Диссертация: Районирование территории Республики Беларусь по применению методов регенерации водозаборов подземных вод

Параметр «d» учитывает влияние гидростатического давления на ЭГ способ и равняется разнице между статическим уровнем воды в скважине и ее глубины, т. е. d = Н_ст - Н_скв.

б - коэффициент эффективности восстановления по отношению к первоначальному удельному дебиту q₀. Определяется б по формуле:

б = (q_п - q_т) / q₀ • 100 % (3.13)

Где q_п - удельный дебит скважины после очистки скважины ЭГ способом;

q_т - удельный дебит скважины до очистки скважины ЭГ способом.

В результате анализа установлено, что наибольшую эффективность восстановления, при проведении ремонтных мероприятий впервые, имеют скважины, оборудованные проволочными и каркасно-стержневыми с гравийными обсыпками фильтрами (табл. 3.3). Высокое значение параметра «б» для скважин, пробуренных на верхний протерозой объясняется тем, что эти скважины были пробурены на небольшие первоначальные удельные дебиты, не превышающие 10 м³/ч•м, и поэтому небольшие приращения удельного дебита после ремонта, по отношению к первоначальному, определяли значение «б».

Наименьшая эффективность восстановления ЭГ-способом наблюдается у скважин, оборудованных сетчатыми и проволочными фильтрами, которые каптируют воды из днепровско-сожского водоносного горизонта (табл. 3.3). Низкая восстановительная способность сетчатых и проволочных фильтров по сравнению с проволочными и каркасно-стержневыми с гравийной обсыпкой фильтрами объясняется тем, что ударная волна благодаря большой скважности последних проникает в прифильтровую зону и разрушает кольматант, и разрушенные частицы инкрустации частично выносятся гидропотоком, а также и тем, что сетчатые и проволочные фильтры подвергались очистке при больших значениях параметра d, равным в среднем 62,5 м и 60,3 м соответственно (табл. 3.3).

Вторичное применение ЭГ способа показывает, что эффективность его применения может снижаться (для проволочных и сетчатых фильтров) а может возрастать (для проволочных и каркасно-стержневых с гравийными обсыпками фильтров) (табл. 3.3). Такое явление связано, по-видимому с тем, что в период проведения первого восстановительного ремонта на скважинах, оборудованных сетчатыми и проволочными фильтрами вследствие характера кольматации и конструкции самого фильтра (низкая скважность) не удается произвести вынос гидропотоком сцементированной инкрустации, а только разрушить на стенках фильтра часть скольматированной корки. В последующие ремонты происходит более тщательное хрупкое и пластичное разрушение оставшегося кольматанта и проникновение гидропотока за стенки фильтра непосредственно в прифильтровую зону, что увеличивает вероятность выноса продуктов кольматажа. Это объясняет тот факт, что эффективность восстановления в первые годы эксплуатации для сетчатых и проволочных фильтров оставалась на низком уровне по сравнению с периодом эксплуатации 20-30 лет (табл. 3.3).

В меньшей степени скважины г. Минска подвергались кислотным, газовзрывным и комбинорованным методам восстановления.

Эффективность восстановления кислотными обработками для 6 скважин в среднем равняется 39 % (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Эффективность восстановления скважин кислотными обработками

Наибольшее значение параметра «б» наблюдается у скважин, оборудованных проволочными и каркасно-стержневыми с гравийными обсыпками фильтрами, пробуренных ударно-канатным методом. Благодаря большой скважности, кислота беспрепятственно проникает в прифильтровую область и эффективно растворяет кольматант, и при последующей откачке растворенные продукты химической реакции удаляются из скважины.

Газовзрывным способом было регенерировано только 4 скважины (табл. 3.5). Средняя эффективность восстановления составляет 15 %.

Таблица 3.5

Эффективность восстановления скважин газовзрывным способом

Наибольшую эффективность восстановления имеют скважины, оборудованные проволочными с гравийной обсыпками фильтрами, при значениях «d» равных 30 м и 45 м соответственно.

При обработке скважин импульсно-реагентными методами, наблюдается значительное повышение эффективности восстановления, при котором параметр «б» в среднем равняется 37 % (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Эффективность восстановления скважин комбинированным методом

Характерная особенность этого метода заключается в том, что эффективность восстановления проволочных фильтров немного выше, чем проволочных с гравийной обсыпкой. Следовательно сочетание импульсных и реагентных методов дает эффект восстановления независимо от статического уровня воды в скважине и типов применяемых фильтров. Это очень важное преимущество при очистке сетчатых и проволочных фильтров установленных на большой глубине. Под действием импульсных нагрузок образуются трещины в кольматанте и при помощи гидропотока частичное его удаление. Далее в реакцию вступает реагент, который окончательно растворяет кольматант и с последующей откачкой растворенные продукты уносится из скважины. Такой метод эффективен в скважинах, которые не подвергались ремонту более 10 лет (табл. 3.6). Однако следует следить за состоянием, как самого фильтра, так и скважины в целом, так как сочетание импульсных и реагентных нагрузок может привести к дальнейшей эксплуатационной непригодности скважины.

Из анализа применения методов восстановления дебитов скважин можно сделать следующие выводы:

1) Применение ЭГ-способа эффективно в скважинах, оборудованных фильтрами с большой скважностью (проволочный и каркасно-стержневой с гравийными обсыпками) установленными на небольшой глубине. Рекомендуется применять ЭГ способ в начальный период эксплуатации скважины или в комплексе с реагентными методами, так как ЭГ способ в большинстве случаев не удаляет кольматант, а только его разрушает. Не рекомендуется использовать ЭГ способ при очистке скважины от глинистых частиц после сооружения новой скважины, поскольку сила ударной волны направлена в сторону фильтровой зоны скважины, что еще больше уплотнит остатки бурового раствора. Эффективность восстановления скважин г. Минска в среднем составляет 17 %.

2) Кислотные обработки (с применением соляной кислоты) также эффективны при восстановлении фильтров большой скважности, но не зависят от глубины установки фильтра. Концентрация соляной кислоты колеблется от 18 до 35 % в зависимости от степени кольматации и состояния фильтра. Для стабилизации процесса вторичного осадкообразования и защиты стальных конструкций от коррозионного воздействия кислоты рекомендуется параллельно применять 0,5-0,8 % раствор триполифосфата натрия. Кислотные обработки эффективно растворяют кольматант и очищают фильтр и прифильровую зону от инкрустации, что подтверждается эффективностью восстановления для г. Минска, которая в среднем равняется 39 %. При проведении восстановительных работ необходимо строго выполнять требования техники безопасности и охраны труда.

3) Газовзрывной способ эффективно выносит разрушившийся кольматант под действием создаваемого вакуума и тем самым создает условия для нормальной работы скважины. Эффективность восстановления для 4-х скважин г. Минска составляет 15 %. Способ имеет лучшие показатели восстановления удельного дебита при очистке фильтров с высокой скважностью и находящихся под небольшим гидростатическим давлением.

4) Сочетание импульсного и реагентного методов дает наилучшие результаты при восстановительных ремонтах, так как эффективность восстановления практически не зависит от гидростатического столба воды в скважине и от типа применяемого фильтра, а только от количества и состояния самого фильтра и кольматанта. Под действием импульсных нагрузок водонепроницаемые структуры кольматанта разрушаются, создаются дополнительные трещины, увеличивается контакт кислоты с цементирующими осадками, более глубоко проникает кислота за контур фильтра, благодаря чему возрастаем степень растворения солевых соединений. Это способствует более эффективному восстановлению структуры, пористости и проницаемости прилегающих к фильтру пород и увеличению срока эксплуатации скважин. Эффективность восстановления дебита скважин для г. Минска составляет в среднем 37 % без значительных колебании значения параметра «б». Комбинированные способы очистки имеют неоспоримые преимущества при восстановлении дебита скважин, которые не подвергались ремонтным мероприятиям в течение 10 и белее лет. В Беларуси этот метод является доминирующим для поддержания дебитов скважин и продления срока службы скважин находящихся в различных природных условиях.

3.6 Расчет экономической годовой эффективности

Расчет годового экономического эффекта от совместного применения газодинамического и виброимпульсного способов восстановления дебита скважин выполнялся в соответствии с «Инструкцией по оценки эффективности использования в народном хозяйстве республики результатов научно-исследовательских и опытно-технологических работ», утвержденной Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 18.05.2002 г. № 637.

На скважинах № О и № 16 водозабора «Дражня» в мае - июне 2002 г. производились работы по декольматации фильтров газодинамическим способом и был достигнут прирост удельного дебита и производительности скважин. В апреле 2003 г. производились повторные замеры удельного дебита, которые подтвердили устойчивость эффекта регенерации.

Данные гидравлических испытаний скважин представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7

Эффективность восстановительных работ

Экономический эффект (Э) от совместного использования газодинамического и виброимпульсного способов восстановления дебита скважин согласно «Инструкциии по оценки эффективности использования в народном хозяйстве республики результатов научно-исследовательских и опытно-технологических работ» определяется по формуле:

Э = Р_Т - З_Т

Где Р_Т - стоимостная оценка результатов использования разработки за расчетный период, выраженная в стоимости электроэнергии сэкономленной за счет прироста динамического уровня, Р_Т = V • С;

З_Т = З_Т1 + З_Т2 - стоимостная оценка издержек на проведения работ З_Т1 (табл. 3.7) и затрат на добычу и транспортировку дополнительной воды З_Т2.

Где З_Т2 = V • q • Ф;

V - количество воды дополнительно добытой за 1 год. V = •?Q• t•n•к.