Как найти диаметр скважины

Как найти диаметр скважины

2.1. Определение диаметра скважины

Наиболее
точно диаметр скважины dс

характеризуется
данными, кавернограммы. Для гидравлического
расчета можно найти диаметр скважины
по формуле dс=1,05∙dд
где dд
­- диаметр долота, м.

2.2. Выбор плотности промывочной жидкости

Плотность


промывочной жидкости, применяемой при
разбуривании данного интервала,
определяется из условия создания
противодавления, препятствующего
притоку в сква­жину пластовых жидкостей
и газов:

(2.1)

где

Рпл
 —
пластовое
давление; МПа; g
—
ускорение силы тяже­сти, м/с2;
Lп
—
глубина залегания кровли продуктивно­го,
пласта, м.

Рассчитанное
по формуле (2.1) значение плотности р
не­обходимо проверить с. тем, чтобы
не допустить разрыва сла­бого пласта
гидростатическим давлением жидкости.
Необходимо, чтобы

(2.2)

где Pг
— давление гидроразрыва слабого пласта,
МПа; Lc—
глубина залегания подошвы слабого
пласта, м.

Окончательная
проверка этого условия c учетом
шламонасыщенности промывочного раствора
и гидравлических по­терь в затрубном
пространстве может быть сделана после
построения графика распределения
давления в циркуляцион­ной системе
буровой.

2.3. Расчет коэффициентов потерь давления в элементах бурильной колонны

Сначала
выбираются базовые трубы из числа
составля­ющих бурильную колонну:
стальные бурильные или легко­сплавные.
Выбор базовых труб предполагает
проведение гидравлических расчетов по
методу эквивалентных длин. При этом
определяется условная эквивалентная
длина каж­дого типоразмера труб,
гидравлические потери в которых равны

потерям
в базовых трубах. Этот прием упрощает
рас­чет возможностью нахождения
коэффициентов потери давле­ния только
для базовых труб. На их основе по формуле
Дарси-Вейсбаха вычисляются гидравлические
потери у всей ком­поновки колонны в
целом.

Коэффициент
потерь давления в проходных каналах
манифольда А находится по табл.2 в
зависимости от укрупнен­ного типа
буровой установки и наружного диаметра
выбран­ных базовых труб.

Таблица
2

Допустимая
глубина бурения БУ, м

Наружный
диаметр базовых труб, мм

Значение
коэффи­циента А

До
5000

114

127

140

168

147(ЛБТ)

0,1074

0.0798

0,0662

0,0541

0.0638

Свыше
5000

114

127

140

168

147(ЛБТ)

0,1452

0.1176

0.1039

0,0918

0.1016

Коэффициент потерь
давления в базовых бурильных тру­бах

(2.3)

где dВ
—
внутренний диаметр базовых труб, м.

Коэффициент потерь
давления в кольцевом пространстве между
стенками скважины и бурильной колонной

(2,4)

где

—
наружный диаметр бурильных труб, м.

Если
колонна состоит из труб различных
наружных диа­метров, то находится
средневзвешенное значение
учетом
длины каждого размера труб.

Коэффициент С потерь
давления в промывочных отвер­стиях
долота, если для бурения в рассматриваемом
интерва­ле предполагается применять
долото | центральной промыв­кой,
находится по справочным данным в
соответствии с диа­метром долота или
вычисляется по формуле

(2.5)

где

—
коэффициент расхода (=
0,65—0,70 для долот с центральной промывкой
и
=0,90—0,95
для гидромонитор­ных долот); (
—
площадь (суммарная) промывочных отвер­стий

долота
мм2.

Для
ряда трехшарошечных долот показатели
промывоч­ных отверстий приводятся в
табл. 3.

