Общие сведения о скважинах на воду

Скважины, пробуренные на воду без предварительной разведки, называются разведочно-эксплуатационными. После передачи скважины в эксплуатацию, то есть для постоянных заборов из нее воды для хозяйственно-питьевых целей в течение 15÷20 лет, ее называют эксплуатационной.

На участках с малоизученными гидрогеологическими условиями бурят разведочные скважины, исследуют состав пород и гидрогеологические параметры подземных вод. Разведочная скважина, как правило, имеет облегченную конструкцию (конечные диаметры 76, 93 мм), оборудована временным фильтром и предназначена для вскрытия и предварительного опробования водоносного горизонта.

Водоносным горизонтом 6 (рис.1) называется пласт водопроницаемой породы, заполненный водой и способный отдавать ее. К водопроницаемым породам относятся пески, гравий, галечник, щебень, валуны, сильнотрещиноватые породы. Водоносные горизонты всегда залегают на водоупорных породах 5, такие как глины, плотные суглинки, а также монолитные плотные породы.

По условиям залегания и питания различают следующие подземные воды: верховодки, грунтовые 7 и межпластовые (напорные и безнапорные) 6 воды. Верховодки и грунтовые воды залегают на незначительной глубине над водоупорными прослоями, имеют небольшое распространение и подвержены сильному загрязнению. Межпластовые воды залегают между двумя водоупорами и надежно защищены от поверхностного загрязнения.

При вскрытии скважиной уровень воды, в зависимости от напора (пластового давления), устанавливается на границе водоупора, выше водоупорной кровли, а иногда вода сама изливается из скважины. Этот уровень воды называется статический R_cт, (рис. 1). При откачках воды из скважины различными водоподъемными средствами происходит понижение уровня воды в самой скважине, а в безнапорных горизонтах и в окружающей водоносной породе. При этом поверхность грунтовой воды принимает форму воронки депрессии радиусом R_д.

Уровень воды, установившийся в скважине при откачке называется динамическим h_дин, (рис. 1). Уровни воды в скважине измеряются от поверхности земли (в м). Расстояние между статическим и динамическим уровнями называется понижением S.

Рис. 1. Оборудование скважины на воду фильтром.

1 – направление; 2 – эксплуатационная колонна; 3 - фильтр; 4 - сальник; 5 – водоупорные породы; 6 – водоносный горизонт; 7 – верховодка, грунтовые воды.

Объем воды, откачиваемый из скважины в единицу времени при установившемся динамическом уровне, называется дебитом скважины и измеряется в м³/ч или л/с. Удельный дебит определяется как частное от деления дебита на понижение.

, (1)

где: Q – дебит скважины, м³/ч;

S – понижение уровня, м.

Проектный дебит (м³/сут) рассчитывается по уточненной формуле Дюпюи:

, (2)

где: К – коэффициент фильтрации пород, м/ сут;

L – длина фильтра, м;

S – понижение уровня при откачке, м;

h_ф – гидравлическое сопротивление фильтра, м;

h_тр – гидравлическое сопротивление водоподъемных труб, м;

R_д – радиус влияния (депрессионная воронка), м;

r – радиус фильтра, м;

- коэффициент учитывающий степень вскрытия пласта;

- коэффициент учитывающий характер вскрытия пласта.

Если скважина совершенна (длина фильтра L равна мощности пласта m), то =0. В случае, когда L<m и фильтр расположен в различных участках пласта, может достигать 10÷15. Коэффициент характеризует несовершенство фильтра по характеру вскрытия пласта. В случае его кольматации может достигать значений 50÷70 и более, особенно значительная кольматация прифильтровой зоны имеет место при поглощении пластом большого объема глинистого раствора.