разное

Скважины, Лучевые водозаборы

Возникла необходимость проникнуть в глубь Земли. Для этой цели изобрели буровой станок. Вначале это было примитивное приспособление ударного действия с весьма низкой производительностью. В начале XX века на смену ему пришел буровой станок вращательного действия. Проходя че­рез толщу горных пород, бур выносит на поверхность образ­цы, по которым определяют состав пород, их водоносность. В настоящее время, как правило, ведут комплексное разведоч­ное бурение, то есть в одной скважине определяют наличие не­скольких полезных ископаемых, в том числе и воды. Теперь на помощь гидрологам пришли новейшие достижения науки. По­иск воды ведется геофизическими методами, электрической, сейсмической и нейтронной разведкой. Весьма эффективным признан аэрометод — поиск подземных вод путем фотографи­рования местности. Обильная растительность в засушливые сезоны, когда кругом уже все засохло, указывает места близ­кого залегания подземных вод. Это модификация геоботани­ческого метода поиска воды.

Этот принцип в последние годы стали использовать в ко­смической разведке воды. У космической гидрогеологии боль­шое будущее, так как этот метод позволяет обследовать все места, включая и труднодоступные.

Буровая скважина не случайно по своей конструкции напо­минает подзорную трубу (рис. 2). Телескопичность ее строе­ния, связанная с требованиями бурения и геологии, позволя­ет экономить материалы, что особенно важно, когда выработка имеет большую глубину.

Самая нижняя часть скважины служит отстойником, где вода, прежде чем попасть в насос, освобождается от содер­жащихся в ней мелких частиц. Над отстойником находится во­доприемная часть скважины — фильтр. Это именно та дверь, через которую грунтовая вода попадает в рабочую зону сква­жины.

Скважины, Лучевые водозаборы

Еодопотребителю

7777777777777777^777777777/

777777777777777^7777777777,

Рис. 2. Буровая скважина:

1 — фильтр скважины; 2 — эксплуатационная колонна труб; 3 — ко­лонна обсадных труб; 4 — кондуктор; 5 — затрубная цементация; 6 — устье скважины (оголовок); 7 — павильон (шатер); 8 — насосные (во­доподъемные) трубы; 9 — насос с погружным электродвигателем; 10 — отстойник

Ч

10

Выше водоприемной части скважины располагаются колон­ны эксплуатационных и обсадных труб, которые, с одной сто­роны, «обсаживают» скважину, удерживая ее стенки от обру­шения, с другой — служат для размещения в них водоподъем­ных труб и насоса. Над эксплуатационной колонной находит­ся кондуктор. Оправдывая свое название, он каждой проходя­щей через него при бурении трубе задает точное направление. С наружной стороны кондуктор одевается в цементную или глиняную рубашку-замок, который предотвращает засорение водоносного горизонта от попадания в него с поверхности грязной воды через затрубное пространство обсадных труб (за - трубная цементация).

Самая верхняя часть скважины именуется устьем, иначе — оголовком. Собственно «головой» скважины является уста­новленный над нею павильон (или просто шатер), где монти­руется различное механическое и электрическое оборудова­ние (двигатель, приводящий насос в действие, щит управления, контрольно-измерительные приборы и т. п.). В наше время ча­ще всего оголовок скважины держат «на ключе», так как делать там почти нечего: в большинстве случаев насосы включаются и отключаются автоматически.

Наиболее важной, фактически решающей частью водоза­борной скважины является ее фильтр. Существует множество типов фильтров, различающихся конструкцией и материалом.

Основой большинства типов фильтров является каркас. Это может быть либо фильтровая труба с щелями или круглы­ми отверстиями, либо цилиндрический стержневой корпус, изготовленный из металлических прутков или толстой прово­локи. Каркас — это скелет, на него надевается «платье» из фильтрующего материала, который и служит для процежива­ния воды.

Наиболее трудоемок по устройству гравийный засыпной фильтр. Для его образования необходимо, чтобы диаметр каркаса был меньше диаметра обсадной трубы. Это позво­ляет в затрубное пространство между ними засыпать свер­ху гравий и песок, которые и составляют тело фильтра. По­сле засыпки фильтрового материала обсадная труба поднимается вверх, и окружающий скважину естественный грунт водоносного пласта прижимает гравийный фильтр к каркасу.

Вместо засыпки нередко применяют кожуховые или корзин - чатые гравийные фильтры, которые представляют собой коль­цевые сетки-корзины с заранее насыпанным в них гравием. Кроме этого, также как в горизонтальных водозаборах, для филь­тров скважин все больше применяют новые фильтрующие ма­териалы: полимерные, стекловолокнистые, из пористой кера­мики, бетона и т. д. Стремление в наибольшей степени механизировать работу по устройству гравийных фильтров от-

2—Вода на вашем >частке крыло путь в водозаборные скважины связующим материалом: кольца фильтра изготавливаются из гравия, зерна которого скреплены друг с другом цементным раствором или синтети­ческим клеем.

Но напомним, что все это относилось к скважинам, зало­женным в мелкозернистых песках. Если же водоприемную часть скважины окружает гравий или хотя бы крупнозернистый песок, то дело обстоит значительно проще. В этих случаях фильтровую трубу или каркас одевают сверху проволочной сеткой или просто обвивают проволокой. Размеры ячеек, че­рез которые должна течь вода, выбираются в зависимости от гранулометрического состава окружающего скважину грунта. Кстати, опыт работы именно таких фильтров показывает, что сама природа поставляет нам конструкторские идеи. Дело в том, что в первые минуты откачки воды из скважины, обору­дованной сетчатым фильтром, происходит вынос из грунта мелких частиц. Остальные, как по команде, выстраиваются по схеме «обратного фильтра»: ближе к скважине оказывается крупный гравий, за ним устанавливаются слои более мелкого грунта. Это обеспечивает механическую прочность всей при - скважинной зоны (см. рис. 10).

Для сеток и обмоток фильтров используют проволоку из нержавеющей стали, латуни, перхлорвинила, а иногда — из мельхиора и серебра. В годы войны советские саперы обна­ружили в старых немецких скважинах даже фарфоровые фильтры.

Но зачем зарывать в землю столь дорогие материалы? Их применение вызвано необходимостью бороться с одним из самых могучих и вездесущих явлений на нашей планете — процессом окисления. В воде всегда, в большем или мень­шем количестве, содержится растворенный кислород. Из-за него (а также азота, хлора, калия, магния и прочих элементов и их соединений) фильтры скважин часто не выдерживают и двух-трех лет эксплуатации — проволока и стержни ржаве­ют, становятся тонкими и прорываются.

Окислительно-восстановительные реакции, с одной сторо­ны, разрушают фильтры, а с другой — приводят к закупори­ванию его водоприемных отверстий, или, как говорят, к «зарастанию». Продукты распада — окиси, соли постоянно от­кладываются на поверхности фильтров. К ним неизбежно присоединяются глинистые частицы, выпадающие из воды, обволакивающие малейшие неровности. Не отстают от них и различные водные бактерии, которые тоже стараются за­цепиться за проволоку фильтров и разрастись в целые коло­нии. Все это вместе часто образует плотную и толстую плен­ку, иногда почти полностью закупоривающую водоприемную поверхность скважин.

С закупоркой фильтров ведут борьбу химическими, меха­ническими и физическими методами. Например, промывают их 10-15%-ным раствором соляной кислоты, которую под дав­лением закачивают в скважину. Раствор соляной кислоты рас­творяет соли, наросшие на фильтре, и вымывает их на поверх­ность. Механический способ предусматривает очистку фильтров различными проволочными щетками, «ершами», скребками, ко­торыми обычно чистят трубы вообще. Сюда же следует отне­сти и гидродинамический способ: на поверхность воды в сква­жине сбрасывают тяжелую цилиндрическую болванку, ударная волна через воду передается на поверхность фильтра и сотря­сает слои засорения, который откалывается, как штукатурка со стены.

Очень часто для очистки фильтров водяных скважин при­меняют так называемое торпедирование. В данном случае роль торпеды играет простой детонирующий шнур или не­большой пороховой заряд-хлопушка. Взрывная волна переда­ется через воду фильтру, и он очищается.

Проник в область очистки скважин и такой универсальный очиститель, как ультразвук. Он снимает накипь в паровых кот­лах и паропроводах, очищает турбины электростанций и даже стирает белье. По инициативе сотрудника Всесоюзного науч­но-исследовательского института подземных сооружений А. Б. Мещанского ультразвук начинает успешно применяться и для очистки водяных скважин.

Пройдя фильтр и заполнив скважину, грунтовая вода попа­дает в водоподъемник — основу всего водозабора. Принцип действия любого насоса базируется на стремлении нарушить фундаментальный закон гидродинамики: принцип неразрыв­ности потока. Насос пытается разрушить сплошность текущей жидкости, оторвать одну ее часть от другой. Но это, конечно, невозможно: не закрепленная ничем щель или отверстие в во­де существовать не может, она «заплывает» уже в момент сво­его образования.

Единственное, что может насос — это немного «растянуть» жидкость, проредить ее, ослабить связи между частицами. Отражается это на понижении давления в потоке, т. е. на воз­никновении вакуума. На поверхность воды давит воздух с си­лой, равной атмосферному давлению. А в ближайшей к насо­су зоне давление более низкое. Поэтому, в соответствии с известным законом сообщающихся сосудов, вода устрем­ляется по всасывающей трубе к насосу, а он перебрасывает ее в противоположную сторону «на выход», в так называемый напорный патрубок. В нем, благодаря действию насоса, со­здается напор, выталкивающий воду в водоотводной трубо­провод.

С какой же силой засасывается вода в рабочую полость на­соса, велика ли она? Еще Эванджелиста Торричели в 1643 г. ус­тановил, что в идеальных условиях эта величина равна 10 м во­дяного столба. Практически же насос может засосать воду только с глубины 6-8 м, а то и меньше. Это и есть его всасы­вающая способность. Но как же быть, если глубина воды в сква­жине больше этой величины? Приходится опускать рабочий ор­ган насоса вниз, погружать его под уровень воды. Но об этом ниже.

Простейший из насосов, пришедший в водоснабжение от традиционной нефтяной качалки — это поршневой штанго­вый насос объемного действия. Устройство его необычайно просто и напоминает черпание воды ведром из колодца. Пор­шень насоса — цилиндрический стальной стакан с круглым донным отверстием, где установлен шарик-клапан. Когда ста­кан падает вниз, клапан открыт и вода поступает через отвер­стие в стакан; когда он поднимается, шарик прижимается во­дой к отверстию и закрывает его. Поступательно-возвратное движение поршню сообщает длинная стальная штанга, приво­димая в действие балансиром — устройством, очень похожим на обычный колодезный «журавль».

2-4

Однако чаще всего для откачки подземной воды приме­няются лопастные центробежные насосы, которые удается легче всех других электрифицировать. Представим себе ко­лесо, которое вращается на валу двигателя и имеет радиаль­ные плоскости-лопатки. Помещенное в металлический ко­жух-корпус насоса, такое колесо загребает притекающую к нему воду и отбрасывает ее в сторону, к напорному патруб­ку. С противоположной стороны рабочего колеса — там, где отбирается вода —в результате действия центробежных сил создается разрежение, вакуум, куда и засасывается вода из скважины.

Если у поршневых штанговых насосов длинные «руки»- штанги, которые позволяют загребать воду на большой глу­бине, то с центробежными насосами дело обстоит сложнее. Увеличить их высоту всасывания невозможно, она ограниче­на величиной «торричелиевой пустоты». Поэтому в последние два десятилетия широкое распространение получили глубин­ные насосы, корпус которых погружается в воду. Сначала кон­структоры опустили в скважину только сам насос, а двига­тель, который боится влаги, оставили на поверхности земли. Передача вращения посредством длинного стального вала оказалась неудобной, громоздкой и требовала строгой вер­тикальности и прямолинейности скважин. Тогда был сконст­руирован центробежный насос с погружным электродвига­телем. Заключенный в герметичный корпус, такой насосный агрегат позволяет надежно вести откачку воды даже с 500-ме­тровой глубины.

Часто при пробной и опытной откачке воды из скважины при­меняется эрлифт. Название говорит само за себя. В скважину от компрессора по трубе подается под давлением сжатый воз­дух. Его пузырьки насыщают воду и образуют водо-воздушную смесь, которая, благодаря своей легкости, поднимается вверх. На поверхности она изливается в сбросную трубу или лоток, где воздух улетучивается, а вода остается. Таким образом, воздух («эр») здесь служит своеобразным «лифтом», который поднимает воду на нужную высоту.

Существует и множество других типов водоподъемников, отличающихся принципом работы, конструкцией рабочего ор - гана, материалом, приводом и т. п. Например, находят приме­нение винтовые насосы, работающие по принципу шнека. В сельском хозяйстве используются ленточные или ячеисто - ленточные водоподъемники, в которых металлическая или ре­зиновая лента при движении вверх поднимает воду в своих ячейках и выливает ее в желоб. Интересны и водоструйные насосы (гидроэлеваторы), работающие по принципу пульве­ризатора — здесь эжекционный эффект создается струей во­ды, подаваемой под напором сверху и увлекающей воду из скважины.

