Главная Коллекция "Revolution" Геология, гидрология и геодезия Оценка эксплуатационных запасов подземных вод для удовлетворения хозяйственно-бытовых потребностей с. Ирба Кежемского района Красноярского края

Оценка эксплуатационных запасов подземных вод для удовлетворения хозяйственно-бытовых потребностей с. Ирба Кежемского района Красноярского края

Геологическая и гидрогеологическая характеристика района. Анализ эксплуатационных запасов подземных вод для водоснабжения населенного пункта в объеме 240 куб.м/сут на срок эксплуатации 25 лет с расчетом зон санитарной охраны проектируемого водозабора.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.05.2018
Размер файла 2,3 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Водовмещающими породами являются глинистые пески и мелкозернистые пески с включениями гальки.

Фильтрационные свойства водовмещающих пород в значительной мере определяются их гранулометрическим составом. Коэффициент фильтрации для галечников в среднем составляет 35-45 м/сут, песков - 3-8 м/сут, супесей - 1-2 м/сут.

В основании слоя залегают плотные суглинки с коэффициентом фильтрации 0,01 м/сут.

По химическому составу воды аллювиального горизонта гидрокарбонатные кальциевые. По величине минерализации подземные воды пресные. Данные воды не рекомендуется использовать для водоснабжения из-за загрязнения нефтепродуктами.

Питание подземных вод осуществляется за счёт инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод в паводковый период.

Нижнепермский водоносный комплекс отложений бургуклинской свиты (Р 1br). Этот водоносный комплекс широко развит в пределах описываемой территории. На правом берегу р. Мура породы этого водоносного комплекса слагают нижние части склона реки и её долину, перекрытую четвертичным аллювиальным водоносным горизонтом. Вскрывается на абсолютной отметке 188,5 метров, что соответствует глубине 11,5 метров от поверхности.

Водыданного комплекса напорные. Напор над кровлей составляет порядка 2 метров. В районе работ подземные воды комплекса были вскрыты скважинами №№ 40042,40043, 40044 и 40045, расположенными в виде линейного водозаборного ряда вдоль берега реки по оси острова (см. схему расположения скважин).

Скважины №№ 40043, 40044 и 40045 были опробованы опытными кустовыми гидрогеологическими откачками. Дебит скважины № 40043 составил 3,3 л/с (285 м3/сут) при понижении уровня на 14,7 м. Дебит скважины № 40044 составил 3,9 л/с (337 м3/сут) при понижении 15,9 м. Дебит скважины № 40045 составил 3,4 л/с (294 м3/сут) при понижении уровня 22,3 м. Коэффициент фильтрации для слабого песчаника в среднем составляет 6 м/сут, углистого алевролита - 3,5 м/сут, плотного алевролита - 1 м/сут.

Воды характеризуются естественной защищенностью от поверхностных агентов загрязнения.

По степени минерализации вскрытые подземные воды пресные с содержанием солей 0,5-0,6 г/л, по химическому составу гидрокарбонатные кальциево-натриевые.

5. Анализ результатов проведенных гидрогеологических исследований

Поисковые работы на питьевые подземные воды в с. Ирба Кежемского района Красноярского края были проведены в 2010 году ЗАО "ГидроИнжиниринг Сибирь", Красноярским филиалом ОАО "Сибирский ЭНТЦ" и комплексной партией ОАО "Красноярск ТИСИЗ". Были выполнены инженерно-гидрометеорологические и инженерно-геологические работы.

Инженерно-гидрометеорологические изысканияпроводились с цельюсоставления климатической характеристики района, определения характерных уровней воды и характеристики ледяного покрова. В результате проведенных работ был выполнен комплекс инженерно-гидрометеорологических изысканий, включающий сбор, изучение и систематизацию материалов по климату, гидрографии и гидрологии района.

Виды и объемы выполненных работ приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Виды и объемы выполненных работ

№ п.п.

Виды работ

Объем работ

1

Рекогносцировочное обследование водотока

1,5 км

2

Гидроморфологические изыскания на участке

1,0 км

3

Определение мгновенного уклона водной поверхности на участке измерения расхода воды

1,0 км

4

Сооружение промерного створа

8 створов

5

Измерение расходов воды ИСП-1М

1 расход

6

Отбор проб воды на химический анализ

4 пробы

Для расчетов количественных характеристик стока и подробного описания водного режима р. Мура использовались данные ближайшего государственного гидрологического поста р. Мура - с. Ирба, который расположен в 0,75 км ниже участка будущего водозабора.

По данным изысканий было выявлено, что водный режим р. Мура характеризуется весенне-летним половодьем, незначительными дождевыми паводками, летне-осенней и низкой длительной зимней меженью. Средняя дата начала половодья приходится на конец апреля. За этот период приходит в среднем до 70 % годового объема стока. Продолжительность весеннего половодья составляет в среднем 55 дней и заканчивается в середине июня. После наступает летне-осенняя межень длительностью 60-80 дней. Минимум наблюдается в середине августа. За летне-осенний период, с учетом дождевых паводков стекает 25-30 % годового объема стока. Осадки в летне-осенний период носят характер небольших затяжных дождей, резе гроз с короткими сильными ливнями. Минимальный расход летне-осенней межени составляет около 7,0-10,0 м3/с. Зимняя межень - самая устойчивая и длинная фаза водного режима длительностью в несколько месяцев до середины апреля с минимумом в феврале-марте. Минимальные расходы воды зимнего периода составляют 0,7-1,8 м3/с. За зимний период на реке проходит в среднем 5 % годового объема стока.

Максимальная амплитуда подъема уровней по данным наблюдений на р. Мура составляет около 5 м в период весеннего половодья.

По данным химического анализа воды р. Мура, отобранного в период полевых работ в апреле 2010 года, минерализация составила 462,02 мг/л, общая жесткость - 4,0 мг-экв/л (умеренно жесткая), pH - 6,7. По химическому составу вода гидрокарбонатная кальциевая натриевая магниевая, с кислотной реакцией.

