Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование гидравлического способа восстановления производительности водозаборных скважин с применением каркаса фильтра

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование гидравлического способа восстановления производительности водозаборных скважин с применением каркаса фильтра"

_ Л п МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

р Г Б

,лгГ . РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

\ О » ^

Жамбылский гидромелиоративно-строительный институт

На правах рукописи

ТУМЛЕРТ Валерий Артурович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СПОСОБА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИГЕЛЬНОСТИ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН С ПРИМЕНЕНИЕМ КАРКАСА ФИЛЬТРА

Специальность 06.01.02. - мелиорация и орошаемое

земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЖАНБНЛ 1994

Работа выполнена в Казахском научно-исследовательском институте йодного хозяйства (КазНИИВХ).

Научный руководитель: кандидат технических наук,

старший научный сотрудник • И.М.ТРУСОВ

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор А.А.АЕДУРАМАНОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.А.БОВДАРЬ

кандидат технических наук,

доцент Т.Р.ИНЕРБАЕВ

Ведущая организация- АО "БУЛАК"

Защита диссертации состоится "28" декабря 1994 г. в часов на заседании Регионального Специализированного Совета К.18.03.01 в Ьамбылском гидромелиоративно-строительном институте по адресу: 484022, Жамбыл, ул. Академика К.И.Сатпае-ва, 28.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять в двух экземплярах на имя ученого секретаря Специализированного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "¿с" >С;'¿л'--^ 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета,

кандидат технических наук С ' А.Т.НИЕТКАЛИЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Как показывает практика, период работы с постоянной производительностью водозаборных скважин на пастбищах незначителен и составляет от полугода до 5 лет. В дальнейшем скважины снижают свою производительность до такой степени, когда они не в состоянии обеспечить полноценный водопой животных, что приводит к потере животноводческой продукции. Основным фан-тором снижения дебита скважин является кольматаж водоприемной части - фильтра и прифильтровой зоны.

Периодическая же регенерация водозаборных скважин на ранней стадии формирования кольматирующих отложений повшает эффектив -ность их действия и увеличивает общую продолжительность эксплуатации.

Однако, ни один из существующих способов восстановления производительности скважин да нашел широкого применения в прак -тике обводнения, из-за несовершенства технологий и несоответст -вия вложенных в них технических решений специфичным условиям отгонных пастбищ.

В связи с этим поиск путей и средств повышения производи -гельности и срока службы водозаборных скважин на обводняемых пустынных и полупустынных пастбищах имеет актуальное значение.

Цель работы - повышение эффективности действия зкважин на пастбищах путем проведения профилактических промывок те водоприемной части с применением каркаса фильтра при минимальных эксплуатационных затратах.

В связи с этим решались следующие задачи:

- установление преобладающего вида кольматирующих отложе-1ий в скважинах обводнения пастбищ;

- теоретические и экспериментальные исследования восстанов-

ления водопроницаемости фильтра и прифильтровой зоны системой напорных водяных струи;

- разработка, на основе результатов исследований, констр; ции промывного каркасно-стержневого фильтра для водозаборных скважин;

- обоснование и разработка усовершенствованной технологи! восстановления производительности скважин с применением карка< фильтра;

.- проверка, внедрение и оценка эффективности результатов исследований в производственных условиях.

Научная новизна результатов исследований с< тоит в том, что для условий пустынных и полупустынных пастбищ:

- установлена закономерность формирования структуры и сос тав кодьматанта прифильтровой зоны скважины;

- усовершенствована технологическая схема гидравлическоп способа восстановления производительности скважин с примененш каркаса нового промывного фильтра;

- обоснованы конструктивные параметры фильтра и технолог! ческие режимы промывки водоприемной части скважин;

- получены эмпирические зависимости для определения геом« рических размеров зоны декольматации напорной струи;

- разработаны методика расчета и руководство по гццравли ческому восстановлению производительности скважин по предлагае мой технологии.

Новизна технических решений защищена 7 авторскими сввде-тельствами на изобретения.

Практическая ценность работы состоит том, что она позволяет решить ряд вопросов, возникающих в процессе эксплуатации водозаборных скважин на обводняемых пастбищах:

- повысить эффективность действия и срок службы водозаборных скважин;

- обоснованно назначать оптимальные сроки и производить выбор метода восстановления производительности скважин;

- выполнять ремонтно-восстановительные работы с наименьшими эксплуатационными затратами.

