Опыт проектирования водозаборных скважин в Московском регионе

(Методическое пособие)
(Авторы Касаткин Д.В. и Прокопович Г.А.- разработчики сборника ГЭСН-2001-04.)

В данном пособии рассмотрена методика составления ведомости объемов работ для составления смет на бурение скважин на воду. Пособие предназначено для специалистов, занимающихся ценообразованием в области буровых работ. Оно будет полезно также при проведении экспертизы проектов бурения скважин на воду.

Проект на бурение скважины, как правило, является составной частью проекта на сооружение водозаборного узла. Стоимость занимает не более 10% от общей стоимости проектных работ. В связи с этим, вопросу проектирования скважин в специальной и нормативной литературе уделяется очень мало внимания. Вместе с тем, бурение скважин на воду является высокоспецифичным видом работ, которым владеет достаточно ограниченный круг специалистов.

Настоящая работа предназначена для широкого круга специалистов, сталкивающихся по роду своей деятельности с проектированием бурения скважин на воду. Она может быть также полезна при проведении экспертизы проектов на бурение, для сметчиков, для студентов строительных и буровых специальностей.

Составление проекта на бурение скважины основывается на общестроительной нормативной базе. Однако, благодаря своей специфичности, проектирование не может быть уложено в предлагаемые строителями рамки, так как рассматриваемая проблема теснейшим образом связана с разработкой недр, охраной подземных вод, повышенной социальной значимостью добываемого полезного ископаемого.

Методика составления ведомостей объемов работ и составления смет по видам работ

Методика составления ведомостей объемов работ и смет на буровые работы при сооружении скважин на воду привязана к 4 сборнику ГЭСН-2001 «Скважины».

Рабочие чертежи на скважину, прилагаемые к проекту, называются геолого-технический разрез или геолого-технический наряд (ГТН). В этом документе, как правило, отражено множество технологических подробностей, которые при составлении ведомостей объемов работ или смет являются лишними.

В разделе очень подробно рассмотрен вопрос технологического цикла роторного бурения, с расчетами оборудования и материалов для производства работ.

Представлена ведомость объемов работ и материалов.

В методике рассмотрены некоторые вопросы составления ведомости объемов работ и смет на ликвидационный тампонаж несамоизливающихся водозаборных скважин.

В сметно-нормативной базе нет отдельных расценок на указанный вид работ. Поэтому, при составлении смет приходится привязывать технологический цикл к существующим расценкам. Заметим также, что в данной работе рассмотрено проведение ликвидационного тампонажа применительно к практике, сложившейся в Подмосковном регионе. Как правило, в качестве регламентирующего технологического документа, выступают «Правила ликвидационного тампонажа буровых скважин различного назначения, засыпки горных выработок и заброшенных колодцев для предотвращения загрязнения и истощения подземных вод», утвержденные Министерством геологии СССР и Минздравом СССР в 1966-67 г.г.

Примеры составления смет на работы в скважинах

В данном разделе приведены примеры составления смет на различные работы в скважинах на некоем усредненном разрезе для скважин различных глубин и конструкций.

Бурение.

В разделе описаны правила составление конструкций скважин, технологические режимы, методики расчета цементирования обсадных труб, а также локальные сметы. Скважины представлены глубиной 100 м (конструкция 1-1 ¸ 1-5), 122 м (конструкция 2-1 ¸ 2-5), 172 м (конструкция 3-1 ¸ 3-4), 240 м (конструкция 4-1 ¸ 4-3).

На бурение артезианской скважины глубиной 100 м соответственно и по конструкциям (производительностью 6, 16, 40, 65, 120 м³/час), 122 м (6, 16, 40, 65, 120 м³/час), 172 м (40, 65, 120 м³/час), 240 м (16, 40, 65) всего 17 смет.

Для примера представлена конструкция 2-3.

На рис. 1 представлен геолого-технический наряд (конструкция скважины), порядок производства работ и спецификация материалов.

Бурение проектируемых скважин на подольско-мячковский водоносный горизонт предусматривается роторным способом станком типа УРБ 3-АЗ, 1БА-15В. Проектная глубина скважин - 122,0 м. Эксплуатационный диаметр - 219 - 426 мм.

