УДК 628.11/.12:658.26:004.02
DOI 10.35776/VST.2023.04.03

Баранчикова Н. И., Епифанов С. П., Дытте А. Г.

Гидравлический расчет групповых водозаборов из подземных скважин, оборудованных насосами с частотными преобразователями

Аннотация

Применение частотных преобразователей на групповых водозаборах из подземных источников в системах водоснабжения направлено на экономию электроэнергии, организацию эффективных режимов, повышение технологичности управления, однако без достаточного обоснования не всегда приводит к желаемому результату. Одной из причин этого является отсутствие расчета с помощью эффективной математической модели, описывающей движение воды в водоносных горизонтах, скважинах, водоподъемных трубах и сборных коллекторах с учетом всех необходимых ограничений, в том числе на параметры режима при использовании частотных преобразователей на части или на всех погружных насосах. Модель представлена в виде задачи оптимизации, в которой целевая функция является суммарной потребляемой мощностью всеми погружными насосами, участвующими в работе. Предлагаемая оптимизационная модель позволяет описывать режимы функционирования групповых водозаборов от границы контура питания водозабора до резервуаров. Все ограничения задачи оптимизации можно разделить на три непересекающиеся группы: балансовые, технологические и режимные. Вычислив расходы электроэнергии по всем значимым режимам в течение года и сравнив их с затратами при существующих режимах без использования частотных преобразователей, можно сделать обоснованный вывод о целесообразности применения частотного электропривода, в том числе на один или несколько погружных насосов. Предложенная модель позволяет осуществлять организацию не только эффективных, но и технологически допустимых режимов.

Ключевые слова

преобразователь частоты , водозаборная скважина , водоносный пласт , погружной насос , пьезометрический напор , задача потокораспределения , задача оптимизации , потребляемая мощность , групповой водозабор

bbk 000000

УДК 628.112.24

Ивашечкин В. В.

Долговечные скважины со встроенными системами зафильтровой регенерации

Аннотация

Приведены результаты исследований долговечности 224 вышедших из строя скважин 11 подземных водозаборов г. Минска. Показано, что средний срок службы скважин типовых конструкций составляет 18–22 года, а основными причинами их выхода из строя являются пескование и остаточный кольматаж, не удаляемый обычными ремонтными мероприятиями, проводимыми изнутри фильтров. Представлена новая конструкция водозаборной скважины, оснащенной системой зафильтровой регенерации, состоящей из 4–5 полиэтиленовых закачных трубок (пьезомет­ров). Трубки имеют перфорацию напротив фильтра скважины и выведены на ее устье, смонтированы в затрубном пространстве скважины на внешнем контуре гравийной обсыпки. Предложены технологические схемы реагентной и безреагентной промывки скважин. Показано, что симметричное расположение трубок позволяет осуществлять радиально направленное движение промывного потока в обсыпке при одновременной работе эрлифта или насоса, смонтированного в фильтровой колонне. Рассмотрена технология сооружения скважины. Приведены результаты натурных испытаний системы зафильтровой регенерации новой скважины в режиме гидродинамической промывки гравийной обсыпки от остатков бурового раствора и шлама. Предлагаемая конструкция водозаборной скважины с гравийным фильтром отличается повышенной ремонтопригодностью, простотой и может быть рекомендована для добычи подземных вод из рыхлых водовмещающих пород.

Ключевые слова

водозаборная скважина , гравийный фильтр , зафильтровая регенерация , закачная трубка , прифильтровая зона

bbk 000000

УДК 628.112.24:69.003.13

Фисенко В. Н.

