Способ сооружения восстающей дренажной скважины Советский патент 1988 года по МПК E21B43/10 E21B43/00 

1

Изобретение относится к горной промьшшенности, а точнее к сооружению дренажных скважин, и может быть использовано при осушении,, сооружении скважин промышленного и питьевого водоснабжения.

Цель изобретения - увеличение призводительности и срока эксплуатаци скважины.

На фиг,1 представлено устройство для сооружения восстающей дренажной скважины в процессе вскрытия водоносного горизонта;, на фиг. 2 - то же, в момент выноса шлама и круп ных фракций водоносного горизонта; на фиг. 3 - то же, в момент выноса мелких фракций по внутренней полост фильтровой колонны,

Супщость способа заключается в

том, что бурят скважину с промывкой и одновременной посадкой фильтровой .колонны в водоносный горизонт, представленный рыхлыми породами, выпуск шлама и крупных фракций осуществляют по кольцевому зазору между филь тро- вой колонной и стенкой скважины,причем объем породы, подлежащей удалению из зоны разуплотнения, опред яют по следующей зависимости:

V

16 dh (Н, - h)R / .

-Гн -й-7к7- г- .

где

d

h

Н, R Н

Кфh, - h, диаметр скважины, м;

уровень воды за фильтром,м;

напор на границе зоны разуплотнения, м;

радиус влияния, м; .

напор водоносного горизонта, м;

коэффициент фильтрации,

м/сут;

пористость пород до разуп-.

лотнения;

пористость пород после

разуплотнения,

производят герметизацию кольцевого зазора, разуплотнение водоносного горизонта, а вьтуск мелких фракций - через внутреннюю полость фильтровой колонны, который происходит периодически с изменением скорости потока от нуля до максимально возможной величины.

Устройство содержит фильтровую колонну 1 , доло.то 2, переводник 3 с обратным клапаном 4, фильтровые 5 и обсадные 6 трубы и пакер 7 с напорными трубами 8. На устье скважины устанавливают кондуктор 9 и герметизатор 10 с боковой задвижкой 1,

Способ осуществляют следующим образом.

Вурят скважину 12 в интервале устойчивых пород 13 с применением известных технических средств, например. Установки дренажного бурения. Перед вскрытием отметки 14 водоносного горизонта 15, представленного рыхлыми породами, в скважину 12 устанавлива5

0

5 0

5

0

5

0

5

ют фильтровую колонну. Затем проводят бурение с подачей промывочной жидкости по стрелке А с одновременной посадкой фильтровой колонны в водоносный горизонт 15. В процессе посадки фильтровой колонны вокруг скважины 11 производят разуплотнение рьпслых пород водоносного горн- зонта 14. Разуплоненйе достигают путем выпуска частиц породы из водоносного горизонта 15 по кольцевому зазору 16 за фильтровой колонной (фиг.2) через задвижку 11, Интенсивное ть выпуска частиц породы достигается за счет изменения и подбора режимов подачи вращения фильтровой колонны, расхода и напора промывочной жидкости до достижения заданного объема V, определяемого по зависимости. Объем выпущенной породы из рыхлых отложений водоносного горизонта 15 контролируют с помощью емкости или известных технических средств (не показаны), которые гидравлически соединяют с задвижкой 11,

После этого на фильтровую колонну в нижней части устанавливают другую задвижку (не показана), через которую: извлекают пакер 7 с напорными трубами 8.

Затем начинают производить формирование прифильтровой зонь вокруг фильтровых труб 5, для чего удаляют мелкие фракции пород из среды разуплотнения через фильтровые 5 и обсадные 6 трубы (фиг.З). Для этого изменяют направление и скорость потока воды по стрелке Б из водоносного горизонта 15 от нуля до максимально возможной величины с периодическим выпуском ее через фильтровую колонну. При зтом боковую задвижку 11 закрывают, а продолжительность цикла выпуска определяют по предлагаемой зависимости,,

В дальнейщем изменение скорости потока воды из водоносного горизон

та 15 повторяют аналогичным образом, В ходе работ определяют изменение дебита скважины. Сокращение и прекращение выхода из сквазчины мелких фракций пород вместе с потоком воды по ст.релке В указывают на то, что формирование прифильтровой зоны завершено. После этого готовят скважину к эксплуатации.

Исходными посылками для вьшода являются условия равенства притоков воды пр Кф Кр к большему колодцу и дренажной скважины при К. К , где К 4 - коэффициент фильтрации .пород водонос- ного горизонта в естественном состоянии; К р- коэффициент фильтрации разуплотненных вокруг скважины пород водоносного горизонта, м/сут,

Используя закон Драси условие ра- венства водопритоков можно представить в следующем виде:

V.n., QK Qeu КГкТ. , (О где Fu и FC - соответственно площади 25. так как

фильтрации большого колод-. (F,

ца и скважины, м ir ДМ; FC fTdh); I и I(j - напорный градиент соответственно для большого 30 колодца и скважины; Д - диаметр большого колодца или диаметр зоны разуплотнения, м;

М - мощность напорного водо- 35 носного горизонта или расстояние от уровня воды в пласте до его подош- . вы, м;

постоянная, равная 3,14; 40 диаметр дренажной скважины, м;

уровень воды за фильтром, м;

напор водоносного горизон-45 та или уровень воды в нем для безнапорного горизонта, м;

напор воды на границе зоны разуплотнения, м; 50 радиус влияния большого колодца, м.

