Конструкция скважины

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………..

1. Общая часть ……………………………………………………………………………………. 5

1.1. Краткая характеристика санитарно-технических норм расхода воды……………………….. 5

1.2. Требования к качеству воды……………………………………………………………………………………. 6

1.3. Правила выбора места заложения скважины……………………………………………………………. 7

1.4. Зона санитарной охраны скважины…………………………………………………………………………. 8

2. Техническая часть………………………………………………………………………….. 10

2.1. Краткая характеристика условий проведения работ на участке………………………….. 10

2.2. Определение величины понижения уровня воды и динамического уровня при эксплуатации 11

2.3. Выбор и обоснование типа фильтра и расчет его параметров…………………………….. 12

2.4. Выбор и обоснование способа бурения……………………………………………………………… 13

2.5. Определение проектной глубины скважины……………………………………………………… 14

2.6. Выбор и обоснование водоподъемного оборудования для эксплуатации и для проведения опытных работ…………………………………………………………………………………………………………….. 14

2.7. Выбор и расчет конструкции скважины……………………………………………………………. 16

2.8. Выбор бурового оборудования………………………………………………………………………….. 18

2.9. Выбор и расчет режимов бурения……………………………………………………………………… 19

2.10. Обоснование компоновок бурового снаряда……………………………………………………… 20

2.11. Технология вскрытия и освоения водоносного горизонта………………………………….. 21

2.12. Технология и расчет параметров цементирования скважины…………………………….. 22

2.13. Методика и выбор технических средств для проведения опытно-исследовательских работ в скважине……………………………………………………………………………………………………………………… 23

3. Анализ и выбор способа ликвидации поглощений промывочных жидкостей 25

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………….. 28

Приложение………………………………………………………………………………………… 29

Введение

Подземные воды играют важную роль в развитии народного хозяйства. Объёмы потребления подземных вод в России как и во всём мире постоянно возрастают.

Эксплуатация подземных вод осуществляется главным образом буровыми скважинами, как наиболее эффективными и экономичными водозаборными сооружениями, а эффективность и экономичность во многом объясняется качеством проекта, в котором должно быть предусмотрено применение наиболее совершенных технических средств и технологии бурения с учётом интересов охраны и рационального использования природных ресурсов.

Основная цель курсового проектирования заключается в том, чтобы научиться пользоваться учебной, справочной, научно-технической литературой и другими источниками информации о современном достижении науки и практики с тем, чтобы в дальнейшем на высоком инженерном уровне решать вопросы техники и технологии сооружения скважин в практической деятельности.

Задачей курсового проектирования является закрепление и углубление теоретических знаний, использование этих знаний для решения конкретных задач.

1. Общая часть.

1.1. Краткая характеристика санитарно-технических норм расхода воды.

При проектировании скважин на воду и системы водоснабжения любого объекта прежде всего должно быть определено, сколько воды и какого качества необходимо подавать данному объекту.

Вода расходуется различными потребителями для самых разнообразных целей: а) хозяйственно-питьевые нужды населения; б) производственные нужды предприятий промышленности и сельского хозяйства; в) тушение пожаров.

Для ориентировочного определения расчетного расхода воды проектируемой разведочно-добывающей скважины можно использовать данные табл. 1.

Таблица 1

Расчетные нормы расхода воды

Количество воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и неучтенные расходы допускаются дополнительно в размере 5-10% от суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта.

Для определения общего суточного количества воды, необходимого для водоснабжения объекта, величину, полученную по нормам табл. 1, нужно умножить на коэффициент суточной неравномерности (1,1-1,3) и сложить с количеством воды, требуемым для восстановления противопожарного запаса.

Расход воды на противопожарные нужды зависит от числа жителей и характера застройки (табл. 2).

Таблица 2

Расходы воды на наружное пожаротушение

Количество воды, требуемое для противопожарных целей, должен обеспечивать неприкосновенный запас в резервуарах, который необходимо восстанавливать из скважины в течение следующего времени:

а) 24 ч — в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производством, отнесенным по пожарной опасности к категориям А, Б и В;

б) 36 ч — на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д;

в) 72 ч — в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных предприятиях.

