Как выполняется расчет обсадных колонн?

Водяная скважина представляет собой сложную конструкцию, которая требует тщательного проектирования. Одним из значимых элементов является обсадная колонна, которая может иметь различный диаметр и длину. Расчет обсадных колонн включает в себя не только определение диаметра, но и выбор самой колонны. Это важная и ответственная работа, так как именно от нее зависит состояние и долговечность скважины, качество воды.

Схемы скважин на воду

Схемы скважин на воду.

Особенности конструкций

Инструкция по расчету обсадных колонн подразумевает, что сначала будет определено, какие именно элементы такая труба будет содержать. Общая конструкция включает:

  1. Первая колонна является направляющей, она позволяет укрепить неустойчивые породы в начале бурения.
  2. Кондуктор необходим, чтобы во время работы частицы породы не попадали в будущую скважину.
  3. Промежуточная колонна необходима для того, чтобы отделить продуктивные горизонты друг от друга.
  4. Эксплуатационная часть представляет собой основную колонну, по которой и будет подниматься вода.
Нетрадиционная технология крепления обсадных колонн скважин

Нетрадиционная технология крепления обсадных колонн скважин.

Обсадная колонна предназначена для того, чтобы укрепить стенки будущей скважины не только во время бурения, но и при дальнейшей эксплуатации. Данная конструкция подходит не для всех скважин, для большинства трубы просто необходимы. Функции колонны состоят в следующем:

  1. Защита ствола скважины от осыпания грунта во время бурения и дальнейшей эксплуатации.
  2. Защита воды от попадания в нее при эксплуатации частиц грунта, грунтовой влаги, песка и прочего.
  3. Защита ствола скважины от сжимающих и растягивающих нагрузок, т. е. от обрушения.

Без цементирования обсадных колонн тоже не обойтись. Выполняется оно в верхней части при установке кессона и необходимого оборудования.

Выбор труб

Колонны для водяной скважины могут быть различными. Сегодня производители предлагают 2 варианта - это изделия из стали и высокопрочного специального пластика. Выбор делается с учетом условий эксплуатации, диаметра скважины. Стальные трубы, как и пластиковые, различаются по типу соединения. Есть 2 большие группы:

  1. Резьбовое соединение, которое является наиболее простым и удобным при самостоятельном устройстве скважины на воду.
  2. Сварное соединение. Для выполнения работ требуется иметь сварочный аппарат и определенный опыт.
Обсадная труба для скважины

Обсадная труба для скважины служит для удержания грунта.

Перед выполнением расчета обсадной стальной трубы необходимо помнить, что, согласно ГОСТу 88732-78, толщина стенки должна составлять не меньше 6 мм. Именно такие изделия лучше всего применять для резьбового соединения, чтобы обеспечить должную надежность и прочность. Напор грунта такими обсадными трубами отлично выдерживается, что делает возможным их эксплуатацию в течение 50 лет.

Стоимость подобной колонны довольно значительная, что делает невыгодным ее использование для неглубокой скважины на дачном участке. Именно поэтому некоторые специалисты советуют обратить внимание на стальные трубы, которые соединяются электросваркой. Толщина стенки составляет всего 4,5 мм, общая стоимость будет ниже при полном сохранении прочности и качества.

Во время расчета необходимо во внимание принимать и то, какой именно будет длина обсадной колонны. Например, при общей длине в 4 м соединение лучше делать сварным, так как резьбовое не обеспечит необходимой прочности. А вот для 6-м труб рекомендуется применять резьбовые соединения, которые отличаются более высоким качеством. Монтаж обсадной колонны для скважины с такой глубиной (от 6 м) будет более быстрым и простым. Снаружи проводится процесс цементирования кессона и площадки, чтобы укрепить положение трубы.

Стоит ли выбирать трубы из стали? Сегодня такой вариант используется только в том случае, если расчетные нагрузки от грунта слишком большие, а сама почва нестабильная. Некоторые специалисты советуют отдавать предпочтение второму типу колонн для скважин на воду - пластиковым трубам.

Причины подбора

Схема монтажа обсадных труб

Схема монтажа обсадных труб.

Для обустройства водяных скважин используются:

  • полипропиленовые;
  • поливинилхлоридные;
  • из полиэтилена низкого давления.

