Расчетная зависимость для зоны санитарной охраны выглядит следующим образом:

Q-расход (дебит) скважины, принимается как максимальный заявленный потребителем на расчетный срок эксплуатации;

t- время выживания бактерий. Для второй климатической зоны принимается: 200 суток - для защищенных подземных вод (обычно напорные воды, имеющие водоупорную толщу над кровлей водоносного горизонта); 400 суток - для незащищенных подземных вод (грунтовые воды, или напорные водоносные горизонты, получающие питание из вышележащих горизонтов через литологические окна, либо имеющие прямую гидравлическую связь с поверхностными водами);

m - мощность водоносного горизонта, принимается как среднее значение по площади вокруг скважины;

na- активная пористость.

Таким образом II пояс ЗСО:

Для расчета III пояса ЗСО используется эта же формула, но вместо времени выживания бактерий t, необходимо принять время эксплуатации скважины t = 10⁴ сут.

Радиус III пояса ЗСО:

Таким образом, скважина будет защищена от загрязнения.

10. Проект предварительных гидрогеологических изысканий

10.1 Задачи проектирования

Виды и объемы проектируемых работ определяются их задачей, состоящей в оценке возможности получения подземных вод в количестве 620 м³/сут, пригодных по качественным показателям для использования их для резервного водоснабжения г.Светогорск Ленинградской области.

Для решения геологических задач предусматривается выполнение следующих видов работ:

- сбор, анализ и обобщение геологической, гидрогеологической информации по ранее выполненным исследованиям;

- составление и утверждение проектно-сметной документации;

- бурение разведочно-эксплуатационной гидрогеологической скважины;

- геофизические исследования скважины;

- опытно-фильтрационные работы;

- лабораторные исследования в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01, НРБ-99/2009.

- камеральная обработка полевых материалов;

- составление отчета с подсчетом запасов подземных вод в количестве 620 м³/сут. по категории С₂ и предоставление на государственную экспертизу.

10.2 Состав и объем исследований

10.2.1 Составление проектной сметной документации

Проводятся для изучения природных условий, геологического строения и гидрогеологических условий территории, её геологической изученности, современного использования подземных вод для водоснабжения. На данном этапе будут составлены: проект, содержащий геолого-методическую и производственно-техническую части, графические и текстовые приложения к проекту, разработана смета.

Полевые работы

Полевые работы включают в себя работы по гидрогеологическому обследованию территории будущего водозабора, буровые работы, геофизические исследования в скважинах, опытно-фильтрационные работы и гидрохимическое опробование.

Рекогносцировочное обследование территории

Целью обследования является выделение существующих и потенциальных источников загрязнения подземных вод. Необходимость такого обследованиям определяется требованиями СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения», где указана необходимость оценки защищенности эксплуатируемого горизонта от загрязнения с поверхности.

Предусматривается обследование территории участка площадью 1 км² с водозаборной скважиной в центре. Категория местности изучена хорошо в раннее проводимых исследованиях.

Буровые работы

Проектом предусматривается бурение одной разведочно-эксплуатационной скважины. Скважина № 2 располагается на правобережной части палеодолины реки Вуоксы, которая сложена гравийно-галечными отложениями с песчаным заполнителем.

Последовательность проведения работ

Работы проводятся с использованием следующей технологии:

- бурение 3-х лопастным долотом диаметром 394 мм. Опускаем обсадную колонну с наружным диаметром 377 мм;

-бурение долотом 3Л-370. Установка обсадной трубы наружным диаметром 351 мм;

-проводится затрубная цементация, затем разбуривание цементной пробки;

-бурение 3-х лопастным долотом диаметром 346 мм. Опускаем фильтровую колонну с наружным и внутренним диаметрами 323,9 и 305,9 мм соответственно.

Кроме того, при бурении скважин выполняется необходимый комплекс вспомогательных работ: проработка ствола, промывка перед спуском обсадных труб, деглинизация после посадки фильтра, ГИС, пробные откачки.

Геофизические исследования

В скважине предусматриваются для решения следующих задач:

- литологическое расчленение разреза в скважине;

- уточнения гидрогеологических параметров;

- определение возможных участков с повышенной минерализацией (источника техногенного загрязнения);

- определение интервалов повышенной водопроницаемости.

Проектируется следующий набор ГИС:

- Гамма-каротаж (ГК);

- Расходометрия;

- Резистивиметрия (РМ (R0, R1, R2)).

Опытно-фильтрационные работы

В состав опытно-фильтрационных работ входят опытная откачка воды из скважины и наблюдение за восстановлением уровня воды после откачки.

Опытная откачка проводится для оценки водообильности осташковского надморенного флювиогляциального горизонта (fQ_IIIos) и определения его фильтрационных параметров, а также отбора проб воды. Продолжительность откачки - 48 часов. Выполняться она будет с помощью насоса 1ЭЦВ8-40-20.

Откачка выполняется по следующей методике: после деглинизации скважина выстаивается несколько часов, замеряется статический уровень, запускается насос и с интервалом сначала в 1 минуту, потом 2, 3, 5, 10 и так далее до 1 часа, а затем с интервалом в 2 часа замеряется динамический уровень. Откачки проводятся в течение 48 часов, восстановление по той же методике, продолжительностью по факту восстановления уровня до статического. Оборудование скважин фильтрами на четвертичные горизонты, осуществляется по фактическому разрезу, изученному в ранее пробуренной скважине находящейся в 200 м от проектируемой.

Гидрохимическое опробование

Пробы отбираются при опытно-фильтрационных работах коллективом, выполняющим откачку. Состав определения соответствует СанПиН 2.1.4.1074-01.

