Бесфильтровые скважины на воду в песчаных водоносных пластах с устойчивой кровлей, проектируются по принципу представленному на рис. 5.10, 6. На практике применяются очень редко, сооружаются буровыми установками вращательного бурения.
Расчет бесфильтровой скважины проводится для определения размеров полости, обеспечивающей необходимую пропускную способность, и выяснения устойчивости кровли сформированной полости.
(5.8)
где Q - дебит скважины, м ³/ч; R - радиус полости, м; φ0- угол естественного откоса, φ0 ≈ 20 - 25°; Vф - скорость фильтрации, м/ч.
По формуле Н.А. Карамбирова
Vф = η1 η2 Kф (1-0.01П)(ρотнск -1) (5.9)
где η- коэффициент запаса (0,7 - 0,8); η 2 - коэффициент уменьшения скорости фильтрации в песках в зависимости от угла естественного откоса, равный для мелкозернистого песка 0,9; для среднезернистого - 0,8; для крупнозернистого - 0,74; Кф- коэффициент фильтрации, м/сут ; П - пористость пород водоносного слоя; ρотнск- относительная плотность скелета пород водоносного слоя.
Условиями устойчивости пород кровли выступает система неравенств
(5.10)
где S - понижение уровня при откачке, м; f - коэффициент крепости пород кровли по шкале ММ. Протодьяконова; m - мощность устойчивых пород кровли, м; h1 - высота свода естественного равновесия пород кровли, м; ρотав - относительная плотность воды, ρотав = 1; ρотнк - относительная плотность пород кровли, ρотнк = 2,5 - 3.
(5.11)
(5.12)
После цементировании эксплуатационной колонны продолжают бурение в пределах водоносного слоя на глубину 1,5 - 2 м от кровли, после чего начинают разработку полости.
Формирование водоприёмной полости производится эрлифтной откачкой с помощью компрессоров. На первом этапе откачки во избежание образования песчаных пробок в скважину опускается колонна труб, по которой подается вода от бурового насоса, входящего в комплект буровой установки. После разработки каверны в зоне пласта подача воды прекращается.
При сдаче скважины в эксплуатацию производительность водозабора должна быть меньше производительности при опытной откачке в 1,3-1,5 раза. В пылеватых и тонкозернистых песках, а также в случае недостаточно устойчивой кровли в сформированную полость может быть засыпан гравий.
