Способ крепления глинистой кровлинад водоприемной воронкой бесфильтро-вой скважины

Способ крепления глинистой кровлинад водоприемной воронкой бесфильтро-вой скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27. 03. 79 (21) 2742740/22-03 (51) М. КЛ.

E 21 В 33/1 38 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0181, Бюллетень № 2 (53) УДК 622. 245.

543 (088 8) Дата опубликования описания 180181 (72) Авторы изобретения

Ю. И. Хуторянский и В. С. Оводов (71) Заявитель

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГЛИНИСТОЙ КРОВЛИ .НАД ВОДОПРИЕМНОЙ ВОРОНКОЙ БЕСФИЛЬТРОВОЙ

СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к добыванию подземных вод, преимущественно бесфильтровыми скважинами, и может быть использовано для крепления глинистой кровли над водоприемной воронкой, разрабатываемой в напорных песчаных водоносных пластах.

Известен способ искусственного укрепления неустойчивой кровли нагнетаемым через скважину в полость водо-

10 приемной воронки гравием, из которого при частичном заполнении воронки создают опору, препятствующую внезапному обрушению грунта кровли в полость воронки f1) . 15

Однако известный способ не исключает обрушения кровли в процессе эксплуатации скважины ввиду невозможности обеспечить формирование в воронке гравийной опоры, плотно 20 прилегающей к плоскости кровли как в центральной, так и в ее периферийной частях. Слой гравия, частично заполняющий полость воронки, не устраняет контакта содержащейся в ней воды с грунтом кровли,,что приводит к,его постепенному размоканию, уменьшению сил внутреннего сцепления и обвалу, вследствие чего бесфильтровая скважина выходит из строя. Кроме того, известный способ не обеспечи- вает надежности укрепления если масса грунта в своде обрушения превысит величину гидродинамического давления столба воды в скважине на кровлю, что возможно при падении пластового давления или снижении динамического уровня воды при откачке вследствие уменьшения удельного дебита скважины в процессе эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ укрепления глинистой кровли над водоприемной каверной бесфильтровой водозаборной скважины в напор" ных песчаных пластах, включающий создание воздушной подушки путем нагнетания через скважину сжатого воздуха непосредственно под кровлю (2) .

Однако известный способ может быть применен только при условии залегания в кровле водоносного пласта плотных глин, способных сохранять под собой воздушную подушку. В то же время имеет место значительная утечка воздуха как за счет растворения его в воде, так и вследствие перемещения в порах грунта, слагавшего водоносный пласт, особенно в

Направлении движения грунтового по796391 тока, что вызывает необходимость частного пополнения воздушного запаса и . уакоряет износ компрессорного оборудования. Возможна также утечка воздуха из-под барака эксплуатационной колонны труб при увеличении размеров воздушной поцушки за счет уменьшения на нее дав ления в случае понижения уровня воды н скважине, превыаающего допустимые пределы.

Изменение толщины слоя воздушной подушки н известном способе требует постоянного контроля ее наличия под кровлей посредством электрических датчиков уровня воды, устанавливаемых. в воронке и требующих дополнительного электропитания и системы электропровод и, что усложняет и удорожает эксплуатацию скважины. При увеличенав толщины слоя подушки до 0,5 м 2080% площади водоприемной поверхности воронки н зависимости от ее радиуса и угла естественного откоса песка не участвует в заборе воды из пласта, что значительно снижает дебит скважины. Кроме того, способ не обеспечинает надежности крепления кровли -при эксплуатации в случае снижения пластоного давления или гидродинамического напора вследствие сезонных колебаний уровня или уменьшения удельного дебита скважины, так как при недостаточном подпоре кровли столбом воды она обрушается н воронку. Воз душная .подушка не препятствует этому явлению вследствие того, что обладает тем же давлением, что и столб воды в скважине.

Цель изобретения - повышение надежности крепления за счет создания противодавления на грунт кровли.

