Teplomarcet.ru

Про Тепло дома
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементация затрубного пространства скважины на воду

Цементация затрубного пространства скважины на воду

Чтобы отсечь от основного водоносного горизонта, вскрытого во время бурения скважины, верхнележащие водонасыщенные породы и верховодку и предотвратить проникновение в горизонт с питьевой водой загрязненных вод с поверхности, необходимо герметизировать затрубное пространство. Для этого специальные вяжущие растворы закачиваются в зазор между обсадной колонной и стенкой шахты скважины – проводят цементирование затрубного пространства.

Иногда процесс герметизации или разобщения водоносных пластов неверно называют тампонажем. Нужно различать эти два понятия: тампонаж скважины по своей сути – это ничто иное как ликвидация источника водоснабжения, когда путем тампонирования обсадной трубы цементным или густым глинистым раствором полностью перекрывается водоприток воды из водонасыщенного пласта.

Методы герметизации затрубного пространства

Цементация скважины дополнительно укрепляет обсадную колонну, снижая риск ее деформации и появления течи в стыках из-за сдвига и давления грунтов. Перед началом работ по герметизации выполняется ряд обязательных процедур:

  • Анализ скважины, в процессе которого измеряется глубина скважины и величина зазора между стенками шахты и обсадной колонной. Проверяется геометрия всей конструкции. Выясняются характеристики грунтов – типы пород, пористость, трещиноватость и иные геологические и гидрогеологические свойства.

Учитывая, что цементирование затрубного пространства – процесс необратимый, нельзя допускать ошибки во время герметизации, так как исправить нарушения не удастся, что приведет к изменению в худшую сторону функциональности водозаборного сооружения. Это значит, что выполнять работу по цементированию скважины должны профессиональные бурильщики, причем на базе проработанных проектных решений.

Рабочий раствор для герметизации скважины

С учетом геологических особенностей участка определяется тип смеси для цементации. Цементно-песчаный раствор применяется для герметизации затрубного пространства скважины, пробуренной в глинистых породах. Пористые грунты требуют использования смесей с добавлением волокнистых материалов, таких как асбест, или битума. Применение стандартной цементно-песчаной смеси приведет к тому, что пористые породы поглотят значительный объем раствора. Это обусловит значительный перерасход строительных материалов.

Технология герметизации скважины

Основные способы цементирования:

  • Один из самых простых методов – прямая закачка смеси в затрубное пространство, когда раствор самотеком заполняет свободный зазор за счет гравитационных сил. Недостатком методики можно считать возможное образование пустот, когда смесь не полностью заполняет пространство между обсадной трубой и стенкой шахты.
  • Обратная герметизация – более приемлемый вариант. Технология подразумевает подачу раствора непосредственно в обсадную колонну, и смесь заполняет затрубное пространство снизу вверх. Для отсечения водоносного пласта используется специальная диафрагма.

Для глубоких скважин разработана схема поэтапной цементации. Требования к образовавшемуся цементному слою:

  • отсутствие пустот;
  • механическая прочность;
  • адгезия с поверхностями;
  • способность противостоять напору грунтовых вод, возможно, содержащих агрессивные растворы химических веществ.

Оборудование для герметизации скважин

Для выполнения процедуры цементации затрубного пространства применяются различные агрегаты, в том числе:

  • цементно-смесительное оборудование для приготовления смеси;
  • агрегаты для подачи раствора под требуемым давлением;
  • оборудование для промывки скважины от следов бурового раствора, снижающего адгезионные свойства цементирующей смеси.

На всех этапах проведения процедуры цементирования затрубного пространства и герметизации скважины необходимо жестко соблюдать технологию выполнения операций, чтобы обеспечить качественный результат.