Подставив полученные значения в сходное уравнение (О и решив его тносительно необходимого диаметра 55 оны разуплотнения, получают

Кф1|ДМ( р - -

1 d h Н И. R ., (H,-h)

- Kplidh

Д

откуда

2fihKp(H , - h)P

мТн-н 7к ;

Пористость пород разуплотненной зоны можно представить в следующем виде:

(2)

откуда

Vn + V

п

г

(3)

где V,

- объем пор пород в естественном состоянии водоносного пласта, V - объем породы, который необходимо удалить из зоны разуплотнения, VP -общий объем зоны разуплотнения;п - пористость разуплотненной

зоны.

Из выражения (З) определяют объем породы, удаляемый из скважины, V

V.n., Vn,

так как

-;- . п,.

а УС 0,8 Д м,

V где

то V УС (п 2 - п t) или 2irdK p(H. - h)RM

мТн::н Т к ф

пористость пород водоносного горизота в естественном состоянии.

Принимая Кр К . м/сут окончательно записывают выражение, определяющее объем породы, который необходимо выпустить по кольцевому зазору скважины I

16dh(Hi-h)R (n n

--(hlH-lK;-- - Продолжительность цикла в общем виде можно представить как

де

t t

t 1 + to,

минимальное время, необходимое на завершение цикла, с;

время наполнения скважины пластовой водой, с; время истечения воды из скважины, с. „

Так как Q, ,, УС 0,8Д L, П,8Д L Q

Время истечения определяют из ависимости

л

dti . I 2L -, t J tj о 11

L

или окончательно

t -I,

OL

Т g

. 0,8Д Ь

Q

де Q - дебит скважины, MVc;

- объем колонны, заполняемой жидкостью, м ; Д - внутренний диаметр колонны, заполняемой жидкостью, м;

L - глубина скважины, м; g - ускорение силы тяжести, м/с .

Формула изобретения

Способ соорзгжения восстающей дренажной скважины, включающий бурение с промывкой и одновременной посадкой фильтровой колонны и водоносный горизонт, представленный рыхлыми породами, выпуск шлама и крупных фракций водоносного горизонта по кольцевому зазору между фильтровой колонной и стенкой скважины, герметизацию кольцевого зазора, разуплотнение водоносного горизонта и выпуск мелких фракций через внутреннюю полость фильтровой колонны, отличающий«5

с я тем, что, с цепью увеличения производительности и срока эксплуатации скважины, объем выпуска шлама и крупных фракций водоносного горизонта определяют по следующей зависимости:

V

16dh{Hi-h)R

(

где d - диаметр скважины, м;

h - уровень воды за фильтром,м; .Hf - напор на границе зоны разуплотнения, м; R - радиус влияния, м; Н - напор.водоносного горизонта, м:

j - коэффициент фильтрации,

м/сут; п - пористость пород до

. разуплотнения; п ,j - пористость пород после

разуплотнения,

а выпуск мелких фракций производят периодически с изменением скорости потока от нуля до максимально возможной величины до прекращения их выноса.

П фиг.

Фиг.1

Фиа.З

Изобретение относится к горной пром-сти и м.б. использовано при осушении и сооружении скважин (С) промышленного и питьевого водоснабжения. Цель изобретения - увеличение произв-сти и срока эксплуатации С. Бурят С с промывкой и одновременной посадкой фильтровой колонны в водоносный горизонт, представленный рыхлыми породами. Выпуск шлама и крупных фракций осуществляют по кольцевому зазору между колонной и стенкой С. Объем породы, подлежащей удалению из зоны разуплотнения, определяют из зависимости V d -h (Н , - h) х X R : (И - Н ,) . К 4. V (п г- п ) ,где d - диаметр С, м; h - уровень воды за фильтром, м; Ид - напор на границе зоны разуплотнения; R - радиус влияния, м; Н - напор водоносного горизонта, м; Кф- коэф-т фильтрации, м/сут; п-, и п - пористость пород со- ответствейно до и после разуплотнения. Затем производят герметизацию кольцевого зазора и разуплотнение водоносного горизонта. Выпуск мелких фракций производят через внутреннюю полость колонны периодически с изменением скорости потока от нуля до максимально возможной величины. Сокращение и прекращение выхода из С мелких фракций пород вместе с потоком воды указывает на завершение формирования прифильтровой зоны, 3 ил. S (Л 1 00 со N9 00