Произвести заложение водозаборной скважины на выделенном участке с целью бытового водоснабжения. Эксплуатация скважины — круглогодичная.
Местоположение
Участок, на котором планируется производить заложение скважины расположен в 150 м северо-западнее реки Солза и выше ее уровня на 7-8 м. В 100 м на востоке участка начинается обширное болото площадью 6 км2 глубиной 4-5 м. Болото расположено выше участка ориентировочно на 7-8 м. Вода из болота стекает в реку Солза по осушительным канавам. Мощность торфяника на участке ориентировочно составляет от 1 до 3 м. Питание болота происходит за счет атмосферных осадков. Непосредственно в месте заложения скважины – дерн, загрязнений с грядок нет. Ориентировочная высота участка над уровнем моря 12 м.
Гидрогеологическая характеристика
Территория располагается в районе основания Онежского полуострова, чем и объясняется схожесть грунтов с грунтами полуострова и их отличием от грунтов остальных окрестностей г. Северодвинска. Грунты в следствие прохождения ледника перемешаны: на участках, расположенных друг от друга на 50 и более метров четвертичные отложения, могут быть представлены линзами песков, супесями, суглинками, глинами или аргиллитами. В суглинках на глубинах 7-12 м от дневной поверхности встречаются валуны вулканического происхождения VII–X категории крепости диаметром 100–500 мм. Не смотря на то, что четвертичные отложения представлены водовмещающими породами, до глубины 17 м от уровня моря водоносных слоев не обнаружено. Возможно это объясняется близостью реки и стоком безнапорных грунтовых вод в реку. Ниже указанного уровня залегают трещиноватые породы, а именно аргиллиты. Спорадически на глубине 10-16 м от уровня моря встречаются линзы песков. В случае, если последние расположены на пути разгрузки грунтовых вод в реку, могут быть обводнены по типу плывунов.
Из сказанного выше можно предположить, что первый водоносный горизонт в указанном районе располагается ниже уровня реки. Указанный водоносный горизонт являясь слабонапорным разгружается в реку, обеспечивая ее питание, что подтверждается наличием подводных ключей в реке.
Статический уровень воды в проектируемой скважине предположительно составит 4,5-5,5 м от уровня моря или 6,5 м от дневной поверхности. В силу слабого напора дебет скважины напрямую зависит от глубины вскрытых пород и может составлять от 200 л/ч до 3000 л/ч. Вследствие того, что водовмещающими породами указанного горизонта являются аргиллиты, дебет скважины по мере эксплуатации будет увеличиваться, вследствие размыва трещин породы.
Вывод
В силу спорадического характера распространения линз водовмещающих песков и предположительно технического характера содержащихся в них вод (питание атмосферными осадками и водой болота, расположенного выше участка заложения скважины), водоприемная часть должна располагаться в трещиноватых породах — аргиллитах. Т.к. аргиллиты не содержат песка, то водоприемная часть может быть выполнена перфорацией трубы (без сетки), см. Рис. 1 или по типу «открытого ствола», см. Рис. 2.
2. Специальная часть
Для эксплуатационной колонны выбираются трубы нПВХ 116×6×3000 мм ГОСТ Р51613-2000 с допустимым внутренним и наружным давлением 10,2 бар. На глубину ниже уровня промерзания необходимо установить защитный кондуктор: труба нПВХ 170×8×3000. Вследствие наличия в суглинках валунов для предотвращения завалов во время буровых работ защитный кондуктор должен быть установлен на глубину 10-12 м от дневной поверхности. При сборке обеих колонн на резьбы установить резиновые уплотнительные кольца. Тампонирование затрубного пространства на проектируемой скважине от башмака кондуктора выполнить густым цементным раствором, заливаемым в затрубное пространство. Тампонирование эксплуатационной колонны произвести от водоприемной части на высоту 1 м гранулами хектонита, далее до отметки далее до устья скважины — густым цементным раствором. Для предотвращения затопления оголовка скважины весной выполнить выпуск обеих обсадных колонн над уровнем земли на 0,5-0,7 м. На эксплуатационной колонне установить оголовок с арматурой (либо один трехходовой, либо два проходных крана, установленные на тройнике. Водоподающее оборудование, состоящее из скважинного насоса «Вихрь СН-90В», ПНД-трубы ПЭ80 32×2,4 (питьевая) с соединительными ПНД-муфтами, стального троса в оплетке ПВХ, закрепить на оголовке. Конструкция скважины должна предусматривать монтаж греющего кабеля для обеспечения эксплуатации скважины в зимний период.
Расчет количества цементного раствора для цементирования затрубного пространства наружной обсадной колонны
Требуется зацементировать обсадную колонну 170×8 мм, спущенную на глубину 12 м.
Исходные данные:
Глубина цементирования H=10 м;
Диаметр скважины D=0,19 м;
Наружный диаметр колонны dн=0,17 м;
Удельный вес цементного раствора Yц=2,2;
Водоцементное отношение С=В/Ц=0,54;
Коэффициент, учитывающий увеличение диаметра ствола скважины k1=1,4;
Коэффициент, учитывающий потери цемента при его затворении k2=1,1.
1. Объем цементного раствора, закачиваемого в обсадную колонну:
Vц=0,785×(D2–dн2)×H×k1=0,785×(0,192–0,172)×12×1,4=0,08 м3
2. Количество цемента, необходимого для приготовления 1 м3 цементного раствора:
q=1,25 т.
3. Количество сухого цемента, необходимого для цементирования скважины:
G=q×Vц=1,25×0,08=0,1 т
3.1. С учетом наземных потерь
G1=k2×G=1,1×0,1 = 0,11 т;
4. Количество воды для затворения цементного раствора:
Vв=C×G1=0,54×0,11=0,06 м3
Расчет количества цементного раствора для цементирования затрубного пространства внутренней обсадной колонны
Требуется зацементировать обсадную колонну 116×6 до глубины 30 м.
Исходные данные:
Глубина цементирования H=30 м;
Диаметр скважины D=0,154м;
Наружный диаметр колонны dн=0,116 м;
Удельный вес цементного раствора Yц=2,2;
Водоцементное отношение С=В/Ц=0,54;
Коэффициент, учитывающий увеличение диаметра объема скважины за счет трещин и каверн k1=1,4;
Коэффициент, учитывающий потери цемента при его затворении k2=1,1.
1. Объем цементного раствора, закачиваемого в обсадную колонну:
Vц=0,785×(D2–dн2)×H×k1=0,785×(0,1542–0,1162)×30×1,4=0,36 м3
2. Количество цемента, необходимого для приготовления 1 м3 цементного раствора
q=1,25 т.
3. Количество сухого цемента, необходимого для цементирования скважины:
G=q×Vц=1,25×0,34=0,43 т
3.1. С учетом наземных потерь
G1=k2×G=1,1×0,36=0,39=0,4 т;
4. Количество воды для затворения цементного раствора:
Vв=C×G1=0,54×0,43=0,23 м3
3. Приложение
Рис.1 Разрез скважины с перфорированной водозаборной частью. Водоподающее оборудование не показано.
Рис.2 Разрез скважины с водозаборной частью по типу «открытый ствол». Водоподающее оборудование не показано.
Данные по грунтам показанным на Рис.1 и 2:
Торф.
Глина серая пластичная, камни. Водоупор.
Аргиллит трещиноватый. Горизонт безводный.
Глина серая пластичная. Водоупор.
Аргиллит трещиноватый с прослойками мягкой глины серовато-фиолетового цвета. Пресные воды слабонапорные.
Рис.1 Разрез скважины с перфорированной водозаборной частью. Водоподающее оборудование не показано.
Рис.2 Разрез скважины с водозаборной частью по типу «открытый ствол». Водоподающее оборудование не показано.
Данные по грунтам показанным на Рис.1 и 2: