г. Днпропетровск, наб. Победы 58/235
тел/факс. 0562 36 52 23
тел. 067 632 53 92
Email: gidrobud@ukr.net

Статьи о бурении скважин

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СКВАЖИНЫ КРИОГЕННО – ГРАВИЙНЫМ ФИЛЬТРОМ НА УЧАСТКЕ ЛЫЧКОВО ДНЕПРОПЕТРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

УДК 622.233:551.49 © А.А. Кожевников, А.К. Судаков, О.Н. Мостинец,
А.Ф. Камышацкий, Д.А. Судакова

А.А. Кожевников, А.К. Судаков, О.Н. Мостинец, А.Ф. Камышацкий, Д.А. Судакова

ОПЫТ ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СКВАЖИНЫ КРИОГЕННО-ГРАВИЙНЫМ ФИЛЬТРОМ НА УЧАСТКЕ МУСИЕВКА ДНЕПРОПЕТРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Представлены результаты производственных испытаний технологии оборудования гидрогеологической скважины криогенно – гравийным фильтром. Определена экономическая эффективность испытанной технологии.

ДОСВІД ОБЛАДНАННЯ ГИДРОГЕОЛОГІЧНОЇ СВЕРДЛОВИНИ КРІОГЕННО-ГРАВІЙНИМ ФІЛЬТРОМ НА ДІЛЯНЦІ МУСИЕВКА ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Представлені результати виробничих випробувань технології обладнання гидрогеологічної свердловини кріогенний - гравійним фільтром. Визначено економічну ефективність випробуваної технології.

EXPERIENCE of EQUIPMENT of HYDROGEOLOGICAL WELL OF CRYOGENIC - GRAVEL FILTER ON PROVINCE OF МUSIEVKA THE DNIPROPETROVSK REGION.

The results of productive tests of technology of hydrogeological well equipping of cryogenic-gravel filter are presented. Economic efficiency of the tested technology is certain.

ВВЕДЕНИЕ

На кафедре техники разведки месторождений полезных ископаемых Национального горного университет на протяжении ряда лет проводятся работы по разработки технологии создания криогенно-гравийных элементов (КГЕ) фильтров и технологии оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины криогенно-гравийными фильтрами (КГФ) [1,2].

На заключительном этапе разработки технологий сотрудниками кафедры и ООО ПГГ «Днепрогидрострой» в период с 10 декабря по 15 декабря 2012 года были проведены производственные испытания технологии оборудования гидрогеологической скважины криогенно-гравийным фильтром на участке с. Мусиевка Криворожского района Днепропетровской области.

Целью статьи является рассмотрение результатов производственных испытаний в задачи которых входило определение работоспособности технологии оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины криогенно-гравийным фильтром и экономической эффективности выполнения работ по предлагаемой технологии.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом производственных испытаний являлись процессы: изготовления КГФ, транспортирования КГФ по стволу скважины, оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины.

В геоструктурном отношении участок находится в пределах Украинского кристаллического массива.

В геологическом строении участка участвуют докембрийские кристаллические породы, перекрытые корой выветривания и отложениями палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем.

В целом участок характеризуются неблагоприятными условиями формирования пресных подземных вод. Отбираемая вода часто минерализована, водоносные горизонты особенно четвертичных отложений испытывают техногенное влияние, значительные площади засоления связаны с фильтрацией соленых вод из накопителей шахтных и карьерных вод.

Целевым водоносным горизонтом для бурения эксплуатационных скважин является водоносный горизонт в докембрийских породах. Глубина залегания кровли водоносного горизонта 80 м, мощность водовместимых песков 15 м (рис. 1).

Предполагаемый дебит скважины 1,1-7,2 м³/ч. Минерализация воды 1,1-1,5 г/дм³, жесткость 11-15 ммоль/дм³. Водоносный горизонт защищен от проникновения поверхностных загрязнителей.

Бурение осуществлялось установкой УРБ-3А3.

Промывочная жидкость – нормальный глинистый раствор.

Конструкция скважины одноступенчатая. Интервал 0,0 – 50,0 м пробурен долотом 295,3 мм и перекрыт обсадной колонной диаметром 219 мм. Колонна зацементирована с выходом раствора на дневную поверхность.

Интервал 50,0-97,0 м пробурен долотом 190,5 мм и обсажен «впотай» фильтровой колонной диаметром 110 мм.

Сборка и спуск фильтровой колонны осуществлялся с положения «на вынос». Ее компоновка приведена в табл. 1.

КОМПОНОВКА ФИЛЬТРОВОЙ КОЛОННЫ	Таблица 1
Отстойник фильтровой колонны:
наружный диаметр, м	0,110
длина, м	2,0
Рабочая часть фильтровой колонны:
наружный диаметр, м	0,112
длина, м	7,0
Надфильтровая часть фильтровой колонны:
наружный диаметр, м	0,110
длина, м	45,0

Нижняя часть отстойника фильтровой колонны оборудована обратным клапаном.

