Вопрос-ответ

Индекс материала
Вопрос-ответ
Страница 2
Все страницы

 

Этот раздел составлен из ответов на наиболее часто задаваемые вопросы наших Заказчиков.

Более подробно Вы можете проконсультироваться у менеджеров Компании "Бурвод" или заполнить форму "Задать вопрос" на сайте.

1. Что значит термин «водоносный горизонт»?

2. Что такое «артезианская скважина»?

3. Что выбрать «колодец или скважину»?

4. Какие преимущества бурения с обратной промывкой водой?

5. Какова экономическая эффективность сооружения скважин с обратной промывкой?

6. Каковы причины снижения производительности скважин?

7. Возможно ли восстановить производительность скважины?

8. Какие водоносные горизонты Киевской области?

9. Для чего осуществляется водопонижение?

10. Что такое «дебит»?

11. Как сдается скважина?

12. От чего зависит конструкция скважины?

13. Как выбрать тип водоподъемного оборудования?

14. Для чего предназначено техническое обслуживание скважины?

15. Как правильно эксплуатировать скважину?

16. Каким образом проходит ликвидационное тампонирование скважин?

17. Что влияет на движение подземных вод?

18. Откуда появилось название «артезианская»?

19. Какие проблемы могут быть при неграмотном бурении скважин?

20. В чем отличие ударного и вращательного способа бурения?

21. Когда вообще появилось бурение?

22. Из каких этапов состоит бурение скважины?

23. Какие строение и состав горных пород?

24. Что такое вскрытие продуктивных пластов?

25. Из чего состоит конструкция скважины?

26. Какое значение имеет процесс цементирования скважин?

27. Какие аномалии обуславливаются особенностями структуры воды?

28. Чем нужно руководствоваться при выборе и оценке источников водоснабжения?

29. Что значит «классификация горных пород по буримости»?

30. Что такое «фильтрация»?

31. Есть ли классификация подземных вод?

32. Что определяет качество воды?

33. Какими свойствами обладает вода?

34. Что такое глина?

35. Как определяется «радиус влияния скважины»?

36. Для чего проводится опытная откачка скважин?

37. При каких условиях следует использовать роторное бурение?

38. Каким требованиям должны соответствовать фильтры буровых скважин?

39. Что такое «поры» в грунтах?

40. Как подбирается фильтр?

---

Что значит термин «водоносный горизонт»?

Водоносный слой, горизонт (пласт) – один или несколько водопроницаемых пластов горной породы, поры и трещины которой заполнены свободной подземной водой, фильтрующейся через зерна породы под действием силы тяжести или гидростатического давления. Если подземные воды залегают на первом от поверхности пласте водоупорных пород, то водоносный слой называется грунтовым, если между двумя водоупорными слоями, - межпластовым. Если же наполняющая его вода находится под напором, то он называется артезианским или напорным. При выходе водоносного слоя на поверхность образуются источники, родники, ключи.  

Что такое «артезианская скважина»?

Понятие "артезианская скважина", как правило, трактуется в двух значениях. Во-первых, это скважины с самоизливом воды, во-вторых, это глубокие скважины, пробуренные до артезианских горизонтов. Артезианские воды - напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями и образующие бассейны. Артезианские воды находятся под напором и, будучи вскрыты скважинами (артезианскими колодцами), поднимаются по ним выше кровли водоносного пласта, изливаются по поверхность или фонтанируют. Артезианские воды являются наиболее чистыми, однако бурение скважин на них связано с решением ряда технических вопросов и обходится дороже. При этом необходимо учесть, что такие скважины оборудованы гравийными фильтрами и служат значительно дольше - многие десятки лет.  

Что выбрать «колодец или скважину»?

Чаще всего в выборе между колодцем или скважиной решающее слово говорит кошелек: небольшой колодец дешевле скважины.

Но и тут есть с чем поспорить.  Для автономного водоснабжения  частного дома - полив, хознужды (до 1-2 м3 суточной потребности) - подойдет и колодец при наличии водоносного горизонта от 5 до 15 м. Колодец на большую глубину чреват осложнениями и становится нерентабельным по сравнению с бурением скважины. Также следует понимать, что срок службы колодцев значительно меньше, они часто заиливаются и требуют регулярной чистки.

Если говорить о питьевой воде, то в наше время использование колодца как источника питьевой воды очень проблематично. Колодцы неглубоки и собирают только верхние воды, которые из-за существующего загрязнения окружающей среды, очень плохого качества. К тому же из-за плохой изоляции стыков ж/б колец и попадания грунтовых вод, вода в колодце мутнеет после дождя.

Если же говорить о скважине, то сравнивать колодец и скважину - некорректно. Даже скважина на песок превосходит колодец по технологичности. Возможность полной автоматизации автономного водоснабжения и комфортного, практически городского существования в своем собственном загородном доме.

Даже то, что колодец - самый простой и дешевый вариант водоснабжения – тезис достаточно спорный, стоимость рытья колодца средней глубины (10 колец) - около $ 1000. Но качество воды – под большим сомнением.  

Какие преимущества бурения с обратной промывкой водой?

При этом способе бурения скважину промывают водой, которая поступает на забой между стенками скважин и бурильных труб.  Выбуренная порода при этом подымается на поверхность по колонне бурильных труб, что исключает загрязнение водоносных пластов. Скорость подъема воды по колонне обеспечивает вынос крупных частиц породы. Это позволяет отказаться от применения глинистых растворов.

Преимущества такого способа бурения очевидны:

• высокие механические скорости бурения в мягких и рыхлых породах, превышающие аналогичные показатели при бурении с прямой промывкой в 1,5 – 2 раза;
• высокое качество вскрытия пласта, обеспечивающее высокие дебиты;
• возможность бурения скважин больших диаметров (до 1200 – 1500 мм).

Какова экономическая эффективность сооружения скважин с обратной промывкой?

Существенная экономия наблюдается при бурении высокодебитных скважин  методом обратной промывки. Сооружение подобных скважин обуславливает:

• увеличение дебитов скважин и сроков их эксплуатации;
• сокращение числа требуемых скважин с учетом резкого увеличения дебитов и сроков эксплуатации;
• уменьшение затрат на добычу воды и ремонтные работы;
• сокращение расхода труб, сроков сооружения скважин и времени на их освоение;
• уменьшение трудозатрат.

Каковы причины снижения производительности скважин?

Снижение дебитов при работе водозаборных скважин происходит по нескольким причинам:

• химическое зарастание (кольматаж). Это явление выражается в заполнении порового пространства прифильтровой зоны, песчано-гравийной обсыпки, ячеек материала фильтра, зазора между этим материалом и наружной поверхностью каркаса фильтра и отверстий перфорации нерастворимыми в воде образованиями – гидратированными окислами и солями, осаждающимися из фильтрационного потока. Основными факторами, определяющими интенсивность кольматажа, являются: химический состав подземных вод, способность их к выделению осадка, литологический состав водовмещающих пород; гидравлические характеристики фильтров; условия водоотбора;
• механическая кольматация обсыпок. Запескованность и заиливание скважин чаще всего наблюдаются при отсутствии, неправильном подборе или нарушении технологии устройства песчано-гравийных обсыпок и обуславливаются выносом фильтрационным потоком грунтовых частиц во внутреннюю полость скважин;
• многолетний перерыв в эксплуатации скважины, что приводит к статическому заиливанию;
• интенсивный отбор воды из маломощного пласта, когда появляются новые скважины и воды на всех не хватает.

В первых трех случаях применяются различные методы разглинитизации скважин. В четвертом случае имеет смысл бурить новую скважину на более глубокие пласты, где запасы пресной воды пока велики.  

Возможно ли восстановить производительность скважины?

При кольматаже и простое скважин применяются различные методы разглинизации скважин. Разглинизация водоностных пластов и фильтров также является важнейшей операцией при освоении скважин, обеспечивающей достижение максимально возможного дебита.

Методы разглинизации скважин можно разделить на четыре основные группы: гидравлические, импульсные, вибрационные, реагентные и комбинированные.

Наиболее широко применяются гидравлические методы, которые заключаются в ликвидации отложений, препятствующих притоку воды в скважину. Для этого создают интенсивные перемещения воды в фильтре и профильтровом пространстве с помощью поршневания, гидроразмыва, гидравлических ударов, откачек, закачек и т.п.

Импульсные методы основаны на создании внутри фильтра и в призабойной зоне мгновенного перепада давления. Совокупное действие ударных и фильтрационных сил оказывает разрушающий эффект на кольманант, цементирующий отверстия фильтров и зернистые среды в призабойной зоне скважин.

При использовании реагентных методов скважины обрабатываются соответствующими реагентами. Реагенты подбираются таким образом, чтобы при вступлении в реакцию с кольматантом происходило максимальное очищение пор и отверстий фильтра, пор обсыпки и трещин пласта, легкое удаление продуктов реакции из скважины и при этом не должно ухудшаться качество воды при последующей эксплуатации скважины.

При вибрационном методе обработки скважин используется специализированная виброустановка и оборудование для эрлифтной откачки. Вибрация внутри скважины вызывает разрушение закольматированных пород в прифильтровой зоне, разрушение структурных связей между отложениями глины и водоносной породой.

В большинстве случаях разглинизация дает необходимый результат. Более капитальный ремонт (частичная замена обсадной колонны и т.п.) используется в крайних случаях.  

Какие водоносные горизонты Киевской области?

В Киеве и центральной части Киевской области можно выделить четыре основных водоносных горизонта:

• полтавский;
• бучакский;
• сеноманский;
• юрский.

Полтавский водоносный горизонт залегает на глубине 30-50 м на всей территории Киевской области. Воды этого горизонта являются скорее техническими, чем питьевыми из-за отсутствия над его кровлей водоупорных пород. Вследствие чего в воде могут содержаться азотистые соединения (нитраты, нитриты, аммиак), железо, а также органические остатки. Возможен запах сероводорода.

Однако близость к поверхности обуславливает простую и дешевую конструкцию скважин и сравнительно короткие сроки буровых работ.

На практике вода полтавского горизонта есть незаменимым источником технической (сантехника, мойки строительство и т.д), а при соответствующей водоподготовке и питьевой воды.

Бучакский водоносный пласт тоже распространен по всей территории и встречается на глубине от 60 до 90м.  В отличие от полтавского бучакский горизонт надежно защищен от поверхностного загрязнения и дает воду хорошего качества (в некоторых местах повышенное содержание железа).

