Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

ГРАВИЙНАЯ ОБСЫПКА

Для обеспечения нормальной работы фильтров в зарубежной практике бурения скважин на воду широко применяют гравий­ную засыпку кольцевого пространства между фильтром и водо­вмещающей породой. В ЧССР фильтр обсыпают гравием или гранитным щебнем даже в случаях, когда водоносные породы представлены известняками или песчаниками. Межтрубное про­странство выше фильтра при этом тампонируют глиной. Во Франции при сооружении скважин на воду в рыхлых отложени­ях в обязательном порядке применяют гравийную обсыпку. При бурении скважин большого диаметра грейферным способом вокруг фильтрового каркаса создают двух-трехслойную обсыпку с помощью двух обсадных колонн, в кольцевые зазоры которых засыпают гравий различного диаметра. Первый слой формиру­ют на поверхности вместе с фильтровым каркасом. Гравий удерживается вокруг каркаса фильтра с помощью синтетичес­кой пленки, растворяющейся в соляной кислоте после установ­ки фильтра в скважине.

При роторном способе бурения с использованием труб боль­шого диаметра с обратной промывкой водой гравийную обсып­ку создают путем транспортировки ее в призабойную зону по­током обратной циркуляции или свободным осаждением при загрузке материала обсыпки вручную. При этом рекомендуется засыпать гравий мелкими порциями во избежание обвалов сте­нок скважины.

При роторном бурении с прямой промывкой глинистым или другим раствором сначала тщательно очищают ствол от раство­ра и шлама промывкой водой. При бурении скважин на водо­носные горизонты в средне — и крупнозернистых песках приме­няют обсыпку гравием с толщиной слоя обсыпки 60—80 мм. В тонкозернистых, мелких и пылеватых песках каптаж прово­дят при двухслойной обсыпке или мощном контуре из разно­зернистого гравия.

При вскрытии водоносного горизонта мощностью до 8—12 м на глубине до 150 м вращательным способом с прямой промыв­кой иногда гравийный фильтр создают с использованием глад­ких обсадных труб, предотвращающих обрушение стенок сква­жины. Гравий засыпают небольшими порциями с одновремен­ным извлечением труб. При установке фильтров диаметром 152 мм водоносный горизонт вскрывают диаметром 400 мм. Тол­щина гравийной обсыпки при этом составляет 78 мм.

Во Франции иногда используют засыпку гравия в кольцевое пространство между стенками скважины и фильтра в восходя — тем потоке воды. Скорость движения подкачиваемой воды при этом необходимо поддерживать постоянной, непрерывной и не­значительной, чтобы не уменьшить скорости оседания гравийных частиц. По мнению французских специалистов, недостаток это­го метода состоит в том, что при малой скорости восходящего потока глинистая корка на стенках скважины не разрушается, а при большой скорости — разрушается, но засыпаемый гравий не оседает [67]. Для доставки гравия на забой используют также трубки, которые устанавливают между фильтрами и стенками скважины на уровне отстойника. Гравий засыпают вручную или при помощи насоса, по мере роста высоты гравийной обсыпки трубы поднимают. Принудительную подачу гравия иод давлени­ем потока жидкого раствора по затрубному пространству приме­няют при оборудовании фильтрами глубоко залегающих водонос­ных пластов. Работы при этом выполняют в следующем порядке.

После цементирования затрубного пространства эксплуата­ционной колонны водоносный пласт вскрывают долотом с про­мывкой глинистым раствором. При этом устанавливают положе­ние и гранулометрический состав водосодержащих пород. По этим данным уточняют конструкцию фильтровой колонны и со­став гравийной обсыпки. Затем ствол скважины расширяют но­минальным диаметром долота с промывкой облегченным раство­ром, после чего устанавливают фильтровую колонну с промывоч­ными трубками. Устье скважины герметизируют, к скважине под­ключают гравийные бункеры и насос. Поочередно включая бун­керы, гравий закачивают в скважину на облегченном растворе.

В США при бурении скважин в рыхлых отложениях, как и в других странах, широко применяют гравийную обсыпку филь­тров. Предпочтение отдают способам создания мощных конту­ров гравийной обсыпки со значительным превышением диамет­ра частиц материала обсыпки по отношению к диаметру частиц водоносных пород. При бурении скважин ударно-канатным спо­собом уширенный контур создается вследствие применения фильтровой колонны с коническим башмаком. В отличие от ме­тода, распространенного в СССР, фильтровую колонну спуска­ют сразу, без кондуктора и промежуточных колонн, опускаемых до кровли водоносного горизонта.

В некоторых случаях для разработки водоприемной каверны используют способ откачки с одновременной гравийной засып­кой. При этом способе скважину бурят до кровли водоносного горизонта, крепят трубами большого диаметра и цементируют. Затем спускают вторую колонну труб с крупными отверстиями в нижней части и проводят интенсивную откачку с одновремен­ным погружением колонны в водоносный песок и заполнением образовавшейся каверны гравием через межтрубное простран­ство. После прекращения выноса песка внутрь рабочей колон­ны спускают фильтр, а трубы поднимают. Аналогичным спосо­бом оборудуют фильтрами скважины в Канаде.

При неглубоком залегании водоносных горизонтов гравий­ные фильтры создают транспортировкой гравия к призабойной зоне через вспомогательные скважины диаметром 76—102 мм, расположенные концентрически вокруг центральной скважины. Вспомогательные скважины бурят только до кровли водоносных пород. В процессе откачки из центральной скважины засыпают гравий через вспомогательные скважины. Этот метод дорого­стоящий и требует большого расхода гравия. В отечественной практике он был успешно применен Е. Д. Филозовым еще в 1945 г. [39].

При больших глубинах залегания водоносных горизонтов скважину расширяют механическими расширителями или гид­равлическим способом с помощью струйных аппаратов. После установки фильтров гравий засыпают или закачивают с водой в затрубное пространство.

При оборудовании фильтрами скважин в мелких песках для обсыпки в некоторых случаях использовали гравий с соотноше­нием £>50/й50=113. При этом для оборудования 10 скважин бы­ло израсходовано до 400 м3 гравия, который растекался от скважины на расстояние до 8,4 м; суммарный дебит скважин составил 65 л/с при скорости вхождения в обсыпку 5 м/сут [19].

Буровые компании Канады считают, что устройство гравий- но-обсыпных фильтров увеличивает удельные дебиты в крупно­зернистых песках в 2,5—3 раза. Гравийную обсыпку считают це­лесообразным создавать в случае применения фильтров с шири­ной щелей менее 0,25 мм. Для вод, склонных к осадкообразова­нию, этот предел увеличивают до 0,38—0,5 мм. Для обсыпок применяют гравий крупностью в 4—10 раз больше крупности водоносного песка с коэффициентом неоднородности менее 2,5. Толщину гравийной обсыпки принимают равной 76—200 мм. Гравий засыпают в зафильтровое пространство по трубе с на­ружным диаметром не менее 60,3 мм в нисходящем потоке во­ды. При формировании гравийной обсыпки с одновременным извлечением обсадной трубы слой гравия поддерживают на 0,5—3 м выше башмака трубы. Над фильтром создают песча­ную подушку высотой более 9 м для предохранения его от гли­нистых частиц кровли. Кольцевой зазор вокруг фильтра при этом должен быть не менее 50 мм.

Эффективные современные способы вскрытия водоносных пластов и установки фильтров являются важнейшими составны­ми элементами сооружения высокопроизводительных и надеж­ных в эксплуатации гидрогеологических скважин. При вскры­тии пласта нарушается естественное состояние водоносного пла­

ста в призабойной зоне и изменяются его естественные фильтра­ционные свойства. Их изменение во многих случаях является процессом необратимым и последующие меры по восстановле­нию проницаемости лишь частично достигают поставленной це­ли. Поэтому своевременное принятие мер по предотвращению или уменьшению кольматации в процессе вскрытия пласта яв­ляется одной из основных предпосылок высококачественного сооружения скважин на воду.

Наиболее эффективным при вскрытии пластов вращатель­ным способом с прямой и обратной промывкой является при­менение в качестве промывочной жидкости пресной воды, рас­падающихся и меловых растворов, а также растворов с добав­ками водорастворимых неионогенных ПАВ, шлака или полифос­фатов (кислый пирофосфат, тетраполифосфат, фосфорно-кис­лый натрий), стимулирующих положительные свойства промы­вочных жидкостей.

При вращательном бурении значительный эффект вскрытия водоносных пластов достигается применением обратной промыв­ки водой, а при ударном —- вскрытие пласта фильтровой ко­лонной с коническим башмаком и одновременной гравийной обсыпкой. Бурение с обратной промывкой водой целесообразно применять также при вскрытии пластов, представленных мелки­ми и тонкозернистыми песками с низкой водоотдачей. В легко — размываемых песках эффективно применять гидравлический способ вскрытия пласта. Перспективным является использова­ние при бурении скважин большого диаметра в рыхлых и круп­нообломочных породах грейферного способа вскрытия пласта, а при бурении скважин нормального диаметра в рыхлых скаль­ных грунтах — турбинного с гибкой колонной труб.

Многолетний опыт использования различных типов фильтров и анализ результатов наблюдений за эксплуатацией скважин в различных условиях показывает, что из разнообразных типов и конструкций фильтров в настоящее время при бурении скважин с продолжительным сроком эксплуатации на водоносные гори­зонты в рыхлых отложениях наиболее приемлемы фильтровые каркасы из антикоррозийных материалов с горизонтальными щелевыми отверстиями или отверстиями типа «мост» и гравий­ная обсыпка. Гравийная — обсыпка при этом более эффективна по сравнению с другими материалами и обеспечивает надеж­ную и продолжительную работу скважин. Фильтры из сеток обладают высоким фильтрационным сопротивлением, склонны к кольматации и не могут быть рекомендованы при сооружении скважин для длительной эксплуатации. Для каптажа водонос­ных горизонтов в мелких, средне — и тонкозернистых песках скважинами ограниченного срока эксплуатации эффективно применение фильтров с коническими отверстиями.

Фильтры в скважинах, оборудованных на водоносные гори­зонты в рыхлых, скальных и неоднородных по литологии водо­носных породах, необходимо устанавливать только в случаях, если в конкретных гидрогеологических условиях невозможно построить бесфильтровую скважину.

В зависимости от геометрических характеристик скважин и глубины установки гравийно-обсыпные фильтры можно созда­вать путем транспортировки материала обсыпки в нисходящем или восходящем потоке воды и свободным осаждением. Струк­тура гравийно-обсыпных фильтров наиболее совершенна при создании слабого восходящего потока воды.

Оставить комментарий