Стоимость материалов более низкая, есть еще и другие достоинства таких обсадных колонн:

  1. Монтаж предельно простой, для расчета достаточно знать глубину водоносного слоя.
  2. Устойчивость к коррозии стопроцентная.
  3. Соединение осуществляется при помощи резьбы, которая обладает высочайшим уровнем герметизации.
  4. Вес небольшой, это позволяет экономить на транспортировке, а саму прокладку делает быстрой и легкой.
  5. Стоимость работ низкая (вместо полного цементирования используется установка пластикового кессона).

Из минусов необходимо отметить, что пластик легко смять, его можно применять не для всех грунтов.

Расчет

Способ соединения обсадных труб

Способ соединения обсадных труб.

При выборе труб для скважин необходимо внимание уделять их диаметру. Для расчета требуется оценить грунты на участке, определить назначение скважины, ее производительность, тип насоса, его мощность, диаметр оборудования, глубину погружения.

Начинать расчет обсадных колонн надо с насоса. Сегодня погружные агрегаты выпускаются нескольких моделей:

  • диаметр оборудования в 74 мм (3 дюйма);
  • диаметр оборудования в 100 мм (4 дюйма).

Поэтому для определения диаметра обсадной трубы необходимо учесть, что насос не должен касаться стенок ствола. Например, для насоса на 74 мм инструкции расчета такая:

  1. Для установки лучше всего применять полиэтиленовые, толщина стенки которой может составлять 15 мм.
  2. От насоса до стенки ствола необходимо соблюдать расстояние минимум в 4 мм.

Исходя из представленных данных и согласно инструкции расчета диаметр вычисляется таким образом:

74 + 4 + 15 = 93 мм;

Расчет обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин

Расчет обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин.

Ассортимент обсадных колонн разнообразный. Исходя из полученного значения в 93 мм можно увидеть, что ближайшее значение для трубы составит 95 мм. Если требуется проведение расчета для стальной трубы, то исходя из представленных данных и толщины стенки такого материала, можно сделать вывод, что диаметр стальной обсадки будет равен 127 мм либо 133 мм.

Более подробно эксплуатационная обсадка из стали рассчитывается таким образом:

100 + 4 + 15 = 119 мм.

При условии, что насос не должен во время работы биться о стенки ствола, необходимо брать трубы с диаметром в 125 мм, 152 мм, 159 мм

. Необходимо помнить, что приведенная формула расчета действительна при идеальных условиях. На деле все может быть намного сложнее. Например, во время цементирования обсадных колонн и их выбора надо помнить, что диаметр самой скважины будет больше, необходимо место для заливки раствора. Следует внимание уделить монтажу обсадки, она должна идти ровно, но ни в коем случае не под углом. Цементируется оголовок скважины только после того, как все оборудование уже полностью смонтировано и проверено.

Расчет цементирования, обсадной трубы, ее диаметра, длины - все это является обязательным условием подготовительных работ. Обсадная колонна используется для того, чтобы сделать ствол более прочным, исключить осыпание грунта, попадание в воду грязи, мусора, частиц грунта. Это позволяет избежать повреждения насоса, который погружается внутрь ствола.

Сам расчет диаметра обсадки предельно простой, необходимо выбрать тип трубы, т. е. сталь или пластик, после чего сложить значение толщины стенки обсадки, диаметра насоса, который будет использоваться, расстояние от насоса до стенок трубы. Если будет выполняться дополнительное цементирование, то необходимо еще до начала работ вычислить, какой диаметр ствола будет. К диаметру обсадки прибавляется толщина бетонируемой стенки. Ничего сложного нет, но необходимо относиться к расчетам внимательно, в противном случае насос может просто не подходить для выбранной трубы.

Water well is a complex structure that requires careful design. One important element is the casing that may have a different diameter and length. Calculation casing includes not only the definition of the diameter, but also the choice of the column itself. This is an important and responsible work, as it depends on her condition and durability of the well water quality.

Schemes for water wells

Schemes for water wells.

Design Features

Instructions for calculating casing means that first it is determined which elements of such a tube will contain. The overall design includes:

  1. The first column is a guide, it helps to strengthen the unstable rocks at the beginning of drilling.
  2. The conductor is required to work during the rock particles do not fall in the future well.
  3. The intermediate column is required to separate the productive horizons from each other.
  4. The operational part is a basic pillar on which the water will rise.
Alternative fastening technology well casing

Alternative fastening technology well casing.

The casing is designed to enhance the future not only to the borehole wall during drilling, and during further operation. This design is not suitable for all wells, pipes for most essential. string functions are as follows:

  1. Protection of the wellbore from the shedding of the soil during drilling and further exploitation.
  2. Protecting water from getting into the operation of the soil particles, soil moisture, sand and other things.
  3. Protection of the wellbore from the compressive and tensile loads, t. E. From collapse.

Without cementing casing also can not do. It runs in the upper part of the caisson and the installation of necessary equipment.

Selection of pipes

Columns for water wells may be different. Today, manufacturers offer 2 options - a product of high-strength steel and special plastic. The choice is made according to the operating conditions, the borehole diameter. Steel tube as plastic, vary in type connection. There are 2 major groups:

  1. Threaded connection, which is the most simple and convenient device for self-water wells.
  2. The welded joint. To perform the work required to have a welder and some experience.
the well casing

The casing for the well serves to hold the soil.

Before performing the calculation of steel pipe casing must be remembered that, according to GOST 88732-78, the wall thickness shall not be less than 6 mm. Such products are best applied to the threaded joint to ensure proper reliability and durability. Head ground such casing excellent maintained, making it possible to operate for 50 years.

The cost of such columns is quite significant, which makes its use unprofitable for shallow wells at their summer cottage. That's why some experts advise to pay attention to steel pipes, which are connected by electric welding. The wall thickness of only 4.5 mm, the total cost will be lower while preserving the strength and quality.

During calculation it is necessary to take into account the fact, exactly what will be the length of the casing. For example, a total length of 4 m is better to make a welded connection, because the screw does not provide the necessary strength. But for the 6th pipe threaded connections is recommended, which have higher quality. Installation for casing a well with a depth (6 m) to be more rapid and simple. Outside, the process is carried out cementation of the caisson and platforms to strengthen the position of the tube.

Should I choose a tube made of steel? Today, such a variant is only used if the estimated load on the soil is too large, and the soil itself is unstable. Some experts advise to prefer the second type columns for water wells - plastic pipes.

reasons for selection

Driving assembly casing

Driving assembly casing.

For the arrangement of water wells used:

  • polypropylene;
  • PVC;
  • Low-pressure polyethylene.

The cost of materials is lower and there are other advantages of casing:

  1. Installation is extremely simple calculation suffices to know the depth of the aquifer.
  2. Corrosion resistance is a wholly-owned.
  3. The connection is made by a thread, which has the highest level of sealing.
  4. Weight is small, it saves on transport and the very gasket makes quick and easy.
  5. The cost of work is low (instead of the full installation of the plastic used cementing caisson).

Of the minuses it should be noted that plastic is easy to crush, it can be used not for all soils.

Calculation

Method compound casing

The method of the casing joint.

When choosing pipes for wells is necessary to pay attention to their diameter. To calculate the need to evaluate the soil at the site, identify the purpose of the well, its performance, the type of pump, its capacity, the diameter of the equipment, the depth of immersion.

Start calculation casing wrong with the pump. Today submersible units produced several models:

  • Equipment diameter of 74 mm (3 inches);
  • Equipment diameter 100 mm (4 inches).

Therefore, to determine the diameter of the casing should be noted that the pump must not touch the walls of the barrel. For example, the pump 74 mm manual calculation is as follows:

  1. To install best used polyethylene, the wall thickness of which may be 15 mm.
  2. From the pump to the wall of the barrel is necessary to observe a minimum distance of 4 mm.

Based on the data and in accordance with the instructions for calculating the diameter is calculated as follows:

74 + 4 + 15 = 93 mm;

Calculation of casings for oil and gas wells

Calculation of casings for oil and gas wells.

Range of casings varied. Based on the obtained values of 93 mm can be seen that the closest value to the pipe will be 95 mm. If required conducting the calculation for a steel pipe based on the data presented and the wall thickness of the material, it can be concluded that the diameter of steel casing will be equal to 127 mm or 133 mm.

More details of the operational steel casing is calculated as follows:

100 + 4 + 15 = 119 mm.

Provided that the pump does not need to beat against the borehole wall during the operation, it is necessary to take a pipe with a diameter of 125 mm, 152 mm, 159 mm

. It must be remembered that the above calculation formula is valid under ideal conditions. In fact, everything can be much more difficult. For example, during the cementing of casing strings and their choice must be remembered that the diameter of the hole is larger, it is necessary to fill the place of the solution. It is necessary to pay attention to the installation of casing, it should go smoothly, but in any case, not at an angle. Cementing wells headroom only after all equipment is fully assembled and tested.

Calculation of cementing, casing, its diameter, length - all this is a prerequisite for the preparatory work. The casing is used to make the trunk more solid, sloughing exclude ground water from entering the dirt, debris, soil particles. This prevents damage to the pump, which plunges into the trunk.

diameter casing itself extremely simple calculation, it is necessary to select the type of the pipe, t. e. plastic or steel, and then folded value casing wall thickness, the diameter of the pump to be used, the distance from the pump to the pipe wall. If additional cementing will run, it must be before the start of work to calculate what would be the diameter of the trunk. To be added to the diameter of the casing wall thickness of the concreted. Nothing complicated, but it is necessary to treat the calculations carefully, otherwise the pump may just not be appropriate for the selected pipe.

Водяна свердловина є складною конструкцією, яка вимагає ретельного проектування. Одним із значущих елементів є обсадна колона, яка може мати різний діаметр і довжину. Розрахунок обсадних колон включає в себе не тільки визначення діаметра, але і вибір самої колони. Це важлива і відповідальна робота, тому що саме від неї залежить стан і довговічність свердловини, якість води.

Схеми свердловин на воду

Схеми свердловин на воду.

особливості конструкцій

Інструкція з розрахунку обсадних колон на увазі, що спочатку буде визначено, які саме елементи така труба буде містити. Загальна конструкція включає:

  1. Перша колона є направляючої, вона дозволяє зміцнити нестійкі породи на початку буріння.
  2. Кондуктор необхідний, щоб під час роботи частинки породи не потрапляли в майбутню свердловину.
  3. Проміжна колона необхідна для того, щоб відокремити продуктивні горизонти один від одного.
  4. Експлуатаційна частина являє собою основну колону, по якій і буде підніматися вода.
Нетрадиційна технологія кріплення обсадних колон свердловин

Нетрадиційна технологія кріплення обсадних колон свердловин.

Обсадна колона призначена для того, щоб зміцнити стінки майбутньої свердловини не тільки під час буріння, а й при подальшій експлуатації. Дана конструкція підходить не для всіх свердловин, для більшості труби просто необхідні. Функції колони полягають у наступному:

  1. Захист стовбура свердловини від осипання грунту під час буріння і подальшої експлуатації.
  2. Захист води від потрапляння в неї при експлуатації частинок грунту, грунтової вологи, піску та іншого.
  3. Захист стовбура свердловини від стискають і розтягують навантажень, т. Е. Від обвалення.

Без цементування обсадних колон теж не обійтися. Виконується воно в верхній частині при установці кесона і необхідного устаткування.

вибір труб

Колони для водяної свердловини можуть бути різними. Сьогодні виробники пропонують 2 варіанти - це вироби зі сталі і високоміцного спеціального пластика. Вибір робиться з урахуванням умов експлуатації, діаметра свердловини. Сталеві труби, як і пластикові, розрізняються за типом з'єднання. Є 2 великі групи:

  1. Різьбове з'єднання, яке є найбільш простим і зручним при самостійному пристрої свердловини на воду.
  2. Зварене з'єднання. Для виконання робіт потрібно мати зварювальний апарат та певний досвід.
Обсадна труба для свердловини

Обсадна труба для свердловини служить для утримання грунту.

Перед виконанням розрахунку обсадної сталевої труби необхідно пам'ятати, що, відповідно до Держстандарту 88732-78, товщина стінки повинна становити не менше 6 мм. Саме такі вироби найкраще застосовувати для нарізного сполучення, щоб забезпечити належну надійність і міцність. Напір грунту такими обсадними трубами відмінно витримується, що робить можливим їх експлуатацію протягом 50 років.

Вартість подібної колони досить значна, що робить невигідним її використання для неглибокої свердловини на дачній ділянці. Саме тому деякі фахівці радять звернути увагу на сталеві труби, які з'єднуються електрозварюванням. Товщина стінки становить всього 4,5 мм, загальна вартість буде нижче при повному збереженні міцності і якості.

Під час розрахунку необхідно до уваги приймати і те, який саме буде довжина обсадної колони. Наприклад, при загальній довжині в 4 м з'єднання краще робити звареним, так як різьбове не забезпечить необхідної міцності. А ось для 6-м труб рекомендується застосовувати нарізні сполучення, які відрізняються більш високою якістю. Монтаж обсадної колони для свердловини з такою глибиною (від 6 м) буде більш швидким і простим. Зовні проводиться процес цементування кесона і майданчики, щоб зміцнити становище труби.

Чи варто вибирати труби зі сталі? Сьогодні такий варіант використовується тільки в тому випадку, якщо розрахункові навантаження від грунту занадто великі, а сама грунт нестабільна. Деякі фахівці радять віддавати перевагу другому типу колон для свердловин на воду - пластикових трубах.

причини підбору

Схема монтажу обсадних труб

Схема монтажу обсадних труб.

Для облаштування водяних свердловин використовуються:

  • поліпропіленові;
  • ПВХ;
  • з поліетилену низького тиску.

Вартість матеріалів нижча, є ще й інші переваги таких обсадних колон:

  1. Монтаж гранично простий, для розрахунку досить знати глибину водоносного шару.
  2. Стійкість до корозії стовідсоткова.
  3. З'єднання здійснюється за допомогою різьблення, яка володіє високим рівнем герметизації.
  4. Вага невеликий, це дозволяє економити на транспортуванні, а саму прокладку робить швидкої і легкої.
  5. Вартість робіт низька (замість повного цементування використовується установка пластикового кесона).

З мінусів варто відзначити, що пластик легко зім'яти, його можна застосовувати не для всіх грунтів.

розрахунок

Спосіб з'єднання обсадних труб

Спосіб з'єднання обсадних труб.

При виборі труб для свердловин необхідна увага приділяти їх діаметру. Для розрахунку потрібно оцінити грунти на ділянці, визначити призначення свердловини, її продуктивність, тип насоса, його потужність, діаметр обладнання, глибину занурення.

Починати розрахунок обсадних колон треба з насоса. Сьогодні заглибні агрегати випускаються декількох моделей:

  • діаметр обладнання в 74 мм (3 дюйма);
  • діаметр обладнання в 100 мм (4 дюйма).

Тому для визначення діаметра обсадної труби необхідно врахувати, що насос не повинен торкатися стінок стовбура. Наприклад, для насоса на 74 мм інструкції розрахунку така:

  1. Для установки найкраще застосовувати поліетиленові, товщина стінки якої може становити 15 мм.
  2. Від насоса до стінки стовбура необхідно дотримуватися відстань мінімум в 4 мм.

Виходячи з представлених даних і відповідно до інструкції розрахунку діаметр обчислюється таким чином:

74 + 4 + 15 = 93 мм;

Розрахунок обсадних колон для нафтових і газових свердловин

Розрахунок обсадних колон для нафтових і газових свердловин.

Асортимент обсадних колон різноманітний. Виходячи з отриманого значення в 93 мм можна побачити, що найближчим значення для труби складе 95 мм. Якщо потрібне проведення розрахунку для сталевої труби, то виходячи з представлених даних і товщини стінки такого матеріалу, можна зробити висновок, що діаметр сталевої обсадки буде дорівнює 127 мм або 133 мм.

Більш докладно експлуатаційна обсадка зі сталі розраховується таким чином:

100 + 4 + 15 = 119 мм.

За умови, що насос не повинен під час роботи битися об стінки стовбура, необхідно брати труби з діаметром в 125 мм, 152 мм, 159 мм

. Необхідно пам'ятати, що наведена формула розрахунку дійсна при ідеальних умовах. На ділі все може бути набагато складніше. Наприклад, під час цементування обсадних колон і їх вибору треба пам'ятати, що діаметр самої свердловини буде більше, необхідно місце для заливки розчину. Слід увагу приділити монтажу обсадки, вона повинна йти рівно, але ні в якому разі не під кутом. Цементується оголовок свердловини тільки після того, як все обладнання вже повністю змонтовано і перевірено.

Розрахунок цементування, обсадної труби, її діаметра, довжини - все це є обов'язковою умовою підготовчих робіт. Обсадна колона використовується для того, щоб зробити ствол міцнішим, виключити осипання грунту, потрапляння в воду бруду, сміття, часток ґрунту. Це дозволяє уникнути пошкодження насоса, який занурюється всередину стовбура.

Сам розрахунок діаметра обсадки гранично простий, необхідно вибрати тип труби, т. Е. Сталь або пластик, після чого скласти значення товщини стінки обсадки, діаметра насоса, який буде використовуватися, відстань від насоса до стінок труби. Якщо буде виконуватися додаткове цементування, то необхідно ще до початку робіт обчислити, який діаметр стовбура буде. До діаметру обсадки додається товщина бетонируемой стінки. Нічого складного немає, але необхідно ставитися до розрахунків уважно, в іншому випадку насос може просто не підходити для обраної труби.


» » » Как выполняется расчет обсадных колонн?