Министерство образования и науки Украины
Национальный горный университет
Кафедра техники разведки месторождений полезных ископаемых
Пояснительная записка
по курсовому проекту по курсу
«Бурение скважин на воду»
Студента группы РТ-01-1
Алещева А.А.
Руководитель курсового проекта: Acc. Хоменко В.Л.
Днепропетровск 2005г.
Содержание
Введение
1. Геолого-технические условия бурения скважины
2. Выбор и расчет водоприемной части скважины
3. Выбор водоподъёмной установки
4. Выбор способа бурения и проектная конструкция скважины
5. Выбор бурового оборудования и инструмента
6. Выбор очистного агента
7. Технология бурения
8. Вскрытие и освоение водоносного горизонта
9. Монтаж фильтра и водоподъемной установки
10. Техника безопасности
Список литературы
Курсовое проектирование по бурению скважин на воду является важным этапом в подготовке студентов и преследует цель закрепления теоретических знаний по курсу, выработки навыков применения этих знаний для решения конкретных инженерных задач в комплексе.
Курсовой проект включает пояснительную записку и графическое приложение. Пояснительная записка должна иметь объем не более 20-25 страниц текста на листах стандартного формата А4.
Данный курсовой проект предусматривает бурение разведочно-эксплуатационной скважины для питьевого водоснабжения, проектная глубина которой составляет – 260 метров.
Данный геологический разрез представлен следующими породами: суглинок, мел, лесс, глина, известняк, песчаник, аргиллит, песок мелкозернистый. Категория по буримости - II-VII. При бурении возможны следующие осложнения: сужение ствола скважины при набухании глин, частичное поглощение промывочной жидкости в известняках. Геологический разрез и краткая его характеристика, включающая мощности пластов и категорию пород по буримости приведены в графической части проекта на ГТП.
Водоносный горизонт сложен мелкозернистым песком. Имеет мощность 25 метров. Категория по буримости – II-ая. Глубина залегания кровли водоносного пласта 235 метров. Проектный дебит – 21 м3/ч. Статический и динамический уровни соответственно равны 19 и 40 метров.
| Глубина подошвы слоя | Краткое описание | Мощность слоя | Категория по буримости | Зоны возм. осложнений |
| 3 | Суглинок | 3 | II | |
| 26 | Мел | 23 | III | |
| 46 | Суглинок | 20 | III | |
| 82 | Лесс | 36 | II | |
| 124 | Глина | 42 | IV | |
| 157 | Мел | 33 | III | |
| 196 | Известняк | 39 | VII | Част. погл. |
| 216 | Песчаник | 20 | V | |
| 235 | Аргиллит | 19 | VI | |
| 260 | Песок мелкозернистый | 25 | II |
Тип водоприемной части зависит от характера пород водоносного горизонта. Так как водоносный горизонт сложен мелкозернистым песком II-ой категории по буримости, то принимаем фильтровую водоприемную часть. В соответствии с рекомендациями СНиП II-31-74 по выбору фильтров принимаем трубчатый фильтр с однослойной гравийной обсыпкой.
Так как мощность пласта более 10 метров, то принимаем диаметр водоприемной части, а рассчитываем длину.
L=Q/(B•d•Vф•W)
Q – дебит скважины; d– диаметр водоприемной части; Vф – допустимая скорость фильтрации воды; W – скважность фильтра. Принимаем W равной 1.
Vф=65•3/ Кф
Кф – коэффициент фильтрации, м/сут; коэффициент фильтрации принимаем равным - Кф =5 м/сут.
Vф=65•3/ 5=111,2 м3/сут = 4,7 м3/ч
Диаметр каркаса фильтра по ГОСТу на обсадные трубы принимаем Ø 114 мм.
dф=(dк+2))=114+2•50=214 мм
dк – диаметр каркаса
) - толщина обсыпки принимаем=50 мм
L=21/(3,14•0,214•4,7•1)=6,6 м
Принимаем L=7 м.
Диаметр отверстий = 3•0,25=0,75
Длина надфильтровой трубы принимается равной из условия ее выхода из под башмака эксплуатационной колонны не менее чем на 5 м, исходя из этого принимаем длину надфильтровой трубы – 14,5 м. Длину отстойника принимаем равной 9,5м.
Общая длина фильтра будет равна:
Lф=7+14,5+9,5=30 м.
Проверка фильтра по его водопропускной способности: должно выполняться условие f>Q, в свою очередь
f=Vф•d•B•L=4,7•0,214•7•3,14=22,11 м3/ч
Фильтр удовлетворяет заданным условиям так как 22,11>21.
Условие работы водоподъемников в период откачек и постоянной эксплуатации не одинаковы. В первом случае вода, как правило, содержит много механических примесей, во втором – она должна быть свободна от них. Продолжительность откачек по сравнению со сроком эксплуатации скважины ничтожно мала. Кроме того, в процессе откачек и количества отбираемой воды и динамический уровень сильно меняются. Во время эксплуатации они близки к постоянному. Поэтому для опытной откачки следует использовать в первую очередь эрлифты, а для постоянной эксплуатации насосы с более высоким КПД. В соответствии с рекомендациями по выбору типа водоподъемной установки для постоянной эксплуатации принимаем погружной центробежный насос типа ЭЦВ.
1. Определяем глубину погружения смесителя от уровня излива
H=h•k
h – глубина динамического уровня воды от уровня излива
k– коэффициент погружения. принимаем =2,5
H=50•2,5=125 м.
2. Определение удельного расхода воздуха
V0=h/(с•lg((h•(к-1)+10)/10))
с – коэффициент, зависящий от коэффициента погружения = 13,1
V0=50/(13,1•lg((50•(2,5-1)+10)/10))=4,11 м3 на один м3 поднятой воды
3. Полный расход воздуха
Wв=Q•V0/60
где Q – дебит
Wв=21•4,11/60=1,44 м3/мин.
4. Пусковое давление воздуха
р0=0,1•(к•h-h0+2)
где h0 – глубина статического уровня воды
р0=0,1•(2,5•50-29+2)=9,8 кг/см3
5. Рабочее давление воздуха
рр=0,1•[h•(k-1)+5]=0,1•[50•(2,5-1)+5]=8 кг/см3
6. Расход эмульсии непосредственно выше форсунки
q1=(Q/3600)+(W/60•(рр-1))=(21/3600)+(1.44/60•(8-1))=0.0093 м3/с
7. Расход эмульсии при изливе
q2=(Q/3600)+(W/60)=(21/3600)+(1,44/60)=0,0298 м3/с
8. Площадь сечения водоподъемной трубы у форсунки
w1=q1/v1=0,0093/2,1=0,0044 м2
v1 – скорость движения эмульсии у форсунки. Принимаем = 2,1 м/с
9. Площадь сечения водоподъемной трубы у излива
w2=q2/v2=0,0298/7=0,0043 м2
v1 – скорость движения эмульсии на изливе. Принимаем = 7 м/с
10. Внутренний диаметр водоподъемной трубы
d=/(4•w2/B)=/(4•0.0043/3.14)=0.074 м.
Принимаем диаметр водоподъемных труб равным 76 мм ГОСТ 6238-77.
Диаметр воздухопроводных труб принимаем равным 27 мм ГОСТ 3262-75.
11. Производительность компрессора:
Wk=1,2•Wв=1,2•1,44=1,728 м3/мин.
12. Рабочее давление компрессора
рк= рр+0,5=8+0,5=8,5 кг/см3
13. Расчетная мощность на валу компрессора
Nk=N0•pk•Wk=1,18•8,5•1,728=17,33 кВт
N0 – удельная мощность = 1,18 кВт.
14. Действительная мощность на валу компрессора
Nд=1,1•Nk=1,1•17,33=19,06 кВт.
15. Коэффициент полезного действия установки
0=1000•Q•h/(1,36 •Nд•75)=1000•21•50/(1,36•19,06•75•3600)=0.15
Принимаем в качестве компрессора для эрлифта компрессор КТ-7.
Выбор марки водоподъемника определяется по дебиту скважины и напору, который должен развить насос.
Нм=Нгд+Нвр
Нм – манометрический напор
Нгд – геодезическая высота подачи
Нвр – потери напора
Нгд=hд+hи=40+10=50 м.
hи – высота излива
hд – динамический уровень
hи – высота излива
Нвр=0,1•Н=0,1•55=5,5 м.
Н – длина напорного трубопровода.
Н= Нгд+hз=50+5=55 м.
hз – заглубление насоса под динамический уровень, принимаем = 5м.
Нм=Нгд+Нвр=50+5,5=65,5 м.
Эксплуатационные потери: Нэ=0,08•Нм=0,08•65,5=5,24 м.
Общий напор равен Ноб=Нм+Нэ=65,5+5,24=70,74 м.
Исходя из данных расчета напорной характеристики, которую необходимо обеспечить, принимаем центробежный погружной насос марки ЭЦВ8-25-100, который удовлетворяет нашим требованиям.
Диаметр водоподъемной трубы 76 мм.
Рабочая характеристика насоса приведена в графической части проекта.
Излишек напора: )Н=Ннм-Нм=100-70,74=29,26 м.
Напор, развиваемый одной ступенью насоса: Н1=Ннм/Nст=100/7=14,3 м.
Количество снимаемых ступеней: )Nст =)Н/Н1=29,26/14,3=2,046
Принимаем )Nст=2.
Выбор способа бурения производится на основе предварительного изучения геолого-технических условий бурения, а также по ранее пробуренным на данной территории скважинам и в соответствии с рекомендациями по выбору способа бурения. Принимаем роторный способ бурения с прямой промывкой.
бурение скважина вода
1. Диаметр водоприемной части скважины:
dвч=214 мм.
2. Уточняем диаметр долота для бурения водоприемной части по ГОСТу на долота: dвч=214 мм.
3. Внутренний диаметр эксплуатационной колонны определяют из условия наличия зазора между долотом и колонной
dэк=dвч+8=214+8=222 мм.
4. Наружный диаметр эксплуатационной колонны
Уточняем диаметр по ГОСТу.
dэквн=259 мм.
dэкн=273 мм
5. Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну:
dэкд=dэкм+2б
где dэкм – диаметр муфты эксплуатационной колонны
б – зазор между стенками скважины и наружной поверхностью муфты
dэкд=273+2•20=313 мм.
6. Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну уточняют по ГОСТу:
dэкд=349,2 мм.
7. Внутренний диаметр направления:
dнв= dэкд +50=349,2+50=399,2 мм.
8. Уточняем внутренний и наружный диаметр направления по ГОСТу на обсадные трубы:
dнв=406 мм.
dнн=426 мм.
9. Выбираем диаметр долота для бурения под направление
dнб=dнн +50=426+50=476 мм.
10. Уточняем диаметр долота для бурения под направление по ГОСТу на долота:
dнд=490 мм.
11. Глубину бурения под направление принимаем Lн=6 м.
12. Длина эксплуатационной колонны