Инженерно-геологические изыскания проводились на площадке будущего водозабора. В составе работ было выполнено:

1. Рекогносцировочное обследование

2. Буровые работы и отбор проб грунта

3. Геофизические работы в скважинах

4. Опытно-фильтрационные работы

5. Гидрохимическое опробование.

Объемы выполненных полевых инженерно-геологических и инженерно-геофизических работ приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2. Виды и объемы выполненных полевых работ

Буровые работы, кол.скв./п.м.

ОФР и откачки, опыт

Отбор проб воды

Замеры радиационного фона, т.н.

Гамма-спектрометрический анализ, проба

Комплексный каротаж (КС и ПС, ГЕ и ГГК-П, КМ, расходометрия, резистивиметрия), п.м.

68/519

2

13

40

4

120

Буровые работы на участке будущего водозабора проводились с целью изучения геологического и гидрогеологического разреза территории. Были пробурены 2 опытные (№1 и 2) и 1 наблюдательная (№3) скважины глубиной 60 м каждая. Бурение выполнялось колонковым способом с помощью установки УРБ-2А 2 без отбора керна с промывкой глинистым раствором начальным диаметром 400 мм. Обсадка скважин выполнялась кондуктором диаметром 325 мм с последующей цементацией затрубного пространства и ОЗЦ. Наблюдательная скважина была пробурена самоходной буровой установкой 1ВС, оборудованной грязевым насосом.

Буровые работы для изучения геологического разреза осуществлялись колонковым способом буровыми установками УКБ 12/25, ПБУ-2 на базе автомобиля КАМАЗ.

Местоположение скважин определялось по результатам рекогносцировочного обследования территории.

В процессе выполнения буровых работ в скважине №1 были проведены инженерно-геофизические исследования с использованием следующих методов:

· КС - метод кажущихся электрических сопротивлений стенок скважины;

· ПС - метод естественной поляризации стенок скважины;

· ГК - гамма-каротаж - измерение естественной радиоактивности пород;

· ГГК-П - плотностной гамма каротаж с целью выделения угольных пропластков и углистых пород;

· КМ - кавернометрия - для определения истинного диаметра скважин.

Для определения профиля притока воды в скважине, общего и удельного дебитов, коэффициента фильтрации и водопроводимости пластов применялись методы расходометрии и резистивиметрии. Регистрация кривых геофизических исследовании? выполнялись на серийной каротажной станции СК-1-74.

По данным геофизических исследований было выполнено литологическое расчленение разреза, рекомендованы интервалы для установки фильтра - 44,0-54,0 м, а также рассчитаны следующие параметры водоносного горизонта:

· Коэффициент фильтрации (Кф) - 3,5 м/сут.

· Водопроводимость (Т) - 140 м2/сут.

· Удельный дебит (q) - 7 м2/сут.

Полученные каротажные диаграммы представлены на рисунке 5.1.

Также в ходе инженерно-геологических изысканий были проведены опытно-фильтрационные работы.

Скважина №1 была опробована опытной одиночной откачкой продолжительностью 168 часов (7 суток). Также была проведена кустовая откачка продолжительностью 190 часов (7,92 сут) для скважины №2, в качестве наблюдательных были скважины №№ 1 и 3. Откачки проводились с применением электропогружного насоса ЭЦВ 5-6,3-80, смонтированного на трубах диаметра 50 мм на глубине 35 м.

Откачки были проведены в зимнюю межень практически при постоянном дебите. Стабилизация динамического уровня была достигнута к концу 4х суток после начала откачки.

После окончания откачек были проведены наблюдения за восстановлением уровня воды в скважинах.

По полученным данным были рассчитаны коэффициенты водопроводимости (T), средний составил 138,25 м 2/сут. Также был рассчитан коэффициент пьезопроводности (а), который составил 2,8103 м2/сут.

В ходе ОФР была выявлена гидравлическая связь между нижнепермским и четвертичным водоносными горизонтами и установлена полная корреляция уровней воды в четвертичном водоносном горизонте и р. Мура. Гидрогеологическая схема - пласт с перетеканием.

В процессе выполнения гидрогеологических откачек проводилось гидрохимическое опробование вод с целью изучения их макрокомпонентного и микрокомпонентного химического состава, органолептических свойств и санитарно-микробиологических показателей в соответствии с требованиями, предъявляемым к воде для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Исследование воды на СанПин, ПХА и органолептические свойства проводилось в Центральной лаборатории Испытательного центра ОАО "Красноярскгеология" в г. Красноярск. Санитарно-микробиологический анализ воды выполнялся в Испытательной лаборатории Кежемского филиала Федерального государственного учреждения здравоохранения "Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае" г. Кодинск.

Подземные воды без запаха, бесцветные, по химическому составу гидрокарбонатные кальциево-натриевые, по минерализации - пресные, с величиной сухого остатка 0,64-0,68 г/л. Водородный показатель (рН) составляет 7,9, общая жесткость воды - 2,8 мг-экв/л.

Основной ионно-солевой состав воды можно выразить формулой:

Изучение подземных вод проводилось по 34-м нормируемым показателям по СанПин 2.1.2.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды". Результаты исследований показали, что воды полностью соответствуют нормативным требованиям. В санитарно-микробиологическом отношении подземные воды являются незагрязненными и полностью соответствуют нормам.

Рис. 5.1. Результаты ГИС по скважине №1

6. Специальная часть

6.1 Оценка запасов подземных вод

Оценка эксплуатационных запасов заключается в прогнозе величин понижении? уровней или напоров подземных вод при заданной производительности водозабора или в определении производительности водозабора при заданном понижении. При этом расчетами должна быть доказана возможность эксплуатации подземных вод при расчетной величине водоотбора в течение всего срока работы водозабора (или неограниченно долго) при условии удовлетворения качества подземных вод заданному назначению в течение всего этого периода.

В настоящее время для оценки эксплуатационных запасов подземных вод существует три основных метода:

· Гидродинамический;

· Гидравлический;

· Балансовый.

В данной работе оценка запасов подземных вод будет выполнена для проектируемой скважины на о. Подувальный в долине р. Мура вблизи с. Ирба Кежемского района гидродинамическим методом.

Данный метод заключается в прогнозе эксплуатационного понижения уровня воды в скважине на 25-летний срок эксплуатации и сравнении его с допустимым понижением уровня. Также, при расчете понижения необходимо учесть несовершенство скважины.

6.2 Обоснование выбранной расчетной схемы оценки запасов подземных вод

Целью курсового проекта является оценка запасов подземных вод в количестве 240 м3/сут для хозяйственно-бытового водоснабжения с. Ирба Кежемского района Красноярского края.

Проектом предусматривается бурение одной разведочно-эксплуатационной скважины на о. Подувальный глубиной 55 м на нижнепермский водоносный комплекс с оборудованным фильтром длиной 10 м в нижней части пласта.

Данный водоносный комплекс залегает на глубине 14,5 м, перекрыт толщей четвертичных образований, подошва которых сложена суглинками мощностью 5 м. Суглинки являются верхним водоупором с коэффициентом фильтрации К=10-2 м/сут. По данным ранее проведенных работ, было установлено, что нижнепермский водоносный комплекс имеет тесную гидравлическую связь с четвертичным водоносным горизонтом. Следовательно, суглинки являются относительным водоупором, и будет происходить перетекание вод из четвертичного водоносного горизонта в нижнепермский.

Водовмещающими породами являются песчаникис коэффициентом фильтрации 4 м/сут с постоянной мощностью 39,5 м с прослоями алевролитов мощностью 2-3 м с коэффициентом фильтрации 1,1 м/сут. В основании горизонта залегает толща слабопроницаемых плотных алевролитов вскрытой мощностью 6 м.

Подземные воды напорные, величина напора составляет 1,5 м.

В плане водоносный горизонт представляет собой неограниченный пласт. По сложности гидрогеологических условий данный участок можно отнести ко II категории.

Исходные данные для расчета понижения приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1. Расчетные гидрогеологические показатели

Показатель

Обозначение

Единица измерения

Величина

Мощность водоносного горизонта

m

м

39,5

Коэффициент фильтрации водовмещающей толщи

kф

м/сут

3,5

Водопроводимость

Т

м 2/сут

138,25

Избыточный напор

Низб

м

1,5

Коэффициент фильтрации водоупора

k0

м/сут

10-2

Мощность водоупора

m0

м

5

Расход

Q

м3/сут

240

Радиус скважины

r0

м

0,051

Длина фильтра

l0

м

10

Исследуемый комплекс имеет слоистое строение с максимальным и минимальным коэффициентами фильтрации равными 4 и 1,1 м/сут соответственно. Проверяем условие:

.

где: и - максимальный и минимальный коэффициенты фильтрации соответственно.

В результате получаем:

; - условие выполняется, комплекс можно схематизировать до условно-однородного по формуле:

,

где: и - коэффициент фильтрации и мощность i-ого слоя.

Тогда средний коэффициент фильтрации для всего комплекса:

.

Понижение (S) в одиночной скважине для напорных вод в пласте с перетеканием рассчитывается по формуле:

,

где: - расход скважины, м3/сут; - водопроводимость, м2/сут; - функция Бесселя, при <0,050,1;

,

где: - радиус фильтра, м; В - параметр перетекания:

,

где: и - мощность и коэффициент фильтрации водоупора соответственно.

.

Проверим условие:

.

Следовательно, расчет понижения будет производится по формуле:

,

.

Дополнительное понижение, формирующееся за счет несовершенного вскрытия пласта, определяется по следующей формуле:

,

где: - дополнительноесопротивление при несовершенстве скважины, зависит от длины фильтра (l0), мощности водоносного горизонта (m) и радиуса фильтра (r0):

.

.

Общее понижение в скважине составит:

.

Допустимое понижение для напорного водоносного горизонта определяется по формуле:

.

По полученным данным видно, что общее понижение при водоотборе в объеме 240 м3/сут будет меньше допустимого. Следовательно, запасы в заявленном объеме будут обеспечены на расчетный период при водоотборе из одиночной скважины глубиной 55 м.

6.3 Расчет зон санитарной охраны

Зоны санитарной охраны (ЗCO) организуются на всех водозаборах подземных вод и основной целью их создания является санитарная охрана от загрязнения источников водоснабжения и водопроводных сооружении?, а также территории?, на которых они расположены.

Место будущего расположения проектируемой скважины находится в благоприятных условиях для сооружения водозабора и создания ЗСО. Потенциальных источников поверхностного загрязнения подземных вод на о. Подувальный не наблюдается.

В соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1110-02 "Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения" на водозаборах хозяйственно-питьевого водоснабжения ЗСО организуется в составе трех поясов:

1. Первый пояс ЗСО (строгий режим) включает в себя территорию расположения водозаборного сооружения и предназначен для защиты его от случайного или умышленного загрязнения. Радиус зоны для недостаточно защищенных подземных вод, в соответствии с СанПиН 2.1.4.1110-02, должен составлять 50 м.

2. Второй пояс ЗСО предназначен для защиты подземных вод от микробного загрязнения. Граница второго пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условии?, что микробное загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами второго пояса, не достигает водозабора. При этом расчетное время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору должно быть не меньше периода жизнеспособности наиболее активных микробов, которое составляет 400 суток для условии? недостаточно защищенных подземных вод.

3. Третий пояс ЗСО предназначен для защиты подземных вод от химического загрязнения, и определяется также гидродинамическими расчетами. При определении границы третьего пояса ЗСО необходимо учитывать то, что время движения химического загрязнения к водозабору должно превышать срок его эксплуатации, составляющий 25 лет (9125 суток).

В пределах второго и третьего поясов ЗСО нет потенциальных источников микробного и химического загрязнения. Данные пояса будут располагаться на территории таежного массива.

Расчет размеров ЗСО второго и третьего поясов производится по формуле:

,

где: R - радиус зоны, м; Q - дебит скважины, который составляет 240 м3/сут; t(II)- время продвижения микробного загрязнения, равное 400 суток при условии недостаточно защищенного водоносного горизонта; t(III)- время движения химического загрязнения - 10000 суток; n - активная пористость (0,1); m - мощность продуктивного горизонта - 39,5 м.

Для принятых расчетных параметров радиусы зон ЗСО второго и третьего поясов будут составлять:

· Для второго пояса ЗСО:

.

· Для третьего пояса ЗСО:

.

Полученные радиусы ЗСО представлены в таблице 6.2 и на рисунке 6.2.

Таблица 6.2. Радиусы поясов ЗСО

Первый пояс, м

Второй пояс, м

Третий пояс, м

50

88

440

Площадь третьего пояса ЗСО составляет:

.

Данная территория рекомендована для детального изучения.

7. Обоснование состава, количеств и методик проектируемых работ

7.1 Цели и задачи проектируемых работ

Целевое назначение работ - оценка запасов подземных вод в количестве 240 м3/сут по категории С 1, которая соответствует 3 стадии II этапа, для водоснабжения с. Ирба Кежемского района Красноярского края.

Основные задачи:

1) Уточнение гидрогеологических параметров и оценка запасов подземных вод перспективного водоносного комплекса

2) Выявление закономерностей формирования эксплуатационных запасов подземных вод

3) Определение качества вод и их соответствия целевому назначению

4) Гидрогеологическое и техническое обоснование схемы водозаборных сооружений

5) Определение зон санитарной охраны

7.2 Состав и объем исследований

Для определения видов и объемов проектируемых работ использовались рекомендации "Временного положения о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (подземные воды)". Для оценки запасов подземных вод категории С 1 3 стадии II этапа необходимо выполнить следующий комплекс исследований и работ:

1) Сбор и анализ геологической и гидрогеологической информации по ранее выполненным исследованиям;

2) гидрогеологическое обследование территории (рекогносцировочные маршруты);

3) буровые работы;

4) геофизические работы;

5) опытно-фильтрационные работы;

6) гидрохимическое опробование;

7) режимные наблюдения

8) лабораторные работы;

9) проведение камеральных работ с составлением отчета по выполненным работам.

Конечный состав и объем исследовании? представлен в таблице № 6.1.

7.2.1 Подготовительный период

Подготовительный этап проектирования включает в себя сбор и анализ геологической и гидрогеологической информации по раннее выполненным исследованиям, а также изучение фондовых материалов.

7.2.2 Полевые работы

Полевые работы включают в себя рекогносцировочное гидрогеологическое обследование территории будущего водозабора, буровые работы, геофизические работы в скважинах, опытно-фильтрационные работы и гидрохимическое опробование.

Рекогносцировочное обследование территории. Целью данных работ является уточнение гидрогеологического строения территории будущего водозабора вдоль р. Мура нао. Подувальный, а также, по требованиям СанПин 2.1.4.1110-02 "Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения", необходимо оценить защищенность эксплуатируемого комплекса от агентов загрязнения с поверхности.

Предполагается обследование территории участка площадью 0,6 км2 с водозаборной скважиной в центре для уточнения размеров ЗСО.

Буровые работы. Проектом предусматривается бурение одной разведочно-эксплуатационной скважины глубиной 55 м на нижнепермский водоносный горизонт бургуклинской свиты. Скважина располагается на левом берегу р. Мура в пределах о. Подувальный. Данная территория является поймой р. Мура и сложена песчано-глинистыми отложениями.

Бурение будет производится буровой установкой УРБ-3А 3 без отбора керна вращательным способом с промывкой технической водой.

Работы проводятся по следующей технологии:

1. В интервале 0-12,5 м - бурение диаметром 304,8 мм без отбора керна с промывкой глинистым раствором;

2. В интервале 0-12,5 м производится обсадка скважины направляющей колонной диаметром 273,1 мм с последующей промывкой и цементацией затрубного пространства и ожидание затвердевания цемента;

3. В интервале 12,5-42,0 м - бурение диаметром 250,8 мм без отбора керна с промывкой технической водой;

4. Спуск эксплуатационной колонны диаметром 219 мм в интервале 0-42,0 м.

5. В интервале 42,0-55,0 м - бурение диаметром 146 мм. Щелевой фильтр диаметра 114 мм расположен в интервале 43,0-53,0 м, отстойник - в интервале 53,0-55,0 м;

Также, при бурении скважины проводится комплекс вспомогательных работ, таких как: проработка ствола скважины, гравировка затрубного пространства, промывка перед спуском обсадных труб, деглинизация после посадки фильтра, комплекс ГИС и пробные откачки.

Геофизические исследования. Целевым назначением ГИС является:

1) Литологическое расчленение разреза;

2) Уточнение гидрогеологических параметров;

3) Определение профиля притока воды в скважине, коэффициента фильтрации и водопроводимости пластов;

4) Оценка технического состояния конструкции скважины.

Комплекс ГИС включает в себя следующие методы:

1. КС - метод кажущихся электрических сопротивлений стенок скважины. Выполняется для определения ослабленных или трещиноватых зон разреза.

2. Гамма-каротаж - измерение естественной радиоактивности пород. Проводится для уточнения литологического разреза.

3. Расходометрия - определение положения статического уровня, мощности водоносного горизонта и водопроницаемости пород.

4. КМ - кавернометрия - определение истинного диаметра скважины.

Опытно-фильтрационные работы. Данный вид работ проводится для получения гидрогеологических характеристик эксплуатационного водоносного горизонта, а также для изучения качества подземных вод путем отбора проб.

Изучение фильтрационных параметров продуктивного нижнепермского водоносного комплекса будет производится с помощью опытной одиночной откачки.

Дебит откачки необходимо определять исходя из характеристик водоподъемного оборудования, рекомендуется, чтобы данное значение превышало водопотребность участка. Откачка продолжительностью 7 суток (168 часов) будет производится с постоянным дебитом, превышающим заявленный на 25 %, с помощью электропогружного насоса 3ЭЦВ 6-16-50, обеспечивающего расход 16 м 3/ч с глубиной загрузки до 50 метров.

Методика откачки в соответствии с ГОСТ 23278-2014 "Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости":

1. Изначально проводится предварительная прокачка скважины в течении нескольких часов для очистки от шлама;

2. После прокачки необходимо дождаться полного восстановления уровня и зафиксировать его абсолютную отметку в журнале откачки;

3. Далее необходимо измерять уровень и расход в следующие моменты времени после начала откачки: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100 мин, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 7, 8, 9, 10 ч, далее интервал 2 ч;

4. При восстановлении уровня замеры производятся с той же частотой до полного восстановления.

Измерение дебита будет осуществляться объемным способом с помощью бочки на 2000 л, измерение уровня - электроуровнемером ЭУ-250 с точностью до 0,5 см.

Гидрохимическое опробование. В соответствии с СанПин 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" для изучения качественных показателей подземных вод, в конце откачки, до отключения насоса, будет производится отбор проб на химический, радиологический и бактериологический анализ.

Пробы отбираются в пластиковые и стеклянные тары в количестве и объеме:

· На полный химический анализ - 1 проба (5 л).

· На определение общей б- и в-радиоактивности - 1 проба (3 л).

· На бактериологический анализ - 1 проба (0,5 л).

7.2.3 Режимные наблюдения

Главной задачей режимных наблюдений является выявление изменения уровней воды, снижение производительности водозабора, ухудшение качества воды.

Согласно "Методическим рекомендациям по применению Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод к месторождениям питьевых и технических вод" режимные наблюдения должны выполняться не менее, чем в течение одного года.

Проектом предусмотрены наблюдения по 2 скважинам №№ 1 и 2, пробуренным на предыдущей стадии работ. В результате режимных наблюдений за годовой цикл будут прослежены:

- изменения уровней и температуры подземных вод нижнепермских отложений;

- изменение химического состава подземных вод.

Ежемесячно планируется осуществлять замеры уровня воды и температуры в скважинах. То есть, в двух скважинах за год будет произведено 24 замера.

Отбор проб воды будет производиться из скважин ежеквартально (4 раза в год) согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".

Из одной скважины в квартал (3 месяца) планируется отбирать пробы на:

· Полный химический анализ - 1 проба в объеме 2 л.

· Бактериологический анализ - 1 проба в объеме 1 л.

Всего литров: из одной скважины - 3 л, из двух скважин - 32 =6 л, за год - 64 = 24 л.

Всего проб: из одной скважины - 2 пробы, из двух скважин -22 =4 пробы, за год - 44 =16 проб.

Перед опробованием необходима прокачка скважины. Для этих целей будет использоваться насос типа "Малыш". Длительность прокачки - 1-2 часа.

7.2.4 Лабораторные работы

Лабораторные работы включают в себя определения химического и бактериологического состава подземных вод, а также проверку воды на радиоактивность.

Полный химически й анализ и определение общей б- и в-радиоактивности будут проводится в Центральной лаборатории Испытательного центра ОАО "Красноярскгеология" в г. Красноярск, а бактериологический анализ воды в Испытательной лаборатории Кежемского филиала Федерального государственного учреждения здравоохранения "Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае" г. Кодинск.

Лаборатории имеют сертификат аккредитации и выполняют анализы компонентов, нормируемых СанПиН 2.1.4.1074-01.

7.2.5 Камеральные работы

Завершающей стадией являются камеральные работы, включающие в себя обработку полевых материалов и составление отчета с материалами подсчета запасов для дальнейшего прохождения государственной экспертизы запасов в Красноярском филиале ФБУ "ГКЗ" (г. Красноярск).

Содержание геологического отчета должно соответствовать "Рекомендациям по содержанию, оформлению и порядку представления на государственную экспертизу материалов подсчета запасов питьевых, технических и лечебных минеральных подземных вод", М., ГКЗ, 1998. Объём отчёта 100 страниц текста и 150 страниц текстовых приложений. К отчёту будут приложены следующие графические материалы: обзорная карта масштаба 1:200000; карты масштаба 1:50000: гидрогеологическая, с разрезом, план подсчета запасов; геологическая колонка скважины с графиками откачек, таблицы хим. анализов и пр.

Таблица 6.1. Сводная таблица проектируемых работ

№ п/п

Наименование работ

Единица измерения

Объем работ

1

Сбор и систематизация, обобщение и анализ имеющейся геолого-гидрогеологической информации по территории исследований

%

100

2

Составление проекта

проект

1

3

Рекогносцировочное эколого-гидрогеологическое обследование территории

км

0,6

4

Буровые работы

4.1

Бурение скважин

скв

1

В т.ч

п.м.

55

4.1.1

Диаметр 304,8 мм в породах II категории

п.м.

12,5

4.1.2

Диаметр 250,8 мм в породах III категории

п.м.

29,5

4.1.3

Диаметр 146 мм в породах III категории

п.м.

13

4.2

Сопутствующие работы:

- обсадка трубами

Направляющая - диаметр 273,1 мм

м

12,5

Эксплуатационная - диаметр 219 мм

Фильтровая колонна - диаметр 114 мм

м

47,5

- цементация затрубного пространства

Диаметр 304,8 мм

м

12,5

- деглинизация скважины

промывка

1

5

Геофизические работы

Геофизические исследования

скв

1

В т.ч.

