(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В РЫХЛЫХ ПЕСЧАНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ(54) METHOD OF CONSTRUCTION OF TECHNOLOGICAL WELLS IN LOOSE SAND DEPOSITS
Изобретенке относитс к горной промы шленности, а точнее к буровому делу, и может быть использовано при сооружении водоразбсрных скважин, скважин дл до- бычи различных жидких полезных ископаемых , скважин дл разработки мест(ождений твердых полезных ископаемых методом подземного выщелачивани , скважин дл закачки воды или жидких промьпиленных отходов в проницаемые подземные горизонты и др. Одним из главных условий применени технолс гических скважин дл указанных целей вл етс наличие у них устойчивой приф,ильтровой зоны. Критерием устойчивости вл етс работа скважин без вьшоса песка из эксплуатируемого горизонта. Дру гим одним из важных условий эффективной работы технологических скважин вл етс достаточно высока степень промытости прифипьтровой зоны от бурового раствора и частиц шлака, обеспечивающих их требуемую производительность. Выполнение этих условий чаще всего достигаетс подбсром фильтров различных ксжструкций (щелевые, сетчатые, конусные, дисковые и др.), применением специальных промывочных жидкостей или гидравлической обработкой сгенсж скважины, использованием различных гравийных обсыпок и р дом других операций и тфиемов, Известны способы сооружени технологических скважин с устойчивой прифильтровой зоной, заключающиес в засыпке в предварительно подготовленную каверну сначала мелкозернистых, а затем крупнозернистых маг жалов ij. Однако данный способ не обеспечивает создание качесгвеЦного фильтра, в результате чего скважина длительное врем пескует. Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ сооружени технологических скважин ,в рыхль1Ьс песчаных отложени х , включающий бурение скважин, оборудование ее обсадной колонкой труб, водоподъемной коленной труб с перфорированным нижним концом и оборудование приемной каверны в продухгивном гсразонге путем откачки жидкости через скважину с одновременной засыпкой в кавер ну зернистого материала с различным грануломегрическим составом fSj. Недостаток этого способа заключаетс в том, чго кровл образующейс каверны неустойчива, склонна к разрушению, что снижает эффектитюсть работы скважины. Цель изобретени - повышеаие эффективности работы скважины посредством обеспечени устойчивости обширной приемной каверны в любой части продуктивного горизонта . Поставленна цель достигаетс тем,что засыпку зернистого материала производ т в несколько стадий, при этом в стадий засыпают с гранулометри часкйм составом, обеспечивающим прохождение через него песка продуктивного горизонта , во второй стадии - материал с гранулометрическим составом, исключающим прохождение его через материал пре Дыдущей засыпки, а в последней порции засыпают материал с гранулометрическим составом, исключающим прохождение чере него песка продуктивного горизонта, в объемах V , осфедеп емых дл первой стадии по формуле V --&f tVici f, где - половина высоты каверны; Ц - угол естественного откоса каверны; V. - объем первой порции засыпаемого материала, дл второй и каждой последующей стадии по формуле 4,,-(), где 6 - высота сло засыпаемого материала в каверны; V,,- объем второй и последующих порцйй засыпаемого материала. На чертеже представлена схема осуществлени способа. Сооружение технологических скважин осуществл етс следующим образом. После бурени в водсиосном продуктив ном горйзсдате 1 скважины 2 до заданной глубины и оборудовани скважины до этой гпубгйы водоподъемнсА колонией труб 3 и расположенной выше, на уровне расчетнс вьюоты, создаваемсЛ нос едующими операци ми водо1фнемной каверны, обсадноЦ (защитной) копанной труб 4 подают в кольцевое межтрубное пространство крупнозер нисгый 5, подобранный таким образом, чтобы он мог свободно пропускать через свои пары частицы песка.водоносного горизс та 1. Одновременно с подачей крупнозернистого материала ведут откачку жидкости из скважины с максимальным расходом. После подачк расчетного объема крупнозернистого материала, не прекраща откачки , подают менее крупный, чем материал 5, но более крупный, чем песок горизонта I, зернистый материал 6, подобранный гак, чтобы он не мог проходить сквозь поры материала 5 и не мог пропускёть сквозь свои поры песок водоносного горизонта 1. Подачу зернистого материала 6 и откачку ведут до прекращени выноса песка из скважины, после чего скважина считаетс пригодной в эксплуа Ц Количество засыпсж материала с раз ичной зернистостью может быть больше ; 2. Например, материал 6 может быть подобран пропускающим песок 1, тогда выше этого ело засыпаетс непропускаю- щий слой и т.