Все пробы отбираются в конце откачки до выключения насоса.

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)

Пробы отбираются в пластиковые и стеклянные тары, содержащие реагенты. Тару подготавливают лаборатории проводящие анализы.

Лабораторные работы

Анализы воды будут выполняться по гарантийным письмам. Филиал № 4 ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербург» (полный хим. анализ). Филиал ФГУЗ ««Центр гигиены и эпидемиологии в Ленинградской области в Выборгском районе» (микробиологические показатели). ФГУП НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина» (радиологические показатели).

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

По результатам лабораторных исследований проб ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ленинградской области» будет приведена гигиеническая оценка результатов исследований.

Камеральные работы

Камеральные работы включают в себя обработку полевых материалов и составление отчета с материалами подсчета запасов, который будет проходить государственную экспертизу запасов в ТКЗ по Северо-Западному федеральному округу.

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.

Камеральные работы состоят из трех этапов.

Первый этап. Систематизация и обработка материалов полевых работ. Проводится обработка опытно-фильтрационных работ (откачка в виде графика, таблица результатов откачки, график прослеживания, расчет гидрогеологических параметров), составляются таблицы хим. анализов и пр.

Второй этап. Составление текста отчёта и текстовых приложений, проведение оценки запасов подземных вод, составление графических приложений к отчёту.

Третий этап. Рецензирование и рассмотрение отчета на НТС ПКГЭ и НТС

Севзапнедра. Передача отчета в ТЭК ГКЗ. Рассмотрение отчета на ТЭК ГКЗ. Передача отчета в фонды.

Таблица 10.2.1 Сводная таблица видов и объемов проектируемых работ

№ п/п	Виды геологоразведочных работ	Единицы измерения	Выполненные объемы
1	2	3	4
1	Составление проекта работ	%	100
2	Сбор и систематизация, обобщение и анализ имеющейся геолого-гидрогеологической информации по территории исследований	%	100
3	Буровые работы
3.1	Бурение скважин	скв.	1
3.1.1.	Диаметр 394 мм в породах II категории	п.м.	3
3.1.2.	Диаметр 370 мм в породах II категории	п.м.	3
3.1.3.	Диаметр 346 мм в породах III категории	п.м.	7
3.2	Сопутствующие работы -обсадка трубами Диаметр 377 мм Диаметр 351 мм Диаметр 323,9 мм -цементирование затрубного пространства Глубина 3 м, диаметр 394 мм Глубина 2 м, диаметр 370 мм -промывка скважины	м м м операция установка промывка	3 13 7 2 1 1
3.3	Монтаж-демонтаж	операция	1
4	Геофизические исследования в скважинах
4.1	Гамма-каротаж	п.м.	23,5
4.2	Расходометрия	п.м.	9
4.3	Резистивиметрия	п.м.	9
5	Опытно-фильтрационные работы
5.1	Опытная откачка воды	сутки	2
5.2	Наблюдения за восстановлением уровня воды после откачки	сутки	1
6	Отбор и анализ проб воды из скважины
6.1 6.2 6.3	- полный хим. анализ - микробиологические показатели - радиологические показатели	проба проба проба	1 1 1
7	Камеральные работы	%	100

10.3 Методика исследований

10.3.1 Буровые работы

Проектом предусматривается бурение 1 скважины (№2) глубиной 23,5 м. Бурение ведется без отбора керна. Так же предусмотрены вспомогательные работы: проработка ствола, промывка ствола, промывка перед спуском обсадных труб, деглинизация после посадки фильтра, ГИС, пробные откачки.

Конструкция скважины - фильтровая с надфильтровой трубой, установленной «впотай». Для условия эксплуатации рассматриваемого горизонта подходит трубчатый с круглой или щелевой перфорацией. Длина отстойника (глухой трубы) принимается не менее 0,5 м. Цементирование затрубного пространства эксплуатационной 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.

Интервал 0,0 - 0,5 м - почвенно-растительный слой.

Интервал 0,5-1,0 м - суглинки серо-коричневые с растительными остатками.

Интервал 1,0-7,8 м - глины ленточные, липкие, плотные, серо-коричневого цвета.

Интервал 7,8-14,0 м - глины серые, илистые, тугопластичные.

Интервал 14,0-16,0 м - песок тонкий, пылеватый, красно-коричневого цвета.

Интервал 16,0-19,0 м - песок тонкий с валунами темно-серого цвета.

Интервал 19,0-21,0 м - песок тонкий м/з, с включениями гальки и валунов.

Интервал 21,0-23,0 м - гравийно-галечные отложения с песчаным наполнителем, песок тонкий м/з, плохо окатанный.

Последовательность проведения работ

Проектом предусматривается бурение и обустройство одной скважины. Порядок проведения работ для скважины №2:

1. На глубину до 3,0 м для бурения используем 3-х лопастное долото диаметра 394 мм. Опускаем обсадную колонну с наружным диаметром 377 мм.

2. В интервале от 3,0 - 16,0 м бурение ведется долотом 3Л-370. Устанавливается обсадная труба с наружным диаметром 351 мм.

3. Проводится затрубная цементация колонны. Затем диаметром 346 мм, проводится разбуривание цементной пробки в интервале 14,0-16,0 м.

4. На глубину до 23,5 м для бурения используем 3-х лопастное долото диаметром 346 мм. Опускаем фильтровую колонну с наружным и внутренним диаметрами 323,9 и 305,9 мм соответственно. (см. табл. 10.3.1)

Таблица 10.3.1. Сводная таблица диаметров скважины

Способ бурения	Диаметр скважины, мм	Категория пород по буримости	Интервалы, м	Мощность, м	Крепление
			от	до		Диаметр наружный, мм	Диаметр внутренний, мм
Бурение долотом без отбора керна	394	II	0,0	3,0	3	377	359
	370	III	3,0	16,0	13	351	333
	346	VII	16,0	23,0	7	323,9	305,9

Обоснование способа бурения

Способ бурения и тип буровой установки выбирают в зависимости от геолого-гидрогеологических условий, целевого назначения скважин, условий организации.