Жизненный цикл погружных центробежных насосов  в водозаборных скважинах

Аннотация

Длительность жизненного цикла (энергоэффективного и рабочего) погружного насоса в водозаборной скважине определяется как характеристиками вскрываемого водоносного горизонта и достигнутыми при строительстве качественными параметрами вскрытия водоносного пласта, так и показателями технического уровня и качества применяемого погружного насоса в части энергосбережения – запасом напора SP_(0,75) в энергоэффективном и SP_(0,7) в рабочем диапазонах расходно-напорной характеристики насоса. Более полное использование жизненного цикла (энергоэффективного и рабочего) погружного насоса в скважине возможно с помощью дополнительных технических средств контроля и регулирования в скважине и на поверхности, а продление цикла – использованием более совершенного энергоэффективного насосного оборудования, разработки которого слабо стимулируются государством, либо проведением ремонтно-восстановительных мероприятий на скважине или искусственным пополнением запасов подземных вод. Показатели технического уровня и качества продукции, заложенные производителем на этапе разработки и проектирования конструкции самого насоса, определяют запас напора на расходно-напорной характеристике насоса в энергоэффективном и рабочем диапазонах, влияют на длительность жизненного цикла погружного насоса в скважине, а следовательно, определяют структуру и величину возможных издержек потребителя насосной продукции и себестоимость поднимаемой воды.

Ключевые слова

водозаборная скважина , погружной центробежный многоступенчатый насос , жизненный цикл насоса , удельный дебит , запас напора в энергоэффективном диапазоне

bbk 000000

УДК 628.112.24:622.24

Романов А. А.

Использование обсадных труб из непластифицированного поливинилхлорида при строительстве водозаборных скважин

Аннотация

Приведены данные о практическом опыте использования труб из непластифицированного поливинилхлорида для строительства водозаборных скважин на примере компании «АкваСтройМонтаж». Рассказано о предпосылках появления технологии, трудностях ее внедрения, полученном экономическом эффекте и других преимуществах. Использование обсадных труб из непластифицированного поливинилхлорида при строительстве водозаборных скважин способствует ускорению работ, снижению себестоимости скважин и др. Выявлены различные закономерности влияния технико-технологических факторов на искривление буровых скважин (например, зависимость от числа шарошек или лопастей долота). Для предупреждения искривления скважин следует уделять особое внимание величине осевой нагрузки на долото и контролировать число оборотов. Эти параметры особенно важны для производительности бурения. Наиболее очевидный способ снижения себестоимости скважин – рост скорости бурения. Опыт компании «АкваСтройМонтаж» подтверждает, что при строительстве водозаборных скважин в России все более широко используют обсадные трубы из непластифицированного поливинилхлорида. Инновационная технология бурения скважин обладает огромным потенциалом и имеет множество преимуществ.

Ключевые слова

водозаборная скважина , буровой раствор , обсадные трубы из непластифицированного поливинилхлорида , искривление ствола скважины , шарошечное до­лото

bbk 000000

УДК 628.112.2

Алексеев В. С., Мартинцов С. М.

К оценке жизненного цикла скважин на действующих водозаборах

Аннотация

Жизненный цикл, или срок полезного использования основных средств, в том числе водозаборных скважин, регулируется Постановлением Правительства РФ от 1 января 2002 г. № 1. Для скважин он составляет 15–20 лет. Кроме того, в системе экологического менеджмента требования к жизненному циклу формулируются системой государственных стандартов РФ, аутентичных ИСО 14000. На основе опыта эксплуатации водозаборных сооружений подземных вод показано, что достижение расчетного срока эксплуатации возможно только при соблюдении требований к подбору фильтров скважин и гравийных обсыпок в режиме водоотбора, минимизирующих гидравлические потери в прифильтровых зонах. Сформулированы рекомендации по реализации этих требований. Предложено на стадии гидрогеологических исследований по оценке запасов подземных вод производить прогнозы их коррозионной активности, а также способности к выделению кольматирующих соединений и биологического кольматажа.

Ключевые слова

водозаборная скважина , экологический менеджмент , прифильтровая зона , жизненный цикл , расчетный срок эксплуатации , гидравлические потери , кольматаж

bbk 000000

УДК 628.112.2

Цымбалов А. А.

Межремонтный период регенерации водозаборных скважин

Аннотация

Ежегодное строительство новых водозаборных скважин, эксплуатация вновь пробуренных и поддержание нормального состояния скважин, построенных еще в период СССР, требуют организации технического обслуживания этого фонда на современном уровне. Поэтому разработка новых методов ремонта скважин в России является актуальной задачей. На основе регионального опыта показано, что поддержание дебита скважины в процессе эксплуатации возможно на основе плановых ремонтных работ. Основным фактором для проведения ремонтно-восстановительных работ является кольматация фильтровой части скважины, которая нарушает водообеспеченность и снижает ее дебит. Для поддержания проектной производительности следует либо создать новый источник, либо выполнять специальные ремонтно-технологические операции по восстановлению прежней работоспособности. Затраты на восстановление скважины составляют 25–30% от стоимости организации нового водозабора. Правильный выбор метода ремонта и межремонтного периода ремонтно-восстановительных работ влияет на долговечность и жизненный цикл скважины. Исходя из региональной практики сформулированы подходы к решению проблемы декольматации. Рекомендованы межремонтные сроки для методов регенерации закольматированных скважин.

Ключевые слова

водозаборная скважина , кольматация , методы регенерации , ремонтно-восстановительные работы , межремонтный период , жизненный цикл скважины

bbk 000000

УДК 628.112.24

Мельникова Т. В., Диденко В. Г., Юркив Н. И.

Разработка биополимерных буровых растворов для строительства водозаборных скважин

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния различных составов буровых растворов на кольматацию призабойной зоны с целью разработки технологических жидкостей, сохраняющих фильтрационно-емкостные свойства пласта и обеспечивающих экологически безопасное строительство и эксплуатацию водозаборных скважин. Применение традиционных глинистых растворов глубоко загрязняет пласт и призабойную зону. Эффективная стабилизация фильтрационно-емкостных свойств пласта обеспечивается при использовании ингибирующих биополимерных буровых растворов с добавлением кислоторастворимого кольматанта, который предотвращает проникновение фильтрата и раствора в пласт, призабойную зону и максимально сохраняет их коллекторские свойства (на 70–80%).

Ключевые слова

водозаборная скважина , кольматация , призабойная зона , фильтрационно-емкостные свойства , проницаемость , буровой раствор

bbk 000000

УДК 628.11.004.69

Тесля В. Г.

Реконструкция водозаборных скважин в сельской местности

Аннотация

Рассматриваются мероприятия по реконструкции простаивающих и действующих скважин сельскохозяйственного водоснабжения. Мероприятия включают восстановление производительности скважин реагентными методами, перераспределение притока к фильтру на ранее не задействованные интервалы с помощью специальных устройств, ликвидацию пескования путем установки дополнительного щелевого фильтра из поливинилхлорида. Рекомендации ориентированы в первую очередь на скважины, каптирующие рыхлые водовмещающие отложения.

Ключевые слова

реконструкция , фильтр , подземные воды , водозаборная скважина , восстановление производительности , пескование , дебит

bbk 000000

УДК 628.112.24

Омельянюк М. В.

Технологии ремонта и восстановления водозаборных скважин

Аннотация

Доля подземных вод для хозяйственно-бытовых и промышленных нужд составляет свыше 60–70% общего объема водопотребления в большинстве субъектов РФ. Для питьевого водоснабжения используются скважины глубиной до 200–500 м, для источников минеральных столовых и лечебно-столовых вод – глубиной до 1000–1500 м. Для обеспечения водой систем поддержания пластового давления нефтяных месторождений требуются скважины глубиной до нескольких километров. Доля бездействующего фонда перечисленных скважин зачастую составляет более 50%. При применении новых технологий ремонта они могут стать источником получения воды без бурения новых скважин. Разработана технология физико-химического декольматажа фильтров и прифильтровых зон водозаборных артезианских скважин питьевого и хозяйственного назначения, а также технические средства для ее реализации.
Разработанные и промышленно апробированные технологические решения и технические средства позволяют про­водить работы по повышению дебита скважин (вплоть до восстановления первоначального дебита, установленного после бурения), при этом финансовые, трудовые и вре­менны’е затраты на проведение ремонтных работ на порядок ниже, чем при бурении новой скважины. Технология волнового гидродинамического воздействия эффективно сочетается с химическими методами воздействия (кислотными обработками), обеспечивая синергетический эффект. Технология и оборудование не вызывают нарушений технического состояния скважины – целостности фильтров, цементного кольца и обсадной колонны. Полученные результаты апробированы при обработке десятков водозаборных скважин питьевого назначения; фактически полученное повышение дебита составляет 30–1150%.

Ключевые слова

подземные воды , водозаборная скважина , дебит , призабойная зона пласта , кавитационная и химическая раскольматация , мониторинг технического состояния скважин , интенсификация добычи