Оптимизация работы водозаборов подземных вод с помощью двухколонных скважин

The average number of wells at a typical water intake is 30–40; while the power of the submersible pump is usually 32–40 kW; which means that only at one well water intake the power consumption of electric pumping equipment during the hours of greatest water consumption can reach 900–1600 kW. In the structure of operating costs of well water intakes; the share of electricity costs reaches 85 %. Taking into account the requirements for reducing costs and water tariffs of housing and communal services enterprises as well as of water utilities; energy saving is an urgent task. The article considers the optimization of the operation of groundwater intakes with uneven water supply due to the use of two-column water intake wells instead of typical single-column ones. It is shown that the use of powerful pumps in single-column wells of such water intakes causes a sharp decrease in the dynamic water level in the borehole. On the one hand; this provokes the formation of colmating deposits in the filters due to their aeration; reduces the specific flow rate of the well and shortens the intervals between regenerations. On the other hand; this increases the geometric pressure of submersible pumps and energy consumption for lifting water. The theoretical foundations of determining the supply of pumps installed in single- and two-column water intake wells supplying water to the pressure filter of the water treatment plant are considered. An example of a comparative analysis of the operation of one working well with one powerful pump as part of a water intake of two single-column wells (working and reserve) to cover the entire water supply schedule and two two-column working wells containing one less powerful pump in each column is given. The energy efficiency of these pumping systems is investigated. As a result of calculations; it was found that when combining the operation of pumps of two-column wells during periods of peak; main and partial loads; the annual energy savings will amount to 33 %.Среднее количество скважин на типичном водозаборе 30–40 шт.; мощность погружного насоса обычно 32–40 кВт; из чего следует; что только на одном скважинном водозаборе потребляемая мощность электронасосного оборудования в часы наибольшего водопотребления  может достигать 900–1600 кВт.  В структуре эксплуатационных затрат скважинных водозаборов доля затрат на электроэнергию достигает 85 %. С учетом требований по снижению издержек и тарифов на воду предприятий жилищно-коммунального хозяйства и водоканалов энергосбережение является актуальной задачей. В статье рассмотрена оптимизация работы водозаборов подземных вод с неравномерной водоподачей за счет применения двухколонных водозаборных скважин вместо типовых одноколонных. Показано; что использование мощных насосов в одноколонных скважинах таких водозаборов приводит к резким снижениям динамического уровня воды в стволе скважины. Это; с одной стороны; провоцирует образование кольматирующих отложений в фильтрах за счет их аэрации; снижает удельный дебит скважины и сокращает интервалы между регенерациями; а с другой – увеличивает геометрический напор погружных насосов и энергозатраты на подъем воды.  Рассмотрены теоретические основы определения подачи насосов; установленных в одно- и двухколонных водозаборных скважинах; подающих воду на напорный фильтр станции водоподготовки.  Приведен пример сравнительного анализа работы одной рабочей скважины с одним мощным насосом в составе водозабора из двух одноколонных скважин (рабочей и резервной) для покрытия всего графика водоподачи и двух двухколонных рабочих скважин; содержащих по одному менее мощному насосу в каждой колонне. Исследована энергоэффективность указанных насосных систем. В результате расчетов установлено; что при комбинировании работы насосов двухколонных скважин в периоды пиковой; основной и частичной нагрузок годовая экономия электроэнергии составит 33 %

Сооружение и ремонт водозаборной скважины с системой циркуляционной регенерации

The paper considers a new design of a water well with an integrated circulation and reactant regeneration system. Water well drilling technique, its maintenance and modernization have been given in the paper. The paper presents expressions for calculation of static heave while extracting a filter and a column and a corresponding example.Рассмотрена новая конструкция водозаборной скважины с встроенной системой циркуляционно-реагентной регенерации. Приведены технологии бурения, текущего ремонта и реконструкции скважины. Получены выражения для расчета статического подъемного усилия при извлечении фильтра и колонны, рассмотрен пример

Экспериментальные исследования скважины, оснащенной затрубной системой реагентной промывки

The paper provides results of laboratory investigations of a steady circulation  motion of fluid in a pre-screen zone of the committed well. The well is equipped with an annulus circulation system of reagent flushing which consists of four supercharge wells. The obtained results agree with calculation formulae which describe joint operation of the wells. This fact testifies about possibility to use calculation formulae for determination of design parameters of an annulus reagent flushing system. The recommended number of supercharge wells is 4 ÷ 6 in accordance with the calculations. The efficiency of restoration pertaining to a specific debit of well model is 95%.Приведены результаты лабораторных исследований установившегося циркуляционного движения жидкости в прифильтровой зоне совершенной скважины, оснащенной затрубной циркуляционной системой реагентной промывки, состоящей из четырех нагнетательных скважин. Полученные результаты хорошо согласуются с расчетными зависимостями, описывающими совместную работу скважин. Это свидетельствует о возможности использования расчетных формул для определения конструктивных элементов системы затрубной реагентной промывки. В соответствии с расчетами рекомендуемое количество нагнетательных скважин: 4–6. Эффективность восстановления удельного дебита модели скважины составила 95 %

КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН

The paper presents results of the introduction of the combined technologies for restoration of well productivity. These technologies presuppose gaseous explosions of hydrogen in water with subsequent reagent and vibro-wavy treatments and consistent treatment of filters by electric and hydraulic discharges and sub-water gaseous explosions of hydrogen.The works have been carried at wells Nos. 18 and 17 of “Zelenovka” water well in Minsk that reduced a specific discharge due to sedimentation. The specific discharge of the wells has been increased by 4.1- and 3.8-fold that makes up respectively 90 and 106% of the specific discharge at the moment of their construction. Представлены результаты внедрения комбинированных технологий восстановления производительности скважин: газовыми взрывами водорода в воде с последующей реагентной и виброволновой обработками и последовательной обработкой фильтров электрогидравлическими разрядами и подводными газовыми взрывами водорода.Работы производились на скважинах № 18 и № 17 водозабора «Зеленовка» г. Минска, снизивших удельный дебит в результате кольматации. Удельный дебит скважин увеличен в 4,1 и 3,8 раза, что соответственно составило 90 и 106 % удельного дебита при их сооружении

ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОИМПУЛЬСОВ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПУЛЬСАЦИЯХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ВОДОРОДА

The paper provides a methodology and measurement results of pressure impulses and tangential stresses initiated on a flat wall while burning a gas mixture 2H2 + O2 in a chamber installed above horizontal surface. Pressure and tangential stress distribution along the surface length at various distances to the chamber with its various gas mixture filling is revealed in the paper. Приведены методика и результаты измерений импульсов давлений и касательных напряжений, возникающих на плоской стенке при сжигании газовой смеси 2Н2 + О2 в камере, установленной над горизонтальной поверхностью. Выявлено распределение давлений и касательных напряжений по длине поверхности при различных расстояниях до камеры с разной степенью заполнения последней газовой смесью.

Исследование установившегося движения жидкости в прифильтровой зоне скважины при ее регенерации с помощью трубчатой зафильтровой системы промывки

The paper describes a steady pressure and free-flow circulation flow in the pre-screen zone of a well during its hydrodynamic reagent-free flushing. Calculation dependences for description of a filtration flow and creation of a hydrodynamic grid have been obtained in the paper. The paper presents results of experimental investigations on filtration flow. The obtained results agree completely with the calculation dependences that testifies about the possibility to use the obtained formulas for description of the filtration flow originating in the pre-screen zone of a well during its hydrodynamic reagent-free flushing.Рассмотрены установившиеся напорный и безнапорный циркуляционные потоки в прифильтровой зоне скважины при ее гидродинамической безреагентной промывке. Получены расчетные зависимости для описания фильтрационного потока и построения гидродинамической сетки. Приведены результаты экспериментальных исследований фильтрационного потока. Полученные результаты хорошо согласуются с расчетными зависимостями. Это свидетельствует о возможности использования полученных формул для описания фильтрационного потока, возникающего в прифильтровой зоне скважины, при ее гидродинамической безреагентной промывке

Опыт бурения скважин с обратной промывкой в сложных гидрогеологических условиях

The paper considers an application of rotary drilling method with clean water back-washing in Stary Oskol Middle Devonian sands in Tolochin-city, Vitebsk Province. Advantages of this drilling method with deep deposition of fine and close sands with speckled clay and siltstone streaks are shown in the paper. The paper analyzes reasons that reduce specific well discharge in the drilling process and gives recommendations on efficient organization of drilling works under difficult hydrogeological conditions.Рассмотрен опыт применения роторного способа бурения с обратной промывкой чистой водой на старооскольские пески среднего девона в г. Толочине Витебской области. Показаны преимущества этого метода бурения при глубоком залегании тонко- и мелкозернистых песков с прослоями пестроцветных глин и алевролитов. Анализируются причины, снижающие удельный дебит скважин в процессе бурения, и даны рекомендации по рациональной организации буровых работ в сложных гидрогеологических условиях

Моделирование процесса реагентной регенерации скважин, оборудованных затрубными системами промывки

The paper presents an accurate solution of an equation system: a generalized equation of kinetics and law of matter transfer describing kinetics of colmatant solution in the regime of a reactant bath in pre-well zone and due account of changes in structure of porous medium.The calculations have demonstrated that due to shortage of one reactant portion for complete solution of deposits within one stage it is necessary to carry out a number of processing stages. In this connection the paper proposes a methodology for stage-by-stage calculation of complete regeneration longevity up to reaching the required decolmatation rate. The methodology has been realized with the help of ECM.The paper considers a numerical example for calculation of changes in specific volume of deposits in the regeneration process.Получено точное решение системы уравнений: обобщенного уравнения кинетики и уравнения баланса вещества, описывающих кинетику растворения кольматанта в режиме реагентной ванны в прискважинной зоне с учетом изменения структуры пористой среды.Расчеты показали, что из-за недостатка одной порции реагента для полного растворения отложений в один этап требуется ряд этапов обработки. В этой связи предложена методика поэтапного расчета полной продолжительности регенерации до достижения требуемой степени декольматации, реализованная на ЭВМ.Рассмотрен численный пример расчета изменения удельного объема отложений в процессе регенерации

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЛЬТРОВ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН

The paper presents an experience concerning application of a combined technology for restoration of water-well discharge. The technology includes consists of a step-by-step filter treatment by hydrogen explosions, a reagent and low-frequency waves.A diagram of the developed equipment for reagent treatment and efficiency pertaining to execution of works at water-wells are given in the paper.Технология включает последовательную обработку фильтра взрывами водорода, реагентом и низкочастотными волнами.Представлена схема разработанного оборудования для реагентной обработки и эффективности проведения работ на скважинах