При определении часового дебита проектируемой разведочно-добывающей скважины следует считать продолжительность работы водопроводов для городов, больших поселков и крупных промышленных предприятий 20-22 ч/сут, а для средних и небольших объектов 8-12 ч/сут.

1.2. Требования к качеству воды

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

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

1) 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.

2) 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 гумминовые вещества и масла (масла попадают в воду со сточными водами), а к минеральным — кремниевая кислота (SiO2 ), соединения металлов и др.;


Артезианская скважина – самое долговечное и продуктивное гидротехническое сооружение из всех, которые можно построить на участке. Она способна решить все проблемы с водоснабжением: воды хватает на бытовые нужды, полив сада и огорода, организацию орошения. Единственный недостаток – высокая стоимость строительства, но при необходимости такую скважину можно построить вскладчину и использовать для обеспечения водой двух соседних участков. Срок эксплуатации – до полувека. Это по-настоящему выгодное вложение денег для любого домовладельца. Разберем устройство артезианской скважины, схемы и технологию строительства.

Водяная артезианская скважина на участке

Устройство артезианки на воду ↑

Артезианская скважина бурится на известняк. Это гидротехническое сооружение для забора напорных вод, залегающих между двумя пластами водоупорных пород. Глубина источника обычно свыше 40 м. Максимальная глубина, на которую бурят специализированные фирмы, редко превышает 200 м, но есть скважины глубиной 240-250 м. Водоупоры отсекают горизонт от поверхностного загрязнения, поэтому артезианские воды самые чистые по микробиологическим показателям. Что касается химических характеристик, то в воде могут содержаться вредные элементы в опасных для здоровья концентрациях, т.к. они вымываются из пород и растворяются. Поэтому воду обязательно следует регулярно сдавать на анализ и при необходимости фильтровать.

Существует несколько видов конструкций артезианских скважин:

  • обычная однотрубная;
  • с двойной обсадной трубой;
  • с кондуктором;
  • телескопическая.

Схема оптимального устройства зависит от многих факторов:

  • геологических условий;
  • глубины залегания водоносного горизонта;
  • диаметра обсадной колонны;
  • характеристик обсадных труб;
  • типа насоса, который планируется установить для водозабора.

Схема глубин артезианской скважины

Особенности однотрубной конструкции ↑

При строительстве однотрубной артезианской скважины обычной конструкции используется только одна труба. Она одновременно выполняет функции обсадной и эксплуатационной.

Чаще всего для обустройства применяют металлические трубы на 133 или 159 мм. В однотрубных скважинах уровень воды может быть выше середины, что позволяет монтировать насос на глубине примерно в 2/3 трубы. Такие источники можно строить только на известняк без прослоек песка и глины. Но это идеальные условия, которые редко встречаются в действительности, поэтому часто приходится искать другие варианты.

Схема обычной однотрубной конструкции артезианки

Что представляет собой двухтрубная скважина ↑

Для обустройства гидротехнического сооружения этого типа используется двойная обсадная труба. Она нужна в том случае, если в известняке есть прослойки глины. Строительство происходит так:

  • до пласта известняка опускают металлическую обсадную трубу на 159 или 133 мм, в дальнейшем она служит в качестве обсадной конструкции;
  • когда металл установлен, породу проходят пластиковой трубой диаметром 133 или 117 мм до водоносного пласта, ее применяют в качестве эксплуатационной колонны;
  • если есть сомнения в устойчивости поверхностного известняка, то внутреннюю трубу лучше обсаживать до дна.

Схема двухтрубной скважины

Устройство сооружения с кондуктором ↑

Такая конструкция применяется на грунтах с плывуном в верхних слоях. Кондуктор представляет собой широкую трубу, которую монтируют в верхнем слое грунта. Это необходимо, чтобы обезопасить обсадную колонну от давления плывуна и преждевременного разрушения. Очень удобна схема обустройства, в которой кондуктор совмещается со стенками кессона. Есть ли вообще необходимость в установке кондуктора, могут определить только специалисты. Если он нужен, то это ведет к существенному удорожанию и без того дорогостоящего бурения.

