Проект проводки скважины при предварительной разведке месторождения Белоусовское

3.5 Число обсадных колонн и глубина их спуска

3.6 Выбор начального диаметра бурения

3.7 Выбор эксплуатационной колонны и долот для бурения

3.8 Выбор глубины скважины

3.9 Выбор буровой установки

3.10 Выбор состава бурового снаряда и породоразрушающего инструмента

3.11 Выбор вспомогательного оборудования и инструмента

3.12 Выбор промывочной жидкости

3.13 Расчет цементации

3.14 Технологический режим бурения

3.15 Освоение скважины

3.16 Монтаж водоподъемника

3.17 Автоматизация работы водоподъёмника

3.18 Проверочные расчеты

4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Освоение водоносных пластов

5. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5.1 Охрана труда

5.2 Охрана окружающей среды

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Организационные условия производства работ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Гидрогеологические исследования при поиске и разведке подземных вод в Павлодарской области имеют огромное значение для возросшей потребности в расширении водоснабжения населенных пунктов. Данным проектом предусматривается бурение разведочных скважин для выявления месторождений подземных вод с целью водоснабжения населённого пункта Белоусовка Успенского района.

Скважины, вскрывающие пласты, содержащие подземные воды, имеют много преимуществ перед другими водозаборными сооружениями, и в связи с этим бурение их носит массовый характер.

Для добычи подземной воды бурят одиночные скважины или группы скважин. Поэтому все водозаборы подземных вод подразделяются на групповые и одиночные.

Необходимо отметить, что ранее проводились поисковые работы с целью водоснабжения населённого пункта п. Белоусовка.

Водоснабжение указанного населённого пункта осуществлялось за счёт глубоких артезианских скважин, пробуренных в 1970-80х годах, на покурский водоносный горизонт нерасчленённого верхнего и нижнего мела. В связи с постепенным выходом из строя глубоких скважин водоснабжение их переводилось на эксплуатацию колодцев, воды которых и по количеству, и по качеству, не соответствовали современным требованиям.

1. Географо-экономическая характеристика работ

1.1 Физико-географические сведения. Местоположение

Город Павлодар - административный центр Павлодарской области Республики Казахстан, крупный промышленный и культурный центр, железнодорожной станции, узел магистральных автомобильных дорог, речной порт, организующий центр Павлодар--Экибастузского территориально-промышленного комплекса.

Населённый пункт - Белоусовка Успенского района расположен на северо-востоке Павлодарской области, на правобережье р. Иртыш (рис. 1).

Рельеф

Рельеф района обусловлен расположением его в окраинной части Западно - Сибирской низменности и представляет собой расчлененную равину, полого наклонную на север и северо-восток, и долине р. Иртыша. Общее понижение поверхности равнины прослеживается с юга на север и северо-восток с изменением абсолютных отметок от 150 до 90 м. Долина р. Иртыша, представленная поймой и тремя надпойменными террасами, протягивается с юго-востока на северо-запад.

На левобережье выделяют три надпойменные террасы, на правобережье две.

Поверхность террас выровнена абсолютные отметки 120-105м. Более расчленена поверхность поймы, пересеченная многочисленными озерами, старицами, протоками абсолютные отметки 90-98м.

Гидросеть

Гидрографическая сеть представлена рекой Иртыш и озерами. Река Иртыш пересекает район с юго-востока на северо-запад. Средний годовой расход Иртыша в г. Павлодаре равен 900м3/с. В зависимости от водности года средний годовой расход изменяется от 1300 до 490м3/с. На гидрологический режим реки резко влияет сброс воды Бухтарминской и Усть-Каменогорской ГЭС. Ширина русла реки 0,2-1,0км. Глубина в межень 3-4м. Средние скорости течения воды 0,6-1,3м/с. Абсолютные отметки меженного уровня уменьшается с юго-востока на северо-запад от 86 до 102м.

Аналогично изменяется уклон реки от 0,11-0,15 до 0,06-0,08.Вода в р. Иртыше пресная с минерализацией 0,1-0,2 гидрокарбонатного кальциевого состава.

Климат

Климат Павлодарского Прииртышья характеризуется резкой континентальностью, аридностью и недостаточным увлажнением. Летом климат формируется под влиянием южных циклонов приходящих из Южно-Казахстанских и Среднеазиатских пустынь, а зимой - охлажденных масс северных антициклонов, поступающих с севера Западно-Сибирской низменности.

Осадки в описываемом районе выпадают в малом количестве, неравномерно по площади и по сезонам года. Характерно, что в теплый период года выпадает до 80% годовой суммы осадков. Летом осадки обычно ливневые и расходуется на увлажнение почвы, а затем на испарение и транспирацию.

Высота снежного покрова составляет 20-30см. К началу весеннего снеготаяния зоны воды в снеге составляет 40-70мм. Благодаря сильным и постоянно дующим ветрам снег переносится с выровненных поверхностей в пойму р. Иртыша, которая пересечена многочисленными старицами и протоками и покрыта кустарником, что способствует задержанию и накоплению снега. Запасы воды здесь в 1,5-2 раза больше, чем на остальной территории.

Температура воздуха в году изменяется от -40-470 зимой, до +35 +420 летом. Средняя годовая температура за многолетие увеличивается с севера района на юг от +0,7 до +2,3 -+3,2. Продолжительность теплого периода составляет 190 дней.

Ветер является весьма характерной чертой местного климата. Преобладающее направление ветра юго-западное, средняя скорость 4,5м/с, максимальная 15- 25м/с, что вызывает ветровую эрозию почв.

Испарение в несколько раз превышает годовую сумму осадков.

Среднее многолетнее испарение с водной поверхности (испаряемость) за период апрель-октябрь уменьшается с юга от 792мм на север до 705мм и северо-восток до 750-700мм. Испарение с почвы составляет за год 250-300мм. Как видно, величина годового испарения с почвы превышает сумму осадков, что отрицательно сказывается на инфильтрации, которая составляет 13-25,7мм.

Растительность

Значительные площади территорий распаханы. Степная растительность отличается небольшим участками вокруг понижении и из окраинах населенных пунктов. Небольшие лиственные леса из ивы и тополя имеются лишь в пойме Иртыша, высота деревьев 50 18.м, толщина 0,15-0,40 см. Здесь же встречаются кустарники высотой 3-6 м, который по берегам реки Иртыш местами образуют густые заросли. Лесополосы высотой 1-7 м расположены, в основном, в правобережной части.

1.2 Географо - экономические данные

месторождение скважина бурение гидрогеологический

Население

Село Белоусовка Успенского района с населением более 400 человек.

В селе проживают много национальностей - казахи, русские, немцы, украинцы и много других.

Экономическое развитие.

В Павлодарской области развиты электроэнергетика, цветная металлургии, машиностроение, производство строительных материалов, химическая, нефтеперерабатывающая, пищевая и легкая промышленности. В районных центрах в основном развито сельское хозяйство и пищевая промышленность по переработки продуктов сельского хозяйства.

Транспортные условия района

Дорожная сеть в области хорошо развита. Железная дорога Кулунда--Ерментау электрофицирована двухпутная. Автострады имеют две полосы шириной 8 м каждая, покрытие - асфальт во все районные центры области. Автомобильные дороги без покрытия к населённым пунктам района к проселочные дороги во время снеготаяния и дождей труднопроходимы для автотранспорта.

Обеспеченность участка работ энергией, топливом, стройматериалами

Все населённые пункты районного центра электрифицированы. Дома жителей села отапливаются самостоятельно - углём, который доставляется автотранспортом из местной месторождений Экибастуза. В государственные учреждения отопление централизованное из местной отопительной котельни. На участке работ отсутствует электроснабжения.

Все коэффициенты, которые будут использованы в проектно - сметной документации, сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Коэффициенты, влияющие на сметную стоимость проектируемых работ

2. Геолого-гидрогеологическое строение участка работ

2.1 Геологическое строение участка

Геологическое развитие района связано с многообразными направлениями различных складчатостей, сопровождающихся внедрениями интрузий.

В верхнепротерозойское время в геосинклинальных прогибах, вытянутых на сотни километров, отложились породы акдымской и ерементауской серий, сопровождающихся излияниями лав среднего и основного состава. В конце верхнего протерозоя проявилась мощная ерементауская фаза складчатости, когда были созданы Майкайн-Екибастузский и Алхамерген-Джиландинский антиклинории.

В начале нижнего кембрия салаирского этапа развития антиклинории продолжали подниматься, а срединные прогибы в условиях трансгрессии моря служили областью аккумуляции.

К началу мезозоя на исследуемой территории господствовали континентальные условия. Здесь происходило накопление пород киялинской свиты готерив-баррема и осадков покурской свиты.

В конце мела начале палеогена происходит сокращение морского бассейна. Неогеновое время характеризуется сравнительно спокойной тектонической жизнью.

Основные этапы геологического развития террасы в верхнечетвертичное время связаны с оледенением Западной Сибири и Алтая. Начало среднечетвертичнего времени характеризуется оживлением тектонической деятельности Алтая, что вызвало широкий плоскостной размыв и накопление песчано-глинистых отложений.

Во второй половине верхнечетвертичнего времени заканчивается формирование первой надпойменной террасы р. Иртыша. Современная эпоха характеризуется продолжением развития долины р. Иртыша, эоловых и делювиальных процессов. Формируется современные озерные осадки. Аридность климата постепенно возрастает. При формировании долины р. Иртыша на различных ее участках проявилась неотектоника. В целом большая часть долины р. Иртыша формировалась в условиях медленного опускания поверхности.