п.м.

204,5

5.1

Гамма-каротаж

п.м.

55

5.2

Электрокаротаж(КС)

п.м.

55

5.4

Расходометрия

п.м.

39,5

5.5

Кавернометрия

п.м.

55

6

Опытно-фильтрационные работы

6.1

Опытная одиночная откачка

Сутки

7

6.2

Наблюдения за восстановлением уровня

Сутки

Не менее 1

7

Режимные наблюдения

Продолжительность

лет

1

7.1.

Замеры уровней и температур за год:

В скважинах (ежеквартально)

раз

24

7.2

Отбор проб за год

В скважинах (ежеквартально)

Проба/л

16/24

8

Отбор и анализ проб воды из скважины

8.1

Полный химический анализ

Проба/л

1/5

8.2

Радиологический анализ

Проба/л

1/3

8.3

Бактериологический анализ

Проба/л

1/0,5

9

Камеральные работы

9.1

Камеральная обработка материалов и составление геологического отчета с подсчётом запасов

отчет

1

10

Составление отчета

%

100

7.3 Методика исследований

7.3.1 Буровые работы

Проектом предусматривается бурение одной разведочно-эксплуатационной скважины №4 глубиной 55 метров. Бурение будет вестись без отбора керна. Также предусмотрены вспомогательные работы: проработка и промывка ствола, промывка перед спуском обсадных труб, деглинизация после посадки фильтра и ГИС.

Конструкция скважины - фильтровая с надфильтровой трубой, установленной "впотай". Для условий эксплуатации рассматриваемого горизонта подходит трубчатый фильтр с щелевой перфорацией. Длина отстойника (глухой трубы) принимается не менее 0,5 м. Цементирование затрубного пространства направляющей колонны будет проводится методом двух пробок.

Представленный геологический разрез, был ранее изучен на предыдущей стадии работ при бурении скважины находящейся в 200 м от проектируемой и геофизическими методами исследований.

Геологический разрез, вскрытый скважиной №1 на предыдущем этапе работ представлен в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Геологический разрез по скважине №1

Абс. отм. устья скв., м

Интервал, м

Мощность слоя, м

Литологическое описание пород

200

0-5,5

5

Супесь

5,5-7

1,5

Песок глинистый

7,0-9,5

3

Гравийно-галечные отложения

9,5-14,5

5

Суглинок плотный

14,5-32,0

17,5

Песчаник серый, м/з, слабый с тонкими прослоями углистого алевролита

32,0-35,0

3

Алевролит темно-серый плотный

35,0-37,0

2

Песчаник серый, мелкозернистый, слабый

37,0-39,0

2

Алевролит темно-серый плотный

39,0-48,0

9

Песчаник серый, разнозернистый, слабый с прослоями конгломерата

48,0-50,0

2

Алевролит темно-серый плотный углистый

50,0-54,0

4

Песчаник серый, плотный

54,0-55,0

1

Алевролит темно-серый плотный, местами углистый

Глубина залегания уровня - 13 м.

Глубина залегания динамического уровня - 25 м.

Обоснование способа бурения. Способ бурения и тип буровой установки выбирается в зависимости от геолого-гидрогеологических условий, целевого назначения скважины и условий организации.

Наиболее применяемый способ бурения скважин на воду - вращательный с прямой промывкой. Данный способ является подходящим, так как бурение будет производится в устойчивых породах.

Бурение будет производиться установкой УРБ-3А 3 (рис. 6.1). Технические характеристики установки представлены в табл. 6.4. Промывка осуществляется глинистым раствором и технической водой с помощью насоса НБ-50, параметры которого представлены в таблице 6.5.

Рисунок 6.1. Буровая установка УРБ-3А 3

Таблица 6.3. Техническая характеристика установки УРБ-3А 3

Параметр

Значение параметра

Глубина бурения, м

400-300

Диаметр скважины, мм:

начальный

273

конечный

127

Максимальная грузоподъемность установки, кН

80

Скорость подъема талевого блока при оснастке 2Ч1, м/с

0,54; 0,94; 1,56

Лебедка

Однобарабанная с фрикционной? двух дисковой? муфтой? и одноленточным тормозом

Максимальное натяжение каната, кН

30

Вращатель

Ротор

Диаметр проходного отверстия стола ротора, мм

250

Частота вращения ротора, об/мин

75;150;185

Буровои? насос

НБ-50

Приводнои? двигатель

Дизель А 41Г

Мощность двигателя, кВт

66

Высота мачты от земли до оси кронблока, м

18,6

Генератор

Трехфазныи?, синхронныи? ЕССБ 1-4М мощностью 8 кВт

Масса установки без насоса, т

14,8

Общая масса оборудования, т

20,0

Таблица 6.4. Техническая характеристика насоса НБ-50

Параметр

Значение параметра

Подача, л/мин

330; 498; 660

Давление, МПа

6,3; 5,0

Диаметр сменных втулок, мм

80; 90

Длина хода поршня, мм

160

Число двои?ных ходов поршня в мин

105

Диаметр штока, мм

32

Мощность электродвигателя, кВт

50

Габариты, мм

1860х 740х 1330

Масса, кг

1040

Выбор водоподъемного оборудования. Произведем выбор насоса из ряда насосов ЭЦВ, зная, что требуемый дебит составляет 240 м 3/сут (10 м 3/ч), а динамический уровень ориентировочно будет находиться на глубине 25 м. Установка насоса в скважину должна осуществляться на 5-10 м ниже динамического уровня, то есть насос должен создавать напор 35 м. Выбираем насос 3ЭЦВ 6-16-50.

Последовательность проведения работ. Работы будут проводится в следующей последовательности:

1. В интервале 0-12,5 м бурение будет производиться 3-х шарошечным долотом диаметром 304,8 мм типа III 304,8 МС-ЦВ без отбора керна с промывкой глинистым раствором;

2. Далее в интервале 0-12,5 м производится обсадка скважины направляющей колонной диаметром 273,1 мм. Для качественного цементирования затрубного пространства производится промывка скважины для выноса шлама и крупных обломков пород после бурения. Затем выполняется цементация затрубного пространства и ожидание затвердевания тампонажного раствора.

