Реферат Татура И.И. водоснабжение. Женийводоснабжения

• Название: Женийводоснабжения
• Анкор: Реферат Татура И.И. водоснабжение
• Дата: 17.06.2021
• Размер: 1.17 Mb.
• Имя файла: Tatura_-_Rekonstruktsia_sistem_i_sooruzheniy_vodo.docx
• Тип: Документы; #218525
• страница: 4 из 20

о

					/
				,,/	V
			/.,
	/ /
/ V

О 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8

п, 1/с

а б

Рис. 1.3. Расходометрия скважины: а схема расходометрического исследования фильтра скважины при нагнетании: 1 - частота вращения крыльчатки; 2 - фактическая по­ дача скважины; 3 - теоретическая подача скважины; 6 - градуировочный график скважин­ ного прибора ПС-36М (начало)

Рис. 1.3. Расходометрия скважины: в - схема преобразования часто-п.1 вра­ щения крыльчатки в электрический сигнал (окончание)

т

540 (j)"

в

На рисунке видно, что в интервале 60-56 м от поверхности земли фильтр скважины полностью закольматирован и не работает. На участке 56-52 м фильтр частично засорен и лишь на отметках 52-48 м расход воды через фильтр максимальный. После соответствующей обработки фильтра выполняют повторную расходометрmо.

Этим же прибором можно определить места притока или поглощения воды через обсадii'ые трубы (при наличии свищей в них) и сальники вслед­ ствие нарушения их герметичности и др.

3. Восстановление дебита скважины

Механическая очистка поверхности фильтра

Наиболее простым приспособлением для очистки фильтра от осадков явля­ ется механический ерш (рис. 1.4, а), который опускают в скважину на тросе или штангах. При движении ерша вниз-вверх внутренняя поверхность фильтра очищается от отложений. При механической очистке ствола сква­ жины от продуктов коррозии применяют скребок (рис. 1.4, б) или ерш с улавливателем (рис. 1.4, в), обеспечивающим одновременно с очисткой сбор и накопление удаляемых осадков. ,

Конструкция ерша со спиральной намоткой показана на рис. 1.4, г.

Спиральная намотка из нержавеющей проволоки обеспечивает враща­ тельное движение ерша и позволяет качественнее производить чистку фильтра.

Для разглинизации скважины и восстановления пропускной способно­ сти фильтра после кольматации фильтрующей поверхности солевыми от­ ложениями и механическими примесями применяют гидроерш (рис. 1.4, е). Фильтр рекомендуется промывать сверху вниз.

1

2
3

4

5

6


7


Рис. 1.4. Приспособления для очистки фильтров скважин от отложений: а - механи­ ческий ерш; 6 - скребок; в - ерш с улавливателем; г - ерш со спиральной намоткой проволоки; д - rидроерш; е - схема работы rидроерша; / - муфта бурильных труб; 2, 6 - поршни; З - про­ мывочные насадки; 4 - муфта; 5 - обратный клапан; 7 - механический ерш с грузом

Электрогидравлическая. обработка фw,ьтров

Этот метод основан на использовании электрического разряда высокого напряжения (около 50 ООО В) в воде между электродами разрядника, кото­ рый опускают в зону размещения фильтра. Кольматирующий осадок на фильтрах разрушается ударными волнами, возникающими во время прохо­ ждения электрического разряда. Установка для электрогидравлической очистки фильтров скважин монтируется в закрытом кузове автомашины.

Время обработки фильтра в каждом конкретном случае t₀₆P рассчитыва- ется по формуле, мин,

(1.1)
где Т - время обработки I м фильтра, равное 5-8 мин; Lcp - длина фильтра скважины, м.

Длина очищаемой зоны при неподвижном разряднике определяется сле­ дующим образом, м:

L= 1,6D, ^(1.2)

где D- диаметр фильтра скважины, м.

Электрогидравлическая обработка фильтров скважин наиболее эффек­ тивна в случаях химической и электрохимической кольматации фильтров солевыми и железистыми отложениями, механического засорения рабочей части фильтров породами водоносных горизонтов, цементации пород при­ фильтрового пространства скважин и т.д. Применение этого способа очист­ ки фильтров позволяет, при незначительных затратах по сравненmо с дру­ гими методами, добиться максимального восстановления производительно­ сти скважин, снизивших свой дебит.
Свабирование сква:жин

Для восстановления производительности скважин возможно применять их свабирование. Этот метод заключается в следующем. Своеобразный пор­ шень-сваб с определенной скоростью погружается в скважину. При этом через столб воды на забой и стенки фильтра передается давление, что при­ водит к частичному освобожденmо отверстий сетки от кольматирующего материала. Затем резк1-1й подъем сваба создает в скважине вакуум, под дей­ ствием которого вода с большой скоростью устремляется в скважину, очи­ щая поверхность фильтрационного пласта и фильтра от осадков и механи­ ческих примесей (рис. 1.5).

Продолжительность работ по восстановлению дебита скважины сваби­ рованием 1-2 смены. Прирост дебита скважины может составлять от 5 до 20 м³/ч.


7

Рис. 1.5. Конструкция сваба:

/ - обратный клапан; 2 - стальная труба; 3 - переходник; 4 - разгрузочное отвер• стие; 5 - стопорный болт; 6 - съемный фланец; 7 - резиновая манжета; 8 - стяж• ной болт; 9 - опорный фланец
Обработка скважин сухим льдом

Суть этого метода состоит в том, что в скважину опускается контейнер с сухим льдом, который устанавливают в начале на расстоянии 0,2-0,З м выше статического уровня. Затем на буровых штангах монтируют уплот­ няющее устройство, в которое входят ряд фланцев и самоуплотняющаяся эластичная манжета, а также клапан избыточного давления и сливная труба. После окончания монтажных работ в скважину вводят биоцидную добав­

ку (ингибитор коррозии) и опускают контейнер с сухим льдом на 10-15 м в воду. При этом происходит реакция твердой углекислоты с водой и выде­ ление большого количества углекислого газа.

Вследствие ограниченного воздушного пространства над поверхностью воды мгновенно создается избыточное давление газа, под действием кото­ рого происходит самоуплотнение эластичной манжеты и выдавливание столба воды через фильтр и прифильтровое пространство в водоносный горизонт.

При определенном установленном давлении открывается вмонтирован­ ный в самоуплотняющуюся манжету клапан, происходит сброс избыточно­ го давления газа до нуля. Под действием гидродинамического давления

пласта вода из водоносного горизонта через прифильтровое пространство и рабочую часть фильтра с большой скоростью поступает в ствол скважи­ ны. При быстрой смене уровня воды в скважине происходит многократное возвратно-поступательное движение воды через фильтр и прифильтровое пространство до полного растворения сухого льда в воде и соответственно интенсивная многократная промывка и очистка рабочей части фильтра и прифильтровоrо пространства от продуктов коррозии и солевых отложе­ ний. Растворению солевых отложений также способствует углекислота.
Ультразвуковой и вибрационный методы обработки фw,ьтров

Производительность скважин можно восстановить методом ультразвуковой обработки фильтров (рис. 1.6, а).

При распространении ультразвуковых волн в воде наблюдается ультра­ звуковая кавитация, сопровождающаяся действием высоких переменных давлений, достигающих сотен тысяч атмосфер. Под действием этих пере­ менных давлений, возникающих в звуковой волне в местах неоднородности (газовые пузырьки, взвешенные твердые частицы), жидкость в полупериод разряжения разрывается с образованием множества кавитационных каверн, а затем в полупериод сжатия эти полости захлопываются или начинают пульсировать (рис. 1.6, б). Процесс захлопывания полости происходит за несколько микросекунд и сопровождается распространением ударной вол­ ны и рядом других явлений. При этом на рабочей поверхности фильтра происходит отделение осадка от материала фильтра вследствие нарушения сил сцепления между частицами осадка и металлом.
Р,МПа А
б
Рис. 1.6. Очистка фильтра ультразвуком: а схема монтажа ультразвуковой установки в скважине; 6 - график движения ультразвуковых волн; 1 - фильтр; 2 - водоподъ­ емные трубы; 3 - резиновый тампон; 4 ультразвуковой снаряд

^а,:'i.,.t:, ,.,,⁰-,;·r, · \.,.,· -- -;,,,11.){u-.; l,'<\:'l- 1_;'
.-,--:Т";f!t'";'"1i,y• t 17

..l. J QfjЯ"! _7't'\i'"' . ;:ilfЦ J }{?


·i\ .. j
r.н. - J:- .· I;r'! r1;;·:': :,, ,


' ( .. . jJ'· ' I • "J

Источником ультразвуковых колебаний является генератор УЗГ-2,5 мощностью 7,5 кВт.

Сущность вибрационного метода очистки фильтров заключается в том, что во время обычной промывки или откачки в скважине периодически возбуждается интенсивная вибрация находящегося в ней водяного столба с помощью рабочего органа, расположенного в зоне фильтра. Выпускают следующие типы вибрационных установок: ВУР-1, ВУР-2, ВУР-3 и ВУР-4.

Продукты коррозии и солевые отложения откачиваются вместе с водой эрлифтом.

Рациональная продолжительность межремонтноrо периода при пневма­ тической обработке скважин в рыхлых отложениях не превышает шести месяцев, а при обработке скважин в трещиновых полускальных породах (каркасные фильтры) 2-3 года.
Обработка фW1ьmров реагентами

Восстановление дебита артезианских скважин путем реагентной обработки основано на принципе растворения солевых и железистых осадков, закупо­ ривающих рабочую поверхность фильтра и прифильтровоrо пространства. Метод применяют для скважин, пласты которых представлены карбонат­ ными породами: известняками, доломитами и другими, при использовании меловых (карбонатных) растворов в процессе вскрытия водоносного пла­ ста, а также в случаях, когда подземные воды имеют повышенное содержа­ ние солей карбоната кальция, магния и др.

Для очистки фильтров скважин используют поверхностно-активные ве­ щества (ПАВ) и соляные кислоты совместно с ингибитором - катапин К - 1:250. Соляно-кислотной обработке предшествует механическая очистка внутренних поверхностей фильтра ершом и откачка шлама эрлифтом.

Кислоту в скважину заливают через заливную трубу диаметром 32--40 мм, опущенную до рабочей части фильтра. После заливки всей порции кислоты трубу извлекают. Устье скважины герметизируют. К одному из патрубков подается сжатый воздух от компрессора или баллона с азотом. Происходит задавливание соляной кислоты в зафильтровое пространство скважины, вследствие чего солевые отложения на фильтре и в прифильтровой зоне рас­ творяются. По истечении одного часа давление внутри скважины сбрасыва­ ется и соляная кислота восстанавливает свой первоначальный уровень. Такие операции проводят 5-6 раз. После этого откачивают воду из скважины эр­ лифтом не менее восьми часов.

При обработке блочных фильтров вместо соляной кислоты используют полифосфаты, которые в отличие от кислот не разрушают фильтры.

В скважинах, длительное время находившихся в эксплуатации, для эф­ фективного восстановления производительности рекомендуется провести

предварительное разрушение кольматирующих образований с использова­ нием импульсных методов и последующую реагентную обработку.
Пиротехнические методы обработки фильтров

Очистка фильтров и прифильтровоrо пространства может осуществляться с помощью взрыва торпеды детонирующего шнура (ТДШ). Процесс очист­ ки фильтра заключается в следующем. В момент взрыва в жидкость уходит особый вид возмущения - ударная волна, распространяемая в радиальном направлении.

Встречаясь с преградой, ударная волна частично отражается от нее и час­ тично проходит в зафильтровое пространство. Благодаря кратковременности действия давление не разрушает фильтр, но резкий сильный удар, наносимый ударной волной, вызывает разрушение осадка. Затем наступает вторая фаза действия взрыва - удаление разрушенного осадка из отверстий фильтра в результате пульсации газового пузыря, образовавшегося при взрыве.

Для очистки фильтров скважин от продуктов коррозии и солевых отло­ жений также можiю использовать упрощенные конструкции торпед ДШ. Торпеда ДШ состоит из заряда, детонирующего шнура ДШ-В, содержащего 12,5 r взрывчатого вещества на метр длины, электродетонатора ЭД-8-56 или ЭДС, крепежных приспособлений и кабельной головки.

Для восстановления дебита скважин используют фугасные торпеды: ТШ-35; ТШ-43; ТШ-50; ТШ-65; ТШ-84; Ф-2 и др.

Дебит торпедированной скважины рекомендуется рассчитывать по формуле

Q = ₂пkФ т



-Р
Р.

пл дин ,

1/r-1/ Rвл
(2.3)

где kФ - коэффициент фильтрации трещиноватой породы, м/сут; т - мощ­ ность пласта, м; Рпл - пластовое давление, мПа; Рдин - динамическое дав­ ление при откачке, мПа; r - радиус скважины, м; Rвл - радиус влияния

скважины, м.

Взрывную очистку можно производить во всех достаточно прочных конструкциях фильтров (стальных дырчатых и щелевых, проволочных, сет­ чатых и др.).

Способ очистки фильтров с помощью взрыва нежелателен для скважин с обсадными трубами из асбестоцемента. Не допускается взрывным спосо­ бом очищать керамические и блочные фильтры.

Скважины в рыхлых отложениях рекомендуется обрабатывать через 2-5 лет их работы, но не более 3-4 раз за весь период эксплуатации. В тре-

щиноватых полускальных породах ориентировочная продолжительность межремонтноrо периода скважин 4-6 лет.
Очистка фW1ьmров 11алuвом воды

Очистку фильтра и прифильтровоrо пространства можно осуществлять промывкой чистой водой. При этом воду нагнетают следующими способа­ ми: наливом воды в ствол скважины или поинтервальной промывкой фильтра водой, нагнетаемой в скважину через бурильные трубы и пакерное устройство.

При нагнетании (наливах) воды непосредственно в ствол скважины рас­ ход ее должен быть больше, чем ожидаемый дебит. Для этого к восстанав­ ливаемой скважине с помощью переключений на напорном водоводе от 3-4 работающих скважин подается вода. Продолжительность нагнетания воды в ствол скважины 2-3 суток. Эффективность очистки фильтров и при­ фильтрового пространства контролируется в процессе производства работ понижением уровня воды, поглощаемой пластом, через одинаковые проме­ жутки времени. Данные наносят на график (рис. 1.7). Если кривая пониже­ ния уровня, полученная при очередных замерах, совпадает с предыдущей кривой, то эффект промывки достигнут.

20 40

S.м

Рис. 1. 7 График эффективности очистки фильтра и прифильтрово­ го пространства скважины путем нагнетания воды в ствол

Промывка фильтров наливом воды рекомендуется для скважин со ста­ тическим уровнем воды Н ст = 40 - 50 м и с цельной колонной (без перехо­

дов) обсадных труб.

При отсутствии таких условий рекомендуется поинтервальная промывка фильтра с помощью бурильных труб и пакерноrо устройства.

Давление воды определяют по формуле

(1.4)

где Ргор - полное горное давление, мПа; Рnл - пластовое давление, мПа;

ЛР - гидравлические потери в бурильных трубах, м.

Дебит скважин, восстановленных способом нагнетания воды в пласт, увеличивается на 10--30 м³/ч.

2. 
   Реконструкция водозаборных сооружений из открытых источников
   

Чаще всего возникает необходимость реконструкции водозаборных со­ оружений из-за потребности забора большего количества воды. Однако к такой необходимости могут привести и изменяющиеся в худшую сторо­ ну условия забора воды. Таким образом, можно выделить два направления реконструкции:

• 
  улучшение у довий работы и снижение степени отрицательного воз­ действия природных и других факторов;
  
• 
  реконструкция непосредственно элементов водозаборного сооружения. При наличии общих благоприятных условий работы водозабора его производительность может быть увеличена за счет замены насосно­ энергетического оборудования, разумеется, при возможности увеличения забора воды из источника. В этом случае необходимо проверить пропуск­ ную способность всех коммуникаций и провести профилактические меро­ приятия на водоприемниках: расчистить русло, углубить перекаты, обеспе­ чить шугозащиту и т.д. Может возникнуть необходимость расширения или
  

устройства дополнительных водоприемных окон.

Чаще всего наряду с заменой оборудования требуется строительство до­ полнительных водоприемников, самотечных или сифонных линий и напорных водоводов, которое может осуществляться в зависимости от местных условий по схемам 1.8, а, 6. При этом целесообразно строительст­ во дополнительных оголовков с самостоятельными самотечными или си­ фонными трубопроводами.

Дополнительный оголовок рекомендуется вынести дальше в русло реки или, наоборот, приблизить к берегу, т.к. за период, предшествующий экс­ плуатации водозабора, могли измениться гидрологические условия, требо­ вания других водопользователей, появиться новые конструкции водопри­ емников и т.д. По подобным схемам осуществлялась реконструкция водо­ заборов в городах Екатеринбурге, Томске, Барнауле. После нее в комплексе одного водозабора действует до 5 и более водоприемных оголовков и 2-3 береговых колодца.





Рис. 1.8. Схемы реконструкции речных водозаборов: / водоприемные ого:ювки; 2 - самотечные или сифонные линии; 3 - береговой колодец, совмещенный с насосной станци­ ей I подъема; 4 - рас111убные оголовки; 5 - водоприемный ковш; 6 - береговой водоприемник; 7 - соединителышй трубопровод для переключения водопроводов; пунктир - первоначальные сооруженf1я; двойная линия - сооружения последующего ра:Jвития
Для увеличения надежности работы водозабора рекомендуется устрой­ ство дополнительного водоприемника, возможно, даже простейшей конст­ рукции, что позволяет в экстремальных условиях предотвратить полную остановку водозабора (рис. 1.8, в).

В случае невозможности дальнейшей эксплуатации русловых водопри­ емников из-за сложных условий можно устроить ковшевой водозабор (рис. 1.8, г).

В ситуации, когда забор воды у берегов береговым водоприемником становится невозможным из-за интенсивного отложения наносов, пониже­ ния уровня воды в реке и других проблем, реконструировать водозабор можно, устроив дополнительный русловой затопленный водоприемник (рис. 1.8, д).

Когда исчерпаны возможности замены насосно-энергетического обору­ дования, осуществляется строительство дополнительных насосных станций 1 подъема (рис. 1.8) (вид с переключениями на напорных водоводах, а ино­ гда и на всасывающих линиях). Такое решение приводит к взаимному ре­ зервированию насосно-энергетического оборудования.

Отрицательное влияние на работу водозаборов преимущественно из во­ дохранилищ (шуга, наносы и т.д.) оказывают вдольбереговые течения, а так­ же градиентные, плотностные и компенсационные. Скорость вдольбереговых течений может достигать 1-2 м/с у пологих берегов и до 3 м/с - у крутых. Возникают также течения в прибойных зонах под воздействием волн, подхо­ дящих к берегу под острым углом. На изгибах берегового склона направле­ ние вдольберегового течения отклоняется от берега, а сформировавшийся поток транспортирует на большие глубины наносы, шугу, планктон и т.д. (рис. 1.9). В работе водоприемников, оказавшихся в зоне распространения этого потока, и возникают отмеченные выше осложнения.

Для обеспечения устойчивой работы водоприемников в отмеченных ус­ ловиях необходимо располагать их вне зоны распространения вдольберего­ вых течений или применять специальные сооружения и устройства (шпоры, буны), изменяющие направление вдольберегового течения (рис. 1.9).


Рис.1.9.Вдольбереговые течения на водохранилищных водозаборах: а- водопри­ емник подвержен воздействию вдольбереrовых течений; 6 - водоприемник не подвержен воздействию вдольбереrовых течений; в - вдольбереговые течения при наличии взвесепе­ рехватывающей шпоры; / - водоприемник; 2- подводящие трубопроводы; 3- береговой колодец; 4,5- вдольбереrовые течения при различных направлениях ветра; 6- взвесепе­ рехватывающая шпора

В случае невозможности строительства шпор или бунов реконструкция должна заключаться (как и на речных водозаборах) в строительстве дополнительных водоприемников вне зоны вдольбереrовых течений.

При реконструкции ковшовых водозаборов также целесообразно заменять насосно-энерrетическое оборудование станций I подъема, осуществлять строительство дополнительных водоприемников в ковшах, устройство шуга­ и наносозащитных шпор и струенаправляющих стенок.