Используемые растворы и особенности метода
Водозаборные сооружения строятся по проекту, в котором предусматриваются действия по ремонту и ликвидации скважин посредством тампонирования. Выбор компонентов раствора и типа вяжущего вещества осуществляется с учетом геолого-технических условий на месте расположения скважины. Выполняются расчеты потребности в материалах, планируются способы подачи к нужной точке ствола.
На выбор состава укрепляющей смеси влияют такие факторы:
- технические нарушения в конструкции;
- удаленность забоя выработки от земной поверхности;
- зазор между обсадной колонной и стенками ствола;
- форма и обстоятельства проходки: дефекты, возникающие во время бурения;
- физические свойства и характеристики пересекаемых горных пород.
Схема цементирования.
Особенность метода тампонирования состоит в том, что этот процесс необратимый и чреват потерей водоотдачи скважины. Растворы из смеси портландцемента с песком рекомендуются для выработки, расположенной в глинистых породах. В пористых слоях грунта в состав добавляют волокнистые наполнители: бумагу, асбест, целлюлозу — они способствуют снижению расхода тампонажной смеси. Для запечатывания пустот в песчано-цементный раствор добавляют гравий.
В качестве вяжущего вещества применяют также глину, расплав пластика, вспенивающие составы, а для дезинфекции — хлорную известь. Подача скрепляющей массы в скважину осуществляется насосом через заливочную трубу. Для ремонта и ликвидации водозаборов используют специальный портландцемент, он называется тампонажным.
Правила ликвидационного тампонажа буровых скважин различного назначения
Отдельный интерес представляет ликвидация самоизливающихся (фонтанирующих) скважин . Самоизливающиеся скважины, даже находящиеся в законсервированном состоянии, представляют собой угрозу окружающей среде. Изменение ландшафта, выведение плодородных земель из оборота, загрязнение водных бассейнов, изменение режима поверхностных и грунтовых вод, опасность разрушения дорог, фундаментов зданий, инженерных коммуникаций – вот неполный перечень угроз бесконтрольного существования самоизливающихся скважин. В законсервированном состоянии фонтанирующие скважины представляют потенциальную угрозу, и как следствие, вносят ограничение на планы развития близлежащих территорий для хозяйствующих субъектов.
Технология цементирования скважины
Современные методики цементирования несколько отличаются от технологий, применяющихся в прошлом веке. Основные отличия заключаются в автоматизации процесса, использовании компьютерной техники при расчете требуемого количества раствора. При этом учитываются всевозможные геологические особенности нефтегазоносной области, климат, погодные условия в конкретный период, технические параметры и прочее.
Цементирование нефтяных и газовых скважин может проводиться одним из следующих способов:
- одноступенчатая технология (сплошная заливка) – предусматривает подачу промывочного раствора под высоким давлением на пробку в обсадочной колонне;
- двухступенчатая технология – то же, что и одноступенчатое цементирование, но с последовательным проведением процесса для нижней и верхней части (области разделены специальным кольцом);
- методика манжета – предусматривает применение кольца-манжета для цементирования нефтяных и газовых скважин исключительно в верхней области;
- обратная технология – единственная методика, во время которой цементная смесь заливается не в саму колонну, а в область за трубами.
Сам процесс проводится в несколько этапов. Изначально готовится смесь для тампонажа. Делается это согласно инструкции и расчетам. Смесь подается в скважину непосредственно после ее приготовления. После этого приводится в действие механизм, которые вытесняет раствор в межтрубное пространство нефтяной шахты.
Далее следует подождать, пока смесь полностью не застынет, образовав собой пробку. На конечном этапе проводится проверка качества выполненных работ по любой из технологии, описанной выше.
Цементирование скважины
Назначение
Начнем с того, что дадим определение самому термину. Тампонаж – это заполнение горных пород и присутствующих в них трещин цементным раствором для предотвращения просачивания воды, нефти или других ископаемых через породу и проникновения этих веществ в другие слои и горизонты почвы.
Различают:
- яркое цементирование затрубного пространства скважин в целях упрочнения ствола и предотвращения протечек верховодки и грунтовой воды в известняковый слой,
- цементирование в целях ликвидации скважины – ликвидационный тампонаж.
Ликвидация нужна по причине того, что в некоторых случаях ветхая скважина начинает воображать угрозу заражения водоносных слоев. Артезианские запасы воды считаются стратегическими запасами страны, исходя из этого их безопасность – это безопасность страны.
На базе анализов и экспертиз компетентные органы принимают решение о необходимости ликвидационного тампонирования объекта, после этого составляют проект работ, и, по окончании его утверждения, силами опытных организаций реализовывают цементирование.
Обратите внимание! Эксплуатационное цементирование имеет суть лишь в случае громадной глубины скважины и определенных черт среза породы. Для пробуренных скважин «на песок» эта мера не имеет практического смысла, поскольку в данном случае опасность сообщения различных водоносных горизонтов отсутствует. При бурении артезианских скважин решение о необходимости цементирования принимает организация, создающая работы
При бурении артезианских скважин решение о необходимости цементирования принимает организация, создающая работы.
В каких случаях нужен тампонаж
Дабы конкретизировать статью, направляться сходу выяснить показатели, по которым возможно установить необходимость цементирования и ликвидации скважины.
Итак, тампонаж нужен в случаях в случае если:
- Уровень качества воды в скважине ухудшилось, а восстановление либо усовершенствование нереально либо не нужно в силу технических, физических либо экономических мыслей,
- Объект выработал свой ресурс и больше не эксплуатируется,
- Временные скважины маленьких диаметров больше не воображают интереса благодаря появления других источников подачи воды,
- Найдены недостатки конструкции объекта, снизился дебит либо случилась авария, а восстановление экономически невыгодно либо технически невыполнимо,
- Геолого-разведовательные либо поисковые бурения выполнили свою задачу и более не необходимы,
- Источники с напорными фонтанирующими водами прекратили неизменно эксплуатироваться,
- Поглощающие скважины стали представлять угрозу заражения водоносных горизонтов.
направляться заявить, что тампонирование значительно чаще выполняется при бурении нефтяных и газовых разработок. При добыче воды объекты цементируют редко, крайне редко.
Тут нет четких правил, в то время, когда точно направляться либо не нужно создавать бетонирование, все решается в ходе проектирования и производства работ на базе разведывательных данных, структуры среза породы, его состава и т.д.
На практике все выглядит так: по окончании завершения бурения хозяин скважины получает паспорт на объект, где указано, как как раз следует за ним следить и какие конкретно меры принимать в тех либо иных событиях. Не считая всего другого, там сказано, что в случае аварии, поломки, ухудшения качества и других форс-мажорных событий хозяин обязан уведомить СЭС.
Потом СЭС создаёт забор воды на исследование и осмотр объекта. На основании взятых данных станция выносит решение о состоянии скважины и ее предстоящей судьбе, а хозяин получает предписания к действиям, каковые он обязан осуществить для ликвидации поломки либо объекта.
Обратите внимание! Ответственность за верное проведение всех предписанных мероприятий всецело ложится на хозяина, а невыполнение этих предписаний угрожает уголовным преследованием за нарушение закона об охране недр. Работы по верному тампонированию создают посредством особого оборудования, цена которого неподъемна для частного лица либо дачника. Исходя из этого многих интересует, вероятно ли цементирование своими руками? Однозначного ответа тут нет, нужно разглядывать любой отдельный случай
Исходя из этого многих интересует, вероятно ли цементирование своими руками? Однозначного ответа тут нет, нужно разглядывать любой отдельный случай
Работы по верному тампонированию создают посредством особого оборудования, цена которого неподъемна для частного лица либо дачника. Исходя из этого многих интересует, вероятно ли цементирование своими руками? Однозначного ответа тут нет, нужно разглядывать любой отдельный случай.
Что представляет собой тампонирование скважины
Водозаборное оборудование со временем теряет свои качества, происходит процесс старения и изнашивания. Это проявляется в разрушении оборудования, узлы теряют свою герметичность, происходит процесс коррозии обсадных труб. Могут даже появиться сквозные отверстия в трубах. Как правило, к данному явлению приводит попадание в подземные воды стоков. Они могут сделать непригодным к использованию весь водный пласт.
