Как рассчитать объем скважины

По своей форме скважина представляет собой цилиндрическое отверстие в грунте. Расчет объема скважины по точной формуле позволяет определить, сколько земли придется извлечь для утилизации, а также вычислить количество воды, которое она может предоставить жильцам дома за единицу времени. Этот показатель называется дебитом источника.

Что такое дебит?

Под этим термином понимают количество жидкости, которое можно добывать в единицу времени непрерывно без осушения источника. Иными словами это количество пребывающей жидкости, которой наполняется скважина за единицу времени. Характеризуется этот показатель литрами в час.

Расчет объема скважины

Чтобы объем скважины был правильно вычислен, расчеты рассчитывают по определенной формуле. Объемом считают внутренний диаметр обсадной трубы, который известен изначально. Длина становится понятной после окончания буровых работ.

1. Величину диаметра необходимо пересчитать в метры. Для этого применяют формулу перерасчета дюймов в метры.
2. Длина обсадных труб определяется как сумма всех звеньев за минусом выступающей части. Также в метрах.
3. Объем – количество кубометров полезного объема, исходя из внутреннего диаметра обсадных труб.

Точная формула содержит большее количество исходных данных, но дает возможность оценить объем скважинного столба с большей точностью.

В расчетах учитывают:

• количество воды в скважине в кубометрах (не в литрах);
• объем эксплуатационных колонн;
• количество раствора, вытесняющего железо в насосной трубе;
• объем шланга, вытесняющего жидкость.

При этом учитывается коэффициент запаса. Затруднения может вызвать подсчет эксплуатационных колонн. Для этого число ПИ, равное 3,14, умножают на двойной диаметр, а полученный промежуточный результат делят на глубину самого столба.

Самой распространенной ошибкой является неверное исчисление объема. Во всех формулах используются кубические метры, а не литры. Измеряя диаметр трубы линейкой, учитывают, что результат замера будет в сантиметрах, которые требуется перевести в метры.

Но если все сделать правильно, результат подсчетов подскажет, сколько нужно материалов, и какой именно резервуар придется монтировать в грунте, чтобы скважина, наполняясь водой, была достаточно производительным источником, чтобы обеспечить все нужды семьи, проживающей в доме. Особенно сложного ничего нет. Достаточно внимательно подойти к вопросу, и при помощи элементарных математических действий получить искомые цифры.

Для заполнения паспорта изготовленной скважины используются расчетные данные источника. Например, определение объема скважины по формуле, учитывающей параметры насоса, дает возможность найти ее дебит. Эта величина, характеризующая производительность источника, позволяет узнать, способен ли он отдать на поверхность нужное количество воды.

Формула вычисления объема.

Расчет объема скважины и коммуникационного средства

Вычислить этот показатель можно по формуле:

где R — радиус внутреннего сечения обсадной трубы, а Н — высота столба воды. Поскольку эта величина для источника не является определяющей, пользуются значением дебита — главной характеристики скважин на воду.

Однако при добыче нефти и газа стволы имеют большие размеры и сложную конфигурацию. Глубина такого устройства достигает 3 км и больше. При подходе к нефтяному (газовому) горизонту для предотвращения выброса среды на поверхность скважину глушат с помощью растворов или пресной воды. Чтобы правильно рассчитать необходимое количество жидкости, нужно знать объем ствола устройства.

В связи с тем, что по высоте колонны ее диаметр неодинаков и уменьшается с глубиной, рассчитывают емкость каждого интервала изготовления шахты.

Если скважина имеет 3 участка с разными размерами, то общий объем будет равен:

где Va, Vb, Vc — объемы соответствующих участков.

Еще одна формула вычисления объема.

Обсадные колонны, укрепляющие стенки колодца, уменьшают его емкость, что отражается на количестве жидкости необходимой для глушения.

Объем коммуникационного устройства определяется по формуле:

где Vд — объем участка ствола, рассчитанный по диаметру долотом, а Vв — вычисленный по внутреннему диаметру обсадной колонны. Зная эти величины, можно рассчитать количество раствора для глушения на каждом интервале сверления.

Расчет объема технологических отходов бурения для скважины

Наиболее опасными видами отходов при изготовлении шахты скважины считаются отработанный промывочный раствор и буровой шлам или выбуренная порода. Они учитываются при расчете потерь промывочного раствора в процессе его очистки.

Величина технологических отходов на искомом интервале изготовления шахты вычисляется по формуле:

где: Dв — внутренний диаметр обсадной трубы, опускаемой для крепления участка бурения; Lи — длина интервала бурения; α — коэффициент кавернозности породы в зоне бурения.

Данные рассчитываются для каждого участка ствола, пробуренного долотом своего диаметра. Среди значений емкости колонны на рассчитываемом интервале сверления выбирают большее. Эта величина используется для определения количества бурового раствора на каждом участке по формуле:

где Vскв — максимальный объем участка бурения; k — коэффициент, учитывающий запас промывочной жидкости.

Эти величины нужны для расчета запаса технологического раствора, требуемого для безопасного проведения работ по освоению геологоразведочных либо ремонта действующих скважи.

Расчет потребного количества бурового раствора для бурения скважины

Количество бурового раствора (в м3), требуемое для бурения геологоразведочной скважины в нормальных условиях, можно определить из выражения

V P = 2V c +V o.c +n 2 c V c (7.1)

где V с – объем скважины заданной проектной глубины, м3; 2 – числовой коэффициент, учитывающий запас промывочной жидкости на буровой; V о.с – объем очистной системы (объем желобной системы, очистных и приемных емкостей), принимаемый в зависимости от геологических условий и глубины скважины равным 3-8 м3; n с =2÷3 – частота смены промывочной жидкости (при бурении в глинистых и малопрочных породах промывочную жидкость можно заменять и чаще).

При бурении в условиях поглощения промывочной жидкости

V п – потери промывочной жидкости, принимаемые равными 3-6% от объема скважины).

На основании обобщения и анализа большого числа фактических данных А.М.Яковлев предлагает необходимый объем промывочной жидкости (в м3) при колонковом бурении рассчитывать по формуле

V p =k c V’ p L ε (7.3)

где V’ p =(4,71÷6,28)D2 – расход промывочной жидкости на 1 м бурения скважины диаметром D, м3; L ε – общий объем бурения с применением промывочной жидкости, м; k с – коэффициент сложности, учитывающий различные геологические условия; для групп сложности I, II, III и IV устанавливаемых опытным путем значения k с соответственно равны 1;2;4; более 5,5.

При бурении с промывкой глинистым раствором потребное количество глины в т может быть рассчитано (если известны плотность глины и плотность раствора) по формуле

где q г – расход глины на 1 м3 раствора, т.

Масса глины m г для приготовления 1 м3 бурового раствора (в кг) с учетом влажности W

(7.5)

где ρ г – плотность глины, ρ г =2300÷2600, кг/м3; ρ в – плотность воды, ρ в =1000 кг/м3; ρ б.р – плотность бурового раствора, кг/м3; W – влажность глины, доли единицы. Для инженерных расчетов принимается W=0,05-0,1.

Объем бурового раствора для глубокого бурения скважины на нефть и газ

V б.р =V 1 +V 2 +V 3 +K 3 V 4 (7.6)

где V 1 – объем приемных емкостей буровых насосов, V 1 =10÷40 м3; V 2 -объем циркуляционной желобной системы, V 2 =4÷7м3; V 3 – требуемый объем бурового раствора, необходимый для механического бурения, м3

V 3 =n 1 L 1 +n 2 L 2 +. +n n L n (7.7)

V 4 – объем скважины, м3; K 3 =2 – коэффициент запаса; L 1 , L 2 . L n – длины интервалов одного диаметра, м; n 1 , n 2 . n n – нормы расхода бурового раствора на 1 м проходки, м в зависимости от вида обсадной колонны, под которую ведется бурение, приводятся ниже