Конструкция скважины непосредственно связана со спо­собом ее устройства. В бурении на воду, часто соперничая друг с другом, господствуют два способа: ударный и враща­тельный, принципиально отличающиеся друг от друга.

Ударно-канатное бурение, например, заключается в том, что горные породы в забое скважины разрушают ударным воз­действием сбрасываемого сверху рабочего бурового инстру­мента. По форме он напоминает обычное плотничье долото. Плоская болванка, имеющая заостренную нижнюю кромку, вместе с надетой на нее сверху тяжелой ударной штангой опу­скается в скважину на канате (отсюда название) и совершает удары по забою, каждый раз поворачиваясь вокруг своей оси на некоторый угол. Это последнее и обеспечивает круглую форму выработки. Рабочий буровой инструмент испытывает большую нагрузку и сильно изнашивается. Его часто приходит­ся ремонтировать или заменять новым. В старину среди русских буровиков была распространена даже такая поговорка, кото­рую приводит в своем словаре В. Даль: «Бур не стоит, тупится — подварить ему надо кудри, поправить в кузне». В процессе ударно-канатного бурения в скважину периодически подлива­ют воду, она охлаждает долото и, смешиваясь с частицами разрушенной породы, образует шлам, который в дальнейшем извлекается с помощью желонки — специального подъемно­го металлического стакана. Если проходка скважины ведется в рыхлом песчаном или гравелистом грунте, который неус­тойчив и осыпается, то бурение осуществляется через колон­ну обсадных труб.

Основным элементом станка ударно-канатного бурения является балансир — стальная или деревянная балка, к одно­му концу которой прикреплен бурильный канат, а другой под­соединен к шатуну и кривошипу вала двигателя. Посредине сво­ей длины балансир с помощью шарнира закрепляется на опорной стойке, и, когда шатунно-кривошипный механизм приводится в действие, он начинает качаться, а ударная штан­га с долотом — «клевать» забой скважины (все та же насосная качалка, или колодезный журавель). Вместо каната для подве­ски ударного инструмента иногда используются буровые штан­ги — тогда бурение называют ударно-штанговым.

При вращательном роторном способе бурения двигатель, установленный на поверхности, посредством ротора — мас­сивного стального кольца, соединенного с ним — передает вращение находящемуся на забое долоту через колонну опу­щенных в скважину бурильных труб-штанг. В процессе буре­ния по бурильным трубам на забой непрерывно подается свер­ху глинистый раствор. Он охлаждает долото, и, захватывая выбуренные частицы породы, поднимается вверх по кольце­вому пространству между бурильными трубами и стенками скважины. Таким образом, происходит постоянная очистка за­боя. На этом роль глинистого раствора не ограничивается — в рыхлом грунте он проникает в поры, связывает друг с дру­гом песчаные зерна и образует глиняную корку, закрепляющую стенки скважины и не дающую ей обрушиться. Однако это име­ет и существенную отрицательную сторону: закупоривая водо­приемную поверхность, глинистый раствор приводит сниже­нию водозахватной способности водозабора — приходится затрачивать довольно много времени и средств, чтобы очис­тить скважину, разглинизировать ее стенки. Вот почему ро­торное бурение, хотя и эффективнее ударно-канатного, в ма­ломощных водоносных пластах может и обеспечить подачу воды из скважины в нужном количестве. В последнее время по­явились предложения заменить глинистый раствор другим (например, известковым) — таким, который легко бы раство­рялся и вымывался при промывке скважины. Это может зна­чительно расширить область применения вращательного бу­рения при устройстве подземных водозаборов.

С каждым годом все большее распространение получает способ вращательного бурения водозаборных скважин с об­ратной промывкой. Смысл его заключается в том, что, в отли­чие от описанной выше промывки забоя скважин с прямой по­дачей глинистого раствора по бурильным трубам, здесь, наоборот, раствор (а теперь, чаще всего, просто вода) пода­ется в кольцевое пространство между стенками скважин и ко­лонной буровых труб. Поток поступающей воды (раствора) удерживает скважину от обрушения, смешивается на забое с выбуренным грунтом и по буровым трубам всасывается на­верх. Отсюда второе название этого способа — всасывающее бурение. Благодаря такой промывке забоя, скорость восходя­щего потока в буровой колонне не зависит от диаметра сква­жины, поэтому она может быть достаточно большой, что поз­воляет выносить куски породы значительных размеров, а следовательно, вести проходку скважин намного большего диаметра, чем при прямой промывке.

разное

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.