Схема: где монтируют кондуктор

Когда нужна телескопическая конструкция ↑

В телескопическом устройстве артезианской скважины возникает потребность, если бурение ведется на слишком плотных или, наоборот, неустойчивых грунтах. Суть технологии заключается в том, что в пробуренный шурф одну за другой опускают три трубы.

Схема: «телескоп» из трех труб

Первая – металлическая, очень широкая, выполняет функции обсадной колонны. Ее устанавливают до слоя валунов. Вторая труба тоже из металла. Ее опускают до слоя известняка. Третья нужна, если в известняке есть прослойки глины. Ее монтируют до водоносного известняка. Чаще всего третью трубу выбирают из пластика.

При бурении разрушение породы и подъем шлама можно осуществлять самыми разными методами, но последовательность работ всегда одинакова. После подготовки шурфа обсаживают водозабор, монтируют насосное оборудование и приступают к обустройству артезианки. Чаще всего устанавливают кессон, куда помещают гидроаккумулятор, автоматику, электрооборудование. Потом прокладывают трубопровод ниже уровня промерзания грунта и делают внутреннюю разводку в доме. Схема обустройства водопровода из артезианской скважины такая же, как и от песчаной.

Устройство конструкции скважины на воду (на песок)

Устройство скважины на воду

Глубина бурения скважины на воду может достигать 50 м (в среднем, 30-40 м). В зависимости от региона эта глубина, естественно, может меняться. Для устройства скважины нужно пробурить почву до водоносного слоя песка.

От поверхности: поверхностная земля, песок, глина, водоносный песок.
В зависимости от насыщенности песка водой скважину могут бурить до середины водоносного песка либо до его дна (до упора в следующий глиняный или известняковый слой). Когда скважина пробурена, в нее погружают трубы с фильтром. Перед этим следует убедиться, не обвалились ли стенки скважины при вытаскивании бура.

Конструкция скважины на воду

Водоносная скважина устроена следующим образом:

  • На дне конструкции есть фильтр, не пропускающий песок, глину или землю в трубу. Фильтр может быть либо внешний, либо встроенный в трубу (если труба с мелкими отверстиями на конце).
  • Если фильтр внешний, то он надевается на трубу, которая является одновременно и водоснабжающей трубой и обсадной трубой (обсадный тип трубы защищает скважину от обвала земли).

Схема предоставлена компанией «Аквалюкс«

Трубы могут монтироваться в процессе бурения скважины или после него (при отсутствии осыпания земли после вытаскивания бура).

Схема водоснабжения из скважины

Чтобы обеспечить водоснабжение из скважины в дом, применяются погружные (а также глубинные) или поверхностные насосы (как и для колодцев). Погружные насосы делают узкими, поскольку диаметр труб в скважине небольшой (в среднем, диаметр составляет 10 см, как для канализации).

Погружные насосы опускаются примерно до середины между поверхностью воды и дном скважины. Они соединены с наружным трубопроводом, идущим в дом.

Поверхностные насосы (насосные станции) могут устраиваться либо в доме, либо в кессоне (небольшой утепленный котлован возле устья скважины). Если насосная станция недостаточно мощная, можно установить в кессоне, чтобы легче было качать воду из скважины. Если мощности для водозабора хватает с лихвой, то лучше поставить станцию в дом.

В случае с насосной станцией вместо погружного насоса на конце трубы или шланга устанавливается фильтр.

В двух словах схема водоснабжения из скважины на воду (на песок) следующая:

  • Вода из скважины качается либо погружным насосом, либо насосной станцией (поверхностный насос) через погружную трубу или шланг;
  • От погружного насоса вода подается в наружный трубопровод, а далее во внутренний. От погружной трубы или шланга вода подается в наружный трубопровод, который передает воду через насосную станцию во внутренний водопровод.

В следующих статьях мы расскажем, как пробурить скважину своими руками.

Дальше больше!

Записи созданы 1517

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх