Способ эксплуатации высокодебитной скважины на воду кустовых водозаборов

(51) 03 3/00 (2006.01) 03 3/15 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2011/0849.1 26.07.2011 14.06.2013, бюл. 6 Низовкин Вячеслав Михайлович 2190064 2, 27.09.2002483975 , 21.04.20020431507 2, 12.06.199119913239 1, 02.08.200110023454 1, 29.11.2001(54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЫСОКОДЕБИТНОЙ СКВАЖИНЫ НА ВОДУ КУСТОВЫХ ВОДОЗАБОРОВ(57) Изобретение относится к способам эксплуатации и сооружению высокодебитных скважин на воду кустовых водозаборов, конусов выноса предгорий, на ограниченных территорий городов и предназначено для непрерывного водоотбора, контроля и обслуживания ствола центральной скважины,независимо от обслуживания погружных насосов т.е. их регламентным демонтажем. Режимы упругой водоотдачи водоносных горизонтов конусов выноса предгорий длительный период способны поддерживать высокий и неизменный статический и динамический уровень грунтовых вод, а большая мощность водоносов с большой мощностью фильтров скважин обеспечивает водоотбор из одной скважины несколькими высокопроизводительными насосами (ЭЦВ) одновременно, а также на период регламентных замен насосов или регенерации фильтров скважин по патентам ближайших аналогов. Технический результат,беспрерывный водоотбор совмещенный с возможностью осмотра телеустановкой ствола центральной фильтровой колонны труб, ее регенерации и очистки отстойника. По патенту Устройство для регенерации фильтров скважин (варианты). Для этого центральный ствол эксплуатационные колонны 1 скважины 1,4 снабжен вспомогательными эксплуатационными колоннами 2, соединенными с центральной колонной 1,4 патрубками 3 ниже динамического уровня воды и насоса 6, размещенного в них с водоподъемными трубопроводами 7, либо в центральном стволе скважины 1, без вспомогательных колонн 2,снабжен устройством для регенерации фильтров скважин 8, на тросе-подвеске 12 с кабелем 13 и периодически видеокамерой 10 с тросом-кабелем 11. Операции забора воды ведут непрерывно насосами 6, по трубам 7 из вспомогательных эксплуатационных колонн 2, либо колонны 1 и ведут одновременно регламентные работы по замене любого насоса 6, из колонны 1, либо вспомогательных эксплуатационных колонн 2, а регенерацию фильтра 4 ведут автоматом периодически по сигналу датчика воды 9,одновременно с водоотбором посредством устройства 8, а периодически из-за пескования скважины ведут и осмотр фильтра 4, монтаж видеокамеры, перемещая ее вдоль всего фильтра 4 для определения зон пескования в фильтре создают одновременно механическое воздействие колебанием до 15-30 мин нормально продольной оси ствола фильтра, чем перекрывают полости и каналы зафильтровых зон поступления песка в ствол фильтра скважины. Изобретение относится к способам эксплуатации скважин водозаборов и может быть использовано для высокодебитных скважин на воду конусов выноса предгорий, на ограниченных территориях,кустовых водозаборов городов. Известен способ водоснабжения из укрупненных водозаборов системы совмещенных скважин с центральной высокодебитной скважиной (с. 159 рис. 1,4,8 книга Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод Стройиздат 1990 г) авторы Н.А.Плотников, В.С.Алексеев. Однако эксплуатация таких высокодебитных скважин осуществляется не эффективно, т.к. в ней размещен только один насос, который имеет КДП системы скважинанасос, уже через 2 года не более 30 при паспортном КПД насоса до 80-90, а перерасход электроэнергии составляет не менее 1520 даже в самых производительных скважинах, а любая замена насоса или регенерация фильтра связана также с длительной остановкой скважины. Известна так же двухколонная конструкция скважины см. напр. АС кл. Е 03 В 3/18 1448002,содержащая две эксплуатационные колонны и один фильтр. А цель способа эксплуатации такой 2-х колонной конструкции преследовала эффективное использование нижнего более продуктивного слоя у подошвы водоносного пласта. Однако такой способ эксплуатации имеет большие капитальные затраты в глубоких скважинах т.к. обе колонны доведены до отстойника, а так же снижается дебит против дебита пласта, т.