Цементация затрубного пространства комплектом бурового оборудования и цементационной установкой: при ударно-канатном бурении, глубина посадки цементируемой колонны до 200 м

В расценке указаны прямые затраты работы на период марта 2014 года для города Москвы, которые рассчитаны на основе нормативов 2014 года с дополнениями 1 путём применения индексов к ценам используемых ресурсов. Индексы применялись к федеральным ценам 2000 года.
Использованы следующие индексы и часовые ставки от «союза инженеров-сметчиков»:
Индекс к стоимости материалов: 7,485
Индекс к стоимости машин: 11,643

Читайте так же:
Помольное оборудование производства цемента

Используемые часовые ставки:
В скобках указана оплата труда в месяц при данной часовой ставке.
Часовая ставка 1 разряда: 130,23 руб. в час (22 920) руб. в месяц.
Часовая ставка 2 разряда: 141,21 руб. в час (24 853) руб. в месяц.
Часовая ставка 3 разряда: 154,46 руб. в час (27 185) руб. в месяц.
Часовая ставка 4 разряда: 174,34 руб. в час (30 684) руб. в месяц.
Часовая ставка 5 разряда: 200,84 руб. в час (35 348) руб. в месяц.
Часовая ставка 6 разряда: 233,96 руб. в час (41 177) руб. в месяц.

Перейдя по этой ссылке, Вы можете посмотреть данный норматив рассчитаный в ценах 2000 года.
Основанием применения состава и расхода материалов, машин и трудозатрат являются ГЭСН-2001

ТРУДОЗАТРАТЫ

НаименованиеЕд. Изм.Трудозатраты
1Затраты труда рабочих-строителей Разряд 3,8чел.-ч118,13
2Затраты труда машинистов (справочно, входит в стоимость ЭМ)чел.-ч72,84
Итого по трудозатратам рабочихчел.-ч118,13
Оплата труда рабочих = 118,13 x 170,36Руб.20 125,10
Оплата труда машинистов = 12283,36 (для начисления накладных и прибыли)Руб.12 283,36

Спуск и подъём на перевал Кату-Ярык советы.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

ШифрНаименованиеЕд. Изм.РасходСт-сть ед.
Руб.
Всего
Руб.
1010101Автоцементовозы 13 тмаш.-ч0,941422,541 337,19
2100304Установки и станки ударно-канатного бурения прицепные, глубина бурения до 200 м, грузоподъемность 3,2 тмаш.-ч35,951994,3371 696,16
3101002Установки цементационные автоматизированные 15 м3/чмаш.-ч35,95935,5233 631,94
4400080Автоцистернамаш.-ч0,381422,54540,57
ИтогоРуб. 107 205,86

РАСХОД МАТЕРИАЛОВ

ШифрНаименованиеЕд. Изм.РасходСт-сть ед.
Руб.
Всего
Руб.
1999-9901МАТЕРИАЛЫ (см. примечание)0,00
ИтогоРуб. 0,00

ВСЕГО ПО РАСЦЕНКЕ: 127 330,96 Руб.

Вы можете посмотреть данный норматив рассчитаный в ценах 2000 года. перейдя по этой ссылке

Расценка составлена по нормативам ГЭСН-2001 редакции 2014 года с дополнениями 1 в ценах марта 2014 года.
Для определения промежуточных и итоговых значений расценки использовалась программа DefSmeta

Технология затрубной цементации скважин

Некоторые конструкции скважин и условия бурения требуют цементации скважин, точнее затрубного пространства между обсадной колонной и грунтовой стенкой скважины. Цементация призвана укрепить скважину, повысить уровень герметизации, в результате — продлить срок службы водозаборной системы.

Как цементируют скважину?

Для цементации скважины используется тампонажный раствор. В отличие от бурового раствора, облегчающего процесс бурения, тампонажный раствор превращается в твердое тело. Благодаря этому обсадная колонна крепится к стенка скважины. Такое техническое решение делает во много раз прочнее всю конструкцию.

