Под вскрытием водоносных горизонтов следует понимать технологический процесс, при котором в продуктивном горизонте образуется выработка для оборудования водоприемной части скважины.
Качество вскрытия продуктивных водоносных пластов в основном определяется способом бурения интервала залегания пласта и типом циркулирующего агента, применяемого при вскрытии. При ударно-канатном бурении практически не нарушается естественное состояние водоносного горизонта, не происходит его глинизация и, как следствие, не требуется проведение сложных работ по вызову водопритока в скважину.
При сооружении водозаборных и дренажных скважин большого диаметра (на глубину до 200-300 м) наиболее эффективно для вскрытия водоносного горизонта, выбирать бурение с обратновсасывающей промывкой водой. При этом дебит скважин увеличивается от 4 до 8 раз по сравнению со скважинами пробуренными с промывкой глинистым раствором и в 2 раза по сравнению с ударным способом.
При выборе типа промывочной жидкости для вскрытия водоносного горизонта вращательным способом можно воспользоваться рекомендациями приведенными в табл.19.1.
Таблица 19.1 Циркулирующие среды, рекомендуемые для вскрытии водоносных пластов
|
Характеристика вскрываемого водоносного горизонта |
Рекомендуемый вид |
|
Скальные, устойчивые породы; мелко - и средне-зернистые пески (при коэффициенте фильтрации kф≤20 м/сут и статическом уровне подземных вод hс=1,5+3м |
Техническая вода |
|
Крупнозернистые и грубообломочные породы |
Полимерные, безглинистые растворы (малоглинистый водный раствор гипана) |
|
Разнозернистые пески; высоконапорный пласт |
Стабильный глинистый раствор с добавкой КМЦ |
|
Мелко- и разнозернистые пески с включением гравия |
Меловые растворы |
|
Слабонапорные тонко- и среднезернистыс пески |
Самораспадающиеся растворы (модифицированный крахмал) |
|
Трещиноватые породы |
Газожидкостные смеси (воздух, аэрирования промывочная жидкость и др. |
|
В районах распространения многолетнемерзлых пород |
Крахмально-солевые растворы. |
Показателем распространения и характера зоны кольматации служит количество отфильтровавшейся жидкости в пласт.
Глубину проникновения глинистого раствора l в поры водоносного пласта, представленного мелкозернистыми песками, рекомендуется определить по формуле Царевича.
(19.3)
где k- коэффициент, учитывающий сопротивление движению жидкости в зависимости от размеров зерен породы, их формы и т.д; ∆P -репрессия на пласт, МПа; τ0 - начальное сопротивление раствора сдвигу, Мпа.
Общее количество фильтрата, попадающее в пласт Ф, складывается из количества фильтратов раствора, поступающего при статических Фс и гидродинамических Фд условиях
Ф=Фс+Фд. (19.4)
При вскрытии неустойчивых водовмещающих пород удельный вес бурового раствора γ подбирают так, чтобы не допустить обрушения стенок скважины, и в то же время предотвратить или свести к минимуму поступления раствора и его фильтра в пласт:
(19.5)
Радиус зоны кольматации трещины (R) рекомендуется определять по формуле
(19.6)
где kш - коэффициент, учитывающий рост осадка шлама в трещине, kш<1; Q - начальный расход потока, л/мин; ε - критическая скорость потока, см/с; ε - ширина щели, см.
Исследования влияния промывочной жидкости на проницаемость породы при бурении геотехнолошческих скважин показали, что главным фактором максимального сохранения естественной проницаемости продуктивных горизонтов, представленных мелкозернистыми песками является сведение к минимуму времени контакта циркулирующей промывочной среды с вскрываемым горизонтом.
Перед вскрытием пласта, содержащего термальные воды рекомендуется (после замены старого раствора) промывать скважину водой со скоростью восходящего потока υв≥0,7 м/с до полного удаления шлама и кольматанта.
При вскрытии пластов минеральных вод скважину рекомендуется промывать минерализованной водой того же состава (обычно полученной из соседних скважин). Плотность ее выбирается с учетом ожидаемого пластового давления.