к. к основной колонне ниже фильтра приварена вторая колонна без фильтра перекрывающая на 1/3 фронт подхода воды в зону фильтра первой колонны, а осмотр основной скважины возможен только после остановки и демонтажа насоса, а ее регенерация фильтра неизбежно вызывает остановки второго насоса т.к. весь осадок (песок) выпадает вниз и выведет быстро насос из эксплуатации при его работе. Как более близкой по технической сущности и достигаемому результату является скважина и способ е эксплуатации патент РФ 2190064 в которой, способ оптимальной эксплуатации ведут путем периодической регенерации фильтра скважины гидравлическим ударом по времени за 1 цикл продолжительностью 0,1 сек 2-3 раза и предварительно прикладывают нормально оси вибрационную нагрузку не более 5 мин ударным механическим вибратором. Однако данный способ не обеспечивает работу скважины в периоды монтажа-демонтажа погружных насосов,не позволяет вести телеинспекцию зоны фильтра скважины во время работы насоса т.к. насос перекрывает фильтр в зоне динамического уровня воды в скважине. Техническим результатом данного способа является сокращение энергозатрат на водоподъем,повышение производительности,качество оптимальной эксплуатации скважины и сокращение издержек эксплуатации при регенерации,телеинспекции. 2 Указанный результат достигается тем, что регламентные поочердные остановки и демонтажи насосов ведут одновременно с водоотбором,другими насосами, регенерацией фильтра и его телеинспекцией, одновременно без остановки работы центральной фильтровой колонны труб при водоотборе путем периодического демонтажа насосов и регенерации фильтра с периодичностью в зависимости от качества воды, устройством для регенерации фильтров скважин. Постоянно размещенным в отстойнике фильтра периодически по регламенту 1-2 раза цикл регенерации продолжительностью 3-5 мин или 15-20 мин в старых скважинах по 2-3 раза, в автоматическом режиме, от датчиков, динамического уровня воды в центральной скважине,а периодическую телеинспекцию зон пескования и кольматации фильтра ведут по сигналу датчиков динамического уровня воды и песка, в скважине, одновременно, в автоматическом режиме, либо по регламенту при е(переустановка) и периодическом монтажедемонтаже очередности в каждой скважине водозабора. Сущность(способа эксплуатации высокодебитной скважины поясняется чертежами,где на фиг.1 приведена схема для размещения в плане устройств и оборудования (вид сверху), на фиг.2 - общий вид в разрезе, на фиг.3 - фрагмент варианта продольного разреза эксплуатационной колонны для большой мощности буровых станков с диаметрами верхней части ствола скважины 9001200 мм. Для осуществления способа скважина содержит центральную скважину,состоящую из эксплуатационной колонны труб 1 фильтровой колонны труб 4, отстойника 5, устройства регенерации фильтра 8, устройства телеинспекции фильтра 10, с кабелем 11, датчиком динамического уровня воды 9,и вспомогательные эксплуатационные колонны труб 2, с погружными насосами 6, водоподъемными трубопроводами 7 см. фиг.1, 2, либо в верхней части только из центральной эксплуатационной колонны 1 без вспомогательных колонн 2 см. фиг.3. Способ эксплуатации данной скважины 1,2,4 заключается в обследовании устройством телеинспекции 10, фильтра 4 после освоения и в процессе периодической или длительной эксплуатации скважины, для чего, запускают последовательно погружные насосы 6, и по трубопроводом 7, ведут подъм воды из скважины и в процессе откачки одновременно ведут замеры производительности насосов 6 для идентификации и согласования их производительности с мощностью,водоотдачей водоносного горизонта, определяя и совмещая оптимальный и максимальный расход скважин и насосов 6, и также пригодность скважины 1,2,4,5 к длительной эксплуатации и одномоментно либо последовательно с телеинспекцией ведут регенерацию фильтра 4, устройством 8 по патенту 2329372 (вар 1.) и осуществляют разглинизацию и доосвоение зафильтровых зон скважины и зон пескования скважины трудно осуществляемого процесса обсыпки фильтра 4, а в процессе эксплуатации автоматически от датчиков динамического уровня воды 9, устройством 10,определяют одновременно зоны пескования и кольматации фильтра и исключают места образования этих процессов для чего осуществляют регенерацию этих зон устройством 8. Использование способа позволяет выполнять все операции по водоотбору, регенерации фильтров,замене насосов и телеинспекции фильтра и ствола скважины вести одновременно, повышая КПД скважин. Оптимальная эксплуатация данной вертикальной скважины на воду с наличием в ней центральной эксплуатационной и фильтровой колонны с устройством для регенерации фильтра и телеинспекции и в вариантах вспомогательных эксплуатационных колонн с насосами, возможна путем совмещения этих операций. По регламенту, либо аварийно, останавливают и демонтируют погружной насос 6, при работе следующих,одномоментно от датчиков динамического уровня воды 9, в центральной эксплуатационной 1 фильтровой колонне 4,5 ведут при постоянном водоотборе и визуально ведут на мониторе устройство 10 осмотр зоны обработки фильтра 4 по времени 3-5 мин или 15-20 мин,исключая пескование прифильтровых зон скважины против отверстий перфорации и кольматацию зафильтровых зон и фильтра 4 не имеющего перфорации, после периодического его монтажадемонтажа в скважину (по вар 2). Данные расчетов работы высокодебитной скважины на воду приведены в таблице 1. Скважина состоит из центральной колонны труб,1,4,5, соединенных в потан, внутрь или снаружи из эксплуатационной 1,2 фильтровой колонны 4 и отстойника 5 с размещенным в нем устройством для регенерации фильтров 8 с тросом 12 и кабелем 13 по патенту 2329372, устройства для телеинспекции 10 с кабелем 11 и датчика 9 динамического уровня воды в скважине центральной колонны 1 в вариантах дополнительно снабжена вспомогательными колоннами 2(1-3 шт) совмещенными с колонной 1 под динамическим уровнем, в которых установлены на водоподъемных трубах 7, погружные насосы 6. Погружные насосы последовательно запускают в работу после остановки или замены, в процессе эксплуатации замеряют прибором их производительность и динамический уровень воды центральной скважине 1,4 доводят ее до макс допустимой без выноса песка из затрубного пространства и фиксирует этот дебит скважины датчиком по динамическому уровню воды,первоначально после освоения и разглинизации скважины и в процессе ее эксплуатации после кольматации, а при выносе песка из фильтра в этой зоне ведут обработку фильтра путем механического,ударного воздействия нормально продольной оси скважины устройством 8 патенту РФ 2329372 в течении 3-5 минут в новых и 15-20 минут в старых скважинах, а телеинспекция этих зон фиксирует прекращение выноса песка. Ввиду паспортной производительности КПД 8090 насоса и системы скважина-насос с 30-типовышена до КПД насосов, которые в конусах выноса предгорий размещены близко от поверхности земли (5- 60 м), а вертикальные вспомогательные колонны с насосами выполнены с минимальными потерями напора на входе воды в насос 6 при 0,8-,2 м/сек, что обеспечивает экономию эл.энергии каждого насоса ЭЦВ -12- 160100 не менее 15000 квт в год. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ эксплуатации высокодебитной скважины на воду кустовых водозаборов, путем оптимальной эксплуатации одной фильтровой и эксплуатационных колонн труб одной скважины с погружными насосами,с периодической остановкой, телеинспекцией и регенерацией прифильтровой зоны и фильтра с удалением песка и осадка из нее и отстойника с остановкой насосов, их демонтажем отличающийся тем,что периодические телеинспекции и регенерации фильтра и регламентные замены насосов вспомогательных или центральной эксплуатационных колонн ведут совместно, либо поочердно, параллельно с водоотбором из центральной эксплуатационной и фильтровой колонн, а для идентификации и согласования параметров водоотдачи водоносного горизонта после разглинизации и освоения прифильтровой зоны и фильтра ствола новых скважин,эксплуатируемых 2-3 года и длительно эксплуатируемых скважин, ведут осмотр всей высоты зоны фильтра для полной е разглинизации,одновременно определяют и исключают зоны пескования, прикладывая в них механические колебания нормально продольной оси скважины на время 3-5 мин в новых и 15-20 мин в старых от 2-х до 5-ти раз для смещения обсыпки посредством ударного воздействия на внутреннюю стенку трубы фильтра скважины.