Таблица
3

Долото
с центральной промывкой

Диаметр
долота (по ГОСТ 20692-75), мм

суммар­ная
пло­щадь про­мывочных отверстий

коэффи­циент
по­терь дав­ления С

Диаметры
стандартных насадок гидромони­торных
долот, мм

146

600

0,0289

8;
9; 10; 11

132;
165,1

600

0.0289

8;
и
10; 11; 12

190,5

1000

0,0104

10;
11; 12; 13; 14; 15

215,9

1305

0,0061

11;
12; 13; 14; 15; 16

244,5;
269,9; 295,3

1700

0,0036

12;
13; 14; 15; 16; 17; 18

320;
349,2; 393,7

2100

0,0023

13;
15; 17; 18; 20

444,5

2100

0,0023

14;
15; 17; 18; 19; 20; 22

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
Источник

Скважина на приусадебном участке позволяет создать автономную систему водоснабжения. Чтобы получить достаточный объем воды, необходимо учесть несколько параметров.

Одной из важных характеристик является диаметр скважины на воду. Перед бурением нужно правильно рассчитать это значение.

Содержание

  • От чего зависит выбор?
  • Виды
    • Малые
    • Средние
    • Большие
  • Методы определения
  • Расчет
  • Почему диаметр скважин больше диаметра долота?
  • Как увеличить размер ствола?
  • На что влияет?
  • Видео по теме статьи
  • Заключение

От чего зависит выбор?

Существует ошибочное мнение, что чем больше диаметр, тем большим будет напор воды. Однако, на него существенно влияют параметры водоносного слоя.

foto51115-2Поэтому выбор диаметра зависит от следующих обстоятельств:

  1. Глубина пробуриваемой шахты.
  2. Количество или объем потребляемой воды в единицу времени, например, в час. Называется данная величина «дебит».
  3. От вида насоса, используемого для подъема воды.

Исходя из перечисленных факторов, происходит классификация диаметров скважин.

Виды

Скважины по диаметру делятся на 3 вида:

  • малые;
  • средние;
  • большие.

В зависимости от обстоятельств установки выбирается один из видов.

Малые

Малая или абиссинская скважина диаметром от 50 до 100 мм. Максимальная глубина — 10-15 метров. Вода добывается из верхнего водоносного пласта. В него забивается труба с наконечником в виде конуса. После суток ожидания, скважина начинает выдавать чистую воду.

Дебит может доходить до 1,5 м3/час, зависит от насыщенности пласта. Для откачки используются самовсасывающие помпы, для погружных насосов диаметр абиссинки слишком мал.

foto51115-5

Достоинства:

  1. Быстрый монтаж. Построить можно за несколько часов, а пользоваться через сутки.
  2. Можно пробурить самостоятельно.
  3. Небольшие расходы на строительство, в среднем 15-20 тыс.руб.
  4. Высокое качество воды.
  5. Может служить десятилетия при правильном монтаже.
  6. Компактность. Можно установить на небольшом участке.
  7. Легко обслуживается и восстанавливается.

Недостатки:

  1. Невысокий дебит. Может достигать 1,5 м3/час, но чаще 0,5-0,8 м3/час.
  2. Производительность зависит от климата. Если выдался сухой год, то будет мало воды.
  3. Установка возможна только на мягкую почву, на песок. Если на участке почва каменистая, известковая, то монтаж невозможен.

Самовсасывающие насосы способны качать воду, если расстояние между ними и верхней границей воды не превышает 8 м. Зеркало воды в шахте держится примерно на срединном уровне. Поэтому при глубине скважины более 15 м трудно обеспечить бесперебойную работу помпы.

Средние

Средние по диаметру источники часто называют фильтровыми или скважинами на песок. Обычно диаметр их составляет 100-140 мм. Глубина колонны 10-50 м. Шахта бурится до нижнего песчаного пласта с водой.

Для защиты скважины от заиливания используется сетчатый фильтр. Дебит небольшой: от 0,5 до 1,5 м3/час. Для прокачки устанавливаются погружные насосы.

foto51115-4

Достоинства:

  • низкая стоимость бурения;
  • так как глубины не очень большие, то возможно использование насосов малой мощности;
  • обустроить скважину можно за 2-3 дня.

Недостатки:

  1. Малый срок службы. Обычно 5-7 лет, иногда до 15. Из-за того что вода качается из песочного пласта, происходит быстрая забивка фильтра мелкими частицами.
  2. Необходимость в регулярном обслуживании ствола, чтобы избежать быстрого заиливания.
  3. Риск загрязнения воды. Так как глубина бурения невелика, то в воду попадают сточные воды. В них могут быть химические отходы, остатки удобрений. Поэтому часто воду с такого источника используют в технических целях.
  4. Использование фильтров для очистки повышают стоимость обслуживания.
  5. Дебит сильно зависит от погодных условий.

