Способ хуторянского ю.и. крепления неустойчивой кровли водоносного пласта

Способ хуторянского ю.и. крепления неустойчивой кровли водоносного пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

«»985254 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29. 01.79 (21) 2717909/22-03 с присоединением заявки NP— (23) Приоритет

Опубликовано 3%12.82. Бюллетень Мо 48 (31} М. Кп.з

Е 21 В 33/138

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3) УДК 622. 245. . 42 (088. 8) Дата опубликования описания 03.01.83 (72) Автор изобретения

Ю.И.Хуторянский

Новочеркасский ордена "Знак Почета" инженерно-" --. мелиоративный институт Иинистерства сельского хозяйства СССР (71) Заявитель (54) СПО(:ОВ ХУТОРЯНСКОГО Ю.И. КРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВОЙ

КРОВЛИ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к добыва-. нию подземных вод преимущественно бесфильтровыми скважинами и может быть использовано для повышения устойчивости кровли над водоприемной воронкой, разрабатываемой в песчаных водоносных пластах.

Известен способ крепления неустойчивой кровли водоносного пласта над водоприемной воронкой бесфильтровой скважины в песках путем цементации эатрубного пространства, при котором обеспечивают сцепление эксплуатационной колонны с породой кровли, способствующее уменьшению высоты свода обрушения и повышению его устойчивости E13 .

Однако известный способ не позволяет увеличить раэмеры эоны закрепления и создать опору под поверхностью кровли хотя бы в пределах водоприемной воронки, в результате чего последнюю разрабатывают с заниженным радиусом, что приводит к уменьшению дебита скважины и неполному использованию производительности водоносного пласта.

Известен способ искусственного укрепления неустойчивой кровли нагнетаемым через скважину в полость во-. доприемной воронки гравием, иэ которого создают опору, препятствующую обрушению кровли в воронку (2 .

Однако данный способ не исключает обрушения кровли в процессе эксплуатации скважины ввиду практической невозможности обеспечить формирование в воронке гравийной опоры, плотно прилегаЬщей к плоскости кровли как в центральной, так и в ее периферийной частях. Слой гравия, которым полость воронки заполняют частично, не воспринимает давление вьтаележащей толщи грунта, что приводит к обрушению кровли в случае уменьшения гидродинамического напора в скважине .

Кроме того, его применение ограни» чено гидрогеологическими условиями и возможно только при наличии гидродинамического давления, достаточного

" для удержания кровли от обрушения, что, в свою очередь, исключает возможность сооружения водоприемной воронки желаемого размера, снижает дебит скважины и не позволяет исполь" эовать полностью производительность водоносного пласта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ крепления неустой985254

20 чивой кронли водоносного пласта над водоприемной воронкой бесфильтровой скважины (3 3.

Однако известный способ ввиду воэможности его реализации только в зависимости от состава и свойств грунтов кровли, мощности последней, а также гидродинамического напора в скважине не noýâoëíeò получить размеры зоны закрепления, превышающие допустимые размеры воронки, формируемой для образования свода, что, в сною очередь, заранее огоаничивает радиус нодоприемной части скважины, а следовательно снижает ее дебит и не дает возможность полностью испольэовать производительность пласта.

Образование же полости в форме воронки ведет к росту ее высоты при увеличении горизонтальных размеров и нерациональному расходу заполнителя, а нагнетание, например, цементного раствора для создания опоры радиусом 5-10 м в крупных песках весьма затруднительно и практически невозможно при дальнейшем увеличении радиуса вниду большого объема образующейся полости.

Кроме того, известный способ не обеспечивает надежности крепления и не исключает обрушения кровли в периферийной части водоприемной воронки, так как не образует в ее пределах под кровлей надежной опоры, способной воспринимать нагрузку от вышележащей толщи грунта, вследствие чего возможен обвал кровли и выход скважины из строя.

Цель изобретения — повышение надежности крепления в условиях низких гидродинамических напоров.

Поставленная цель достигается согласно способу крепления неустойчивой кровли пласта над нодоприемной воронкой бесфильтровой скважины, включающему формирование полости и нагнетание в нее заполнителя, при котором полость формируют отдельными лучами с протяженностью, превышающей размеры водоприемной воронки, а нагнетание заполнителя осуществляют после формирования соответствующего луча.

Формирование щелевидных полостей ведут эрлифтом, снабженным эластичным наконечником, например армиронанным шлангом, выдвигающимся горизонтально из направляющей головки дополнительной трубы большего диаметра и перемещающимся под кровлей в образующейся при откачке полости за счет погружения эрлифта в скважину. Кроме того, полости-щели разрабатывают, простирая их под кровлей в радиальном направлении от оси скважины з а пределы формируемой впоследствии водоприемной воронки, и последовательно

65 заполняют их, например, бетоном, прием-нагнетание заполнителя осуществляют перед образованием очередной диаметрально расположенной полости, подавая его в сформированную щель через водоподъемную трубу эрлифта и наконечник, одновременно иэнлекая. последний иэ полости при подъеме эрлифта. Бетон подают в количестве, достаточном для заполнения полости, и при давлении, обеспечивающем поступление его в сформированную щель.

На фиг. 1 показана скважина при осуществлении предлагаемого способа > на фиг. 2 — скважина с водоприемной воронкой под закрепленной кровлей, на фиг. 3 — разрез A-A на фиг. 2.

Способ осуществляется следующим образом.

B сLк в а жине 1 с эксплуатационной колонной труб 2, заглубленной до границы кровли 3 с водоносным пластом 4, оборудованной вспомогательной трубой 5 с направляющей гоЛовкой 6, подвижным эрлифтом 7, формируют щелевидную полость 8. Погружением эрлифта 7 в скважину 1 при откачке за счет выдвижения при этом эластичного наконечника 9 из направляющей головки 6 в образующееся перед ним пространство разрабатывают полость 8, длина которой превышает радиус формируемой впоследствии водоприемной воронки. По окончании формирования щели 8 через водоподъемную трубу эрлифта 7 по наконечнику 9 нагнетают, например, бетон и заполняют полость

8, одновременно извлекая иэ нее наконечник 9 при подъеме эрлифта 7.

Далее приступают к формированию диаметрально противоположной полости с последующим заполнением ее тнердеющим раствором. Так формируют ряд полостей 8, располагая их в радиальном направлении от оси скважины

1 и чередуя операцию разработки полости с нагнетанием в нее заполнителя.

Таким образом, создают надежно прилегающие к плоскости кровли 3 опоры в виде горизонтальных лучей

10, простирающихся от центра скважины 1 за пределы водоприемной воронки 11, формируемой после цементации затрубного пространства 12 скважины обычным способом.

Формирование полости в виде щели практически исключает обрушение в нее грунта кровли в процессе формирования вниду малой ширины полости, что, в свою очередь, позволяет разрабатывать последнюю неограниченной длины под слабоустойчивой кровлей и при малой величине гидродинамического данления в скважине.

985254

Разработка ряда полостей в виде щелей, неограниченно простирающихся под кровлей в радиальном направлении от оси скважины, и заполнение каждой из них перед формированием последующей, например, бетоном позволяет создать надежную опору в виде горизонтальных лучей, опирающихся на водоносный пласт далеко за пределами формируемой для отбора воды из скважины воронки, что дает возможность устраивать водоприемную воронку желаемых размеров в неблагоприятных для этого гидрогеологических условиях, повысить дебит скважины, более полно использовать производительность водоносного пласта.

Создание лучевых опор, внедренных в водоносный пласт за пределами воронки, обеспечивает полную надежность крепления кровли, так как они воспринимают нагрузку пород кровли в своде обрушения и передают ее на грунт водоносного пласта, а это, в свою очередь, исключает обруше. ние кровли и значительно продляет срок службы скважины.

Предлагаемый способ расширяет область применения бесфильтровых скважин и в большинстве случаев может обеспечить замену ими скважин, оборудованных фильтрами. Ежегодная экономия эксплуатационных расходов на одну бесфильтровую скважину составит примерно около 3 тыс.руб.

Формула изобретения

Способ крепления неустойчивой кровли водоносного пласта над водо10 приемной воронкой бесфильтровой скважины, включающий формирование полости и нагнетание в нее заполнителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности крепf5 ления в условиях низких гидродинамических напоров, полость формируют отдельными перекрывающимися радиальными лучами с протяженностью, превышающей размеры водоприемной воронки, а нагнетание заполнителя осуществляют после формирования соответствующего луча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дубровский В.В. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду. И., "Недра", 1972, с. 379.

2. Там же, с. 380-381.

3. Авторское свидетельство СССР ,Р 153261, кл. E 21 В 33/138, 1961 (прототип ).

985254

Pdl8. g с

Ъ ь

Заказ 10111/42

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель Е. Молчанова

Редактор A. Лежнина Техред М.Надь Корректор О. Билак