д. Устойчивость прискважиннсй зоны и высока производительность , близка к Iбесфильтровой по данному способу обеспечиваетс наличием на нижнем конце водоподьемных труб отрезка 7 с отверсти ми в своих стенках и дне, размеры которых позвол ют свобошго пропускать песок 1, не задерживают крупнозернистый материал 5, а также образованием устойчивых граншл между материалами различной зернистости. Нижн граница 8 кавуны, образующейс в водсжосном горизонте в результате BbStoca песка через 5 и замещением nociteffiiBM освободившегос пространства, представл ет собой поверхность ксжуса, о азующий угол которого рав«1 углу естественного откоса песка. УстМчнбость этой границы, или иначе отсутствие въшоса песка из-аа этой границы внутрь конуса, подтверждена опытом работы бесф« ьтро&ых скважин. Граница 9 между насыпными материалами разлачнЫ4 з ннстости вл етс также паверзшосгью конуса с образующей, котора имеет угол наклша, .также равный уг у естественного откоса материала 5. Офазование границы Ю св зано с движенйем aepHBcTcsro материала 6, вызьшаемого в это врем наличием углов на его поверхности , больших, чем углы естественнс о откоса, н необходимостью замещени ИМ пространства, освобождаемого песком водоносного горизонта, выносимого внутр крупнозернистого материала и далэе в скважину. Стабилизаци границы 10 наступает в момент достижени материала 6 точки контакта крупнозернистого материала с песком пчэизонта. В этот момент прекращаетс вынос песка внутрь каверны и соответственно подвижка всех границ. Перфорированна часть водоподьемной КОЛС81НЫ 7 принимаетс по расчету, равне глубине нижнего конуса каверны, с «елью предотвращени выдаваивани насыпнезго материала внутрь водоподьемной колсшны 3, развивающимс в дальнейшем горным давлением. В принципе , при непродолжительном сроке службы скважины, она может работать и без части 7, т.е. через дно как бесфильтрова скважина. Следует отметить также, что при необходимости перфорированна часть 7 может быть углублена и ниже вершины нижнего конуса каверны, например, дл создани допо шительной входной поверхности при ис пользовании скважины в процессах, сопровождающихс зарастанием пор химическими осадками. В этих случа х переуглубленна часть может быть предварител но обсыпана материалом 6 дл предотщза шени через нее пескованн . Объем необходимого количества матер ала 5 определ етс как удвоенный объем нижнего конуса V Ci1t(3)fi CtgV (5) Объем необходимого количества материала 6 определ етс по формуле V,-(ft)t(tH-t) (6) где С - высота сло материала 6 или разность между высотами конусов с материалами 6 и 5. Зернистость материалов 5 и 6 и толщина сло последнего определ етс , исход из гранулометрического состава песка водоносного горизонта опытным путем илв по известным рекомендаци м, например по СН и П П 31-74. В соответствии с СН и П-П-31-74 их зернистость определ етс из соотношений . - --в-п da л f -3- -4 -о, .оо где a - средаий диаметр частиц материа ла 6; ( 3 - средний диаметр песка водоносного горизонта 1; дд,- средний диаметр частиц материа ла 5. По формулам (1) - (4) определ ют максимальный расход схважкиы, соответствующий максимально допусгвмталу понижению при известных npyritx прирсмшых услови х, затем при совместномрешении уровней (1) и (4) о(федеа ют глубину нижнего конуса и далее по ф фмулам (5 ) и (6) наход т необходимый объем засыпок . П р и м е р. По заданным гидрогеологическим услови м а параметрам, а также углу естественного откоса, равного ЗО, ощюделен махсима ьный расход скважины, составивший Ю . Заданы также внутренний диаметр вода юв&емных труб 100 мм, средний диаметр частиц леска0 ,1 мм и его гранулометрический состав, в соответствии с которыми по СН и П-П-31-74 определена зернистость материала 6 и его толщина ело, составл ющие 1,0 мм и 50 мм. По этим данным скорость движени воды в скважине составл ет по формуле (4), равной 4О см/с}гпубйна нижнего конуса по формуле (1), равней 40 см; требуемый объем мат аалов 5 и 6 соответственно составл ет 0,4 и О,1 м ; зернистость материала 5, исход из соотношени (7), принимаетс равной 5 мм.При расчете объема материала 6 величина 6, вход ща в формулу (в), принимаетс приблизительно равней толщине записи , т.е. 5О мм. В соответствии с этими исходными данными скважину бур т под обсадную (защитную) колонну до отметки, расположенной выше проектной глубины скважины на высоту каверны, т.е. на 0,85 м ( ,85), затем обсаживают и цементируют затрубное пространство, далее бур т ниже на О,85, опускают до этой глубины водоподъемную колсжну, нижний конец которой перфорирован на высоту О,4 м, далее ведут откачку с расходом не менее Ю м /ч с одновременной засьткой 0,4 м грави ettaMOTpOM 5 мм в межTpyuioe пространство, затем подают ОД м кругаюз нвстого песка диаметром 1,0 мм в продолжают откачку до прекращени выноса аеска вз скважин. После верхн часть водоприемной колокнъ1| расположенна в 5-10 и выше башмака обсадной , может быть вавлечена. ; Экономвческаа эффективность пред агаемс о способа складываетс из сокащени затрат на оборудование скважин налогичного назначени фильтрами, на их The invention relates to the mining industry, and more specifically to drilling, and can be used in the construction of water diversion wells, wells for the production of various liquid minerals, wells for developing sites (solid mineral leaks by the method of underground leaching, wells for pumping water or liquid industrial waste into permeable subterranean horizons, etc. One of the main conditions for the use of technological wells for these purposes is the presence of a stable airframe, iltrov zone. Stability is the operation of wells without sand from the exploited horizon. Another important condition for the efficient operation of technological wells is the relatively high degree of flushing from the drilling mud and slag particles, ensuring their required performance. filters of various xsstructions (slit, mesh, conical, disk, etc.), using special flushing fluids or hydraulic processing zhiny, using different obsypok gravel and a variety of other operations and tfiemov, known methods of construction of technological wells stable prifiltrovoy zone zaklyuchayuschies in filling a cavity previously prepared fine grain first, and then coarse mage zhalov ij. However, this method does not provide a quality filter, as a result of which the well sands for a long time. The closest to the present invention is a method for constructing technological wells in loose sand deposits, including drilling wells, equipping them with a casing pipe, a water lifting knee pipe with a perforated lower end, and equipping the receiving cavity in production flow by pumping fluid through the well with simultaneous filling in a cover of a granular material with different granulomechanical composition fSj. The disadvantage of this method is that the roof of the resulting cavity is unstable, prone to destruction, which reduces the performance of the well. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the well by ensuring the sustainability of an extensive receiving cavity in any part of the productive horizon. The goal is achieved in that the granular material is filled in several stages, while the stages are filled with granulometry with a composition that allows sand to pass through the productive horizon, and in the second stage, a material with granulometric composition that prevents it from passing through the material of the previous bedding. , and in the last portion, the material with a granulometric composition, excluding the passage of the productive horizon through it, is filled up in volumes V, which are undetermined for the first stage according to the forms le V - & f tVici f, where - the height of the cavity half; C - the angle of repose of the cavity; V. is the volume of the first portion of the bedded material, for the second and each subsequent stage, according to the formula 4, - (), where 6 is the height of the bedded material layer in the cavities; V ,, is the volume of the second and subsequent portions of the material to be filled. The drawing shows the implementation of the method. The construction of technological wells is carried out as follows. After drilling at the production wellhead 1 of well 2 to a predetermined depth and equipment of the well to this type of water, a colony of pipes 3 and above, at the level of the calculated views, created by using the operations of the water cavity, casing (protective) copied pipes 4 are served by 4 bows of the 4) coarser 5 cobbler annular space, selected so that it can freely pass sand particles through the vapors of aquiferous horizon 1. Along with the supply of coarse-grained material, pumping is carried out liquids from a well with a maximum flow rate. After handing over the calculated volume of coarse-grained material, without stopping pumping, a smaller coarse material than 5, but coarser than horizon I sand is used, granular material 6, picked up so that it cannot pass through the pores of the material 5 and cannot pass through its pores sand aquifer 1. The supply of granular material 6 and pumping lead to the termination of the sand from the well, after which the well is considered suitable for operation. The amount of material filled with grain size may be larger; 2. For example, the material 6 can be picked up by the permeable sand 1, then a non-permeable layer is filled up above this, and so on. The wellbore zone stability and high performance, close to filterless, by this method is ensured by the presence at the lower end of the water-lifting pipes of section 7 with holes in its walls and bottom, the dimensions of which allow free flow of sand 1, do not inhibit coarse-grained material 5, and the formation of stable grants between different grain sizes. The lower boundary of the 8 cavities formed in the water-bearing horizon as a result of the BbStoca sand through 5 and the replacement of the nociteffiiBM of the vacated space is the xjus surface, the angle of which is equal to 1 angle of repose of the sand. The stability of this boundary, or else the absence of sand from this boundary into the cone, is confirmed by the experience of Bestoís & boreholes. Boundary 9 between the bulk materials spreading out of them is also a taper of a cone with a generatrix which has a angle of inclination, also equal to the angle of repose of the material 5. The appearance of the boundary of Yu is associated with the movement of material 6 aepHBcTcsro the surface is larger than the corners of the slope, the need to replace the IM space, vacated by the sand of the aquifer, carried by the coarse-grained material and further into the well. The stabilization of the boundary 10 occurs when the material 6 reaches the point of contact of the coarse-grained material with the sand of the sandstone. At this moment, the outflow of sand inside the cavity and, accordingly, the movement of all boundaries stops. The perforated part of the water lifting KOLS81NY 7 is calculated by calculation, equal to the depth of the lower cone of the cavity, with the "prevention of the extrusion of bulk material inside the water lifting collar 3, which is further developed by rock pressure. In principle, with a short lifetime of the well, it can work without part 7, i.e. through the bottom as a filterless well. It should also be noted that, if necessary, the perforated part 7 can be deepened and lower than the top of the lower cone of the cavity, for example, to create an additional inlet surface when using a well in processes accompanied by the overgrowth of pores by chemical precipitation. In these cases, the recessed part may be pre-filled with material 6 to prevent sanding through it. The volume of the required amount of material 5 is defined as the double volume of the lower cone V Ci1t (3) fi CtgV (5) The volume of the required amount of material 6 is determined by the formula V, - (ft) t (tH-t) (6) where C is the height of the layer of material 6 or the difference between the heights of the cones with materials 6 and 5. The graininess of materials 5 and 6 and the thickness of the latter are determined on the basis of the granulometric composition of the sand of the aquifer experimentally or according to known recommendations, for example, CH and P P 31- 74. In accordance with CH and PP-31-74, their graininess is determined from the ratios. - --in-p da l f -3- -4 -о, ooo where a is medium the diameter of the particles of the material is 6; (3 is the average diameter of the sand of the aquifer 1; dd, is the average diameter of the particles of the material 5. According to formulas (1) - (4), the maximal Schwabka flow rate is determined, which corresponds to the maximum allowable decrease under known conditions and then (1) and (4) o (the depth of the lower cone is federal, and then the required volume of backfill is found by fmula (5) and (6). Example: According to the given hydrogeological conditions, parameters, and natural repose equal to ZO, maxed out the machimic flow rate of the well, making Yu. The inner diameter of the water of a 100 mm pipe and an emissive tube is also set, the average particle diameter of the scaffold is 1, 1 mm, and its particle size distribution, according to which the grain size of the material 6 and its thickness were determined by СН and П П П-31-74 components of 1.0 mm and 50 mm. According to these data, the speed of water movement in the well is according to the formula (4) equal to 4 O cm / s} the bottom of the lower cone according to the formula (1) equal to 40 cm; the required volume of the mat 5 and 6 is respectively 0.4 and O, 1 m; The granularity of material 5, based on relation (7), is assumed to be 5 mm. When calculating the volume of material 6, the quantity 6 included in the formula (c) is taken to be approximately equal to the recording thickness, i.e. 5O mm In accordance with these initial data, the well is drilled under the casing (protective) column to a point located above the design depth of the well to the height of the cavity, i.e. 0.85 m (, 85), then the annulus is cased and cement, then the drill is lowered down to O 85, the water-lifting column is lowered to this depth, the lower end of which is perforated to a height of 4 m, then the pumping is carried out at a rate not less than 10 m / h with a simultaneous closure of 0.4 m of ettaMOTpOM gravel 5 mm into the interpuioe space, then an OD m round of 1.0 mm diameter sand is fed into the pump and the pumping is continued until termination of the extraction of the wells. After the upper part of the intake bell 1 | located at 5-10 and above the casing shoe, can be screwed on. ; The cost effectiveness of a pre-agaems method consists of the cost of equipping taxable wells with filters, for their