Условия производства работ описаны на проектном геолого-техническом разрезе.

Проходка скважин проектируется без отбора керна. Геологический контроль по стволу скважин выполняется методом отбора шлама через каждые 3-5 м проходки и дополнительно при смене слоев.

Проходка пород (интервал 0,0 - 57,0 м) осуществляется с применением коллоидального глинистого раствора, бурение по водоносным породам (интервал 57,0 - 122,0 м) ведется с промывкой чистой водой.

В качестве промывочной жидкости при бурении используется глинистый раствор с плотностью r=1,15-1,20 г/см³, вязкостью 20-25 сек по СПВ-5, водоотдачей 5-15 см³ за 30 мин., содержание песка до 4 %. При вскрытии пород в зонах нарушений, подверженных обвалам, параметры промывочной жидкости должны быть в пределах: плотность r=1,30-1,35 г/см³, вязкость 21-30 сек по СПВ-5, водоотдача 5-10 см³ за 30 мин., содержание песка до 2%.

 

 

При бурении скважины применяется способ одноступенчатого цементирования с применением двух разделительных пробок. Цементация ведётся портландцементом с помощью цементосмесительных машин и цементировочных агрегатов типа 1АС-20 и 3АС-30. Для закачивания и продавливания цементного раствора используются специальные цементировочные агрегаты типа ЦА-1,4-1-150.

Обеспечение электроэнергией осуществляется от существующих сетей, вода - привозная.

При наличии вблизи участка работ источника водоснабжения (водоток, пруд, шахтный колодец, скважина на четвертичный горизонт и пр.) для обеспечения водой технологического процесса бурения необходимо предусмотреть прокладку временного водопровода от источника до места производства работ.

Интервал 0-10 м проходится долотом (шарошечным расширителем) Æ 590 мм с последующей установкой направляющей колонны Æ 530 мм. Затрубное пространство колонны цементируется от башмака до устья. Цементная пробка разбуривается долотом Æ 490 мм.

До глубины 27,0 м бурение осуществляется трехшарошечным долотом Æ 490 мм, затем пройденный интервал крепится колонной обсадных труб Æ 426 мм. Затрубное пространство колонны цементируется от башмака до устья. Цементная пробка разбуривается долотом Æ 395 мм.

После проведения цементировочных работ производится испытание обсадных колонн на герметичность, путем создания внутреннего избыточного давления.

До глубины 57,0 м бурение осуществляется трехшарошечным долотом Æ 395 мм, затем пройденный интервал крепится колонной обсадных труб Æ 324 мм. Затрубное пространство колонны цементируется от башмака до устья. Цементная пробка разбуривается долотом Æ 295 мм.

После проведения цементировочных работ производится испытание обсадных колонн на герметичность, путем создания внутреннего избыточного давления.

До проектной глубины 122,0 м скважина бурится трехшарошечным долотом Æ 295 мм с промывкой чистой водой.

Далее в скважину, с выводом на поверхность, устанавливается фильтровая колонна Æ 219 мм.

Фильтр имеет надфильтровую часть, рабочую фильтровую часть и отстойник. Конструкции фильтровой колонны (положение рабочих и глухих частей) уточняются по фактическому разрезу.

Скважина промывается чистой водой (кратковременная прокачка эрлифтом или погружным насосом), после чего в ней проводится опытная откачка с обязательным отбором проб воды для определения физико-химического и бактериологического состава воды.

Порядок производства работ и спецификация материалов.

Типовая конструкция (2-3)

Порядок производства работ

Конструкция скважины глубиной 122 м разработана для вращательно-роторного способа бурения установкой типа 1БА-15В.

Эксплуатируемый водоносный горизонт: подольско-мячковский среднего карбона (С₂ pd-mc).

Проходка пород осуществляется с применением коллоидального глинистого раствора в интервале 0-57 м, бурение в интервале 57-122 м ведется с промывкой чистой водой.

Производится цементация колонн труб Æ 530, 426 и 324 мм с подъемом цементного раствора от башмака до устья скважины.

Для уточнения геологического разреза и наиболее водоприточных зон в скважине проводятся геофизические работы в составе замеров ПС, КС под каждую колонну, гамма-каротажа (по всему стволу скважины), кавернометрии, резистивиметрии.