Ниже приводится краткое описание комплексов образований от меловых до современных.

Меловая система (К)

Киялинская свита (К1-2 kls).

Киялинская свита осадки киялинской свиты выполняют наиболее углубленные участки фундамента. Свита сложена красноцветными, коричневыми песчаными глинами, полимиктовыми песками. Мощность отложений 100-150м.

Покурская свита (К2 pk)

Покурская свита залегает непосредственно на отложениях киялинской свиты. Разрез свиты, представлен переслаиванием горизонтов полимиктовых разнозернистых песков и плотных жирных глин. Глубина залегания составляет 500-750м. Мощность отложений 200-350м.

Кузнецовская свита (К1-2kz).

Кузнецовская свита глубина залегания кровли изменяется от 450м на западе - юго-западе до 700м на востоке района. Мощность отложений составляет 10-40м. Представлена, свита алевристыми глинами серыми , темно-серыми алевритистыми, мелкозернистыми глинистывми кварцевыми песчаников ,песков с гнездами чешуйками рыб .

Ипатовская свита (К2 ip)

Ипатовская свита залегает на осадках кузнецовской свиты и вскрывается на глубине 500-650м. На юго-западе района отложения свиты выклиниваются, а на северо-востоке, востоке участка мощность их достигает 70м. Литологически они представлены кварцево-глауконитовыми песками с прослоями алевристых глин.

Славгородская свита (К2 sl)

Славгородская свита залегает на песках ипатовской свиты, а на юго-западе района на глинах кузнецовской свиты. Глубина залегания изменяется от 350- 600м. Мощность отложений составляет 45-100м. Представлена, свита серыми глинами с прослоями глауконитовых песчаников и алевритов.

Ганькинская свита (К2 gn)

Ганькинская свита залегает на отложениях славгородской свиты на глубине 300-500м. Сложена глинами серыми, алевритистыми известковистыми с прослоями глинистых алевролитов,иногда мергелей и песчаников Мощность отложений 50-100м.

Палеогеновая система (Р).

Люлинворская свита (P2 ll)

Люлинворская свита залегает на отложениях верхнего мела на глубине 200-400м. Мощность 30-90м. Литологически свита, представлена опоковидными глинами и опоками с маломощными прослоями песков.

Чеганская свита (P2-3 cg)

Чеганская свита согласно залегает на осадках люлинворской свиты на глубине 150-250м, мощность 90-150м. Свита сложена алевритовыми глинами с прослоями тонкозернистого песка.

Атлымская свита (P3 at)

Атлымская свита залегает на чаганской свиты на глубине 125-200м. Мощность отложений составляет 20-60м. Разрез свиты, представлен переслаиванием кварцевых, полевошпатовых песков и каолиновых глин.

Новомихайловская свита (P3 nm)

Новомихайловская свита залегает на отложениях атлымской свиты. Глубина залегания 75-150м, мощность 30-70м. Литологически свита представлена глинами, алевритами и кварцево-полевошпатовыми песками.

Чаграйская свита (P3 cgr)

Чаграйская свита залегает на отложениях новомихайловской свиты на глубине 20-40м. Свита представлена алевритовыми и мелкозернистыми песками.

Неогеновая система (N).

Калкаманская свита (N1 klk)

Калкаманская свита согласно залегает на отложениях палеогена на глубине 15-60м. Мощность отложений 5-40м. Для правобережья описываемого района характерны большие мощности (30-40м), а левого берега небольшие мощности калкаманской свиты (5-7м). Литологически отложения представлены зелеными, зелено-серыми, реже серыми глинами с известковистыми конкрециями, пятнами ожелезнения.

Павлодарская свита (N1-2 pv)

Павлодарская свита залегает на глубине 10-15м под четвертичными отложениями долины р. Иртыша, а на юго-западе и северо-востоке района выходят на поверхность. Отложения свиты, представлены красно-бурыми, коричнево-серыми, зелено-серыми глинами и полимиктовыми песками. Причем горизонты песков прослеживаются только на правом берегу р. Иртыша, а для левобережья характерно подавляющее преобладание глинистых фации.

Четвертичная система (Q).

Четвертичные отложения, залегающие на отложениях неогена с резким размывом, имеют широкое распространение в описываемом районе.

Качирская свита (QI-II kcr)

Распространена на отдельном участке в эрозионном углублении неогенового ложа. Представлена она иловатыми глинами с прослойками слюдистого песка, ила. Мощность отложений достигает 15м.

Сладководская свита (laQII-III sld).

Озерно-аллювиальные отложения сладковдской чановской свиты, встречены на юго-западе района. Литологически свита, представлена сугликами с линзами и прослоями мелкозернистых песков. Мощность отложения достигает 10-15м.

Чановская свита (QII cn).

Аллювиальные отложения чановской свиты, распространены в северо-восточной части района. Представлена, свита мелко-тонкозернистыми глинистыми песками и прослоями супесей, суглинков и глин. Мощность отложений достигает 15м.

Аллювиальные отложения третьей надпойменной террасы р. Иртыша (a3QII-III).

Третья надпойменная терраса распространена на левом берегу р. Иртыша полосой шириной от 2 до 30км. Отложения представлены крупно- разнозернистыми песками с примесью гравийно-галечных отложений, супесями, суглинками. Мощность 10-15м.

Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы р. Иртыша (a2QIII).

Аллювиальные отложения второй террасы распространены по обоим берегам р. Иртыша полосами шириной от 2 до 20км. Литологически терраса представлена разнозернистыми песками, переходящими к подошве в гравийно-галечные отложения. Мощность отложения составляет 10-15

Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы р. Иртыша (a1QIII).

Аллювиальные отложения первой террасы распространяются прерывистыми полосами шириной 1-5км по обоим берегам реки. Представлены отложения разнозернистыми песками с прослоями суглинков, глин, песчано-гравийными отложениями. Мощность их составляет 10-15м.

Аллювиальные отложения пойменной террасы (аQIV)

Современные аллювиальные отложения (lQIV).

Озерные и хемогенные отложения низких озерных террас сложены продуктами переотложения окружающих пород. Представлены озерные террасы суглинками, супесями, иловатыми глинами, илами. Мощность 4-8м.

** В песчаных водоносных горизонтах при дебитах более 30 м3/ч, и возможности бурения достаточно большим диаметром следует предусмотреть гравийную обсыпку. Толщина обсыпки 0.2 м.

Выбрав тип водоприемной части, рассчитывают ее длину и диаметр.

В случае, если мощность водоносного горизонта m < 10 м, расчетный диаметр водоприемной части находят по формуле

(3.1)

где Q - проектный дебит в м3/ч, а с - скважность фильтра. В первом приближении в формулах (3.1) и (3.5) принимается с = 1, т. к. это считается справедливым при фактической скважности с > 0.25. Фактическая скважность и ее соответствие данному неравенству устанавливаются в разделе «Расчет фильтра» проекта.

Допустимая скорость фильтрации, м/ч:

(3.2)

где Kф - коэффициент фильтрации, м/сут.

Значение представляет собой либо диаметр ПРИ, которым вскрывают продуктивный горизонт (в бесфильтровых скважинах), либо наружный диаметр фильтра. При наличии фильтра в зависимости от приведенных в таблице 3.2 конкретных условий, измеряется либо только по каркасу (когда необходимость в остальных элементах отсутствует), либо по покрытию (при его наличии и отсутствии обсыпки), либо по обсыпке. Расчетное значение диаметра фильтрового каркаса:

 (3.3)

где - толщина покрытия (таблица 3.2), - толщина гравийной обсыпки. В качестве фактического диаметра каркаса принимается ближайшее большее значение диаметра обсадной трубы согласно таблице 3.5. Минимально-допустимый диаметр каркаса (для дебитов до 5 м3/ч) равен 89 мм, в остальных случаях-- 108 мм. Установив , корректируют диаметр водоприемной части, фактическое значение которого

(3.4)

Если мощность водоноса m > 10 м, то рассчитывают длину фильтра

(3.5)

где Q - проектный дебит скважины м/час

dф - диаметр фильтра, м

- средняя скорость фильтрации, л/сут

где Кф - кофициент фильтрации пород водоносного горизонта.

(3.6)

где m - мощность водоносного горизонта

Q - дебит скважины.

В данном дипломном проекте мощность водоносного горизонта 30м рассчитываем длину фильтра по формуле 3.5.

В процессе эксплуатации фильтр забивается кусочками пород отложениями солей поэтому если позволяет мощность водоносного горизонта.

Принимает длину фильтра 13 метров

Диаметр бурения под фильтр осуществляется долотом которое свободно проходит внутри колонны

где - зазор между долотом и внутренней стенки эксплуатационной колонны =5-10 м

Применяем диаметр фильтра 168 мм

Длину фильтра выбирают, исходя из конкретных гидрогеологических условий, принимая её равной мощности водоносного пласта. Для оборудования разведочной скважины принимаю диаметр фильтра 168 мм, длиной 13,0 м. На рисунке 3.2 показан сетчатый фильтр.

1 - труба перфорированная; 2 - проволока; 3 - сетка.

Рисунок 3.2 - Фильтр сетчатый

Результат расчета приведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты расчета

3.4 Водоподъемное оборудование