Предметом защиты являются результаты теоретических, лабораторных и натурных исследований, проведенных в соответствии с указанными выше целью и задачами, и рекомендации, разработанные на их основе, а именно:

- закономерность формирования-структуры прифильтровой зоны скважины в зависимости от режима эксплуатации;

- результаты экспериментальных исследований по обоснованию способа восстановления производительности скважин;

- усовершенствованный гидравлический способ восстановления производительности скважин с применением каркаса фильтра;

- методика расчета гидравлического восстановления производительности скважин.

Реализация результатов. Разработанная технология и результаты исследований используются на отгонных пастбищах песков Мойынкум, при строительстве и эксплуатации скважин обводнения, а также в Павлодарской области на скважинах орошения.

Промывной каркасно-стержневой фильтр для водозаборных скважин (а.с. № 12Ц6155) включен во Всесоюзный каталог "Ярмарка научно-технических достижений" (1986 г.) и в каталог информа -ционно-коммерческих бюллетеней первой Межотраслевой республи -канской ярмарки научно-технических идей и завершенных разработок (1989 г.).

Устройство для измерения разности давлений жидкости (а.с. * I302I52) используется на Алтайском моторном заводе города Барнаул.

Суммарный, подтвержденный актами внедрения, экономический эффект от реализации результатов исследований составил 200 ты -сяч рублей в ценах 1985 года.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-техничес ком совещании "Научное обеспечение повышения эффективности ис -пользования мелиорируемых земель" (г.Москва, 1987 г.), на республиканском семинаре-совещании "Новая техника, технология ремонта и строительства сооружений сельхозводоснабжения и обвод -нения пастбищ" (г.Джамбул, 1988 г.), на научно-практической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение научно-технического прогресса" С г. Джамбул, 1985 г.).

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации отражены в 22 опубликованных работах, в том числе 7 авторских свидетельствах на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 122 наименований, 3 приложений." Работа изложена на 143 страницах, содержит 54 рисунка, 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведены обзор исследований по кольматации фильтров и прифильтровых зон водозаборных скважин, характерно -тика гидрогеологических условий и особенностей эксплуатации скважин на обводняемых пустынных и полупустынных пастбищах. Изложены пути повыпения эффективности их действия.

Вопросы выявления причин выхода из строя водозаборов подземных вод и методы повышения их эффективности были предметом исследований ВНИИВОДГЕО, ВНИИГиМ, ВНИИГС, МГШ, САНИИРИ, Каз. НЙИВХ и других.

Исследования процессов кольматажа фильтров скважин освещались в работах В.И.Гаврилко, В'.С.Алексеева, В.М.Белякова, О.К.Киселева и других. На основании практических и теоретических исследований установлено, что изменение водопритока к скважинам в процессе эксплуатации, определяется, в основном, процессами механической, химической и биологической кольматации и обусловлено действием гидрогеологических, гидрохимических, электрохими -ческих факторов, а также режимом эксплуатации, материалом и конструкцией водозаборных сооружений. Установление преобладаю -щего влияния того или иного вида кольматации позволяет более правильно и обоснованно подойти к выбору метода восстановления дебита скважин.

В условиях Казахстана, на пастбищах с ярко выраженной се -зонностью их использования при отгонной системе пастьбы, эксплуатация скважин для обводнения характеризуется частым забором малых объемов воды, чередующихся с простоями. Однако, в известных исследованиях, посвященных эксплуатации обводнительных сооружений на пастбищах (Л.Е.Тажибаева, А.И.Шангарина, И.С.Цой, Ф.Г.Герра, К.К.Касымбекова, С.Р.Ибатуллина и других) в недостаточной мере отражен вопрос влияния режима эксплуатации на характер кольматационных процессов, протекающих в водоприемной части скважин.

Анализ специфичных условий эксплуатации водозаборных скважин,, объективное состояние вопроса восстановления их производительности, а также оснащенность ремонтной техникой специализи -рованных организаций "Агроводоснабжение" позволили сделать вывод,

что перспективным для пастбищных условий будет такое техническое решение вопроса повыпения эффективности действия скважин, которое обеспечит проведение этих работ в оптимальные сроки без привлечения сложного оборудования и может быть осуществлено даже силами хозяйства водопользователя.

Одним из таких решений, рассматриваемых в данной работе, является оборудование водоприемной части вновь строящихся скважин фильтрами новой конструкции (а.с. № 1208155) и с помощью их каркасов проведением в процессе эксплуатации промывки водоприёмной поверхности и прифильтровой зоны.

При повседневной эксплуатации скважины фильтр используется по своему прямому назначению - обеспечивает свободное поступление воды в скважину и удерживает от обрушения водосодержащие породы. А во время декольматации каркас фильтра используется для создания системы высоконапорных струй.

Промывка скважины по предложенной схеме осуществляется следующим образом (рис.1).

Подача воды на водопойный пункт осуществляется опущенным в скважину погружным насосом 5 по водоподъемной трубе 6 через задвижку 4 при закрытом вентиле 3. При заметном снижении дебита скважины производят промывку водоприемной части, открывая вентиль и закрывая задвижку. При этом вода под напором по трубо -проводу 2 подводится к каркасу фильтра I, распределяется по полым стержням с отверстиями и,истекая из них в виде струй промывает водоприемную поверхность фильтра и прифильтровую зону, восстанавливая их водопроницаемость. Затем задвижку 4 открывают, а вентиль 3 прикрывают - откачиваемую воду с вымытыми коль-матирущими частицами направляют на слив. Так проводят несколько циклов.

схема гидравлического вое -становления производитель -ности скважин

стержневой фильтр

Проведение профилактических промывок не требует использования сложного оборудования вдали от хороших дорог и особой квалификации обслуживающего персонала.

На рис.2 представлен общий вид нового фильтра. Фильтр содержит опорный каркас, состоящий из полых стержней I с перфорацией 2, распределительных колец 3, опор -ных поясов жесткости 4, патрубка . подвода промывного расхода 5 и соединительных патрубков 6 с муфтой 7. На опорном каркасе крепится фильтрующая поверхность 8.

Анализ теоретических предпосылок восстановления водопроницаемости грунтов прифильтровой зоны системой напорных водяных струй показал, что изучение закономерностей взаимодействия струи с о кружащей средой сводится к определению глубины проникновения струи и поперечных размеров зоны размыва.

Сложность процесса и чрезвычайно большое число одновременно действующих факторов предопределяют использование для этого эмпирических зависимостей.

Таким образом, анализ проведенных исследований по теме, показывает необходимость постановки специальных экспериментальных исследований по определению и обоснованию конструктивных и технологических параметров усовершенствованного гидравлического способа восстановления производительности скважин.

Во второй главе приведены описание лабораторных установок, методика проведения опытов и анализ результатов лабораторных исследований.

Исследования процессов кольматации фильтра и прифильтровой зоны в зависимости от режима водоотбора, а также по декольматации напорной струей проводились на секторном фильтрационном лотке. Лоток загружался грунтом водоносного пласта, отобранного при бурении скважин на пастбищах песков Мойынкум. На фильтра -ционной установке моделировалась прифильтровая зона скважины. Техника подготовки установки и методика проведения сопутствующих исследований по определению водно-физических свойств грунта соответствовала известной.

При исследовании влияния режима эксплуатации скважины на характер протекающих кольматационных процессов на лабораторной установке моделировался неравномерный режим водоотбора, типичный для отгонных пастбищ, и , для сравнения - равномерный режим.

Исследования по декольматации предусматривали проведение трех серий опытов. Первая заключалась в моделировании эксплуатации скважины при неравномерном режиме водоотбора., вторая - в моделировании промывки прифильтровой зоны напорной струей, и третья, аналогичная первой, для определения эффекта декольматации

Для определения потери шпора и оценки гидравлических сопротивлений использовалась разработанная нами пьезометрическая установка (а.с. № 1302152) и методика ее применения.

Изучение гидродинамических закономерностей взаимодействия напорной одиночной струи с фильтрующей поверхностью и грунтом прифильтровой зоны проводились на плоском фильтрационном лотке. Глубина проникновения напорной струи в толщу песчаной загрузки и ширина зоны размыва при истечении из отверстий диаметром 2, 3, 4, 5 мм и различных скоростях истечения определялись визуально с помощью координатных сеток.

Экспериментальные материалы обрабатывались на ЭВМ ЕС-1035, а оценка их проводилась с использованием статистических методов анализа наблюдений.

Опытами установлено, что преобладающее влияние на снижение дебита водозаборных скважин для обводнения пастбищ оказывают процессы механической кольматации, являющихся следствием суффозии водовмещающих грунтов с перекрытием входных отверстий фильтра и заполнением пор гравийной обсыпки, чему способствует неравномерный режим эксплуатации.

Это хорошо видно из графиков (рис. 3) механического состава грунтов прифильтровой зоны. Так, при неравномерном режиме водоотбора кривая механического состава гравийной обсыпки приблизилась к кривым механического состава прифильтровой зоны. В свою очередь, последние кривые имеют заметный разнос друг от друга.

При равномерном режиме кривая механического состава гравийной обсыпки лежит намного ниже, кривых механического состава прифильтровой зоны, а последние имеют незначительные отличия друг от друга. Это свидетельствует о том, что гравийная обсыпка в меньшей мере насыщена фракциями грунта прифильтровой зоны, нежели в первом случае, а сам грунт прифильтровой зоны в ка -чественном отношении претерпел незначительные изменения.

Коэффициент неоднородности гравийной обсыпки после нерав-

0,1

0,5 1,0

а,

мм

^0 10,0

%

90

70

50

30 10

Рис

. в50 ____ 4- 77 4

¿50 с!бо * Ф 1

Ж

□ 10 У 1

3,0

1

з. $ У 1

/ /

г

¿Г

а,

мм

0,1 0,5 1,0 5,0 10,0

. 3. Кривые механического состава грунта при$ильтровой

зоны

а) при неравномерном режиме водоотбора после 20 суток;-

б) при равномерном режиме водоотбора после 60 суток;

1 - на расстоянии 0-30 мм от фильтра:

2 - зо _ 50 мм :

3 - 50 - 70 мм

4 - 70 - 100 мм

5 - Ю0 - 200 мм

6 - 200 - 300 мм

7 - грунт до начала работы

номерного водоотбора составил К = с!бо/^о = 19,58, а после равномерного водоотбора - всего К = с(бо/С^о= 4.2.

Таким образом, методы восстановления производительности водозаборных скважин на пастбищах должны быть направлены на ликвидацию последствий механической кольматации фильтра и при-фильтровой зоны, причем кольматангом являются глинистые, пыле-ватые и песчаные частицы крупностью менее I мм, а размер за -кольматированной зоны не превышает 100 мм.

Следующим этапом лабораторных исследований была установлена возможность увеличения водопроницаемости фильтра и при -фильтровой зоны напорной несвободной водяной сруей. Так после промывки фрагмента фильтра и прифильтровой зоны напорной струей с 230 см/с, произошло увеличение коэффициента фильтрации гравийной обсыпки в среднем на 27% и снижение градиента потери напора на 62$, которое наблюдалось и в глубине прифильтровой зоны.

Для установления зоны влияния напорной струи была проведена следующая серия опытов. Опытами установлено, что геометрические размеры зоны размыва и взвешивания песчаной загрузки зависят от гидравлических параметров струи с учетом противодавления,действующего со стороны прифильтровой зоны.

На основании экспериментальных данных получены эмпирические зависимости, позволяющие определить геометрические размеры зоны декольматации одиночной напррной струи.

Глубина проникновения струи в толщу прифильтровой зоны при истечении из отверстий диаметром 2, 3, 4, и 5 мм (при Н 20 м.вод.ст.) определяется по зависимости:

е =0)955cíoVн, семи , /I/

где: с!о - диаметр отверстия, мм ;

Н - разность давления перед отверстием и противодавления в прифильтровой.зоне, м.вод.ст.

Эмпирическая зависимость для определения ширины зоны размыва одиночной струей истекающей из отверстий диаметром 2, 3, 4 и 5 мм Спри Н 20 м.вод.ст.) имеет вид:

Ь =0,0Бс1оН Сем] ' . / 2 /

Оптимальным, из .условия наибольшего использования энергии истекающей из него струи на проникновение в глубь прифильтро -вой зоны, является отверстие диаметром 3 мм.

Для практического использования полученных зависимостей достаточно назначить величину Ь , чтобы по графикам определить ширину зоны регенерации и требуемые для этого напорно-расходные характеристики струи.

Экспериментальными исследованиями по определению степени влияния отдельных конструктивных элементов фильтра на его гидравлические характеристики как устройства для восстановления производительности скважин были установлены: коэффициент сопротивления секции фильтра, среднее значение которого § = 5,174; коэффициент сопротивления каркаса фильтра - § = 4,324; количество отверстий не оказывает значительного влияния на коэффициент сопротивления.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований подтверждают возможность регенерации водоприемной части скважины с помощью несвободных водяных струй. Полученные данные позволяют производить расчет основных параметров процесса регенерации , а также произвести конструирование промывного кар-касно-стержневого фильтра.

В третьей главе рассмотрены вопросы разработки конструкции промывного каркасно-стержневого фильтра, методики расчета гид-

равлического восстановления производительности скважин с применением каркаса- фильтра и обоснования параметров усовертенст-вованной технологической схемы промывки водоприемной части.

В связи с тем, что в разрабатываемой конструкции сплошные стержни заменены на полые диаметром 21,3 мм, определение конструктивных размеров элементов каркаса фильтра произведено на основе инженерных расчетов из условия прочности.

Основной расчетной формулой, позволяющей определить'расстояние мезвду опорными кольцами, является зависимость:

е -V 55,656 \Х/х П _РНл ГеиП . _ ,

0 У Н (Б +2 А ) { п Р ^ , / з /

где: Мх - момент сопротивления сечения полого стержня, см3;

П - количество полых стержней, шт;

Н - глубина скважины, м;

В - внутренний диаметр фильтра, см;

с! - диаметр сечения полого стержня, см;

Р - вес I м обсадной трубы, кг;

Р - площадь сечения каркаса фильтра, см^;

(Э - напряжение максимально нагруженного сечения,кг/см^.

На основании экспериментальных исследований диаметр промывных отверстий принят равным с1о = 3 мм, а расстояние между соседними отверстиями в= 15 см.

На конструкцию промывного каркасно-стержневого фильтра, имеющего переменный диаметр и стандартную длину 3100 мм, разработаны технические условия ТУ 33 Каз.ССР - 4411 - 56-90.

С целью практической реализации гидравлического способа восстановления производительности скважин с помощью каркаса фильтра, на основании расчетных параметров по разработанной методике определяется количество отверстий, расстояние между

ними, расход воды, подбирается насосное оборудование для создания достаточного напора и, следовательно, нужной глубины про -никновения струи в прифильтровую зону.

Разработанная технология гидравлического восстановления производительности скважин предусматривает проведение следующих операций: определение гидравлических характеристик, осуществление промывки водоцриемной поверхности фильтра и при -фильтровой зоны, оценка эффективности восстановительных мероприятий.

Первый цикл промывки скважины, по схеме, приведенной на рис. I, проводится с целью вымыва илистых отложений во внутрь скважины. Поэтому промывку начинают проводить постепенно повышая давление, а заканчивают с постепенным понижением.

Последующие циклы промывки проводят с целью разрыхления и вымыва из гравийной обсыпки мелких фракций грунта прифильтровой зоны. Поэтому промывку ведут при максимальном давлении.

Промывку и слив воды производят до тех пор, пока после очередной промывки в воде не будет наблюдаться заметного увеличения илистых отложений. В процессе откачки на слив периодически определяют дебит скважины. Продолжительность промывки с каждым циклом увеличивается.

Для промывки водоприемной части скважин оборудованных водоподъемниками типа ВШП - 50 и скважин с демонтированным водоподъемным оборудованием рекомендуется использовать разработанный нами специализированный передвижной агрегат, или аналогичный, оснащенный автономным энергетическим, насосным, грузо -подъемным и другим оборудованием.

Из рассмотрения технологии использования пастбищ при от-гонно-пастбищной системе содержания животных профилактическую

промывку водоприемной части скважины целесообразно производить перед консервацией на период перегона скота на сезонные паст -бгаца и после расконсервации.

Во-первых, консервацию и расконсервацию скважин выполняет ремонтно-эксплуатационная бригада, способная провести работы по промывке водоприемной части. Во-вторых, промывка перед консервацией производится с целью разрушения песчано-глинистой корки, диспергирования и одновременного вымывания при откачке, а промывка после расконсервации проводится с целью вымыва отложившихся осадков за время простоя скважины с последующей интенсивной откачкой для формирования устойчивой высокопроницаемой прифильтровой зоны.

Разработано "Руководство по эксплуатации скважин" РЭ 33 Каз.ССР - 4411 - 05 - 90, оборудованных промывными каркасно-стержневыми фильтрами. Для защиты от абразивного износа используемого при промывках насосно-силового оборудования разработан комплект устройств (а.с. №№ 1129417, 1160116, 1182130).

В четвертой главе изложены результаты натурных исследований усовершенствованной технологии гидравлического восстанов -ления производительности скважин с применением каркаса фильтра и оценка экономической эффективности оборудования водоприемной части скважин промывными каркасно-стержневыми фильтрами. Исследования проводились на отгонных пастбищах песков Мойынкум.

Проведенные работы показали, что технология строительства водозаборной скважины с промывным каркасно-стержневым фильтром отличается от технологии, применяемой в практике, только тем , что производится монтаж трубопровода подачи промывного расхода с внешней стороны обсадной колонны.

В течение пяти лет, на более чем двадцати скважинах, проводились работы по поддержанию производительности и наблюдения

' за динамикой изменения их дебита в процессе эксплуатации.

Так, скважина № 3027/3 была пробурена роторно-вращательным способом на зимних пастбищах совхоза "Уюкский" Таласского района Еамбылской области в центральной части песков Ыойынкум.

Конструкция скважины представляет следующий вид: скважина закреплена стальными трубами диаметром 166 мм, над-фильтровая часть скважины равна 18 м (от 0 до 18 м), рабочая часть равна 9 м (от 18 до- 27 м), отстойник 3 м (от 27 до 30 м). Фильтр - промывной каркасно-стержневой с сетчатой обмоткой. Водовмещакщие породы - мелкозернистые и среднезернистые пески с прослойками глины красной. Гидравлические характеристики скважины при сдаче в эксплуатацию: статический уровень воды - 6,5 м, при понижении уровня воды на 9 м дебит составил I л/с.

В зимне-весенний период из скважины производили забор воды для поения овец, а в летне-осенний период скважина находилась на . консервации. Перед пригоном скота на зимние пастбища, бьши проведены работы по подготовке скважины к эксплуатации.

Наблюдения за динамикой изменения дебита этой скважины при периодических промывках водоприемной части приведены на рис. 4. Анализ этих наблюдений показывает, что уже по истечению одного года эксплуатации дебит скважины упал до 0,75 л/с, и, благодаря периодическим промывкам, позволил к концу четвертого года эксплуатации иметь дебит скважины 0,8 л/с. В среднем за четыре года дебит скважины поддерживался на уровне 0,78 л/с.

Сравнение значений коэффициента фильтрации прифильтровой зоны и обобщенного сопротивления скважины, определявшихся по методике ВНИИ В0ДГЕ0 по результатам откачек до и после про -мывки, свидетельствуют об увеличении водопроницаемости фильтра и прифильтровой зоны скважины.

С}л/с

0,75

0,5

0,25

\093 ^0,81

0,75 0,78 0.67

О

30 10

Т,год О

I

3

4 Т,год

Рис. 4. Динамика изменения дебита скважины !'■ 3027/3 при Б = 9 м

Рис. 5. Динамика изменения от- • носительного удельного дебита скважин № 3487/3 и 3487/4

На рис. 5 приведена динамика изменения относительного удельного дебита скважин * 3487/3 и 3487/4, построенных на пастбищах урочища Еартыбай. Водоприемная часть скважины № 3487/4 была оборудована серийно выпускаемым каркасно-стержневым фильтром и ее эксплуатация и техническое обслуживание соответствовали общепринятой в практике обводнения пастбищ. Скважина № 3487/3 была оборудобана промывным каркасно-стержневым фильтром,, а эксплуатация ее производилась в соответствии с разработанными рекомендациями с периодическими промывками водоприемной части.

Удельный дебит скважины № 3487/4 после пяти лет эксплуатации составил а скважины № 3487/3 - 85^от первоначального. То есть, эффективность действия скважин на обводняемых пастбищах 'может быть повшена путем оборудования водоприемной части строящихся' промывными каркасно-стержневыми фильтрами и с помощью их каркасов проведением профилактических промывок.

В результате проведенных ведомственных приемочных испытаний

2и

Министерством мелиорации и водного хозяйства Казахской ССР было вынесено решение о серийном производстве и широком внедрении промывного каркасно-стержневого фильтра в практику обводнения пастбищ.

Отмечено, что экономический эффект от использования в эксплуатации разработанной технологии достигается за счет снижения эксплуатационных издержек при проведении восстановительных работ на 70%, увеличении удельного дебита скважин в среднем на и срока их службы в 2 раза. .

Экономическая оценка эффективности проводилась согласно

и • ~ .....

Инструкции по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в орошении и осушении земель, обводнения пастбищ и мелиоративном строительстве".

основные вывода

1. В результате анализа гидрогеологических условий пустынных и полупустынных пастбищ, и особенностей эксплуатации обводнительных сооружений при отгонно-пастбшцном содержании животных, установлено, что основной причиной снижения производительности водозаборных скважин является механическая кольма-тация фильтра и прифильтровой зоны.

2. Доказано, что механическая кольматация фильтра и прифильтровой зоны является следствием неравномерного режима эксплуа -тации скважин. При этом наиболее закольматированной является прифильтровая зона глубиной до 100 мм, а кольматирующими отложениями - глинистые, пылеватые и песчаные частицы крупностью менее I мм.

3. Выявлено, что выбор способа восстановления производительности

скважин определяется в большей степени стадией формирования кольматирующих отложений. Доказано, что в условиях пустынных и полупустынных пастбищ целесообразнее использовать гидрав -лический способ, а в качестве рабочей среды - воду самой л восстанавливаемой скважины.

4. Усовершенствована технологическая схема гидравлического способа восстановления производительности скважин с применением каркаса нового промывного каркасно-стержневого фильтра.

5. Получены аналитические зависимости геометрических размеров зон восстановления напорных водяных струй при разности давлений перед отверстием более 20 м.вод.ст. Влияние фильтрующей сетки перед отверстием выражается в увеличении ширины зоны восстановления.

6. Разработана методика расчета гидравлического восстановления производительности скважин с применением каркаса фильтра. Разработано технологическое оборудование для эксплуатации скважин с промывным каркайно-стержневым фильтром, конструктивные решения которого защищены 7 авторскими свидетельствами СССР.

7. Установлены рациональные приемы и методы обслуживания, определены специальные требования для проектирования, строительства и эксплуатации водозаборов подземных вод с промывными кар-касно-стержневыми фильтрами, обобщенные в руководстве по эксплуатации.

8. При планировании ремонтно-профилактических мероприятий для сезонных пастбищ необходимо учитывать, что промывку водо -приемной части целесообразно проводить при консервации и расконсервации скважин.

9. Установлено, что применение гидравлического способа.воеста -

новления производительности скважин с помощью каркаса фильт-. ра значительно повшает надежность и технико-экономическую эффективность их действия на обводняемых отгонных пастбищах.

10. Экономический эффект восстановления производительности скважин с применением каркаса фильтра заключается в снижении эксплуатационных издержек на 70%, увеличении удельного дебита на 3($ и срока службы в 2 раза.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах: "

1. Трусов М.М., Тумлерт В.А. Повшение эффективности действия водозаборных скважин на пастбищах. - В кн. Научное обеспечение повышения эффективности использования мелиорируемых земель: Тез.докл. Всесоюзного совещания. Москва, 19В7, с.274...275.

2. Трусов М.М., Тумлерт В.А. Влияние режима водоотбора на характер кольматации фильтра и прифильтровой зоны скважины. - Сб. науч.тр. - Ташкент, КазНИИВХ, 1986, с. 93...96.

3. Трусов М.М., Тумлерт В.А. Оборудование скважин каркасно-стерж-невыми фильтрами. - Вестник сельскохозяйственной науки Ка -захстана, 1986, * II, с. 72...74.

4. Трусов М.М., Тумлерт В.А. Технология восстановления производительности скважин с применением каркаса фильтра. - Сб.науч. тр. - Ташкент, КазНИИВХ, с. 151...159, 1988.

5. Трусов М.М., Тумлерт В.А. Технология восстановления производительности скважин с применением каркаса фильтра. - Руководство по эксплуатации. РЭ 33 Каз.ССР - 4411 - 05 - 90, Джамбул, с. 1^.

6. Тумлерт В.А. Ресурсосберегающая технология восстановления дебита водозаборных скважин. - В кн. Вклады молодых ученых и

специалистов в ускорение научно-технического прогресса: Тез. докл., Джамбул, 1985, с. II.

7. Фильтр водозаборной скважины. A.C. I208I55 - Внедрённые изобретения, 1986, том 2, с. 352.

8. Устройство для измерения разности давлений жидкости. A.C. I302I52 - Внедренные изобретения, 1988, том I, часть 2, с.498.

9. Промывной каркасно-стержневой фильтр для водозаборных сква -жин. - Каталог: Ярмарна научно-технических достижений, Москва, 1988, с. 64.

10. Промывной каркасно-стержневой фильтр для водозаборных скважин. - Каталог информационно-коммерческих бшлетений, ВДНХ, Казахской ССР, 1989, с. 205...206.

11. Трусов М.М., Тумлерт В.А. Усовершенствованный каркасно-стержневой фильтр для водозаборных скважин. - Джамбул: 15ЛИ, 1988, с. 5.

12. Трусов М.М., Тумлерт В.А. - Устройство для измерения разности давлений жидкостей. - Джамбул: ЦНТИ, 1990, с. 3.

13. A.C. I2Ü8I55. Фильтр водозаборной скважины. Тумлерт В.А., Трусов М.М., Райт В.Я., Садретдинов Р.Ф. - Опубл. в Б.И., 1986, № 4.

14. A.c. I302I052. Устройство для измерения разности давлений жидкостей. Тумлерт В.А., Райт В.Я., Джаналиев С.М. - Опубл. в Б.и., 1987, № 13.

15. A.c. 1053953. Способ промыва фильтра и прифильтровой зоны скважины. Тумлерт В.А., Цой И.С. - Опубл. в Б.и., 1983, № 48.

16. A.c. I2ÜI432. Водозаборная скважина. Тумлерт В.А., Трусов М.М., Райт В.Я., Джаналиев С.М., Садретдинов Р.Ф. - Опубл. в Б.и., 1985, № 48.

17. A.c. 142880. Фильтр для водозаборных скважин. Герр Ф.Г., Тру-

сов М.М., Тумлерт В.А., Райт В.Я. - Опубл. в Б.и., 1988, Jf

18. A.c. II60II6. Скважинная насосная установка. Трусов М.М., Райт В.Я., Тумлерт В.А., Джаналиев С.М. - Опубл. в Б.и., 1985, * 21.

