Оборудование скважин

При цементации основания под пригрузкой нецементируемой толщи устье скважины оборудуют   металлической трубой - кондуктором, которая служит для крепления стенок скважины, также предотвращает выход раствора на поверхность и в нецементируемые породы (рис. 2.3).

При цементации основания через глубокие скважины по зонам, когда скважину подвергают неоднократному разбуриванию (после цементации каждой зоны), диаметр трубы-кондуктора должен быть достаточным для прохода бурового снаряда.

Изоляцию устья скважины, а также намеченных для цементации участков можно выполнять специальными уплотняющим устройствами  (уплотнителями, или тампонами), являющимися частью передвижного нагнетателя циркуляционного или бесциркуляционного типа (рис. 2.4).

Уплотнители могут быть одиночными и двойными. Одиночный уплотнитель размещают на конце колонны труб нагнетателя, чтобы он изолировал находящуюся ниже зону цементации двойной уплотнитель с двумя системами колец располагают вдоль колонны труб нагнетателя с необходимым расстоянием между кольцами, чтобы они изолировали определенный участок скважины на заданной глубине.

Передвижной нагнетатель циркуляционного типа (рис. 2.4, а) состоящий из двух или трех колонн труб, применяют при цементации породы восходящими или нисходящими зонами в скважинах любой глубины. При необходимости он может быть применен как нагнетатель бесциркуляционного типа. Резиновые кольца уплотнителя размещают между нижним неподвижным и верхним подвижным фланцами. Затем винтовым домкратом через наружную трубу производят обжатие резинового уплотнителя. Расширяясь, он плотно прижимается к стенкам скважины, изолируя цементируемую зону.

Применяя кольца уплотнителя соответствующего диаметра можно использовать один и тот же   нагнетатель   в скважинах

 Закреп­ление    трубы-кон­дуктора
Рис. 2.3.    Закреп­ление    трубы-кон­дуктора
1 - цементируемые по­роды; 2 - нецементнруемая толща; 3 - об­садная труба-кон­дуктор; 4 - заполне­ние песком или гли­нистым раствором; 5 - заливка цемент­ным раствором
 
Передвижные   нагнетатели для цемен­тации
Рис. 2.4.   Передвижные   нагнетатели для цемен­тации
а - циркуляционного типа с одиночным уплотнителем: 1 - манометры; 2 -вентиль; 3 - уплотняющий ключ; 4 - патрубок с резьбой для уплотнения; 5 - хомуты; 6 - наружная труба; 7 - труба для возврата раствора; 8 -верхний фланец; 9 - уплотнитель; 10 - нижний фла­нец; 11 - труба для подачи раствора: б - одноколонный бесциркуляционного типа: 1 - подвижная муфта; 2-пла­стинчатая пружина; 3 - гайка; 4 - резиновые кольца; 5 - опорная муфта
 

разного диаметра. Уплотнитель может быть сплошным или может набираться из отдельных колец, между которыми помеща­ются металлические прокладки. Длину уплотнителя назначают из условия исключения прорыва раствора в скважину в обход его с учетом давления нагнетания и состояния породы. Так, в сильно трещиноватых породах длину уплотнителя принимают не менее 0,5 м. В месте установки уплотнителя поверхность сте­нок скважины должна быть ровной - без каверн и выколов, препятствующих надежной изоляции цементируемой зоны. Низ нагнетательной колонны труб располагают на расстоянии 0,5-0,7 м от забоя скважины. В этом случае в цементируемой зоне создается восходящий поток раствора и предотвращается седиментация частиц цемента.

Диаметр труб для подачи и возврата раствора назначают по условию пропуска через них необходимого расхода раствора и обычно для внутренней (нагнетательной) трубы его принимают равным 19-38 мм, для наружной трубы - 58-76 мм. Диаметр средней, натяжной, трубы принимают равным 38-64 мм.

При оборудовании скважин используется различная трубопроводная арматура, предназначенная для изменения расхода жидкости, и перекрытия ее обратного потока. Это различного вида задвижки, обратные и регулирующие клапаны. Вся трубопроводная арматура должна соответствовать техническим условиям и не иметь дефектов.

Нагнетательную колонну собирают на резьбе обычно из труб и штанг колонкового бурения. Соединение их должно быть водонепроницаемым при рабочем давлении нагнетания. До начала цементационных работ установленное в скважине оборудование опробуют давлением воды с проверкой надежности уплотнения.

При цементации нажимным способом скважины оборудуют нагнетателем бесциркуляционного типа (рис. 2.4, б), состоящим из двух колонн труб и резинового уплотнителя. При установке нагнетателя в скважину уплотнитель обжимают между нижней неподвижной и верхней подвижной муфтой. Муфты сближают винтовым домкратом через внешнюю колонну труб. Внутренняя нагнетательная колонна труб является одновременно натяжной.