Известно несколько методов цементации, каждый из которых содержит следующие основные этапы:

  • приготовление тампонажного раствора
  • подача раствора в затрубное пространство одним из способов
  • твердение тампонажной смеси
  • проверка качества тампонажа

technolog zatrub cementac cement.png

тампонажный цемент

Учитывая важность и высокую сложность предстоящего процесса, перед началом тампонирования обязательно составляется схема будущих работ. Схема составляется с учетом конструкции скважины, характеристик грунта, в котором было произведено бурение, протяженности участка тампонирования, марка тампонажного раствора и многое другое. Все параметры обязательно проверяются инженерным расчетом, так как неправильно сделанное тампонирование способно навсегда вывести скважину из строя и тогда уже придется применять ликвидационное тампонирование, цель которого защита водоносного горизонта от загрязнений с поверхности и из промежуточных геологических слоев. Кроме теоретических расчетов всегда учитывается опыт тампонирования скважин, проведенный в сходных условиях. Кроме упрочнения и герметизации скважины цементация позволяет удалить буровой раствор, смесь раствора с буровым шламом и другие жидкости (например, промывочную жидкость) из затрубного пространства.

Читайте так же:
Плиты пенопласт с цементом

Как тампонажный раствор попадает в скважину?

Цементировочная смесь может быть доставлена в затрубное пространство скважины несколькими способами, для чего используется различное оборудование.

Прямая подача

Тампонажный раствор подается непосредственно внутрь обсадной колонны. Далее смесь через нижнюю часть скважины — так называемый башмак — проникает в затрубное пространство и заполняет его, поднимаясь между внешней поверхностью обсадной колонны и грунтовой стенкой выработки. Чаще всего используется прямая подача цементировочной смеси.

technolog zatrub cementac dve probki.png

цементация скважины с двумя пробками

Для контроля положения массы тампонажного раствора применяют две пробки. Находясь между этими пробками раствор опускается внутри обсадной колонны до нижней части скважины. Затем в колонну под давлением закачивается жидкость, которая давит на верхнюю пробку, которая в свою очередь как поршень передает давление тампонажному раствору и раствор через нижнюю часть скважины попадает в затрубное пространство. Существует более простой вариант затрубной цементации скважины с использованием одной пробки. Давление жидкости контролируется по манометру.

technolog zatrub cementac dve probki 02.png

цементация затрубного пространства завершена

Обратная подача

При обратной подаче тампонажный раствор сначала попадает в затрубное пространство, опускаясь снаружи вдоль обсадной колонны.

Одноступенчатое цементирование

При одноступенчатом цементировании весь объем тампонажного раствора доставляется за один цикл. Например, так происходит при цементировании скважины с помощью одной или двух пробок с прямой подачей раствора.

Одноступенчатое цементирование

При одноступенчатом цементировании весь объем тампонажного раствора доставляется за один цикл. Например, так происходит при цементировании скважины с помощью двух пробок с прямой подачей раствора.

Двухступенчатое цементирование

technolog zatrub cementac pakers.png

пакеры для двухступенчатого и манжетного цементирования

Данный вид цементирования сложнее в реализации и применяется при большой глубине скважины. Большая глубина увеличивает сопротивление, что затрудняет продавливание вязкого тампонажного раствора вдоль всей скважины за один проход. Потребовалось бы слишком высокое давление, что не всегда можно использовать без риска нарушить конструкцию скважины или характеристики геологических слоев в результате поглощения цементирующего раствора. Для компенсации большой глубины скважины используется метод манжетного цементирования. Манжеты ограничивают продвижение тампонажной смеси, организуя отдельные цементные кольца в затрубном пространстве, защищают продуктовый пласт от попадания смеси, позволяют цементировать скважину отдельными участками.

Оборудование для цементирования скважины

Какое оборудование понадобится для проведения цементации скважины?