Некоторые люди считают, что законсервировать и ликвидировать скважину – это одно и то же самое. Даже существуют некоторые общие сходства между ними, но осуществляются они с разными целями. Если ликвидированный объект восстановить уже невозможно, то консервация и расконсервация скважин выполняется для того, чтобы в будущем можно было использовать. Таким образом, она на время консервируется. Закрыть скважину могут только тогда, когда она полностью потеряла свои эксплуатационные характеристики.
Самостоятельное тампонирование скважины методом засыпки щебня и заливки жидкого раствора
Существует даже документальная база, которая предусматривает процедуру и правила. В соответствии с ними осуществляется процесс консервирования водозаборных скважин. Здесь содержится информация, каким образом осуществляется тампонирование, как обустраиваются стволы консервированной конструкции.
Законсервированная может быть не только скважина для забора воды, но и объекты, которые используются для изучения месторождений ископаемых. Обязательно должны быть затампонированы артезианские источники, которые относятся к стратегическим водным запасам государства. Именно поэтому процедура бурения, оборудования, использования и консервирования регламентируется и контролируется под контролем соответствующих государственных органов.
Для тампонирования артезианских скважин необходимо задействовать специальную технику и опытных работников, которые имеют право на выполнения данного вида работ.
Для чего нужно тампонировать
Существует несколько основных причин, по которым осуществляется данная процедура:
- для защиты от попадания различных типов загрязнений в подземные запасы воды;
- таким способом предотвращается гуманитарная катастрофа, которая может быть вызвана отравлением воды из водоносного слоя;
- чтобы сохранить в первозданном виде животный и растительный мир, характерный для данной местности;
- тампонируют скважины и для того, чтобы не допустить разрушения построенных помещений, в результате нарушения в структуре верхних слоев почвы.
Схема цементирования источника с одной пробкой
Консервация скважин на воду ↑
Водозаборное сооружение может быть временно законсервировано как на этапе строительства, так и в процессе использования, что обусловлено обстоятельствами разного рода.
Причины и особенности консервации ↑
Существует несколько причин консервации скважины:
- невозможность продолжать буровые работы вследствие форс-мажорных обстоятельств;
- возникшие проблемы с финансированием обустройства объекта;
- временное отсутствие необходимости в эксплуатации источника водоснабжения;
- несоответствие фактических техусловий проектным (до выяснения причин);
- закрытие фонтанирующего источника до выравнивания атмосферного и межпластового давления.
Этапы работ ↑
- Извлекается аппаратура, мешающая проведению тампонирования.
- В ствол опускаются насосно-компрессорные трубы для промывки сооружения и очистки интервала перфорации.
- Проверяется герметичность колонны, а также отсутствие заколонной циркуляции.
- Ствол заполняется нейтральнымсоставом для предотвращения коррозии трубы и сохранения продуктивности горизонта.
- Верхняя часть конструкции заполняется незамерзающей жидкостью.
- Обвязка устья, установка цементных мостов и другие технологические моменты устанавливаются проектной документацией.
Консервация скважины – верный способ сохранить источник водоснабжения при длительном перерыве в эксплуатации
Сооружение кессона
Для грамотного устройства системы водоснабжения оптимальным вариантом считается установка кессона. Его наличие позволяет увеличить глубину скважины до уровня промерзания грунта.
Кессоны можно изготовить разными по форме, хотя для скважины лучшим вариантом считаются круглые. Выпускают такие устройства как из металла, так и из полимерного материала и даже бетона. Но стандартно это полипропилен, изготовленные из него изделия отличаются небольшим весом и продолжительным сроком службы. Подобный материал стоит дешевле, чем металл, и такие кессоны пользуются стабильно высоким спросом.
Когда нужно тампонирование
Тампонирование скважины производится при разрушении и коррозии обсадных труб.
Необходимость выполнения противоаварийных работ на стволе гидротехнического сооружения обусловлена деформацией обсадных труб и разрушением вмещающих горных пород — эти явления приводят к загрязнениям источника. Эксплуатация выработки в течение 20 лет также приводит к износу оборудования и необходимости ремонта или ликвидации ствола.