Для изоляции участка скважины на любой глубине в целях его цементации скважину оборудуют передвижным нагнетателем циркуляционного типа с двойным уплотнителем в виде двух систем резиновых колец (рис. 2.5). Внутренняя колонна нагне­тателя является натяжной, а внешняя - несущей. Уплотнитель обжимается домкратом в результате вращения штанг внутрен­ней колонны. При этом соединенный с заглушкой 1 патрубок 2 вращается, навинчиваясь на несущую трубу 3 и сдавливая тем самым нижние резиновые кольца уплотнителя 4. Штанги внут­ренней колонны, перемещаясь вверх, упираются в планку 5 и через нее давят на обжимное кольцо 6, а последнее выступаю­щими через прорези в трубах несущей колонны лапками давит на верхние резиновые кольца уплотнителя и обжимает их.

Обе трубы на участке между верхней и нижней системой колец уплотнителя перфорированы. Раствор в скважину можно подавать как по внутренней тру­бе, так и по межтрубному пространству, возвращая его на по­верхность соответственно по межтрубному пространству или внутренней трубе.

Двой­ной уплотни­тель нагнетате­ля циркуляци­онного типа

Рис. 2.5. Двой­ной уплотни­тель нагнетате­ля циркуляци­онного типа

 
Пневматический уплотнитель

Рис. 2.6. Пневматический уплотнитель
а - устройство;   6 - схема установки

При проходке скважин в слабых породах поверхность их стенок получается неровной, с раковинами, в связи с чем обо­рудование их нагнетателями обычного типа с резиновыми уплот­нителями затруднено. В этих случаях применяют иногда нагне­татель с пневматическим уплотнителем в виде резинового рука­ва / (рис. 2.6). После установки этого нагнетателя в скважину резиновый рукав    наполняют    воздухом, в результате чего о плотно прижимается к неровной поверхности стенок скважин Воздух в рукав подают   по резиновой 2 и медной   3 трубках.  Давление воздуха в резиновом рукаве должно быть нескольковыше давления   нагнетания раствора.

При цементации   скалы  в   качестве  уплотнителя применяют так называемый манжетный тампон (рис. 2.7), уплотняю щие    элементы которого автоматически,   давлением нагнетаемого   раствора, прижимаются к гладкой   поверхности   стенок скважины   или   обсадной трубы.   При   цементации основания   плотины   без бетонной    пригрузки, также    при    устройстве противофильтрационных завес в бортах плотины случае,    когда    верхня нецементируемая       зона сложена   слабыми   породами, исключающими установку   тампона,   устье скважины       закрепляют обсадной   трубой-кондуктором.

Манжетные   там­поны

Рис. 2.7.   Манжетные   там­поны
а - четырехманжетный; б - щелевой;  в - двухманжетный;  1 - ниппель;   2 - резьба;    3- рези­новые      манжеты;      4 - корпус; 5 - пробка

 
 

 Во избежание прорыва раствора на поверхность земли в обход трубы зазор между ней и породой уплотняют одним из следующих способов. При глубине обсадки 5-10 м в относительно устойчивых породах на эту глубину пробуривают скважину диаметром на 60-80 мм больше диаметра обсадной трубы. Затем в скважину опускают обсадную трубу, а зазор между стенками скважины и трубой заливают цементным раствором или засыпают чистым мелкозернистым песком. При другом способе скважину пробуривают на всю толщину нецементируе­мой зоны и опускают в нее трубу с перфорированными стенками на нижнем ее участке длиной 1,5-2 м (см. рис. 2.3). Затем тру­бу заполняют чисто цементным или глино-цементным (песчано-цементным) раствором, проникающим через отверстия в ее стенках в затрубное пространство и в трещины породы. Затрубное пространство выше цементной заливки заполняют глинистым раствором или песком. После схватывания раствора полость внутри трубы очищают от него и пробуривают скважину ниже обсадной трубы на глубину очередной зоны цементации.

В не­которых случаях поступают так: в скважину, пробуренную на глубину нецементируемой зоны, заливают небольшое количест­во раствора и опускают в нее трубу, нижний конец которой за­крыт бетонной пробкой. При опускании вниз труба выдавливает раствор из скважины в затрубное пространство, откуда он про­никает в пустоты породы.

Затрубное пространство выше линии подъема раствора засыпают чистым мелким сухим песком. В слабых неустойчивых породах обсадку скважин и их бурение проводят одновременно. Зазор между трубой и стенками сква­жины уплотняют (после окончания бурения скважины и обсад­ки ее трубами) раствором, нагнетаемым насосом через головку или нагнетатель до выхода его на поверхность по затрубному пространству.

При глубине нецементируемой зоны до 3-4 м можно обхо­диться без труб. Для этого нецементируемую зону проходят скважиной диаметром на 100-150 мм больше расчетного. Эту скважину заливают цементным раствором. После схватывания раствора в центре полученного цементного цилиндра пробурива­ют цементационную скважину расчетного диаметра.

 

трубопроводная арматура