  • смесительная установка для приготовления тампонажного раствора и других технологических жидкостей
  • цементировочный насос, задача которого нагнетать тампонажную смесь в скважину и продавить ее при определенном давлении
  • насосная установка для нагнетания в скважину рабочих жидкостей
  • цементировочная головка
  • муфта ступенчатого цементирования
  • гибкие стальные шланги

technolog zatrub cementac oborudovanie.png

оборудование для затрубной цементации скважины

Советы буровиков

Состав тампонажного раствора подбирается в зависимости от структуры и свойств геологических слоев, в которых пробурена скважина. Плотность затрубной цементации можно повысить, если использовать раствор, который увеличивается в объеме. Если порода пористая, с высоким коэффициентом поглощения, то обычный раствор использовать нельзя, так как неизбежен его перерасход. Вместо заполнения затрубного пространства тампонажная смесь под давлением будет уходить в стороны от скважины. В такой ситуации рекомендуется применять тампонажный раствор с волокнистым наполнителем. В качестве наполнителя могут выступать многие натуральные или искусственные волокносодержащие материалы.

Перед цементацией затрубного пространства скважины не только выбирается тампонажный раствор и метод цементации, но также проверяется все оборудование в условиях максимального рабочего давления и производительности при подаче смеси.

Читайте так же:
Что такое цементный элеватор

Предварительно скважина и затрубное пространство должны быть промыты водой для очистки от шлама, оставшегося после бурения. Без промывки крупные куски породы, оставшиеся после бурения, помешают равномерному заполнению объема тампонажным раствором, что в будущем может привести к повреждению конструкции скважины.

Приложение N 24. Герметизация скважин и проверка качества герметизации

1. Обустройство дегазационных скважин осуществляется с помощью оборудования обвязки скважин, которое обеспечивает подачу промывочной жидкости при бурении и герметизацию устьев скважин.

2. Для увеличения эффективности дегазации и получения пригодной для использования высококонцентрированной метановоздушной смеси устье каждой дегазационной скважины герметизируется. Герметизация устьев скважин производится при помощи специальных паккеров или цементацией обсадных труб.

3. Для герметизации устьев скважин применяется цементно-песчаный раствор в соотношении цемент:песок =1:1 марки цемента 400 или 500, количество воды определяется в зависимости от назначения и типа скважины.

4. Длина герметизации определяется глубиной зоны растрескивания массива угля или породы. При бурении в ненарушенном массиве герметизация проводится на 6-10 м, при бурении скважин вблизи выработанных пространств на — 20 м и более.

5. Технология герметизации дегазационных скважин цементным раствором.

5.1. Устье пробуренной до начала подработки пласта дегазационной скважины разбуривается на длину герметизации до диаметра 115-130 мм. В разбуренную часть вставляется обсадная труба с приваренными с внешней стороны металлическими бортиками, обеспечивающими правильную центровку трубы в скважине. У устья скважины обсадная труба расклинивается деревянными клиньями. Затрубное пространство у устья скважины тампонируется с применением вяжущего раствора. Через нагнетательную трубку длиной до 2 м и диаметром 42 мм в кольцевое затрубное пространство подается цементный раствор (Т:Ж = 1:5) (отношение твердого к жидкому в цементном растворе частей). После затвердения раствора производится окончательная цементация обсадной трубы. Цементный раствор (Т:Ж = 1:8 — 1:10) подается в затрубное пространство до тех пор, пока не потечет в штрек через обсадную трубу. После затвердевания раствора скважина присоединяется к газопроводу.

Этим же способом герметизируются скважины, буримые в два приема, первоначально на глубину герметизации и затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную длину (с бурением скважины через обсадную трубу). Обсадная труба состоит из отрезков длиной по 1,5-1,7 м, расстояние между центрирующими трубу бортиками принимается 1-1,3 м.

5.2. При небольшой длине герметизируемой части скважины в условиях крепких нетрещиноватых пород после установки обсадной трубы разбуренное до диаметра 115-130 мм устье скважины тампонируется с применением вяжущего раствора. После затвердения затампонированной части затрубного пространства устья скважины в кольцевое затрубное пространство подается герметизирующий состав до тех пор, пока не заполнится все тампонируемое пространство.

5.3. Тампонаж трещин в массиве пород в зоне герметизации устья скважины для цементации обсадной трубы производится с помощью бурового станка. В скважину, пробуренную диаметром 130 мм на длину герметизации (6-10 м) вставляется обсадная труба, внутренний диаметр которой больше, чем окончательный диаметр скважины. Обсадная труба центрируется в скважине при помощи приваренных бортиков. Устье дегазационной скважины тампонируется и в затрубное пространство по загнутой на конце трубке подается раствор (Т:Ж= 1:10). После затвердевания цементного раствора в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня, подаваемого буровым станком, нагнетается цементный раствор (Т:Ж = от 1:2 до 1:4). Этот же способ применяется в основном для герметизации нисходящих угольных и породных скважин.

Читайте так же:
Чем очистить песчаник от цемента

6. Герметизация восстающих угольных скважин производится по 5.1 или 5.2. Работы по герметизации дегазационной скважины проводятся после разбуривания герметизируемого ее участка. Разбуривание устья восстающих угольных скважин с диаметра 76-97 мм до диаметра 132 мм производится на глубину до 10 м. В разбуренную часть скважины до упора устанавливается обсадная труба внутренним диаметром 75-100 мм и две трубки длиной по 10 м и диаметром 25 мм. На верхнем конце обсадной трубы устанавливается фланец с двумя отверстиями для трубок для подачи цементного раствора (Т:Ж = 1:6 — 1:8) в кольцевое затрубное пространство и выпуска воздуха из него.

7. При герметизации нисходящих угольных и породных скважин цементный раствор подается в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня или самотеком. В последнем случае скважина до надрабатываемого пласта (газоносной трещиноватой породы) бурится в два приема: сначала на глубину герметизации, а затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную глубину. Для цементации обсадной трубы на ее конце устанавливается стальное кольцо с резиновым уплотнителем, препятствующее вытеканию цементного раствора (Т:Ж = 1:3 — 1:5) внутрь обсадной трубы.

8. Дегазационные скважины, пробуренные в неустойчивых породах от участка герметизации до устойчивых пород, обсаживаются перфорированными трубами.

9. При бурении скважин из полевых или групповых выработок через выработанное пространство устья скважин герметизируются следующим способом в два этапа. Проводится герметизация устья скважины. Для герметизации устья скважины скважина разбуривается, в нее вставляется и цементируется обсадная труба диаметром 75-100 мм и длиной до 10 м. Затем в обсадную трубу вводится внутренняя труба диаметром 50 мм на длину скважины, пробуренной через обрушенные и нарушенные трещинами породы междупластья. На расстоянии 10 м от верхнего конца внутренней трубы снаружи устанавливается резиновая манжета. По внутренней трубе подается цементный раствор. Раствор заполняет затрубное пространство до манжеты, перекрывающей затрубное пространство между внутренней трубой и стенками скважины.

10. Цементный раствор подается в затрубное пространство вручную или при помощи шламового насоса с механическим приводом.

11. Длина обсадной трубы должна быть такой, чтобы верхний конец трубы был углублен в нетрещиноватый массив на 10 м по длине скважины. Вручную раствор может подаваться при помощи поршневого насоса.

12. Герметизация устьев пластовых скважин проводится герметизатором ГСХУ. Технология ведения работ по герметизации пластовых скважин герметизатором ГСХУ.

12.1. Скважину бурят на проектную длину. Устье скважины разбуривается 93-97 мм на длину 3,5-7,5 м.

12.2. Герметизации устья коротких скважин производится кондуктором, выполненным из цельной пластиковой трубы.

12.3. Герметизация устья длинных скважин производится составной трубой, отрезки которой соединяются между собой металлическими муфтами длиной 200 мм и фиксируются резиновой манжетой. Крепление муфты и манжеты производится непосредственно во время установки составной трубы в скважину.

12.4. На конец трубы одевается уплотнительная резиновая манжета.

12.5. Труба с уплотнительной манжетой вводится в скважину. Длина трубы, не введенной в скважину, составляет не более 400 мм.

12.6. На невведенный участок трубы устанавливается вторая уплотнительная манжета. Расстояние между манжетами — не более 50 мм.

12.7. Труба вводится в скважину с таким расчетом, чтобы расстояние от устья скважины до второй установленной манжеты составляло не менее 50 мм, а свободный конец трубы — 300 мм.

Читайте так же:
Чем оттереть бетон от кирпича

12.8. В околотрубное пространство за первой от устья скважины резиновой манжетой через отверстие вводится металлическая трубка, и по ней подается герметизирующий состав.

12.9. Подача герметизирующего состава производится ручным насосом. Количество полиуретанового клея определяется в зависимости от длины трубы.

12.10. После подачи герметизирующего состава металлическая трубка извлекается.

13. Для герметизации устьев скважин используются:

пластиковые дегазационные трубы;

пластиковые армированные соединительные трубы;

герметизирующие резиновые и пенопластовые манжеты;

пены для заполнения пространства между стенкой скважины и обсадной трубой.

14. Число труб, используемых для герметизации устья дегазационной скважины, определяется глубиной герметизации. В стыках труб размещаются расширяющие резиновые втулки или прокладки. Резиновые герметизирующие манжеты устанавливаются в стыках труб у устья скважины и в верхней/нижней части обсадной трубы.

15. Определение мест подсосов воздуха (притечек) в скважину производится после герметизации скважины, а также в тех случаях, когда содержание метана в участковом газопроводе или эффективность дегазации ниже принятых в проекте.

16. Места подсосов воздуха определяются при измерении расхода газовоздушной смеси из скважины и содержания метана в скважине.

17. Отбор проб газа из скважины производят с помощью специального зонда (рисунок 1). В его комплект входит тройник с патрубками 2 и 3. Патрубок 2 служит для ввода в скважину штанг 8, а патрубок 3 для соединения скважины 6 с газопроводом 4.

На конце патрубка 2 имеется уплотнительный элемент 7, препятствующий подсосам воздуха в скважину при перемещении штанг. Штанги 8 соединяются муфтами. На первой штанге установлено газоотборное устройство 9. Для отбора проб газа в комплекте зонда имеется гибкая трубка 10, намотанная на катушку 11, двухклапанный насос 12 и камера 13.

18. Работы по зондированию скважины выполняют в следующем порядке. С помощью диафрагмы, установленной на обсадной трубе, измеряют расход газовой смеси, содержание в ней метана и разрежение. Затем отключают скважину от газопровода, снимают патрубок с диафрагмой и на его месте крепят к обсадной трубе 5 тройник 1. Патрубок 3 с помощью гофрированного шланга 14 соединяют с газопроводом 4. Через уплотнительный элемент 7 вводят первую штангу с газоотборным устройством 9. Гибкую трубку 10 соединяют с газоотборным устройством и крепят к штангам.

Всасывающий патрубок насоса 12 соединяют со свободным концом гибкой трубки 10, а нагнетательный — с камерой 13. Зонд готов к работе.

Открывают задвижку 15 и отбирают пробы газа для определения концентраций метана из характерных пунктов скважины (см. рисунок 1), перемещая газозаборное устройство по скважине и наращивая штанги. Проба, набранная в камеру, анализируется на месте, например, с помощью интерферометра ШИ-12. В каждом пункте отбирают не менее двух проб. Если они отличаются не более чем на 4%, то результаты усредняются. При большем различии измерение повторяется.

Определение концентраций метана и производится в нижней и верхней частях обсадной трубы, концентрации метана — на расстоянии 0,5 м от верхнего конца обсадной трубы, концентрации метана — на расстоянии 20-25 м от устья скважины.

19. По результатам измерений рассчитывают подсосы воздуха в скважину на интервалах измерений концентраций и и . Результаты с погрешностью измерения содержания метана менее 4% следует считать одинаковыми. Подсосы воздуха , , в скважину на интервале измерений концентраций и рассчитывается:

Подсосы воздуха , , в скважину на интервале измерений концентраций и рассчитывается:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector