Влияние свойств глинистых растворов на водоотдачу

В СССР для водоснабжения и осушения сооружается огромное количество водозаборных и водопонижающих скважин. При буре­нии скважин на воду основной задачей является получение из водо­носного горизонта необходимого количества воды, что определяется в основном гидрогеологическими условиями данного разреза. Часть из буримых скважин имеет полный приток воды, и погружные насосы в таких скважинах работают с полной нагрузкой. Однако более 70% пробуренных на воду скважин оказываются малодебитными, а часть и совсем безводными.

Чем меньше дебиты скважин, тем большее их количество необ­ходимо пробурить для того, чтобы обеспечить в достаточном коли­честве водой тот или иной населенный пункт, промышленное пред­приятие или сельскохозяйственную ферму. Поэтому стремятся увеличить дебиты скважин и уменьшить их количество.

В результате изучения керна или шлама, наблюдения за состоя­нием глинистого раствора, каротажных измерений определяют мощность водоносного горизонта, его литологический состав, гидро­геологическую характеристику водовмещающего пласта. Однако эти исследования не могут дать исчерпывающих сведений о про­дуктивном горизонте, они дают, лишь предварительную характе­ристику, необходимую для определения интервалов водоносных горизонтов, подлежащих опробованию, а в дальнейшем промыш­ленному вводу в эксплуатацию.

Таким образом, опробование является пока единственным спо­собом определения перспективности водоносных горизонтов. Для этого в процессе бурения скважин необходимо раздельно опробо­вать все водоносные горизонты с тем, чтобы выбрать для эксплуа­тации наиболее водообильный.

При опробовании горизонтов необходимо снижать гидростатиче­ское давление жидкости на испытываемый горизонт для обеспечения притока из пласта. По получении притока берут пробы воды на хими­ческий и бактериологический анализы, измеряют дебит и удельный дебит. Эти данные необходимы при промышленной оценке опробуе­мого водоносного горизонта. Технически грамотное вскрытие про­дуктивного пласта значительно влияет на первоначальный дебит, а впоследствии на общую водоотдачу пласта.

Буровыми организациями, ведущими бурение водяных скважин, за последнее время накоплен опыт по вскрытию и опробованию водоносных горизонтов, однако этот опыт не всегда правильно применяется в конкретных гидрогеологических условиях из-за недостаточной квалификации исполнителей буровых работ, особенно в мелких буровых организациях.

Роторный способ бурения скважин на воду в системе треста Пром- бурвод и других организациях нашел более широкое применение лишь несколько лет тому назад. По мере внедрения роторного способа бурения непрерывно накапливался и систематизировался опыт по сооружению водяных скважин. Эффективность роторного способа бурения водяных скважин во многом зависит также и от того, как поставлена гидрогеологическая служба.

При вскрытии продуктивного водоносного горизонта под влия­нием разности давлений столба циркулирующего глинистого рас­твора в скважине и пластового давления водоносного горизонта часть воды вместе с частицами глины проникает в пласт. Частицы

глинистого раствора, проникая в поры и трещииы пласта, снижают проницаемость призабойной зоны водоносного горизонта, что при­водит иногда к значительному снижению притока пластовой воды в скважину.

Для уменьшения вредного влияния отфильтровывания и глини­зации водоносного горизонта применяют высококачественные гли­нистые растворы с незначительной водоотдачей, образующие тонкую глинистую корку на стенках скважины. При откачках глинистая корка размывается и выносится на дневную поверхность, что соз­дает благоприятные условия для притока воды из пласта в сква­жину. Не менее важно своевременно опробовать намеченный к испы­танию пласт; при этом необходимо обеспечить минимальный срок пребывания эксплуатационного горизонта под воздействием глини­стого раствора.

Пласт вскрывают следующим образом: бурят скважину до кровли водоносного горизонта, опускают обсадную колонну и цементируют ее. После этого приступают к разбуриванию водоносного горизонта. При устойчивом разрезе стенки пласта оставляют открытыми, а при наличии неустойчивых пород спускают колонну с фильтром против продуктивного пласта. Иногда ствол скважины углубляют не­сколько ниже водоносного горизонта, спускают колонну с фильтром, а затем производят так называемую манжетную заливку, т. е. цемен­тируют только часть колонны обсадных труб выше кровли водо­носного горизонта.

При вызове притока воды и освоении скважин разглинизируется водоносный горизонт, т. е. разрушенная глинистая корка со стенок скважины выносится на поверхность и глинистый раствор уда­ляется из водоносного пласта.

В зависимости от качества раствора проникновение его в водо­носный пласт различно. Так, в мелкозернистых песках глинистые растворы проникают на глубину двух-трех диаметров бурения, в трещиноватых породах на глубину до нескольких метров.

Наиболее водообильными водоносными горизонтами являются трещиноватые известняки (в зоне контакта с нижележащими водо­упорными породами); трещиноватые граниты также отличаются значительным водообилием.