19. A.c. II294I7. Скважинная насосная установка. Трусов U.M., Джаналиев С.М., Тумлерт В.А., Райт В.Я. - Опубл. в Б.и.,

. 1984, № 46.

20. A.c. II82I30. Устройство для забора воды из скважины. Трусов М.М., Райт В.Я., Кондрикова H.H., Тумлерт В.А., Джа налиев С.М. - Опубл. в Б.и., 1985, № 36.

Jk?"

"Цаццалы суягхштх чолданнп кудьщтардьщ су шгымын цалпына'келтхруд1Ц гидоав-лякалыц тэсхлтн жетхлдхру" тацырыбына В. А. Тумлертттц техникальщ гылымдардыц кандадаты галымдьщ дэрежесхн алу дассертациясынщ

ЫАЗЫУНДАМАСЫ

Дюсертация кхртспеден, терт тараудан, цорытындылар мен та осымшадан турада.Еумыс 143 бетте жа?нлган,54 суретх жэне 12 встесх бар.

Д^ссертацияннн ма^саты-жайылымдардагы шьщырау ^удак,тардьщ су абылдайтын белггтнде цащалы сузгтш цолданып, оны аущ-ауыг? айш цалпына келттру арцнлы ^удщтьщ жумыс тихмдтлхИн арттырып, агынын азарту.

йумыстыц гылыщ жацальты - шел жэне шелейттх жайылымдарднц агдайына сэйкес шы^ырау цудыцтардьщ сузгтш айналасындагы грунт абаттарыныц цурылым заедыльщтарын аньк; тау, о лардыц жуыыс та хм '■-хлтн цалпына келт1ру жэне ол пп1н цолданатын гидравликалыц эсхлдхц конструкциялыц жэне технологиялы^ парамзтрлерхн негхядеу. эхникалш; шеспмдердхч жаналыгы 7 авторлык; куэлтктермэн расталган.

Эксперяыенттхк перттеулер мен теориялыц хзденхстер керсеткенхн-зй сургтпттц жэне сузгтш айналасындагы яонаньщ майда белшектермзн [телш калу себеб1 шьщырау куДО^тарда пайдалану тэртхб1нщ ^алып--гздыгынан. Суягштх б1те:!т1н белшектердщ ipiлiгi 1 мм аспайтын, шшщ,цум зкэне шац тгстес ете майда тгйтрэтктер екенх керсетхлген. Гмыста гидразликалщ тэciлмeн пкщырау ^удн^тардьщ су шыгымын 1лпына келттру мпсандхгх дэлелденген.ШаЯылатын Ханкалы сузгхшх ф ^удэдтарди го балзу, турги лу жэне тихцдх пайдалану утахн арнаулы алаптар белгтленген.

Ззрттеу нэглжелерт МоХынцум ал^абындары яайклыидарда суланды-1тын шьщырау к; уды:-; тар ды татмдт пайдалану тахн керектх техникалыц фттар мен ережелер даПындауга пайдаланнлда.

SUMMARY

oi V.A.Tumlert's thesis to obtain the Can.of Tech Sc. degree: "Th improvement oi the hydraulic method applied for the restoration c water-intake well working capasity,using the lilter frame".

The thesis includes the introduction,for chaptes,conelusior and three supplements; it comprises 143 pages of the type-writte text,54 drawings and 12 tables on 40 pages.

The purpose of the present study is to increase the operatic efficiency of pasture watering wells by means of reguls prophilaxy washing of their water-intake parts, using the filte frame.at minimal operation cost.

The new scientific approach is confirmed by the fact there ha^; been established some general conditions, regulating tt structural formation of the well zone near the filter; there ha\ been also provided the teoretical foundations for son constructive and technological parameters of the improved hyidraulic method for the restoration of the weel workir capacity.The originality of the found solutions is confirmed by invention authorship certificates.

On the basis of the experimental researches and teoretics studies, it has been established that the mechanical mud groutir of the filter and of its near by zone may be considered £ consequences of the irregular well operation regime.It should t noticed, that the mud grouting sediments are represented by clay dust, and sand particles lees than 1 mm in diameter. There hs been proposed and proved the posibility of the hydraulic methc for the restoration of the well working capacity.There have bee determined some special conditions for the design, ccnstructic and operation of wells, provided with washable frame-and-rc filters, the results of the researches have been introdused in Vr. network of pasture watering wells in the Moiynkum sands and the have been also used to develop new technical conditions and wel operation instructions.