1идрогеологические
наблюдения
при бурении и опробовании
Д.Н. БАШКАТОВ, А Г ТЕСАЯ
скважин
на воду
Д. Н. БАШКАТОВ, А. Г. ТЕСЛЯ
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ И ОПРОБОВАНИИ СКВАЖИН НА ВОДУ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА»
МОСКВА 1970
УДК 551.49 : 628.112.2
Гидрогеологические наблюдения при бурении и опробовании скважин на воду. Башкатов Д. Н., Тесля А. Г., М., «Недра», 1970, стр. 144.
В данной работе излагаются основные положения по бурению и опробованию гидрогеологических скважин, даются рекомендации по выбору способа бурения и конструкции скважин на воду в зависимости от целей, задач и геолого-гидрогеологических условий работ. Описываются основные виды гидрогеологических наблюдений при различных способах проходки скважин, документация этих работ и др.
Значительное внимание уделено экспресс-способам опробования скважин с помощью опробователей и испытателей пластов, рациональной области применения этих инструментов, технологии работ и методике интерпретации полученных результатов опробования.
В работе описано оборудование и приборы, которые применяются при гидрогеологических наблюдениях и исследованиях скважин на воду.
Таблиц 27, иллюстраций 55, библиография — 79 названий.
2-9-4
16-70
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение ............................................................ 3
Глава I. Методические предпосылки выбора способа бурения, типа буровой установки и конструкции скважин на воду..................... 10
§ 1.	Основные виды гидрогеологических наблюдений................ 10
§ 2.	Обоснование выбора способа бурения и типа буровой установки 12
§ 3.	Обоснование конечных диаметров скважин..................... 27
§ 4.	Требования, предъявляемые к конструкциям скважин........... 30
Глава II. Гидрогеологические наблюдения в процессе проходки скважин	...........................................................  33
§ 1.	Гидрогеологические наблюдения при вращательном способе бурения с	глинистым раствором	............................. 33
§ 2.	Особенности гидрогеологических наблюдений при вращательном бурении с	продувкой воздухом	(газом)...................... 41
§ 3.	Гидрогеологические наблюдения при ударно-канатном бурении 43
§ 4.	Гидрогеологические наблюдения при комбинированном способе бурения .......................................................  46
§ 5.	Форма гидрогеологической отчетности........................ 49
Глава III. Гидрогеологические наблюдения при оп|юбовании водоносных горизонтов-в процессе бурения скважин...................  .	51
§ 1.	Общие положения по опробованию водоносных горизонтов	.	.	51
§ 2.	Опробованпе водоносных горизонтов опережающим методом	.	.	53
§ 3.	Особенности методики опробования опережающим способом	.	.	53
§ 4.	Методика обработки результатов наблюдений при опережающем опробовании .................................................... б!
§ 5.	Гидрогеологические иаблюдешж при исследовании водоносных горизонтов испытателями пластов на трубах, опробователями на кабеле и др. приборами.....................................	69
§ 6.	Методика обработки результатов наблюдений при исследовании пластов комплектами испытательных инструментов.................. 73
Глава IV. Наблюдения за химическим и газовым составом подземных вод с помощью глубинных пробоотборников '........................... 62
§ 1.	Наблюдения за водоносными пластами в процессе бурения ...	82
§ 2.	Отбор проб воды и газа с помощью глубинных пробоотборников	83
§ 3.	Методика отбора проб воды и газа глубинными пробоотборниками ........................................................... 93
§ 4.	Пробоотборники для отбора проб воды и газа непосредственно из пластов или при откачках..................................... 97
Глава V. Гидрогеологические приборы и аппаратура................... 102
§ 1. Приборы для замера уровня воды в скважинах................ 102
§ 2- Приборы для замера и регистрации забойного давления в скважинах ...................................................... 111
§ 3- Приборы и оборудование для замера и регистрации дебитов скважин и расхода воды.....................................  112
$ 4. Оборудование для отбора проб п монолитов пород из скважин 123
§ 5. Приборы для замера и регистрации температур............... 13И
§ 6- Приборы для	замера минерализации воды ................... 133
Заключение ........................................................ 135
Приложение	  137
Литература ................’....................................... 142
ВВЕДЕНИЕ
Бурное развитие народного хозяйства, возникновение новых промышленных центров и городов, освоение миллионов гектаров засушливых земель, общий подъем благосостояния и культуры народов нашей страны привели к значительному росту потребности в воде. Для удовлетворения нужд хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, а также для обводнения и орошения в СССР ежегодно сооружается более 30 000 скважин общей стоимостью свыше 200 млн. руб. Огромное число скважин бурится для гидрогеологических и инженерно-геологических исследований. Объем буровых работ на воду в предстоящем пятилетии возрастает. Около 70% скважин бурится в породах рыхлых и неустойчивых. Более 80 % всего объема буровых работ приходится на долю роторного способа. Значительно меньшее применение получили ударное и шпековое бурение.
Вращательное бурение скважин с применением глинистого раствора наряду с высокими технико-экономическими показателями имеет ряд существенных недостатков, к числу которых следует отнести такие, как глинизация пород, осложнения при опробовании водоносных горизонтов, затруднения в получении качественной гидрогеологической документации и т. д. Особенно зти недостатки ощутимы при наличии в разрезе нескольких водоносных горизонтов с разными напорами и химическим составом вод.
По результатам анкетного обследования, около 26% скважин в Советском Союзе бурятся в устойчивых и трещиноватых породах и эксплуатируются без крепления водоприемной части; 34% скважин эксплуатируются с креплением водоприемной части дырчатыми (щелевыми) трубами; 48% — с фильтрами разнообразных конструкций в зависимости от типа водовмещающих пород, качества вод и других условий [24].
Ежегодно в нашей стране устанавливается до 500—600 тыс. м фильтров, причем около 150 тыс. м из них сетчатые [26].
Объемы бурения скважин на воду (в метрах) распределяются следующим образом: сельскохозяйственное водоснабжение занимает около 70%, гидрогеологические исследования — 16%, городское и промышленное водоснабжение — 11%, орошение и водопонижение ^3 % [24].
3
За последние годы глубины бурения скважин на воду имеют неуклонную тенденцию к росту. Если до 1960 г. бурение скважин глубже 500 м осуществлялось в единичных случаях, то уже в 1965 г. только по Министерству геологии СССР из 11 000 гидрогеологических скважин 857 было пробурено глубиною до 500 м и 105 скважин — глубже 500 м, в 1966 г. число скважин, пробуренных глубже 500 м, превысило 150. Некоторые скважины, проходимые для захоронения промстоков, отходов вредных отраслей промышленности, исследования фильтрационных свойств глубоких горизонтов, эксплуатации промышленных, термальных и минеральных вод, бурятся до глубин 1000—2000 л, а в некоторых случаях и глубже.
В связи с ростом глубин бурения резко возрастает объем затрат средств и времени па опробование водоносных горизонтов. Прогресс в технике и технологии бурения, с одной стороны, и отставание техники и методики работ по опробованию скважин, с другой, привели к тому, что удельный вес работ по опробованию скважин ежегодно возрастает в общем цикле работ по сооружению скважин.
Несмотря на значительное увеличение объемов бурения скважин на воду, рост глубин бурения и, как следствие этого, значительное усложнение технических и технологических задач по бурению и опробованию скважин на воду, современный уровень гидрогеологических наблюдений остается весьма несовершенным. Количество и качество гидрогеологической информации, получаемой при проходке скважин, часто не позволяет гидрогеологам однозначно решать вопросы о необходимости более детального испытания водоносных горизонтов с помощью опытных откачек, наливов и др. Все это ведет к непроизводительным затратам времени и средств, наносит большой ущерб народному хозяйству в деле рационального использования подземных вод и их исследования.
Основные виды и объемы гидрогеологических наблюдений при бурении скважин на воду предусматриваются «Справочником укрупненных норм» (СУН), «Едиными нормами выработки» (ЕНВ) на геологоразведочные работы, многочисленными методическими руководствами, справочниками и др. [5; 10; 53]. Вместе с этим в практике ведения буровых работ на воду такие наблюдения проводятся далеко неполно и не систематически — все это снижает качество гидрогеологических исследований, нередко является причиной выполнения работ на низком уровне, которые потом бракуются.
Если при ударно-канатном способе бурения гидрогеологические наблюдения сравнительно несложны и обеспечивают получение необходимого минимума и качества информации, то при вращательном способе бурения с глинистым раствором, который за последние 10—12 лет получил доминирующее, часто неоправданно широкое применение, проведение гидрогеологических наблюдений представляет известные трудности, тем более что до настоящего времени по этому вопросу пев четко сформулированных требований. При работе над книгой авторы пытались использовать имеющийся передовой опыт ряда производственных организаций и последние науч
ные разраоотки, выполненные в научно-исследовательских и проектных институтах.
Опробование водоносных горизонтов может производиться как непосредственно в процессе бурения скважин, в перерывах между бурением, так и после окончания проходки скважпны до проектной глубины. Для этих целей применяются специальные виды оборудования и приборов, значительная часть которых получила применение лишь в последние годы. К таким приборам и оборудованию относятся испытатели пластов на трубах, опробователи пластов на кабеле, комплект оборудования для опережающего опробования, скважинные расходомеры, новые типы уровнемеров, глубинных термометров, пробоотборников и других приборов.
Применепие этих технических средств для опробования водоносных горизонтов значительно повышает качество гидрогеологических наблюдений, а также наряду с другими видами исследований — опытные откачки, паливы и нагнетания — позволяет получать более точную информацию о качественных и количественных характеристиках водоносных горизонтов,
В гидрогеологической литературе под термином «опробование» принято считать комплексное исследование водоносных горизонтов для получения качественных и количественных сведений о них.
Разные методы опробования дают неравнозначную информацию об исследуемых водоносных горизонтах.
Пробные и опытные откачки, как виды опробования, дают наиболее полную информацию о водоносных горизонтах — сведения о составе, температуре и минерализации вод, о положении статического уровня, а также о фильтрационных свойствах водовмещающих пород. Однако это наиболее дорогостоящие методы.
Результаты гидрогеологических наблюдений, полученные с помощью испытателей, опробователей или скважинных расходомеров позволяют более детально охарактеризовать вертикальную неоднородность пород и состав вод, однако точность оценки количественной характеристики пластов этими методами недостаточна в ряде случаев при выполнении разведочных работ.
Поэтому очень важно правильно определить рациональные объемы применения различных методов опробования в зависимости от целей и условий гидрогеологических работ.
Помимо указанных видов опробования водоносных горизонтов, важные сведения можно получить по другим косвенным признакам, наблюдение за которыми дает возможность определить глубину вскрытия водоносных пород (по скорости бурения, шламу, температуре, минерализации и свойствам промывочного раствора), их мощность и другие сведения.
Поэтому гидрогеологические наблюдения при бурении и опробовании скважин на воду не только должны осуществляться с помощью указанных экспресс-методов, но и требуют тщательно регистрировать весь комплекс изменений бурового процесса .
5
Таблица 1
Виды гидрогеологических наблюдений и исследований скважин на воду
Вид гидрогеологических наблюдений или исследований	Характерные условия применения	Преимущества	Недостатки	у	-т —	—	- Примечания
1	2	3	4	5
Гидрогеологические	Проводятся непосред-	Не требуют остановки	Дают весьма приближен-	Наблюдения ведутся
наблюдения в про-	ственно при бурении	процесса бурения,	пую характеристику	за	изменением
цессе бурения сква-	скважины и в переры-	не трудоемки, не	геолого-гидрогеологи-	свойств растворов,
?кины	вах между бурением	требуют применения дорогостоящей и сложной аппа- ратуры	ческих условий бурения	за скоростью бурения и др.
Наблюдения при ис-	Проводятся в перерывах	Обеспечивают полу-	Требуют остановки бу-	К этим испытателям
следовании водо-	между углублением	чение качественной	рения и относительно	относятся комплек-
иосных горизонтов	ствола скважины. Для	и ко личес твеин ой	длительной выдержки	ты	УфНИИ,
с помощью пласто-	применения в скважи-	характеристики	приборов на притоке,	ГрозНИИ; КИИ-146;
испытателей на бу-	нах, законченных бу-	пласта в относи-	что в ряде случаев	КИИ-95;	КИИ-65;
ролом инструменте	рением, требуется установка мостов и разделительных пробок	тельно небольшом интервале скважин	приводит к прихватам бурового инструмента и другим осложнениям. Для применения инструментов с пакерующими элементами требуется проведение кавернометрии или профилирования. Получаемые результаты не отражают в полной мере характеристику пласта по всей его мощности	снаряд ВДГУ — СИП-3; комплект оборудованпя для опережающего опробования ОП и др.
Исследование водо-	Проводится в перерывах	Обеспечивает получе-	Требует остановки буре-	Приборы	типа
носных горизонтов	между углублением	ние качественной	ния и применения до-	ОПК-4-5, ОПК-7-
с помощью опробо-пателей пластов на кабеле
Исследование водоносных горизонтов с помощью глубинных пробоотборников
Геофизически ^(каротажный) комплекс исследований скважин (КС, ПС, ГК, ГГК, кавернометрия и др.)
ствола скважины или □осле окончания бурения, требует специального спуска в скважину на кабеле и применения геофизических (каротажных) станций и специализированных кадров
Проводится в перерывах между углублением ствола скважины или после окончания бурения, требует спуска в скважину на троссе прибора, в ряде случаев требуется прокачка скважин
Проводится в необса-женных скважинах после окончания бурения, требует применения специализированной аппаратуры и кадров
Гидродинамический способ исследования с помощью скважинных расходомеров
Проводится в перерывах между углублением скважины или после окончания бурении. Прибор спускается в скважину на кабеле
характеристики в точке пласта (точечное опробование) и весьма приближенную оценку в одооб ильности пласта
Обеспечивает получение качественной пробы пластовой жидкости для определения химического и газового состава подземных вод
Обеспечивает расчленение разреза но литологии, дает качественную характеристику пластов
Обеспечивает получение весьма полных характеристик исследуемых пластов по мощности, взаимосвязи несколь-кйх водоносных горизонтов И др.
рогостоящих и сложных приборов и аппаратуры, в том числе геофизической каротажной станции
10, ОПТ и ОПГ; конструкции ВУФВНИИ геофизика
Требуется проведение прокачки скважины, а также наличие специального подъемного устройства—лебедки, спецмашины
Приборы ПД-03 и
ПРИЗ-2; ППБ ПГ и ПВ ВСЕГИНГЕО
Требует применения специализированной аппаратуры и кадров. Не обеспечивает получения количественнргх характеристик пластов, требует для однозначной интерпретации данных отбора керна
Необходимость проведения (в большинстве случаев) откачки до установления стабилизации величин @;и S, невозможность получения точных сведений о свойствах пластов, вскрытых с глинистым раствором, и др.
Приборы типа
TCP-34,	ТСР-70,
ДАУ-3 и др.
00
Продолжение табл. 1
Вид гидрогеологических наблюдений или исследований	Характерные условия применения	Преимущества	Недостатки	Примечания
1	2	3	4	5
Наблюдения при проведении п р обн ых, опытных и опытно-эксплуатационных откачек	Проводятся после окончания бурения всей скважины или ее отдельного интервала. Требуется оборудов а-ние водоприемной части скважины п монтаж водоподъемного оборудования	Обеспечивают получение количественной и качественной характеристик исследуемого пласта	Требуют	проведения трудоемких и сложных работ по оборудованию водоприемной части скважины, водоподъемного оборудования. Работы проводятся длительное время, требуют больших затрат средств	Откачки могут проводиться из одиночных скважин и центральных (кустовые откачки)
Наблюдения при производстве опытных нагнетаний и наливов	Проводятся после окончания бурения всей скважины или отдельного ее интервала; требуется оборудование водоприемной части скважины и монтаж насосного оборудования для закачки воды	Обеспечивают получение качественной и количественной характеристик пласта или отдельного его интервала	Требуется проведение трудоемких работ по оборудованию водоприемной частп скважины, монтажу насосного оборудования	
Ознакомление специалистов, работающих в области опробования скважин, с новой техникой и методикой в этой области будет способствовать повышению качества этих работ и их удешевлению.
Гидрогеологические наблюдения проводятся:
1.	В процессе бурения скважин и в перерывах между бурением.
2.	При производстве опытных работ с помощью специальных инструментов — испытателей пластов на бурильных трубах, проводимых в перерывах между бурением скважины на интересующих интервалах или после бурения.
3.	При исследовании пластов с помощью пробоотборников, позволяющих получать пробы жидкости и газа из скважины в перерывах между бурением или после окончания бурения скважины.
4.	При проведении исследований геофизическими способами (каротаж) после окончания бурения скважины.
5.	При выполнении исследований с помощью специальных приборов — опробователеп пластов на кабеле, проводимых, как правило, после окончания бурения скважины.
6.	В процессе проведения пробных, опытных и опытно-эксплуатационных откачек после окончания бурения или исследования отдельных интервалов скважины в перерывах между бурением.
7.	При исследовании пластов с помощью нагнетаний или наливов, проводимых после окончания бурения всего ствола или отдельного интервала скважины.
8.	В процессе проведения исследований с помощью скважинных расходомеров обычно после окончания бурения скважины (гидродинамический каротаж).
В табл. 1 дана схема классификации основных способов гидрогеологических наблюдений и исследований скважин на воду.
В книге в основном рассматриваются те виды наблюдений, которые осуществляются в процессе бурения непосредственно членами буровой бригады.
Подготавливая настоящую работу, авторы использовали обширный материал из литературных и фондовых источников, а также результаты научно-исследовательских работ, выполняемых в институтах ВСЕГИНГЕО, ВОДГЕО, ВИТР, ВНИИБТ, УфНИИ, ВНИИгеофизика, ВУФВНИИгеофизика и других организациях.
Данная работа по существу является первой монографией по кругу рассматриваемых в ней вопросов. Работа 10. В. Мухина [51] была составлена применительно лишь к колонковому способу бурения, и в ней не рассматривались такие важные вопросы, как опробование скважин с помощью пластоиспытателей, выбор способа бурения, конструкции скважины и др. К тому же в настоящее время эта книга стала библиографической редкостью.
Главы I, II и V написаны Д. Н. Башкатовым, главы III н IV — А. Г. Тесля. Введение и заключение написаны авторами совместно. При подготовке данной работы к печати много ценных замечаний и пожеланий были даны В. В. Дубровским, которому авторы выражают искреннюю благодарность.
9
ГЛАВА I
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВЫБОРА СПОСОБА БУРЕНИЯ, ТИПА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ И КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН НА ВОДУ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Скважины на воду можно подразделить на следующие 7 типов в зависимости от их целевого назначения: 1) поисково-картировоч-ные; 2) разведочные (гидрогеологические); 3) разведочно-эксплуатационные; 4) эксплуатационные (водозаборные); 5) наблюдательные (пьезометрические); 6) нагнетательные; 7) водопонизительные.
Выделенные 7 типов скважин в значительной мере носят условный характер, поскольку скважины одного целевого назначения, как правило, могут выполнять функции скважин другого назначения. Например, разведочные гидрогеологические скважины после их исследования могут быть переданы в эксплуатацию и др.
Для каждого из названных 7 типов скважин проводится тот или иной комплекс наблюдений и исследовании, что в конечном счете определяется целевым назначением этих скважин.
В табл. 2 представлен перечень необходимых и возможных исследований, которые проводятся в процессе бурения скважин.
Как видно из табл. 1, основными видами наблюдений, которые проводятся для большей части выделенных типов скважин, являются наблюдения за режимами бурения и параметрами промывочного раствора. Во всех случаях осуществляется отбор проб пород и шлама, а также измерения уровня и температуры воды в скважине. Другие виды исследований применяются в зависимости от целевого назначения скважин.
Значительный комплекс исследований выполняется после окончания бурения скважины с помощью геофизических способов и опытно-фильтрационных работ. Поскольку этот вопрос не входит в задачу данной работы, перечислим лишь отдел ьные виды наиболее распространенных исследований
10
Таблица 2
Основные виды исследований в скважинах
	Тип скважин						
	।	О)	о ।	1		3	л
Вид исследований	о я д о	? о	О £5	™ О Ss	g§	S	те
	“ s	а	<х> Ч ± ® с 5 го о 2	5 а	8 =	Ё Я	Б
	s ай			eg	о £	ч ч	Е °
	к х Ь	о.	&	п Я	S н	к н	Е £
Наблюдения за процессом углубления скважины (механическая скорость бурения, вибрация бурового инструмента, загрузка двигателя и др.)	Ч“	Ч“	+	+	ч-	ч-	Ч-
Наблюдение за параметрами промывочной	жидкости в процессе бурения скважины	+	4“	+	ч-	+	+	ч-
Наблюдения за уходом промывочной жидкости в процессе бурения скважины	+	-j-	+	+	~Г	4-	ч-
Измерение минерализации и температуры промывочной жидкости у устья скважины			-Г	-г	4-	4-	+
Отбор проб пород с помощью колонковых труб, грунтоносов, желонок и др.	+	4-	_1_	“Г	+	+	4-
Отбор проб шлама из промывочного раствора у устья	+		+	+	ч-	+	+
Измерение уровня воды в скважине	+		+	4-	Ч-	+	+
Исследование водоносных горизонтов пластоиспытате-лями	(+)	+	+	Ж	—	—	+
Отбор проб воды из скважины с помощью пробоотборников	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	—	—
Гидромеханический каротаж скважины (расходометрия)	(+)	ч-	+		(Ч-)	+	
Фотографирование	стенок скважины и фильтра	—	(+)	(+)	(+)	—	(+)	(Ч-)
Примечание: Ч----исследования необходимы; (-{-) — псслеаоганпя воз-
можны; — — исследования не проводятся.
И
1. Геофизические способы исследований:
а) электрофизические (каротажные) исследования — методы КС, ПС и ГК; б) инклинометрия; в) кавернометрия; г) резистивиметрия; д) термометрия.
2. Опытно-фильтрационные исследования:
а) откачки (все виды); б) опытные нагнетания и наливы; в) экс-пресс-способы испытания пластов; г) гидрокаротаж скважин.
§ 2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА БУРЕНИЯ И ТИПА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
Характер и вид гидрогеологических наблюдений в значительной степени зависит от способа бурения. Различные способы бурения обеспечивают различное количество и качество гидрогеологической информации, получаемой в процессе проходки скважины, поэтому выбор того или иного способа бурения определяет возможности каждого способа бурения в части его информативности.
Рассмотрим вопрос обоснования выбора способа бурения и типа буровой установки для проходки гидрогеологических скважин.
В последние годы вопрос о целесообразности применения ударноканатного или вращательного способа бурения скважин на воду неоднократно поднимался на страницах .технической литературы [8, 27]. Выбор того или иного способа бурепия является чрезвычайно важным и ответственным мероприятием, которое в значительной мере определяет конечный успех всех работ. Вместе с этим до настоящего времени не выработаны критерии для оценки различных способов бурения, поэтому обоснование и выбор способа бурения и типа буровой установки производится в значительной мере на основании сравнения субъективных показателей этих способов бурения в тех или иных геологических условиях.
В практике бурения скважин на воду наибольшее применение получили следующие способы бурения: 1) вращательный с промывкой; 2) ударно-канатный; 3) вращательный с продувкой воздухом; 4) комбинированный.
В данной работе не рассматривается вращательно-всасывающий способ бурения, так как он не получил в пашей стране до настоящего времени промышленного применения. Вместе с этим все изложенные ниже методические положения в равной степени могут быть отнесены к этому и к другим способам бурения.
Вопрос обоснования выбора способа бурепия следует решать в следующей последовательности.
1. Сравнение геолого-гидрогеологической информации, получаемой при различных способах бурения.
2. Технические возможности способов бурепия и тип буровой установки.
Рассмотрим эти вопросы более подробно.
Выбор того или иного способа бурения должен учитывать соответствие получаемой при бурении и опробовании скважин геолого
12
гидрогеологической информации целевым требованиям проводимых гидрогеологических исследований.
Различные способы бурения в различных геолого-гидрогеологических условиях (при одном целевом назначении скважин) обеспечивают различное количество и качество информации.
Для оценки информативности тех пли иных способов бурения в конкретных геолого-гидрогеологических условиях можно применить дисперсионный анализ, позволяющий оценить степень влияния способа бурения на получаемые результаты.
В табл. 3 представлены ориентировочные информационные показатели различных способов бурения.
В настоящее время все скважины вращательного бурения после их заканчивания (перед обсадкой скважины трубами) исследуются каротажными способами с целью определения наиболее благоприятных интервалов для посадки фильтров. Эти исследования значительно дополняют геолого-гидрогеологическую информацию, получаемую в процессе бурения. Вместе с этим применяемые в настоящее время каротажные методы исследования скважин на воду, как правило, не обеспечивают получения однозначной информации по литологическому расчленению разреза скважины и точности отбивки границ слоев. Многие специалисты объясняют это не только разрешающей способностью этих методов, но и влиянием промывочного раствора, проникающего в стенки скважины и искажающего электрофизические свойства пород.
На рис. 1 представлен геологический разрез скважины (по Г. П. Квашнину) по результатам полного отбора керна и электрометрических измерений (КС; ПС) в комплексе с кавернометрией. Анализ полученных данных дает основание считать, что проведение геофизических исследований в выше названном комплексе, по разрешающей способности значительно уступает информации, получаемой при полном отборе керна. Это не позволяет полностью опираться на данные каротажных исследований при решении таких вопросов, как выбор интервала установки фильтра и др. Весьма ценным для этого является дополнение полученных данных образцами пород по интервалам скважины, которые представляют наибольший интерес, с помощью боковых грунтоносов, а также результаты применения экспресс-способов опробования пластов в процессе их вскрытия.
На различных стадиях геологических изысканий к первичной геолого-гидрогеологической информации должны предъявляться различные требования. В настоящее время еще не выработаны определенные по точности требования (прежде всего это относится к установлению точности границ залегания водоносного горизонта, статическому уровню,/коэффициенту фильтрации, необходимости испытания тех или других, встреченных при бурении водоносных горизонтов и др.) для различных стадий изысканий, поэтому этот вопрос можно рассматривать как понятие «количество и качество информации».
13
Таблица 3
Показатели различных способов бурения
Количественные и качественные показатели геолого-гидрогеологической информации	Способы бурения					
	вращательный с применением глинистого раствора		вращательный с продувкой		ударно-канатный	комбинированный (шнековый и ударно-канатный)
	сплошным забоем	кольцевым забоем	сплошным забоем	кольцевым забоем		
Фиксирование водонос-	Маломощные и слабо-	Прп уменьшенной длине	[Практически воз-		Практиче-	Возможно
пых горизонтов, ветре-	дебитные горпзонты	рейса все водоносные	можно определять		ски воэмож-	определять
чаемых в процессе бу-	могут быть не за-	горизонты могут быть	все водоносные		но опреде-	первый водо-
рения скважины	фиксированы, поэтому после окончания бурения требуется проведение каротажных работ	зафиксированы. С увеличением длияы рейса имеется возможность пропуска маломощных и слабодебитных горизонтов	горизонты		лить все водоносные горизонты	носный горизонт при шнековом бурении
Ориентировочная йог-	От ±1,0 лг и более.	При малой длине рейса	0,5 м При укоро-		0,5 ± 1,0 м	При шнековом
решность установления границ залегания водоносных горизонтов	При каротажных работах 0,5—1,0 м	до 0,1 м	ченной длине рейса до 0,1 м			бурении до 0,5 м
Предварительная оценка гидрогеологических параметров водоносных горизонтов при бурении скважин	Весьма неполная. Требуется проведение специальных работ по опробованию водоносных горизонтов испытателями пластов, скважинными расходомерами и др.		Весьма	полная	Весьма полная	При шнековом способе бурения весьма Неполная
Оценка гидрогеологиче-	За счет глинизации	продуктивных горизон-	Весьма качествен-		Весьма ка-	Весьма качест-
ских параметров водоносных горизонтов 'с помощью откачек или наливов	тов1 и фильтров имеют место значительные сопротивления прифильтровой зоны и фильтра, что искажает природную характеристику пласта и достоверность проводимых исследований. Требуется проведение сложных и длительных работ по разглинизации сква;кип		ная		явственная	венная
Рис. 1. Геологический разрез скважины, построенный по отбору керна и данным геофизических исследований.
/ и /// — диаграммы КС; // — диаграмма ПС; IV — кавернометрия.
1 — глина зеленая и синяя плотная песчанистая; 2 — песок серый мелкозернистый; а — в подошве слоя пласт обугленного дерева мощностью 4 м; 4 — песок зеленовато-серый мелкозернистый и тонкозернистый глинистый; s — глина грязно-зеленого цвета; в — песок серый мелкозернистый и крупнозернистый водоносный; 7 — песок серый мелкозернистый; 8 — глина зеленая плотная; 9 — песок серый мелкозернистый глинистый; ю — глина зеленая и коричневая плотная, вязкая, 11 — песок серый раэноэернистый водоносный; 72 — глина коричневая плотная; 13 — песок серый мелкозернистый водоносный; 14 — глина коричневая плотная, песчанистая; 15 — песок серый мелкозернистый глинистый.
15
Для сравнения могут приниматься только те способы, которые обеспечивают необходимую геолого-гидрогеологическую характеристику участка бурения в соответствии с целевым назначением этих работ; в противном случае способы бурения сопоставляться не могут.
Различные способы бурения и конструкции буровых установок обеспечивают проходку скважин на заданную глубину с заданным конечным диаметром в определенных пределах.
Так, ударно-канатный способ бурения скважин для имеющихся отечественных типов станков целесообразно использовать до глубин порядка 250—300 м, вращательный способ бурения с продувкой (для применяющихся передвижных компрессоров с рабочим давлением до 7—8 кГ/смг) применять до глубин 200—300 м, вращательный шнековый способ бурения применять до глубин 50—70 м и т. д.
Каждый способ бурения имеет свои определенные преимущества, и недостатки.
Комбинированный способ бурения имеет несомненные преимущества перед другими способами, поскольку в различных геологических условиях могут использоваться положительные стороны различных (двух-трех) способов бурения. Например, применение способов посадки фильтров размывом или с помощью эрлифтной откачки при вращательном бурении с глинистым раствором позволяет ликвидировать или свести к минимуму один из основных недостатков — глинизацию пласта и, как следствие этого, снижение дебитов. В нашей стране создана комбинированная буровая установка УГБХ-150. В данной установке могут применяться три равноправных способа бурения (шнековый, ударный и вращательный с промывкой). Это привело к усложнению конструкции установки, большому весу самой установки и комплекта бурового инструмента, повысило ее стоимость. Очевидно, принцип комбинации различных способов бурения должен базироваться на каком-либо одном (основном) способе проходки с возможностью использования в случае необходимости другого способа бурения как дополнительного.
При этом удается значительно упростить конструкцию установки, сделать ее компактной, мобильной и недорогой. В США, ФРГ, Англии и других странах на этом принципе создано большое количество типоразмеров станков, обладающих высокими технико-экономическими показателями и нашедших широкое промышленное применение.
Преимущества и недостатки различных способов бурения и условия их возможного применения приведены в табл. 4.
Различные типы буровых установок обеспечивают возможности проходки скважин на различные глубины и с различными диаметрами.
Для заданных условий обеспечения конечных диаметров и глубин бурения подбираются возможные типы буровых установок различных способов бурения, что позволяет в дальнейшем оперировать средними значениями стоимости станко-смены для данного типа
16
буровой установки и другими технико-экономическими показателями при ее использовании в сходных условиях.
Технические возможности наиболее распространенных типов буровых установок представлены в табл. 5.
В зависимости от конкретных условий бурения и задач исследований отдельные параметры глубин и диаметров бурения могут колебаться в ту или иную сторону. Так, при бурении разведочных и эксплуатационных скважин на воду станками типа УРБ скважины заканчиваются, как правило, большими конечными диаметрами, чем это указано в паспортных данных, однако глубина бурения при этом уменьшается.
После того как различные способы бурения оценены с точки зрения получения необходимой геолого-гидрогеологической информации и технических возможностей проходки скважин в заданных геологических условиях на заданную глубину с заданным конечным диаметром, решающим фактором оценки отобранных в результате предыдущего анализа способов бурения является экономический анализ.
Широкое распространение при сравнении различных способов бурения получил показатель выработки на один буровой станок — м/ст.-мес.
Однако этот показатель не может являться полным и объективным. Вращательное бурение с глинистым раствором в мягких и рыхлых породах обеспечивает скорости бурения, превышающие скорости ударно-канатного бурения в 3—5 раз. Однако время освоения скважин вращательного бурения оказывается значительно большим, чем скважин ударного бурения. Поэтому более полным показателем для сравнения различных способов бурения будет являться показатель суммарного времени бурения и освоения скважин и суммарной стоимости строительства скважины.
В общем случае стоимость 1 станко-смены бурения и 1 станко-смены освоения скважин может быть различна. Так будет, например, когда процесс прокачки и разглинизации скважины выполняет отдельная бригада, а буровой агрегат демонтируется для возможного использования на бурение другой скважины.
Введем следующие обозначения:
Стоимость 1 станко-смены бурения, руб........... —с6
Время подготовки к бурению, станко-смены........ —Тп
Время бурения, станко-смены .................... —
Стоимость 1 станко-смены освоения скважины, руб. . . —с0 Время освоения скважины, станко-смены .......... —То
Время испытания продуктивных пластов в процессе бу-
рения, станко-смены........................... —Ти
Стоимость обсадных труб и работ по цементированию
скважины, руб............................... . . —сс
Введем для различных способов бурения следующие индексы:
Для ударно-канатного способа бурения............... —у
Для роторного способа бурения с глинистым раствором —р С продувкой воздухом .............................. —в
Для комбинированного способа....................... —к
2 Заказ 1154	17
00
Таблица 4
Основные технико-экономические показатели применения различных способов бурения
Способы бурения
вращательный с про*мывкой	вращательный с продувкой	ударно-канатный	комбинированный
1	ы	3	4
Преимущества
1)	Возможность бурепия скважин на большие глубины и в породах различной твердости
2)	Высокие технические и коммерческие скорости бурепия, превышающие скорости ударно-канатного бурепия в 3—5 раз
3)	Возможность использования упрощенных конструкций скважин
1)	Высокие технические коммерческие скорости бурения, превышающие аналогичные показатели при бурении с промывкой
2)	Отсутствие необходимости в снабжении буровых установок водой и глиной
3)	Возможность качественного опробования и каптажа водоносных горизонтов
4)	Успешное бурение в многолетнемерзлых породах, в геологических разрезах с поглощением промывочной жидкости
1)	Высокое качество гидрогеологической информации в процессе бурепия
2)	Возможность получения высоких дебитов скважин за счет отсутствия глинизации продуктивных горизонтов
3)	Отсутствие необходимости в снабжении установок водой и глиной
4)	Возможность успешного применения в валупно-галечпиковых отложениях в случае бурения скважин с большими начальными диаметрами (более 500 мм) и др.