Сеноманский горизонт залегает на глубине от 60 м в пойме р.Днепр до 150 м на более высоких участках. Сеноманский пласт расположен на всей территории Киевской области за исключением южных и западных районов.

Перекрытая мощными меловыми отложениями, вода сеноманского пласта отличается хорошим качеством и стабильностью химического состава. Используется для централизованного водоснабжения, разлива бутылированной воды и производства продуктов питания.

Юрский горизонт самый глубокий и залегает на отметках от 170м до 300м. Он изолирован от поверхностного загрязнения более чем 100 – метровым слоем плотных глин и песчаников. Вода этого горизонта соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая”, используется во всех отраслях, а также разливается и продается в качестве минеральной и столовой природной воды. Воды юрского и сеноманского пластов являются артезианскими, их использование контролируется профильными государственными службами.

Для чего осуществляется водопонижение?

В настоящее время при строительстве и эксплуатации объектов в обводненных породах используются различные методы защиты от подземных вод. Основными являются дренаж, противофильтрационные завесы, снижение уровня подземных вод скважинами и иглофильтрами.

Дренаж считается активной формой защиты, а противофильтрационные завесы – пассивной вследствие того, что при втором способе предполагается достижение только одной цели – предотвращение преступления подземных вод к объекту.

На практике применяются предварительный и параллельный дренажи. Предварительный дренаж осуществляется до начала ведения основных работ, а параллельный – одновременно с ними. Задача дренажа может заключаться в снижении уровня подземных вод с целью обеспечения условий ведения работ (эксплуатация объекта) либо в достижении определенной влажности пород для успешной их разработки или обеспечения качества добываемого полезного ископаемого.

Первая задача успешно решается с применением водопонижения. Достижение определенной влажности – более сложная задача, так как при этом приходится удалять и гравитационную, и капиллярную, а иногда и тесно связанную влагу.  

Что такое «дебит»?

Дебит – объем воды, нефти, газа, выдаваемый скважиной (колодцем), родником в единицу времени. Определяется в л/с или в м3/ч, ч/сут. Близкий к дебиту термин «расход» рекомендуется употреблять по отношению к потокам (подземным, речным).  

Как сдается скважина?

ТОВ «Компанія з водозабезпечення «Бурвод» имеет техническую возможность сдавать скважину в эксплуатацию после ее освоения и полного оборудования, т.е. после установки насосного оборудования, сооружения и устройства надскважинного павильона и обвязки скважины, подачи электроэнергии, строительства и обустройства зон санитарной охраны. Насосное оборудование должно быть обеспечено необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, на скважине также должен быть установлен уровнемер.

Недопустимым является простой скважины без монтажа насосного оборудования. Бездействие в течение 4-6 месяцев приводит к полному выходу ее из строя. При монтаже насосного оборудования через 2-3 месяца после окончания работ необходима предварительная 2-3 суточная откачка из скважины. Если сразу после сооружения скважины не будет смонтировано насосное оборудование, устье скважины следует обязательно заварить наглухо.

При сдаче скважины в эксплуатацию наша организация предоставляет заказчику паспорт на скважину, к которому прилагается следующее:

• геолого-технический разрез скважины с указанием пройденных пород, их мощности, глубины залегания и возраста;
• описание конструкции скважины, фильтра и дополнительных устройств с  указанием мест их установки;
• описание цементации кольцевого и затрубного зазоров с указанием высоты подъема цементного раствора;
• данные о статических уровнях всех пройденных и перекрытых обсадными трубами водоносных горизонтов;
• координаты скважины и абсолютная отметка устья;
• журнал опытных откачек;
• гидрогеологические и технические заключения с указанием максимально возможного отбора воды, типа водоподъемника и глубина его расположения;
• результаты физико-химических и бактериологических анализов воды;
• электрокаротажная диаграмма для скважины, пробуренной роторным способом, и ее расшифровка;
• гарантийный паспорт на 5 лет.

От чего зависит конструкция скважины?

Конструкция водозаборной скважины зависит от гидрогеологических условий, способа бурения, требований санитарной защиты и эксплуатации. К конструктивным элементам относятся:  оголовок, кондуктор, техническая и эксплуатационная колонны труб, цементная защита, отстойник, фильтр, надфильтровая колонна и гравийная обсыпка.

Скважина характеризуется различными сочетаниями обсадных труб, которые служат для крепления ее стенок и гидроизоляции отдельных водоносных пластов. Начальный и конечный диаметры труб определяются глубиною скважины; эксплуатационный (рабочий) диаметр должен соответствовать диаметру намечаемого водоподъемника, а конечный – водопропускной способности фильтра. Глубина спуска обсадных колонн, количество их и диаметр зависят от способов бурения скважины, необходимости изоляции водоносных горизонтов и цементирования затрубных и межтрубных пространств.

Конструкцию также выбирают из расчета требуемого дебита воды при минимальном динамическом уровне. Конструкция должна быть несложной, удобной в эксплуатации, допускать проведение работ по ремонту и восстановлению дебита.  Скважину закрепляют наименьшим количеством колонн обсадных труб.  

Как выбрать тип водоподъемного оборудования?

