Тампонаж скважин: назначение и методы реализации

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.

• 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.

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.

Приемы цементования скважин

В строительном производстве принято различать приемы в подаче герметизирующей смеси в заколонное пространство скважин:

• одноступенчатый;
• двухступенчатый;
• манжетный;
• обратный.

В практическом строительстве используется 2 технологии доставки тампонажного раствора:

• прямая – постепенное заполнение раствором пространства снизу вверх;
• обратная – перемещение раствора сверху вниз.

Прямая технология используется на больших глубинах залегания подошвы скважины и насчитывает несколько вариантов производства работ.

1. Способ одноступенчатый.

Такой вариант выполнения работ предусматривает залив герметизирующей смеси в пространство между трубой и стеною скважины без прерывания процесса. Прежде чем приступить к наполнению раствором, скважина промывается обыкновенной водой. В нижней части трубы крепится ограничитель движения пробки. Смесь выдавливается давлением из трубы, предназначенной для крепления стен буровой скважины, в пространство между трубой и стеной скважины. В трубу насосом подается подготовленная смесь в полном объеме.

Установив верхнюю пробку, с помощью компрессорной установки создается давление, необходимое для «выдавливания» смеси. Смесь поднимается вверх. В меру необходимости добавляется заранее приготовленный раствор в колонну и с использованием вибропресса происходит уплотнение закаченной смеси в заколонном пространстве.

Окончание подачи смеси происходит во время соприкосновения верхней и нижней пробок.

После полного затвердения раствора снимаются и извлекаются все приспособления, колонна очищается от остатков раствора, промывается чистой водой, проверяется на герметичность и передается в эксплуатацию.

2. Двухступенчатый способ.

Этот способ имеет второе название – двухцикловое цементирование. При неглубоких скважинах применять нецелесообразно, используется на скважинах, имеющих нефтеносные горизонты на больших глубинах. Увеличение глубины разрабатываемой скважины увеличивает сопротивление, что требует дополнительных мощностей. Продавливание тампонажного раствора за один цикл вдоль всей скважины затруднительно. Увеличение давления отрицательно влияет на залегающие геологические слои, разрушая их. Это приводит к увеличению затрат на тампонирование. Существует опасность разрушения конструкции скважины.

Такой способ используется при:

• необходимости разделить затрубное пространство на несколько участков;
• время схватывания тампонажной смеси меньше, чем время завершения полного цикла;
• необходимости многократного увеличения давления подаваемой смеси, требующего дополнительного энергоемкого оснащения.

3. Манжетное цементирование.

В слабых грунтах, предрасположенных к пластовому гидроразрыву или с низким внутренним давлением, практикуется применение манжетного способа укрепления стенок скважин. Этот метод предусматривает цементирование не по всей длине обсадной трубы, а исключительно верхней части, для полного исключения воздействия давлением тампонажного раствора на продуктивные нижние пласты.

В нижней части обсадной трубы, на уровне предполагаемого цементирования, устанавливается манжета, предварительно проперфорированная в месте закрепления. Выше отверстий перфорации устанавливается стопорное кольцо. Нагнетание тампонажного раствора происходит, как и при одноступенчатом способе, с той разницей, что в затрубное пространство раствор попадает через отверстия, а не через башмак.

Наличие манжеты не дозволяет раствору опуститься ниже края трубы, на котором она смонтированная. Внутрипластовое давление сохраняется на природном уровне и не способствует его разрушению.

На представленном видеоролике подробно рассмотрены поэтапные шаги и принцип тампонирования скважины манжетным способом с использованием соответствующего оборудования и оснастки.

4. Обратное цементирование.

Заполнение сверху пазух между трубой и стеной герметизирующим раствором называется обратным цементированием.

При таком способе промывочная жидкость опускается под тяжестью раствора вниз и поднимается обратно в обсадной трубе. Поднимающаяся промывочная жидкость сливается через устье, устанавливаемое наверху обсадной трубы, в очистную систему. При достижении тампонажного раствора низа обсадной трубы (башмака), процесс закачки прекращается и делается временная выдержка на период твердения раствора.

Этот метод цементирования оказывает меньшее давление на окружающие породы. Происходит полное замещение промывочной жидкости подготовленной герметизирующей смесью.

Такой способ имеет один изъян – качество цементирования вокруг башмака колонны снижено из-за частичного смешивания промывочного раствора с герметизируемым.

Обoрудoвание для цементирoвания скважины

Какoе oбoрудoвание пoнадoбится для прoведения цементации скважины?

• смесительная устанoвка для пригoтoвления тампoнажнoгo раствoра и других технoлoгических жидкoстей
• цементирoвoчный насoс, задача кoтoрoгo нагнетать тампoнажную смесь в скважину и прoдавить ее при oпределеннoм давлении
• насoсная устанoвка для нагнетания в скважину рабoчих жидкoстей
• цементирoвoчная гoлoвка
• муфта ступенчатoгo цементирoвания
• гибкие стальные шланги

oбoрудoвание для затрубнoй цементации скважины

Технология цементирования скважин

Современная технология цементирования скважин существенно отличается от своей «прабабушки» столетней давности – как компьютеризированными технологическими расчетами нужного водоцементного соотношения для цементных растворов (учитывающими десятки различных геологических, климатических, технических и прочих параметров), так и использующимися для них же специализированными добавками.

В число последних входят:

• кварцевый песок (позволяющий минимизировать усадку и максимально увеличить прочность)
• волокнистая целлюлоза (не допускающей утечки жидкого цемента даже в самую пористую породу)
• «грунтующие» полимеры (при застывании расширяющиеся и уплотняющие прилежащий грунт)
• «пуццоланы» (крошка сверхлегких минералов вулканического происхождения – водостойких и не боящихся агрессивных химикатов)

Кроме того, в процессе цементирования нефтяных скважин (а также цементирования газовых скважин) производится многоступенчатый контроль качества получаемого тампонажа.

Качество цементирования скважин оценивается с помощью следующих процедур:

• термической (необходимой для определения уровня поднятия цемента)
• акустической (позволяющей в 100% случаев обнаружить внутренние пустоты в цементе за счет разной скорости прохождения звуковой волны)
• радиологической (своеобразного «рентгена» при цементировании скважин)

Общие сведения

Когда необходимо тампонирование

Не все скважины требуют тампонирования. Данные меры необходимы, если:

1.вода, поступающая из источника, стала плохой.

2.во время простоя скважины долгое время.

3.появились неисправности в колодце.

4.резко снизилось количество воды, которая поступает из скважины.

Если во время строительства скважины были нарушены технологии монтажа, то нужно тампонирование. Если смешивается чистая вода в скважине с водой, включающей в состав металлы, соли. Ремонтируют скважину, если разрушились стенки шахты. Если пробивают новые источники, выполняют их тампонаж.

Внимание! Если требуется ликвидация артезианской скважины, то на месте должен быть специалист, который бурил ее.

Тампонаж помогает зафиксировать обсадную трубу. В итоге всех мероприятий пласт с чистой водой должен быть отделен от подтеканий верховодки, подземных вод.

Процесс тампонирования

До начала всех мероприятий следует провести экспертизу, которая выявит состояние пласта воды в источнике. Питьевая вода считается ценной. Для обустройства артезианской скважины нужно получить много разрешений. Чтобы ликвидировать колодец, также нужны эти бумаги.

Внимание! Все работы согласует санитарная инспекция.

До работы должен быть составлен план обустройства источника. Все документы хранятся у владельца скважины до и после процедуры.

Во время работы над ямой колодца с помощью цемента, либо расплавленного пластика заливают трещины в почве. Слой защиты не дает попасть в воду нефтяным продуктам, другим вредным элементам. Тампонаж состоит из подачи вязких веществ в водозаборный ствол. Существует два способа тампонажа.

Методы тампонирования

Определяя метод тампонажа, следует учитывать глубину колодца. При большой глубине процедуру осуществляют по этапам.

1.заливают цемент. Если колодец с малой глубиной, то около трубное пространство заполняют цементным раствором. Вязкий материал стекает по шахте. Этот метод малоэффективный, невозможно полностью контролировать работу. В шахте могут остаться пустоты. Для равномерного распределения цемента, внутри трубы делают вибрацию.

2.метод обратного цементирования считается лучшим, является распространенным при глубине колодца свыше пятидесяти метров. Вяжущим раствором может выступать глина, либо бетон. Данный тип тампонирования требует наличия спецоборудования. Цемент, либо другое вещество для заливки поступает в трубу под высоким давлением. Технология требует создания для этого специальной пробки, разграничивающая пространство, которое обрабатывают. Раствор заливают в саму трубу. Подают давление, которое способствует вытеснению цемента из трубы с помощью специальной жидкости. Раствор ложится в пространстве колодца равномерно. При строительстве скважин, подготавливается почва для обслуживания и ремонта в будущем.

Основания для тампонирования скважины

Основанием для ликвидации колодца могут служить природные явления, например, обвал пород вокруг обсадочных труб. Если устье было плохо изолировано при установке, то во время эксплуатации скважины возникнут проблемы. Загрязненная или зараженная вода – это тоже повод закрыть источник и вырыть скважину на новом месте.

Артезианские скважины ликвидируют:

• в случае резкого и значительного уменьшения подачи воды;
• если скважина не соответствует санитарно-техническим нормам;
• когда источник экономически невыгоден;
• при ухудшении качества системы, которую уже невозможно восстановить;
• если в воду попадает грязь, мусор и другие загрязнения;
• при необходимости строительства новой скважины в другом месте;
• из-за геологоразведки.

Важно!

Лучше обратиться к опытным ликвидаторам, которые прошли обучение. Они обязаны дать гарантию после проделанной работы.

Технология

Процесс тампонирования водозаборных сооружений может выполняться несколькими способами:

1. Обычная закачка цементно-песчаного раствора в просвет между обсадной трубой и стенками сооружения. При этом продвижение смеси происходит под собственным весом в направлении от устья конструкции вниз. Главное преимущество способа – его простота, однако качество тампонирования получится не очень высоким.
2. Технология обратного цементирования считается более эффективной. Данный метод выполняется так: в нижней части сооружения устанавливается пробка, отгораживающая рабочую зону. Затем раствор поставляется прямо в обсадную трубу, откуда под давлением он попадает за колонну и поднимается вверх в просвете между ней и стенками сооружения. Для получения нужного давления в скважину подаётся специальная жидкость под высоким давлением.
3. Для тампонирования глубоких скважин используется многоэтапная технология. Процесс выполняется на отдельных участках поочерёдно.
4. Не менее эффективным способом тампонирования скважины является глиняный столбик. Он помещается в проходку при помощи колонкового снаряда. Затем этот столбик выдавливается из колонны под давлением, создаваемым насосом. Чтобы избыточное давление могло сбрасываться, в снаряде есть небольшие дырочки. Они позволяют лишней жидкости изливаться наружу.

Важно знать: тампонирование выполняется на глубину залегания самого нижнего водоносного горизонта.

При выборе метода стоит помнить, что целью мероприятий является следующее:

• При качественном тампонировании всё пространство за обсадной колонной должно быть плотно заполнено раствором. Никаких пустот быть не должно. Кроме этого раствор должен давать хорошую адгезию со всеми поверхностями.
• Затвердевший раствор должен не поддаваться разрушающему воздействию грунтовых вод, которые порой могут иметь довольно агрессивный состав.
• Помимо этого смесь для тампонирования должна обладать хорошей механической прочностью, чтобы выдерживать давление окружающей породы на неё.
• Если используется технология обратного цементирования, то промывочная жидкость должна быть полностью удалена из зоны тампонирования. В противном случае качество цементирования будет очень низким.

При тампонировании скважин используются приспособления для смешивания цементно-песчаного раствора, а также цементировочные машины.