Поставленная цель достигается тем, что перед нагнетанием сжатого воздуха в скважину эакачивают нетоксичный полимер, обладающий плавучестью, а нагнетание сжатого воздуха ведут в пространство между полимером и кровлей, причем после твердения полимера в воздушной подушке создают избыточное давление. Полимер нагнетают под кровлю в количестве, достаточном для образования в пределах воронки слоя толщиной

0,1-0,15 м, давление нагнетания должобеспечивать выход полимера под нлю и вытеснение из воронки слоя воды указанной толщины. Вслед за подачей полимера по той же трубе комб . -В ° прессором нагнетают сжатый воздух, который заполняет верхнюю часть ворон ки, вытесняя неэатвердевший еще полимер. В зависимости от давления стол. ба воды в скважине сжатый воздух нагнетают под давлением, обеспечивающем его.поступление в воронку. В зависимости от размеров воронки его подают под кровлю в количестве, до,статочном для создания воздушной подушки толщиной не более 0,1 м с рас одом, обеспечивающим нагнетание воздуха до начала схватывания полимера.

Последовательным нагнетанием полимера и сжатого воздуха на поверхности кровли и примыкающей к ней поверхности воронки образуют полимерную пленку

I небольшой толщины, переходящую на границе воды с воздухом н воронке н полимерную плиту-экран, которая после твердения полимера исключает утечку воздуха и препятствует вытеснению

f9 воды из воронки при последующем повышении давления воздуха н воздушной подушке. Создание избыточного давления сжатого воздуха на кровлю обеспечивает устойчивость поСледней при

1S эксплуатации.

На фиг. 1 изображена схема бесфильтроной скнажнны при осуществлении способа, на фиг. 2 — схема бесфильтровой скважины с полимерным экраном и воздушной подушкой противоданления.

Способ крепления осуществляют следующим образом.

В нодоприемную воронку 1, сформированную н напорном песчаном водо2S носном пласте 2, через эксплуатационную колонку труб 3, заглубленную н водоносный пласт и закрепленную в стволе скважины затрубной цементацией 4, по ноздухопронодной трубе 5

ЗО диаметром 25-38 мм, выведенной по окончании формирования воронки изпод башмака б под глинистую кровлю 7,, нагнетают жидкий, легче воды полимер 8, образуя слой толщиной 0,10,15 м, затем сжатый воздух 9 вытесняет полимер иэ-под кровли в воронку.

Нагнетание заполнителей ведут под давлением, обеспечивающим их выход под кровлю, и в количестве, достаточном для создания воздушной подушки и экрана об цей толщиной не более

0,25 м. Подачу сжатого воздуха осуществляют с расходом, обеспечивающим нагнетание воздуха до начала тнердения полимера. Так образуют непроница45 емый экран 10, исключающий утечку воздуха, препятствующий вытеснению воды из воронки и обеспечивающий после твердения сохранение избыточного давления воздуха, которое создают заЯ тем в подушке 11. Контроль давления воздушной подушки на кровлю осуществляют манометром, установленным у компрессора на воздухопроводной трубе

Создание на границе воды с воздухом н воронке непроницаемого экрана, а также образование на поверхности кровли и примыкающей к ней поверхности воронки полимерной пленки, практически исключает утечку воздуха иэпод кровли, позволяет создать избы-, N точное давление сжатого воздуха на кровлю, превышающее гидродннамическое давление, без вытеснения воды из воронки и тем самым обеспечивает надежность крепления кровли, предотнра65 щая ее обрушение в процессе эксплу796391

° ° ° а

\ °

° ° с °

Ю °

° °

° °

° ° атации, что увеличивает срок службы скважины. Кроме того, отсутствие утечки воздуха в предлагаемом способе исключает необходимость пополения его запаса в период эксплуатаии, что в свою очередь, упрощает эксплуатацию скважины. Отсутствие электрических приборов и оборудования для контроля наличия воздушной по-, душки также снижает эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

Способ крепления глинистой крочли над водоприемной воронкой бесфильтровой скважины, включающий создание воздушной подушки путем нагнетания через скважину сжатого воздуха непо-4Ф средственно под кровлю, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности крепления путем создания противодавления на кровлю,перед нагнетанием сжатого воздуха в скважину заначивают нетоксичный полимер, обладающий плавучестью, а нагнетание сжатого воздуха ведут в пространство между полимером и кровлей, причем после твердения полимера в о воздушной подушке создают избыточное давление. Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Дубровский В..В. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду. Х., 1972, с. 380-381.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 614215, кл. Е 21 В 33/138, 1978.

ВНИИПИ Заказ 9735/44

Тираж 638 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4