3. В интервале 12,5-42,0 м бурение производится 3х шарошечным долотом III 250,8 С-ЦВ диаметром 250,8 мм без отбора керна с промывкой технической водой;

4. Промывка скважины технической водой и спуск эксплуатационной колонны с наружным диаметром 219 мм в интервале 0-42,0 м.

5. Затем в интервале 42,0-55,0 м выполняется бурение 3х шарошечным долотом III 146 С-ЦВ диаметром 146 мм без отбора керна с промывкой технической водой.

6. Промывка скважины технической водой и посадка фильтровой колонны "впотай" в интервале 41-60 м. Для такого способа установки фильтровой колонны необходимо устройство сальника.

7. Щелевой фильтр типа Т-4Ф 2В (трубчатый с вертикальной щелевой перфорацией; отверстия длиной 100 мм и шириной 10 мм расположены в шахматном порядке) диаметра 114 мм расположен в интервале 43,0-53,0 м, отстойник - в интервале 53,0-55,0 м.

Интервалы бурения и диаметры обсадных колонн приведены в таблице 6.5.

Расчет конструкции скважины. Проектом предусматривается бурение скважины с установкой фильтровой колонны "впотай", такая конструкция сокращает расходы на обсадные трубы и позволяет сравнительно легко производить ремонт скважины. Таким образом рабочая часть фильтра будет находиться в интервале 43-53 м.

Расчет конструкции скважины производится по следующему алгоритму:

1) Определяем диаметр фильтра по формуле С.К. Абрамова:

,

где: Q-расход проектируемой скважины, м3/час; - длина рабочей части фильтра, м; - коэффициент фильтрации водонасыщенных пород, м/сут.

.

Выбираем значение наружного диаметра фильтра 114 мм и подбираем тип фильтра Т-4Ф 2В.

2) Диаметр долота под фильтровую колонну определяется по следующей формуле:

,

где: д1 =10ч50 - зазор между наружным диаметром фильтра и стенкой скважины для безопасного спуска фильтра.

.

Выбираем 3х шарошечное долото типа III 146 С-ЦВ, диаметром D = 146 мм.

3) Внутренний диаметр труб эксплуатационной колонны составит:

,

где д2=10ч50 - зазор между эксплуатационной колонной и надфильтровой трубой, определяемый типом и устройством сальникового уплотнения.

.

Наружный диаметр трубы составляет 219 мм.

4) Расчет диаметра долота для бурения под эксплуатационную колонну:

,

где д3=15ч45 - зазор между стенками скважины и наружной поверхностью эксплуатационнойколонны.

.

Выбираем 3х шарошечное долото типа III250,8 С-ЦВ, диаметром D = 250,8 мм.

5) Внутренний диаметр направляющей колонны рассчитывается следующим образом:

,

где: =3ч5зазор между долотом, используемым для бурения интервала скважины под эксплуатационную колонну и внутренней поверхностью направляющей? трубы.

.

Ближайший внутренний диаметр - 269,7 мм, наружный - 273,1 мм.

6) Диаметр долота под направляющую колонну составит:

,

где: =

.

Ближайший диаметр 3х шарошечного долота типа III304,8 С-ЦВ составляет 304,8 мм.

Таблица 6.5. Сводная таблица

Бурение

Крепление

Интервал, м

Диаметр, мм

ПРИ

Интервал, м

Диаметры, мм

Внутренний

Наружный

Направление

0-12,5

304,8

III304,8МС-ЦВ

0-12,5

269,7

273,1

Эксплуатационная колонна

12,5-42

250,8

III250,8 С-ЦВ

0-42

210,1

219

Фильтровая колонна

42-55

146

III 146 С-ЦВ

41-55

102

114

Рисунок 6.2. Конструкция скважины

7.3.2 Геофизические исследования в скважинах

Проектом предусмотрено проведение геофизических исследований, которые направлены на получение дополнительной информации о геолого-гидрогеологических условиях участка, который находится в с. Ирба Кежемского района Красноярского края. Виды исследований определяются в соответствии с СП 11-105-97 ч. VI и РСН-75-90.

Проектом предусматривается проведение геофизических работ скважине №4 с целью выполнения следующих задач:

- литологическое расчленение разреза в скважине;

- уточнения гидрогеологических параметров;

- Определение профиля притока воды в скважине, коэффициента фильтрации и водопроводимости пластов;

- Оценка технического состояния конструкции скважины.

Комплекс ГИС включает в себя следующие методы:

5. КС - метод кажущихся электрических сопротивлений стенок скважины. Выполняется для определения ослабленных или трещиноватых зон разреза.

6. Гамма-каротаж - измерение естественной радиоактивности пород. Проводится для уточнения литологического разреза.

7. Расходометрия - определение положения статического уровня, мощности водоносного горизонта и водопроницаемости пород.

8. КМ - кавернометрия - определение истинного диаметра скважины.

Каротаж сопротивлений (КС). Каротаж сопротивления (КС), основан на измерении кажущегося удельного сопротивления горных пород, для их расчленения по разрезу. Под кажущимся удельным сопротивлением понимают показание зонда в однородной изотропной проводящей среде с с = ск, которое соответствует показанию в данной неоднородной среде. Правильно подобранный для изучаемого района зонд обеспечивает наилучшие показания по кривым КС слоев с разным удельным электрическим сопротивлением. Его вид и размеры зависят от поставленных задач и выбираются опытным путем. Различают установку МАВ, которую называют зондом взаимного питания (или двухполюсным зондом) и установку AMN - зондом прямого питания (или однополюсным зондом). В зависимости от соотношения расстояний между скважинными электродами различают градиент-зонд и потенциал-зонд. Установку, у которой AM " MN (MA"АВ для двухполюсного зонда), называют градиент-зондом (рис. 6.3.).

Рис. 6.3. Схема измерения кажущегося удельного сопротивления пород в скважине: а - однополюсный зонд; б - двухполюсный зонд; Г - генератор тока; R - реостат; РП - прибор для измерения разности потенциалов; мА - миллиамперметр

В случае AM"MN (MA"АВ для двухполюсного зонда) установку называют потенциал-зондом, т. е. кажущееся сопротивление определяется потенциалом электрода М. В обоих случаях расчет КС ведется по формуле метода сопротивления:

,

где k - коэффициент, зависящий от расстояния между электродами в зонде; ДU- разность потенциалов между приемными электродами М и N; I- сила тока в питающей цепи. В общем случае форма фактической кривой рк усложняется, и ее вид зависит не только от типа зонда, но и от значений диаметра скважины (dc), диаметра зоны проникновения фильтра бурового раствора (D), мощности пласта (h), удельных сопротивлений бурового раствора (сс), зоны проникновения (сзп), вмещающих пласт пород (свм) и неизменной части пласта (сп).

Метод КС применяется в необсаженной части скважины на всю глубину после бурения. Общий объем - 55 п. м.

Гамма-каротаж. Физической основой метода является различие горных пород по степени естественной радиоактивности (по г - излучению). Данные гамма-каротажа позволяют произвести расчленение геологического разреза скважины и получить данные о глинистости пород. Сущность метода заключается в регистрации естественного г - излучения горных пород вдоль ствола скважины. Существующая связь между радиоактивностью пород и их литологией, между интенсивностью гамма-излучения и степенью заглинизированности пород позволяет по кривым ГК выделить в разрезе скважины глинистые интервалы, количественно оценивать содержание в породе глинистого материала, а в комплексе с другими методами каротажа литологически расчленять разрез.

Интенсивность радиоактивного излучения пород в скважине измеряют при помощи индикатора гамма-излучения, расположенного в глубинном приборе. Глубинный прибор состоит из индикатора гамма-излучения, генератора высокого напряжения и усилителя. Прибор опускается в скважину, индикатор фиксирует излучение, сигнал проходит через усилитель и поступает на измерительный прибор.

Рис. 6.4. Схема устройства глубинного прибора для гамма-каротажа: 1 - источник гамма-лучей; 2 - условные пути движений гамма-лучей; 3 - экран; 4 - счетчик; 5 - блок питания; 6 - предварительный усилитель; 7 - кабель; 8 - усилитель; 9 - регистратор

По результатам испытаний строится график распределения гамма-излучения с глубиной и расчленяется разрез.

Гамма-каротаж выполняется в скважине на всю глубину (55 м) во время бурения. Общий объем работ составляет 55п.м.

Расходометрия. Расходометрический каротаж скважин имеет многоцелевое назначение. Основной его задачей является выявление в обводненной части разреза наиболее проницаемых и относительно водоупорных интервалов хотя бы на качественном уровне. С помощью расходометрии можно уточнить конструкцию скважины (например, интервал установки фильтра), а также решить и более сложные задачи количественной оценки водопроводимости отдельных участков водоносного пласта. Расходометрический каротаж может проводиться при трех режимах: естественном уровне воды в скважине (если достаточно сильно проявляются перетоки воды вдоль ствола выработки), при откачке и наливе воды.

Расходометрический каротаж предполагает поинтервальное измерение расхода воды вдоль оси скважины. По этим данным строиться график изменения расхода по глубине (расходограмма), по характеру которого (наличие вертикальных и наклонных участков, резкие переломы кривой) судят об изменениях проницаемости, интервалах установки фильтра и т.д.

Для проведения опыта используются серийно выпускаемые приборы- расходометры разных конструкций. Расходомер состоит из двух основных частей: скважинного датчика и измерительного устройства с блоком питания.

Основная деталь датчика - крыльчатка, приводимая во вращение осевым потоком воды в скважине. При каждом обороте крыльчатки происходит замыкание электрических контактов с пластиной. Это замыкание регистрируется измерительным устройством, а число оборотов крыльчатки автоматически фиксируется специальным счетчиком оборотов. При необходимости выполнения количественных оценок, датчик тарируется по заранее заданным расходам воды.

Кроме расходометра для проведения опыта необходим двужильный электрокабель с надежной гидроизоляцией, гибкий трос, размеченный через 0,5-1,0 м для спуска датчика в скважину.

Обработка результатов опыта сводится к построению расходограммы скважины и к ее качественному анализу. Для этого вычисляют относительные осевые расходы воды в каждой точке измерения и строят расходограмму скважину в координатах z-Q. Она позволяет выделить в разрезе и определить мощность водоносного горизонта, найти положение статического уровня, составить вертикальные профили водопроницаемости по разрезу скважины и оценить средний расход водоносного горизонта.

Рис. 6.5. Скважинный датчик расходомера РЭТС-2

Расходометрия проводится после бурения в необсаженной части скважины. Расходометрия будет выполнена прибором РЭТС-2. Объём работ 39,5 п.м.

Кавернометрия. При бурении скважины ее диаметр, может значительно отличаться от окружности и диаметра долота. Метод ГИС, предназначенный для измерения фактического (усредненного) диаметра скважины (dc), называют кавернометрией, соответствующий прибор - каверномером, а диаграмму изменения диаметра - кавернограммой.

Применяются каверномеры циркульного, ромбического, рессорного типов. Принцип действия всех существующих типов каверномеров одинаков и состоит в преобразовании механических перемещений мерных рычагов в электрические сигналы, которые передаются по кабелю на поверхность, а затем в регистрирующий прибор. Различаются каверномеры по электрическим схемам, конструкциям и способам раскрытия мерных рычагов. Изменение диаметра скважины с...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены