Назначение гидрологических скважин. Оборудование и использование

Гидрогеологическое бурение и опытно-фильтрационные работы являются основным (и наиболее дорогостоящим) видом исследования гидрогеологического разреза территории практически при всех видах гидрогеологических работ. В то же время они широко используются и при других видах исследований (инженерно- геологических, геокриологических, мелиоративных, разведке месторождений полезных ископаемых и др.).

Способы проходки гидрогеологических скважин, их конструкция,состав наблюдений непосредственно при бурении, помимо строения гидрогеологического разреза, в решающей степени определяются их назначением.

По целевому назначению могут быть выделены следующие основные категории гидрогеологических скважин:

1)картировочные - скважины являются основным наиболее массовым видом скважин, бурение которых осуществляется непосредственно в процессе гидрогеологической съемки. Расчленение разреза осуществляется по керну или шламу, а также с использованием методов каротажа. Проходка картировочных, поисково-картировочных, опытных

и наблюдательных скважин глубиной до 100—150 м с начальным диаметром до 200 мм осуществляется чаще всего вращательным способом с кольцевым забоем (колонковое бурение с извлечением керна) с промывкой водой, слабоглинистым аэрированным раствором или продувкой воздухом.

В сложных и слабоизученных гидрогеологических условиях (частое переслаивание водоносных и слабопроницаемых пород, слабая водообильность, валунно-галечниковые отложения и др.) проходка картировочных и поисково-картировочных скважин осуществляется ударно-канатным способом. Раздельное опробование включает:определение установившегося уровня воды, измерение температуры,отпор проб на химический анализ,проведение пробной откачки

2)Разведочные скважины –бурение которых осуществляется на разных стадиях разведки месторождений подземных вод (изучение определенного водоносного горизонта).Конструкция скважины должна изолировать нужный водоносный горизонт от смежных и обеспечить возможность проведения необходимого комплекса испытаний.

3)Разведочно –эксплуатационные –тип скважин,которые после испытаний передают в эксплуатацию

4)Эксплуатационные –бурятся на продуктивный водоносный горизонт,разведочные исследования проведенные на предыдущих стадиях.

Конструкция скважин должна обеспечить только их нормальную многолетнюю эксплуатацию с проектными величинами дебита и сохранение соответствующего состава и качества воды. Изолируются от смежных горизонтов,так же как и разведочные

Бурение разведочных и эксплуатационных (разведочно-эксплуатационных) скважин с большим (до 1000 мм) начальным диаметром обычно осуществляется ударно-канатным или ударно-вращательным способом. Во многих случаях используется комбинированный способ, при котором верхняя часть разреза проходитсявращательным способом, а эксплуатационный интервал (водоносныйгоризонт) — ударным.

При бурении глубоких разведочных и эксплуатационных скважин (главным образом на водоносные горизонты промышленных и лечебных минеральных вод) наиболее часто применяются роторный и турбинный способы бурения

5)Опытные –используются как скважины, специально пробуренные только для проведения опытных работ (фильтрационных, миграционных и др.), так и скважины других категорий(разведочные, разведочно-эксплуатационные, при соответствующим оборудовании — картировочные). Конструкция опытных скважин во всех случаях должна обеспечить выполнение полного комплекса опробований и испытаний

6)Наблюдательные –оборудуются в комплексе с опытными для фиксирования и изменения характеристик подземных вод,проявляющихся при проведении опытных работ.

Наблюдательные скважины в большинстве случаев проходятся малыми диаметрами и имеют простую конструкцию, поскольку в них чаще всего производятся только замеры уровней и отбор проб воды на анализ.

7) Режимные скважины оборудуются для проведения систематических (длительных) наблюдений за изменением характеристик подземных вод во времени (замеры уровней, температуры, отбор проб на химический анализ).

Основными элементами конструкциигидрогеологических скважин (во всех случаях) являются:

эксплуатационная (водоподъемная) колонна необходимого диаметра,

фильтр (фильтровая колонна с отстойником),

элементы конструкции, обеспечивающие изоляцию опробуемого интервала (водоносного горизонта) от смежных водоносных горизонтов разреза

Диаметр эксплуатационной колонны, который исходя из геологического разреза определяет начальный диаметр проходки скважины, должен обеспечить возможность использования испытательного (расходомеры, испытатели пластов, пробоотборники и др.) и водоподъемного оборудования, предусмотренного техническим проектом.

Фильтры гидрогеологических скважин выполняют две основные функции:

I) предохраняют стенки испытуемого интервала от обрушения;

2) обеспечивают хорошую гидравлическую связь водоносного горизонта со столбом воды в скважине.

Конструкция фильтра определяется главным образом гранулометрическим

составом и состоянием пород водоносного горизонта.

Простейшей конструкцией фильтра являются каркасные (дырчатые

или щелевые), которые используются в трещиноватых скальных и закарстованных породах, а также в крупнообломочных (галечники) при содержании более мелких фракций менее 50%.

В грубо- и крупнозернистых песках применяются каркасно-проволочные фильтры с шагом проволочной обмотки от I до 6 мм.В средне-, мелко-, и тонкозернистых песках используются сетчатые или гравийные фильтры.

Наиболее простым способом изоляции водоносного горизонта от вышележащих интервалов является использование обсадных труб с задавливанием их башмака на глубину нескольких метров в водоупорные породы (глины), перекрывающие водоносный горизонт.Для более надежной изоляции производится сплошная затрубная цементация всей колонны обсадных труб от башмака до устья скважины (или на определенную высоту), или так называемая

манжетная цементация, при которой цементируются отдельные участки затрубного пространства.

Для временной изоляции выделяемых интервалов широко используются различные сальники и тампоны (пакеры) нажимного или пневматического действия, которые извлекаются из скважины после проведения испытаний. При необходимости пакеры устанавливаются выше или ниже испытуемого интервала или изолируют его с двух сторон (сверху и снизу)