В песчаном пласте вода находится в линзах, которые расположены крайне неоднородно. Поэтому нельзя гарантировать, что на двух соседних участках можно пробурить скважину на песке на одной глубине.

Большие

Большие по диаметру источники называют артезианскими или скважиной на известняк. Глубина бурения начинается от 50 метров и может достигать 250-300 м. Диаметр от 140 мм и выше. Бурится за 3-7 дней.

Чем больше диаметр, тем больше возможностей провести добуривание. Если в силу каких-либо причин уровень артезианских вод понизится, то можно дополнительно углубить скважину, а не бурить новую.

foto51115-3

Достоинства:

  1. Стабильный высокий уровень дебита. От 3 до 50 м3/час.
  2. На качество и объем воды не влияют внешние факторы, будь то засуха или выгребная яма.
  3. Правильно спроектированная «артезианка» прослужит до 50 лет без капитального ремонта.
  4. Вода находится между твердыми породами, например, известняк или глина. Они не пропускают грунтовые воды внутрь, поэтому артезианская вода чистая, без бактерий и микробов.

Недостатки:

  1. Высокая стоимость сооружения, от 2-2,5 тысяч рублей за метр.
  2. Невозможно самостоятельно пробурить.
  3. В воде присутствуют в большом количестве соли металлов. Поэтому необходимы фильтры для очистки.
  4. В отличии от двух предыдущих типов скважин, для бурения артезианской необходимо собрать множество разрешительных документов.

Обычно колонны с большим диаметром устанавливают в местах постоянного проживания или на промышленном объекте.

Методы определения

Перед бурением необходимо прозондировать почву и определить, где, на какой глубине находятся водоносные слои. Также проведение исследований поможет спрогнозировать работоспособность и долговечность водозабора. От полученной информации зависит глубина шахты и ее диаметр.

Обследование проводят с помощью геофизических исследований скважин или ГИС. Оно включает в себя набор из нескольких методик, которые создают точную картину состояния скважины, а также определяют грунтовые породы вокруг нее в радиусе 1-2 метров.

Методы разделяют на основные и вспомогательные. К последним прибегают, если полученные данные не позволяют однозначно сформировать паспорт скважины. К основным относятся:

  1. foto51115-6Электрический каротаж или ЭК. Зонд опускается в шахту без обсадной колонны.

    С помощью непрерывного электрического поля определяется сопротивление слоев почвы, их поляризацию.

    По полученным данным идентифицируются породы, вкрапления. Детально прорисовывается водоносный слой.

  2. Видеокаротаж или ВК. Применяется для визуального осмотра состояния старых скважин. С помощью видеонаблюдения фиксируются дефекты в обсадной колонне. Оценивается состояние отверстий, через которые вода поступает в шахту. Также можно найти утерянное оборудование.
  3. Радиационный или гамма каротаж или ГК. Регистрируется естественное радиоактивное излучение пород в шахте. По нему можно составить карту распределения пластов. Также только с помощью данного метода сканируется пространство за обсадной трубой.
  4. Кавернометрия или КМ. Выявляет пустоты или каверны, трещины. Определяет точный диаметр скважины. С помощью исследования выясняется места бурения отверстий в колонне для подачи воды или интервалы перфорации. Проверяется физическое состояние шахты.

Вспомогательные методы:

  1. Термокаротаж или ТК. Используется в условиях экстремально низких температур, в вечной мерзлоте. По изменениям температуры определяются дефекты работающей скважины.
  2. Инклинометрия. Выясняется прямолинейность ствола, угол отклонения от нормали.
  3. Расходометрия. Определяет дебит отдельных пластов, выявляет перетекание по стволу из одного слоя в другой. С помощью метода можно наладить раздельную добычу воды из пластов.

ГИС обеспечивает точную «настройку» всей системы подачи воды. Раскрывается нахождение водоносных пластов, их мощность. Сканируется состояние шахты, выявляется состав слоев, выявляются дефекты. Зная локацию водяного горизонта, можно рассчитать глубину и диаметр скважины.

Расчет

Процедура состоит из нескольких этапов. Вначале определяется объем используемой воды за час по следующему шаблону:

  1. foto51115-7Подсчитано, что из крана за час вытекает 0,7 м3. Учитывают, что все точки потребляют воду одновременно.

    Поэтому домик на даче будет расходовать около 3 м3/час.

    Если строение больше, например, двухэтажный коттедж, то потребление возрастает и варьируется от 4 до 8 м3/час.

  2. После вычисления объема выбирается насос. Если дебит не превышает 3 м3/час, то можно обойтись насосом с погружной частью размером не более 3” — около 76 мм.
  3. Если дебит превышает это значение, то устанавливается четырехдюймовый агрегат — около 102 мм.

Далее нужно учесть характер водоносного пласта. Если он находится под сильным давлением, напорный, например, артезианская скважина, то достаточно расположить в трубе глубинный насос.

Диаметр рассчитывается по формуле D = dn + 4 + 2 x ds, здесь:

  • dn — внешний диаметр помпы,
  • 4 — минимальный зазор в мм между насосом и стенками колонны,
  • ds — толщина стенок трубы.

Пример расчета:

  1. Узнать внешний диаметр насоса, указываемый в паспорте. Например, 3”= 76 мм или 4”= 102 мм.
  2. Толщина стенок, ds равна 4-5 мм. Тогда 2 x ds = 2 x 4 = 8 мм, или 2 x ds = 2 x 5 = 10 мм.
  3. Для трехдюймового насоса получается D = 76 + 4 + 8 = 88 мм, для четырехдюймового: D = 102 + 4 + 10 = 114 мм.

После подсчета нужно подобрать трубу с размером близким к расчетному значению. Так для трехдюймовой помпы минимальный диаметр равен 89 мм, а для 4” — 114.

Следует устанавливать трубы с большим диаметром, чтобы увеличить пространство между стенками и насосом. В противном случае помпа может повредиться при изгибе стенок трубы, например, от пучения почвы зимой.

Если забор происходит с песка, где нет сильного давления и устанавливается фильтр, то нужно прибавить к полученному значению толщину данного устройства. Далее приобретается труба с соответствующим диаметром.

Почему диаметр скважин больше диаметра долота?

Такая ситуация наблюдается при нарушении соосности между долотом и шахтой. Превышение диаметра скважины над диаметром долота может быть вызвано следующими причинами:

  • foto51115-8неправильный подбор долота для бурения;
  • переход во время бурения от твердых к мягким пластам;
  • плохая стабилизация на дне бурильной системы;
  • если давление воды в шахте значительно превышает давление в пласте;
  • искривление ствола.

В результате, эффективность бурения резко снижается. Наблюдается повышенный износ долота.

Как увеличить размер ствола?

Иногда из-за природных катаклизмов или деятельности человека происходит истощение водного пласта. В этом случае увеличивают ствол шахты, чтобы добраться до воды. При этом необходимо также расширить диаметр.

Порядок работы таков:

  1. Демонтируют имеющуюся трубу.
  2. Первые 3-5 метров расширяют буром.
  3. Затем сооружают бур-стакан. Это труба с большими отверстиями. «Проходной» конец делают заостренным, с зубьями. К задней стороне приваривается крюк для привязки каната.
  4. Потом «стакан» поднимают и резко отпускают. За счет ударов происходит увеличение длины ствола.

После каждого поднятия установка очищается от грязи. Действия продолжаются до достижения водоносного пласта.

На что влияет?

Ширина ствола влияет на:

  1. Высоту эксплуатационной колоны. Чем шире скважина, тем на большую глубины можно бурить.
  2. Вид насоса. На малых шахтах устанавливают самовсасывающие помпы. Чем шире скважина, тем большие по диаметру насосы устанавливают.
  3. Стоимость. Чем шире ствол, тем больше средств понадобится.

Диаметр скважины слабо коррелирует с дебитом.

Видео по теме статьи

Какой диаметр скважины лучше — 90 или 125 мм — подскажет видео:

Заключение

Перед выбором ширины шахты нужно определить, на какой глубине залегают водоносные пласты. Также уточнить необходимый дебит. Лучше пробурить шахту чуть большего диаметра, чтобы избежать заклинивания насоса. Ширина ствола не влияет на водоотдачу.

Источник

Основным элементом при сооружении скважины является ее технический разрез, т. е. конструкция скважины, которая опреде­ляется диаметром, глубиной спуска и числом обсадных колонн, толщиной сте­нок труб, диаметром самой скважины на разных ее глубинах, высотой подъема цемента за трубами.

Выбор правильной, рациональной кон­струкции скважины имеет важное значе­ние для ее успешной проводки, поэтому для доведения обсадных колонн до наме­ченных глубин необходимо определить диаметр ствола скважины. Обычно для этого пользуются данными практики бурения — поличипами зазоров просвета и коэффициентов просвета скважины.

Схема цементирования скважин.

схема цементирования

а — спуск нижней цементировочной пробки; б — спуск верхней це­ментировочной пробки; в — окончание цементирования; г — твердение цементного раствора: 1 — цементировочная головка;  2— нижняя це­ментировочная пробка;  3— упорное кольцо; 4 — башмачная пробка; 5 — верхняя цементировочная пробка.

Величина зазора или просвета скважины определяется по фор­муле

формула просвета скважины

где β — величина зазора или просвета в мм, DCKB — диаметр сква­жины в мм; DM — наружный диаметр муфты в мм.

Рекомендуемые значения величин зазора изменяются в преде­лах от 15 до 50 мм и зависят от жесткости колонны, степени искри­вления ствола скважины.

Диаметр долота под соответствующий размер обсадных труб нужно выбирать с учетом минимально допускаемых просветов и условий бурения скважины. Если величину зазора скважины от­нести к диаметру скважины, т. е.

значение коэффици­ента просветато получим значение коэффици­ента просвета скважины. Из дан­ной формулы можно получить значение диаметра скважины, вы­раженное через коэффициент про­света и диаметр муфты

формула диаметра скважиныИз формулы видно, что диаметр скважины можно определить умножением диаметра муфты обсадной колонны, подлежащей спуску в скважину, на расчетный коэффициент f.

Таблица 4

Обсадная колонна

Наружный

диаметр,

колонны,

мм

Наружный

диаметр

муфты,

мм

Минимальное

виачение

коэффициента

/

Кондуктор

426

451

1,11

377

402

1,12

325

351

1,14

Промежуточная колонна

273

298

1,17

219

243

1.23

Эксплуатационная колонна

168

188

1,32—1,47

146

166

1,18—1,35

 ПРИМЕРЫ ОБОСНОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН

Задание 1.

Обосновать конструкцию эксплуатационной скважины на глубину 1200 м для Московского мясокомбината.

Согласно геологическому разрезу можно принять конструкцию склажины двухколонной. На глубине 500—600 м ожидается зона поглощепня и ухода глинистого раствора, поэтому необходимо изолировать указанные зоны спуском и цементированием промежуточной колонны обсадных труб на глубину примерно 600 м. Диаметр эксплуатационной колонны принимаем равным 146 мм.

Решение.

На основании данных табл. 4 находим, что минимальным диаметром долота под 146-jhjk колонну будет

Ад1п = 1Д8 X 166 = 196 мм.

2*

Наружный диаметр обсадных труб, мм

Зазор между стенками скважины и диаметром муфт этих труб не более, мм

114 н 127

15

141, 146 и 159

20

168 и 194

25

219 и 245

30

273 и 299

35

325 и 351

45

377 и 426

50

Похожие статьи:

РЭНГМ → Разработка и эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Гимаутдинов Ш.К

РЭНГМ → Технологические основы освоения и глушения нефяных и газовых скважин. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф

РЭНГМ → Сборник задач по технике и технологии нефтедобычи. Мищенко Т.М.

РЭНГМ → Интерпретация результатов каротажа скважин. Итенберг С.С.

РЭНГМ → Устьевая фонтанная арматура

Источник

Добавить комментарий