Рабочая часть фильтровой колонны имела круглую перфорацию. Водоприемная поверхность фильтровой колонны выполнена из полимерной сетки квадратного плетения сечением 1 мм. Наружный диаметр рабочей части фильтровой колонны – 112 мм. Внутренний

Рис. 1. Геологический разрез и конструкция скважины на участке с. Мусиевка Криворожского района Днепропетровской области

диаметр криогенно-гравийного элемента фильтра 118 мм, наружный – 180 мм.

Для данных геолого-технических условий производственных испытаний принято:

суммарная длина криогенно-гравийных элементов фильтра, м…….	10,0;
длина криогенно-гравийного элемента фильтра, м…………………..		0,5.

Для изготовления криогенно-гравийных элементов фильтра использовался неоднородный, плохо окатанный гравий карьера «Просяное».

Между отстойником и рабочей частью фильтровой колонны, а также в стык труб рабочей части фильтровой колонны установлены опоры криогенно-гравийных элементов фильтра, которые имели наружный диаметр – 180 мм.

Длина фильтровой колонны составила 54 м.

Верх фильтровой колонны находится выше башмака обсадной колонны на 7 м. Межколонное пространство герметизировано деревянным сальником.

Сооружение скважин осуществлялось в зимний период. Среднесуточная температура воздуха -2 ⁰С.

Доставка гравия с базы предприятия осуществлялась буровой установкой УРБ-3А3.

Работы по изготовлению криогенно-гравийных элементов выполнялись перед бурением скважины на участке ведения работ. Омоноличевание криогенно-гравийных элементов фильтра проходило при температуре -20⁰C в морозильном ларе на протяжении 24 часов (рис. 2).

Для изготовления криогенно-гравийных элементов фильтра длиной 10 м затрачено:

- масса гравия, кг………………………………………………..………………………	230;
- объем водного раствора желатина, л……………………………..………………..	65;
- расход желатина марки П-11, кг…………………………….………………………	2,5.

Рис. 2. Омоноличивание КГЭ фильтров в морозильном ларе

В результате получено:

- масса криогенно-гравийного элемента фильтра, кг..…………..………………….	14,0;
- массовая концентрация в водном растворе желатина, %...........................................	3,5;
- толщина гравийной обсыпки криогенно-гравийного элемента фильтра, мм……	30,0.

После вскрытия водоносного горизонта на всю мощность осуществлялось: замер температуры пластовой воды; извлечение криогенно-гравийных элементов из форм; подготовка фильтровой колонны; сборка криогенно-гравийного фильтра (рис. 3), извлечение бурильной колонны из скважины.

Рис. 3. Сборка криогенно-гравийного фильтра

Температура скважинной жидкости составила +7 ⁰С.

С помощью муфты на бурильной колонне осуществлена транспортировка криогенно-гравийного фильтра по стволу скважины (рис. 4) с посадкой его в ее водоприемную часть.

При транспортировке осложнений не наблюдалось. Башмак фильтровой колонны установлен на глубине 97 м.

Фильтровая колонна герметизирована сальником с последующей промывкой скважины технической водой в течение 3 часов.

При испытании технологий изготовления и оборудования криогенно-гравийным фильтром гидрогеологической скважины вели хронометраж времени выполнения технологических операций. В результате которого установлены затраты времени на:

1) Извлечение криогенно-гравийных элементов из форм 30 мин.

2) Сборку криогенно-гравийного фильтра - 30 мин.

3) Спуск 12 м свечи в скважину - 25 с.

4) Наращивание фильтровой колонны 7 мин.

5) Наращивание бурильной колонны -1,5 мин.

6) Транспортировку криогенно-гравийного фильтра по стволу скважины с посадкой в ее водоприемную часть - 60 мин.

В заключительный период сооружения скважины была осуществлена пробная откачка пластовых вод. В ее начальный период наблюдалось незначительное пескование скважин, но по прошествии 1 часа вода полностью осветлялась, а еще через 3 часа пескование прекратилось.

Во время пробных откачек определялись дебиты и уровни жидкости в скважине. В результате установлено, что: дебит скважины составил – 7,0 м³/ч; статический уровень – 55,2 м; динамический – 65,5 м; понижение 10,3 м; удельный дебит – 0,68 м³/м·ч.

В качестве базы сравнения при анализе экономической эффективности технологий выбрана технология создания гравийных фильтров в скважине при, которой гравий засыпается через устье и доставляется в водоприемную часть по межколонному пространству скважины.

При определении экономической эффективности технологии оборудования гидрогеологической скважины КГФ пробуренной на участке с. Мусиевка Криворожского района Днепропетровской области одинаковые затраты не учитываются.

Экономический эффект Э от внедрения новой технологии рассчитывается исходя из Э=С^б-С^п,

где С^б и С^п – себестоимость оборудования гравийными фильтрами, соответственно базовым и предлагаемым методом, тыс.грн (табл. 2).