1) Возможность использования преимуществ различных способов бурения, выбор которых определяется геолого-гидрогеологическими условиями и целевыми задачами бурения
2) Возможность в случае необходимости получения качественной гидрогеологической информации при бурении и высокого качества работ по оборудованию водоприемной части скважины без применения глинистого раствора
Недостатки
1)	Трудности качественного и количественного опробования водоносных горизонтов
2)	Кольматация продуктивного пласта глинистым раствором и, как следствие этого, снижение дебитов скважины; необходимость проведения сложных и длительных работ по восстановлению производительности скважин
3)	Необходимость снабжения установок водой и качественной глиной
4)	Трудности бурения в породах, содержащих валунно-галечниковые включения
5)1Трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах
1)	Трудности бурения при наличии водопритоков в скважину более 2—3 д/сек (приток воды более 10— 35% от объема выбурен-ней породы) в случае проходки часто переслаивающихся водоносных горизонтов и водонасыщенных песков мощностью более 5 м
2)	Возможность бурения лишь в устойчивых породах
3)	Ограниченность (для имеющихся отечественных типов передвижных компрессоров) глубин бурения 200—300 -и
Большой расход обсадных труб при бурении 2) Более низкие, чем при вращательном способе, технические и коммерческие скорости бурения 3) Ограниченность глубины бурения для применяющихся отечественных станков (150—200 реже ДО 250—300 М)
1)	Ограниченность (для современных отечественных буровых установок типа
УГБХ-150) рациональной глубины бурения 100—150 м
2)	Относительно большой вес н громоздкость применяемого оборудования
3)	Высокая стоимость буровых установок
Рекомендуемые условия применения
1) При бурении в хорошо изученных геолого-гидрогеологических условиях, при отсутствии в* разрезе часто переслаивающихся водонос-пых горизонтов п в случае каптажа высоконапорных водоносных горизонтов
1) При бурении в безводных районах, в разрезах с многолетнемерзлыми породами до глубин 200—300 м *
2) При бурении на водоносные горизонты с дебитами До 2 л)сек
1) При бурении в плохо изученных геолого-гидрогеологических условиях, в случае каптажа слабонапорных водоносных горизонтов и в случае часто переслаивающихся водоносных горизонтов
1) При бурении в плохо изученных геолого-гидрогеологических условиях, частом переслаивании водоносных горизонтов, а также в случае каптажа слабонапорных водоносных горизонтов
Для существующего парка передвижных компрессоров типа ДК-9; ЗИФ-55 и др.
Продолжение табл. 4
Способы бурения
вращательный с промывкой	вращательный с продувкой	ударно-канатный	комбинированный
1	2	3	4
2)	При обязательном применении пластоиспытателей для опробования водоносных горизонтов в процессе бурении и геофизического комплекса исследований в процессе и после окончания проходки скважин
3)	При возможном применении способов заканчивания скважины или посадки фильтров без глинизации пласта (бурение чистой водой в устойчивых породах, посадки фильтров ударным способом, гидроподмывом и эрлифтной прокачкой, бурение на естественных растворах и др.) либо с уменьшенной степенью глинизации пласта (бурение аэрированными растворами)
4)	При бурении скважин глубиной более 100—150 м, при условии хорошей обеспеченностью водой и качественной глиной
3) При бурении в устойчивых породах и отсутствии в разрезе часто переслаивающихся водоносных горизонтов с большими водоприто-ками
2) При бурении скважин глубиной до 100—150 м, а также в случае бурения валунно-галечниковых отложений и скважин с большими начальными диаметрами
3) При наличии вибромеханизмов для посадки - и извлечения обсадных труб
2) При удовлетворительных условиях передвижения буровых установок и перевозке применяемого оборудования , в случае достаточного фронта работ по бурению ряда скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга, позволяющих транспортировать буровую установку с точки на точку без ее разборки
Таблица 5
Техническая характеристика буровых установок
Буровая установка	Способ бурения	Номинальная глубина бурения, м	Рекомендуемый начальный диаметр бурения, мм	Конечный диаметр бурения, мм
АВБ-3-100	Вращательный	100	190	150
УРБ-2А	с промывкой То же	200-300	150	130
УРБ-2Т	»	200-300	150	130
АВБ-400М	»	400	370	190
УРБ-ЗАМ		300-500	250	130
УРБ-4ПМ я	»	1250— 750	350	110
УРБ-4Ш 1БА-15В	»	500	450	190
СБУД-150-ЗИВ	»	150	150	110
СБУ-ЗОО-ЗИВ	»	300	200	91
ЗИФ-ЗООМ	»	300	200	91
ЗИФ 650А	»	650	200	91
ЗИФ-1200А	»	1200	250	91
УКС-22М УКС-ЗОМ	Ударно-канатный »	300	500	150
УГБ-50А и	Комбинированный	500	900	200
УГБ-50М	»	50	250	130
УГБХ-150		150	490	200
ЛБУ-50	»	50	200	200
Например, стоимость 1 станко-смены ударно-канатного бурения с76, роторного с глинистым раствором — с® и т. п.
Одним из экономических критериев оценки различных способов бурения является стоимость бурения скважины: для ударного бурения су, для вращательного с глинистым раствором Ср, для вращательного с продувкой воздухом Св, для комбинированного Ск.
Стоимости бурения скважин различными способами можно выразить уравнениями:
с?(п+п+п)+ет+с?=су 
свб (7вп + П + г») 4- ОТ + св Съ	{ ’
сё (П + Тё + П) +	+ сё = Ск-
Сравнивая между собой стоимость бурения скважин различными способами, можно оценить экономичность применения того или иного способа для конкретных геологических условий и данного района производства работ.
Стоимость бурения одной скважины в ряде случаев не является объективным показателем для обоснования того или иного способа бурения и типа буровой установки. Это может быть при различной
21
(для различных марок сравниваемых буровых установок) стоимости работ по транспортировке буровых установок с точки на точку *. В этом случае в рассмотрении следует принять общую стоимость работ, включая и стоимость бурения скважин, и стоимость транспортировки буровых установок для данного участка производства работ с количеством запроектированных скважин — п.
Для ударно-канатного способа бурения это составит
1	= П	1=71-1
2су + 2 с ,	(2)
1=1	«=1
для вращательного способа бурения с глинистым раствором
ЕСр+'Х1^,	(2а)
1=1	1=1
для вращательного способа бурения с продувкой воздухом
ZX+S1 свт,	(2б)
1=1	1=1
для комбинированного способа бурения Г=П	1=п-1
2ск+ 2 Скт,	(2в)
1=1	1=1
где (=П	i=n	i=n	i=n
2сУ; 2сР; 2с„;	£ск-
i=i	i=i	i=i	i=i
Суммарные стоимости бурения п скважин соответственно для ударно-канатного, вращательного с глинистым раствором, вращательного с продувкой воздухом и комбинированного способов бурения.
i=n
i-=n
i=n
2 сК1 + Ск, -ь 4- cVn. i=i
* На значительные расстояния, в районах с асфальтовым покрытием дорог установка УГБХ-150, например, требует больших затрат на транспортировку, так как требуется разборка установки, необходимо перевозить базу установки на трайлере и т. п.
22
Суммарные стоимости работ по транспортировке буровых установок соответственно для ударно-канатного, вращательного с глинистым раствором, вращательного с продувкой воздухом и комбинированного способов бурения обозначены в виде
|=П-1	1=П-1	1 = П-1	' 1=П-1
2	Сут; 2	I С“г и 2 С?-.
i=i	»=i	1=1	i=i
Обоснование выбора того или иного способа бурения и типа буровой установки производится, исходя из сравнения суммарных стоимостей бурения п скважин и суммарных затрат на работы по транспортировке буровых установок с точки на точку.
Бурение чисто эксплуатационных скважин на воду производится весьма редко — обычно каждая скважина на воду является одновременно и разведочной, поскольку геологический разрез- на месте производства работ досконально известен, как правило, не бывает. Поэтому общие требования к различным способам бурения в части обеспечения необходимой геолого-гидрогеологической информацией относятся в той или иной степени и к бурению эксплуатационных скважин на воду.
Экономический анализ различных способов бурения эксплуатационных скважин на воду должен базироваться на сравнении стоимостей 1 м3 воды, получаемой из скважины при различных способах бурения.
Различные способы бурения обеспечивают получение различных дебитов.
Способ вращательного бурения с глинистым раствором при применяемых способах разглинизации обеспечивает получение заниженных дебитов — до 30—50% от дебптов скважин ударного бурения; при посадке фильтров размывом водой полученные дебиты превышают дебиты скважин ударного бурения на 20—40% и т. д. *.
Обозначим дебиты скважин для ударного бурения, вращательного с глинистым раствором, вращательного с продувкой и комбинированного способов бурения соответственно через Qy; Qp; Qa и QK, а стоимость 1 м3 добываемой воды для названных способов бурения соответственно через ау; ар; аа; ак, тогда
(4)
• На основании экспериментальных работ ВСЕГИНГЕО Краснодарской КГЭ и литературных материалов.
23
Исходя из меньшей стоимости 1 м3 воды, определяется предпочтительный способ бурения. При учете общей стоимости работ по бурению скважин и транспортировке буровой установки критерием оценки того или иного способа бурения и типа буровой установки является показатель
(5)
где V(2y; V<2p; VQB; ^QK— суммарные дебиты скважин, пройденных соответственно ударно-канатным, вращательным с глинистым раствором, вращательным с продувкой воздухом и комбинированным способами.
Различные способы оборудования водоприемной части скважин обеспечивают капеж воды с различными статическими напорами, поэтому расходы на эксплуатацию скважины будут также различны. Можно записать:
С
ау = -^—+ 6У
где Ьу; Ьр', Ьв; Ьк — эксплуатационные затраты на 1 м3 воды.
Весьма важными показателями для обоснования выбора того или иного способа бурения и типа буровой установки могут быть показатели дебита скважины и количества добытой воды за весь срок службы скважины.
На стадии проектирования вышеприведенные расчеты не всегда могут быть выполнены ввиду отсутствия исходных материалов для таких расчетов. При этом целесообразно произвести сбор фондовых
2'1
и других материалов по району работ и произвести прикидочные расчеты.
Выбор экономического показателя в качестве критерия обоснования применения того или иного способа бурения будет зависеть от целевых задач работ и должен решаться исходя из конкретных условий производства этих работ.
Наконец, выбор того или иного способа бурения и типа буровой установки должен быть экономически обоснован с точки зрения целесообразности приобретения нового парка станков или перебазирования их с других участков для выполнения намечаемых объемов работ.
Пример.
Требуется выбрать наиболее экономичный способ бурения и тип буровой установки для следующих условий.
1. Необходимо произвести бурение 10 разведочных скважин для водоснабжения в условиях трещинно-карстовых вод (Ci_3) Московского артезианского бассейна.
2. На основании данных предварительной разведки, фондовых материалов и т. д. известно, что глубина залегания исследуемого горизонта составляет от 120 до 180 м; водовмещающие породы представлены окремненными, трещинно-карстовыми известняками; конечные диаметры, обеспечивающие получение необходимых понижений и дебитов, составляют 150—170 мм.
Геологический разрез скважины представлен:
а)	песчано-глинистыми отложениями (чередование водонасыщенных песков и глин) до глубины 30—40 м\
б)	выветрелыми обводненными известняками с прослойками глинистых сланцев небольшой мощностью от 30—40 до 80—100 м;
в)	трещиноватыми,обводненнымиизвестнякамиспрослойкамиплот-ных мергелей и глинистых сланцев мощностью от 80—100до110 —120.и;
г)	трещинно-карстовыми водоносными известняками мощностью от 120 до 180 м.
Верхняя толща обводненных песчано-глинистых отложений и известняков на основании данных предварительных исследований и имеющихся фондовых материалов интереса для промышленного водоснабжения не представляет.
3. Транспортные и технико-организационные условия работы и передвижения станков с точки на точку идентичны для сравниваемых типов буровых станков. Условия обеспечения буровых установок водой и глиной не затруднены.
Решение.
1.	Для заданных условий возможно применить два способа бурения: вращательный с промывкой и ударно-канатный. Вращательный шнековый и комбинированный способы бурения не могут быть применены, так как возможная глубина бурения первого ограничена 50—70 л», а второго 150 м. Вращательный способ бурения с продувкой воздухом не может быть эффективно использован ввиду значительных водопритоков в скважину.
2.	Ввиду достаточной изученности верхних интервалов скважины их детальное опробование с помощью откачек и нагнетаний производить нецелесообразно.
3.	Возможная конструкция скважины при вращательном бурении:
кондуктор — до глубины 5 м;
промежуточная колонна — до глубины 30—40 м;
эксплуатационная колонка — до глубины 120 л;
фильтр — перфорированный трубчатый каркас длиной 20 м.
Учитывая хорошую устойчивость стенок скважины, предусматривается процесс бурения, начиная с глубин 30 —40 м вести с применением чистой воды; в интервалах возможного поглощения воды предусматривается переход на аэрированный раствор с удельным весом 0,8—0,85. Верхний интервал скважины (песчапо-глипистые породы) до глубины 30—40 м проходится с применением качественного глинистого раствора.
При ударном бурении конструкция скважины должна включать не менее четырех колонн обсадных труб. Так как бурение по известнякам вращательным способом может производиться с чистой водой, то процесс освоения водоносного горизонта при этом способе бурения не вызовет каких-либо технических трудностей.
4.	Исходя из степени достоверности характеристики параметров (в среднем) следует в первом приближении, для поставленных условий, считать вращательный и ударно-контактный способы бурения равноценными.
5.	Анализ технико-экономических показателей бурения производим на основании имеющихся фактических материалов применения этих способов бурения в аналогичных условиях.
6.	В качестве критерия экономической оценки эффективности принимаем стоимость бурения одной скважины. Расчет ведем по формуле (1).
Для ударно-канатного способа бурения: Тп = 1,4 станко-меся-цев; T(s --- 30 станко-смен; Т„ = 9 станко-смеп; Т0 = 1 станко-смена; сс = 4000 руб.; cl = 66 руб., с? = 38 руб.
Для вращательного способа бурения: Т„ = 3,8 станко-смен; Тб — 24 станко-смены; Ти = 4 станко-смены; Т 0 — 4 станко-смены; ес = 1000 руб., су6 = 30 руб., cj = 24 руб., су = 66-(1,4 + 30 + + 9) + 38-1 + 4000 ъ 6,7 тыс. руб.; св = 38-(3,8 + 24 + 4) = = 30 - 4 + 1000	2,3 тыс. руб.
Таким образом, с экономической точки зрения целесообразно использовать в данных условиях вращательный способ бурения. Опробование верхних интервалов разреза и интервала установки фильтра при этом способе бурения целесообразно выполнить методом гидрокаротажа (скважинная расходометрия). Исходя из глубины и диаметра бурения, по табл. 5 находим, что для этих целей может быть использована буровая установка УРБ-ЗАМ.
Такого рода последовательный подход к решению поставленной задачи является наиболее объективным и позволяет обосновать
26
выбор того или иного способа бурения и тип буровой установки, исходя из информативности этих способов и их технико-экономических показателей.
§ 3. ОБОСНОВАНИЕ КОНЕЧНЫХ ДИАМЕТРОВ СКВАЖИН
Конечный диаметр скважины должен обеспечивать, с одной стороны, получение необходимого дебита скважины и ее длительную эксплуатацию, с другой — производство необходимых гидрогеологических наблюдений. Конечный диаметр скважины определяет не только конструкцию скважины, нои тип, и марку бурового станка, подбираемого для выполнения намеченного объема бурения.
Для каждого типа скважин проводится тот или иной комплекс исследований, что в конечном счете и определяет диаметр скважины. В табл. 6 представлен перечень исследований, которые проводятся непосредственно в скважинах различного назначения.
Измерение уровня воды в скважинах можно подразделить на измерения в центральных скважинах при откачках и измерения
Таблица 6
Основные виды исследований, которые проводятся в скважинах различного целевого назначения
Тип скважин
Вид исследований
Измерение уровня' воды . . .	+	+	+	+	+	+	+
Электрофизические картонажные исследования (КС; ПС; ГК)		(+) (+)		+	+		(+)	(4-)
Инклинометрия 				+	(+)	—	(+)	(+)
Кавернометрия 		—	+	+	(+)	—	(+)	+
Резистивиметрия		—	+	+	(+)	—	—	(+)
Расходометрия (гидрокаротаж)	—	+	+	(+)	(+)	(+)	(+)
Термометрия 		—	+	(+)	(+)	(+)	—	—
Фотографирование		—	—	+	(+)		(+)	(+)
Исследование пластоиспытате-лями 				+	+				(+)
Отбор проб воды пробоотборниками 		(+)	(+)	(+)	(+)	(-I-)	(-Н	
Откачка штанговым насосом	(+)	+	+	+	+	—	—
Откачка наружным насосом	(+) (+)		+	+		+	—
Откачка эрлифтом 			+	+	(+)	~ь	+	—
Исследование нагнетаниями (наливами) 			(-)			(+)	—	-4-
Отбор проб пород из скважины	+	+	+	-г	+	т	“Г
Примечание: -|-----------исследования необходимы; (г)— исследования возможны; -----исследования, как правило, не проводятся.
27
уровня в наблюдательных скважинах при режимных исследованиях и откачках. В зависимости от целевых задач измерение уровня может быть периодическим и непрерывным.
При периодических замерах уровня воды в центральных сява-жипах при откачках используются электроуровнемеры и гидрогеологические рулетки, это требует пьезометрических (замерных) трубок внутренним диаметром до 20—25 мм либо соответствующих межтрубпых зазоров. Для наблюдательных скважин периодический замер уровня потребует наличия внутреннего диаметра скважин такого же размера. Непрерывный замер уровня в центральной скважине при откачках может производиться либо пневматическим уровнемером (ПУР), либо специальными регистраторами уровня РУЦ и ГГП-40. Для ПУР требуется пьезометрическая трубка внутренним диаметром 16 мм, для ГГП-40 — межтрубный зазор для прохода кабеля до 14—16 мм. Если в наблюдательных скважинах ведется непрерывная регистрация уровня с помощью приборов РУЦ и ГГП-20, то это требует проходного сечения размером 75— 80 мм.
Электрические каротажные измерения (КС, ПС, ГК и инклинометрия) могут проводиться в скважинах диаметром 75 мм и выше.
Кавернометрия также проводится в скважинах диаметром более 75 мм.
Резистивиметрия требует минимального диаметра скважин 70 мм.
Расходометрия скважин требует минимального диаметра скважины 38—40 мм.
Термометрия проводится с помощью скважинных электрических термометров типа ЭСО, ЭТО-2, ЭТМИ, ЭТС-2М и других, имеющих диаметр от 42 до 73 льи и требующих наличия скважин диаметром 75—91 мм. В скважинах режимной сети измерения температуры воды производятся обычно ртутными термометрами, помещенными в специальные гильзы. Минимальный размер скважин для этого должен быть 25—30 мм по диаметру.
Фотографирование скважин применяется редко и на особо важных объектах. Диаметр датчиков скважинных фотоаппаратов типа ФАС составляет 140 мм и позволяет их применять в скважинах диаметром более 150 мм.
Исследование скважин пластоиспытателями типа ВСЕГИНГЕО и КИИ Уф ГрозНИИ производится в устойчивых породах и требует минимального диаметра скважин 75—80 мм.
Исследования скважин нагнетаниями с помощью пакеров типа ТЛФ-4 и комплектом фильтрационного оборудования Гидропроекта УГД-1, Ирикла и других проводятся соответственно в скважинах диаметром от 75 и 91 мм и выше.
Отбор проб воды из скважины осуществляется пробоотборниками ПД-03, ПРИЗ-2, ППБ, ПГ и требует диаметра скважин в пределах 60—75 мм. Отбор проб воды с помощью пробоотборников ПД-3 и ПРИЗ-2 требует максимального диаметра скважин 44 мм.
28
Опытная откачка или эксплуатация скважины на воду осуществляется погружными электрическими, артезианскими центробеж-* ными, штанговыми насосами или эрлифтными установками.
Минимальные внутренние размеры труб, в которые помещаются погружные центробежные насосы, — 150 лмт, артезианские центробежные — 203 мм, штанговые — 115 мм. Эрлифтная откачка может производиться в трубах с внутренним диаметром 60—70 мм и менее, что зависит от размера воздушных труб и требуемой производительности откачки. Если снижение уровня не превышает 5— 7 м, то возможно производить откачку или осуществлять эксплуатацию скважины с помощью горизонтальных центробежных насосов, в этом случае размер фильтровой колонны определяется требуемой производительностью скважины.
Конечный диаметр разведочных гидрогеологических скважин должен обеспечивать возможность определения основных гидрогеологических параметров водоносного пласта (необходимых дебитов и понижений). Этому условию, как правило, отвечают скважины, оборудованные фильтрами с диаметром каркаса не менее 80—90 мм. Для разведочно-эксплуатационных, эксплуатационных и дренажных
Таблица 7
Рекомендуемые конечные диаметры скважин (минимальные)
Тип скважины	1 Минимальное проходное сечение, мм	Диаметр бурового наконечника при вращательном способе бурения, лии			диаметр бурового наконечника при ударном бурении, мм	
		призабойная । зона скважины । не обсаживается , трубами	1 призабойная 1 зона енважины обсаживается 1 трубами без цементации	призабойная эона скважины обсаживается трубами с цементацией	призабойная зона скважин не обсаживается трубами	призабойная зона скважины обсаживается трубами	|
Поисково-картиро- ПОЧНЫР		75	75	91				
Разведочные ....	80-90	91	91	161—190	80—90	110
Разведочно-эксплуатационные ....	80—100	91	110	190	110	130
Эксплуатационные	80-100	91	110	190	110	130
Наблюдательные: а) при установке автоматических приборов	75-80	75	91—110	161—190	75-91	91
б) без установки автоматических приборов	40—50	45.5	75—91	151	45,5-58,5	75
Водопонизительные	80—100	91	110	190	НО	130
Нагнетательные. . .	75	75	91	161—190	75	91
.Примечание. Все,-размеры буровых наконечников для колонкового бурения''указаны применительно к размерам короночного кольца.
29
скважин диаметр определяется из условия получения необходимого дебита и проведения ремонтных работ. По СН 325—65 минимальной диаметр каркаса фильтра следует принимать не менее 80—100 мм.
Для оценки сопротивления фильтров и их изменения во времени фильтры оборудуются так называемыми привязными пьезометрами. Внутреннее сечение пьезометров составляет в среднем 20—40 мм. Диаметр скважины в этом случае должен быть больше диаметра фильтра па 30—60 мм.
На основании вышеприведенных материалов по размерам проходных сечений, необходимых для выполнения различных исследований в стволе скважины, в табл. 7 представлены минимальные конечные диаметры скважин для случаев, когда ствол скважины не обсаживается трубами и когда ствол скважины обсаживается трубами без цементации затрубного пространства и с цементацией.
§ 4.	ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИЯМ СКВАЖИН
Конструкция скважины определяет не только условия возможности предварительного или детального опробования одного пли нескольких водоносных горизонтов, но и качество их опробования.
К конструкции скважины должны предъявляться следующие основные требования.
1.	Простота и минимальная металлоемкость.
2.	Надежность изоляции всех вышележащих и нижележащих водоносных горизонтов от опробуемого интервала.
3.	Возможность раздельного или совместного (если это необходимо) опробования нескольких водоносных горизонтов.
Интересны фактические данные о распределении колонн различных диаметров при оборудовании скважин на воду.
По данным СКВ МГ СССР, в настоящее время имеет место следующее распределение диаметров колонн по степени их применения:
73	•«'I	  5%
89	»	  10»
108	»	 20»
127	»	 25»
146—168	................................................20»
219	»	...............................................10»
273	»	............................................... 5»
325	»	  3»
377—426	»	  2»
В’сельскохозяйственном и промышленном водоснабжении наиболее часто используются трубы диаметром 152—203 мм, а при бурении разведочных скважин — диаметром 127 мм.
Конструкции, которые получили распространение при эксплуатационном бурении водозаборных, водопонизительных, нагнетательных и других скважин подробно описаны в технической литературе [2, 23, 29, 42, 581.
При бурении разведочных скважин конструкции, которые применяются для эксплуатационных и других типов скважин, в значи-
тельной части случаев оказываются неоправданно сложными и дорогими. При необходимости опробования в одном стволе скважины
ряда водоносных горизонтов указанные конструкции вообще не могут быть применимы, что приводит к необходимости бурения ряда скважин на определенное число (до 2—3) водоносных горизонтов. Особенно большие трудности возникают в случае необходимости опробования одной скважиной ряда водоносных горизонтов в рыхлых и мягких породах. Спуск большого числа обсадных колонн в скважину, их цементация приводят к тому, что конструкция скважины получается весьма сложной и требует использования для бурения установок тяжелого типа.
Ниже остановимся на опыте раздельного и совместного опробования водоносных горизонтов по методу Краснодарской комплексной геологической экспедиции [10].
Бурение скважин ведется вращательным способом с глинистым раствором. Обсадка скважины промежуточными колоннами и их цементирование не производятся. Оборудование скважины филь
трами осуществляется одной колонной 1 (рис. 2), причем над каждым из фильтров 3 устанавливается цементная пробка 2.
Рис. 2. Схема поинтервальной раэглиниэа-ции фильтров способом обратпо-всасывающей промывки через окна.
1 — яруба обсадная; 2 — верхний ниппель; з — фильтр; 4 — промывочные окна; 5 — нижний ниппель; б — пробка деревянная; 7 — воздушные трубы; 8 — пьезометрическая трубка; 9 — вспомогательная колонна труб; 10 — сальник; л — эластичный тампон.
Разглинизация фильтров производится способом обратной промывки через окна 4, расположенные в нижнем ниппеле 5.
31
Последовательность операций по разглинизации следующая. Сначала разбивается верхняя цементная пробка и начинается раз-глинизация с помощью эрлифтной откачки или желонирования. Путем создания разряжения в колонне фильтра происходит интенсивный вынос песка и глинистого материала из прифильтровой зоны через окна на дневную поверхность. Для того чтобы глинистый раствор не поступал из верхней части скважины в призабойную зону, на верхнем ниппеле устанавливается эластичный сальник.
После окончания процесса разглинизации промывочные окна перекрываются наружным кольцом, устанавливаемым на внешней поверхности нижнего ниппеля. Второй и третий фильтры вводятся в эксплуатацию аналогично вышеописанному составу работ, лишь с той разницей, что в скважину спускается промежуточная (водоподъемная) колонна труб 9 с сальником 10.
Указанная конструкция скважин является чрезвычайно удобной в случае опробования нескольких водоносных горизонтов в рыхлцх и мягких водовмещающих породах, так как позволяет произвести раздельное их опробование. Для целого ряда случаев (тонкозернистые и другие пески) очень важно свести к минимуму глинизацию пласта. Для этих целей может применяться вышеописанная схема опробования пластов, с той лишь разницей, что нижний фильтр вводится в пласт размывом чистой водой после опробования установленных выше фильтров.
В устойчивых против обрушения породах детальное опробование водоносных горизонтов с помощью откачек может производиться по мере углубления ствола скважины без фильтра или с фильтром. Для возможности опробования нижележащего водоносного горизонта требуется обсадить скважину колонной труб и перейти на меньший диаметр бурения.
В глубоких скважинах опробование водоносных горизонтов может осуществляться по способу, который нашел широкое применение в нефтяном бурении: производится спуск и цементирование колонны с последующим прострелом (перфорацией) в зонах, которые представляют интерес для исследования. Разделение пластов осуществляется установкой цементных мостов в колонне труб. Наиболее достоверные результаты опробования достигаются, если пласт вскрывается без применения глинистого раствора и не оборудуется фильтром. Для этого с успехом может применяться способ расходометрии (гидрокаротаж), позволяющий не только определить интенсивность водопритоков или поглощений по стволу скважины, но и выяснить взаимодействие водоносных горизонтов между собой.
ГЛАВА II
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПРОХОДКИ СКВАЖИН
Бурение скважин на воду носит в значительной мере характер опытно-исследовательской работы. Получаемая при бурении геолого-гидрогеологическая первичная информация позволяет оценить геологический разрез скважины, внести изменения в ее конструкцию, а также наметить дополнительные исследования интересующих интервалов скважин.
Во всех случаях геолого-техническую документацию при бурении скважин на воду проводит техник-гидрогеолог под контролем и под руководством инженера-гидрогеолога. Геофизический комплекс исследований в скважине производится специализированными каротажными отрядами.
В зависимости от способов бурения вид и характер гидрогеологических наблюдений различен, вместе с этим для различных способов бурения имеются не только сходные, но и общие положения. Исходя из этого ниже будут рассмотрены наблюдения с наибольшей полнотой лишь при вращательном способе бурения, как наиболее широко применяемом; гидрогеологические наблюдения при других способах бурения будут даны лишь с учетом их специфики. Необходимо также сказать, что гидрогеологические наблюдения при бурении с глинистым раствором являются наиболее сложными.
§ 1.	ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНОМ (РОТОРНОМ) СПОСОБЕ БУРЕНИЯ С ГЛИНИСТЫМ РАСТВОРОМ
В процессе бурения скважины проводится комплекс геологогидрогеологических наблюдений, позволяющих уточнить геологический разрез, гидрогеохимическую характеристику подземных вод, их температуру ит. п.,что в свою очередь позволяет скорректировать ранее намеченную конструкцию скважины.
Отбор проб пород при бурении скважины позволяет наиболее полно определить тип и характер пород, их возраст, минералогический состав и др.
В зависимости от изученности района работ и целевых задач исследований отбор образцов пород может производиться либо по
33
всему интервалу скважины, либо по отдельным ее участкам. Причем требования к проценту выхода керна на отдельных интервалах могут быть также различны. Все эти вопросы решаются инженером-гидрогеологом перед началом бурения скважины и уточняются в процессе ее проходки.
Описание отобранных образцов пород производится тотчас же после извлечения их из скважины согласно имеющимся методическим руководствам и инструкциям.
Выход керна зависит не только от технологических режимов бурения, но и от свойств породы: чем порода мягче и несвязаннее, тем больше она разрушается при бурении и тем меньше выход керна при прочих равных условиях. Это обстоятельство следует иметь в виду при построении геологического разреза скважины и описании пройденных пород.
Для более полного освещения проходимых бурением пород применяют бурение укороченными рейсами (до 1,0—1,5 л) и с затиркой керна всухую.
Очень важно получить пробы и установить точно глубины залегания кровли и подошвы водоносного пласта; в этом случае возможно наиболее правильно подобрать тип и конструкцию фильтра.
Для отбора образцов пород применяются обычные и двойные колонковые трубы и грунтоносы различных конструкций. Наибольшее практическое применение получили двойные колонковые трубы конструкции ТПИ, МГРИ, Львовуглегеологии, С. А. Алексеенко, грунтоносы ВСЕГИНГЕО (Е. В. Симонов) и НИИОСП (Тыльчев-ский).
Если скважина не обсажена трубами, то отбор образцов пород может быть выполнен из стенок скважины с помощью боковых грунтоносов. Для рыхлых и мягких пород могут использоваться боковые грунтоносы стреляющего типа.
Для пород средней твердости могут применяться боковые грунтоносы сверлящего типа.
Поднятый из скважины керн извлекается из колонковой трубы или грунтоноса, очищается, укладывается в специальные ящики и снабжается этикетками, в которых указывается интервал отбора и процент выхода керна. Примерная форма этикетки приводится ниже.
Этикетка образца горной породы
1.	Организация --------
2.	Скважина №------------------------------------------
3.	Местонахождение скважины
4.	Образец №---------
5.	Дата взятия образца
6.	Глубина взятия образца
7-	Описание образца
Буровой мастер-------------------
ПОДПИСЬ	'
Коллектор--------------------
подпись
34
©писание керна производится коллектором и заносится в буровой
журнал.
Отбор качественных образцов пород производится обычно при
инженерно-геологических изысканиях под строительство и в ряде других случаев. Отобранные образцы пород подвергаются спе
циальной упаковке *.
При вращательном бурении сплошным забоем образцы пород отбирают из бурового шлама, поступающего из скважины в желоб-ную систему. Шлам отбирают с помощью специальной ловушки (рис. 3). Отобранный шлам сливают в емкость и отмывают от гли
нистого раствора чистой водой. После этого образцы пород просушивают, описывают и укладывают в специальные ящики, подобные тем, которые служат для хранения керна, но имеющие поперечные перегородки в секциях. Шлам из глинистого раствора отбирается регулярно в процессе углубки скважины, обычно через каждый 1 м проходки; особенно важно отбирать пробы пород из кровли нового пласта. Сле-
Рпс. 3. Ловушка для отбора шлама.
дует иметь в виду, что глубина залегания отбираемого шлама определяется с поправкой на время, необходимое для подъема образца пород с забоя на дневную поверхность.
Глубина залегания кровли пласта, из которого отобран шлам, определяется по формуле
h H — Н”бК ,	(7)
'-’р
где II — глубина скважины в момент отбора пробы шлама в м\ v6 — скорость бурения в м/мин-, ир — скорость подъема раствора по межтрубному пространству в м]мин-, К — поправочный коэффициент к скорости подъема частиц бурового шлама в глинистом растворе (К = 0,80 ч- 0,85).
Институтом ВНИИГеофизика разработан прибор ШО-1, обеспечивающий автоматический отбор проб шлама из глинистого раствора и разделение его на различные фракции.
Необходимость отбора образцов пород при бурении требует перехода на колонковый способ бурения, что в большей степени снижает производительность работ, особенно в случае частого отбора керна.
Вместе с этим определенную геолого-гидрогеологическую информацию можно получить непосредственно в процессе проведения
* Справочник по инженерной геологии. М., изд-во «Недра», 1968.
35
Таблица 8
Характерные особенности работы агрегата вращательного бурения с глинистым раствором
Проходимые породы	Скорость бурения и характер работы долота	Режим промывки
Рыхлые и слабо сцементированные пески
Песчаники
Глины и суглинки
Глины вязкие плотные
Песчано-глинистые сланцы
Известняки, доломиты, мергели и другие относительно твердые и крепкие трещиноватые породы
Углубление скважины происходит быстро, характерны периодические вертикальные перемещения бурового снаряда вверх (подскакивания) и стук ротора
Углубление скважины происходит медленно, характерны периодические вертикальные перемещения бурового снаряла вверх в трещиноватых разностях Углубление скважины происходит медленно, часто наблюдаются повышенные крутящие моменты в роторе
Углубление скважины происходит медленно и равномерно. Над долотом часто образуются сальники и высокие крутящие моменты на роторе Углубление скважины происходит медленно, наблюдаются периодические вертикальные перемещения инструмента вверх
Углубление скважины происходит медленно, наблюдаются периодические вертикальные перемещения инструмента вверх и толчки
Часто поглощение раствора и уменьшение удельного веса, выпадение в желоб-ной системе песка, показания манометра нормальные
Поглощение раствора неравномерное, выпадение в желобной системе песка и частиц песчаника, показания манометра нормальные
Изменение цвета раствора, повышение вязкости, частое повышение показания манометра
Изменение цвета раствора, повышение его вязкости, высокие показания манометра
В желобной системе выпадает много шлама
Показания манометра низкие, в желобной системе шлама выпадает мало, чаще редкими небольшими обломками
скважины по ряду косвенных признаков, главные из которых представлены в табл. 8.
Важным показателем относительной твердости пород является механическая скорость бурения. Значительные изменения механической скорости бурения в той или иной степени свидетельствуют об изменении твердости буримых пород и должны отмечаться в буровом журнале. То же относится и к провалам бурового инструмента, поскольку это характеризует кавернозность разреза и тесно связано с водообильностью горных пород.
Наблюдения за водоносностью пород при вращательном бурении с глинистым раствором основываются обычно на ряде косвенных признаков.
36
Непосредственные наблюдения за статическим возможным уровнем воды при бурении невозможны из-за наличия в скважине столба промывочной жидкости. Лишь в случае остановок процесса бурения возможны такого рода замеры, однако и они затруднены, так как требуют проведения работ по разглинизации. Контроль правильности таких замеров статического уровня воды в скважине проверяется путем их повторения после добавления в скважину некоторого количества воды (до 50—100 л) или откачки такого же количества воды из скважины. Если после уровень воды в скважине установится на той же глубине, то его можно принять за статический уровень вскрытого при бурении водоносного горизонта.
Следует заметить, что в тех случаях, когда водоносный горизонт имеет слабую водопроводимость или сильно закольматирован
Рис. 4. Схема оборудования зумпфов для учета потерь промывочной жидкости.
1 — скважина; 2 — желобная система; 3 — отстойник; 4 — зумпф; 5 — гидроизоляция; s — рейки; 1 — мерный сосуд; з — всасывающий шланг грязевого насоса.
глинистым раствором, что обычно имеет место при применении качественных растворов, гидравлическая связь вскрытого пласта со стволом скважины может не существовать в течение довольно длительного времени (до 2—3 суток и даже более) и указанные замеры уровня воды (в данном случае раствора) не могут быть приняты за статический уровень водоносного горизонта.
Все замеры уровня воды в скважине должны производиться строго от одного и того же уровня (репера). Таким репером может служить торец обсадной трубы или специально зацементированный штырь.
Одним из признаков вскрытия водоносного горизонта при бурении является нарушение режима промывки скважины. Это прежде всего сказывается на поглощении промывочной жидкости. Сильное поглощение промывочной жидкости свидетельствует о большей проницаемости пласта и его небольшом напоре. Наиболее простым способом учета потерь промывочной жидкости является емкостный способ. Этот способ основан на учете количества воды, добавляемой в зумпф (рис. 4, по Ю. В. Мухину). За величину поглощения принимается разность между количеством промывочной жидкости в зумпфах до начала наблюдений (с учетом добавлений)
37
и количеством жидкости, которое будет находиться в зумпфах через какой-либо промежуток времени.
Рекомендуется замер потерь промывочной жидкости производить в конце каждой смены или рейса.
В случае значительных поглощений рекомендуется сократить время измерения расхода до более коротких промежутков.
Мерные линейки имеют деления через каждый сантиметр или могут быть протарированы в мерах объема, например 10, 20 л и т. д. Мерные сосуды должны быть также протарированы. Очень важно, чтобы зумпфы, отстойники и желоба циркуляционной системы не имели значительных потерь. Ю. В. Мухин (1954 г.) считает, что если потери превышают 2 л на 1 .и2 водной поверхности в час, то циркуляционную систему следует подвергнуть тщательной изоляции. Для этих целей могут быть применены древесные материалы, грунтово-битумные смеси, глина, цемент и т. п.
Ю. В. Мухин [51] считает, что вышеописанный способ учета потерь промывочной жидкости при бурении обеспечивает точности измерения около ±10%, что вполне достаточно для предварительной оценки водопоглощения.
Особо следует сказать об учете потерь в жаркую погоду — для уменьшения испарения воды рекомендуются отстойники и зумпфы накрывать специальными деревянными щитами или полиэтиленовой пленкой.
Наблюдения за поглощением промывочной жидкости при бурении проводятся членами буровой бригады под руководством сменного бурового мастера (бурильщика).
Поглощающую способность пласта можно определять по методике, изложенной в работе [60]. В общем случае может быть записана следующая зависимость:
* =	, Q .	(8)
V ьн Унст-на
где к — коэффициент поглощающей способности пласта; Q — количество поглощаемом жидкости в мл1ч; \Н — перепад давления в пласт в м вод. ст.; Нсх — статический уровень в м вод. ст.; На — динамический уровень в м вод. ст.
Исходя из значении к, выделяется шесть категорий поглощений:
I категория — k=i
II	»	— *=1+3
III	»	— * = 3 -j- 5
IV	»	—к = 5-}-15
V	»	—* = 15 + 25
VI	»	—*>25
Данная классификация дает удовлетворительную сходимость лишь для случаев бурения на чистой воде.
Для первой категории переход бурения с водой на бурение с глинистым раствором позволяет избежать поглощения. Для второй, 38
третьей и четвертой категорий следует закачивать в скважину быстро схватывающиеся тампонажные смеси. Для пятой категории требуется закачка в скважину инертных материалов. Для шестой категории требуется спуск обсадной колонны.
Более точно поглощательную способность пластов можно определять по методике Н. И. Титкова и др. [73].
Коэффициент поглощающей способности пласта рассчитывается
по формуле	к=
где	zi   <21 + <2г Vcp	2 тт	Нг + Н2 •”ср	2 Ig<?2— 1g <21 m~’lgff2-Jgff1>
<21 и <?2 — количество поглощаемой воды в процессе испытания в м3/ч', Н\ и Н2 — напоры, соответствующие i и Q2 в м вод. ст.
И. И. Рафиенко [60] поглощающую способность пластов рекомендует определять путем вычисления расходов жидкости при замерах падения динамического уровня до статического по следующей формуле:
=	(10)
где Q — интенсивность поглощения промывочной жидкости в мР/ч-, Dc — средний диаметр скважины в м; Т — время изменения динамического уровня в ч; L — интервал снижения уровня в м.
На основании экспериментальных работ установлены четыре группы поглощения:
I —частичные
II — сильные
— <? = 1ч-5 м3/ч-, — Q = 54- 10 -и3/ч;
III — полные	—С = 104-15 .и3/ч;
IV—катастрофические — (>>15 .и3/ч
Для первой группы поглощения могут быть ликвидированы путем перехода на бурение с качественным глинистым раствором; для второй и третьей групп рекомендуется применять быстро схватывающиеся смеси и инертные наполнители. Четвертая группа поглощений требует, как правило, обсадки скважины трубами.
В большинстве случаев поглощающие пласты обнаруживаются сразу же после их вскрытия по изменению уровня промывочного раствора в скважине.
Наиболее совершенной классификацией зон поглощения промывочной жидкости при бурении является классификация, разрабо-
39
тайная УфНИИ и ТатНИИ. По этой классификации снижение динамического уровня в скважине может быть выражено формулой
v = C\pn,	(11)
где v — скорость снижения уровня в jt/jtuw; С — коэффициент поглощения, численно равный скорости падения уровня при перепаде давления на пласт в 1 бар; \р — избыточное давление на пласт, бар; п — показатель степени, характеризующий режим фильтрации промывочной жидкости в пласт.
Рекомендации по изоляции пласта даются на основании полученных для данной скважины показателей Сип. Определение показателей С и п производится путем построения кривых скоростей падения уровня во времени. Построения производятся в прямоугольных координатах с логарифмическими шкалами. Данные замеров предварительно обрабатываются: подсчитывается среднее избыточное давление р в каждом исследуемом участке скважины при положении уровня в середине каждого участка
р = 0,1у(Яст-Но),
где Нст — статический уровень в м; Но — расстояние от устья до середины данного участка в м; у — плотность промывочной жидкости.
После определения Сипе помощью номограммы М. G. Винар-ского определяют теоретический расход промывочной жидкости. Классификация УфНИИ на основании данных С; п; QT и Пст для широкого диапазона поглощений (до 300 м3/ч) дает рекомендации по методам и техническим средствам изоляции поглощающего горизонта.
Вскрытие водоносного горизонта может быть отмечено и по изменению параметров промывочной жидкости. Например, при вскрытии рыхлых водоносных горизонтов в глинистом растворе сильно увеличивается количество песка (до 5—8%), уменьшается вязкость раствора и т. д. К числу параметров промывочной жидкости, которые необходимо регулярно (2—3 раза в смену) контролировать, следует отнести следующие:
1.	Удельный вес у, Г/см3;
2.	Вязкость В, сек;
3.	Содержание песка П, %;
4.	Водоотдачу W, см3.
Результаты измерений фиксируются в сменном рапорте.
Исследование зон поглощения промывочной жидкости при бурении целесообразно производить с помощью скважинных расходомеров, которые позволяют установить интервалы и интенсивность поглощения промывочной жидкости.
Наблюдения за минерализацией промывочной жидкости могут быть полезны, если бурение ведется в районах распространения соленых вод, рассолов, а также залегании соленосных толщ. Наблюдения за изменением общей минерализации производится путем
40
экспресс-исследования проб жидкости, отбираемых периодически у устья скважины. Изменения общей минерализации промывочного раствора будут свидетельствовать о встрече соленосных толщ или соленых вод и рассолов.
В качестве приборов, используемых для этих целей, могут быть применены солемеры ВСЕГИНГЕО, СМ-6М, резистивиметры типа РА-3 и РП-1.
Наблюдения за температурой промывочной жидкости целесообразно проводить, если в разрезе можно встретить перегретые (термальные) воды.
Измерения температур можно производить непрерывное и периодическое, применяя для этих целей различные типы и конструкции термометров.
В случае наблюдения за минерализацией и температурой промывочной жидкости для определения интервала возможного засоления или подогревания раствора следует учитывать время, в течение которого раствор движется с забоя к устью скважины, и определять поправку на глубину того или иного измерения.
Наблюдения за выходом газа из скважины могут свидетельствовать о вскрытии подземных вод, обогащенных углекислотой, или вскрытии нефтегазоносной толщи. Газ может подниматься в виде мелких и крупных пузырьков или выбрасываться вместе с промывочной жидкостью из скважины. Необходимо определить запах газа и по возможности отобрать пробу газа в стеклянный баллон (банку); в буровом журнале и сменном рапорте следует указать глубину бурения, на которой произошло выделение газа, и вызвать инженера-гидрогеолога. Надо заметить, что выделение газа из скважины может быть опасным во взрывобезопасном отношении, поэтому следует быть особо осторожным при пользовании огнем. До выяснения вопроса о составе газа работы рекомендуется прекратить.
§ 2.	ОСОБЕННОСТИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНОМ БУРЕНИИ С ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ (ГАЗОМ)
Важным и принципиальным преимуществом этого способа является отсутствие в стволе скважины промывочного раствора, поэтому в процессе бурения имеется возможность качественного наблюдения за водоносностью пород. В случае вскрытия водоносного горизонта осуществляется непрерывная регистрация количества воды, поднимаемой воздухом (буровой снаряд по существу является эрлифтным водоподъемником) вместе с породой.
При бурении с продувкой имеется возможность измерения статического напора пласта после остановки процесса бурения, а также определение характеристики интенсивности восстановления уровня после окончания бурения.
Как и при бурении с глинистым раствором, при этом способе следует производить отбор проб пород в процессе бурения (в зависимости
41
от целевых задач и изученности района работ), отбор проб шлама и измерение скоростей бурения.
Отбор проб пород из шлама при бурении с воздухом осуществляется из специальных устройств — циклонов и шламо-уловителей.
В шламоуловителе ШУМАН-2 (рис. 5, а) воздух из скважины поступает через патрубок 4 и улиткообразный канал 5 в инерционный циклон с внутренней спиралью 6. В результате того, что частицы
Рис. 5. Шламоулавливающие устройства.
а — ШУМАН-2: 1 — инерционный циклон; 2 — фильтр гидравлический; 3 — патрубок; 4 — патрубок циклона; 5 — канал улиткообразный; 6 — спираль; 7 — цилиндр внутренний; 3 — бункер; 9 — заглушка; 10 — труба перфорированная; 11 — патрубок отводной; 12 — вентиль; 13 — конус; 14 — рассекатель; 15 — сетка
б — ШУМАН-3: 1 — головка верхняя; 2 — патрубок входной; 3 — циклоны; 4 — патрубок выходной; 5 — каналы; 6 — бункер; 7 — Патрубок спуска шлама.
породы, попадающие в циклон, теряют свою скорость движения, они оседают в бункере 8 и удаляются из него через задвижку 9. Мелкие частицы бурового шлама не выпадают в бункере и вместе с потоком воздуха через патрубок 3 направляются в фильтр 2, заполненный водой. Между перфорированной трубой 10 и корпусом фильтра установлены пять плоских сеток, улучшающих смачивание частиц шлама’. Очищенный от шлама поток воздуха через отводной патрубок удаляется в атмосферу, а осевший шлам удаляется из фильтра через вентиль 12.
Другая конструкция шламоуловителя ШУМАН-3 (рис. 5, б) отделяет буровой шлам из воздушного потока следующим образом. Воздух по патрубку 2, верхнюю головку 1 поступает в циклоны (от одного
42
до четырех). В результате изменения площади сечения в циклонах, по которым движется поток, частицы шлама выпадают в бункер.
Для замера уровня воды в скважинах используются гидрогеологические рулетки и электроуровнемеры.
Зоны водппритоков при бурении отличаются резким повышением рабочего давления па компрессоре и изменением режима очистки забоя, заключающимся в образовании сальников в стволе скважины.
В случае бурения в многолетнемерзлых породах следует производить наблюдения за температурой воздуха (газа), который поступает в скважину из холодильника. Температура нагнетаемого в скважину воздуха должна быть ниже нуля, чтобы не вызвать оттаивания вышележащих водоносных горизонтов.
Чтобы не вызывать попадания конденсата в скважину, в воздушную линию включаются поверхностные влагоотделители или скважины влагоотделители, предложенные И. II. Елмановым.
Отбор проб воды из скважины может осуществляться либо непосредственно в процессе углубления ствола скважины из выносимого шлама, либо после подъема бурового инструмента из скважины с помощью специальных пробоотборников.
§ 3.	ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ]НАБЛЮДЕНИЯ
ПРИ УДАРНО-КАНАТНОМ БУРЕНИИ
Гидрогеологические наблюдения при ударном способе бурения значительно проще, чем при вращательном с глинистым раствором. Основными моментами, которые требуют постоянного внимания, являются отбор проб пород и наблюдения за их водоносностью.
Отбор проб при ударном бурении производится из желонки периодически, по мере углубления забоя скважины.
Пробы пород отбираются из каждой геолого-литологической разности, но не реже чем через 0,5 м; лишь в случае бурения в хорошо изученных районах и при наличии выдержанных по мощности и по составу пород отбор проб может производиться через 1—2 м проходки. Особое внимание должно быть уделено отбору проб из водоносных горизонтов.
Образцы плотных пород отбираются из-под клапана желонки или с долота. При необходимости отбора проб с относительно ненарушенной структурой применяют грунтоносы ударного действия.
Если бурение ведется в гравийно-песчаных водоносных горизонтах, то в желонке происходит перемешивание отбираемого материала.
Для того чтобы проба была возможно более достоверна, отобранный объем грунтовой массы тщательно перемешивается и из него берут среднюю пробу для данной глубины забоя. Образец следует отбирать при последнем спуске желонки. Если бурение ведется в плывунных песках, то возможны случаи образования в скважине песчаных пробок; в этом случае буровой инструмепт не доходит до прежнего забоя и отбираемые при этом пробы во внимание не
43
принимаются. Для успешной борьбы с образованием песчаных пробок рекомендуется осуществлять периодический долив воды в скважину.
Образцы пород должны иметь достаточный объем для характеристики породы и хранится в специальных ящиках длиной около 1,1 м, шириной — 0,25 м и высотой 0,15 м с отделениями (ячейками) 100 X 100 X 100 мм. Вместе с образцом отобранной пробы породы в отделения вкладывается этикетка.
Образцы пород укладываются в отделения ящика, начиная с его верхней левой стороны. На торце бортов ячейки чернильным карандашом пишется порядковый номер образца и глубина, с которой образец взят. На торце ящика краской пишется номер скважины, глубина отобранных образцов и дата. Ящики должны иметь крышку, запор и не должны подвергаться перевертываниям, бросанию и т. п.
Привязка отобранных проб пород к глубине скважины производится путем постоянного промера глубины забоя скважины в момент отбора пробы. Особенно тщательно следует определять глубину взятия пробы породы в случае наличия в обсадных трубах «пробок» породы.
Наблюдения за водоносностью пород при ударном бурении производятся регулярно в начале, в конце и в средине каждой смены, а также при достижений каждого нового водоносного горизонта, перед началом и после окончания обсадки. Наблюдения за водоносностью включают в себя установление появления воды в скважине и систематические измерения глубины уровня воды в скважине при бурении, обсадке труб и др. Изменение глубины уровня воды свидетельствует о том, что вскрыт новый горизонт, что водоносный горизонт изолирован обсадной колонной или что вскрыт поглощающий горизонт.
Вскрытие водоносного горизонта определяется по характеру отбираемых образцов пород (песок, известняк и т. п.) и по увеличению количества воды, находящейся в скважине.
При бурении в водоносных породах извлекаемый из скважины инструмент обычно обмыт водой и имеет чистую поверхность.
В связи с тем что часть воды извлекается желонкой вместе с породой, замер уровня воды следует производить по истечении 10— 15 мин. Особенно ценными являются замеры уровня воды в скважине, выполненные после длительных перерывов в бурении (5—6 ч). Для мелкозернистых и пылеватых песков надо производить сначала откачку воды из скважины желонкой и лишь после длительной остановки бурения следует замерить уровень воды. Во всех случаях целесообразно производить наблюдения за интенсивностью восстановления уровня, так как этот показатель характеризует косвенным образом водообпльность пласта.
Уровень воды в скважине восстанавливается тем быстрее, чем выше водообпльность проходимых пород. В трещиноватых породах с высокой водообильностью заметного снижения уровня воды в скважине путем ее оттартывания желонкой можно не добиться.
.44
Качество изоляции водоносного горизонта путем перекрытия его обсадной колонной и тампонажа проверяется путем замеров восстановления уровня воды в скважине в течение 1—2 смен после его понижения (желательно до забоя) с помощью желонки.
При бурении в глина!, глинистых сланцах й других практически водонепроницаемых породах наблюдаемые в скважине уровни воды относятся к вышележащим горизонтам, либо являются результатом
подлива воды в скважину.
Если при бурении особенно важно опробовать ряд водоносных
горизонтов, например с различной минерализацией, то в ряде слу чаев углубление скважины может производиться без подлива посто
ровней воды в скважину. Минерализация встреченного при бурении водоносного горизонта может быть установлена путем отбора пробы жидкости из желонки и экспресс-исследования ее с помощью солемера или резистиви-метра.
При проходке водоносных горизонтов, имеющих статический уровень выше поверхности земли, будет наблюдаться самоизлив подземных вод. Определение напора такого водоносного горизонта
Рис. 6. График зависимости Q = = Ц8).
производится путем наращивания
обсадной колонны, измерения высоты фонтана самоизливающейся
скважины, дальности падения струи из горизонтального отвода обсадной трубы или с помощью манометра, ввинченного в глухую муфту.
Определение статического уровня можно производить по дебиту самоизливающихся скважин. Для установившегося движения А. И. Коротков [38] предлагает следующую формулу для определения статического напора над поверхностью земли:
77 =_	, ь
Qi~Qh ’
(12)
где Н — напор над поверхностью земли; Qx — дебит скважины при высоте обсадной трубы <г; Q2 — дебит скважины при высоте обсадной трубы b (а > Ь).
Если движение подземных вод не подчиняется линейному закону фильтрации, то положение статического напора можно определять по следующей формуле В. С. Саркисяна [63]:
77 - Нг
, Нз-Нг А
(13)
В
где Нх — наибольшая высота обсадной колонны над поверхностью земли при самоизливе; Нг — среднее положение обсадной колонны
45
над поверхностью земли; Н3 — наименьшая высота обсадной колонны над поверхностью земли;


<2з ) '
Qi< Qt> Qa — дебиты скважин при высоте обсадной колонны над поверхностью земли соответственно Нх, Н2 и Н3.
Для установившегося движения приведенные выше уравнения упрощаются и принимают вид:
Н = +	(14)
Статический уровень для установившегося режима движения подземных вод можно определить также по данным восстановления уровня, как это предлагает Э. А. Грикевич [35]. Зависимость Q = = / (5) для этого случая выражается прямой липией. Строя по данным фактических замеров эту линию в координатах Q и S и продолжая ее до пересечения с осью абсцисс, находим значение статического папора водоносного горизонта (рис. 6).
§ 4.	ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБЕ БУРЕНИЯ
Комбинированный способ бурения характерен возможностью применения ударно-канатного и вращательного способов бурения с промывкой глинистым раствором. Гидрогеологические наблюдения при этих способах были рассмотрены выше.
При бурении до глубины 50—70 м в комбинированных буровых установках типа УГБ, ЛБУ и УШБ может быть использован шнековый способ проходки.
При шнековом способе бурения процесс углубления совмещается с выдачей разрушенной долотом породы на дневную поверхность.
Сведения о характере проходимых пород при шнековом бурении могут быть получены непосредственно по образцам пород, которые отбираются из-под вращающегося шнека.
Шнековое бурение обычно ведется или с непрерывным, или с по-интервальпым углублением. В первом случае выдача выбуренной породы па поверхность совмещается с процессом бурепия и не требует специальной затраты времени, а во втором на выдачу породы затрачивается определенное время, причем углубление скважины в этот момент не производится.
В практике бурения поинтервальная проходка ведется обычно на длину одного шнека, а выдача породы происходит перед наращиванием нового звена. В связи с этим производительность шнекового бурения при поинтервальном углублении оказывается несколько
46
меньше, чем при непрерывном углублении скважины. Коллектор, документирующий скважину при непрерывном углублении, при новой смене грунта, выданного шнеками на поверхность, отмечает глубину бурения скважины Нф в тот момент, когда произошла смена породы.
Истинная же глубина залегания геолого-литологических границ слоя Н не будет соответствовать глубине скважины в момент смены породы, поскольку на ее подъем с забоя на дневную поверхность необходим определенный промежуток времени.
Таким образом, во всех случаях при шнековом бурении имеет место несоответствие между величинами Нф и Н. Причем можно записать, что:
Н^Нфк,	(15)
где Н — истинная глубина залегания геолого-литологических границ слоя; Нф — фиктивная глубина залегания геолого-литологических границ слоя; к — корреляционный коэффициент.
Институт ВСЕГИНГЕО [5] провел специальные исследования по определению значений корреляционных коэффициентов для различных пород. Результаты этих исследований приведены в табл. 9. Данные таблицы составлены для скорости вращения шнеков 115 o6jмин.
Таблица 9 Корреляционные коэффициенты
Вид грунта	Диаметр скважины, мм	
	180	135
Глина 		0,87	0,82
Суглинок 		0,91	0,86
Лёссовидный суглинок		0,87	0.95
Песчано-гравийно-валунные отложения * . .	0,85	—
Супесь, средне-и мелкозернистые пески . .	0,77	0,76
* К пссчано-гравийно-валунным отложениям условно отнесены пески с содержанием гравия и гальки свыше 15% и крупнозернистые пески, так как эти пески имеют более лучшие транспортировочные свойства по лопастям шнеков, чем средне- и мелкозернистые пески, особенно вод пня пыщвнныя.
Если бурение скважины происходит при скорости вращения шпеков 190 об/мин, то приведенные значения коэффициентов отставания к в табл. 9 должны быть соответственно увеличены на 0,02, а при применении скорости вращения шнеков 65 об/мин — уменьшены на ту же величину.
Таким образом, увеличение диаметра бурения и скорости вращения шнеков ведет к повышению вертикальной скорости транспортировки породы и тем самым позволяет снизить амплитуды
47
смещения геолого-литологических границ и повысить точность геологической документации при'бурении. Из данных табл. 9 видно также, что при бурении диаметром 180 мм наблюдается:
1)	наиболее точная отбивка геологических границ в суглинках (к = 0,91);
2)	снижение коэффициента отставания в глинах ввиду неудовлетворительных транспортируемых свойств глин по лопастям шнеков (прилипание керна и образование «пробок»);
3)	пониженное значение коэффициента отстаивания в лёссовидных суглинках, так как последние склонны к быстрому растиранию в порошкообразное состояние, что значительно снижает их транспортируемые свойства. В результате этого происходит просыпание их в зазор между шнеком и стенками скважины и затирка в стенки скважины.
При бурении скважин диаметром 135 мм наблюдаются:
1)	наиболее лучшие условия транспортировки лёссовидных суглинков по лопастям шнеков (к = 0,95), чем при бурении диаметром 180 мм. Это объясняется тем, что зазор между шнеком и стенкой скважины при бурении диаметром 135 мм составляет 4 мм, а при бурении диаметром 180 мм — 12 мм на сторону;
2)	относительно низкие значения коэффициента отстаивания в супесях и песках (к = 0,76);
3)	ухудшение транспортировочных свойств глин (к = 0,82) по сравнению с бурением скважин диаметром 180 мм, что может быть объяснено снижением окружной скорости вращения шнеков.
В связи с тем, что основной объем исследований был выполнен для глубин бурения до 15—20 м, значения коэффициента отстаивания при больших глубинах будут отличаться от значений, приведенных в табл. 9, в сторону своего уменьшения на величину 0,1—0,2. Однако этот вопрос еще не достаточно исследован и требует своего уточнения.
Максимально возможные отклонения глубин геолого-литологических границ, отбиваемых при шнековом бурении, отличаются от глубин этих границ, получаемых при вибрационном и ручном способах бурения, а также при шурфовании, как правило, не превышают 0,7—1,0 м, а при введении коэффициента отстаивания к эти отклонения уменьшаются до 0,2—0,3 м. При образовании на витках шнеков пробок породы, а также во всех случаях, когда выдача породы на дневную поверхность не производится, величина амплитуды смещения границ слоев может достигать гораздо больших значений. В этой связи во время бурения важно следить за процессом выдаваемого шнеками на дневную поверхность грунта и не допускать углубления инструмента при прекращении транспортировки породы. Существенным недостатком шнекового бурения является тот факт, что фиксирование отдельных маломощных прослойков (0,1—0,2 м) при этом способе бурения весьма затруднительно, а в целом ряде случаев и невозможно, ввиду затирки породы в стенки скважины и значительного перемешивания ее с остальной массой транспорти
48
руемого грунта. При этом следует рекомендовать применение по-интервального углубления, которое обеспечивает более точную отбивку отдельных геологических границ и возможность обнаружения маломощных прослойков пород.
В результате трения транспортируемой породы о винтовую спираль шнека и стенки скважины порода выносится шнеками в виде комков различной конфигурации и размеров. Ввиду соприкосновения комка с другими типами грунтов он, как правило, покрыт оболочкой этого грунта, толщина которой может варьировать в широких пределах. Поэтому при геологической документации скважин необходимо определять тип и характер грунта не по внешнему виду комка, а по его внутренней части, что достигается его разламыванием.
Исследованиями ВСЕГИНГЕО установлено, что гранулометрический состав и естественная влажность комков грунта практически не отличается от образцов, отобранных с помощью грунтоносов.
Указанное обстоятельство послужило также предпосылкой для возможности фиксации маломощных водоносных горизонтов (верховодок), залегающих, как правило, на небольших глубинах от дневной поверхности. Размер комков транспортируемого грунта зависит от его консистенции. Бурение в грунтах с повышенной естественной влажностью характеризуется поэтому довольно резким увеличением диаметра комков и появлением керна в виде лент.
Отбор проб пород с относительно ненарушенной структурой при шнековом бурении производится с помощью магазинных (колонковых) шнеков и грунтоносов. После окончания бурения шнеками возможно также применение боковых грунтоносов для отбора проб пород из интервалов, которые остались мало освещенными на основании информации, полученной при бурении.
Замер уровня воды в скважинах производится сразу же после подъема шнеков из скважины. Следует иметь в виду, что за счет образования песчаных пробок в скважине (фильтр в скважине еще не установлен) такие замеры носят приближенный характер.
§ 5. ФОРМЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОТЧЕТНОСТИ
На бурение каждой скважины составляется геологотехнический наряд, который состоит из геологической и технической частей. Наряд утверждается главным инженером участка буровых работ (гидрогеологической партии) и подписывается старшим инженером-гидрогеологом. Примерная форма геолого-технического наряда приводится ниже (приложение № 1).
В процессе бурения проводится комплекс геолого-гидрогеологических наблюдений, позволяющих уточнить гидрогеологический разрез бурящейся скважины. В зависимости от этого в геологотехнический наряд вносятся соответствующие корректировки.
После каждой смены составляется сменный рапорт, в котором фиксируются перечень выполненных работ, состав бригады и др. Примерная форма сменного рапорта приводится в приложении № 2.
49
Буровой журнал является сводным документом, в котором фиксируются как геолого-гидрогеологические, так и технические данные. Форма возможного журнала приводится в приложении № 3. Кроме указанных отчетных материалов еще ведется журнал потерь промывочной жидкости при бурении (приложение № 4). На основании этих данных на геологическом разрезе скважины строится график потерь промывочной жидкости. Если имеются данные, то строится также график процента выхода керна при бурении, колебаний уровня воды в скважине при возможных перерывах при углублении.
Результаты наблюдений за параметрами промывочной жидкости заносятся в специальный журнал (приложение № 5).
ГЛАВА III
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ ОПРОБОВАНИИ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОПРОБОВАНИЮ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ
В процессе проходки скважин гидрогеологические наблюдения можно успешно осуществлять, применяя различные методы и инструменты для опробования водоносных горизонтов.
Применение специальных испытательных снарядов позволяет не только повысить степень изученности разрезов скважин, но и в ряде случаев является единственным источником проведения гидрогеологических наблюдений за встречаемыми при бурении пластами.
Как известно, существующие способы опробования водоносных горизонтов с помощью установки фильтров и производства откачек по мере вскрытия водоносных горизонтов при бурении (способы опробования «сверху — вниз») весьма трудоемки и дороги.
Такое опробование производится чаще в рыхлых породах и при детальных исследованиях. Обычно стенки скважины закрепляют трубами, затем устанавливают фильтр и после выполнения работ по разглинизации производят откачку. Аналогичные операции повторяют на каждом водоносном горизонте, что приводит к сложно)) многоколонной конструкции скважины. Обычно в одной скважине опробуют не более 2—3 водоносных горизонтов, так как технические возможности такого метода и потеря диаметра бурения на каждом интервале опробования обычно не позволяют исследовать большее число водоносных пластов. Эти методы опробования отличаются значительными затратами времени и средств, однако они позволяют получить полные сведения об исследуемом водоносном пласте, поэтому их целесообразно применять только при выполнении детальных разведочных работ и при сооружении разведочно-эксплуатационных скважин, если это предусмотрено проектом. Выполнение всех работ по опробованию скважин такими методами требует длительного перерыва бурения.
51
Менее распространен способ опробования водоносных горизонтов по схеме «снизу — вверх». Как правило, таким способом исследуют водоносные горизонты в скважинах, законченных бурением, после проведения комплекса геофизических работ.
В практике бурения скважин на воду получили распространение два варианта этого способа:
1) с обсадкой скважины трубами после выполнения геофизических работ, с их цементированием и последующей перфорацией в интервалах залегания перспективных пластов;
2) без закрепления скважины обсадными трубами.
Все описанные способы опробования дают достаточно полную картину исследуемых водоносных горизонтов, но требуют проведения весьма длительных и дорогостоящих откачек, поэтому они применяются при детальных стадиях гидрогеологических исследований.
Значительно быстрее предварительное опробование водоносных горизонтов можно производить с помощью пластоиспытателей на трубах и опробователей на кабеле [14, 17, 18, 47, 79].
Существующие типы пластоиспытателей можно разбить на следующие три группы:
1)	пластоиспытатели, спускаемые в скважину на бурильной колонне;
2)	пластоиспытатели, вмонтированные в бурильную колонну и позволяющие осуществлять опробование без подъема бурового инструмента с забоя;
3)	пластоиспытатели, опускаемые в скважину на каротажном кабеле.
В свою очередь пластоиспытатели первой группы можно подразделить на пластоиспытатели с пакерующими элементами (КИИ ГрозУфНИИ, КИИ-65 и др.) и без пакерующих элементов (по типу ОП ВСЕГИНГЕО).
Наибольшее промышленное применение получили пластоиспыта-телп первой группы, поэтому им будет уделено наибольшее внимание.
Основными преимуществами способов опробования водоносных горизонтов пластоиспытателями по сравнению с обычными следует считать:
1.	Возможность испытания пластов в малые промежутки времени без проведения длительных и дорогостоящих откачек.
2.	Возможность опробования без крепления скважины колонной обсадных труб и удаления из нее глинистого раствора.
3.	Возможность получения таких гидрогеологических параметров исследуемых пластов, как статический напор, коэффициент фильтрации и другие, с точностью, достаточной при проведении предварительных исследований.
4.	Относительно недорогое и несложное оборудование, применяемое для этих целей.
К недостаткам опробования с помощью существующих пластоиспытателей следует отнести:
52
1.	Необходимость проведения геофизических исследований в скважине способом кавернометрии или профилирования для выяснения интервалов, пригодных к установке резиновых элементов пласго-испытателей типа КИИ ГрозУфНИИ.
2.	Относительно невысокий процент удачных опробований с помощью испытателей пластов типа ГрозУфНИИ.
3.	Необходимость проведения испытаний сразу же после окончания процесса бурения.
4.	Возможность «прихвата» пластоиспытателей после длительного стояния их на протоке.
5.	Возможность опробования водоносных горизонтов с помощью пластоиспытателей типа ОП до глубин 60Q—500 м и лишь в рыхлых породах.
До настоящего времени в подавляющем большинстве случаев опробование водоносных горизонтов осуществляется путем проведения откачек. Методика и техника проведения откачек, наблюдения при откачках, методика интерпретации получаемых результатов и другие вопросы освещены в специальной литературе [8. 15, 16, 21]. Поэтому в данной работе дается несколько подробней описание лишь тех средств и методов опробования водоносных горизонтов, которые могут повысить уровень гидрогеологических наблюдений непосредственно при бурении скважин, т. е. оборудования и методики проведения исследований в скважинах с помощью специальных испытательных инструментов и приборов.
§ 2, ОПРОБОВАНИЕ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ ОПЕРЕЖАЮЩИМ МЕТОДОМ
Метод опережающего опробования ОП можно отнести к типам пластоиспытателей без пакерующего элемента.
Идея метода опережающего опробования была предложена Е. В. Симоновым в 1956 г. Предлагался способ введения в пласт специального фильтра, для погружения которого в пески использовался глинистый раствор. Применение глинистого раствора для посадки микрофильтра в пласт явилось одним из наиболее существенных недостатков такого метода, так как глинизация пород практически исключает возможность притока воды в бурильные трубы.
В 1959 г. в институте ВСЕГИНГЕО быЛи начаты конструкторские и экспериментальные работы по разработке оборудования для опережающего метода опробования.
В том же году в Краснодарской геологической экспедиции В. И. Блажковым был предложен опробователь водоносности песков, который вводился в пласт с размывом пород чистой водой через центральную трубку фильтра. G 1960 г. работы по созданию оборудования и методики для опробования водоносных горизонтов опережающим методом проводились совместно институтом ВСЕГИНГЕО и Краснодарской экспедицией.
Сущность этого метода заключается в следующем (рис. 7).
53
При встрече водоносного горизонта бурение прекращают и вместо бурового наконечника до забоя скважины через глинистый раствор опускают на бурильных трубах фильтр-опробователь. Способом расходки бурового снаряда или его вращением с одновременным
к компрессору
S
11
10
8
и да минус' Воздухом
Рис. 7. Схема опробования с замером понижения пневматическим уровнемером.
1 — фильтр-опробователь; 2 — переходник; з — датчик; 4 — воздушные трубы; 5 — ниппель; в — глинистый раствор; 7 — бурильные трубы; 8 — тройпик; 9 — хомутик; 10 — тройник воздушный; 11 — шланг; 12 — резиновая трубка; 13 — катушка; 14—15 — манометры.
12

нагнетанием через бурильные трубы чистой воды фильтр-опробователь вводится в водоносный пласт, представленный песками, песками с примесью гальки или гравия, а также с небольшими по мощности прослоями более плотных пород (до IV категории по буримости) .
54
Обычно фильтр-опр обователь вводится в водоносный пласт на глубину 1,2—1,5 м за 2—5 мин, а объем воды, введенный за это время в пласт и в скважину, как правило, не превышает 500—700 л. После введения фильтра-опробователя в пласт и прекращения нагнетания чистой воды песок, осевший вместе с частицами глины над фильтром-опробователем, предотвращает проникновение глинистого раствора из скважины к фильтру-опро-бовагелю. Затем проводят откачку воды через бурильные трубы с помощью эрлифта или поршневого насоса. В процессе откачки замеряют дебит и понижение уровня в бурильных трубах, отбирают пробу воды на химический анализ и после откачки прослеживают кривую восстановления уровня и замеряют положение пьезометрического уровня исследуемого пласта.
Остановимся несколько подробней на описании оборудования, применяемого при опережающем опробовании, на методике проведения этих работ и их документации.
В состав комплекта оборудования ОП для опережающего опробования водоносных горизонтов входят фильтр-оцробователь, пневматический уровнемер ПУР и оборудование для откачки воды через бурильные трубы.
В состав фильтра-опробователя входят элементы, показанные на рис. 8.
При помощи бурового наконечника снаряд внедряется в породу. При этом если пески не содержат твердых прослоев пород или гравия, то достаточно нагнетания через бурильные трубы чистой воды и легкой расходки инструмента; если же в испытуемом пласте имеются прослои песчаника, глины или гравия, то их разрушают вращением снаряда, при этом наконечник работает как гидромониторное двухперое долото.
Рис. 8. Фильтр-опробователь.
1 — резцы; 2 — лопасти долота; з — сопло; 4 — гайка; в — шайба; 6 — пробка; 7 — сетка; S — корпус; 9 — трубка промывочная; 10 — клапан кольцевой; 11 — клапанная коробка; 12— обратный клапан; 13 — крышка; 14—15— переводники; 16 — скользящий клапан.
55
Фильтр-опробователь каптирует опробуемый горизонт без его глинизации. Кольцевой клапан 10 препятствует нагнетанию воды в полость фильтра, а при откачке направляет притекающую через фильтр воду в полость бурильных труб. Нагнетаемая вода направляется к наконечнику по промывочной трубе 9. Обратный клапан 12 свободно пропускает нагнетаемую к забою воду и при откачке исключает доступ песка в клапанную коробку и бурильные трубы.
Скользящий клапан 16 предотвращает фильтрацию большого количества глинистого раствора внутрь инструмента при опускании фильтра-опробователя на забой, что уменьшает кольматацию сетки фильтра шламом.
Практический интерес представляет введение в пласт фильтров-опробователей больших габаритов. Исследования, проведенные институтом ВСЕГИНГЕО, показали, что применение метода опережающего опробования для введения фильтров-опробователей диаметром до 89 мм и длиной до 2 м в пески на небольших глубинах (до 100 jh) возможно, но при этом объем закачиваемой в скважину чистой воды увеличивается почти пропорционально длине и квадрату диаметра фильтра-опробователя, что может вызвать обвалы пород в скважине.
При увеличении диаметров фильтров-опробователей до 90 — 100 мм и длины более 2 м возникают затруднения при подъеме инструмента, так как помимо фильтра оказывается прихваченной осевшим песком и значительная длина бурильных труб. Необходимость увеличения нагнетаемой воды вызывает опасность обвалов пород в скважине, а также требует значительных затрат мощности на его извлечение из пласта. Необходимо учитывать и то, что при опережающем опробовании откачка воды производится непосредственно через бурильные трубы, габариты внутреннего сечения которых весьма ограничены. Следовательно, оптимальным размером фильтра-опробователя будет тот, который обеспечит такой приток воды который практически можно откачать через бурильные трубы. Наиболее приемлемым для работы в разных условиях, как это подтверждается опытом работ, является фильтр-опробователь, диаметром 50—70 мм общей длиной около 1,5—2 м.
При опробовании напорных водоносных горизонтов опережающим методом, когда фильтр-опробователь вводится в пласт на бурильных трубах диаметром 50; 60,3; 63,5 или 73 лии, для откачек наиболее прост эрлифтный метод. После введения фильтра-опробователя в водоносный пласт для откачек воды по бурильным трубам в них через тройник опускается колонна воздушных труб, которая затем соединяется с компрессором (см. рис. 7).
Опыт применения опережающего метода опробования в некоторых геологических экспедициях страны показал, что для эрлифтного водоподъема могут быть использованы тормозные компрессоры от автомобилей МАЗ, ЗИЛ, стационарные компрессоры типа М-155 и другие, имеющиеся в геологических организациях компрессоры с производительностью не менее 0,15 мэ/мин.
56
Для мелких скважин и для скважин с низким пьезометрическим уровнем эрлифт мало эффективен. В гидрогеологической практике
иногда возникает необходимость проводить откачки когда глубина воды в скважине небольшая, а пьезометрический уровень залегает на глубине до 30 м.
В таких случаях можно применять смеситель динамоэрлифт.
Динамоэрлифт представляет собой воздухоструйный водоподъемник, имеющий вид наконечника обтекаемой формы, который опускается в скважину на воздухоподающих трубах на 5—10 м ниже динамического уровня воды.
Смеситель динамоэрлифта состоит (рис. 9) из воздух оподводя щей трубы 1, на которую навинчивается конусный переходник 2 с отверстиями для выхода воздуха.
На трубу конусного смесителя навинчивается камера смесителя 3, которая фиксируется контргайкой 4. Кольцевой зазор между конусным переходником и камерой смесителя можно уменьшить пли увеличить навинчиванием камеры смесителя в зависимости от производительности компрессора и глубины загрузки воздушных труб.
Опытные работы при сравнении обычного эрлифтного смесителя и динамоэрлифта показали, чго при одной и той же глубине загрузки (рис. 10) динамо-эрлифтный смеситель дает несколько большие дебиты (понижения).
Преимуществом динамоэрлифта перед обычными смесителями является то, что в нем используется кинетическая энергия воздушного потока, благодаря чему можно откачивать воду из скважины с меньшей высотой водяного столба.
При опробовании водоносных горизонтов, когда пьезометрический уровень залегает на глубине до 50 м от устья скважины, подъем воды эрлифтом, в котором водоподъемными трубами служат бурильные трубы (штанги), уже не эффективен. В таких случаях следует пользоваться глубинным поршневым насосом (рис. 11).
Для проведения откачек через трубы малого диаметра могут также использоваться вибрацион
в условиях,
Рпс. 9. Динамоэрлифт.
1 — трубка воздушная; 2 — конусный переходник; 3 — камера смесителя; 4 — гайка.
ные и инерционные методы водоподъема, исследованию которых в по-следние годы уделяется большое внимание в СССР и за рубежом. Важным преимуществом этих водоподъемников является то, что их можно применить в скважинах относительно небольших диаметров, при откачке загрязненных вод, при откачке из малодебитных водоносных горизонтов, как с глубоким, так и с неглубоким залеганием уровня.
57
Таким образом, для откачек воды по бурильным трубам при
опережающем методе опробования водоносных приемлем эрлифтный способ, причем в некоторых случаях, когда глубина столба воды в скважине недостаточна для откачки эрлифтом с обычным смесителем, можно использовать и смеситель типа динамоэрлифта. При организации этих работ необходимо правильно выбирать диаметр воздушных труб в зависимости от применяемых водоподъемных (бурильных) труб. При низком положении уровня водоносных горизонтов целесообразно применять поршневые насосы; перспективно применение инерционного и вибрационного методов водоподъема, однако возможности их еще окончательно не выявлены, и в этом направлении необходимы дальнейшие исследования.
Замер положения пьезометрического уровня в бурильных трубах можно произво-
горизонтов наиболее
Рис. 11. Глубинный поршневой насос.
1—9 — переходники; 2 — клапан; 3 — корпус; 4 — трубка промывная; 5 — поршень; 6 — соединитель; 7 — цилиндр; 8 — шток.
Рис. 10. График зависимости дебита от глубины загрузки смесителя.
дить с помощью электроуровнемера, специально оборудованного солемера сдатчиком или хлопушкой.
Дебит при откачке через бурильные трубы удобно замерять объемным способом, для чего ввиду небольших расходов воды можно использовать емкость на 20—100 л.
58
Замер положения динамического уровня в процессе откачки можно осуществлять с помощью пневматического уровнемера ПУР, разработанного в институте ВСЕГИНГЕО.
Пневматический уровнемер ПУР (см. рис. 7), оснащенный образцовым манометром на 2,5 кГ/см2, позволяет получать точность замеров положения динамического уровня порядка 5—8 см.
При замерах понижения уровня воды пневматическим уровнемером необходимо применять специальный смеситель, который ограничивает спуск датчика и предотвращает растяжение резиновой трубки.
Шкала образцового манометра градуирована в метрах водяного столба, что позволяет брать отсчет непосредственно при откачке и восстановлении уровня после прекращения откачки.
§ 3. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ОПРОБОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ ОПЕРЕЖАЮЩИМ СПОСОБОМ
При проведении работ по опробованию водоносных горизонтов не требуется существенно изменять технологию бурения.
При бурении скважины, на которой запроектировано опробование водоносных горизонтов, необходимо правильно выбрать режим бурения применительно к проходимым породам и соблюдать существующие указания относительно качества глинистого раствора, особенно при встрече водоносных песков и их бурении.
Для характеристики фильтрационных свойств водоносных пород важны гидрогеологические наблюдения за процессом бурения скважин; эти материалы в дополнение к данным каротажа могут помочь при выборе интервалов опробования, пропущенных в процессе бурения скважин.
Встретив при бурении скважин рыхлые пески, на которых намечено провести опробование, бурение прекращают, промывают скважину качественным глинистым раствором, затем буровой наконечник поднимают на поверхность. На тех же бурильных трубах через столб глинистого раствора на забой скважины опускают подготовленный к работе фильтр-опробователь. При этом подбирают длину снаряда, чтобы после введения фильтра-опробователя в пласт на 1,2—1,5 м верхний конец бурильных труб был выше устья скважины.
Если в пласте встречаются небольшие по мощности прослойки глин, песчаника или известняка, одной расходной снаряда и размывкой преодолеть их обычно не удается. В таких случаях необходимо пройти интервал этих пород с вращением снаряда как при обычном бурении. Переходить к вращению следует без задержки, не допуская непроизводительной закачки воды на забой.
Интенсивно нагнетая воду и вращая снаряд, наконечник фильтра разрушает как гидромониторное долото пропластки пород до III — IV категории. Введение в скважину, заполненную глинистым раствором, чистой воды в объеме до 0,5—0,8 .и3 в большинстве случаев,
59
как показал опыт работы в ряде геологических экспедиций, не вызывает осложнений.
Закачиваемая в пласт вода находится под давлением большим, чем давление глинистого раствора. Это обеспечивает поглощение пластом большей части закачиваемой воды. Меньшая часть воды, вымывающая песок в ствол скважины, находится под забойным давлением глинистого раствора; вредное влияние ее проявляется в следующем: вода может поглощаться заглинизированными стенками породы, что увеличивает глубину внедрения глинистых частиц в структуру песка; поднимаясь по стволу скважины, вода может, кроме того, размывать глинистую корку.
Величина расходки снаряда (в зависимости от плотности и гранулометрического состава пород) рекомендуется в пределах 0,1— 0,30 м, причем она должна увеличиваться с ростом плотности пород и с уменьшением размера частиц песка.
Глубина внедрения фильтра-опробователя в пласт должна быть не менее 1,2—1,5 м от нижней его части, причем эта величина возрастает с ростом глубины опробования и плотности пород.
После погружения фильтра-опробователя в пласт по уровню воды в бурильных трубах можно судить о степени изоляции его от глинистого раствора в скважине. Если через бурильные трубы начинает изливаться вода (за счет разности удельного веса воды в трубах и раствора в скважине), затем она постепенно мутнеет и расход излива уменьшается, что свидетельствует о недостаточной изоляции фильтра-опробователя от глинистого раствора в скважине. В этих случаях необходимо фильтр-опробователь углубить в пласт дополнительно на 0,2—0,5 .м или опыт повторить.
Для отбора истинной пробы воды на анализы длительность откачки должна быть достаточной для удаления из пласта не менее 3—5 объемов воды, закачанной через бурильные трубы при погружении фильтра-опробователя в пласт. При опробовании с замером понижения уровня для определения фильтрационных свойств пород длительность откачки должна определяться временем стабилизации ее режима. При установившемся режиме (среднее отклонение дебита и понижения уровня должны находиться в пределах 5—10%) откачка должна проводиться в течение 2—3 ч на каждое понижение.
После прекращения откачки прослеживается кривая восстановления уровня по показаниям пневматического уровнемера.
В некоторых случаях восстановление уровня можно прослеживать, например, с помощью электроуровнемера.
Положение пьезометрического уровня водоносного горизонтг при опережающем опробовании рекомендуется замерять в бурильныз трубах после проведения откачки и его восстановления.
Время на восстановление уровня после откачки обычно незначительное (15—30 мин), поэтому после проведения всех замеров и демонтажа водоподъемного оборудования, который обычно длится 20—30 мин, можно производить замер пьезометрического уровня в бурильных трубах. После опробования водоподъемное оборудова
60
ние демонтируют, фильтр-одробователь извлекают на поверхность и бурение скважины продолжают до встречи следующего водоносного горизонта, который опробуется таким же способом.
В связи с тем, что в настоящее время еще нет гарантированного способа обнаружения всех водоносных горизонтов при бурении скважин с глинистым раствором, некоторые, особеппо маломощные, прослои песков могут остаться не опробованными в процессе бурения. После окончания бурения скважины до ее проектной глубины пропущенпые интервалы водоносных песков могут опробоваться по схеме «снизу — вверх».
Выявление водоносных интервалов в уже пробуренпой скважине достаточно надежно осуществляется геофизическими методами.
Выявив интервалы водоносных песков, не опробованных в процессе бурения, работы проводят в следующем порядке. На бурильных трубах в скважину опускают гидравлический обрушитель. С помощью вращения колонны труб с обрушителем и нагнетания чистой воды, которая с силой вырывается из боковых сопел, пески размываются и обрушаются по мере подъема снаряда снизу вверх.
. После обрушения песков водоносного горизонта скважина промывается качественным глинистым раствором, после чего начинают опробование опережающим методом по описанной выше методике. Однако этот способ рекомендуется применять как исключение, например, в тех случаях, когда водоносный горизонт представляет практический интерес и пропущен по тем или иным причинам.
Закончив работы по опробованию, необходимо сразу же приступить к демонтажу опытного оборудования; после извлечения фильтра-опробователя на поверхность скважину следует промыть качественным глинистым раствором.
Фильтр-опробователь после извлечения тщательно промывается, разбирается для очистки и осмотра исправности всех его узлов. Все детали должны быть очищены, просушены, резьбы смазаны.
Собранный и проверенный фильтр-опробователь должен находиться в специальном ящике до очередного опробования.
Водоподъемное оборудование, приборы для замера уровня и вспомогательное оборудование также должны быть проверены и находиться всегда в чистом и исправном виде в ящике комплекта оборудования.
Применение метода опережающего опробования водоносных горизонтов при бурении скважин с глинистым раствором в рыхлых породах требует организации комплекса наблюдений за прямыми и косвенными показателями, которые свидетельствуют о характере проходимых пород, их водонасыщенности.
При производстве работ по опережающему опробованию необходимо соблюдать определенные дополнительные меры предосторожности и техники безопасности, основные из них:
при внедрении фильтра-опробователя в пласт с расходной снаряда необходимо быть на расстоянии не менее 5 м от насоса и вертлюга на_случай срыва нагнетательного шланга;
61
при подъеме фильтра-опробователя в случае его прихвата соблюдать меры предосторожности на случай обрыва талевого каната;
при эрлифтной откачке через бурильные трубы в момент «срыва уровня» не подходить к местам соединения нагнетательного воздушного шланга.
На скважине, где проектируется проведение работ по опробованию водоносных горизонтов, от начала ее проходки до завершения всех опытных и буровых работ необходимо вести тщательные наблюдения и правильно документировать получаемые результаты.
Вместе с заданием на опробование водоносных горизонтов гидрогеолог должен подготовить специальный журнал, в который заносятся результаты наблюдений.
При встрече водоносного горизонта и проведении его опробования фиксируются результаты наблюдений за величиной расходки или скоростью вращения снаряда, расхода чистой воды при внедрении фильтра-опробователя в пласт, а также величина и время углубления фильтра-опробователя в пласт. Эти сведения заносятся в табл. 10.
Таблица 10
Результаты наблюдений при опробовании скважин
Результаты опережающего опробования — положение уровня в бурильных трубах, величина понижения, дебит, температура воды и другие сведения записываются в табл. И.
Таблица 11 Результаты опережающего опробования
62
После исследования всех встреченных водоносных горизое по данной скважине составляется геолого-технический разрез, фо которого приведена на рис. 12.
наимянобание пород
колонка.
Статистический уродень ниже поверхности земли, м
Дополнительные сведения
-10
-го
-оо
40
-so
-so
-?о
-so
-so
-Ю0
1/0
-по
юо
НО
-ISO
-160
170
-100
-ISO
200
Песок серый, т/з Глина.
Песок т/з ГЛиУО.
Песок т/з Глина
Песок m/j Глина
Глина
Супесь
Водоносные горизонты, опробованные специальным олробобателем в процессе буреню
Рис. 12. Схема геолого-технического разреза с результатами опро-бовапия.
Если на скважинах проводятся откачки из водоносных г/ зонтов, опробованных опережающим методом, то результаты отк< дополняются таблицами, составленными по результатам опере ющего опробования.
При опробовании водоносных горизонтов следует прово/ экспресс-анализы химического состава и минерализации отк ваемой воды.
Своевременный анализ непосредственно по мере исследования встречаемых при бурении водоносных пластов позволит гидрогеологам не только получить необходимые сведения, но и обоснованно наметить технологию и методику дальнейших опытных и буровых работ.
После проведения опытных работ по каждой скважине необходимо также составить акт, к которому прилагаются все результаты опробования.
§ 4. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИИ ПРИ ОПЕРЕЖАЮЩЕМ ОПРОБОВАНИИ
После проведения опытных работ опережающим методом, имея полную документацию получаемых результатов, можно, пользуясь известными теоретическими решениями, определить основные гидрогеологические параметры пластов.
Особенно важно при регистрации данных опробования получить объективные данные о положении пьезометрического уровня исследуемого пласта, о величине понижения и дебита при откачках, а также сведения о восстановлении уровня.
В подавляющем большинстве случаев для определения коэффициента фильтрации можно использовать формулу Н. Н. Веригина [21], которая применительно к методу опережающего опробования с введением в нее показателя сопротивления, обусловленного несовершенством скважины по характеру вскрытия пласта и величины гидравлических потерь в трубах Д5, запишется в следующем виде:
0,366(2 Fig 1.47	+
1. __ ___L_______о J
I (Sv-bS)
где Q — дебит в мР/супиат, S — понижение в м, по данным уровнемера; AS — величина потерь давления в трубах в м; т — мощность пласта в м; I — длина фильтра-опробователя в м; £ — коэффициент, зависящий от расположения фильтра в пласте: £ = 2 при расположении фильтра внутри пласта, Е = 1 при расположении фильтра у кровли или подошвы пласта; г0 — радиус фильтра в м.
Величина потерь давления в бурильных трубах AS определяется по таблице, данной в работе [1], или по справочнику.
Величина 'Q2 комплексно характеризует гидравлические потери, связанные с несовершенством скважины по характеру вскрытия (£2ф), деформациями пород в прифильтровой зоне (£2п) и отклонениями от линейного режима фильтрации (£2н. л):
Сг = Ьаф + ?2п + £гн. л-	(17)
В настоящее время не имеется достаточно точных аналитических решений, которые позволили бы ввести в расчетные формулы величину обобщенного сопротивления фильтра и прифильтровой зоны
64
скважин, так как это делается для величины в соответствии с решениями Н. Н. Веригина [21]. Вместе с тем при опережающем опробовании доля гидравлических потерь в прифильтровых зонах скважин может оказаться значительной, что может существенно влиять на точность определения гидрогеологических параметров пласта.
Опытами в полевых и лабораторных условиях показано, что сопротивление фильтра на контакте с породой £2фп (£2ф, £2п ) существенно влияет на общие потери напора в прифильтровой зоне. Для практических целей примерно величину этого сопротивления можно определить по графику, приведенному на рис. 13, который составлен по материалам лабораторных исследований [1].
Рис. 13. График зависимости ?2Фп — Рис. 14. График зависимости глп-= f	нпзации фильтра от времени его
1 — сетка № 8/70; 2 — сетках, 12/90; з — сетка	движения в растворе.
Л, 18/130.	; — глинистый раствор, V = 1,2 Г/см3;
2 — глинистый раствор, V = 1,1 Г/см3.
Поскольку фильтр-опробователь опускается к забою через глинистый раствор в скважине, необходимо также учитывать дополнительное сопротивление, обусловленное влиянием глинизации фильтра. Имеется в виду «остаточная» глинизация, так как при погружении фильтра-опробователя в пласт оп в значительной степени очищается породой и омывающим потоком чистой воды.
При оценке влияния глинизации необходимо различать динамическую глинизацию, имеющую место при спуске фильтра в скважину через глинистый раствор, и статическую глинизацию во время пребывания фильтра в растворе.
При опережающем методе опробования рекомендуется фильтр-опробователь внедрять в пласт сразу же после его спуска к забою, поэтому в большинстве случаев рекомендуется учитывать влияние только динамической глинизации.
Влияние динамической глинизации можно оценить в зависимости от времени движения фильтра в растворе, пользуясь графиком (рис. 14).
Представленные зависимости позволяют внести поправки в расчетные формулы для определения параметров пласта, например при опережающем опробовании водоносных горизонтов, с учетом
65
не только сопротивления, вызванного гидродинамическим несовершенством скважины по характеру вскрытия, но и с учетом глинизации фильтра [1].
Таким образом, при оборудовании скважины сетчатым фильтром или при опробовании пластов опережающим методом с применением фильтра-опробователя, представляется возможность расчета параметров пластов по данным одиночной откачки, исключая (уменьшая) влияние на результаты опробования сопротивления заглинизиро-ванного фильтра. При этом допускается, что порода в прифильтровой области в процессе бурения и прокачек деформируется незначительно.
Пример. При опережающем опробовании пласта мощностью 12 л, залегающего на глубине 250 м, получен дебит Q = 1 м^/ч при понижении уровня So = 3 м (по показаниям ПУР).
Датчик ПУР был опущен на глубину 50 м. Работы осуществлялись с бурильными трубами диаметром 50 мм; сетка № 12/90.
1.	Уточняем величину понижения уровня
SP^SO-AS;
“=“ж+“."т'+0*'42
Отсюда
Sp = 2,58л.
2.	Определяем приближенное значение коэффициента фильтрации пород, для чего используем формулу (16)
Q (1g 1,47—)
к = 0,366 -=-=-— = 4,8 м/сутки.
3.	Величина ?2фп определялась по графику рис. 13
?2фп 1,4.
Подставляем в расчетную формулу значение £2фп и определяем уточненное значение к
<? (1g 1,47 -^--4-£2фП)
/с = 0,366 —-—-=-------= 9,4 м/сутки.
Io р
Э. А. Гриневичем и В. С. Алексеевым предложена несколько уточненная методика расчета коэффициента фильтрации по данным опережающего метода [34].
Вместо определения в каждом случае величин £2фп по графикам предложены аналитические решения.
Экспериментальные зависимости £2фп = / (1g к) могут быть представлены для разных типов фильтровых сеток аналитически.
Для сетки 8/70
?2фп = 4,351g к- 2,15.	(18)
66
Для сетки 12/90
^„=--8,51gfc-7,2.
(19)
Для сетки 18/130
?2 Фп-= 8,41g А — 5,8.	(20)
Обозначим 1,47 через R' и подставим в формулу (16) вместо £2фп его значения. В результате получим.
Для сетки 8/70
I (S - AS) к - 0,366(2 (1g R' - 2,15 + 4,351g к) - 0.	(21)
Для сетки 12/90
I (S— AS) к - 0,366(2 (1g R' - 7,2 -)- 8,51g к) = 0-	(22)
Для сетки 18/130
I (S - AS) к - 0,366(2 (lg R' - 5,8 + 8,41g к) = 0.	(23)
В общем виде уравнения (21), (22) и (23) запишутся следующим образом:
I (S — AS) к — 0,366(2 (lg R' —а + b 1g к) = 0.	(24)
Полученное уравнение можно решить относительно к методом последовательного приближения. Для этого необходимо представить его в виде двух уравнений:
Fr (к) = l(S- AS) к-,	(25)
F2 (к) = 0,366(2 (lg R' — a-f- b 1g к)	(26)
и вычислить несколько значений функций Fr (к) и F2 (к). Абсцисса точки пересечения или касания графиков функций Fr (к) и F2 (к) даст значение коэффициента фильтрации с достаточной для практических целей точностью.
Следует отметить, что расчет по предлагаемой схеме возможен и при использовании вместо формулы Н. Н. Веригина каких-либо других формул. В этом случае вместо значения коэффициента сопротивления R' по Н. Н. Веригину в уравнение (23) необходимо подставить соответствующее значение R' по выбранной формуле. Дальнейшая схема расчета аналогична вышеуказанной.
Пример. При опережающем опробовании пласта мощностью 12 м с расходом Q = 1 мР/ч получено понижение уровня S = 3 м при AS = 0,42 м. Работы осуществлялись с фильтром-опробовате-лем длиной 1 м, диаметром 60 мм с сеткой галунного плетения № 12/90.
С использованием формулы (16) получено значение к = = 9,4 м! сутки с учетом сопротивления сетчатого фильтра. Очевидно, что рассчитанная величина к является заниженной, так как по ранее предложенной методике [1 ] фильтрационное сопротивление с графи
67
ков зависимости £2фп от к снимается по ориентировочному (всегда заниженному) значению коэффициента фильтрации.
В соответствии с формулами (25) и (26) имеем:
Fr (к) = l(S — &S)k 2,58к;
F, {к) = 0,366(2 (1g	- 7,2 + 8,51g к ) .
Задаваясь 3—4 значениями коэффициента фильтрации в порядке от Д'мин’ равного величине, рассчитанной по формуле Н. Н. Веригина (23) без учета сопротивления до /смакс = 2 + ЗЛМИИ получим
Рис. 15. График зависимости F\ (к) и (/;) от К.
татам опережающего
прямую, исходящую из начала координат.
Аналогично, подставляя численные значения в формулу (26), при ? = 2 получим ряд значений функции F2 (к) от к. Далее производится построение графиков зависимости F2 (к) и F2 (к) от к. В рассматриваемом примере зависимости Fr (к) и F2 (к) от к построены при значениях к = 5; 10; 15 и 20 м/сутки и приведены на рис. 15. Искомое значение в точке касания к = = 12,5 м]сутки, т. е. уточненная величина коэффициента фильтрации выше рассчитанной в первом приближении на 25%.
Определение коэффициента фильтрации и водопроводимости горных пород по резуль-опробования является одним из дешевых ме
тодов, однако ввиду того, что получаемые результаты параметров приближенны, этот метод лучше применять для начальных стадий проектирования, когда необходимо дать общую гидрогеологическую характеристику значительной площади со сравнительной оценкой отдельных участков.
При выполнении детальных работ, как, например, бурение разведочно-эксплуатационных скважин на воду, метод опережающего опробования может помочь выбрать перспективные интервалы для установки фильтров, и здесь его применение также целесообразно.
При гидрогеохимических методах поисков месторождений, при выполнении радиогидрогеологических исследований в рыхлых породах применение опережающего опробования также является одним из дешевых и скоростных методов исследований водоносных горизонтов.
Метод опережающего опробования целесообразно применять при бурении поисково-съемочных и разведочных скважин па воду в рыхлых отложениях, где в разрезе встречается несколько водоносных горизонтов. Можно рекомендовать также применение опережающего опробования в комплексе с геофизическими методами исследований, что повышает качество и достоверность геологической и гидрогеологической документации при разведочном и поисковом бурении скважин.
68
В 1966 г. опытным заводом СКВ Министерства геологии СССР выпущено 250 комплектов оборудования для опережающего опробования.
Стоимость опробования одного водоносного горизонта опережающим методом с полным учетом затрат времени и средств на все операции на глубинах до 200—300 м, как правило, не превышает 40—50 руб.
§ 5. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ ИСПЫТАТЕЛЯМИ ПЛАСТОВ НА ТРУБАХ, ОПРОБОВАТЕЛЯМИ НА КАБЕЛЕ И ДРУГИМИ ПРИБОРАМИ
В настоящее время при бурении глубоких скважин на воду гидрогеологические наблюдения можно успешно осуществлять, применяя испытатели пластов на трубах, опробователи на кабеле, испытатели, бросаемые внутрь бурильных труб, и другие типы испытательных инструментов и приборов, которые позволяют получить те или иные сведения о вскрываемых в разрезе пластах. Это новое направление — исследование пластов в процессе их вскрытия с помощью испытательных инструментов — в настоящее время еще не получило повсеместного применения ввиду незаконченности исследований в этой области, однако ему принадлежит большое будущее.
Испытатели пластов на трубах
Наиболее полно разработаны и апробированы в различных условиях комплекты испытательных инструментов на трубах с механическими пакерующими элементами [46, 47, 49].
При бурении скважин в устойчивых породах гидрогеологические наблюдения и исследования водоносных горизонтов можно осуществлять с помощью испытателей пластов на трубах. Применение испытателей пластов позволяет получить необходимую гидрогеологическую информацию о встречаемых в разрезе пластах непосредственно в процессе углубления скважины.
С помощью испытателей пластов можно установить пьезометрический уровень каждого водоносного горизонта, отобрать пробу воды на химический анализ, а также приближенно оценить фильтрационные свойства водовмещающих пород.
До настоящего времени отечественной промышленностью не выпускаются испытатели пластов с пакерующими элементами для гидрогеологических скважин. Однако в ряде случаев при бурении глубоких скважин на воду, при бурении скважин на промышленные, термальные и минеральные воды, при сооружении скважин для захоронения промстоков и т. д. можно успешно применять серийные испытатели пластов, разработанные для нефтяных и газовых скважин.
В настоящее время у нас в стране разработан нормальный ряд комплектов испытательных инструментов — КИИ ГрозУфНИИ.
69
Рпс. 16. Схема компоновки комплекта КИИ ГрозУФНИИ в скважине.
Комплекты испытательных инструментов КИИ ГрозУфНИИ имеют три основных типоразмера:
КИИ-146 для скважин диаметром от 190 до 295 мм
КИИ-95 для скважин диаметром от 118 до 161 мм
КИИ-65 для скважин диаметром от 75 до 112.мл.
Схема компоновки КИИ в скважине показана на рис. 16. После вскрытия бурением пласта, подлежащего испытанию, в скважину опускается на бурильных трубах КИИ одного из указанных выше типоразмеров в зависимости от диаметра скважины.
Чтобы фильтр оказался против испытуемого пласта, а пакер был установлен в плотных породах над пластом, между башмаком, фильтром и пакером вставляется необходимое количество бурильных труб.
Над пакером устанавливают испытатель пластов с гидравлическим реле времени ИПГ с открытыми отверстиями уравнительного клапана (сборка I). Выше устанавливают переходник ПП и бурильные трубы из расчета, чтобы объем их пустой полости составлял 10 —15% от объема той зоны скважины, которая ограничена пакером.
Выше этих труб устанавливается система гидромеханических клапанов (ГМК), состоящая из ИПГ с закрытыми уравнительными отверстиями (сборка II), запорного поворотного клапана 311, циркуляционного клапана и переводника для установки приборов ПП.
В фильтре устанавливается два глубинных регистрирующих манометра, а в переходниках ПП — по одному манометру.
При спуске инструмента в местах сужений или неровностей скважин возможны резкие кратковременные посадки пакера, что создает нагрузки, под влиянием которых впускной клапан стремится открыться. Однако гидравлическое реле времени создает сопротивление открытию клапана, который не успевает открыться в течение 0,5 мин.
В конце спуска после установки снаряда на забой создают осевую нагрузку на КИИ весом труб.
70
Резиновый элемент пакера под действием нагрузки герметизирует часть скважины, расположенную ниже пакера. Через 1—5 мин после посадки пакера срабатывает реле времени нижнего ИПГ (сборка I), закрывается его уравнительный клапан и открывается впускной клапан. Жидкость проходит через фильтр, отверстие в штоке пакера и нижний ИПГ в пустые бурильные трубы.
Манометры в фильтре и под ИПГ отмечают в момент открытия клапана резкое снижение давления, а затем его повышение по мере заполнения труб жидкостью. Перед открытием верхнего ИПГ давление восстанавливается до пластового.
Рис. 17. Карта давления.
При открытии впускного клапана верхнего ИПГ жидкость поднимается через ГМК по бурильным трубам, что отмечают манометры — резкое снижение давления, затем его повышение во время стояния на притоке.
Карта давления при работе с КИИ показана на рис. 17. Время стояния на притоке зависит от состояния скважины и от интенсивности притока и обычно колеблется от 20 мин до нескольких часов.
Затем снижают нагрузку на КИИ и поворачивают трубы ротором на 15—20 оборотов — приток в трубы прекращается и три нижних манометра записывают (не менее 30 мин) конечную кривую восстановления давления.
Затем инструменту дают натяжку, оба ИПГ растягиваются, их выпускные клапаны закрываются, а уравнительный клапан нижнего ИПГ открывается, после чего давление увеличивается до гидростатического за счет выравнивания его над и под пакером. Это облегчает снятие пакера и подъем инструмента из скважины, во время которого манометры (в фильтре) регистрируют снижение гидростатического давления (см. рис. 17).
71
При развинчивании бурильных труб пробы пластовой жидкости отбирают на анализы.
Пакеры предназначены для обеспечения разобщения испытуемой зоны от остальной части ствола скважины в период испытания пласта. Пакер цилиндрический состоит из металлического остова и резинового элемента, который насажен на полый шток. Под действием сжимающей нагрузки подвижная часть пакера перемещается по штоку вниз, при этом резиновый элемент расширяется и прижимается к стенкам скважины.
Пакеры цилиндрические, входящие в комплекты КИИ, имеют следующие типоразмеры [47]:
КИИ-146 — диаметр остова 166 мм с диаметром резиновых элементов 270 и 245 лш;
КИИ-146 — диаметр остова 146 мм с Диаметром сменных резиновых элементов 220, 195, 180 и 170л«л«;
КИИ-95 — диаметр остова 95 мм с резиновыми элементами диаметрами 145, 130, 126, 122, 116 и 108 мм;
КИИ-65 — диаметр остова 65 мм, диаметры резиновых элементов 95, 85, 74, 65 мм.
Яссы предназначены для облегчения расхаживания и освобождения прихваченного инструмента.
Гидравлическое реле времени испытателя ИПГ состоит пз цилиндра, заполненного авпамаслом, и поршня, в котором имеется винтовой капиллярный канал для прохода масла.
Помимо описанных деталей в комплекты КИИ ГрозУфНИИ входит приспособление для сжатия ИПГ, переводники для установки манометров, дебитометров и других приборов, запорные поворотные клапаны, служащие для прекращения притока жидкости в трубы, клапаны циркуляционные для восстановления прямой и обратной циркуляции над испытателем пластов и другие вспомогательные устройства, ключи, запасные части.
В состав КИИ входят глубинные манометры типа МГП-Зм и МГП-7 с пределами измерения до 160, 250 и 400 кГ/см-. с запасом хода часового механизма до 15 ч.
Для отбора герметизированной пробы жидкости в состав КИИ вводят глубинный пробоотборник или термограф для измерения температуры.
Перед испытанием скважины комплект проверяют путем опрессовки; проверяют и герметичность бурильных труб. После вскрытия пласта скважину тщательно промывают в течение 1—2 ч, уточняют состояние ствола скважины на основании данных геофизических исследований, а также глубину забоя и мощность испытуемого пласта.
После проведения всех подготовительных работ сразу же опускают в скважину КИИ.
В конце спуска труб поворачивают квадрат, открывают выкидную линию насоса и определяют величину необходимой нагрузки на пакер. Под действием нагрузки разжимается пакер, происходит последовательное открытие впускных клапанов ИПГ сборки I и II.
72
Герметичность пакеровки проверяется по уровню промывочной жидкости в скважине. Интенсивность притока определяется ско-
ростью потока воздуха из труо в процессе притока. По истечении времени открытого периода производят закрытие запорного поворотного клапана ЗП, для чего снижают нагрузку от веса труб и поворачивают ротором трубы на 12—15 оборотов.
В конце закрытого периода испытания производят распакеровку и подъем снаряда. Отбирают на анализы пробы, оформляют акты об испытании скважины и продолжают процесс бурения [47, 49].
При бурении скважин на воду перспективно применение комплекта ИСВ, разрабатываемого ВСЕГИНГЕО совместно с УфНИИ и ВДГУ.
ИСВ — испытательный снаряд ВСЕГИНГЕО состоит из трех основных узлов: пакерного, клапанного п поплавкового (рис. 18).
Пакерный узел обеспечивает распакеровку — отделение испытуемой зоны скважины от промывочного раствора и затем открытие доступа в пустые бурильные трубы жидкости из пласта.
Во время притока клапанный узел закрыт и при достижении избыточного давления на клапан,величина которого регулируется, клапан открывает доступ жидкости в верхнюю часть пустой колонны труб. В этот момент глубинный манометр пишет кривую притока. При достижении уровня воды до поплавкового клапана он закрывается и происходит запись кривой восстановления давления до статического. При необходимости можно провести через бурильные трубы и микрооткачку, для чего в узле поплавкового клапана имеется специальная
сания в трубы штырька
Рис. 18. Схема компоновки испытателя пластов ИПГ.
] — водоподъемные трубы; 2— бурильные трубы; 3 и 8 — глубинные манометры; 4 — глинистый раствор; 5 — клапан запорный; 6 — клапан поплавковый; 7 — пакер; 9 — фильтр.
втулка, которую можно открыть путем бро-или нажатием воздушных труб.
73
При опробовании неглубоких скважин снаряд ИСВ можно использовать без клапанных узлов для отделения испытуемой зоны от раствора в скважине и проведения откачки. В этих случаях реко
Рпс. 19. Схема снаряда СИП-3.
мендуется верхнюю часть колонны труб, в зависимости от глубины уровня воды исследуемого пласта, подбирать из труб большего диаметра (обсадных) для того, чтобы можно было провести эрлифтную откачку. Это частный случай применения снаряда типа ИСВ, впервые разработан и внедрен в Волго-Донском геологическом управлении [35]. Снаряд получил название СИП-3 Он состоит из хвостовика, пакерующего элемента, противоаварийного переходника и уравнительного клапана. Схема снаряда СИП-3 показана на рис. 19.
Снаряд прошел производственные испытания на глубинах до 1000 м и в ряде случаев может успешно применяться в устойчивых породах [59] для опробования водоносных горизонтов.
Опробователи пластов на кабеле
В связи с ростом глубин буровых скважин и увеличением потребности в их детализации по разрезу в значительной степени возрастает роль приборов, опускаемых в скважину на кабеле. Такие приборы можно успешно применять в процессе бурения и в законченных скважинах, в породах устойчивых и рыхлых, в скважинах наклонных и искривленных.
За рубежом начиная с 1956—1957 гг. широкое применение получили опробователи на кабеле, разработанные фирмой «Шлюмберже».
1 — хвостовик; 2 — пакер; 3 — Широкое Использование ЭТИХ при-безопасный замок; 4 — уравнитель- <	-
ный клапан; 5 — бурильные тру- иОрОВ 33. руоеЖОМ, ПОСТОЯННЭЯ МОДбр-бы-	низация этих приборов и расширение
области их применения свидетельствуют о большой эффективности этого вида опробователей [17, 18, 491.
С их помощью можно выяснить возможность получения притока
из пласта, определить характер насыщенности пласта, получить данные о пластовом давлении и приближенно произвести первичную
74
оценку гидродинамических параметров отдельных участков пласта еще в процессе бурения скважины.
Спуск прибора в скважину на кабеле с помощью обычного передвижного каротажного подъемника обеспечивает оперативность и экономичность работ. Даже в глубоких скважинах опробование производят за 1 — 2 ч.
В СССР первые промышленные образцы опробователей пластов на кабеле разработаны Волго-Уральским филиалом ВНИИгеофизика в 1959-1962 гг. [17, 181.
Каротажные опробователи пластов конструкции ВУФ ВНИИгео-физики типа ОПК обеспечивают герметизацию участка стенки скважины, отбор проб пластовой жидкости, газа и подъем пробы на поверхность с сохранением ее герметичности. Для работы прибора используется энергия гидростатического давления жидкости в скважине.
В настоящее время уже разработано четыре типоразмера каротажных опробователей пластов: ОПК-4-5, ОПК-7-10, ОПТ-7-10 (термостойкий) и ОПГ (гидрогеологический).
Зона исследования пласта по глубине приборами типа ОПК не превышает 0,4—0,5 м, поэтому в ряде случаев на качество результатов опробования существенное влияние оказывает зона проникновения промывочного бурового раствора [17].
Применение испытателя пластов на каротажном кабеле по сравнению с испытателями, опускаемыми на трубах, имеет ряд преимуществ:
а)	возможность быстрого спуска в скважину и подъема его, что значительно ускоряет процесс опробования пластов;
б)	позволяет производить опробование на любой глубине без забуривания зумпфа;
в)	исключена опасность выброса, так как испытание производится в одной точке пласта, а вся остальная поверхность его находится под давлением глинистого раствора;
г)	проба поднимается на поверхность с сохранением в ней давления в период отбора, за исключением изменений, связанных с различием температур в скважине и на дневной поверхности;
д)	погрешность в установке опробователя на требуемой глубине не превышает 25 ч- 30 см.
Одним из существенных недостатков данного аппарата является недостаточный объем отбираемых проб — 5—20 л.
Опробователи пластов на кабеле позволяют ускорить темпы и повысить экономическую эффективность разведочных работ [43, 49, 65].
В последние годы ВУФ ВНИИгеофизика разработан опробова-тель пластов, в котором применен электродвигатель и система прямой механической передачи с выдвижной лапой, что обеспечивает большую надежность работы прибора и лучшую проходимость его в скважине.
Разработанный ВУФ ВНИИгеофизика гидрогеологический опро-бователь пластов ОПГ предназначен для отбора герметичных проб
75
жидкости и газа из пласта без удаления из скважин глинистого раствора и для определения статического уровня исследуемого пласта.
Разработано два типа таких опробователей: ОПГ 7-10 и ОПГ-4-5 для работы в скважинах глубиною от 50—100 м до 1000 м и диаметром от 70 до 270 мм. Приборы типа ОПГ рассчитаны для работы с трехжильным каротажным кабелем КТО или КТШ-4, 2, 1 (в зависимости от глубины скважин) в комплекте с серийной каротажной станцией АКС и подъемником СКП-3000 или станциями АЭКС-1500 и АЭКС-900.
Гис. 20. Результаты комплексного исследования скважины.
Прибор ОПГ состоит из глубинного прибора и наземных пультов, обеспечивающих управление работой прибора в скважине, а при использовании глубинных датчиков — регистрацию характеристик процесса отбора пробы.
ОПГ обеспечивает герметизацию точки отбора от бурового раствора с помощью секторного прижимного башмака; отбор пробы жидкости и газа в баллон под действием перепада между пластовым давлением и атмосферным давлением в баллоне; герметизацию пробы в баллоне; уравнивание давления под башмаком с гидростатическим давлением; обеспечивает (при наличии глубинного-'датчика) регистрацию с помощью каротажпой станции роста давления в баллоне в процессе отбора пробы; разделение жидкости и газа па поверхности специальным сепаратором.
Прибор ОПГ весит около 70 кг, имеет длину около 2,2 м и диаметры НО и 65 мм, объем отбираемой пробы 8 л, потребляемая мощность не более 300 ватт. Опробователь пластов ОПГ рассчитан для работы в скважинах с температурой до 70° С.
После отбора пробы непосредственно на буровой делают физический анализ жидкости и газа, замеряют давление в баллоне, кото
76
рое хотя и не соответствует пластовому, но является показателем и контролем качества работы прибора [17, 18].
Анализ полученного графика зависимости давления во времени в точке отбора показывает качество работ, время наполнения баллона из пластов, давление с точностью до 1—2%. Гидродинамические методы обработки графика позволяют также получить приближенную относительную количественную оценку исследуемого пласта [43, 65].
При бурении скважин на воду опробователи пластов на кабеле перспективно применять для детализации проходимого разреза. Особенно перспективно применение опробователей на кабеле в комплексе с другими геофизическими методами исследований, что позволит оценить фильтрационные свойства пород и свойства воды по всему стволу скважины.
На рис. 20 показаны результаты исследования скважин методом ПС опробователей пластов типа ОПК п расходо-метрией [18, 49].
Это даст возможность разработать наиболее рациональную конструкцию скважины, определить интервалы для установки фильтров, а в ряде случаев при поисково-съемочных и разведочных работах это позволит получить необходимые сведения о пластах без проведения больших объемов дорогостоящих откачек.
Опробование водоносных горизонтов испытателями, опускаемыми внутрь труб
Основным направлением совершенствования геологоразведочных работ является максимальное приближение работ по опробованию к моменту вскрытия пласта, что позволит сохранить естественную проницаемость призабойной зоны. Исследование пластов в процессе бурения скважин позволит довести до минимума затраты времени на опробовательские работы.
В настоящее время в нефтяной промышленности уже разрабатывается и испытывается аппаратура для опробования скважин, не прерывая процесса бурения.
В последние годы у нас в стране и за рубежом разрабатываются испытатели пластов, которые опускаются через колонну бурильных труб, а также гидравлические пакеры, устанавливаемые над буровым наконечником, что позволит проводить опробование пластов без дополнительной подготовки и спуско-подъемных операций. Эффективно также применение опробователи на кабеле в период смены бурового наконечника или подъема керна.
Институтами ВНИИБТ и УфНИИ разрабатываются опробователи пластов для исследований без подъема бурового инструмента на поверхность. Опробователь такого типа состоит из двух основных частей — гидравлического пакера и пробоотборника [49, 79].
В настоящее время во ВНИИБТ разработан опробователь такого тппа ОПБ, который предназначен для исследований пластов в процессе бурения скважин долотами № 8.
77
Аналогичный тип опробователя разрабатывается институтом УфНИИ.
За рубежом создан ряд оригинальных конструкций опробовате-лей, позволяющих исследовать пласты без подъема инструмента
Рис. 21. Схема испытателя пластов «CR».
т — бурильные трубы; 2 — ловушка;
3 — раствор; 4 — уплотнения; 5 — пакерный узел; 6 — входные отверстия; 7 — буровое долото.
ряда или на поверхности при
на поверхность [47].
На промыслах Канады уже успешно применяются испытатель CR, опускаемый внутрь бурильных труб, и каротажное устройство, применение которых позволяет получить первичную информацию за минимальный отрезок времени и при минимальных затратах (рис. 21).
Необходимо отметить, что описанные типы испытателей, опробо-вателей и других приборов находятся на стадии доработки и опытного внедрения, поэтому делать окончательные выводы и определять их рациональную область применения еще пр ежд ев ременн о.
Однако несомненно, что в связи с ростом глубин бурения гидрогеологических скважин и скважин для специальных целей — захоронение промстоков, скважины на промышленные и термальные воды, эти приборы получат широкое применение для детализации гидрогеологической изученности разрезов.
§ 6. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ
ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПЛАСТОВ КОМПЛЕКТАМИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Применение комплектов испытательных инструментов КИИ ГрозУфНИИ позволяет решать следующие задачи [47]:
1)	получить приток жидкости и газа из испытуемого пласта в бурильные трубы;
2)	отобрать пробу жидкости и газа на анализы при подъеме сна-
опробовании высоконапорных само-
изливающихся водоносных горизонтов;
78
3)	определить основные гидрогеологические параметры водоносного пласта: положение пьезометрического уровня Н; коэффициент фильтрации к; коэффициент водоцроводностп кт.
Однако в значительной степени качество получаемых материалов зависит от правильности наблюдений и документации опытных работ.
При применении испытателей пластов на трубах типа КИИ ГрозУфНИИ на каждое опробование составляется акт, в котором указываются: цель опытных работ, конструкция скважины, сведения о промывочном растворе, схема компоновки испытательных инструментов, интервал установки фильтра и пакера, давление на пакер, время стояния на притоке и другие сведения.
Если после распакеровки испытуемой зоны через бурильные трубы производится микрооткачка, то полученные результаты необходимо занести в таблицу, аналогичную форме (см. табл. 11).
В последние годы испытатели пластов используются также и для количественной оценки пластов [20, 37, 49].
Применение испытателей пластов или упрощенных модификаций снарядов с пакерующими элементами позволяет определить приближенное значение основных гидрогеологических параметров водоносных горизонтов, однако здесь следует выделить несколько различных случаев.
Если используется упрощенный снаряд типа СИП-3 и после распакеровки ствола скважины производится откачка из верхней части колонны обсадных труб, то, очевидно, в этом случае методика обработки полученных результатов мало отличается от общепринятой при обработке результатов откачек из одиночных скважин. Необходимо учесть влияние несовершенства скважины по степени вскрытия и оценить гидравлические потери при движении воды из пласта через фильтр, клапанные узлы снаряда и бурильные трубы [1, 15, 16].
Когда производится микрооткачка через колонну бурильных труб, можно использовать методику интерпретации результатов наблюдений, применяемую при обработке данных опережающего опробования.
В этих случаях также необходимо исключить влияние гидравлических потерь при движении жидкости через фильтр, клапанные узлы и колонну бурильных труб.
При глубоком залегании пьезометрического уровня испытуемого водоносного горизонта, когда нельзя или трудно провести микрооткачку после распакеровки ствола скважины, гидрогеологические параметры можно определять по диаграмме давления, полученной с помощью глубинных самопишущих манометров или по данным налива (микроналива), нагнетания воды в подпакерную зону с применением упрощенной компоновки испытательных инструментов. Обработка результатов наблюдений при производстве наливов или нагнетаний производится по методике, изложенной в ряде работ [16, 66].
Обработка диаграммы давления, полученной самопишущими манометрами в процессе проведения работ по исследованию водо
79
носных горизонтов комплексом испытательных инструментов, требует специального рассмотрения.
В нефтяной промышленности при обработке результатов применения пластоиспытателей из всех многочисленных методик [18, 27, 37, 47, 48] наибольшее распространение, получила методика, изложенная в работе П. С. Лапшина и др. [46].
Для интерпретации начальной кривой восстановления (см. рис. 19) давления рекомендуется формула УфНИИ, которая после замены обозначений принятыми в гидрогеологии примет вид:
Я-Я.-0,183^18-^.	(27)
Т Q
Конечную кривую восстановления давления можно обрабатывать по формуле Хорнера [48]:
Я —Яо —0,183-Д-1g,	(28)
и	кт т	' '
где Н — уровень в момент времени т; Но — статический уровень’ Q — дебит; к — коэффициент фильтрации; т — мощность пласта; Т — время притока.
При прекращении откачки, что равносильно отбору объема жидкости из пласта в процессе притока, после открытия приемного клапана испытателя (ИПГ, I сборка), начинается восстановление уровня S (давления).
Величина понижения в любой момент после прекращения откачки (что соответствует кривой восстановления давления на бланке манометра) определяется по следующему уравнению:
где Т Д- t — полная продолжительность периода от начала притока (откачки), когда в процессе восстановления определяется понижение уровня в точке с координатой г; Т — длительность периода притока (откачки).
После замены функции El логарифмом формула представляется в таком виде [46, 47]:
(3°)
Поскольку S = Не — HT+v где — пьезометрический уро-T-\-t
вень до откачки, то в координатах Нт^ ( -ь ln-у- зависимость (30) выражается прямой линией, пересечение которой с осью ординат дает величину Не (пластовое давление), а угловой коэффициент этой прямой В позволяет определить проводимость водоносного горизонта кт из уравнения:
<31)
80
Эта методика дает возможность приблизительно определить гидрогеологические параметры пласта, хотя ряд авторов отмечает [18, 761 наличие многих факторов, усложняющих эту методику, в частности указывается на деформации полученных кривых 5 — In t, что имеет место в большинстве случаев в практике работ с испытательными инструментами.
Институт ВСЕГИНГЕО проводит совместно с ВОДГЕО исследования для выяснения возможностей совместного использования расходометрии и испытателей пластов для оценки зональной проницаемости водоносных пород и слоистых толщ.
Получив с помощью испытателей пластов в нескольких точках по скважине сведения об основных гидрогеологических Д1араметрах водоносных горизонтов в процессе ее бурения, проводят расходо-метрию. При наличии таких результатов кривая расходометрии может быть интерпретирована для оценки зональной проницаемости пород.
Обработка графиков восстановления пластового давления, полученных с помощью испытателя пластов, осуществляется, как правило, путем аппроксимации кривой изменения расхода ступенчатой или аналитической функцией, что позволяет рассчитывать приближенную величину водопроводимости и комплексного параметра, включающего коэффициент водопроводимости и приведенный радиус скважины.
Интерпретация кривых расходометрии является также сложной задачей. До настоящего времени этому вопросу не уделялось достаточного внимания, поэтому еще не определена рациональная область применения этого метода и практически отсутствует достаточно обоснованная и проверенная методика определения фильтрационных свойств пород при проведении расходометрии. Имеющиеся материалы экспериментальных исследований и последние теоретические работы ряда авторов (Э. А. Грикевич, В. С. Алексеев и др.) позволяют отметить перспективность комплексного применения расходометрии и точечного экспресс-опробования, в том числе и испытателей пластов на трубах. Следует указать, что до настоящего времени в методике обработки результатов применения пластоиспытателей и расходометрии еще много неясных и спорных вопросов. К тому же низка точность записи кривой притока и восстановления давления серийными глубинными манометрами. Однако даже приближенная оценка основных гидрогеологических параметров водоносных горизонтов по данным зкспресс-методов позволяет значительно повысить качество и детальность гидрогеологических исследований при выполнении разведочных работ и снизить их стоимость.
ГЛАВА IV
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ХИМИЧЕСКИМ И ГАЗОВЫМ СОСТАВОМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ ГЛУБИННЫХ ПРОБООТБОРНИКОВ
§ 1.	НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ВОДОНОСНЫМИ ПЛАСТАМИ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ
Наблюдения за химическим и газовым составом подземных вод можно осуществлять путем непосредственного отбора проб из пластов на анализы специальными приборами, а также и по ряду косвенных признаков непосредственно в процессе бурения скважин.
Для получения достоверных материалов о гидрогеохимической характеристике подземных вод необходимо проводить специальные наблюдения за рядом косвенных показателей в процессе бурения, а также применять различного рода пробоотборники, которые позволяют взять пробы жидкости и газа в условиях, близких к природным.
При бурении гидрогеологических скважин на промышленные воды и рассолы необходимо осуществлять контроль за водоносностью отложений путем наблюдений за изменением физико-химических свойств и балансом промывочной жидкости. Для этого рекомендуется [13] отбирать пробы промывочной жидкости через определенные интервалы — от 1 до 20 м. В интервалах возможных водо-проявлений, а также в случаях резких изменений физических свойств глинистого раствора пробы рекомендуется брать чаще — через 1,5 At.
На пробах надо указывать их номер, глубину и время взятия, номер скважины.
Эти же сведения необходимо заносить в специальный журнал, где указывают и физические свойства раствора.
После отсеивания и фильтрации проб их подвергают химическому анализу.
Результаты химических анализов рекомендуется наносить на графики, которые помогут более наглядно представить характер изменения содержания отдельных элементов с глубиной. Одновре-82
менно необходимо вести наблюдения за расходом глинистого раствора.
В случае притока пластовых вод по изменению химического состава фильтратов можно установить место притока. При поглощении промывочной жидкости можно зафиксировать горизонты и выделить интервалы с хорошей проницаемостью, а сведения о химизме вод можно получить лишь по результатам откачек.
Проведение таких наблюдений позволит в процессе проходки скважин делать прогнозы о водообильности водоносных горизонтов, вскрываемых скважиной, и о химизме их вод.
Эти сведепия необходимы для внесения соответствующих изменений в конструкцию скважины и позволят своевременно установить интервалы для более детальных исследований.
Помимо наблюдений за качеством и режимом промывочной жидкости, о свойствах вскрываемых пластов в определенной степени можно судить по изменению ее минерализации и температуры, а также по составу шлама [511.
Для непосредственного изучения газового и химического состава подземных вод необходимо применять специальные пробоотборники.
§ 2.	ОТБОР ПРОБ ВОДЫ И ГАЗА
С ПОМОЩЬЮ ГЛУБИННЫХ ПРОБООТБОРНИКОВ
Для получения представительных проб по каждому интервалу скважины применяют пробоотборники, так как изучение состава вод по глубине только на основании данных откачек дает усредненные и весьма приближенные сведения о вскрываемых водоносных горизонтах и гидрохимических зонах.
В настоящее время существуют различные типы пробоотборников для отбора проб жидкостей непосредственно из пластов при бурении скважин, из стенок скважин, после выявления интервалов залегания пластов геофизическими методами, а также многочисленные типы глубинных приборов, с помощью которых осуществляют отборы проб с заданной глубины скважины после ее прокачки [14, 31, 43, 90, 71].
В отличие от испытателей пластов, которые позволяют установить положение статического уровня водоносного горизонта, состав вод и оценить фильтрационные свойства пород, применение пробоотборников дает возможность установить химический и газовый состав воды в любой точке скважины, а также ее температуру. В большинстве случаев для работы с пробоотборниками достаточно наличия лебедки с тросом и счетчика глубин. Применение пробоотборников не требует больших затрат средств и времени.
В процессе взаимодействия подземных вод с различного типа скрытыми месторождениями образуются водные ореолы рассеяния скрытых рудных тел различной концентрации и протяженности,
83
которые имеют вертикальную гидрохимическую зональность, отра-
жающую характер изменения состава химических компонентов
на разных глубинах.
Выявление глубинных гидрохимических аномалий производится
на основании
Рис. 22. Общий
поинтервального опробования скважин глубинными пробоотборниками.
Комплекс наблюдений, необходимых для интерпретации результатов опробования скважин пробоотборниками, включает в себя:
установление конструкции скважины и состава промывочной жидкости, которая применялась при бурении;
сведения о геологическом разрезе;
сведения об уровне воды и ее температуре в точке отбора, а также о величине дебита при откачке из скважины.
Отбор проб воды с помощью пробоотборников непосредственно в процессе бурения, а также после заверщения проходки скважин позволяет прогнозировать целесообразность дальнейшего ее углубления, дает возможность выявлять геолого-структурные и гидравлические условия месторождения, что особенно важно в районах развития магматогенно-метаморфических массивов, прослеживать гидрогео-химические ореолы вокруг скрытых рудных тел и др.
Существующие разновидности глубинных пробоотборников для взятия проб жидкости и газа из скважин можно разделить на две основные группы:
по способу заполнения приемной камеры пробой; по способу управлений работой клапанов.
По способу заполнения приемной камеры пробоотборники можно разделить в свою очередь на две группы: пробоотборники с промывающимися рабочими камерами (обычно двухклапанного типа) и пробоотборники с непромывающимися рабочими каме-
вид водоноса конструкции ВСЕГИНГЕО.
I — корпус; 2 — клапан; з — уплотнение; 4 — кран; 5 — пробка.
рами (одноклапанного типа) [50,71].
Пробоотборники, снабженные двумя клапанами, при спуске промываются жидкостью. На определенной глубине их оставляют на время, необходимое для заполнения камеры пластовой жидкостью. Пробоотборники с проточной камерой надежны и
просты по конструкции, однако их применение не дает полной гарантии отбора пробы именно с заданного интервала, к тому же,
например, при высоком содержании песка в воде клапанные отверстия могут закупориться.
Этих недостатков лишены одноклапанные непромывающиеся пробоотборники, в которых открытие и закрытие клапана происходит только на заданной глубине.
84
Все приборы для отбора проб воды и газа из скважин можно условно разделить на две группы: это приспособления и различного рода устройства, применяющиеся для взятия проб с небольшой глубины (порядка 100 + 300 м), и глубинные приборы, рассчитанные на работу в скважинах большой глубины (более 1000 м).
К наиболее простым приспособлениям для отбора проб воды с небольшой глубины следует отнести бутыль Мейера [67]. Это приспособление представляет обыкновенную бутылку, заключенную в утяжеленный металлический корпус, спускающуюся в воду с закрытой пробкой. На определенной глубине пробка выдергивается с помощью специального тросика и бутылка заполняется водой.
Водонос ВСЕГИНГЕО (рис. 22) является наиболее простым прибором и позволяет отбирать пробу воды с заданной глубины. Водонос выпускается в двух модификациях, с объемом отбираемой пробы 0,6 и 1,5 л (табл. 12).
Таблица 12
Техническая характеристика водоносов ГГП-20 и ГГП-19
Тип водоноса
Параметры	ГГП-20	ГГП-19
Объем пробы, м 		0,6	1,5
Длина троса, м 		60	60
Габаритные размеры, мм 		48X630	82X700
Вес без троса, кг . . 			1,5	4,4
Для отбора пробы груз опускается в скважину на тонком тросе на нужную глубину. Во время опускания груза цилиндр с пропущенным через него тросом придерживается рукой. Затем цилиндр отпускается. Свободно падая по тросу, он достигает груза, плотно насаживается на него благодаря резиновой прокладке и захватывает пробу воды с нужной глубины. Во избежание попадания в цилиндр при извлечении прибора на поверхность частиц породы со стенок скважины перед подъемом пробоотборника по тросу сбрасывается пробка. Вода из прибора в бутылку для отбора проб выливается через кран с надетой на него резиновой трубкой.
85
Для предотвращения загрязнения проб воды внутренняя поверхность трубы покрывается прочным кислотостойким лаком.
Положительной особенностью прибора является заполнение его приемной камеры только на заданной глубине, что исключает загрязнение пробы воды примесями жидкости, заполняющей ствол скважины в вышележащих интервалах.
Следует коротко сказать о телескопическом пробоотборнике ВСЕГИНГЕО, который еще применяется в ряде районов страны.
Телескопический пробоотборник ВСЕГИНГЕО позволяет отбирать пробу воды с газом из скважины глубиной до 100 м, прибор срабатывает под действием посыльного груза, опускаемого с поверхности.
Пробоотборник имеет приемлемый для гидрогеологии объем приемной камеры — 1,6 л.
К числу недостатков в первую очередь следует отнести недочеты и конструкции внутренней трубки, по которой всасывается проба воды в пробоотборник. Эта трубка перед спуском прибора в скважину заполнена воздухом (1000 см3), который в процессе отбора пробы аэрирует воду, что приводит к повышению содержания кислорода в пробе. Неудачна и конструкция узла для сбора газа (третья труба), так как трудно регулировать величину усилия, с которым двигается эта труба относительно второй; шаровой клапан допускает утечку воды ввиду попадания частиц породы под шарик.
Техническая характеристика телескопического пробоотборника
Габариты, л.и: длина (без пробы)..................................1270
длина максимальная	.............................3170
диаметр............................................. 60
Вес, кг ............................................... 5,8
Объем пробы (по жидкой	фазе),	c.v3.....................1600
Дополнительный объем (по	газовой	фазе), с.и3...........1500
Длина прибора с отобранной пробой по жидкой фазе, мм 2070
За последние годы в институте ВСЕГИНГЕО разработаны новые типы пробоотборников для отбора проб воды и газа из гидрогеологических скважин, характеристики которых даны в табл. 13.
Поршневой пробоотборник бесклапанный ППБ (рис. 23) предназначен для отбора проб воды и растворенного в ней газа из скважин любой глубины.
Пробоотборник опускается в скважину в заряженном положении,
86
Таблица 13
Краткие технические характеристики глубинных пробоотборников
Показатели	ППБ	пг	пв	ПВ (с воронкой)	ПД-0 3	ПРИЗ-2
Диаметр прибора, мм .......	60	60	60	60	35,5	35
Длина, мм (максимальная) ....	1545 2645	1900	1900	2000	2640	1890
Объем отбираемой пробы, мл . . .	2500	3000	3000	3000	900	1000
Вес прибора, кг		10	6	6	7	9	—
Глубина спуска, м		Не ограничена	1000	1000	1000	3000	3000
Время заполнения, мин 		5-10	—	3-5	3-5		—
Тип прибора 		Поршневой, заполняется после сбрасывания груза	Промывочный двухклапанный; проба закрывается после сбрасывания груза	Вакуумный срабатывает от груза	С гидравлической воронкой	Промывной, срабатывает от часового механизма или груза	Промывной
Вес посыльного груза, кг		0,5	0,5	0,75	—	0,5	0,5
т. е. поршень находится в крайнем верхнем положении, при этом пружина, одетая на нижнюю часть штока, сжата, а грибовидный выс-
Рис. 23. Поршневой пробоотборник бесклапанный ППБ.
1 — ударный механизм; 2 — поршень; 3 — приемная камера.
туп, расположенный на верхней по^ верхности поршня, захвачен защелка' ми. Защелки прижимаются к выступу поршня кольцевой пружиной, что обеспечивает надежность фиксации поршня в крайнем верхнем положении.
При достижении пробоотборником заданной глубины сверху по тросику сбрасывается посыльный груз, который производит удар по стакану ударного механизма, после чего разжимаются защелки. Освобожденный поршень сначала под действием сжатой пружины, а потом под действием собственного веса начинает двигаться вниз. При этом вода всасывается в пространство над поршнем. Когда поршень дойдет до предохранительной гайки, процесс наполнения камеры пробой заканчивается.
При извлечении пробы воды из прибора на одно из входных отверстий пробоотборника наворачивается специальный штуцер с резиновой трубкой. Другое отверстие глушится пробкой. Шток вдвигают внутрь корпуса, и поршнем выдавливают воду через штуцер и трубку в емкость для транспортировки пробы.
Пробоотборник герметичный (рис. 24) ПГ относится к типу двухклапанных с проточной камерой. Он предназначен для отбора проб воды и газа и подъема их на поверхность под давлением, равным пластовому или близким к ним.
Пробоотборник опускается в сква-жину с открытым верхним клапаном, открытие которого фиксируют защелки ударного механизма.
При быстром спуске (v = 1 м/сек) пробоотборника в скважину нижний клапан, под действием встречного
Рис. 24. Пробоотборник герметичный ПГ.
1 — ударный механизм; 2 — верхний клапан; з — корпус; 4 — нижний клапан.
потока воды поднимается из седла, и вода частично проходит через приемную камеру и открытый верхний клапан пробоотборника,
88
а частично обтекает прибор снаружи. На заданной глубине, поело 3—4 «расхаживаний» прибора по тросу или проволоке, на которой
подвешен прибор, сбрасывается посыльный груз, который ударяет по стакану механизма управления; верхний клапан освобождается и закрывается.
Нижний клапан открывается только тогда, когда прибор движется вниз, а в момент остановки закрывается под действием собственного веса и усилия пружины.
По мере подъема пробоотборника перепад между давлением внутри прибора и снаружи возрастает и клапан прочно прижимается к седлам, что является непременным условием для получения доброкачественной пробы воды и газа.
Перевод пробы из прибора осуществляется с помощью специального переводника.
В институте ВСЕГИНГЕО разработан также однокамерный глубинный пробоотборник ПВ (вакуумный), в котором используется принцип заполнения непроточной приемной камеры после разрушения на заданной глубине предохранительной мембраны. Этот прибор рассчитан на рабочее давление до 100 кГ/см2, позволяет собирать до 3 л жидкости и имеет диаметр 60 мм (рис. 25).
Когда камера заполнена жидкостью и давление в ней уравновесится с давлением в скважине, обратный клапан под действием пружины прижимается к седлу, отсекая воду в пробоотборнике. При подъеме прибора перепад давлений внутри и снаружи будет возрастать, герметизируя прибор. На поверхности наконечник отвинчивается, и проба через штуцер 8 переводится в бутылки.
В сильно искривленных и наклонных скважинах, где тросик на больших участках соприкасается со стенкой скважины груз застревает, не дойдя до пробоотборника; в скважинах с низким гидростатическим уровнем, где грузик развивает слишком большую скорость, падая до воды, что приводит часто к обрыву проволоки и т. д.
Другие командные устройства (различного рода реле, силовые механизмы и пр.), применяющиеся в различных конструкциях пробоотборников, как правило, сложны по конструкции и подчас не достаточно надежны в работе.
Основываясь на этом принципе, во ВСЕГИНГЕО совместно с трестом Кривбассгеология разработана конструкция вакуумного пробоотборника с гидравлической воронкой (рис. 26).
Рис. 25. Пробоотборник вакуумный ПВ.
j — стакан ударный; 2 — пружина; 3 — боек;
4 — мембрана;
5 — корпус; 6 — клапан; 7 — камера вакуумная; <8 — штуцер; 9 — гильза.
89
На заданной глубине производят рывки прибора вверх (быстрый подъем на 2—3 м). При этом за счет сопротивления встречного потока воды воронка со втулкой сдвигается вниз, а входные отверстия открываются. Через них и далее через обратный клапан жидкость из скважины поступает внутрь герметичной приемной камеры, что позволяет поднять пробу воды под естественным пластовым давлением.
Для извлечения пробы из прибора вместо пробки ввинчивается переводник, с помощью которого обратный клапан приподнимается из седла, а жидкость вытекает из прибора.
С ростом глубин разведочного и эксплуатационного бурения на воду и с усложнением задач, стоящих при опробовании (например, подъем пробы под пластовым давлением или близким к нему, чистота пробы от посторонних примесей и др.), появилась необходимость в приборах для опробования глубоких скважин.
В нефтяной промышленности имеется большое число различных по своей конструкции и принципу действия глубинных пробоотборников. Наиболее универсальными и зарекомендовавшими себя с хорошей стороны при эксплуатации приборами являются пробоотборники ПРИЗ-2 и ПД-03, которые в настоящее время выпускаются серийно. Эти приборы успешно применяются и при опробовании глубоких гидрогеологических скважин.
Пробоотборник ПД-03 (рис. 27) предназначен для отбора глубинных проб воды и растворенного в пей газа.
Пробоотборник ПД-03 относится к типу двухклапанных приборов с промывающейся приемной камерой. Привод клапанов осуществляется либо часовым механизмом, либо сбрасываемым грузиком. Краткая техническая характеристика прибора дана в табл. 13.
Прибор опускается в скважину с открытыми клапанами, при этом упор 7 удерживает головку, а вместе с ней верхний клапан в крайнем нижнем положении (т. е. открытым), игла, соединенная с ним, находясь также в крайнем нижнем положении, входит в клапанный замок, запирает его. Замок удерживает нижний клапан в открытом положении. Таким образом, вода проходит через приемную камеру при спуске прибора. Для того чтобы закрыть клапаны и сохранить в приемной камере пробу воды с заданной глубины, необходимо освободить головку верхнего клапана, т. е. убрать с нее упор. Это достигается или нажатием на кольцо упора винта, соединенного с часовым механизмом, или нажатием штока, по которому ударяет сбрасываемый грузик. Под действием пружины освобожденный верхний клапан закрывается. Игла, выходя из клапанного замка, открывает его, и нижний клапан также закрывается. Для перевода пробы в емкости для анализов используется специальный переводник, который навинчивается вместо наконечника и с помощью которого отжимается клапан.
Основным недостатком прибора, как было указано выше, является недостаточный объем отбираемой пробы. Кроме этого,
90
Рис. 26. Пробоотборник с гидравлической воронкой ПВ.
1 — корпус; 3 — приемная камера; J — клапан; 4 — входные отверстия; 5 — винт; в — гидравлическая воронка.
Рис. 27. Пробоотборник ПД-03.
1 — корпус; 3 м 3— клапаны;
4 — игла; |5 — тяга; в — головка;
7 — упор; 8 — пружина; 9 — замом.
Рис. 28. Пробоотборник ПРИЗ-2.
1 — корпус; 2 — клапан верхний; 3 — клапан нижний; 4 — пружина;
3 — ударный механизм; в — посыльный груз.
91
следует указать на некоторую сложность работы с пробоотборником. Зарядка прибора, т. е. открытие клапанов, может быть произведена только при частичной разборке корпуса — каждый раз необходимо отворачивать узел верхнего клапана.
Пробоотборник ПРИЗ-2. Предназначается для отбора проб пластовой воды и растворенного в ней газа из скважин глубиной до 3000 м (рис. 28).
Этот прибор также относится к типу двухклапапных с промываемой приемной камерой. Закрытие клапанов осуществляется образо-
Рис. 29. Переводник для извлечения пробы из пробоотборников.
1 — корпус; 2 — вентиль; з — ручки; I — штуцер; 5 — ВИНТ.
ванием посыльного груза. В отличие от пробоотборника ПД в этом приборе клапаны цилиндрические и соединены между собой жестко, поэтому пружина используется одна.
Прибор опускается в скважину с открытыми клапанами, т. е. когда клапаны отведены в нижнее положение и втулка верхнего клапана упирается в защелки ударного механизма, что препятствует закрытию клапанов.
При сбрасывании посыльного груза стакан ударного механизма осаживается вниз и разжимает защелки. Под действием пружины клапаны
поднимаются вверх и
герметизируют приемную камеры с заключенной в ней пробой
воды.
Для извлечения пробы из пробоотборника применяют переводник (рис. 29).
После того как переводник будет навернут на корпус пробоотборника, вращением винта 5 приподнимают один из клапанов (как правило, нижний) прибора. Жидкость по клапанам в корпусе переводника через вентили и штуцеры вытекает из приемной камеры пробоотборника.
Помимо описанных типов пробоотборников, в настоящее время существует огромное многообразие приборов для различных целей, однако они не получили широкого применения, так как серийно не выпускаются. Весьма перспективны пробоотборники конструкции В. С. Вещезерова — ГПВ-5, ГПВ-4С, СПВ-4-700 и др.
92
Приборы типа ГПВ-4С и ГПВ-5 позволяют отбирать пробу пластовой жидкости для определения в ней неустойчивых и летучих компонентов.
При отборе проб применяется новая методика, заключающаяся в том, что интересующий исследователя компонент химически связывается и переводится в химически устойчивое соединение непосредственно в камере пробоотборника в момент забора пробы. Химический реагент заливается в камеру непосредственно перед спуском прибора в скважину.
Главное достоинство пробоотборников конструкции В. С. Веще-зерова в отличие от других типов приборов заключается в обеспечении достоверности химических анализов отбираемых проб жидкости.
§ 3.	МЕТОДИКА ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ И ГАЗА ГЛУБИННЫМИ ПРОБООТБОРНИКАМИ
Для отбора глубинных проб воды и газа из скважин, а также для работы с глубинными термометрами необходимо иметь лебедку с тросом или проволокой необходимой длины.
Глубинные пробоотборники опускаются в скважину подвешенными на специальной проволоке, в качестве которой применяется стальная катаная проволока диаметром 1,6 мм марки В с расчетным пределом прочности на разрыв 150—160 кГ/мм2.
Рекомендуется применение вместо проволоки также и авиационного троса диаметром 1,8 мм типа 1.7 по ГОСТ 2172—43 с пределом прочности на растяжение 180 kI'Imm2.
Наиболее удобной является лебедка для глубинных исследований «Азинмаш-8», установленная на автомашине ГАЗ-63.
Можно использовать также любую другую механическую или ручную лебедку, но в этом случае процесс отбора проб становится более трудоемким и менее производительным.
Техническая характеристика лебедки «Азинмаш-8»
Диаметр барабана лебедки, л.ч........................ 145
Длина, о............................................. 180
Длина троса, м ...................................... 6000
Диаметр троса, мм....................................1,6—1,8
Прикрепленный к проволоке прибор вешается на перекидной ролик в скважине. Посыльный груз целесообразно располагать на вертикальном участке проволоки, т. е. непосредственно над скважиной. Для того чтобы в процессе спуска груз не упал вниз, его нужно фиксировать доской с прорезью для проволоки (рис. 30), которой закрывают устье скважины, или с помощью проволочки или веревочки груз крепится на основание перекидного ролика.
Остановив пробоотборник на определенной глубине, по проволоке сбрасывают груз, после удара которого происходит заполнение и закрытие пробы в приемной камере прибора.
93
Качество и достоверность взятия проб именно с заданного интервала зависит от целого ряда причин конструктивного характера для каждого типа прибора и общих методических условий отбора проб.
Для пробоотборников одноклапанного типа (ППБ, ПВ) характерно то, что при условии своевременного открытия входных каналов они заполняются пробой из интервала, где установлен прибор.
Рис. 30. Схема оборудования устья скважины при работе с пробоотборниками, имеющими ударный механизм.
Пробоотборники с промывными камерами требуют проведения подготовительных мер для уменьшения возможности подъема из скважины пробы жидкости не только с интервала отбора, но и из других участков скважины.
Качество промывки внутренней полости пробоотборников промывного типа зависит в основном от диаметров прибора и скважины. Рекомендуется не ограничиваться выдержкой пробоотборника на заданной глубине, а производить его возвратно-поступательную расходку и интервале отбора пробы.
Чем больше глубина отбора пробы, тем больший перепад давления и тем меньше необходимое время выдержки пробоотборника в точке отбора.
Как показали исследования, проведенные в институте ВСЕГИНГЕО М. Е. Богуславским, для пробоотборников промывного типа (ПГ, ПД-03 и др.) зависимость времени выдержки прибора от перепада давления выражается кривой, представленной на рис. 31.
Величина расхаживания прибора в интервале отбора зависит от скорости его перемещений и от разницы диаметров скважин и пробоотборника.
94
Чем больше разница диаметров прибора и скважины, тем больше должна быть длина расходки прибора. Для пробоотборника ВСЕГИНГЕО ПГ, для приборов типа ПД-03 величина расходки рекомендуется в пределах 5—20 м.
Если скорость расходки прибора близка к скорости его спуска до интервала отбора, то для заполнения его приемной камеры пробой воды из интервала скважины, число необходимых расхаживаний можно определить по следующей приближенной формуле:
«•--=^-1,	(31а)
где Т — время промывки в сек\ и — скорость спуска в м/сек', h— длина расходки в ж.
Рекомендуемая скорость спуска пробоотборников ВСЕГИНГЕО и приборов типа ПД-03 находится в пределах 0,6—1,0 м/сек.
При опробовании глубоких скважин целесообразно вместе с пробоотборниками в специаль-
ных гильзах опускать термо- Рис. 31. График зависимости вре-метры.	мени выдержки пробоотборника от
Измерения температур воды на	перепада давления.
глубине отбора проб имеют своим
назначением охарактеризовать термодинамические условия отбора пробы. В связи с этим такие измерения температуры воды обычно
приходится производить при не вполне установившемся термическом режиме, нарушенном бурением, тампонажными и другими работами в скважине. Полного восстановления термического равновесия (оставление скважины в покое на 20 суток) при глубинных исследованиях, как правило, не достигается. Поэтому специальные геотермические
измерения, производимые после полного восстановления нарушенного термического режима, должны проводиться отдельно.
Для оценки возможных отклонений температур, измеренных при отборе глубинных проб, от истинных требуется знать время, в течение которого скважина простаивала после окончания бурения, а также время, прошедшее с момента окончания тампонажных работ, откачек, аварийных работ и т. д.
Тщательное выполнение этих условий дает возможность произвести качественное глубинное исследование скважины и отобрать на анализ достоверные пробы пластовой воды и растворенного в ней газа.
При отборе на поверхности проб растворенного газа из глубинного пробоотборника необходимо также знать температуру воздуха и барометрическое давление. Эти сведения необходимы для приведения газа к нормальным условиям при расчете упругости растворенных газов.
95
Краткое описание пород	Глубина за-легация по-бошбыслоя,»	1 Ч к су	
Четвертичные тре тучные ыгмужемя	93,62		
конгломераты плотные	100,19	Q Q Q О ООО О О О О	
металесчамники полевоыла то-к бар -цедь/е с биотитом у харбяна/пям	219,63		
Сланцы кОарцеОоОшипитовые	272,23		
Метапесчанники полеВошпато-кВарцеВые с биотитом и с карбонатом	995,71		
кварцеВо-карбонатная пороба	667,29		
Сланцы к ба рцебибиотитобые и микросланцы кварцево-карбо-нато-биотитобые	931,97		
мрамор доломитовый, кварцевый	999,20	1	1	1	
микросланцы epatpumumo  слюдистые			
мра моо во л о ми то-выи. кбаоиевыи	1115.03	'^1'1 1	
Сланцы харбонц-то- кварцево--биотитовые			
0zw
9190
022?
9150
Конструкция скважины
УроВень ' ВоВы,м	
335,0	
	
wo
500
SOO
?eo
300
woo
1100
200
300
ООО
900
[ZOO
I §
Са
Содержание элементов в мг/л
S04
Na+K
зет
SUDO
5000 15000
о 500 то
О 500 1000^000 10000 zoddi т 19000
~500 W00
Рис. 32. Изменение химизма вод в одной скважин Кривого Рога.
ПЭ
Глубинные пробоотборники рекомендуется применять для выявления глубинных гидрохимических аномалий, не появляющихся на поверхности, для определения вертикальной гидрохимической зональности и установления распределения микрокомпонентов в глубоких скважинах, в пределах водных ореолов рассеяния рудных месторождений посредством их поинтервального опробования.
Применение глубинных пробоотборников позволяет во многих случаях прогнозировать появление рудных тел пли перспективных пластов, что в свою очередь, может повлиять на проектную глубину бурения.
Применение пробоотборников позволяет установить глубину расположения интервалов водопритока, газонасыщенность вод и Закономерности распределения химических компонентов на различных глубинах, т. е. производить точечный гидро-геохимический каротаж глубоких скважин.
По данным, полученным с помощью глубинных пробоотборников, можно получить детальную характеристику изменения химизма вод по скважине [31, 49, 51].
При работе с глубинными пробоотборниками также важно своевременно и правильно вести документацию и регистрировать результаты наблюдений.
Подробные сведения о глубинах отбора проб, о типе применяемого прибора и т. д. необходимо заносить в специальную табл. 14, а также в журнал по форме приложения № 6.
Таблица 14
Сведения о скважине	Конструкция скважины	Геологический разряд	Интервалы отбора проб, м	Характеристика пробоотборника	.\в проб, этикеток И т. д.	Физические свойства воды: цвет, запах и т. д.	Прочие сведения
1	2	3	4	5	6	. 7	8
I
При обработке результатов обследования скважин с помощью пробоотборников рекомендуется строить графики, на которых наглядно видно изменение химизма вод по вертикали:
На рис. 32 показана кривая изменения химического состава вод по данным исследования одной из скважин в районе Кривого Рога.
§ 4.	ПРОБООТБОРНИКИ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ
П ГАЗА НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЗ ПЛАСТОВ ИЛИ ПРИ ОТКАЧКАХ
В последние годы разрабатываются приборы и различные приспособления для отбора проб на анализы непосредственно после вскрытия пластов скважиной без ее прокачки. Известен простой способ
97
отбора проб воды на анализы из скважин, пройденных колонковым
бурением с глинистой промывкой, предложенный П. П. Клименто-
вым [36], который исключает проведение работ
Рис. 33. Схема пробоотборника
П. II. Климен-
това.
1 — корпус; 2 — поршень;	J —
шпилька;	4 —
клапан; 5 — шток;
6 — резиновые камеры; 7 — резиновая трубка;
8 — отверстия.
по разглинизации и обсадке стенок скважины трубами. В скважину с глинистым раствором опускают на заданную глубину на трубах или на тросе пробоотборник, при помощи которого отбирается вода из водоносного горизонта (рис. 33). При спуске пробоотборника поршень находится в нижнем положении. По достижении заданной глубины через резиновую трубку нагнетается воздух или вода в резиновые камеры под давлением, большим чем давление раствора, для изоляции от столба глинистого раствора. Путем медленного подъема поршня в пробоотборник через специальные отверстия поступает вода. Поршень может быть изготовлен с обратным клапаном, что позволит перекачать глинистый раствор с участка водозабора за тампон. Такой метод опробования представляет определенный интерес при исследованиях в районах возможного нахождения слепых рудных тел [39, 40).
В пластах высокой водопроводимости, по мнению П. II. Климентова, можно применить и поршневую желонку для отбора пробы
воды в смеси с раствором из при-забойной части скважин, однако область применения такого способа ограничена [401.
Простым и экономичным способом получения пробы воды из встреченного в процессе бурения
водоносного горизонта является применение бурового пластового пробоотборника ПП-1. Пластовый пробоотборник, разрабатываемый в институте ВСЕГИНГЕО (А. Г. Тесля, авт. свидетельство № 202817 от 14/IX 1967 г., бюлл. № 19) позволяет без проведения дополни
Рис. 34. Схема пластового пробоотборника.
1 — переходник; г — корпус; ,3 — соединитель; 4 — кран;
5 — пружина; 6 — труба защитная; 7 — фланец; 8 — рабочая труба; 9 — защитный кожух; 10 — наконечник.
98
тельных операций по обсадке скважины трубами и без удаления раствора получить пробу воды непосредственно из водоносных лесков.
При встрече водоносного горизонта пробоотборник опускают в скважину на бурильных трубах (рис. 34). В этот момент входные отверстия перекрыты защитным кожухом. После внедрения на определенную глубину в пласт рабочей трубы с наконечником в пласт внедряется и защитная труба 6 диаметром больше, чем диаметр наконечника, которая предотвращает попадание глинистого раствора из скважины к нижней части пробоотборника. При дальнейшем углублении в пласт фланец 7 упирается в породу, преодолевает усилие пружины 5 и поднимается вверх, одновременно открываются входные отверстия пробоотборника, так как вместе с фланцем поднимается и защитный кожух 9. Вода через отверстия проходит в цилиндр и заполняет бурильные трубы, в которых можно замерить пьезометрический уровень водоносного горизонта. Такой пробоотборник позволяет произвести и микрооткачку из бурильных труб. После подъема пробу воды сливают из труб и из корпуса пробоотборника через кран 4 на анализы.
Для отбора проб из маловодообильных водоносных горизонтов, представленных песками, можно использовать шнековый пробоотборник (Тесля А. Г., авт. свидетельство № 175457 от 9/Х 1965 г., бюлл. № 20), в котором наполнение приемной камеры происходит за счет всасывания при движении поршня вверх.
Пробоотборник шнековый состоит из корпуса-шнека, в котором помещены два поршня, соединенных между собой внутренним штоком. До момента отбора пробы входные отверстия перекрыты поршнем. Пробоотборник на бурильных трубах опускается к забою и затем вводится в пласт при вращении снаряда. Медленным подъемом бурильных труб вместе со штоком движется поршень (верхний), который открывает входные отверстия и засасывает пробу воды из пласта в приемную камеру.
Когда внутренний шток начнет поднимать вверх нижний поршень, который закроет входные отверстия, проба жидкости будет находиться в цилиндре между поршнями. Дальнейшим движением бурильных труб вверх происходит подъем пробоотборника на поверхность.
Применение пластовых и забойных пробоотборников целесообразно при гидро-геохимических методах поисков месторождений.
Основным недостатком этих методов опробования водоносных горизонтов является возможность их применения только в рыхлых породах при бурении скважин глубиною до 50—100 .и.
Разработаны также и боковые пробоотборники, которые позволяют отобрать из стенок скважины в заданном интервале пробу воды и грунта на анализы, установить температуру и пьезометрический уровень водоносного горизонта. Наибольшее распространение получили пробоотборники — опробователи типа ОПК ВУФ ВНИИгеофизики и боковые пробоотборника конструкции И. Н. Со-
99
колола (ВНИИгеофизика), в основу которых положена схема сверлящего грунтоноса. Такие пробоотборники, работающие на кабель-тросе и получившие название опробователь пластов, входят в комплект самоходной станции каротажной или станции управления сверлящими грунтоносами, с помощью которых производится управление работой приборов в скважине [64].
Описанные конструкции пробоотборников позволяют получить пробу жидкости на анализы непосредственно из пластов без оборудования скважины и без проведения откачек.
Однако такие приборы дают возможность взять пробу, как правило, в смеси с раствором пли фильтратом жидкости из раствора и могут служить лишь приближенной характеристикой пластовых вод.
В подавляющем большинстве случаев пробы из пластов на анализы отбирают после прокачки скважины — глубинными пробоотборниками, или отбирают пробы в конце 2-го или 3-го понижения при откачке.
Такие пробы являются «суммарными» для всего интервала скважины, из которого ведется откачка, и дают усредненную характеристику свойств воды по скважине.
Ввиду того что в настоящее время большинство опытных откачек осуществляются эрлифтом, отбираемая проба воды содержит примесь смазочных масел от компрессора, воздуха из атмосферы и т. д., что в ряде случаев может существенно исказить свойства пластовых вод.
Известен случай закрытия городского водозабора из-за плохого качества вод — повышенное содержание аммиака.
Анализ показал, что это является результатом привноса аммиака компрессором из атмосферы, которая в этом районе была загрязнена.
Поэтому мы считаем необходимым даже при проведении откачек из скважин применять простые пробоотборники, которые можно монтировать на конце колонны водоподъемных труб, что позволит поднять на поверхность представительную пробу воды из исследуемого интервала.
Такой пробоотборник можно сделать герметичным для отбора и газовой фазы.
В качестве прибора для отбора проб воды и газа при эрлифтных откачках, можно использовать специальную капсулу или эрлифтный пробоотборник, разработанные во ВСЕГИНГЕО.
Капсула входит в состав бурового снаряда и размещается в колонне бурильных труб над фильтром-опробователем (рис. 35).
Капсула в колонне бурильных труб над фильтром-опробователем опускается в скважину через глинистый раствор.
Фильтр-опробователь оснащен скользящим клапаном, который перекрывает доступ глинистому раствору в бурильные трубы через фильтр. При нагнетании через бурильные трубы чистой воды для внедрения фильтра-опробователя в пласт и при откачке воды через бурильные трубы жидкость проходит через шток, сквозь отверстия 100
в верхней и нижней трубках и через полость капсулы, промывая приемную камеру в цилиндре.
После проведения откачки через бурильные трубы, когда фильтр-опробователь еще находится в породах исследуемого пласта, для отбора герметизированной пробы жидкости в колонну бурильных труб бросают шариковый клапан, который садится в выточку верхней трубки 2.
j ч	ь	е	7	8	я
Рис. 35. Общий вид капсулы для отбора проб воды и Таза.
J и 9 — переходники; 2 — трубка; з — фланец; 4 — соединитель; 5 — полый шток; в — корпус; 7 — трубка нижпяя; 8 — кран-пробка.
В резьбовых соединениях капсулы также предусмотрены уплотнения для герметизации пробы. Проба воды в цилиндре в герметизированном виде поднимается на поверхность при подъеме бурильных труб, где через кран-пробку отбирается для анализа.
Эрлифтный пробоотборник ЭП опускается на конце воздушных труб при производстве откачек эрлифтом. Давлением воздуха клапан отжимается в нижнее положение. После проведения откачки, когда прекращена подача воздуха, клапан закрывается и проба воды герметично запирается в приемной камере (рис. 36).
Рис. 36. Пробоотборник эрлифтный ЭП.
1 — клапан; 2 — корпус; 3 — цилиндр; 4 — клапан приемный.
После подъема воздушных труб на поверхность проба воды отбирается для лабораторных анализов.
Таким образом, в настоящее время разработаны приборы для отбора проб воды и газа непосредственно из пластов при их вскрытии, из скважины до ее прокачки или после прокачки, а также имеются пробоотборники, которые можно опускать на колонне водоподъемных труб при проведении откачек.
Каждый из указанных типов пробоотборников применяется исходя из конкретных геологических и гидрогеологических условий, от целей и задач работ, а также от требований, предъявляемых к отбираемым пробам.
Во всех случаях результаты оценки свойств воды исследуемых пластов в значительной степени зависят от правильности проведения наблюдений и оформления технической документации по опытным работам.
ГЛАВА V
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И АППАРАТУРА
§ 1. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЗАМЕРА УРОВНЯ ВОДЫ В СКВАЖИНАХ
Для разового замера уровня воды в скважинах и колодцах применяются гидрогеологические рулетки и электроуровнемеры.
Гидрогеологическая рулетка позволяет измерять уровень хлопушкой с точностью до ±1	5 см. Гидрогеологическая рулетка
применяется в случае открытого ствола в скважине или при наличии большого межтрубного зазора.
Заводом «Нефтеавтоматика» серийно выпускаются два типа рулеток Р-506 и ГГП-196, рассчитанных на глубины замера соответственно 50 и 100 At. Техническая характеристика гидрогеологических рулеток дана в табл. 15.
Таблица 15
Техническая характеристика гидрогеологических рулеток
Показатели
Длина, мм....................................
Ширина, мм ........................._........
Толшина, мм.........................'........
Вес без хлопушки, кг.........................
Вес хлопушки, кг ............................
Длина шнура, мм .............................
Рулетка с глубиной замера уровня, м
50	100
105	370
140	160
50	76
0.7	1.5
0,5	1,8
50	100
Электроуровнемер ЭВ-1М конструкции ВСЕГИНГЕО позволяет замерять уровень воды в буровых скважинах по электросигналу, получаемому от датчика при его контакте с поверхностью воды и регистрируемого с помощью электрической лампочки (рис. 37). Питание осуществляется от сухих батарей карманного фонаря. Глубина уровня воды отсчитывается по цифровым биркам на измерительном шнуре. Для спуска датчика в скважину имеется тормоз, которым регулируется скорость разматывания провода. Прибор серийно выпускается заводом «Нефтеавтоматика».
102
Электроуровнемеры УЭ-50, УЭ-75 и УЭ-200 конструкции Гидроэнергопроекта (рис. 38) действуют по тому же принципу, что и электроуровнемер ЭВ-1М. Положение уровня отмечается с помощью
миллиамперметра и производится непосредственно по проводу,
имеющему разметки через каждый метр, и линейки с делениями, укрепленной па корпусе уровнемера. Приборы рассчитаны соответственно на глубины 50, 75 и 200 м и выпускаются малыми сериями
Рис. 37. Электрическая схема электроуровпемера ЭВ-1М.
1 — лампочка-индикатор; 2 — реле РСМ-2; з — батарея типа КБСЛ; 4 — катушка с проводом; 5 — электрод.
опытным заводом Гидропроекта.
Электроуровнемер 0-4 конструкции Остроумова по принципу работы аналогичен вышеописанным. Отсчет глубины уровня производится по проводу, который разбит цифровыми бирками на метры и дециметры, сантиметры отсчитываются на линейке.
Рис. 38. Элегтроуровнемер УЭ-50.
Регистрация контакта датчика с уровнем воды осуществляется с помощью микроамперметра. Прибор выпускался малыми партиями механическими мастерскими Ленинградского горного института.
Краткая техническая характеристика электроуровнемеров дана в табл. 16.
Для непрерывного измерения и регистрации изменения уровня в центральной скважине может быть использован пневматический уровнемер конструкции ВСЕГИНГЕО.
Прибор (см. рис. 7) состоит из образцового манометра, установленного на штативе, редуктора давления, малогабаритного манометра для контроля давления воздуха в баллоне, игольчатого вентиля, ручного насоса для подкачки баллона сжатого воздуха, катушки (бабины) для наматывания резиновой трубки и датчика, состоящего из трубки с обратным клапаном, и утяжелителя. Работа
103
Таблица 16
Краткая техническая характеристика электроуровнемеров
Показатели	Марка		электроуровнемеров		
	ЭВ-114	УЭ-50	УЭ-75	УЭ-200	0-4
Максимальная глубина измерения, м	200	50	75	200	100
Точность’	замера уровня, см . . . .	± 5.0	4-5,0	±5.0	±5.0	±5.0
Габариты прибора, лд ........	.380X145 у	215 X 80 X	215Х80Х	200X152X	260x110х
Вес, кг		Х200 4.5	Х134 2.5	Х134 3,1	Х155 4.3	Х202 3
прибора основана на принципе замера давления в системе, которое необходимо сообщить, чтобы преодолеть противодавление столба жидкости над датчиком. Воздух от баллона через кран и редуктор давления, ограничивающий давление входящего в систему сжатого воздуха, через игольчатый вентиль поступает в резиновую трубку, нижний конец которой с датчиком на конце опускается в скважину на глубину.
Величина максимального заглубления датчика должна быть больше величины максимального понижения уровня в процессе откачки. Устанавливая с помощью игольчатого вентиля минимальный расход воздуха, с помощью манометра регистрируют давление в системе, которое будет пропорционально величине столба жидкости над датчиком Н. Шкала манометра выполнена таким образом, что величина понижения или восстановления уровня S отсчитывается непосредственно в метрах.
Прибор комплектуется образцовыми манометрами марки ОМ с различными пределами измерения, что зависит от максимальной величины понижения уровня при откачке. Для регистрации изменения уровня в процессе откачки во времени устанавливаются самопишущие манометры типа МСС-410. В зависимости от пределов измерений манометры обеспечивают различную точность измерения (табл. 17).
Пневматический уровнемер серийно выпускается опытным заводом СКВ МГ СССР в комплекте опережающего опробования ОП.
Дистанционный уровнемер УУ-1 конструкции УкрНИИ организации и механизации шахтного строительства. Датчик прибора мембранного типа помещается под насос или на глубину, большую чем ожидаемое понижение уровня (в случае использования в наблюдательных трубках или пьезометрических скважинах). Под действием столба воды происходит прогиб мембраны датчика и перемещение магнитного сердечника, это приводит к изменению зазора между катушкой и сердечником, что вызывает разбалансировку
104
Таблица 17
Точность измерения уровня воды с помощью пневматического уровнемера .
Максимальное	Точность отсчета и регистрации величины изменения уровня, см	
понижение уровня, м	образцовый манометр ОМ	самопишущий манометр МСС-410
10	2.5	20
25	5,0	50
60	50,0	200
измерительного моста, вторичного прибора, связанного с датчиком проводной системой.
Характерной особенностью прибора является возможность измерения уровня воды до 100 м, что особенно важно при глубоком водопонижении и в некоторых других случаях.
Краткая техническая характеристика УУ-1
Глубина понижения уровня, .и ............................. До	100
Погрешность измерения,	%.................................. 0.5
Диаметр датчика, мм......................................... 70
Вес датчика, кг.............................................. 6
Измерительный прибор	.............................. гальванометр
ПП-100
Габаритные размеры вторичного прибора, мм............... 130X220X240
Вес. вторичного прибора, кг........................ 4,5
Питание прибора ...................................... От	сети перемен-
ного тока 220/380
Для непрерывного измерения и регистрации уровня в наблюдательных скважинах разработаны и применяются специальные приборы. Наиболее простым прибором этого типа является барабанный уровнемер. Этот прибор предназначен для непрерывного измерения уровня воды в наблюдательных скважинах. Прибор состоит (рис, 39) из поплавка, противовеса и троса, который перекинут через блочок, установленный у устья скважины. При изменении уровня воды трос перемещается и вращает блочок, который жестко связан со счетчиком, указывающим глубину уровня воды в данный момент. Прибор выпускается серийно заводом «Нефте-автоматика» (г. Октябрьский Башкирской АССР).
Техническая характеристика УБ-1
Максимальная глубина уровня воды, м ............ 60
Точность измерения уровня, .к л;................ ±3,0
Габариты прибора, мм .......................... 60	x 38 X 70
Вес прибора, кг................................. Г.4
Ленточный уровнемер по принципу действия напоминает барабанный уровнемер, только вместо проволоки в этом уровнемере
105
применена клеенчатая лента с делениями через один сантиметр. Ленточный уровнемер можно применять в скважинах с глубиной измерения уровня воды до 5—8 м.
Цифропечатающий регистратор уровня воды РУЦ конструкции
ВСЕГИНГЕО предназначен для непрерывной регистрации уровня в наблюдательных скважинах диамет
ром не менее 75 мм. В качестве датчика в приборе используется поплавок с противовесом. При изменении уровня происходит перемещение поплавка, противовеса и нити, связывающей их. Перемещение нити поворачивает блочок и систему цифровых дисков, отмечающих изменение уровня воды в скважине. Через определенные про-
Рис. 39. Барабанный уровнемер.
j — счетчик; 2 — ролик; J — поплавок; 4 — противовес.
Рис. 40. Электрическая схема регистратора РУЦ.
— батареи питания; ЭМ — печатающий электромагнит; Pt — промежуточное реле КЛ — контактное устройство двенадцатичасового режима; К — контактное устройство часового режима и подзавода часов; Б! — батарея подзавода: ЭД — электродвигатель режимов; В — выключатель.
межутки времени на бумажной ленте производится регистрация уровня в виде цифрового отпечатка. В качестве реле времени применяется часовой механизм с автоматическим подзаводом от электродвигателя. Питание прибора осуществляется от батарей типа 1454 (2 С-Л-9). Электрическая схема регистратора РУЦ приведена на рис. 40.
106
Краткая техническая характеристика РУЦ
Глубина регистрации уровня, .ч..................... До	60
Амплитуда колебаний, м......................... 10
Частота регистрации, ч ..........................Через	1 и 12
Точность регистрации уровня, см ............... ±3,0
Срок безнадзорной работы, месяц: а) при 1-часовом режиме регистрации ................. 10
б) при 12-часовом режиме регистрации........... 2
Диаметр поплавка, .ч.н............................ 70
Габаритные размеры прибора, мм ................... 73,	1300
Вес прибора, кг .................................. 10
Прибор изготовляется серийно экспериментальным заводом СКВ МГ СССР. Ориентировочная стоимость прибора около 800 руб.
Регистратор уровня воды конструкции СКВ МГ СССР — ГГП-20
Прибор ГГП-20 предназначен для тех же целей, что и прибор РУЦ. Отличительной особенностью прибора является применение автоматической следящей системы для снижения за изменением уровня воды в скважинах. Регистрация изменения уровня производится в виде цифровой записи на бумажной ленте. Прибор автономного действия и может быть применен в скважинах диаметром более 76 мм. Стоимость прибора 2500 руб.
Краткая техническая характеристика ГГП-20
Глубина регистрации уровня воды, .ч ...................До	60
Амплитуда колебаний, м.............................. 10
Точность регистрации уровня, см ..................... ±2,0
Срок безнадзорной работы прибора, сутки.............. 60
Габаритные размеры прибора по диаметру, мм..........	73
Прибор ГГП-20 изготавливается опытным заводом СКВ МГ СССР.
Самописец уровня воды ВСЕГИНГЕО СУВ-3 позволяет непрерывно в виде кривой регистрировать изменение уровня воды в наблюдательных скважинах на диаграммной ленте. В качестве датчика используется поплавок с противовесом. В приборе имеется также указатель глубины залегания уровня. Привод диаграммной ленты осуществляется от часового механизма. Прибор СУВ-3 малыми сериями выпускался опытным механическим заводом МГ УССР.
Краткая техническая характеристика СУВ-3
Глубина изменения уровня,	м.......................... 60
Диаметр поплавка, мм ................................ 70
Точность регистрации записи, .ч: при масштабе записи 1:1	  ±3
»	»	»	1:5 ......................... ±7
»	»	»	1 : 10......................... ±10
Период автономной работы,	сутки..................... 7.5
Габариты прибора (регистратора), .ч.ч ............... 300;	700
Самописец уровня воды «Валдай» имеет такое же назначение, как и прибор СУВ-3. В отличие от прибора СУВ-3 этот прибор может
107
использоваться лишь в скважинах большого диаметра. Часовой механизм приводится в действие от гиревого привода. Прибор «Валдай» серийно выпускается рижским заводом «Гидрометприбор».
Краткая техническая характеристика самописца «Валдай»
Глубина регистрации уровня, .и..............
Масштаб записи уровня ......................
Масштаб записи времени, мм/ч ...............
Период безнадзорной работы прибора, ч:
при масштабе записи времени 2 мм/ч . . .
»	»	»	»	24	»	...
Диаметр поплавка, мм........................
Габаритные размеры прибора, мм ....... Вес комплекта прибора, кг...................
6 1:1; 2:2; 1 : 5: 1 : 10 12 и 24
26
13
250 550X265X21
20
Самописец уровня воды ГР-38 является по существу улучшенной моделью прибора «Валдай».
Данный прибор может использоваться для регистрации изменения уровня в скважинах диаметром 254 мм и выше с амплитудой изменения уровня 6 м. В качестве привода часового механизма используется пружина. Три скорости вращения барабана обеспечивают различные масштабы записи: 2, 1 и 0,5 мм/ч.
Прибор серийно выпускается рижским заводом «Гидрометприбор».
Прецизионный самопишущий регистратор уровня К-1. Прибор разработан во Всесоюзном научно-исследовательском институте нефтяной промышленности по предложению и под руководством П. И. Косолапова. Прибор предназначен для непрерывной автоматической регистрации микроколебаний статического уровня в скважинах связанных с изменением атмосферного давления.
Краткая техническая характеристика К-1
Амплитуда измерения уровня, мм..................................±50
Точность регистрации уровня, мм вод. ст.........................±0,04
Время автономной работы прибора, сутки............................ 7
Прибор К-1 выпущен в виде опытных образцов.
В глубоких скважинах регистрацию изменения уровня воды в скважинах можно осуществлять с помощью специальных приборов — пьезографов.
Погружной пьезограф ППИ-2 (рис. 41) предназначен для регистрации изменения уровня в наблюдательных скважинах. Прибор опускается на проволоке в скважину и погружается под уровень на глубину до 20 м. В качестве чувствительного элемента используется поплавок, который помещается в корпусе прибора (колокола). Наличие воздушной подушки над поплавком позволяет изменять масштаб регистрации. Запись кривой уровня производится на диаграммной ленте пишущим пером.
Погружной пьезограф ППИ-4 по принципу своего действия схож с прибором ППИ-2.
408
Краткая техническая характеристика ППИ-2 и ППИ-4 дана в табл. 18.
Пьезограф дистанционный УДП-2 состоит из прибора-датчика, опускаемого в скважину, троса и наземной аппаратуры. Прибор УДП-2 позволяет производить измерение уровня жидкости в-скважине в весьма широких пределах. Измерение уровня жидкости регистрируется через поплавковую систему, реостатный датчик на диаграммной ленте регистратора — электронном уравновешенном мосте типа ЭМД-217.
В случае изменения уровня жидкости в скважине, большей предела измерения поплавковой системы прибора, автоматически срабатывает система поднятия (опускания) наземной аппаратуры и прибор через лебедку поднимается или опускается на необходимую величину без остановки измерения.
Краткая техническая характеристика УДП-2
Предельная глубина измерения уровня, м 1500 Погрешность измерения па диаграмме в пределах одного полного перемещения поплав-
ка, мм .................	±25
Порог чувствительности, мм ........... ±15
Масштаб записи, сл/1% шкалы ............ 1
Масштаб записи времени: а) 1 ч= ......................... 2° 30'
б) 1 ч — ........................ 15J
Допустимые пределы измерения уровня в сутки, м..........................20 и 120
Напряжение питания, в ............. 220/380
Габаритные размеры, мм: длина ............................. 1700
диаметр ............................. 115
Пес, кг ............................... 20
При бурении скважин в многолетнемерзлых породах или в зимнее время возникают трудности замера уровня из-за образования ледяных пробок. В этик случаях пользуются разбуриванием ледяных пробок, прогреванием ствола скважины паром или электрическим током.
Оборудование наблюдательных скважин в многолетнемерзлых породах может быть выполнено путем заливки верхнего участка скважины дизельным топливом. Загрязнения вышележащих гори-
Рис. 41. Погружной пьезограф ППИ-2.
1 — верхняя планка с часовым механизмом; 2 — каретка с пером; а — шток; 4. — корпус; 5 — поплавок; 6 — пружина; 7 — наконечник; 8 — фильтр .5	* 1
109
Таблица 18
Краткие технические характеристики ППИ-2 и ППИ-4
Параметры	ППИ-2	ППИ-4
Пределы регистрации уровня, м:		
без дополнительного устройства		0-10	0—12
с дополнительным устройством		0-28	0—20
Порог чувствительности, см вод. ст.		0,3	0,3
Масштаб записи, мм/ч			3,5	6,0
Наружный диаметр, мм 		96	96
Период автономной работы, сутки 		15	7
Длина прибора без дополнительного устройства, мм	850	950
Длина прибора с дополнительным устройством, мм	1650	—
Вес, кг		7 и 12,5	8,5
зонтов не происходит ввиду того, что температура их ниже нуля.
Сущность метода заключается в том, что
в скважину на специальной лебедке опускается колонна замерных трубок диаметром 20—26 мм (рис. 42). Нижняя их часть закрыта герметично стеклом. При спуске трубок металлическим щупом проверяется, не попало ли масло внутрь, если нет, то щупом разбивается стекло и в трубках возможно производить измерение уровня воды. После выполнения необходимых замеров верхняя часть замерных трубок закрывается герметичным оголовком и опускается на забой скважины. При необходимости последующих
Рис. 42. Схема оборудования скважины для наблюдения за режимом подземных вод в условиях мерзлоты.
1 — лебедка; 2 — оголовок; з — верхний оголовок; на замерных трубках; 4 — бак для дизтоплива;
5 — обсадная колота; 6 — уровень грунтовых вод; 7 — трос;
8 — дизтопливо; 9 — замерная трубка.
НО
измерений замерные трубки поднимаются и с них снимается герметичный оголовок. Петингиль описывает специальное устройство, выполненное на скважинах режимной сети, позволяющее избежать образования ледяных пробок в скважине. Для этой цели у скважины монтируется баллон со сжатым воздухом и игольчатым вентилем. Сжатый воздух подается по тонким трубкам в скважину. Трубки спускаются на определенную глубину. Выходящий из трубки воздух устремляется вверх и тем самым способствует движению более теплой воды из нижних участков скважины в верхние, что исключает образование льда.
§ 2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЗАМЕРА И РЕГИСТРАЦИИ
забойного давления в скважинах
Для измерения и регистрации забойного (пластового) давления в скважине применяются глубинные манометры. Эти приборы позволяют измерить и зарегистрировать давление в зоне пласта, а также по стволу скважины и пластовое давление при опробовании скважин пластоиспытателем.
Давление жидкости в глубинных манометрах передается либо на сильфон или поршень, либо на многовитковую полую пружину Бурдона. Величина этого давления преобразуется в линейное перемещение пера. Запись давления осуществляется на диаграммной ленте, приводимой в движение часовым механизмом.
Краткая техническая характеристика глубинных манометров дана в табл. 19.
Таблица 19
Краткие технические характеристики глубинных манометров
Показатели	МГГ-7	мтп-з	МГГ-24	МГЛ-5	МГЛ-8
Пределы измерения давления, кГ/см1 		60, 160,	80, 160,	50, 80,	80: 120	300
Максимальная погрешность измерения, % 		250, /<00. 600 -0,5	250, 400 ±1,5	120, 160, 200, 300 ±0,5	160 : 200 ± 1	±0.2
Порог чувствительности, %	0,2	1	0,2	0,5	0,1
Интервал рабочих температур, С	".	.	До +150	До -±80	От - 20	До +80	+60
Максимальная длина записи, мм 		ПО	110	до -'-80 60	175	110
Диаметр, мм 		36	32	35	120	40
Длина, Л1лс		1650	1900	1565	—	2800
Вес, кг		8	7	6	40	14
Глубинные дифференциальные манометры относятся к группе прецизионных приборов. В отличие от глубинных манометров МГГ-2у МГП и МГЛ дифференциальные манометры регистрируют измеряемое давление не от нуля, а от некоторого начального давления, что обес-
111
печивает высокую точность регистрации изменяющегося параметра (давления).
Промышленностью выпускаются два типа дифференциальных глубинных манометров — ДГМ-2 и ДГМ-4. Краткая техническая характеристика глубинных дифференциальных манометров дана в табл. 20.
Таблица 20
Краткие технические характеристики дифференциальных манометров
Параметры	Марка прибора	
	ДГМ-2	ДГМ-4
Предельное статическое давление, кГ/см?		115	115; 200; 350 10
Предел измерения дифференциального давления, % от статического 		10	
Максимальная погрешность, % от предела измерения 		±0.5	±0,1
Порог чувствительности, кГ!смг		0,05	0,005
Габаритные размеры, льн: длина 		1700	14 000
диаметр 	 		35,5	38
Вос. кг		9	8
Дистанционный глубинный манометр УДГМ-1. Предназначен для дистанционных измерений давления под глубинным насосом. Прибор состоит из датчика давления, кабеля и вторичного прибора. В качестве вторичного прибора используется электронный уравновешивающийся мост типа ЭМД-202.
Краткая техническая, характеристика УДГМ-1
Пределы измерения давления, кГ/см^...................0—100; 0—120
0—160; 0—200 Максимальная погрешность измерения, % от предела изме-
рения .................................................. 2,5
Порог чувствительности, % от предела	измерения	....	1
Скорость вращения диаграммы вторичного прибора,	об}сутки	1
Напряжение питания прибора, в ......................... 127/220
Габаритные размеры глубинного прибора (датчика), л.н:
длина........................................ 1510
диаметр....................................... 128
Вес глубинного прибора, кг........................ 65
§ 3. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАМЕРА И РЕГИСТРАЦИИ ДЕБИТОВ СКВАЖИН И РАСХОДА ВОДЫ
Наиболее простым способом замера расхода воды является объемный способ. Объемный способ рекомендуется применять, как правило, при расходах не более 10 л/сек. Расход Q определяется по формуле
Q=--^- л/сек,	(32)
112
где V — объем сосуда (до 300—500 л); t — время наполнения сосуда в сек.
Время наполнения сосуда во избежание неточности замеров должно быть не менее 30—40 сек. Замер расхода производится не менее трех раз, причем время наполнения сосуда не должно отличаться от предыдущего более чем на 5%.
При расходах более 10 л)сек объемный способ измерения становится весьма трудоемким. Для измерения таких расходов обычно используют водосливы.
Водосливы могут быть трапецеидального, прямоугольного и треугольного сечений. Изготавливаются водосливы обычно из металла. Расход воды для водослива (наклон боковых стенок рамы — 75° 3(У) определяется по формуле
<2 = 1,86 bh^h,	(33)
где Q — расход воды в л/сек', Ъ — ширина водослива в основании в см; h — высота уровня воды перед водосливным ребром в см.
Трапецеидальные водосливы применяются при больших дебитах (30—50 л/сек и более). Для измерения дебитов менее 10 л/сек применяются прямоугольные и треугольные водосливы. Для прямоугольного водослива расход воды определяется по формуле
Q~i,8bh Vh.	(34)
Для треугольного водослива (угол выреза — 90°) расход определяется по формуле
Q-^lAh" Vh.	(35)
Имеются справочники, в которых помещены таблицы для определения расхода воды для различных типоразмеров водосливов.
Определение расхода из самоизливающихся скважин можно производить путем измерения высоты струн (фонтана) над торцом трубы. Для этого можно пользоваться следующей приближенной формулой:
Q = 1W2 ]/"h,	(36)
где Q — дебит скважины в л)сек; D — внутренний диаметр трубы в дм\ h — высота струн над торцом трубы в дм.
Ошибка в определении дебита по этой формуле при высоте струи воды до 5 м не превышает 2%, при высоте струи до 10 м ошибка составляет до 6%.
Имеются специальные таблицы для определения дебита самоизливающихся скважин в зависимости от высоты струи и диаметра трубы [66].
Если труба имеет горизонтальный отвод, то путем измерения расстояний длины падения струи по специальным таблицам [66] можно также определить дебит скважины. Следует иметь в виду, что при расстояниях до центра падающей струи более 92 см следует вводить поправки.
113
Таблица 21
Краткие технические характеристики приборов для измерения количества жидкости, протекающей в трубопроводах
Нгппеновапие прибора	Тип, марка	Назначение и область применения	Краткая характеристика					Цепа, руб-	Примечания
			максимальный расход на воде, м3/ч	калибр, Л1Л1	точность измерений, %	вес, ъг	порог чувствительности, л’/ч		
	Счетчики, водомеры, ротаметры Малодебитные								
Ротаметрическпй датчик расхода типа РДР Ротаметры стеклянные с расширенным диапазоном измерения	типа РС-2 Счетчики холодной воды Счетчики холодной ВОДЫ	РДР-301 РС2-1,6ж ВКМ-10 ВМТ	Предназначен для измерения расхода жидкости, загрязненной мелкими	твердыми включениями. Работает со вторичным прибором типа ЭПИД Предназначены	Для измерения расхода ые-лульсирующих потоков, однородных не-кристаллизующпх жидкостей Предназначены	для измерения	расхода воды в трубопроводах Предназначены	для измерения количества очищенной воды, протекающей в трубопроводах	0,315 0,06.3 1 6 2.5 4.0 10 20 12,6	32 40 40 30 40 25—40	±2,5 2,5 ±1,5 ±1,5 ±1,5 2 2 ±2,5	4,5 1,6 3,9 4,8 4,8 8,1 8.5 До 5	0,008 0,007 Порог чувствительности 50%, от максимального расхода 0,15 0.40 0,2—0,5	86-00 60—00 60—00 60—00 11-90 11—00	Прибор ЭПИД в комплект поставки не входит При РС2 цифра 2 — количество поплавков По требованию заказчика водомеры поставляются со штуцерами и фланцами
Водомеры	СХВК-4 СХВК-1 6 ВВ-50 ВВ-80 ВВ-150 ВВ-200	Предназначены	для учета расхода питьевой воды в трубопроводах	Средне 8,0 3,2 15.0 45 75 160 265	дебитные 32 20 50 80 100 150 200	±2,0 ±20 ±2.0 ±2,0 ±2,0 ±2.0 ±2.0	3,3 2,6 9,0 13,6 59,5 87,3 114,0	0,25 0,10 1,4 5,0 2,0 4,5 7,5	16—00 14-50 15—00 16—80 32—50 50-00 82—00	Водомеры работают при установке их в горизонталь’ ном положении
Бремон для этих целей рекомендует пользоваться формулой (? = 2,216	(37) где 5 — сечение трубы на выходе; 1 — длина падения струи в м; h — высота падения струи в м. Формула (6) действительна, если горизонтальный отвод составляет не менее 4 м. Скоростные водомеры, ротаметры и счетчики измеряют скорость движения жидкости, значения которой для данного размера трубо-				провода будут пропорциональны расходу жидкости. Промышленное применение получили водомеры со спиральной, шнековой вертушкой и крыльчаткой с горизонтальным и вертикальным расположением оси. Приборы этого типа позволяют определять мгновенный расход жидкости и за истекший период времени. Приборы удовлетворительно работают в жидкостях, не содержащих песчаных частиц. Технические характеристики наиболее распространенных приборов этого типа приведены в табл. 21. Расходомеры переменного перепада давления основаны на измерении давления в трубопроводах, сечение которого в месте измерения					
114
115
перекрывается дроссельным устройством (диафрагмой). Измерение напора движущейся жидкости в трубопроводе до установленной диафрагмы и после дает возможность рассчитать расход жидкости.
В практике гидрогеологических исследований обычно применяют концевую диафрагму, помещаемую в конце сливной линии. Диафрагма представляет кольцо, внутренняя сторона диафрагмы с одной стороны имеет фаску шириной 5 мм под углом 60°, а с другой — острую кромку. Определение расхода производится путем замера уровня в пьезометрической трубке Н, устанавливаемой на расстоянии ООО мм от диафрагмы, и по расчетным таблицам (табл. 22).
Измерение расхода диафрагмами может производиться для широкого диапазона значений расхода (табл. 22).
Существенным недостатком приборов этого типа является необходимость наличия в измеряемом трубопроводе чистой воды, в случае наличия в воде даже небольшого процента песчаных частиц точность измерения дебита будет снижаться.
Тульскими центральными ремонтными мастерскими изготовлены специальные приспособления для измерения дебита при откачке насосами АТН-8 и АТН-12. Расход жидкости измеряется в .и3/ч по разности уровней в стеклянных пьезометрических трубках перед диафрагмой и после диафрагмы масштабной линейкой.
Техническая характеристика приспособлений к насосам АТН-8 и АТН-12
Диаметр диафрагмы, мм........................
Диаметр сливной трубы, мм ...................
Расход жидкости, минимальный .................................
максимальный..............................
АТН-8
75	90
128	128
14,2 32,2
22,2 49,8
АТН-12 130	160
203	203
44,5 76,5 99,4	172
Для автоматизации замеров перепада давления могут применяться дифференциальные показывающие и самопишущие манометры типа ДП и ДМ.
За последние годы широкое применение получили электромагнитные расходомеры. Приборы этого типа позволяют измерять дебит откачиваемой воды электромагнитным способом, основанным на измерении ЭДС, возникающей при пересечении слоями движущейся жидкости магнитного поля, создаваемого статором вокруг трубопровода. Величина ЭДС определяется скоростью движения жидкости в трубопроводе и для постоянного размера трубопровода будет пропорциональна расходу жидкости. Вторичный прибор позволяет осуществлять визуальные наблюдения и автоматическую запись расхода на диаграмме в пределах диапазонов, а также автоматически фиксировать количество поднятой воды из скважины. Преимуществом электромагнитного расходомера является отсутствие в его конструкции подвижных и быстроизнашивающихся частей: показания расходомера практически не зависят от параметров жидкости (давление, наличие твердых включений и др.), а также от температуры окружающей среды и напряжения питания.
116
Определение производительности по диафрагмовым расходомерам
Таблица 22
Производительность Q в зависимости от внутреннего диаметра D (лип) сливной трубы и диаметра d (лл) концевой диафрагмы, измеряемая по высоте Н (м вод. ст.) —шкале напора в пьезометре
н	0=253			0=203			D=128			0=75		0=53	
	d = 210	d = 180	d= 145	d= 160	d = 130	d= 125	d= 110	d = 90	d=75	<1-53	d=4 0	d=33	d = 28
0.1								22,3	14,4	7,74	4,0	2.84	1,97
0,12				—	—	—	—	53,4	37,1	24,4	15,7	8.47	4,38	3.12	2,16
0.14					—	90,25	52.8	57,6	40,0	26,4	17,1	9,16	4,73	3,37	2,33
0,16	178	113,7	67.4	96.5	56,5	61,6	42,8	28,2	18,2	9,8	5,06	3,6	2,49
0,18	189	121	71.5	102,2	60	65,4	45,5	29,8	19,3	10,4	5,36	3,82	2,64
0,20	199	127	75,3	108	63,2	69	48	31,6	21,4	10,96	5,65	4,03	2,78
0,22	208.3	133	79	113,3	66,3	72,2	50,2	33,2	20,3	11,5	5,94	4,22	2,92
0,24	218	139	82.5	118	69	75,4	52,4	34,5	22.2	12,0	6,2	4,4	3,05
0,26	226	145	85.6	123	72	78,5	54,6	36,9	23,2	12,5	6,45	4,58	3,18
0,28	236	150,5	89	128	74,6	81,7	56,7	37,3	24,1	12,95	6,7	4,77	3,3
0,30	242	156	92	132,3	77,4	84,3	58,5	38,6	25	13,4	6,95	4,93	3,41
0.32	252	161	95,3	137	80	87,5	60,5	40	25,8	13.85	7,15	5,1	3,52
0,34	260	106	98	141	82,5	90	62,4	41,2	26,5	14.3	7,36	5,25	3,63
0,36	267	170,5	101,2	145	84,8	92,5	64,3	42,3	27,3	14,7	7,58	5,4	3,74
0,38	273	175	104	149	87	95	66	43.4	28,1	15,1	7,8	5,55	3,84
0,40	282	180	105	153	89,3	97,5	67,5	44,6	28,8	15.5	8	5,7	3,94
0,42	289	184	102,4	157	91,5	100	69,5	45,7	29,5	15.85	8,2	5,84	4,04
0,44	295	188	112	160	93,6	102,3	71	46.7	30,2	16,25	8.4	5,97	4,13
0,46	302	193	114,4	164	95,8	104,5	72,5	47,7	30,8	16.6	8,57	6,11	4,23
0.48	308	197	117	167	98	107	74	48,7	31,5	16,95	8,75	6.24	4,32
0,50	313	200	119,2	171	99,4	109	76.6	49,8	32,2	17,3	8,95	6,35	4,41
Технические характеристики- наиболее распространенных электромагнитных расходов приведены в табл. 23.
Дебитометр ВНИИГС (рис. 43) позволяет измерять дебит либо объемным способом, либо по отсчету значений дебита и водомерному стеклу, имеющему шкалу в л/сек, при использовании двух сменных насадков (диафрагм).
Краткая техническая характеристика дебитометра ВНИИГС
Измерение расходов, .ч3/ч:
а) для насадков 100........................................ До	100
б) »	»	200 ........................................ До	230
Ошибка измерения дебита, %...................................... до	5
Гис. 43. Дебитомер ВНИИГС.
1 — входной патрубок; 2 — выпускной патрубок; з — дырчатая перегородка; 4 — поддон;
5 — прорезь для наблюдения'уровня и шкала; в — люк для очистки дебитомера.
Прибор ГГП-40 разработан СКБ Министерства геологии СССР и предназначен для комплексного измерения и регистрации дебита и понижения в центральной скважине при гидрогеологических откачках. Прибор ГГП-40 измеряет и автоматически фиксирует расход воды до 150 м3/ч и понижение уровня до 20 м. Погрешность измерения у данного прибора ±2,5%. Регистрация изменения дебита или уровня во времени производится самописцем на диаграммной ленте. Необходимость регистрации того или иного параметра определяется оператором. Прибор серийно изготовляется опытным заводом СКБ МГ СССР. Стоимость прибора 2600 руб.
118
Скважинные расходомеры предназначены для измерения (регистрации) скорости движения воды в скважине. С помощью этих приборов могут решаться важные гидрогеологические задачи, в ча
стности, взаимосвязь водоносных горизонтов, вскрытых одной скважиной, загрузка фильтров по их длине, места водопри-токов и поглощений жидкости в скважине.
Принцип действия скважинных расходомеров основан на замере скорости вращения крыльчаток (винтообразных турбинок), которая будет прямо пропорциональна скорости движения воды в скважине, т. е. ее количеству.
Технические характеристики наиболее приемлемых для гидрогеологических целей скважинных расходомеров приведены в табл. 24.
На рис. 44 представлен скважинный расходомер ДАУ-3, разработанный в Донбассе.
Расходомер состоит из датчика и измерительного блока. Датчик состоит из верхней муфты 7, каркаса 3, нижней муфты 77, рабочего элемента 10, тахометрического преобразователя 7. Центрирование прибора в скважине осуществляется с помощью пружин 2. В качестве рабочего элемента датчика применена аксиальная крыльчатка, устанавливаемая в агатовых подпятниках 4 и 9. От воздействия промывочной жидкости подпятники защищены специальными удлиненными воздушными колпаками.
Дифференциальный индуктивный датчик используется в качестве тахометрического преобразователя и состоит из двух катушек 6 и 8 и подвижной пластинки — якоря 5.
Рис. 44. Скважинный расходомер ДАУ-3.
1 — верхняя муфта центрирующих пружин;
2 — центрирующие пружины; з — каркас; 4, 9 — агатовые подпятники; 5 — кормал-лоепая пластинка якоря; <$5 6 — катушки дифференциального датчика; 7 — тахометрический преобразователь; 70 — рабочий элемент; 11 — нижняя муфта центрирующих пружин.
119
Таблица 23
Краткие технические характеристика расходомеров
Наименование прибора	Тип, марка	Назначение и область применения	Краткая техническая характеристика						Цена, руб-	Примечание
			максимальный расход по воде, м*/ч	калибр, Л1Л1	точность измерения, %	вес, кг	порог чувствительности, м9/ч	питание		
Индукционный расходомер	ЗРИМ	Предназначен для измерения расхода электропульверизирующих жидкостей. Прибор работает в комплексе со вторичным прибором типа ЭПИД, ДСР, ЭИВ и др.	Мал оде 63	битные От 10 До 80	±2,5	80	0,01	220 в ±10% 50 гц	1040,0	Комплектность: I) датчик, 2) катодный повторитель, 3) усилитель, 4) вторичный прибор
С реднедебитные										
Расходомер глинистого раствора	РГР-7	Предназначен для контроля мгновенного расхода электропроводных жидкостей	270	100	±1,5	15—120		220 в ±10% ±15% 50 гц ±5	1140,0	Прибор разработан ВНИИКАНеф-тегаз
Индукционный расходомер	4РИ	Предназначен для - непрерывного измерения, регистрации и суммирования расхода жидкости	0,4—400	10—200	±1,5	75	0,01	220 в ±10% 50 гц	1500—2560	Температура измеренной среды 5 ±50%. Вторичный прибор типа ЭПИД. Датчик заказывается в зависимости от предела измерения
Индукционный расходомер	ИР-1	Предназначен для непрерывного автоматического измерения расхода электропроводных жидкостей, измерительный блок обеспечивает работу блоков системы ЭАЭС, стандартных показывающих миллиамперметров Н-374, М-80, М-82	63	От 10 До 80	±1,5	80	0,06	220 в ±10% 50 гц	860,0	Комплектность: 1) измерительный блок; 2) датчик; 3) запасные части. Датчик заказывается в зависимости от предела измерения
Электромагнитный расходомер		Предназначен для непрерывного автоматического измерения расхода электропроводных жидкостей в трубопроводах	0,8-500	10—250 5 ±50	±2,5	180		220 в 50 гц	904	Прибор разработан ОКБ Таллинского завода
120
121
Таблица 24
Технические характеристики скважинных расходомеров, пригодных для гидрогеологических исследований
Наименование расходомера	Изготовитель	Нижний и верхний пределы измерения через канал волопр итока, л /сек	Погрешность измерения, %	Габариты и вес, лич и кг	Напряжение питания прибора,
Расходомер электроим-пульсный РЭИ	Октябрьский завод << Нефтеавтоматика >>	0.2—1,5	±2,5%	120 -ч.н 955 мм 25 кг	220
Тахометрический скважинный расходомер ТСР-34	Уральская геофизическая экспедиция	0,01 — 1.0	±3-10%	34 мм 500 мм 8 кг 220X210X120	220 36
Тахометрический скважинный расходомер ТСР-70	То же	0,005—2,0	±3-10%	70 мм 750 .чл1 9.5 кг 220X210X120	220 36 36
Тахометрический скважинный расходомер ТСР-70 (фотоэлектрический)	»	0,005—2,0	±3—10%	70 мм 750 мм. 9.7 кг	220
Скважинный расходомер тахометрпчес-кпй РСТ	Западно-Сибирское геологическое управление	0,003—2,0	±3-10%	43 мм 930 мм 9.2 кг 300X 190X120	62
ДАУ-З (работает в глинистом растворе)	Управление Донбасс-антрацит	0,015—2,0	±6%	73 мм 930 -w.w 9,2 кг 300X175X120	12
Датчик спускается в скважину на каротажном кабеле, который соединяется с измерительным блоком.
Поток жидкости, двигающейся в скважине, заставляет вращаться крыльчатку, скорость вращения которой пропорциональная скорости движения потока. Дифференциальный датчик индуктирует сигналы каждого оборота крыльчатки, передает их на измеритель-
122
ный блок (рис. 45) и фиксируется с помощью счетчика МЭС-54. Абсолютная величина скорости движения подземных вод в скважине уточняется с помощью тарировочных графиков.
Рис. 45. Принципиальная схема измерительного блока скважинного расходомера ДАУ-3.
§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ II МОНОЛИТОВ ПОРОД ИЗ СКВАЖИН
Отбор образцов пород в процессе бурения скважины необходим для освещения геологического разреза, что в свою очередь позволяет более правильно подойти к выбору участка водоприемной части, интервалу установки обсадных колонн и др.
Для отбора проб пород из скважины применяются специальные колонковые трубы и грунтоносы. Отбор проб пород из скважин производится колонковыми снарядами, причем требованиям отбора, как правило, удовлетворяют снаряды диаметром 75 .и,и и выше.
Качество получаемых образцов пород зависит от свойств пород, длины рейса и технологических режимов бурения.
Для отбора качественных образцов пород и монолитов пород применяются двойные колонковые трубы (снаряды) и грунтоносы.
На рис. 46, 47, 48, 49 изображены наиболее распространенные конструкции грунтоносов..
Технологические режимы бурения двойными колонковыми трубами и грунтоносами характеризуются тем, что процесс обуривания образца производится при относительно малых скоростях вращения (до 70—80 об/мин) и малой осевой нагрузке (до 100—200 кГ). Для более свободного входа породы в грунтонос или в двойную колонковую трубу керноприемный стакан рекомендуется смазывать техническим вазелином. Для предотвращения размыва породы промывочной жидкостью количество подаваемой жидкости на забой рекомендуется ограничивать. Особенно это важно соблюдать для рыхлых и слабых пород.
Наилучшее сохранение естественных свойств пород обеспечивают грунтоносы обуривающего типа. Для получения образца породы с наименьшим нарушением структурных и других свойств следует соблюдать следующие условия.
1. Забой скважины должен быть очпщеп от частиц бурового шлама.
12.3
Рис. 47. Груптонос ударного действия ВСЕГИНГЕО (конструкции Е. В. у Симонова).
I — корпус; 2 — пружинный затвор; а — соединительный ниппель; 4 — ударник; 5 — труба направляющая* 6 — втулка; 7 — резиновое кольцо.
Рис. 46. Обуривающий грунтонос ВСЕГИНГЕО (конструкции Е. В. Симонова).
1	— обуревающая труба; 2 — переходник; 3 — патрубок; 4 — кольцо; 5 — втулка; в — пружина; 7 — распорная трубка; 8 — выдвижные пальцы; s — запорная трубка; 10— разъемный стакан;
11	— пробка; 12 — подпятник;
13 — разъемная гильза; 14 — крючки.
Рис. 48. Обуривающий грунтонос НИИОснований (конструкции К. И. Тыль-чевского) для слабых грунтов.
1 — переходник; 2 — головка грунтоноса; з — внешняя труба; 4 — крышка внешней трубы; 5 —• шариковый клапан;
— седло; 7 — уплотнительный колпак; 8 — разъемный стакан; 9 — основной стакан; 10 — сальник; 11 — опорные колесики разъемного стакана; 12 — шламовая труба; 13 — подпружиненный кернорватель; 14 — соединительный болт; 15 — металлическая сетка; 16 — фетровый сальник: 17 — коронка; 18—19 — разъемное кольцо с отверстиями для выхода промывочной жидкости в виде струй; 20 — зажимное кольцо сальника; 21 — тонкостенное разъемное кольцо.
125
Рис. 49. Обуривающий грунтонос НИИОснова-ний (конструкции
К. .И. Тыльчевского) для плотных пород.
J — шарнирный подпружиненный горизонтальный кернорватель; 2 — фрезер с горизонтальными кернорвателями; з — тонкостенная гильза с продольным вырезом; 4 — металлические пластинки, закрывающие окошки для кернорвателей.
АА
126
2. Применяемые грунтоносы должны быть тщательно проверены перед работой, не иметь искривлений, вмятин и других повреждений. Бурильные трубы, устанавливаемые над грунтоносом, должны
быть без изгибов, на расстоянии 5 дуется включить в колонну бурильных труб центрирующий фонарь.
3.	Скорость вращения грунтоноса при бурении мягких и рыхлых пород подбирают из условия окружной скорости вращения в пределах 0,4—0,8 м/сек, а для более плотных пород — 0,9 — 1,2 м/сек. Осевое давление на грунтонос для мягких пород выбирают в пределах 10—15 кГ на 1 см диаметра грунтоноса, для более плотных пород — до 20— 30 кГ на 1 см диаметра грунтоноса. Подача бурового инструмента должна осуществляться плавно, без рывков и расходки инструмента.
Если бурение ведется с глинистым раствором, то количество подаваемой на забой жидкости должно быть достаточным для удаления бурового шлама. Следует иметь в виду, что большое количество жидкости будет размывать керн. Ориентировочно оптимальное количество промывочной жидкости, подаваемой на забой, должно быть в пределах 10—15 л/мин на 1 см диаметра грунтоноса. Глинистый раствор должен отвечать повышенным требованиям к качеству в отношении количества шлама, водоотдачи, вязкости и др.
4.	Для снижения сил сцепле-
ния породы с керноприемным
7 м над грунтоносом рекомен-
стаканом рекомендуется его внутреннюю часть смазывать техни
ческим вазелином.
5.	При необходимости получения образцов пород высокого качества, а также при отборе образцов из слабых и легкоразмыва-ющихся пород длину рейса следует ограничивать величиной, равной 2—2,5 значениям диаметра грунтоноса.
127
Рис. 51. Принципиальная схема бокового свортящего грун-тоноса СГ-150.
J — верхний электродвигатель, 2 — нижний электродвигатель, з — редуктор, 4 — телескопический карданный вал, 5 — пустотелый бур, 6 — шестеренчатый насос, 7 — переливной клапан, 8 — распорный клапан, 9 — клапан бура, 10 — дроссель, п и 12 — ци-
линдры распоров, 13 — цилиндр бура, 14 — электрическое сопротивление, 15 — рычаг, 16 — кассета для отобранных образцов.
Если бурение ведется обычным колонковым снарядом, то для повышения процента выхода керна следует применять бурение или осуществлять затирку керна всухую, перед подъемом инструмента внутрь бурильных труб опускать шарик для того, чтобы исключить воздействие на керн столба промывочной жидкости, находящейся внутри бурильных труб.
Существенным недостатком способа отбора проб пород из скважин с помощью колонковых труб и грунтоносов является необходимость производства специальных спусков и подъемов бурового инструмента в скважину, на что затрачивается много времени и что снижает производительность бурения. Более удобны в этом отношении так называемые боковые грунтоносы. Промышленностью выпускаются грунтоносы стреляющего (рис. 50) и сверлящего типов (рис. 51).
Краткие технические характеристики боковых грунтоносов стреляющего типа представлены в табл. 25.
Таблица 25
Краткие технические характеристики боковых стреляющих грунтоносов
Параметры	Марка грунтоноса			
	ГРБС-1 7/8"	ГРС-2	МСГ-9 0-i	БКДГ
Число камер 	 Наибольший поперечный размер	3	3	12	3
грунтоноса, мм		-48	114	90	65
Объем керноприемной гильзы, см	3	20	9	2,26
Вес грунтоноса, кг 			3,6	19,2	40,2	8
Грунтоносы взрывного действия применяются для отбора проб из мягких и рыхлых пород, а сверлящего действия — для пород средней твердости.
Недостатком существующих конструкций боковых грунтоносов следует считать необходимость применения геофизической аппаратуры и оборудования для спуска и управления этими грунтоносами, а также малый объем отбираемой пробы (до 20 с.ч3), что не всегда обеспечивает достоверность отбираемой пробы при бурении скважин с глинистым раствором за счет загрязнения образца глинистым материалом.
В Казахском гидрогеологическом управлении А. Т. Черняевым разработан грунтонос Г4-6, который позволяет отбирать пробы пород до V категории при диаметре образца 44 .чж и длине 80 мм.
Наибольший практический интерес из грунтоносов сверлящего типа представляет грунтонос СГ-150.
Краткая техническая характеристика бокового сверлящего грунтоноса СГ-150
Диаметр корпуса грунтоноса, мм.................................. 150
Длина, мм .................................................... 3400
Диаметр керна, мм............................................... 22
129
Длина керна, мм ............................................... 45—55
Электродвигатели: верхний мощность, кет ................................................ 2.6
скорость вращения, об/мин.................................. 28 500
нижний мощность, кет .............................................. 0.27
скорость вращения, об/мин .	........................ 1450
Напряжение иа клеммах электродвигателя, в ....................... 380
Время, затрачиваемое на отбор образца, сек .................... 30—120
Вес,'кг ......................................................... 210
§ 5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЗАМЕРА И РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУР
Для разовых замеров температур в скважинах и колодцах широкое применение получили ртутные термометры.
Для спуска приборов в скважину используются специальные оправы (гильзы) (рис. 52 и 53).
Ленивые термометры применяются для измерения температуры воды в скважинах и колодцах и состоят из специальных ртутных термометров, которые вмонтированы в металлические оправы. Для замера температуры в нужном интервале скважины термометр выдерживается в течение 10—15лш«. Для увеличения инертности термометра в его нижнюю часть (баллончик) закладывается теплоизолирующий материал (войлок, вата и др.).
Для сокращения времени выдержки термометра в скважине В. И. Блажковым [11] предложена гильза с обратным клапаном. При периодическом расхаживании прибора происходит интенсивное омывание ртутного термометра пластовой водой, что позволяет сократить время выдержки прибора до 3—4 мин.
Максимальные термометры в отличие от ленивых термометров позволяют замерять лишь максимальные значения температуры в скважине и применяются главным образом для глубоких скважин. Перед опусканием термометра необходимо охладить его до температуры, несколько ниже предполагаемой температуры в скважине.
Конструктивно максимальные термометры состоят иЗ ртутных максимальных термометров, помещенных в металлическую гильзу. Обычно в гильзе помещаются два или три термометра.
В практике гидрогеологических исследований наиболее широкое применение получили ртутные термометры марок TH, ТМ, ТЛ и ТР.
Для измерения температур в пределах от 15 до 255° С точностью ±1,0° применяются максимальные термометры типа ТП-7. Для измерения температур с точностью ±0,2—0,5° применяются ртутные максимальные термометры марок ТМ-1, ТМ-3. Точность измерения температуры ±0,1° обеспечивают ртутные термометры типа ТМ-4 и ТМ-10, а также срочные ртутные термометры марок ТЛ-4; ТЛ-18 и ТЛ-21 и равноделенные ртутные термометры марок ТР-1; ТР-2; ТР-3 и TP-4.	z
-В последнее время для замера температуры воды в скважинах все большее применение получают электрические термометры сопротивлений типа ЭТО-2, ЭСО-2, ЭТС-2М, ЭТС-2У и ЭТМИ. Эти термо
130
метры имеют малые габариты и позволяют произвести замеры и регистрацию температуры воды по всему стволу скважины. Недостатком этих приборов следует считать необходимость применения каротажный станций.
Технические характеристики электрических термометров приведены в табл. 26.
Рис. 53. Оправа конструкции ВИМС.
1 — головка, 2 — внутренняя трубка, з — наружная трубка, 4 — баллончик.
Рис. 52. Оправа конструкции ЦНИГРИ.
1 — дужка; 2 — головка, з — винт, 4 — внутренняя трубка, 5 — наружная трубка, 6 — баллончик
Термисторы являются полупроводниковыми термометрами сопротивления, их применение требует наличия измерительных электрических мостов. Датчик температуры (термистор) необходимо гидро-изолировать. Серийно полупроводниковые термометры в комплекте с измерительными мостами промышленностью не выпускаются — их изготовление может быть налажено силами геологоразведочных
131
Таблица 26
Техническая характеристика электротермометров
Параметры	Марка электротермо.метров				
	ЭТС-2	ЭСО-2	ЭТС-2М ЭТС-2У	этми	это-з
Предел измерения, град	10—160	10—120	20-120	10—120	10—150
Точность измерения, град	0.3	0,5	0,1	0,3	0.1-
Диаметр термометра, мм	73	60	42	60	68
Вес терхтомотра, кг ...	7	8	4	8	7
организаций на местах путем приобретения серийно выпускаемых мостов, монтажа их с датчиками и тарировки. Для измерения температур в пределах от 0 до 120° С могут быть использованы термисторы марок ММТ-1; ММТ-4; ММТ-8; КМТ-9 и КМТ-4.
Глубинные термометры смонтированы в специальном стальном корпусе и опускаемом в скважину на тросе. Эти термометры используются для регистрации температур в глубоких скважинах. Регистрация температуры во времени производится на диаграммной ленте; промышленностью выпускаются глубинные термометры марок ТГБ-1 и ТГБ-4. Их технические характеристики приведены в табл. 27.
Таблица 27
Краткие технические характеристики глубинных термометров типа ТГБ
Параметры	Марка термометра	
	ТГБ-1	ТГБ-4
Предел измерения, 9 С			От +20 до 170	От 150 до 300
Погрешность измерения, °C 		2	. 2
Порог чувствительности, РС 		0.5	1.0
Продолжительность измерения, ч		4	4
Постоянная времени, сек		10	15
Допустимое рабочее давление, кГ]см2 	 Габаритные размеры, мм		400	120
длина 		1065	1300
диаметр 		36	90
Вес, кг		4,5	13
Манометрический глубинный термометр ТГГ-1 позволяет фиксировать температуру в скважинах на диаграммной ленте. В качестве чувствительного элемента в приборе используется термобаллон.
132
Краткая техническая характеристика ТГГ-1
Диапазон измерения, °C................._	.... 30, 40, 60
Порог чувствительности, °C	.....	0,2
Погрешность, °C ................................ 1
Габаритные размеры, .и.и:
диаметр ....	.	. .	35,5
длина..........	.	........ . .	1516
Вес, кг . .	................................ 6
§ 6. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЗАМЕРА МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ
Помимо производства химических анализов отобранных проб воды, в полевых условиях применяются приборы для замера минерализации воды путем измерения ее электропроводности — солемеры, которые позволяют получить качественную картину засоления
Гис. 54. Солемер ВСЕГИНГЕО.
воды. Солемеры обычно протарированы на один или два наиболее распространенных типа раствора солен.
Солемер конструкции ВСЕГИНГЕО (рис. 54) является прибором постоянного тока. Возникающая при работе прибора на дюралюминиевых контактах датчика ЭДС поляризации практически постоянна и не оказывает существенного влияния на измеряемое зпаченис электропроводности. Прибор имеет две шкалы измерения минерализации — от 0 до 1 г/л и от 0 до 10 г/л. Питание
133
прибора осуществляется от сухих батареек карманного фонаря. Бес прибора 3 кг.
Солемер СМ-6М конструкции Марковского (рис. 55) является прибором переменного тока. В качестве источника питания в нем используются малогабаритные аккумуляторы с напряжением 5-6 в. '
Предел измерения прибора: от 0 до 10 г/л для растворов и от Одо 5% веса сухой почвы. Точность измерений ±5%. Вес прибора 2,5 кг.
1’ис. 55. Солемер CM-GM.
Резистивиметры основаны на измерении удельного сопротивления жидкости с помощью трехэлектродной схемы (геофизический каротажный зонд с небольшим расстоянием между электродами). Резистивиметры получили применение при геофизических исследованиях в скважине, наиболее употребительный из них — РА.
Резистивиметр РА-3 предназначен для измерения удельных сопротивлений воды и глинистого раствора в скважине.
Краткая техническая характеристика
РА-3
Предел измерения, ом .................. .	.	0.1—5
Кабель...................................... Трехжильпый
Чувствительность (при удельном сопротивлении раствора 1 ом), в ...... .	. ......... 2,5
Погрешность измерения, %	. .	. .	8
Габаритные размеры, лг.ч............ 110x925
Вес прибора, кг .	.	6.G
Резистивиметр РП-1 предназначен для измерения удельных сопротивлений воды для глинистого раствора на поверхности, для чего прибор работает с потенциометром типа ЭП-1, питание прибора осуществляется от батарей, имеющих напряжение 10—30 в, через каротажный пульсатор.
Погрешность измерения, %........................ 2—4
Габаритные размеры, мм.................... .....	120X62
Вес прибора, кг . .	. ..................... ...	0,75
Для выполнения общего химического анализа воды непосредственно на точке бурения может быть применена полевая лаборатория МПАВ конструкции ВСЕГЕИ и СКБ МГ СССР.
134
Заключение
Все увеличивающиеся объемы и глубины бурения скважин на воду требуют от работников гидрогеологической службы решения задач по бурению и геолого-гидрогеологическому опробованию скважин на высоком методическом и техническом уровне.
Помимо комплекса геофизических исследований, испытания скважин опытными откачками и нагнетаниями весьма значительный комплекс геолого-гидрогеологической информации может быть получен непосредственно в процессе бурения скважин по ряду косвенных признаков и путем исследования встреченных при бурении водоносных горизонтов с помощью испытателей пластов и пробоотборников — пластовых, забойных и глубинных.
Можно отметить характерное для последнего времени развитие и применение методов опробования, позволяющих быстро и без больших затрат получить некоторые сведения об интересуемых пластах как в процессе бурения, так и после проходки скважины.
Современные методы исследования скважин на воду путем проведения опытных откачек помимо того, что они требуют весьма длительного времени и дороги, имеют еще один существенный недостаток, заключающийся в том, что для того чтобы правильно выбрать для исследования тот или иной интервал, надо иметь предварительные сведения о фильтрационных и других свойствах разреза. Эти сведения могут быть получены как непосредственно в процессе бурения скважины, по ряду косвенных признаков, так и путем проведения кратковременных и недорогостоящих способов исследования, получивших наименование экспресс-способов (наливы, нагнетания, микроналивы, закачка воздуха, испытатели, опробователи и др.).
Учитывая разнообразие геологических и гидрогеологических условий работ, многообразий целей и задач исследований, целесообразно применять комплекс различных гидрогеологических наблюдений и способов экспресс-опробования в зависимости от конкретных условий и целей работ.
Хотя на данной стадии развития геофизические методы исследований еще не могут дать точных сведений о химическом составе подземных вод, статическом напоре или ожидаемом дебите, все же применение их в сочетании с экспресс-методами, например с методами скоростного опробования с помощью пластоиспытателей, скважинной расходометрип, может давать достаточно полные и точные данные по характеристике водоносного горизонта.
Комплексные последования скважины с помощью пластоиспытателей и расходометрии, очевидно, смогут обеспечить получение информации, которая по ряду показателей будет выше, чем при проведении опытных гидрогеологических откачек. Поэтому развитие методов опробования водоносных горизонтов в процессе бурения скважин имеет большое практическое значение.
135
Для ряда целевых задач в определенных гидрогеологических условиях буровой процесс необходимо вести гак, чтобы окончание бурения скважины было и окончанием исследования всех интересующих водоносных горизонтов. Эта тенденция пробивает себе путь в разведочном бурении на нефть как у нас в стране, так и за рубежом, и этот опыт следует использовать для дальнейшего совершенствования буровых работ на воду.
Таким образом, применение прогрессивных способов опробования водоносных горизонтов, правильная документация опытных работ и применение имеющихся методов интерпретации получаемых результатов позволяют не только снизить стоимость, но и значительно повысить качество и детальность гидрогеологических исследований при бурении скважин на воду.
ПРИЛОЖЕНИЕ № 1
Геолого-технический наряд на бурение скважины №--------------
Наименование организации---------------------------
Участок и местонахождение скважины-----------------
Буровая установка ---------------------------------
Способ бурения ------------------------------------
Буровое оборудование (насос, трубы и др.).
Проектная глубина скважины-------------------------
Проектный водоносный горизонт---------------------
Начало бурепия------------------------------------
Окончание бурепия --------------------------------
Геологическая часть	Техническая часть
Расход материалов па бурение:
Планово-экономические показатели:
1. Количество станко-смеп на сооружение скважины
2- Стоимость 1 .ч скважины
Главный инженер участка (партии) ----------------
Ст. гидрогеолог--------------
ПРИЛОЖЕНИЕ № 2
00
Сменный рапорт1
По бурению скважины №-----------
Смена----- за----- число----- месяца 19— г.
Глубина скважины в начале смены,------- л
Уровень воды в скважине в начале смены,--------м
Глубина скважины в конце смены,--------м
Уровень воды в скважине в конце смены, ------ м
Пробурено за смену,-------.и Выход керпа---------
параметры промывочного раство-
Расход материала за смену
Расход топлива
Составил: сменный буровой мастер (бурильщик)
Проверил: старший буровой мастер
iimuio'/iiEUHb: л; з
Буровом журнал
Организация Участок Скважина .№
Место расположения скважины
Начало работ----------------------
Окончание работ--------------------
Буровой станок_____________________
Способ бурения____________________.
Ст. буровой мастер
Абсолютная отметка устья скважины
Старший буровой мастер------------------
Коллокто р--------------
Сведения о замерах уровн: воды в скважине
«о
Начальник участка (партии)-------------------
ПРИЛОЖЕНИЕ № 4
Журнал потерь промывочной жидкости в скважине №
Промывочная жидкость----------
О р га низа ция----------
участок------------
Дата	Смена	Время, ч		Пробурено, лс		Состав пройденных пород	Обсажено трубами, м	Тампонаж, цементация и др.	Поглощение промывочной жидкости	Поглощение на 1 м проходки	Параметры промывочной жидкости	Прочие сведения
		от	до	от	ДО							
												
Составил: сменный буровой мастер (бурильщик) Проверил: ст. буровой мастер Инженер-гидрогеолог
С кв. № --------
Результаты наблюдений за промывочной жидкостью
ПРИЛОЖЕНИЕ № 5
Дата -----
Глубина бурения, м	Расход промывочной жидкости, л / мин	Величина поглощения, л / мин	Сведения об уровне раствора в скважине	удельный вес, Г/ см*	Вязкость, сск	[ Содержание | песка, %	1 Водоотдача, с№ 1		л с 5 к а-о с Нм*	Минерализация, г! л	Температура, °C	Стабильность 		Суточный отстой	Физические свойства, цвет, содержание газа	Примечание
1	9	3	4	5	6	7	8	9	10	и	12	13	14	15
														
т
	№ пробы		
	Дата		
	Место отбора пробы (№ скважины, местоположение)		
	Характеристика пород водоносного горизонта и глубина залегания, м		
	Глубина отбора пробы, м		
	Условия отбора пробы (во время откачки, прокачки, при каком понижении и др.)		
	Температура воды при отборе пробы, °C		
	Температура воздуха при отборе пробы, °C		
	количество бутылок	Характеристика отобранной пробы	
	объем всей пробы, л		
	цвет		Определения, сделанные па месте отбора пробы (качественно)
	прозрачность		
	запах		
	вкус		
	взвешеннные частицы		
	Когда и куда направлена проба		
	Отметка о получении результатов анализа		
	Фамилия отправившего пробу		
ЛИТЕРАТУРА
1.	Алексеев В. С., Т е с л я А. Г. Об оценке гидравлических сопротивлений сетчатых фильтров. Гидротехника и мелиорация, 1967, № 5.
2.	Анатольевский П.А., Оречкин П. М., Шнееров О. М. Специальные работы при бурении скважин на воду. М., Госэнергопздат, 1960.
3.	Анатольевский ГГ. А., Шнееров О. М. Гидрогеологические наблюдения при бурении и опробовании скважин для водоснабжения. М., Спецстройпроект, 1959.
4.	Бабушкин В. Д. Зависимость дебита от длины и расположения фильтра в водоносном пласте. Сб. «Фильтры водозаборных скважин», М., Гос-стройпздат, 1952.
5.	Башкатов Д. Н., Васильев А. В. Методика геологической документации скважин шнекового бурения при гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях. Изд. ВСЕГИНГЕО, 1964.
6.	Б a hi к а т о в Д. Н. Выбор способа бурения и типа буровой установки для проходки гидрогеологических скважин. «Разведка и охрана недр», 1968, № 6.
7.	Башкатов Д. Н., О поповский Ю. А. Вращательное шнековое геологоразведочное бурение. М., изд-во «Недра», 1968.
8.	Б е л п ц к и й А. А., Дубровский В. В. Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для целей водоснабжения. М., изд-во «Недра», 1968.
9.	Б ел ор усов В. В. О классификации зон поглощений при бурении скважин. «Нефтяное хозяйство», 1962, № 6.
10.	Б л а ж к о в В. И. Метод разглинизации гидрогеологических скважин. «Разведка п охрана недр», 1966, № 10.
11.	Бла ж к о в В. И. Активный термометр. «Разведка и охрана недр», 1968, № 2.
12.	Бла ж ков В. И. Вращательное бурение на воду в рыхлых отложениях. «Гидротехника и мелиорация», 1967, № 9.
13.	Богданов Г. Я., С т р е п е т о в В. П. Методика выделения водоносных горизонтов при бурении скважин на подземные промышленные воды и рассолы. «Разведка и охрана недр», 1967, № 6.
14.	Бродский П. А., Щербаков Г. В. Опробование пластов в процессе бурения скважин при помощи испытателей на кабеле. «Нефтяное хозяйство», 1963, № 1.
15.	Б о ч е в е р Ф. М., Алексеев В. С. Оценка сопротивления водозаборных скважин по опытным и эксплуатационным откачкам. «Разведка и охрана недр», 1965, № 3.
16.	Б о ч е в е р Ф. М., Гармонов И. В., Лебедев А. В., Шестаков В. М. Основы гидрогеологических расчетов. М., изд-во «Недра», 1965.
17.	Бродский П. А., Тюменев Л. Н., Тальнов В. Б. Опробование пластов на каротажном кабеле. «Разведка и охрана недр», 1962, № 1.
142
18.	Бродский П. А., Щербаков П. В. Опробование пластов в процессе бурения скважин прп помощи испытателей на кабеле. «Нефтяное хозяйство», 1963, № 1.
19.	В а д е ц к и й Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин. М., изд-во «Недра», 1967.
20.	Варламов П. С. Опыт применения испытателей пластов, спускаемых в скважину на кабеле. «Бурение», 1964, X» 7.
21.	Веригин Н. Н. Методы определения фильтрационных свойств горных пород. М., Госстройиздат. 1962.
22.	Воздвиженский Б. И.,	3 и н е н к о В. П., Кирса-
нов А. Н., Ионычев М. И. Техника геологоразведочных работ на твердые полезные ископаемые и воду. М., АН СССР, институт научной информации. 1966.
23.	Волков С.А., Сулакшин С. С., Андреев М. М. Буровое дело. М. Изд-во «Недра», 1966.
24.	Володько И. Ф. Водозаборы и особенности поисков подземных вод в различных гидрогеологических условиях. М., Госгеолтехиздат, 1963.
25.	В о р тм а н 3. М. Практика ударно-капатного бурения на воду. М., изд-во «Недра», 1966.
'26	. Г а в р и л к о В. М. Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин. М. Стройпздат, 1968.
27.	Гайдаров Г. М., Гарунов Г. А., Матвеев Г. А. и др. О применении одного свойства логарифмической функции при интерпретации кривых восстановления давления. «Бурение», 1967, № 6.
28.	Германович И. М. Скважинный расходомер па трехжильном кабеле для гидродинамических исследований. Сб. «Разведочная геофизика», вып. 9. М., пзд-во «Недра», 1965.
29.	Г е т л и н К. Бурение и заканчивание скважин. М., Гостоптехиздат, 1963.
30.	Гершановпч И. М. Расходометрии одиночных гидрогеологических скважин для послойного определения гидрогеологических характеристик. «Разведка и охрана педр», 1958, № 9.
31.	Г о л е в а Г. А. Гидрогеохимлческие поиски открытого оруденения. М., изд-во «Недра», 1968.
32.	Г р и г о ря и Н. Г., П о м е т у н Д. Е., Горбенко Л. А., Ловля С. А., Каплан Б. Л. Простреленные и взрывные работы в скважинах. М., изд-во «Недра», 1965.
33.	Г р и к е в и ч Э. С. Расчет истинного статического уровня по данным откачки. Изд. АН Латв. ССР, № 11, 1962.
34.	Г р и к е в и ч Э. А., А л е к с е е в В. С. Расчеты коэффициента фильтрации по данным опережающего опробования. «Разведка и охрана недр», 1968, № 7.
35.	Каталог гидрогеологических приборов, рекомендуемых для использования в организациях Министерства геологии СССР. М., ВСЕГИНГЕО, 1967.
36.	Климентов П. П. Гидрогеологические исследования прп бурении на термальные воды. Изв. Высших учебных заведений. «Геология и разведка», 1961, № 9.
37.	Колокольцев В. А., 3 а м а р и н А. Н. Опыт интервального испытания скважин с применением двух пакеров. «Бурение», 1965, № 11.
38.	Коротков А. И. Об определении положения статического уровня по дебиту самоизливающихся скважин. «Разведка и охрана недр», 1964, № 12.
39.	Климентов П. П. Методика гидрогеологических исследований. М., Госгеолтехиздат, 1961.
40.	Климентов П.П. К вопросу гидрогеологического опробования картировочпых скважин. «Разведка и охрана недр», 1959, № 6.
41.	Кокунов И. Б., Кожин И. А. Оборудование скважин для проведения наблюдений за режимом подземиых вод в условиях многолетней мерзлоты. «Разведка и охрана недр», 1964, № 7.
42.	К у л и ч и х п п Н. И., Воздвиженский Б. И. Разведочное бурение. М., пзд-во «Недра», 1966.
143
43.	Ку по выг П. Н., Бродский П. А. Опробователь пластов для одножильного кабеля с электромагнитным сигнальным устройством. Сб. «Геофизические исследования в Башкирии», Уфа, 1965.
44.	Куренной В. В. Раздельный метод бурения и опробования опорных гидрогеологических скважин. «Разведка и охрана недр», 1963, № 1.
45.	Курочкин Б. М. Исследование скважин методом снижения давления на пласт. Труды Татарского нефтяного института, вып. 9, 1966.
46.	Лапшин П. С. Комплект испытательных инструментов КИИ УфНИИ-104. Инструкция, Уфа, 1961.
47.	Л а п ш и н П. С., Репин М., Хамзин К. Испытание разведочных скважин пластоиспытателями. КИИ ГрозУфНИИ, Уфа, 1964.
48.	М п т т е л ь м а н Б. И. Справочник по гидравлическим расчетам в бурении. М., Гостоптехиздат, 1963.
49.	Материалы конференций, семинаров, совещаний. «Улучшение методики, техники и организации работ по опробованию скважин». М., ВНИГНИ, 1965.
50.	Мамуна В. Н., Т р е б и н Г. Ф., У л ь я н и н с к и й Б. В. Глубинные пробоотборники 1Г их применение. М., Гостоптехиздат, 1961.
51.	Мухин Ю. В. Гидрогеологические наблюдения при колонковом бурении. М., Госгеолиздат, 1954.
52.	О в н а т а н о в Г. Г. Вскрытие пласта и освоение скважин. М., Гостоптехиздат, 1959.
53.	О в н а т а н о в Г. Т. Вскрытие и обработка пласта. М., изд-во «Недра», 1964.
54.	Опыт одновременной раздельной эксплуатации нескольких пластов через одну скважину. Серия «Добыча» ЦНИИТЭнефтегаз, М., 1964.
55.	Оречкин ГТ. М., Анатольеве к и й • П. А., Фаер-м а н Н. Б. Руководство по производству буровых работ ударно-канатным способом для водоснабжения и водопонижения. М., Главспецпром-строй, 1963.
56.	Павловский Н. Г. Гидрологический справочник. М., Госмет-издат, 1949.
57.	Плотников Н.П. Поиски и разведка пресных подземных вод для целей крупного водоснабжения. Изд. МГУ, 1968.
58.	П о л ь я н о в П. Ф., Штейнберг А. М. Бурение скважин. М., нзд-во «Недра», 1964.
59.	П р я н и ш н и к о в В. Е., Е р у ц к и й А. В. Вклад разведчиков ВДГУ в дело развития новой техники геологоразведочных работ. Ростов-на-Дону, 1964.
60.	Р а ф и е н к о И. И. Эффективные методы ликвидации поглощения промывочной жидкости при бурении. М., изд-во «Недра», 1967.
61.	Р е ш Ю. А. Водомерный насадок для измерения расходов. «Гидротехника и мелиорация», 1963,	6.
62.	Руднев О.В. Разработка новых образцов скважинной радиометрической аппаратуры. Сб. «Ядерная геофизика», М., Гостоптехиздат, 1959.
63.	Саркисян В. С. Определение положения статического уровня по дебиту и напору самоизливающихся скважин при нелинейном характере индикаторной кривой. «Разведка и охрана недр», 1968, № 8.
64.	Сб. «Улучшение методики, техники и организации работ по опробованию скважин». М., ВНИГНИ, 1965.
65.	Сб. «Геофизические исследования в Башкирии и сопредельных районах». Уфа, 1965.’
66.	Справочник гидрогеолога. М., Госгеолтехиздат, 1962.
67.	Справочник «Автоматизация, приборы контроля и регулирования». Книга третья. М., Гостоптехиздат, 1963.
68.	Справочное руководство гидрогеолога. М._, изд-во «Недра», 1967.
69.	С у ш и л и п В.А. Методы и техника глубинных исследований в скважинах. М., изд-во «Недра», 1964.
70.	Т е н е н б а у м Л. Я. О возможности повышения эффективности поисково-разведочных работ на воду. «Разведка и охрана недр», 1968, № 4.
144
71.	Т е с л я А. Г., С т р е л ь ц о в 11. А. Новые типы приборов для отбора проб воды и газа из скважин. «Разведка и охрана недр», 1968, Л» 10.
72.	Т е с л я А. Г. Опробование водоносных горизонтов при бурении скважин на воду. «Гидротехника и мелиорация», 1965, № 4.
73.	Тиков Н. И., Курочкин Б. М. Некоторые особенности способа исследования нефтяных скважин на поглощение промывочной жидкости по темпу падения уровня. «Нефтяное хозяйство», 1967, № 4.
74.	Т р е б и н Ф. А., Щербаков Г. В., Яковлев В. П. Гидродинамические методы исследования скважин и пластов. М., изд-во «Недра», 1965.
75.	Тыльчевский К. И. Режим бурения структурных скважин обуривающими грунтоносами. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1963, \» 3.
76.	Ч арный И. А. Подземная гидрогазодинамика. М., Гостоптехиз-дат, 1963.
77.	Ч е ка люк Э. Б. Термодинамика нефтяного пласта. М., изд-во «Недра», 1965.
78.	Чернов Б. С., Базлов М. Н_, Жуков А. И. Гидродинамические методы исследования скважин и пластов. М., Гостоптехиздат, 1960.
79.	Я с а ш и н А. М., Яковлев А. И. Испытание скважин. М., изд-во «Недра», 1967.