Бурение будет производиться вращательным способом установкой УРБ - 2А2 (рис.10.3.2), поскольку в парке организации, выполняющей работы, имеется установка такого типа.

Все механизмы смонтированы на шасси автомобиля высокой проходимости ЗИЛ - 131 (рис.10.3.2). Отбор мощности производят от бензинового двигателя шасси ЗИЛ - 131 через двухвальную коробку отбора мощности, установленную на раздаточной коробке автомобиля. Управление включением коробки отбора мощности выведено на пост бурильщика.

Мачта с передней открытой гранью имеет специальные опорные гидравлические домкраты, выбирающие зазоры между грунтом и башмаком. На передних ногах мачты монтируют стол для производства операций с буровым инструментом. Передние ноги так же служат направляющими для вращателя.

Подъем и опускание мачты осуществляют движением вверх или вниз вращателя с канатами, воздействующими на закрепленные в мачте ролики. Спуск и подъем инструмента, принудительная подача, подъем и опускание мачты производят одноступенчатым гидравлическим домкратом двойного действия.



Рис.10.3.2 Буровая установка урб-2а2

Таблица10.3.3

Таблица 10.3.4

Произведем выбор насоса из ряда насосов ЭЦВ, зная, что требуемый дебит составляет 620 м³/сут (25,83 м³/ч), а динамический уровень ориентировочно будет находиться на глубине 19,5 м. Установка насоса в скважину должна осуществляться на 2-3 м ниже динамического уровня, то есть насос должен создавать напор 24 м. Выбираем насос 1ЭЦВ8-40-60.

Расчет конструкции скважины

Проектируется конструкция скважины с установкой фильтровой колонны «впотай», такая конструкция сокращает расходы на обсадные трубы и позволяет сравнительно легко производить ремонт скважины. Водовмещающие породы представлены песками, супесями, суглинками с включениями гравия и гальки. Таким образом рабочая часть фильтра будет находиться в интервале 16 - 23 м.

Рассчитаем конструкцию эксплуатационной скважины:

Рассчитаем диаметр открытого ствола, пользуясь формулой С. К. Абрамова[12]:

где D_ф - наружный диаметр фильтра, мм; Q - дебит скважины, м³/ч; L_p - длина рабочей части фильтра, м; K_ф - коэффициент фильтрации.

Диаметр открытого ствола должен соответствовать диаметру коронки, а также обеспечивать возможность использования рациональной конструкции скважины и установки насоса. Следовательно, выбираем диаметр открытого ствола равным 203,2 мм.

Найдем внутренний диаметр труб эксплуатационной колонны:

при d₁ Ј--50мм,

где d1 - зазор между долотом, использующимся для проходки открытого ствола, и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны.

=203,2+2*50=303,2

Ближайший внутренний диаметр обсадных труб 305,9 мм, наружный диаметр 323,9 мм (ГОСТ 8732-78).

Определим диаметр долота под эксплуатационную колонну труб:

при d_2--Ј--15 мм,

где d2 - зазор между стенками скважины и наружной поверхностью эксплуатационной колонны (соединительные муфты не применяются, поскольку используется сварное соединение).

Ближайший диаметр долота 346 мм.

Конечный диаметр долота будет равен 346 мм, расчет диаметров обсадных труб и долот для пород выше по разрезу будет произведен по этим же формулам, результаты представлены в таблице 10.3.1.

Расчет параметров режима бурения

Осевая нагрузка

где Руд - удельная нагрузка на 1 см диаметра долота, даН/см; ?? - диаметр долота, мм.

Суглинки: Р = 200•19 = 3800 даН;

Глины илистые, тугопластичные: Р = 200•15,1 = 3020 даН;

Песок тонкий м/з с валунами и галькой: Р = 200•11,2 = 2440 даН;

Гранит трещиноватый кварцевый: Р = 200•11,2 = 2440 даН;

Частота вращения

где uокр- окружная скорость, м/с; ?? = 3,14; ??- диаметр долота, м.

Суглинки: =130,7 об/мин Ю--190 об/мин

Глины илистые, тугопластичные: =101,2 об/мин Ю--190 об/мин

Песок тонкий м/з с валунами и галькой: =85,3 об/мин Ю--190 об/мин.

Гранит трещиноватый кварцевый: =85,3 об/мин ??190 об/мин.

Расход бурового раствора

где К=1,05 - коэффициент неравномерности потока; d- наружный диаметр БТ, м; 0,4 ч 0,8 м/с - скорость восходящего потока бурового раствора.

Суглинки:

?? = 1,05 •3,14/4• (0,190² ? 0,0635²) • 0,4 = 0,0106м3/с ? ?? = 300л/мин(0,003м³/с)

Глины илистые, тугопластичные:

?? = 1,05 •3,14/4• (0,151² ? 0,0635²) • 0,4 = 0,006 м3/с ? ?? = 300л/мин(0,003м³/с)

Песок тонкий м/з с валунами и галькой:

?? = 1,05 •3,14/4• (0,112² ? 0,0635²) •0,4=0,005 м³/с ??данный расход обеспечивается

Гранит трещиноватый кварцевый:

?? = 1,05 •3,14/4• (0,151² ? 0,0635²) • 0,4 = 0,003 м3/с ? ?? = 300л/мин(0,003м³/с)

Расчет давления в насосе

где =1,3 - коэффициент запаса.

Давление в БТ и в наземной обвязке

Мпа

где - безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений, зависящий от типа бурового раствора; - скорость нисходящего потока бурового раствора, м/с; , м; d₁ - внутренний диаметр КБТ, м; l =115 м - длина КБТ, м; l_э = 60,35 м - эквивалентная длина БТ.

где м - гидравлическая шероховатость, l_э - эквивалентная длина бурильных труб, потеря давления на которых приравнивается к потерям давления в КБТ и наземной обвязке, м.

l_э =

где l_э, d_убт - длина и внутренний диаметр КБТ; R_e - число Рейнольдса.

где v=10^-6 м²/с - кинематическая вязкость; - скорость нисходящего потока, м/с

Давление в соединениях буровой колонны

где x--- безразмерный коэффициент местных сопротивлений; n - число соединений.

где a=2 - опытный коэффициент; d₀ = 0,022 м - наименьший диаметр в соединении.

где lтр - длина 1м БТ, м.

Давление в кольцевом пространстве скважины

,

где - безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений в кольцевом канале;

- плотность бурового раствора, обогащенного шламом.

где Re_кп - число Рейнольдса;

кг/м³ .

Давление в долоте

P₄ = 0,5 МПа

Давление в забойном двигателе

P₅ = 0 Мпа

Так как P<P_мах т.е. 2,08 < 6,17, следовательно, насос может обеспечить закачку

раствора при рассчитанном расходе.

Определение мощности буровой установки

N_Б =--N_З +--N_Т +--N_СТ +--N_Н ,

Мощность, расходуемая на забое скважины

Мощность, расходуемая на вращение УБТ

N_т=N_кв+N_доп

где N_КВ - мощность на холостое вращение труб, кВт; N_ДОП - мощность на вращение сжатой части колонны труб, кВт.

 ,

где - радиальный зазор, м

,

где k₁=1 - коэффициент, учитывающий влияние промывочной жидкости; k₂=2 -коэффициент, учитывающий влияние особенностей стенок скважины; k₃=1 - коэффициент, учитывающий влияние материала труб; k₄=1,3 - коэффициент, учитывающий влияние типа соединений УБТ; k₅=1 - коэффициент, учитывающий влияние кривизны УБТ; E=2*11 Па - модуль упругости материала труб; I - осевой момент инерции.

,

Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах УБТ

где N_ДВ =40,0 кВт - мощность двигателя буровой установки.

Мощность, расходуемая на насосе



где =0,7 КПД передачи двигателя от насоса.

Так как N_Б <----N_ДВ, т.е. 36,6 <--40,0 , следовательно, буровая установка обеспечит бурение с рассчитанными параметрами.

10.3.2 Геофизические исследования в скважинах

Проектом предусмотрено проведение геофизических исследований, которые направлены на получение дополнительной информации о геолого-гидрогеологических условиях участка, который находится на территории города Светогорск в Выборгском районе Ленинградской области. Виды исследований определяются в соответствии с СП 11-105-97 ч. VI и РСН-75-90.

На ранних этапах были выполнены следующие виды работ:

- ВЭЗ (вертикальное электрическое зондирование) - для расчленения разреза посредством измерения естественной радиоактивности и электрических свойств пород;

- РЭМП (радиоэлектромагнитное профилирование) - измерение и электрических и магнитных составляющих полей, создаваемых переносными передатчиками;

- ЕП (метод естественного электрического поля)

Данные методы позволили выявить:

- абсолютную отметку кровли коренных пород;

- мощность и литологический состав четвертичных отложений;

- глубину залегания грунтовых вод;

- участки погребенной долины.

На основании выше перечисленных результатов запроектирована скважина, в которой следует провести геофизические исследования, которые будут выполнять следующие задачи:

- литологическое расчленение разреза в скважине;

- уточнения гидрогеологических параметров;

- определение возможных участков с повышенной минерализацией (источника техногенного загрязнения);

- определение интервалов повышенной водопроницаемости.

Для решения поставленных задач, применяются следующие методы:

1. Гамма-каротаж (ГК) - получение данных о глинистости пород.

2. Расходометрия (РМ) - для выделения проницаемых и водоносных пород, определения фильтрационных характеристик.

3. Резистивиметрия - для выявления водоносных горизонтов и оценки фильтрационных параметров.

Проектом предусматривается проведение геофизических работ в одной скважине.

Методика проведения запроектированных геофизических работ

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. 10.4.1 Схема проведения ГК: 1 - скважинный прибор ГК, 2 - каротажный кабель, 3 - детектор гамма-излучения. 4 - высоковольтный источник питания, 5 - усилитель, 6 - амплитудный дискриминатор, 7 - формирователь импульсов, 8 - измеритель скорости счета, 9 - регистрирующий прибор.

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

Гамма-каротаж выполняется в скважине на всю их глубину (23 м) во время бурения. Общий объем составляет 23 п.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.



Рис. 10.4.2 Скважинный датчик расходомера РЭТС-2

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.

Расходометрия проводится после бурения в необсаженной части скважины. Объём работ 9 п.м.

Резистивиметрия

Резистивиметрический каротаж скважин обычно проводится для определения скорости фильтрации подземного потока Vф в сечение пласта, вскрытом скважиной. В основе этого метода лежат наблюдения за снижением концентрации соли в рабочей части ствола скважины после его предварительного засолонения. Однако перед проектируемыми работами не стоит задачи определения скорости фильтрации подземного потока, а зоны водопритока будут определяться методом расходометрии, поэтому задачей резистивиметрии является определение естественной минерализации подземных вод. Кроме этого, участки с повышенной минерализацией могут быть подвержены антропогенному (сельскохозяйственному загрязнению).

Таким образом, измерения сводятся к определению минерализации вод по всему разрезу, вскрытому скважиной. При этом необходимо учитывать, что погрешность определения естественной минерализации резистивиметрией, если неизвестен относительный состав (класс и группа) изучаемой воды, достигает для вод хлоридного класса группы натрия 10 %, для вод карбонатного класса группы кальция -- 8,1 % и для вод сульфатного класса группы кальция -- 20 %. Если известен относительный состав воды, погрешность составит только 4-8 %.

В определенных условиях получение количественных показателей становится невозможным или недостаточно надежным. Однако даже качественный анализ регистрируемых диаграмм представляет значительный интерес, так как позволяет выделять зоны различной минерализации, которые могут отвечать как антропогенному загрязнению, так и подтоку некондиционных по минерализации вод из глубинных частей разреза.



Рис. 10.4.3 Электрическая схема измерения скважинным резистивиметром: ЦИ - цилиндрический изолятор, П - переключатель полярности тока, Б - батарея, КП - компенсатор поляризации

Резистивиметрия должна выполняться зондом РТ-65. Резистивиметрия проводится после бурения в необсаженной части скважины. Объём работ 9 п.м.

Таблица 10.3.5 Сводная таблица объемов геофизических работ

Вид работ	Объем работ	Обоснование объема работ
Гамма-каротаж	23,5 п.м.	Выполняется на всю глубину скважин до спуска обсадных колонн
Расходометрия	7 п.м.	Выполняется в открытом стволе, в районе фильтра, приуроченного к водоносному горизонту
Резистивиметрия	7 п.м.

10.4 Организация работ

10.4.1 Безопасность жизнедеятельности

Выявление и анализ опасных и вредных производственных факторов, возникающих при ведении буровых работ

Участок работ находится на Карельском перешейке, административно относится к Выборгскому району Ленинградской области г.Светогорск.

Рельеф представлен холмисто-грядовой равниной. Климат района умеренно-континентальный, с чертами морского. Зима умеренно теплая, но продолжительная. Относительная влажность воздуха изменяется в пределах 70-90 %. Неблагоприятным явлениями являются частые дожди, которые приводят переохлаждению организма и быстрому утомлению. При высокой температуре воздуха может наблюдаться серьезное расстройство здоровья человека - истощение организма, тепловой удар.

Данным проектом предусматриваются следующие виды работ:

1) бурение скважины на воду;

2) опробование подземных вод;

3) полевые работы: опытная откачка, режимные наблюдения;

4) геофизические работы;

5) лабораторные работы;

6) камеральная обработка полученных данных.

Транспортировка персонала до рабочего места будет осуществляться автомобильным транспортом. В зависимости от условий транспортировки может возникать опасность автомобильной аварии, связанная со следующими причинами: с плохой видимостью из-за туманов, ливней, яркого солнца, размытые дороги и пр.

Кроме того неисправный и специально не оборудованный транспорт могут привести к угрозе жизни и здоровья перевозимых людей. Также к этому могут привести человеческий фактор, профессионально не подготовленный водительский персонал и плохое техническое состояние транспортного средства.

Горючие и легко воспламеняющиеся материалы должны перевозиться с учетом всех правил безопасности транспортировки, в противном случае это может привести к их воспламенению, которое повлечет за собой потерю имущества и жизни людей.

При бурении скважины используется установка типа УРБ-2А2. При работе буровой установки возникает опасность попадания различных частей тела в движущиеся части механизмов. Наиболее опасными в этом отношении являются зона вращателя - ротора и вращения ведущей трубы, которые попадают в зону досягаемости рук.

В связи с тем, что установка работает от двигателя внутреннего сгорания, появляется опасность возникновения пожаров (неосторожное обращение с огнем и горюче-смазочными материалами, такими как бензин, солярка и т.п.).

Эксплуатация буровых установок приводит к возникновению вибраций и шумов во вращающихся частях агрегатов (карданный вал, коробка передач, гидронасос).

Необходимость работы на высоте на мачте установки приводит к опасности падения. Возможно травмирование мелкими осколками породы и элементами ремонтного оборудования (молотов, кувалд) при отбивании заклинивших буровых инструментов.

Наибольшую опасность при спуско-подъемных операциях представляют работы с подкладной вилкой при установке на нее колонны бурильных труб, развинчивание бурильных труб.

Из-за длительной работы двигателя установки возникает загазованность вблизи неё газами СО и СО₂. Так же возможно возгорание электропроводки автомобиля.

При геофизических работах используются напряжения электрического тока, поэтому опасность возникает при работе с приборами в которых проходит электрический ток, при прохождении около проводов и заземления, при работе с тонконесущими частями непокрытыми изоляцией (заземления, разъемов в проводах).

Также возможны и механические травмы при смотке (размотке) проводов и устройств заземления.

Опытные полевые работы представляют собой одиночную откачку, выполняемую погружным насосом и режимные наблюдения, производимые при помощи уровнемера.

При проведении откачки предусматривается использование насоса. Опасными зонами являются устье скважины и компрессор. Возможны механические травмы при спуске и подъеме труб, и поражении электрическим током при включении и выключении компрессора.

На данном производстве присутствуют следующие опасные и вредные факторы

Таблица 10.4.1

Факторы производства	Опасный	Вредный
Микроклимат (воздействие высоких температур)		+
Вибрации и шум во время работы буровой		+
Электрический ток	+
Опасность травмирования о движущуюся часть бурового инструмента и лебедки	+
Горючие и смазочные вещества для буровой	+
Запыленность и загазованность воздуха при работе буровой		+
Опасность при спуске и подъеме труб при опытно-фильтрационных работах	+
Опасность порезов стеклянной тарой при отборе проб	+
Дорожно-транспортные происшествия	+

Предельно допустимые показатели

Предельно допустимый уровень интенсивности теплового излучения при облучении поверхности тела (СанПиН 2.2.4.548-96):

50% и более - 35,0 Вт/м²

От 25 до 50% - 70,0 Вт/м²

Не более 25% - 100 Вт/м²

Таблица 10.4.2 Предельно допустимый уровень электромагнитных полей (СанПиН 2.2.4.1191-03)

Предельно допустимый уровень звукового давления при работе на буровой установке не должно превышать 80 дБА, если же превышает данное значение, то необходимо проименять средства индивидуальной защиты органов слуха (ГОСТ 12.1.003-2014).

10.4.2 Разработка мероприятий противопожарной защиты объекта

На рабочей площадке возможно возгорание в результате:

· загрязнения горюче-смазочным материалом;

· короткого замыкания в кабелях и неисправности оборудования;

· применения открытого огня, курения;

· нарушения герметичности выхлопных коллекторов двигателей, неисправности искрогасителей;

· перегрузки электрических приборов, оборудования.

Меры профилактики:

1. Территория отчищается от бытового мусора, сухой травы и заторфованной растительности.

2. Площадки вокруг наземных сооружений выровнены и не имеют препятствий для передвижения людей и пожарного транспорта.

3. Все топливо и горючие материалы хранятся в специальных контейнерах, на расстоянии не менее 15 метров от буровой.

4. Отводятся места для курения, оборудованные емкостью с водой и с надписью: «Место для курения». Запрещается пользоваться на буровой факелами, спичками, свечами, керосиновыми факелами. На территории буровой запрещается разведение костров, сжигание мусора, выжигание травы.

Средства первичного пожаротушения:

На буровой устанавливается противопожарный щит, который снабжен: пенным огнетушителем, ящиком с песком, лопатами, ломами, топорами, пожарными ведрами. Также вблизи буровой установки находится бочки с водой, войлок или асбестовое полотно размеров 2 на 2 метра.

Буровая установка оборудуется следующими средствами пожаротушения:

· двумя пожарными стояками диаметром 50-60 мм, установленными в 15-20м от помещений насосной и со стороны мостков буровой в 75-100м от водопровода;

· тремя пожарными рукавами и двумя переводниками диаметром 50 - 60мм (длина одного рукава не менее 20 м);

После применения мер по тушению пожара первичными средствами, вызывается пожарная охрана, называется адрес объекта, место возникновения и фамилия сообщившего.

10.4.3 Разработка инструкции по безопасности работ при опытных гидрогеологических работах

Перед началом работ:

1. Проверка исправности оборудования, инструментов, контрольно-измерительных приборов, наличие отметок о проведенной проверке, состояние рабочего места и рабочей спецодежды.

2. При производстве опытов в темное время суток рабочее место будет освещено в соответствии с нормами освещенности объектов на поверхности.

3. Рабочая площадка будет расчищена, спланирована и будет иметь безопасные и удобные подходы и подъезды.

4. Организован свободный подход к контрольно-измерительным приборам. Для снятия замеров оборудованы специальные площадки.

Во время работы:

1. Оборудование и механизмы для опытных откачек и нагнетаний устанавливаются на площадке в соответствии с техническими требованиями их эксплуатации.

2. Верхний край колонны обсадных труб скважины не имеют зазубрин или режущих кромок.

3. Запрещается производить опытные откачки из скважин с незакреплённым устьем.

4. Запрещается производить спуск и подъем гидрогеологических приборов (уровнемеров, хлопушек, пробоотборников и др.) на тросике с порванными проволоками и без направляющего ролика.

5. При замере дебита с помощью мерных баков устанавливаются баки на специальную площадку, обеспечивающую их устойчивость. При емкости бака более 200 л он оборудуется специальным сливным устройством.

6. Запрещается разборка и ремонт приборов, измерительной аппаратуры, напорных труб, воздуховодов, насосов, гидравлической установки и пр., находящейся под нагрузкой или давлением.

7. Вода из скважины по трубопроводу или шлангу организовано отводится за пределы рабочей площадки.

8. Запрещается:

· производить наблюдения в фонтанирующих скважинах до оборудования их устья;

· находиться под трубой, отводящей воду из скважины;

· стоять против водоотводящей трубы;

· находиться под или перед трубой.

9. Для работы в летнее время оборудуется укрытие от солнца, дождя и ветра; а зимой - отапливаемое помещение.

10. Работы, связанные с применением компрессора, выполняются в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

11. Систематически проверяются исправность и герметичность оборудования, воздухопроводов и арматуры, немедленно устраняются все недостатки.

12. Арматуру скважины, а также применяемое оборудование пробуется на давление, превышающее максимальное рабочее давление на 20%.

13. Запрещается продавливание с помощью насосов и эрлифтных установок «пробки», образующиеся в трубопроводах. Проведение опыта приостанавливается и может быть возобновлено только после устранения «пробки».

14. При производстве опытных откачек погружным насосом с электроприводом запрещается:

· монтировать водоподъемную колонну насоса без применения соответствующих приспособлений и хомутов для труб;

· производить спуск и подъем насоса при не обесточенном кабеле;

· прокладывать кабель к электродвигателю насоса со стороны работающей бригады или лебедки.

15. При определении коэффициента фильтрации методом налива в скважину:

· стенки скважины в неустойчивых породах закреплены на всю глубину выработки;

· мерные баки для подачи воды располагаются на расстоянии не менее 1 м от устья скважины и надежно укрепляются;

16. При производстве режимных наблюдений:

· обследуются объекты режимных наблюдений и выбираются безопасные маршруты движения. Опасные места обозначаются на местности сигнальными ограждениями; в случае невозможности их обхода оборудуются переходы;

· составляется схема, план и график ведения наблюдений.

По окончанию работы:

1. Приводится в порядок рабочее место и инструмент.

2. Проверяется журнал наблюдений и делается запись в журнале о замеченных неисправностях и недостатках.

При аварийных ситуациях:

1.При возникновении аварийных ситуаций:

· прекращается работа и сообщается о произошедшем руководителю работ; при необходимости покидается рабочее место;

· если это не угрожает здоровью и жизни работника, принимается участие в ликвидации аварийной ситуации;

· работник не приступает к работе до полного устранения аварийной ситуации;

2. При несчастном случае:

· сообщается руководителю о произошедшем несчастном случае; пострадавшему оказывается первая доврачебная помощь, доставка пострадавшего в медпункт, а при необходимости вызываются медицинские работники на место происшествия;

3. При возникновении пожара:

· прекращается работа;

· вызывается пожарная охрана, называется адрес объекта, место возникновения и фамилия сообщившего;

· руководителю сообщается о пожаре;

· принимаются меры по тушению пожара первичными средствами.

4. При неисправности электрооборудования, появления искрения, запаха плавящейся изоляции работник прекращает работу и обесточивает оборудование. Сообщает руководителю о неисправности.

В данной главе рассмотрено:

Разработка мероприятий противопожарной защиты объекта, а также разработка инстукции по безопасности работ при гидрогеологических опытных работах.

10.5 Охрана окружающей среды

Участок работ находится на Карельском перешейке, административно относится к Выборгскому району Ленинградской области г. Светогорск.

Геоэкологическая обстановка на территории города Светогорск определяется различными факторами, такими как численность населения, наличие объектов промышленности по близости, геологическое строение и гидрогеологические условия территории.

Инфраструктура города включает целлюлозно-бумажный комбинат International Paper, Светогорская ГЭС-11, молокозавод, районная больница, две школы и два стадиона, кладбище.

На территории города есть техногенные объекты (свалки бытовых отходов, отстойники жидких отходов, очистные сооружения ЦБК, скважин и других потенциальных источников загрязнения подземных вод. Данные объекты не находятся рядом с проектируемой скважиной, следовательно угрозы загрязнения подземных вод они не несут.

В процессе выполнения данных работ поверхностные и подземные воды, земельный покров и воздушный бассейн подвергаются негативному воздействию в той или иной мере. Для уменьшения данного техногенного воздействия необходимо запроектировать ряд мероприятий по охране окружающей среды. Для этого необходимо выявить источники данных нарушений и загрязнений, и дать их количественную и качественную характеристику, для последующего сравнения с нормами ПДК и ПДУ.

Использование участка работ под бурение скважин, размещение технологического оборудования будет осуществляться в соответствии с действующими нормами и правилами СанПиН 2.1.4.1110-02.

Основной источник загрязнения образуется при проведении буровых работ. Выхлопные газы от буровой установки оказывают негативное влияние на окружающую среду.

Так же возможно загрязнение поверхностных и подземных вод из-за стока использованных вод, образующихся при мытье оборудования и промывке бурильных труб. В процессе проведения работ возможно образование различных отходов - бытовых и производственных. Так появляются источники локального загрязнения литосферы. Складирование мусора и твердых отходов является источником поверхностного засорения, сюда также можно отнести скопление на поверхности пыли и замазучивание.

10.5.1 Охрана атмосферного воздуха

Проектом предусмотрено бурение одной скважины на водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт глубиной 23,5 м. В процессе производства данных работ воздушный покров будет подвергаться негативному воздействию. При эксплуатации буровой установки УРБ-2А2 атмосферный воздух будет загрязняться выхлопными газами, состоящими из окиси углерода, окислов азота, углеводородов и сажи а также пылью, образующейся в процессе бурения. Буровая установка оснащена дизельным двигателем.

Необходимо предусмотреть ряд мер для снижения концентрация выделяемых загрязняющих веществ. Возможно оснащение бурового станка системой пылеподавления, а так же орошение пылящих участков рабочих площадок водой в летнее время.

Перед выездом на полевые работы, в рамках ежегодного технического осмотра, все механизмы проходят проверку на допустимое содержание выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, к работе допускается только исправная техника. Во избежание загрязнения атмосферного воздуха система газораспределения двигателей внутреннего сгорания регулируется таким образом, чтобы содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах не превышало установленных норм.

Таким образом, принятые в проекте решения будут обеспечивать нормативный уровень загрязнения атмосферного воздуха.

10.5.2 Охрана поверхностных и подземных вод

Выборгский район богат водными объектами. Город Светогорск расположен на реке Вуокса. Основной источник загрязнения поверхностных и подземных вод это, в первую очередь, деятельность человека.

В данном проекте опасность загрязнения несут сточные воды, которые были использованы при буровых работах - промывочные жидкости и вода для мытья оборудования.

Данным проектом предусмотрено проведение откачки из скважины. Так же предусмотрен водоотвод, с помощью которого вода будет возвращаться в природную водно-балансовую систему. Кратковременная откачка и отбор проб не приведет к заметным изменениям в общем водном балансе.

Подземная вода, извлекаемая при откачках и сбрасываемая на рельеф или в поверхностные водотоки, не причинит последним какого-либо вреда, поскольку является чистой практически на всем протяжении опытно-фильтрационных работ.

Наибольшему загрязнению подвержены воды четвертичных отложений, так как они гидравлически связаны с поверхностными водами, загрязненными поверхностными отходами.

Проектом предусмотрено вести откачку из осташковского надморенного флювиогляциального горизонта. Горизонт является условно защищенным за счет расположенного выше относительного водоупора. Однако, во избежание загрязнения подземных вод, необходимо организовать зоны санитарной охраны (ЗСО). Они должны располагаться вокруг водозабора в составе трех поясов. Первый пояс - зона строгого санитарного режима. Для этого пояса значение радиуса устанавливается нормативно и равно 50 м. Его назначение - защита места водозабора от случайного или умышленного загрязнения. Граница второго пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что микробное загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами второго пояса, не достигает водозабора. [7]

Q - расход (дебит) скважины, принимается как максимальный заявленный потребителем на расчетный срок эксплуатации;

t - время выживания бактерий. Для второй климатической зоны принимается: 200 суток - для защищенных подземных вод (обычно напорные воды, имеющие водоупорную толщу над кровлей водоносного горизонта); 400 суток - для незащищенных подземных вод (грунтовые воды, или напорные водоносные горизонты, получающие питание из вышележащих горизонтов через литологические окна, либо имеющие прямую гидравлическую связь с поверхностными водами);

m - мощность водоносного горизонта, принимается как среднее значение по площади вокруг скважины;

n_a - активная пористость.

Граница третьего пояса ЗСО, предназначенного для защиты водоносного пласта от химических загрязнений, также определяется гидродинамическими расчетами. При этом следует исходить из того, что время движения химического загрязнения к водозабору должно быть больше расчетного. Обычный срок эксплуатации водозабора - 25-50 лет (10⁴сут).

Пояса химического и микробного загрязнения будут располагаться на территории прилегающего лесного массива.

10.5.3 Охрана земельных ресурсов

Территория работ располагается в пределах г. Светогорск. Твердые отходы производства, выбуренные породы, а также непригодные к дальнейшему использованию материалы будут направляться на соответствующие свалки в установленном порядке.

Для устранения отрицательного влияния горюче-смазочных материалов необходимое для двигателей внутреннего сгорания горючее подвозится с АЗС по мере надобности. Заправка автотранспорта производится на ближайшей автозаправочной станции.

Данный вид работ не наносит серьезного ущерба земельным ресурсам. Механическое нарушение почвы устраняется путем рекультивации почвенного покрова по окончании работ.

10.5.4 Обращение с отходами

По завершению работ необходимо очистить площадку от оборудования и отходов производства. Бытовой и производственный мусор необходимо собрать, а затем вывезти с территории участка работ.

Хранение горюче-смазочных веществ не предусмотрено на площади участка работ, что значительно снижает возможность загрязнения.

Для сохранения почвенно-растительного слоя все перевозки бурового и вспомогательного оборудования проводится по имеющимся автодорогам. Под участки расположения скважин выбраны территории без древесной и кустарниковой растительности с нарушенным почвенным слоем.

11. Технико-экономические показатели

11.1 Проектирование

Проектируемые работы выполняются ФГУГП «Гидроспецгеология» филиал «Гидрогеологическая экспедиция 29 района». Подготовительные и камеральные работы выполняются на базе предприятия в г. Санкт-Петербурге (7-я Советская ул., 5). Полевые работы - на лицензионном участке, расположенном в г. Светогорск, Ленинградская область.

Продолжительность работ (по приказу) - 1 мес (25,4 сут.). Объем работ - 1 комплект ПСД.

Таблица 11.1.1 Расчет затрат труда на проектирование

Вид работ	Ед. изм.	Объемы	Затраты труда, чел/дн	Итого затраты труда, чел/дн	Нормы на 1 чел/дн
			НП	ИГ	ИБ	ИЭ	ТГ
Изучение фондовых и литературных материалов	стр.	2000	1	12			7	20	100,00
Составление текста проекта	стр.	150	6	25	7			38	3,95
Вычерчивание графических приложений	лист	15	1	4			9	14	1,07
Выполнение экономических расчетов	расчет	100	1	10		12		23	4,35
Оформление проекта	проект	1	2	3			1	6	0,17
ВСЕГО			11	54	7	12	17	101

Трудозатраты на проектирование: 101 чел/дн;

Всего по расчету, чел: 101/25,4=3,98 (4).

Начальник партии, чел: 11/25,4= 0,43 (1).

Инженер-гидрогеолог, чел: 54/25,4=2,12 (2).

Инженер по буровым работам, чел: 7/25,4= 0,28 (-).

Инженер-экономист, чел: 12/25,4= 0,47(-).

Техник-гидрогеолог, чел: 17/25,4= 0,67 (1).

(В скобках указывается фактическое количество человек).

Таким образом, в составе группы проектирования 4 человека:

· начальник партии -1;

· инженер-гидрогеолог -2;

· техник-гидрогеолог-1.

11.2 Полевые работы

11.2.1 Организация полевых работ

На этой стадии оформляются все необходимые документы, приводятся в порядок оборудование и инвентарь. К этому периоду относятся ожидание транспорта и другие организационные вопросы.

Полевые работы организуют: начальник партии и инженер гидрогеолог. Продолжительность организации определяется из сметной стоимости, которая составляет 1,5 % от расходов на полевые работы.

11.2.2 Первичное обследование водозаборов

Затраты времени на проведение работ по рекогносцировочному обследованию участка работ рассчитываются по ССН-2, т.66. Категория территории по степени хозяйственной освоенности: 1 - слабо освоенные территории (ССН вып.2, табл. 9). Затраты времени на рекогносцировочное обследование территории приведены в табл. 11.2.1.

...