Гидравлическое опробование скважин и опытная цементация
При инженерно-геологических изысканиях для обоснования проекта цементации скважины проходят на расстоянии 50 м и даже более друг от друга, и большая часть пород основания остается не разведанной. В связи с этим при устройстве цемен­тационной завесы по ее оси пробуривают и опробуют скважины, располагаемые через 10-15 м друг от друга. В результате уточ­няют геологическое строение основания в створе завесы, опреде­ляют удельное водопоглощение пород основания в разных его местах и на разных глубинах, устанавливают необходимые глу­бину и протяженность завесы. Воду нагнетают при заданном конечном давлении цементации до стабилизации расхода воды. Известно, что чем выше водопоглощение породы, тем более гус­тым раствором можно начинать ее цементацию. Поэтому резуль­таты гидравлического опробования скважин позволяют определить необходимую начальную консистенцию цементационного раствора.

Нагнетание воды в скважину для определения удельного водопоглощения можно выполнять по одной из схем, изобра­женных на рис. 2.8.

Первый способ (рис. 2.8, а) применяют при цементации нис­ходящими зонами, когда бурение каждый раз проводят в преде­лах одной зоны, а второй способ (рис. 2.8, б) - при цементации восходящими зонами, когда скважину пробуривают сразу на проектную глубину. В этих случаях водопоглощение каждой зоны определяют непосредственно перед ее цементацией.

При третьем способе (рис. 2.8, в) водопоглощение породы определяют путем суммарного опробования пробуриваемых по нисходящему способу зон. Уплотнитель в этом случае устанавливают в кровле цементируемой породы (первой зоны). При четвертом способе (рис. 2.8, г) скважину пробуривают на про­ектную глубину завесы, а водопоглощение определяют суммар­но по зонам путем последовательной перестановки снизу вверх передвижного нагнетателя. При третьем и четвертом способах опробование каждой последующей зоны производят совместно с предшествующими. Недостатком этих способов является неточность определения водопоглощения по суммарным, часто неоднородным, зонам.

Схемы гидравлического опробования скважин

Рис. 2.8. Схемы гидравлического опробования скважин
а - при выполнении работ по способу нисходящих зон; б - при выполнении работ по способу восходящих зон; в - суммарное опробование зон пробуренных по нисходяще­му способу с установкой уплотнителя в кровле породы; г - суммарное опробование зон скважины, пробуренной на полную глубину; д - определение водопоглощения на лю­бом участке скважины с помощью двойного уплотнителя; 1-4 - очередность опробо­вания зон  скважины

Водопоглощение на любом участке скважины, пробуренной «частично или на всю проектную глубину, определяют с помощью нагнетателя с двойным уплотнителем (рис. 2.8, д). Этот способ позволяет выделить для испытания участок скважины любой длины и в любом ее месте, проводя испытание дифференциро­ванно в соответствии с геологическим строением зон, а при большом водопоглощении породы позволяет изолировать для испытания участок скважины такой длины, при которой водологлощение будет обеспечено производительностью насоса.

Опытную цементацию проводят на двух-трех характерных участках завесы, для чего на каждом из них проходят ряд из 10-15 скважин. Оптимальное расстояние между скважинами определяют по результатам пробной инъекции в две соседние скважины и контрольную между ними. Сравнивая результаты гидравлических опробований этих трех скважин с величинами поглощения раствора,   определяют  направление,   по   которому
должно быть изменено первоначальное расстояние между сква­жинами.

При устройстве двух- или трехрядной завесы опытную цемен­тацию следует проводить на треугольном фрагменте, представ­ляющем собой элементарную ячейку завесы. При этом раствор нагнетают через три скважины, расположенные в вершинах рав­ностороннего треугольника, а контроль цементации производят через скважину, пройденную в центре треугольника.

Опытная инъекция позволяет выбрать способ производства работ в соответствии с действительными свойствами породы, оп­ределить необходимые начальную и конечную консистенции на­гнетаемых растворов, давление нагнетания и отказа, расстояние между скважинами первой очереди.

Расстояние между скважинами первой очереди выбирают из условия, чтобы раствор, нагнетаемый в одну скважину, не изли­вался в процессе цементации через соседние скважины. Если это обнаружится в процессе нагнетания, то необходимо заглу­шить соседние скважины или вести цементацию одновременно и через эти скважины.

В более трещиноватых породах скважины следует разме­щать на большем расстоянии друг от друга. Однако чем реже расположены скважины, тем большим получается объем заве­сы. Поэтому при выборе оптимального расстояния между сква­жинами следует учитывать как стоимость бурения, так и стои­мость инъецируемого раствора.