Фильтровая колонна Æ 219 мм устанавливается от 0 до 122 м с перфорацией на уровне водоносных пород.

Скважность фильтра до 20%. Положение рабочих и глухих частей фильтра уточняется по результатам ГИС.

После установки фильтровой колонны скважина промывается чистой водой (кратковременная прокачка погружным насосом), после чего в ней проводится опытно-эксплуатационная откачка Откачка ведется непрерывно на два понижения. Первое понижение с дебитом на 25-30% выше проектного. Второе понижение производится с дебитом, равным проектному. Откачка считается законченной по истечении 16 часов после стабилизации динамического уровня и при полном осветлении воды. В конце откачки отбираются пробы воды на полный физико-химический и бактериологический анализы. Продолжительность откачки - 6 суток. Для откачки может быть использован насос типа ЭЦВ.

Скважина является разведочно-эксплуатационной, в связи с чем геологический разрез, глубина, конструкция скважины, дебит и положение уровня воды корректируются в процессе бурения.

Конструкция скважины

Спецификация материалов

 

 

 

 

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА №
На бурение артезианской скважины глубиной 120 м

Объект: Артезианская скважина глубиной 122 м производительностью 40 куб.м/час (типовая конструкция 2-3)

Основание: Чертежи №

Сметная стоимость: 552,17 тыс.руб.

Глубина скважины: 122 м

Составлена в ценах 2001 г.

 

 

***

Ликвидация скважин.

Методика проведения ликвидации скважины описано в «Правилах санитарно-технической заделки (тампонажа) водяных скважин», полный текст Правил помещен в данном пособии. На ликвидационный тампонаж артезианской скважины глубиной 100 м (конструкция 1-1¸1-5), 122 м (конструкция 2-1¸2-5), 172 м (конструкция 3-1¸3-4), 240 м (конструкция 4-1¸4-3).

Геолого-технический наряд ликвидационного тампонажа ПРИМЕР СМЕТЫ 02

Виды работ по ликвидационному тампонажу и условия их производства ПРИМЕР СМЕТЫ 03

Пример локальной сметы на ликвидацию скважин ПРИМЕР СМЕТЫ 04

 

 

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА №
На ликвидационный тампонаж артезианской скважины глубиной 122 м

Объект: Ликвидационный тампонаж скважины (Конструкция 2-3)

Основание: Чертежи №

Сметная стоимость: 93,66 тыс.руб.

Глубина скважины: 122 м

Составлена в ценах 2001 г.

 

 

***

 

 

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА №
На чистку ствола скважины и разбуривание заваленной части ствола скважины глубиной 122 м

Объект: Артскважина глубиной 122м (Конструкция 2-3)

Основание: Чертежи №

Сметная стоимость: 90,75 тыс.руб.

Глубина скважины: 122 м

Составлена в ценах 2001 г.

 

 

 

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА №
Ловилъные работы в скважине глубиной 122 м

Объект: Артскважина глубиной 122 м (Конструкции 2-1 - 2-5)

Основание: Чертежи №

Сметная стоимость: 22,08 тыс.руб.

Глубина скважины: 122м

Составлена в ценах 2001 г.

 

На замену фильтровой колонны в скважине

На замену фильтровой колонны в скважине глубиной 100 м (конструкция 1-1¸1-5), 122 м (конструкция 2-1¸2-5), 172 м (конструкция 3-1¸3-4), 240 м (конструкция 4-1¸4-3) всего 17 смет

На 1-кратную реагентную обработку артезианской скважины глубиной 100 м (конструкция 1-1¸1-5), 122 м (конструкция 2-1¸2-5), 172 м (конструкция 3-1¸3-4), 240 м (конструкция 4-1¸4-3) всего 17 смет

На чистку ствола скважины и разбуривание заваленной части ствола скважины глубиной 100 м (конструкция 1-1¸1-5), 122 м (конструкция 2-1¸2-5), 172 м (конструкция 3-1¸3-4), 240 м (конструкция 4-1¸4-3).

На ловильные работы

в скважинах глубиной 100 м, 122 м (ПРИМЕР ЛОКАЛЬНОЙ СМЕТЫ 5), 172 м, 240 м.

 

 

ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА №
Ловильные работы в скважине глубиной 122 м

Объект: Артскважина глубиной 122 м (Конструкция 2-3)

Основание: Чертежи №

Сметная стоимость: 22,08 тыс.руб.

Глубина скважины: 122 м

Составлена в ценах 2001 г.

 

Типовая конструкция (2-3)

ВИДЫ РАБОТ ПО ЛИКВИДАЦИОННОМУ ТАМПОНАЖУ И УСЛОВИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА

Санитарно-техническая заделка скважины производится в соответствии с действующими «Правилами ликвидационного тампонажа буровых скважин различного назначения, засыпки горных выработок и заброшенных колодцев для предотвращения загрязнения и истощения подземных вод».

Работы ведутся в два этапа: I - подготовка, II - заделка.

I.

1. Монтаж бурового станка над устьем скважины.

2. Демонтаж насоса ЭЦВ -

3.Проведение скважинных геофизических исследований (фактическая глубина, состояние эксплуатационной и фильтровой колонн) -

4. Разбуривание завалов в скважине (10 м).

5. Чистка стенок эксплуатационно-фильтровой колонны в интервале 0-122 м от коррозии, наростов и заиления.

6. Извлечение фильтровой колонны d=219 мм, установленной в интервале 0-122 м.

7. Промывка ствола скважины раствором хлорной извести с дозой активного хлора не менее 125 мг/л методом смешивания и замещения воды, находящейся в скважине, в количестве 3-х объемов ствола скважины. Контакт хлора с водой не менее 4-х часов.

Объем скважины: V_CKB = 0,785(d₁²h₁+d₂²h₂+...+d_n²h_n)

Объем раствора: Vp₁   =  V_CKB´3´l,l.

Количество хлорной извести: Р₁ = Vp₁´0,5

Продолжительность дезинфекции - 1 сутки.

8. Откачка воды из скважины эрлифтом до стабилизации качества воды - осветления, содержания хлоридов, устойчивости баксостава. Продолжительность откачки - 3 сут.

9. Дезинфекция стройматериалов, которые будут засыпаны в скважину, производится раствором хлорной извести с дозой активного хлора не менее 100 мг/л воды методом обливания строительных материалов и перемешивания лопатами.

Объем стройматериалов: V_{стр.мат.} = V_гравия + V_песка

Объем раствора: Vp₂ = V_{стр.мат.} ´4´1,5. Количество хлорной извести: Р₂ = Vp₂´0,5

10. Расчет необходимого количества воды ведется по формуле: V_воды = Vр₁+Vр₂+V_{воды для цемента}

II

1. Ствол скважины в интервале эксплуатируемого водоносного горизонта засыпается промытым и продезинфицированным материалом (гравий, щебень) от 122 м до 55 м, затем на высоту 3-х м (55-52 м) засыпается промытым и продезинфицированным песком (с трамбовкой).

2. Установка цементного моста в интервале 52-47 м (цем.раствор состава 1:0,5). (ОЗЦ - 3 суток).

3. Ствол скважины далее цементируется до устья цементным раствором состава 1:1

7. После затвердевания цементного раствора вокруг ствола скважины выкапывается шурф размером 1´1´1=1 м³, который заливается цементным раствором состава 1:3.

8. На цементной плите выдавливается номер скважины и дата тампонажа.

9. По окончании работ составляется акт о производстве санитарно-технической заделки скважины.

ХАРАКТЕРИСТИКА СКВАЖИНЫ

1. Местонахождение:

2. Номер скважины:

3. Организация, проводившая бурение:

4. Год сооружения:

5. Абсолютная отметка устья скважины:

6. Глубина скважины: 122 м.

7. Эксплуатируемый водоносный горизонт: подольско-мячковский в. г. среднего карбона (С₂ pd-mc)

8. Статический уровень на время бурения:

9. Производительность скважины на время бурения:

10 Статический уровень на время обследования:

11. Производительность скважины на время обследования:

 

 

 

Реагентные обработки

В этом разделе описаны реагенты для восстановления дебита скважины, оборудование и технология реагентной обработки скважин.

Всего в пособии представлено 21 рисунок и 89 локальных смет.