Другие причины для цементации:
- ухудшение характеристик питьевой воды;
- уменьшение дебета до нуля, когда пользование скважиной прекращено;
- использование другого источника, заменившего несколько гидросооружений;
- обнаружение в конструкции ствола неустранимых геологических и технических дефектов, которые повлияли на воду (ухудшилось ее качество, упала производительность скважины);
- запечатывание выполнивших свою задачу поисковых, разведочных, инженерно-геологических и гидрологических скважин;
- прекращение эксплуатации фонтанирующей выработки;
- опасность перетекания жидкости в другие водоносные пласты из поглощающего ствола строящегося гидротехнического объекта.
Назначение и определение тампонажа скважин
При тампонировании заполняется все пространство вокруг обсадной трубы
Тампонирование – это технологический процесс, основной задачей которого является перекрыть и разобщить водоносный горизонт защитной подушкой. Изготавливают этот защитный «барьер» из цементного раствора. Цементированию подлежит пространство между земляной шахтой и водозаборным стволом. В виде тампона часто применяется расплавленный пластик или глина со вспомогательными строительными ингредиентами.
Основное назначение процедуры – предупредить возможное загрязнение водоносного слоя и оградить от попадания в него болезнетворных организмов. Проводится тампонаж в следующих случаях:
- Снижение качества колодезной воды при недостаточной изоляции водоносного слоя.
- Деформация или разрушение бетонных обсадных колец.
- Отсутствие необходимости в эксплуатации водозаборной точки.
- Предупреждение смешивания разных водных горизонтов, например, с высокой концентрацией металлов и солей с пресными и т.д.
- Обнаружение геологических и/или технических неисправностей.
- Предупреждение загрязнения источника при условии, что бурение и обустройство происходило с грубыми нарушениями.
- Снижение производительности водозаборной точки и отсутствие возможности создать новую.
Оборудование для цементирования
Технологический процесс невозможно провести без специализированного оборудования. Это громоздкие механизмы, которые имеются в распоряжении центра цементирования скважин.
Оборудования для тампонажных работ:
- Смесительные машины для замешивания раствора;
- Цементировочные механизмы для продавливания раствора в ствол;
- Цементировочная головка для промывки ствола;
- Заливочные пробки.
Кроме этого, используются другие инструменты и приспособления, выполняющие подсобную, но не менее важную роль в цементировании. К ним относятся шланги, манометр и краны высокого давления, вибраторы и прочее. Оборудование транспортируется на платформах грузового автотранспорта, а для его запуска и работы с ним используется двигатель машины.
ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО
Технология
Чтобы правильно тампонировать шахту, необходимо следовать инструкции о порядке ликвидации скважин. Специалисты, которые будут проводить эти работы, должны обладать специальным допуском. Необходимо присутствие оборудования для смешивания, а также цементировочных машин.
Принцип технологического процесса заключается в том, что промежутки между стенкой и колонной труб заполняются вяжущим составом. Сам тампонаж производят на глубине, где проходит нижний водоносный горизонт.
При его выполнении на нижнем уровне колонны, который будет подвергнут блокировке, устанавливают пробку с каналом, перекрытым диафрагмой. Верхнюю заглушку устанавливают на цементировочной головке в верхней части обсадной трубы.
Вслед за закачкой тампонажной смеси ее открывают и заливают продавливающее жидкое вещество. Под высоким давлением цементный субстрат вместе с нижней заглушкой углубляется вниз. Одновременно происходит выталкивание буровой жидкости.
При соприкосновении нижней пробки с упорным кольцом наблюдается резкое усиление давления. Под воздействием этого перемычка разрушается, и цемент протекает в затрубные полости.
Технология ликвидации скважины.
При 2-цикловом тампонировании вместо нижней пробки устанавливают заливочную муфту, после чего производят промывку, монтаж цементировочной головки и заливку вяжущего состава. Затем сквозь муфту проводят еще одну пробку, которая при взаимодействии с продавочной жидкостью проталкивает смесь вглубь.
Вслед за этим отпускают и продавливают размещенную внутри головки нижнюю пробку. Под давлением она прижимается к муфте и, смещаясь вниз, открывает сквозное отверстие.
Следующая операция может быть выполнена в 2 вариантах:
- Способом непрерывного цементирования. По завершению тампонирования 1 цикла сразу же приступают ко 2 ступени.
- Методом 2-циклового тампонажа с разрывом. Заливку второго сегмента трубы совершают после застывания уже закачанной смеси. На этот промежуток времени в заливочном клапане сохраняют циркуляцию бурового раствора.
После завершения подачи тампонажной смеси для второго сегмента колонны устанавливают и продавливают последнюю верхнюю пробку. Смещаясь вниз вместе с втулкой, она закроет проходное отверстие.
Оба варианта уменьшают риск затекания промывного средства в раствор цемента и ослабляют давление на почву в ходе его подъема.
Не менее эффективен для заглушки колодцев глиняный столбик. Его помещают в проходку, а затем посредством насоса выдавливают из колонны. Снаряд оборудован небольшими отверстиями для сбрасывания избыточного давления.
Более простой способ цементирования связан с заливкой раствора в середину трубы, при этом состав погружается вниз и заполняет пространство. Главным достоинством метода является простота, но качество тампонирования будет невысоким.
Время застывания цементного столба обусловлено составом вяжущей смеси и видом забоя. Эксплуатационная шахта будет готова через 24 часа, забой с кондукторной трубой – спустя 16 часов.
Спустя сутки после окончания работ в ствол опускают электрический термометр. По смене температур определяют высоту подъема раствора.
Контроль качества выполняют с помощью акустического зонда (скважинного локатора). Пустые участки определяют по диапазонам колебаний звука. Вслед за этим производят обвязку выходного отверстия скважины. Затем посредством желонки удаляют цемент и пробки.
Для проверки ствола на непроницаемость в него закачивают воду под давлением, которое на 20% превышает расчетный показатель. В том случае, если спустя 30 минут он понизится не более чем на 0,5 МПа и при этом не произойдет выделения газа и слива воды, скважину признают герметичной.
Различие тампонов.
Для тампонажа скважин применяют как одинарные, так и двойные тампоны, различающиеся по принципу действия на 3 типа (гидравлические, механические, пневматические).
Принцип действия тампонов довольно простой и подразумевает за собой использование резиновой манжеты, которая расширяется, в результате чего, зазор между стенками скважины и колоннами обсадных труб, уплотняется. В зависимости от глубины опускания тампона, изменяется и величина уплотняемого зазора.
Упрощенный вид резинового тампона представляет собой две трубы, соединенные патрубком. С наружной стороны патрубка закреплена манжета из резины. При вращении с поверхности колонн вправо, происходит ввинчивание патрубка в муфту трубы, в результате чего, расширительная манжета тампона уплотняет зазор, между стенками скважины. Чтобы тампон работал эффективно, в скважинном забое размещают плоское долото.
Одинарные пневматические тампоны приводятся в действие посредством нагрева сжатого воздуха или воды. Механический тампон двойного типа состоит из верхней и нижней части, которые разделены друг от друга перфорированной трубой. В конструктивном плане двойной тампон больше ничем не отличается от одинарного тампона.
Веские причины
В отечественных широтах не должно быть «бесхозных» скважин. Они должны либо эксплуатироваться, либо консервироваться. Иногда отказ от использования источника – это вынужденная мера, с необходимостью принятия которой владельцам придется считаться. В противном случае их ждет штраф и принудительное проведение работ.
Временной консервации подлежат следующие виды скважин:
- Постоянные, в использовании которых на протяжении нескольких лет не будет никакой необходимости;
- Разведывательные, уже выполнившие свою функцию, однако подлежащие в будущем использованию в качестве постоянных;
- Фонтанирующие по причине внутрипластового давления, вплоть до нормализации ситуации.
Между тем существуют и категории водозаборных источников, подлежащих полной ликвидации:
- Аварийные, представляющие опасность для человека и окружающей среды;
- Исчерпавшие ресурсы воды;
- Пробуренные с нарушением существующих норм;
- Разведывательные, не предназначенные для дальнейшей эксплуатации;
- Временного типа.
Согласно действующему законодательству, все финансовые расходы ложатся на владельца. Если такового не находится, оплачивать ликвидацию приходится государству.