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН КГФ					Таблица 2
Базовая технология			Предлагаемая технология, участок работ
показатель	продолжительность операций, ст.см.	стоимость, тыс. грн.	показатель	продолжительность операций, ст.см.	стоимость, тыс. грн
-	-	-	С^п_п.к	0,25	0,75
-	-	-	С^п_э.н.		0,044
-	-	-	С^п_ж		0,14
С^б_п.в.	2,00	6,00	С^п_п.в	0,5	1,5
С^б_в		0,70	С^п_в		0,1
С^б_в.в.		0,60	С^п_в.в		0,1
С^б_г		0,27	С^п_г		0,021
С^б_г.тр.	0,25	0,75	-	-	-
С^б_о.о.	1,50	4,50	С^п_о.о.	0,63	1,89
Всего С^б	3,75	12,82	Всего С^п	1,38	4,545

Примечание: «-» затраты отсутствуют.

В табл. 2: С^б_п.в., С^п_п.в. – стоимость станко-смены промывки скважины водой, удаления глинистой корки, образования каверны, тыс.грн; С^б_в, С^п_в – стоимость воды, необходимой для замещения раствора, промывки скважины, создания каверны, тыс.грн; С^б_в.в., С^п_в.в –стоимость вывоза отработанной воды, тыс.грн; С^б_г, С^п_г – стоимость гравия, тыс.грн; С^б_о.о., С^п_о.о. – стоимость станко-смены опытных откачек, тыс.грн; С^б_г.тр.- стоимость станко-смены при засыпке гравия через устье и транспортирование по стволу скважины, тыс.грн; С^п_п.к. – стоимость станко-смены изготовления КГЭ , тыс.грн; С^п_э.н. – стоимость энергоносителей для изготовления КГЭ , тыс.грн. С^п_э.н. = С_э.э.+С_п., где С_э.э.- стоимость электроэнергии, израсходованной ларем мощностью 0,5 кВт/ч за 24 часа омоноличивания КГЭ, тыс.грн; С_п. - стоимость пропана, израсходованного для нагрева воды, тыс.грн; С^п_ж – стоимость желатина, израсходованного для приготовления КГЭ , тыс.грн.

Стоимость материалов и энергоносителей приняты на период выполнения работ. Стоимость 8 часовой станко–смены С_ст.см= 3 тыс. грн.

В результате оценки экономической эффективности установлено, что:

- технология изготовления криогенно-гравийных элементов фильтра позволяет уменьшить расход гравийного материала;

- испытанная технология оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины криогенно-гравийным фильтром позволяет сократить непроизводительные затраты времени в 2,4 раза или на 1,87 ст.см;

- экономический эффект от применения технологии оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины криогенно-гравийным фильтром составил 6485 грн. Это достигнуто за счет снижения времени транспортировки гравия к водоносному горизонту на 0,25 ст. см, времени промывки на 1 ст.см, времени пробных откачек на 0,87 ст.см, а также экономии топлива (90 л) за счет снижения потребления и утилизации технической воды расходуемой для промывки и образования каверны в водоносном горизонте буровой скважины в 5-6 раз.

ВЫВОДЫ

В результате проведения производственных испытаний на участке с. Мусиевка Криворожского района Днепропетровской области установлено, что:

Разработанная технология изготовления криогенно-гравийных элементов фильтра позволяет ее применять в условиях буровой.
Технология транспортирования криогенно-гравийного фильтра по стволу скважины с применением стандартного оборудования и инструмента не усложняет процесс оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины гравийным фильтром, а упрощает его.
Технология изготовления криогенно-гравийных элементов фильтра позволяет уменьшить расход гравийного материала, улучшить процесс изготовления гравийного фильтра.
Испытанная технология оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины криогенно-гравийным фильтром позволяет сократить непроизводительные затраты времени в 2,4 раза или на 1,87 ст.см.
Экономический эффект от применения технологии оборудования водоприемной части гидрогеологической скважины криогенно-гравийным фильтром составил 6485 грн.
Разработанные технологии изготовления криогенно-гравийного фильтра и транспортирования криогенно-гравийного фильтра по стволу скважины могут применяться при сооружении гидрогеологических скважин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пат. 88726 Україна, МПК Е21В 43/08. Гравійний фільтр / А.О. Кожевников, А.К. Судаков, О.А. Пащенко, О.Ф. Камишацький, В.І. Тітов, О.А. Лексиков, В.П. Донцов.; заявник і патентовласник Національний гірничий університет. – №а200803913; заявл. 28.03.2008; друк. 10.11.09, Бюл. №21.

2. Кожевников А.А. Технология оборудования криогенно – гравийными фильтрами водоприемной части буровой скважины / А.А. Кожевников, А.К. Судаков, С.В. Гошовский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: сб. науч. труд. – 2009. – Вып. 12. – С. 62 – 66.

ОБ АВТОРАХ

Кожевников Анатолий Александрович – д.т.н., профессор кафедры техники разведки месторождений полезных ископаемых Национального горного университета.

Судаков Андрей Константинович – д.т.н., доцент, кафедры техники разведки месторождений полезных ископаемых Национального горного университета.

Мостинец Олег Норбертович – директор ООО Промышленно-геологической группы «Днепрогидрострой».

Камышацкий Александр Федорович – к.т.н., ассистент кафедры техники разведки месторождений полезных ископаемых Национального горного университета.

Судакова Диана Андреевна – бакалавр по специальности - Бурение скважин.