Конструкции скважин
Конструкция скважин должна отвечать следующим требованиям:
•/ обеспечивать отбор запланированного объема воды;
V предотвращать перетоки подземных вод по затрубному пространству;
✓ обеспечивать устойчивость стенок скважины от обрушения и поглощения промывочной жидкости;
•/ осуществлять гидрогеологическое опробование и наблюдения;
•/ иметь минимальную металлоемкость;
■/ обеспечивать проведение различных технологических операций в скважине.
Количество обсадных колонн и интервалы их спуска определяют гидрогеологическими условиями бурения, глубиной скважины и ее целевым назначением. Различают следующие виды колонн: направляющая, кондуктор, техническая (промежуточная), эксплуатационная, фильтровая.
В скважинах глубиной до 200—300 м функции направления выполняет кондуктор. В эксплуатационной колонне размещают средства для водоподъема.
Промежуточные обсадные колонны используются для перекрытия отдельных горизонтов и перекрытия зон поглощения промывочной жидкости; изоляции достигают путем тампонирования затрубного пространства. Типовые конструкции скважин на воду приведены на рис. 9.2.
В глубоких скважинах промежуточную колонну можно устанавливать в виде хвостовика без вывода ее к устью, и, чтобы исключить переток пластовой воды в эксплуатационную колонну, на верхней части хвостовика устанавливают сальник.
При эксплуатации пласта, представленного устойчивыми породами, фильтр не устанавливают. Фильтр, как правило, устанавливают впотай (см. рис. 9.2, а, д), что позволяет заменять его. Верхняя часть фильтра должна быть оснащена сальником, который препятствует перетоку пластовой жидкости в эксплуатационную колонну по меж — трубному зазору. Фильтры опускают на бурильных трубах, соединение — на левой резьбе либо с помощью специального ключа.
В наблюдательных скважинах фильтровая колонна одновременно является и эксплуатационной (рис. 9.3). Одноколонная конструкция не позволяет производить замену фильтра в случае его выхода из строя.
В глубоких скважинах, предназначенных для добычи промышленных и минеральных вод, используют схему, когда эксплуатационная
|
|
|
|
|
Рис. 9.2. Типовые конструкции скважин на воду: |
|
/ — кондуктор; 2— эксплуатационная колонна; 3— муфта для соединения с бурильной колонной; 4— сальник; 5—рабочая часть фильтра; 6—отстойник; 7—тампонажный камень; 8— водоносный пласт; 9 — техническая колонна; /0—перфорационные каналы; // — гравий |
колонна цементируется на всем интервале продуктивного пласта, а за — тем с помощью специальных перфораторов или пескоструйных аппаратов простреливается (см. рис. 9.2, б).
Скважины, сооружаемые установками с обратной промывкой, предусматривают установку в зоне продуктивного пласта гравийной обсыпки (см. рис. 9.2, в).
Для исключения перетоков подземных вод по зазорам между обсадной колонной и стенками скважины предусматривается тампонаж цементным раствором. В разведочных скважинах в качестве тампонажного материала можно использовать жирную глину.
Диаметр долота под обсадную колонну подбирают по формуле
|
Рис. 9.3. Схема конструкции наблюдательной скважины на первый водоносный пласт: 1 — оголовок; 2 — фильтровая колонна; 3— глинистый или цементный замок; 4 — фильтр; 5—отстойник |
Дд>А, + 28, (9.4)
где Д, — диаметр долота, мм; Д, — диаметр муфты обсадной колонны, мм; 5 — толщина кольца цементного затвора, мм, 8 > 20— 25 мм.
Для обеспечения концентрического расположения обсадных колонн и фильтра в скважине используют направляющие фонари.
С целью уменьшения нагрузки обсадные колонны можно спускать с обратным клапаном, который устанавливают в нижней части. Обратный клапан не пропускает жидкость из скважины внутрь обсадных труб, поэтому колонна теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная ею жидкость; чтобы обеспечить спуск такой колонны, в нее доливают периодически жидкость.
При спуске обсадных труб в скважину рекомендуется ствол скважины предварительно проработать долотом соответствующего диаметра с вращением и промывкой.
Для увеличения водозахватной поверхности в зоне пласта применяют различные расширители механического или гидравлического типа. Для поддержания разработанной каверны в нее нагнетают гравий. Такие скважины характеризуются высокими технико-экономическими эксплуатационными показателями. Количество и глубина спуска обсадных колонн зависят от гидрогеологических условий и целевого назначения скважин.
Скважины ударного бурения характеризуются многоколонными конструкциями (рис. 9.4).
В разведочных гидрогеологических и поисковых скважинах обсадные колонны изолируют с помощью временного тампонажа или специальных пакеров — это позволяет извлекать обсадные трубы после испытания пластов. Все ликвидируемые скважины подлежат ликвидационному тампонажу.