий систему состоящую из наземной емкости, нагнетательной и водоподъемной скважины обсаженные фильтровыми колоннами труб, связанные плавным изгибом промежуточным стволом, образующие канал циркуляции воды, согласно изобретению, нижнюю часть полости наземной емкости выполняют конусным сужением, диаметром на выходе равным внутреннему диаметру фильтровой колонны труб нагнетательной скважины, и соосно устанавливают на последней, дно нагнетательной скважины ниже водоносного горизонта оставляют в виде уступа с центральным проходом, переходящим в промежуточный ствол, которого проводят по водоупорным породам до стыка с фильтровой колонной труб водоподъемной скважины, при этом стенки промежуточного ствола шлифуют с последующим упрочнением водоупорных пород, образуют канал циркуляции воды от уступа до входа в наземную емкость одним диаметром.

Совокупностью отличительных признаков изобретения, формой выполнения полости нижней части наземной емкости, местом ее установления, и устранением застойных зон воды появляется возможность использования направленной массы воды заключенной в наземной емкости для повышения напора с ускорением потока в нагнетательной скважине, усилением объемного отбора воды из водоносного горизонта через фильтровую колонну.

Признаком изобретения, оставления дно нагнетательной скважины ниже водоносного горизонта со уступом с центральным проходом, в промежутке между уступом и наземной емкости происходит разделения потока на ядро и боковые составляющие, и при попадании последних на уступ возникает гидравлический удар, зарождением чередующейся волны повышенного и пониженного давления, возбуждением знакопеременного гидроимпульсного воздействия на водоносный горизонт, повышением интенсивности и стабильности взаимодействия водоносного горизонта и нагнетательной скважины.

При этом в силу характера распределения скорости и давлений в потоке, частицы воды боковых составляющих потока проникают в ядро с передачей энергии, усилением гидродинамических характеристик потока перетекающего через центральный проход уступа в промежуточный ствол.

Признаками изобретения, проводкой промежуточного ствола по водоупорным породам до стыка с фильтровой колонной труб водоподъемной скважины, шлифованием стенки с последующим упрочнением водоупорных пород, устраняются шероховатости и трещины на стенках, причины появления вихревых образовании и утечки воды со снижением напора и скорости потока, тем самым исключаются местные гидравлические сопротивления и снижение извлекаемости воды на всей протяженности промежуточного ствола.

Признаком изобретения, образуют канал циркуляции воды от уступа до входа в наземную емкость одним диаметром, сохранением формы и поперечного размера канала циркуляции, формируется устойчиво установившийся режим движения воды, без потери скорости и энергии.

Способ разработки залежей подземных вод осуществляют следующим образом. На фигуре изображена схема реализации способа разработки залежей подземных

вод.

После вскрытия водоносного горизонта 1 и водоупорных пород 2 нагнетательной скважиной 3 и водоподъемной 4, скважины обсаживают фильтровыми колоннами труб соответственно 5 и 6.

На стенке фильтровой колонны труб 5 выполняют отверстия 7, на висячей стенке фильтровой колонны труб 6 отверстия 8, ориентированные во встречном направлении движению воды в водоносном горизонте 1.

Нижнюю часть полости наземной емкости 9 выполняют конусным сужением, и соосно устанавливают на фильтровой колонне труб 5 нагнетательной скважины 3.

Дно нагнетательной скважины 3 ниже водоносного горизонта 1 оставляют со уступом 10 с центральным проходом 11, переходящим в промежуточный ствол 12, которого проводят по водоупорным породам 2 до стыка с фильтровой колонной труб 6 водоподъемной скважины 4.

После этого, стенки промежуточного ствола шлифуют инструментом насыщенным порошковым алмазом, последующее упрочнение водоупорных пород осуществляют высокотемпературным нагревателем.

Фильтровую колонну труб 6 нагнетательной скважины 4 соединяют с наземной емкостью 9 посредством трубопровода 13, образованием канала циркуляции воды от уступа 10 до входа в наземную емкость 9 одним диаметром.

На наземной емкости 9 устанавливают вентиль 14 и патрубок 15 для отвода воды потребителям. Стрелками указаны направления движения воды в водоносном горизонте.

Принцип действии. При открытии вентиля 14 наземной емкости 9, напорный поток воды с ускорением движется в сторону забоя нагнетательной скважины 3, с отбором воды из водоносного горизонта 1 через отверстия 7 фильтровой колонны труб 5.

Дойдя до дна забоя нагнетательной скважины 3, на уступе 10 поток разделяется на ядро и боковые составляющие, возникает гидравлический удар с чередованием волны повышенного и пониженного давления, усилением воздействия знакопеременных гидроимпульсов на водоносный горизонт 1, и на ядро потока перетекающего через центральный проход 11 уступа 10 в промежуточный ствол 12, пройденный по водоупорным породам 2 до стыка с фильтровой колонной труб 6 водоподъемной скважины 4, посредством трубопровода 13 соединенной с наземной емкостью 9.

Тем самым образуется канал циркуляции воды, от уступа 10 до наземной емкости 9 выполненной одним диаметром, в силу чего поток воды без гидродинамических и механических помех двигаясь по промежуточному стволу 12, и далее по фильтровой колонне 6 водоподъемной трубы 4, увлекая воду из водоносного горизонта 1 через отверстия 8 фильтровой колонны 6, по трубопроводу 13 поступает в наземную емкость 9 сверху вниз.

При этом объем воды отбираемый из водоносного горизонта 1, через патрубок 15 направляется к потребителям.

На сегодняшнем уровне техники и технологии направленного бурения скважин, сооружения системы связанных скважин, предназначенной для реализации на практике принудительного самоизлива подземных вод, не представляет трудности.

Система может быть особенно эффективно использована при разработке залежей слабонапорных и безнапорных подземных вод.

Изобретение относится к способу разработки месторождений подземных вод в разрезе водоносного горизонта. Техническим результатом является повышение интенсивности и стабильности отбора воды из водоносного горизонта, усиление гидродинамических характеристик потока, следующего по каналу циркуляции. Способ включает систему, состоящую из наземной емкости, нагнетательной и водоподъемной скважин. Скважины обсажены фильтровыми колоннами труб и связаны плавным изгибом промежуточным стволом, образующим канал циркуляции воды. Нижнюю часть полости наземной емкости выполняют конусным сужением. Сужение имеет диаметр на выходе, равный внутреннему диаметру фильтровой колонны труб нагнетательной скважины. Наземную емкость устанавливают на нагнетательной скважине. Дно нагнетательной скважины ниже водоносного горизонта оставляют в виде уступа с центральным проходом. Центральный проход переходит в промежуточный ствол. Промежуточный ствол проводят по водоупорным породам до стыка с фильтровой колонной труб водоподъемной скважины. Стенки промежуточного ствола шлифуют с последующим упрочнением водоупорных пород. Образуют канал циркуляции воды от уступа до входа в наземную емкость одним диаметром. 1 ил.

Способ разработки залежей подземных вод в разрезе водоносного горизонта и водоупорных пород, включающий систему, состоящую из наземной емкости, нагнетательной и водоподъемной скважин, обсаженных фильтровыми колоннами труб, связанных плавным изгибом промежуточным стволом, образующих канал циркуляции воды, отличающийся тем, что нижнюю часть полости наземной емкости выполняют конусным сужением, диаметром на выходе, равным внутреннему диаметру фильтровой колонны труб нагнетательной скважины, и соосно устанавливают на последней, дно нагнетательной скважины ниже водоносного горизонта оставляют в виде уступа с центральным проходом, переходящим в промежуточный ствол, который проводят по водоупорным породам до стыка с фильтровой колонной труб водоподъемной скважины, при этом стенки промежуточного ствола шлифуют с последующим упрочнением водоупорных пород, образуют канал циркуляции воды от уступа до входа в наземную емкость одним диаметром.