м. Дніпро, Набережна Перемоги 58/235
тел. +380676325392
Email: gidrobud@ukr.net

Статті про буріння свердловин

РЕЗУЛЬТАТИ ВИРОБНИЧИХ ВИПРОБУВАНЬ ТЕХНОЛОГІЇ ОБЛАДНАННЯ ГІДРОГЕОЛОГІЧНОЇ СВЕРДЛОВИНИ КРІОГЕННО – ГРАВІЙНИМ ФІЛЬТРОМ НА ДІЛЯНЦІ ЛИЧКОВО ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

УДК 622.233:551.49 © А.А. Кожевніков, А.К. Судаков, О.М. Мостинець,
А.Ф. Камишацький, Д.А. Судакова

А.А. Кожевніков, А.К. Судаков, О.М. Мостинець, А.Ф. Камишацький, Д.А. Судакова

ДОСВІД ОБЛАДНАННЯ ГІДРОГЕОЛОГІЧНОЇ СВЕРДЛОВИНИ КРІОГЕННО-ГРАВІЙНИМ ФІЛЬТРОМ НА ДІЛЯНЦІ МУСІЇВКА ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Наведено результати виробничих випробувань технології обладнання гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром. Визначено економічну ефективність випробуваної технології.

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.

ВСТУП

На кафедрі техніки розвідки родовищ корисних копалин Національного гірничого університету протягом кількох років проводяться роботи з розробки технології створення кріогенно-гравійних елементів (КГЕ) фільтрів та технології обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійними фільтрами (КГФ) [1,2].

На заключному етапі розробки технологій співробітниками кафедри та ТОВ ПМГ «Дніпрогідробуд» у період з 10 грудня по 15 грудня 2012 року було проведено виробничі випробування технології обладнання гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром на ділянці с. Мусіївка Криворізького району Дніпропетровської області.

Метою статті є розгляд результатів виробничих випробувань до завдань яких входило визначення працездатності технології обладнання водоприймальної частини гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром та економічної ефективності виконання робіт за пропонованою технологією.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Об'єктом виробничих випробувань були процеси: виготовлення КДФ, транспортування КДФ стовбуром свердловини, обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини.

У геоструктурному відношенні ділянка знаходиться в межах Українського кристалічного масиву.

У геологічній будові ділянки беруть участь докембрійські кристалічні породи, перекриті корою вивітрювання та відкладеннями палеогенової, неогенової та четвертинної систем.

У цілому нині ділянка характеризуються несприятливими умовами формування прісних підземних вод. Вода, що відбирається часто мінералізована, водоносні горизонти особливо четвертинних відкладень зазнають техногенного впливу, значні площі засолення пов'язані з фільтрацією солоних вод з накопичувачів шахтних і кар'єрних вод.

Цільовим водоносним горизонтом для буріння експлуатаційних свердловин є водоносний горизонт у докембрійських породах. Глибина залягання покрівлі водоносного горизонту 80 м, потужність пісків 15 м (рис. 1).

Передбачуваний дебіт свердловини 1,1-7,2 м³/год. Мінералізація води 1,1-1,5 г/дм³, твердість 11-15 ммоль/дм³. Водоносний обрій захищений від проникнення поверхневих забруднювачів.

Буріння здійснювалось установкою УРБ-3А3.

Промивна рідина – нормальний глинистий розчин.

Конструкція свердловини одноступінчаста. Інтервал 0,0 – 50,0 м пробурений долотом 295,3 мм та перекритий обсадною колоною діаметром 219 мм. Колона зацементована з виходом розчину на денну поверхню.

Інтервал 50,0-97,0 м пробурений долотом 190,5 мм і обсаджений «потай» фільтровою колоною діаметром 110 мм..

Складання та спуск фільтрової колони здійснювався з положення «на винос». Її компонування наведено в табл. 1.

КОМПОНІВКА ФІЛЬТРОВОЇ КОЛОНИ	Таблиця 1
Відстійник фільтрової колони:
зовнішній діаметр, м	0,110
довжина, м	2,0
Робоча частина фільтрової колони:
зовнішній діаметр, м	0,112
довжина, м	7,0
Надфильтровая часть фильтровой колонны:
зовнішній діаметр, м	0,110
довжина, м	45,0

Нижня частина відстійника фільтрової колони обладнана зворотним клапаном.

Робоча частина фільтрової колони мала круглу перфорацію. Водоприймальна поверхня фільтрової колони виконана із полімерної сітки квадратного плетіння перетином 1 мм. Зовнішній діаметр робочої частини фільтрової колони – 112 мм. Внутрішній діаметр кріогенно-гравійного елемента фільтра 118 мм, зовнішній – 180 мм.

Рис. 1. Геологічний розріз та конструкція свердловини на ділянці с. Мусіївка Криворізького району Дніпропетровської області

Для даних геолого-технічних умов виробничих випробувань прийнято:

сумарна довжина кріогенно-гравійних елементів фільтра, м.	10,0;
довжина кріогенно-гравійного елемента фільтра, м.		0,5.

Для виготовлення кріогенно-гравійних елементів фільтра використовувався неоднорідний, погано окатаний гравій кар'єру «Просяне».

Між відстійником та робочою частиною фільтрової колони, а також у стик труб робочої частини фільтрової колони встановлені опори кріогенно-гравійних елементів фільтра, які мали зовнішній діаметр – 180 мм.

Довжина фільтрової колони становила 54 м.

Верх фільтрової колони знаходиться вище за черевик обсадної колони на 7 м. Міжколонний простір герметизований дерев'яним сальником.

Спорудження свердловин здійснювалося у зимовий період. Середньодобова температура повітря -2 °C.

Доставка гравію з бази підприємства здійснювалася буровою установкою УРБ-3А3.

Роботи з виготовлення кріогенно-гравійних елементів виконувались перед бурінням свердловини на ділянці проведення робіт. Омонолічування кріогенно-гравійних елементів фільтра проходило при температурі -20 °C в морозильному ларі протягом 24 годин (рис. 2).

Для виготовлення кріогенно-гравійних елементів фільтра завдовжки 10 м витрачено:

- маса гравію, кг.	230;
- об'єм водного розчину желатину, л.	65;
- витрата желатину марки П-11, кг.	2,5.

Рис. 2. Омонолічування КДЕ фільтрів у морозильній скрині

В результаті отримано:

- маса кріогенно-гравійного елемента фільтра, кг.	14,0;
- масова концентрація у водному розчині желатину, %.	3,5;
- товщина гравійного обсипання кріогенно-гравійного елемента фільтра, мм.	30,0.

Після розтину водоносного горизонту на всю потужність здійснювалося: - замір температури пластової води; вилучення кріогенно-гравійних елементів із форм; підготовка фільтрової колони; складання кріогенно-гравійного фільтра (рис. 3), вилучення бурильної колони зі свердловини.

Рис. 3.Складання кріогенно-гравійного фільтра

Температура свердловинної рідини склала +7 °C.

За допомогою муфти на бурильній колоні здійснено транспортування кріогенно-гравійного фільтра стовбуром свердловини (рис. 4) з посадкою його в її водоприймальну частину.

Під час транспортування ускладнень не спостерігалося. Черевик фільтрової колони встановлений на глибині 97 м.

Фільтрова колона герметизована сальником з подальшим промиванням свердловини технічною водою протягом 3 годин.

При випробуванні технологій виготовлення та обладнання кріогенно-гравійним фільтром гідрогеологічної свердловини вели хронометраж часу виконання технологічних операцій. В результаті якого встановлено витрати часу на:

1) Вилучення криогенно-гравійних елементів з форм 30 хв.

2) Складання кріогенно-гравійного фільтра - 30 хв.

3) Спуск 12 м свічки у свердловину – 25 с.

4) Нарощування фільтрової колони 7 хв.

5) Нарощування бурильної колони -1,5 хв.

6) Транспортування кріогенно-гравійного фільтра по стволу свердловини з посадкою в водоприймальну частину - 60 хв.

У заключний період спорудження свердловини було здійснено пробне відкачування пластових вод. У її початковий період спостерігалося незначне піскування свердловин, але через 1 годину вода повністю освітлювалася, а ще через 3 години піскування припинилося.

Під час пробних відкачування визначалися дебіти та рівні рідини в свердловині. В результаті встановлено, що: дебіт свердловини склав – 7,0 м³/ч; статичний рівень – 55,2 м; динамічний – 65,5 м; зниження 10,3 м; питомий дебіт – 0,68 м³/м·ч.

В якості бази порівняння при аналізі економічної ефективності технологій обрано технологію створення гравійних фільтрів у свердловині, при якій гравій засипається через гирло і доставляється у водоприймальну частину по міжколонному простору свердловини.

При визначенні економічної ефективності технології обладнання гідрогеологічної свердловини КДФ, пробуреної на ділянці с. Мусіївка Криворізького району Дніпропетровської області однакові витрати не враховуються.

Економічний ефект Е від впровадження нової технології розраховується виходячи зз Е=С^б-С^п,

де С^б и С^п – собівартість обладнання гравійними фільтрами, відповідно базовим та пропонованим методом, тис.грн (табл. 2).

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕХНОЛОГІЙ ОБЛАДНАННЯ ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ СВЕРДЛОВИН КДФ					Таблиця 2
Базова технологія			Предлагаемая технология, участок работ
показник	тривалість операцій, ст.см.	вартість, тис. грн.	показник	тривалість операцій, ст.см.	вартість, тис.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
Всього С^б	3,75	12,82	Всього С^п	1,38	4,545

Примітка: «-» витрати відсутні.

У табл. 2: С^б_п.в., С^п_п.в. – вартість верстато-зміни промивання свердловини водою, видалення глинистої кірки, утворення каверни, тис. грн.; С^б_в, С^п_в – вартість води, необхідної для заміщення розчину, промивання свердловини, створення каверни, тис. грн; С^б_в.в., С^п_в.в –свартість вивезення відпрацьованої води, тис.грн; С^б_г, С^п_г – свартість гравію, тис. грн; С^б_о.о., С^п_о.о. – вартість верстато-зміни дослідних відкачування, тис.грн; С^б_г.тр.- вартість верстато-зміни при засипанні гравію через гирло та транспортування стовбуром свердловини, тис.грн; С^п_п.к. – Вартість верстато-зміни виготовлення КДЕ, тис.грн; С^п_э.н. – Вартість енергоносіїв для виготовлення КДЕ, тис.грн.; С^п_э.н. = С_э.э.+С_п., где С_э.э.- вартість електроенергії, витраченої скринькою потужністю 0,5 кВт/год за 24 години омонолічування КДЕ, тис.грн; С_п. - вартість пропану, витраченого для нагрівання води, тис. грн.; С^п_ж – вартість желатину, витраченого для приготування КДЕ, тис.грн.

Вартість матеріалів та енергоносіїв прийнято на період виконання робіт. Вартість 8 годинної верстато-зміни С_ст.см= 3 тис. грн.

В результаті оцінки економічної ефективності встановлено, що:

- технологія виготовлення кріогенно-гравійних елементів фільтра дозволяє зменшити витрату гравійного матеріалу;

- випробувана технологія обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром дозволяє скоротити непродуктивні витрати часу у 2,4 рази або на 1,87 ст.см;

- економічний ефект від застосування технології обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром становив 6485 грн. Це досягнуто рахунок зниження часу транспортування гравію до водоносному горизонту на 0,25 ст. см, часу промивання на 1 ст.см, часу пробних відкачування на 0,87 ст.см, а також економії палива (90 л) за рахунок зниження споживання та утилізації технічної води витрачається для промивання та утворення каверни у водоносному горизонті свердловини в 5 -6 раз.

ВИСНОВКИ

Внаслідок проведення виробничих випробувань на ділянці с. Мусіївка Криворізького району Дніпропетровської області встановлено, що:

Розроблена технологія виготовлення кріогенно-гравійних елементів фільтра дозволяє її застосовувати в умовах бурової.
Технологія транспортування кріогенно-гравійного фільтра стовбуром свердловини із застосуванням стандартного обладнання та інструменту не ускладнює процес обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини гравійним фільтром, а спрощує його.
Технологія виготовлення кріогенно-гравійних елементів фільтра дозволяє зменшити витрату гравійного матеріалу, покращити процес виготовлення гравійного фільтра.
Випробувана технологія обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром дозволяє скоротити непродуктивні витрати часу в 2,4 рази або на 1,87 ст.cм.
Економічний ефект від застосування технології обладнання водоприймаючої частини гідрогеологічної свердловини кріогенно-гравійним фільтром становив 6485 грн.
Розроблені технології виготовлення кріогенно-гравійного фільтра та транспортування кріогенно-гравійного фільтра по стволу свердловини можуть застосовуватися при спорудженні гідрогеологічних свердловин.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

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.

ПРО АВТОРІВ

Кожевніков Анатолій Олександрович – д.т.н., професор кафедри техніки розвідки родовищ корисних копалин Національного гірничого університету.

Судаков Андрій Костянтинович – д.т.н., доцент, кафедри техніки розвідки родовищ корисних копалин Національного гірничого університету.

Мостинець Олег Норбертович – директор ТОВ Промислово-геологічної групи «Дніпрогідробуд».

Камишацький Олександр Федорович – к.т.н., асистент кафедри техніки розвідки родовищ корисних копалин Національного гірничого університету.

Судакова Діана Андріївна – бакалавр зі спеціальності - Буріння свердловин.