Исходными данными, определяющими тип оборудования, являются фактические значения статического и динамического уровней, удельный дебит и общий дебит скважины. Кроме того, на выбор типа водоподъемного оборудования влияют диаметр эксплуатационной колонны скважины, необходимый напор над устьем скважины, наличие электроэнергии и т.п.

Наиболее распространенные подъемные установки – погружные электронасосы, а в отдельных случаях эрлифты. На малодебитных скважинах, в основном при отсутствии электроэнергии, используют штанговые поршневые насосы.

Экономичны и удобны в эксплуатации погружные электронасосы, КПД которых составляет около 70 %. Широкий диапазон их напоров и дебитов позволяет подобрать необходимую марку для любых гидрогеологических условий. Подача погружного насоса не должна превышать определенный откачкой эксплуатационный дебит скважины.

Применение эрлифтных установок экономически оправдано при эксплуатации водозабора из нескольких скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

Для чего предназначено техническое обслуживание скважины?

Технического обслуживание предназначено для поддержания объектов водоснабжения в работоспособном состоянии и в надлежащем виде, уменьшения интенсивности старения элементов и износа деталей водоподъемного и другого оборудования, предупреждения отказов, неисправностей или выявления их с целью своевременного устранения. Техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, проводимым в плановом порядке через определенный период работы объектов водоснабжения.

Техническое обслуживание включает контрольно-деспечерские, крепежные, смазочные, регулировочные, электротехнические и другие работы, выполняемые, как правило, без демонтажа узлов сооружения.

Как правильно эксплуатировать скважину?

Основное условие долголетней и стабильной работы скважины – четкое соблюдение основных параметров режима эксплуатации: определенных при бурении и опробовании эксплуатационного и удельного дебитов, статического и динамического уровней, максимально допустимого межремонтного периода и силы тока электродвигателя. Нарушение эксплуатационных параметров, особенно в сторону увеличения, влечет выход из строя скважины и насосного оборудования. Если скважина сооружена с соблюдением технических условий, затрубное цементирование выполнено с подъемом цемента до поверхности, а в процессе откачек правильно сформирован фильтр, то режим эксплуатации определяется только работой насосного оборудования. Установка водоподъемного оборудования с дебитом превышающим эксплуатационный, приводит к разрушению естественного фильтра, образованного при откачке из скважины, к пескованию скважины и образованию песчаных пробок.  

Каким образом проходит ликвидационное тампонирование скважин?

Санитарный тампонаж производится с восстановлением первоначальной защищенности горизонта по утвержденному проекту.

Общая схема тампонирования заключается в подготовке площадки у скважины, подвозке необходимого оборудования и материалов, монтаже оборудования, обследования состояния скважины (спуске трубок для замера до забоя с одновременным удалением шлама промывкой, определении состояния обсадных колонн), в тампонировании крупным песком или мелким отсортированным гравием нижней части скважины до глубины залегания кровли самого нижнего из вскрытых скважиной водоносных горизонтов. Это необходимо для сохранения и восстановления естественного движения подземных вод в водоносном горизонте.

Для дезинфекции скважины песок или гравий закачивают в нее при помощи раствора хлорной извести.

В схему тампонирования также входят: вырезка и подъем (если это возможно) части колонн труб, не соприкасающихся с горными породами; заполнение остальной части ствола глиняными шариками с поинтервальным тампонированием, либо заливка его цементом с добавкой мелкого песка или другим тампонажным раствором до высоты на 1,25 м ниже дневной поверхности; срезка обсадных труб у дна шурфа; заливка дна шурфа слоем бетона толщиной 0,25 м; засыпка шурфа местным грунтом.

Заброшенные скважины неизвестной конструкции, частично заполненные различными предметами, ликвидируют после тщательного выполнения работ на устье, спуска кавернометра и печатей.

Что влияет на движение подземных вод?

И постоянные водные потоки, и родники, и гейзеры, и колодцы, и карстовые пещеры в известняках обязаны своим существованием одному общему источнику – подземным водам. Ниже поверхности земли, там, где нет испарения, в порах и трещинах почвы и пород содержится большое количество воды. Эта вода медленно просачивается из областей инфильтрации, где она поступает в грунт в результате выпадения осадков, к областям разгрузки, где подземные воды выходят на поверхность. Под землей находится примерно в 37 раз больше воды, чем в озерах, реках и болотах мира.

Распространение и движение подземных вод контролируются в основном пористостью и проницаемостью горных пород.

Пористость – это общий объем всех пустот в горной породе. Величина пористости горных пород характеризуется коэффициентом пористости n, который определяется отношением объема пор к объему всей породы в сухом состоянии и выражается в долях единицы или процентах.

Таблица 1: Пористость некоторых пород

Пористость водовмещающей горной породы – это часть ее объема, заполненная водой и выраженная как отношение объема пустот к общему объему породы.

Характеристикой емкостных свойств водовмещающей среды является не полная пористость, а коэффициент гравитационной водоотдачи породы, т.е. количество воды, которое может высвободиться из элементарного объема пласта при его осушении.  

Таблица 2: Средние значения коэффициента водоотдачи

Проницаемость – это свойство пористого материала пропускать через себя воду под действием приложенного градиента давления. Проницаемость  - это проводимость по отношению к воде.  

Откуда появилось название «артезианская»?

Артезианские колодцы получили свое название от французской провинции Артуа, где во многих колодцах вода поднималась выше поверхности земли, и била фонтаном.  Сегодня название «артезианский» распространяется на любой колодец, где грунтовые воды, где грунтовые воды поднимаются выше отметки, на которой они были встречены сначала; вода не обязательно должна изливаться на поверхность.

Артезианское течение  возникает вследствие разности гидростатического давления в различных частях замкнутого водоносного горизонта.

Какие проблемы могут быть при неграмотном бурении скважин?

Бурение скважин должно быть грамотным и качественным. От подхода к бурению зависит не только работа и производительность скважины, но и ее влияние на окружающую среду.

Можно выделить несколько общих требований  к качеству строительства скважин:

• эксплуатационная колонна должна иметь такой диаметр, чтобы через нее обеспечивался пропуск ожидаемого количества воды при минимальных затратах энергии на их подъем и затратах на строительство скважины.
• ствол скважины должен отвечать определенным требованиям по форме сечения и профилю, что необходимо для нормального дальнейшего углубления скважины и спуска в нее обсадных колонн.
• проводка скважины не должна нарушать правила охраны природы и недр, естественной разобщенности пластов, вызывать перетоки флюидов из одного пласта в другой и потерю или загрязнение источников воды, непланированное понижение или повышение уровня грунтовых вод, неконтролируемое проникновение на поверхность минерализованных вод. Изоляция верхних вод в заколонном пространстве скважины должна быть постоянной, долговременной независимо от того, эксплуатируется скважина, прекратили ее эксплуатировать или ликвидировали. Надежность такой изоляции обычно зависит от цементирования скважин.

Скважина может стать источником прекрасной питьевой воды на долгие годы или «бедой» и для заказчика и для окружающей среды.  

В чем отличие ударного и вращательного способа бурения?

Способы бурения классифицируются по разным признакам: способу разрушения горных пород, типу породоразрушающего инструмента, виду передачи энергии долоту, взаимному положению устьев скважин, составам и свойствам буровых растворов, способу промывки, целям бурения и назначению скважин, конструкции скважин, положению оси скважины в пространстве.

Наиболее распространена классификация по способам разрушения горных пород: механическое, струйное, взрывное, огневое, электрогидродинамическое, магнитострикционное и другое.

Механическое разрушение горных пород реализовано в наиболее распространенном вращательном и ударном бурении, которое предшествовало вращательному.

Ударное бурение подразделяется по типу инструмента на ударно-канатное и ударно-штанговое, а вращательное, по способу привода долота во вращение, на роторное и бурение забойными двигателями.

При ударном бурении ствол скважины создается периодическими ударами долота по забою под действием веса долота и тяжелой ударной штанги. При вращательном способе бурения горная порода на забое разрушается вращающимся долотом, на которое передаются осевая нагрузка и крутящий момент.

Таблица 3: Рекомендации по выбору способа бурения

Когда вообще появилось бурение?

Бурение как способ строительства глубоких выработок появилось за два тысячелетия до н.э. в наиболее развитых в ту пору странах Востока – Китае и Египте. Бурение осуществлялось тогда вручную канатным способом или бамбуковыми штангами. Бамбуком же обсаживались первые скважины в Китае, пробуренные на рассол.

В провинции Артуа (Франция) в 1126 г. была сооружена первая скважина на пресную воду. Впоследствии самоизливающиеся водой колодцы и скважины стали называть артезианскими.

В России первые скважины бурили на рассол в 12 веке. Существует описание сооружения скважины на рассол штанговым вращательным способом в 16 веке.

Предполагают, что скважины на воду в России впервые пробурили в 1370 году. Позже бурение на воду на глубину до 189 м ручным и механическим ударным способами применяли в Одессе, Петербурге, Риге.  

Из каких этапов состоит бурение скважины?

Цикл строительства скважины можно условно поделить на несколько видов работ:

• подготовительные работы к строительству буровой;
• строительно-монтажные работы (сборка буровой, монтаж на новой точке);
• подготовительные работы к бурению (осмотр и наладка оборудования);
• проводка ствола и крепление;
• бурение;
• испытание скважины, сдача скважины в эксплуатацию;
• демонтаж буровой установки, транспортировка на новую точку.

Какие строение и состав горных пород?

Горные породы, представляющие собой твердые поликристаллические тела, слагающие земную кору, состоят из зерен природных химических соединений, называемых минералами, и представляют собой агрегаты минеральных зерен. Основная масса горных пород образована несколькими десятками минералов, называемых породообразующими. К ним относятся полевые шпаты, кварц, амфиболы, пироксены, слюды, карбонаты, сульфаты и др.

Горная порода, состоящая из одного минерала, называется мономинеральной (известняк, доломит), а состоящая из нескольких минералов – полиминеральной (гранит, глина, полимиктовые песчаники и др.). По происхождению все горные породы делятся на три группы: магматические, осадочные, метаморфические.

Магматические или изверженные породы образовались из расплавленной силикатной магмы, поднимавшейся из недр земля к ее поверхности.  Состоят они преимущественно из силикатов и алюмосиликатов. К ним относятся базальты, диабазы, граниты, габбро, диориты и др.

Осадочные породы образовались в результате разрушения горных пород и их накопления на поверхности земли или на дне рек и морей. В зависимости от происхождения они подразделяются на обломочные, глинистые, химические и биохимические породы.

Таблица 4: Классификация обломочных горных пород по размеру частиц

Метаморфические породы – это глинистые сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор .

При оборудовании водоприемной части скважины необходимо знать размер частиц породы,  в которой намечается установить фильтр, и количественное соотношение этих частиц.  

Что такое вскрытие продуктивных пластов?

Под вскрытием понимается комплекс работ по разбуриванию пород и оборудованию скважины в интервале продуктивного пласта. В процессе разбуривания пласта и крепления ствола скважины должны быть приняты меры по предупреждению его загрязнения, т.е. сохранению естественной проницаемости. Задача последующего этапа вскрытия состоит в том, чтобы создать благоприятные условия для притока флюидов из пласта в скважину и устранить отрицательные последствия, которые могли произойти в процессе ее бурения и крепления.  

Из чего состоит конструкция скважины?

До бурения скважины обосновывают и выбирают ее конструкцию. В понятие конструкции входит концентрическое расположение спущенных в скважину обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины спуска, высоты подъема закаченного за ними в скважину цементного раствора, диаметра долот, которыми бурят под каждую колонну.

Каждая колонна, спускаемая в скважину, имеет свое назначение и название. Первая, самая короткая, называется направлением. Она устанавливается до начала бурения и предохраняет устье скважины от размыва грунта циркулирующим буровым раствором. Вторая колонная, служащая для перекрытия неустойчивых верхних пород называется кондуктором. Низ кондуктора, как и низ всех спускаемых после него колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.

Колонна, перекрывающая некоторый интервал без выхода к устью скважины, называется хвостовиком (потайной колонной). Хвостовики часто применяют при креплении глубоких скважин.

Последняя колонна называется эксплуатационной. Она предназначена непосредственно для эксплуатации водоносного горизонта и устанавливается точно до его кровли. После вскрытия водоносного пласта, в него закладывается фильтровая колонна. Тип фильтровой колонны и фильтра выбирается в зависимости от пород, из которых состоит водоносный горизонт.

При оборудовании скважин фильтры подбирают согласно СНиП 11-31-74.

Какое значение имеет процесс цементирования скважин?

Процесс транспортирования (закачивания) цементного раствора в затрубное пространство получил название процесса цементирования скважин.

Цементирование скважин, особенно, глубоких, - наиболее ответственный этап их строительства. Значение цементировочных работ обуславливается тем, что они являются заключительным процессом, и неудачи при их выполнении могут свести к минимуму успехи предыдущей работы вплоть до потери скважины.

Успех цементировочных работ определяется техникой и технологией проведения процессов цементирования, качеством подготовительных работ, тампонажного материала и полнотой замещения бурового раствора тампонажным. При цементировании скважин на воду используется тампонажный цемент (портландцемент не ниже марки 500).  

Какие аномалии обуславливаются особенностями структуры воды?

Простейшую формулу Н₂О имеет молекула парообразной воды (гидроль). Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение двух простых молекул (Н₂О)₂ – дигодроль, а в твердом состоянии – трех простых молекул (Н₂О)₃ – тригидроль.

В составе льда преобладают молекулы тригидроля, в составе водяного пара (при температуре выше 100°С) – молекулы гидроля, а в капельно-жидкой воде – смесь гидроля, дигидроля и тригидроля, соотношения между которыми меняются с изменением температуры.

Особенностями структуры воды обусловлены ее следующие аномалии:

• наибольшую плотность вода имеет при температуре 4°С, с понижением температуры до 0°С или с повышением до 100°С плотность ее меняется;
• объем воды при замерзании увеличивается примерно на 10%, при этом твердая фаза становится легче жидкой;
• вода обладает высокой удельной теплоемкостью, которая с повышением температуры до 40°С уменьшается, а затем вновь увеличивается;
• вода обладает весьма большой удельной внутренней энергией (318,8 Дж/кг);
• вода замерзает при 0°С, с увеличением давления температура замерзания понижается и достигает своего минимального значения (-22°С) при давлении 211,5 МПа;
• вода обладает наибольшим удельным количеством теплоты (2156 Дж/кг) при температуре 100°С;
• вода обладает наиболее высокой диэлектрической проницаемостью при 20°С;
• вода обладает самым большим поверхностным натяжением по сравнению с другими жидкостями.

При взаимодействии с щелочами вода ведет себя, как кислота, а при взаимодействии с кислотами – как основание. В процессе реакции металлов и воды выделяется водород. Вода вызывает процесс обменного разложения (гидролиз), взаимодействуя с некоторыми солями.  

Чем нужно руководствоваться при выборе и оценке источников водоснабжения?

Выбор и оценку качества источника водоснабжения регламентирует ГОСТ 17.1.3.03-77 (СТ СЭВ 1924-79).

При выборе источника водоснабжения следует в первую очередь ориентироваться на артезианские (напорные) воды, надежно защищенные от внешнего загрязнения.

При отсутствии или невозможности использования таких источников необходимо переходить к другим источникам в следующем порядке:

• межпластовые безнапорные воды (в том числе ключи и родники);
• трещинно-карстовые воды при условии их особо тщательной гидрогеологической разведки  и характеристики;
• грунтовые воды, в том числе инфильтрационные, подрусловые и искусственно пополняемые;
• открытые водоемы (реки, водохранилища, озера, пруды, каналы).

Таблица 5: Классификация источников подземных вод по величине дебита

Что значит «классификация горных пород по буримости»?

Все горные породы независимо от их происхождения обладают определенной сопротивляемостью разрушению бурильным инструментом. Эта сопротивляемость, называемая степенью буримости, зависит от многих фактором, например, от твердости минеральных частиц, слагающих породу, от крупности, хрупкости, прочности цементирующего вещества, влагоемкости породы, вязкости и монолитности ее и т.д. Иными словами, степень буримости зависит от состава, строения, состояния и свойств породы, а также от вида и способа бурения.

В связи с этим для горных пород разработаны классификации по буримости, в которых к определенным категориям отнесены группы пород, равноценные или весьма близкие по трудности проходки их бурильным инструментом. ТАБЛИЦА 12 с 26

Таблица 6: Классификация горных пород при бурении вращательным и ударно-канатным способами

Что такое «фильтрация»?

Движение подземных вод в водоносном горизонте, или так называемая фильтрация, происходит по порам и мелким трещинам горных пород. Отдельные струи движутся равномерно, без разрыва сплошного потока, с небольшими скоростями, параллельно одна другой. Такое движение подземной воды преобладает в природных условиях и называется ламинарным.

Закон ламинарного движения формулируется следующим образом: расход воды, фильтрующейся через определенную площадь (поперечное сечение) горной породы, прямо пропорционален этой площади, напору и обратно пропорционален длине пути фильтрации на данном участке потока. От зависит от некоторой постоянной величины – коэффициента фильтрации, свойственного данной породе.

Коэффициент фильтрации представляет собой расход воды через единицу площади поперечного сечения пласта при напорном градиенте, равном единице, и численно равен скорости фильтрации при единичном градиенте. Коэффициент фильтрации измеряется в м/сут.

Таблица 7: Значение коэффициента фильтрации

Есть ли классификация подземных вод?

По Г. Н. Каменскому, в формировании пресных подземных вод основная роль принадлежит инфильтрации атмосферных вод. В зависимости от различных геолого-литологических и физико-географических условий, в которых происходит инфильтрация, могут формироваться подземные воды следующих основных типов.

• грунтовые воды выщелачивания в условиях достаточно влажного климата;
• грунтовые воды в засушливых районах при интенсивном испарении;
• артезианские воды: с благоприятными условиями питания и стока, с крайне замедленным стоком или бессточные.

По условиям залегания и характеру водовмещающих пород подземные воды подразделяются на следующие группы:

• поровые – в рыхлых отложениях;
• пластовые – в пластах горных пород;
• трещинные – в горных породах, пронизанных трещинами;
• трещинно-жильные – в зонах тектонических нарушений;
• трещинно-карстовые – в трещинах и карстовых полостях закарстовых пород.

По гидрогеологическим показателям подземные воды делятся на напорные и безнапорные.

По активной реакции pH подземные воды делятся на: сильнокислые, кислые, слабокислые, нейтральные, слабощелочные, щелочные.

Таблица 8: Классификация подземных вод по температуре

Таблица 9: Степень минерализации подземных вод

Существует классификация воды в грунтах:

1. Вода в форме пара
2. Связанная вода:

• прочносвязанная (гигроскопическая) вода,
• слабосвязанная вода,
• капиллярная вода.

1. Свободная (гравитационная) вода
2. Вода в твердом состоянии
3. Кристаллизационная вода и химически связанная вода.

Каждая из приведенных классификаций подземных вод в той или иной степени используется при проектировании скважины, так как она конкретно указывает проектировщику на какую глубину, какой конструкции необходимо запроектировать скважину и какие насосы предусмотреть (напорные или безнапорные) в зависимости от характера вод.

В зависимости от величины сухого осадка (солесодержания), жесткости, количества железа и фтора проектировщик прежде всего предусматривает в проекте состав и вид очистки подземной воды для доведения ее до питьевого качества.  

Что определяет качество воды?

Качеством воды называется совокупность свойств воды, обусловленная в основном концентрацией содержащихся в ней компонентов.

В состав воды в виде различных химических соединений входит около 50 элементов, многие из которых содержаться в малых количествах, но также влияющих на ее свойства. Природные воды всегда содержат несколько компонентов. В зависимости от размера частиц составляющих компоненты воды, различают:

• растворенные компоненты, частицы которых находятся в состоянии молекулярной или ионной дисперсности (размер частиц менее 0,1 мкм). К ним можно отнести растворенные в воде газы (кислород, углекислый газ, сероводород, азот), а также катионы и анионы растворенных в воде солей кальция, магния, натрия, калия, хлора и др.
• коллоидные компоненты,частицы которых находятся в состоянии высокой дисперсности (размер частиц 0,1 – 10 мкм). Эти компоненты могут быть органического и минерального происхождения. К органическим относятся гуминовые вещества и масла, а к минеральным – кремниевая кислота, соединения металлов и др.
• грубодисперсные компоненты, имеющие размеры частиц больше 10 мкм.

Какими свойствами обладает вода?

При определении качества различают следующие свойства:

• физические: температура, запах, вкус, привкус, прозрачность, муть и остаток, взвешенные вещества, электропроводимость.

Таблица 10: Сравнительная таблица предельной концентрации солей, вызывающих вкусовые ощущения

• химические: активная реакция, щелочность, жесткость, сухой остаток, железо, сульфаты и хлориды, азотсодержащие вещества, окисляемость, сероводород, растворенный кислород, мышьяк, фтор, медь, цинк, марганец, свободная углекислота, кремниевая кислота.
• бактериологические: общее число бактерий, коли-титр, коли-индекс.

Что такое глина?

Глины могут образоваться в результате сноса мельчайшего ила, который реки несут в виде мути и который затем отлагается в спокойном воде.

Различают, кроме того, глины, образовавшиеся в результате деятельности ледника, а также представляющие собой конечный продукт разрушения преимущественно полевошпатовых и слюдистых пород в процессе выветривания (каолины и монтмориллонитовые глины).

Химический состав глин разнообразен. Кроме каолина (кремниевых соединений глинозема), в состав глин входят: мельчайшая кварцевая мука, железистые соединения, известь, доломит, иногда гипс и другие вещества.

Суглинки (песчаные глины) и супеси (глинистые пески) – это переходные горные породы от глин к пескам. По своему составу они представляют различные соотношения смеси песчаных и глинистых частиц.  

Как определяется «радиус влияния скважины»?

Радиус влияния скважины – это расстояние от скважины, из которой проводится откачка, до границ ее влияния. Зона влияния скважины определяется гидродинамическим полем данной скважины.

Для хорошо изученных районов величину радиуса влияния рекомендуется определять опытным путем. Для малоизученных районов величину радиуса влияния ориентировочно можно рассчитывать по формулам или принимать по таблице их вероятных значений.

Таблица 11

Радиус влияния в зависимости от удельного дебита скважины

Радиус влияния R, м	500-300	300-100	100-50	50-25	25-10	10
Удельный дебит, м3/ч	7,2	7,2-3,6	3,6-1,8	1,8-1,2	1,2-0,7	0,7

Таким образом, сооружение второй скважины на тот же горизонт в радиусе влияния первой, не имеет смысла. Поскольку они будут перебивать друг друга, и делить между собой рабочий дебит. Бурить вторую скважину, в радиусе влияния первой, если есть такая необходимость, можно только на другой водоносный горизонт или в виде резервной единицы.  

Для чего проводится опытная откачка скважин?

Опытная откачка – один из основных видов работ, по результатам которых оценивают возможности отбора из скважин необходимого количества воды и ее качество.

По результатам опытных откачек определяют:

• производительность скважины или группы скважин и зависимость дебита от динамического уровня воды;
• устойчивость дебита, или понижения уровня во времени, или зависимость их изменения от времени и режима эксплуатации;
• исходные данные для определения коэффициента фильтрации, радиуса влияния и коэффициента пьезопроводности;
• качество воды;
• связь водоносного горизонта, намечаемого к эксплуатации, с поверхностными водами или другими смежными горизонтами;
• влияние водоотбора из скважины на другие близко расположенные водозаборные сооружения и возможную степень взаимодействия между скважинами.

Дебит скважины и динамический уровень можно считать установившимся, если в течение последних 24 ч откачки не происходит систематического снижения уровня и изменения дебита.

При каких условиях следует использовать роторное бурение?

Роторное бурение следует использовать при выполнении следующих условий:

• хорошо изученный геолого-гидрогеологический разрез участка бурения;
• заранее разведанные и опробованные водоносные горизонты, для которых имеется подробная характеристика качества и количества воды;
• горизонты воды характеризующиеся большими напорами;
• возможность проведения каротажа скважины;
• возможность бесперебойной доставки воды и глины к месту бурения.

Каким требованиям должны соответствовать фильтры буровых скважин?

Фильтры буровых скважин должны отвечать следующим основным требованиям:

• обеспечивать максимальный дебит скважины при минимальном понижении уровня воды в ней, то есть создавать минимальные входные сопротивления в прифильтровой зоне для сведения к минимуму затрат на подъем воды;
• обладать необходимой механической прочностью;
• иметь по возможности наибольшую площадь контакта с водоносной породой для обеспечения наименьших входных скоростей фильтрации;
• при длительной эксплуатации быть достаточно устойчивыми против химической и электрохимической коррозии, водной эрозии, а также зарастания;
• иметь конструкцию, которая обеспечивает возможность применения механических и химических методов восстановления проницаемости прифильтровых зон и фильтра, а также позволяет извлекать из скважины старый фильтр для замены его новым.

При работе фильтра пескование допускается лишь в начальный период при проведении строительных и опытных откачек.  

Что такое «поры» в грунтах?

Структурные элементы, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами.

Таблица 12: Типы пор дисперсных грунтов  

Как подбирается фильтр?

Все фильтры для оборудования скважин на воду, по Д. Н. Башкатову, делят на пять типов:

• трубчатые и каркасно-стержневые с дырчатой и щелевой перфорацией;
• трубчатые и каркасно-стержневые с покрытием из проволоки, сетки, штампованного листа и ткани;
• гравийно-обсыпные;
• блочные;
• гравитационные, основанные на использовании силы тяжести.

Таблица 13: Рекомендуемые типы фильтров

Предыдущая - Следующая >>