Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Крепление геотехнологических скважин

К обсадным трубам для крепления и оборудования геотехнологи­ческих скважин предъявляют специфические требования, связанные с условиями сооружения и эксплуатации скважин:

■/ достаточная механическая прочность в условиях горного давле­ния и гидродинамических нагрузок;

■/ стойкость материала труб к химически агрессивным средам (рабочим и продуктивным растворам);

■/ сохранение прочностных свойств при работе в условиях низких и высоких температур;

✓" надежное сцепление с различными тампонажными и гидроизо­ляционными материалами;

✓ надежность в работе и высокая герметичность соединений труб; ■/ невысокая стоимость труб. Правильный выбор типа труб для обсадных и эксплуатационных колонн геотехнологических скважин оп­ределяет работоспособность и срок службы скважин.

В настоящее время для крепления и оборудования геотехнологи­ческих скважин широко применяют стальные (в том числе из нер­жавеющей стали) и полиэтиленовые трубы. Реже используют поли­пропиленовые, винипластовые, бипластмассовые, фанерные и сталь­ные трубы, покрытые эмалью или футерованные полиэтиленом. В ста­дии внедрения находятся стеклопластиковые и металлопластовые трубы.

Стальные трубы широко применяют в качестве обсадных и экс­плуатационных колонн при сооружении технологических скважин для подземного растворения солей, подземной выплавки серы, скважин­ной гидродобычи, а также при обсадке и оборудовании различных вспомогательных скважин (баражные, гидроразрыва пластов, водопо­низительные и др.).

При добыче металлов методом подземного выщелачивания с ис­пользованием кислотных растворителей стальные трубы из обычной стали применяют в качестве обсадных, защитных колонн. В процессе освоения и эксплуатации технологических скважин они должны быть изолированы от контакта с продуктивными и рабочими растворами.

При добыче металлов методом подземного выщелачивания с ис­пользованием кислотных растворителей наиболее полно требованиям технологии оборудования скважин отвечают трубы из коррозионно — стойкой стали (ГОСТ 9940—81). Однако применение труб из нержа­веющей стали для крепления и оборудования технологических сква­жин ПВ ограничено вследствие высокой их стоимости. В настоящее время трубы из нержавеющей стали применяют только для изготов­ления фильтров глубоких скважин и скважинного оборудования, а так­же в качестве раствороподъемных колонн.

Опыт эксплуатации технологических скважин подземного выщела­чивания показал, что применение труб из обычных сталей позволяет значительно снизить стоимость работ, поэтому проводят исследования, направленные на повышение коррозионной стойкости труб, изготов­ленных из обычных сталей. Одним из наиболее эффективных направ­лений улучшения коррозионной стойкости материала труб является использование покрытий поверхности труб кислотостойкими оболоч­ками (эмаль, футерование пластмассами, использование лаков и т. д.)

Трубы из неметаллических материалов. Наиболее широко применя­ют трубы, изготовленные из полимеров, стеклопластика, фанеры, а также различные типы труб, составленные из разнородных материа­лов (металлопластовые, бипластмассовые и др.).

Трубы из полимерных материалов находят широкое применение при сооружении технологических скважин подземного выщелачива­ния с использованием кислотных растворителей в качестве обсадных и эксплуатационных колонн, напорных трубопроводов для подачи сжа­того воздуха и рабочих растворов в скважину, а также в качестве раст­вороподъемных труб.

Трубы из полимерных материалов обладают высокой химической стойкостью при работе в различных агрессивных средах, достаточной механической прочностью, возможностью механической и тепловой обработки. Важным преимуществом труб из полимеров является низ­кий коэффициент трения, что позволяет предотвратить отложения различных веществ на стенках труб и снизить сопротивления при движении растворов. Они обладают также низкими диэлектрически­ми показателями и высокой стойкостью против электрохимической коррозии.

Вместе с тем трубы из полимерных материалов имеют некоторые недостатки, которые необходимо учитывать при эксплуатации:

— низкие адгезионные свойства полимерных труб приводят к не­достаточному сцеплению цементных и других растворов с поверхно­стью труб, что способствует ухудшению гидроизоляции зон движения растворов и требуют разработки специальных мероприятий;

— механическая прочность труб из полимеров уменьшается при увеличении температуры и нагрузок;

— величина деформации полимерных труб и их работоспособ­ность сильно зависят от температуры окружающей среды, при кото­рой осуществляют эксплуатацию труб;

— физико-механические свойства труб из полимеров под влияни­ем солнечной радиации ухудшаются с течением времени, т. е. наблю­дается старение материала труб, в результате чего увеличиваются их жесткость и хрупкость.

Применяемые в настоящее время для производства труб пластмас­сы условно можно разделить на две группы: пластмассы для крупно- тоннажных производств труб и соединительных деталей и пластмассы для производства труб специального назначения. К первой группе от­носят пластмассы на основе полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена (ПП), акрилнитрилбутадиенстирола (АБС), ко второй — пластмассы на основе полибутана (ПБ), фторсодержащих полимеров, хлорированного поливинилхлорида (ХПВХ), полиметил метакрилата (ПМ), полистирола (ПС), полиамида (ПА), поликарбоната (ПК) и ряда дру­гих полимеров. Наиболее широкое распространение получили трубы из полиэтилена и поливинилхлорида.

В технической литературе можно встретить обозначение полиэти­лена по технологическим условиям его производства (давление и тем­пература) или по плотности: полиэтилен низкого давления ПНД (раз­личают полиэтилен высокой плотности ПВП и полиэтилен средней плотности ПСП), полиэтилен высокого давления ПВД (он же поли­этилен низкой плотности ПНП).

В табл. 12.1 приведены основные параметры полимерных материа­лов, используемых для производства труб.

Широкое применение таких полимерных материалов первой груп­пы, как ПНД, ПВД и ПВХ, объясняется тем, что более 90 % всех используемых трубопроводных систем предназначены для эксплуата­ции при нормальных температурах и давлениях, не превышающих 1 МПа, или для работы в безнапорном режиме.

Максимальная температура при эксплуатации труб на основе ПНД и ПВХ составляет 50—60 °С. При эксплуатации труб на основе ПП она может быть увеличена на 10—15°С и более. Полимеры на базе ПСП используют в первую очередь при производстве труб для газо­распределительных сетей, а также длинномерных труб повышенной гибкости, используемых, например, в оросительной технике.

К трубам специального назначения относят трубы с повышенной теплостойкостью, изготовляемые из полибутана, модифицированного

Показатели

Значение показателей для материала

пнд

(ПВП)

пнд

(ПСП)

пвд

(ПНП)

пвх

ПП

ПБ

ПВДФ

ПА

Плотность,

г/см3

0,94-0,96

0,93-0,94

0,91-0,93

1,4

0,91

0,92

1,78

1,1

Предел текуче­сти при растя­жении, МПа

20-30

15-18

10-12

50-56

25-28

17-19

57-60

35

Удлинение при разрыве, %

800

800

600

50

350

300

20

100

Модуль упруго­сти, МПа

900

600

200

3000

1200

500

2000

800

Расчетное допустимое напряжение для труб, МПа

50-63

50

25-32

100-125

50-63

80

160

100

полиэтилена, хлорированного поливинилхлорида и фторсодержащих полимеров.

Трубы из первых трех полимеров предназначены для транспорти­ровки среды при температуре 80—90 °С; некоторые типы фторсодер­жащих полимеров, например поливинилиденфторид (ПВДФ), способ­ны выдерживать температуру среды до 140 °С.

Полиэтиленовые трубы. В соответствии с ГОСТ Р 52134—2003 (ГОСТ 18599—2001) выпускают трубы из полиэтилена марок ПЭ 32, ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100. В табл. 12.2 приведены их основные проч­ностные характеристики.

Таблица 12.2. Прочностные характеристики полиэтиленовых труб

Марка

полиэтилена

Длительная прочность, МПа

MRS[11], МПа

Допустимое напряжение (вода, коэффициент запаса прочности 1,25), МПа

ПЭ 32

3,20-3,99

3,2

2,5

ПЭ 63

6,30-7,99

6,3

5,0

ПЭ 80

8,00-9,99

8,0

6,3

ПЭ 100

10,00-11,19

10,0

8,0

симальное рабочее давление, МПа; d — номинальный наружный диа­метр трубы, мм; е — номинальная толщина стенки (мм), рассчитывае­мая по формуле

e = d/(2S+l). (12.2)

SDR — стандартное размерное отношение — отношение номинального наружного диаметра трубы d к номинальной толщине стенки е. Со­отношение между SDR и S определяют по формуле

SDR = 25+1. (12.3)

Для оборудования геотехнологических скважин наиболее широко применяют полиэтиленовые трубы ПЭ 32 и ПЭ 63. Размеры труб из полиэтилена ПЭ 32 и ПЭ 63 приведены в табл. 12.3 и 12.4.

Полиэтилен марки ПЭ-32 имеет плотность ниже, чем у полиэти­лена ПЭ-63. Трубы из ПЭ-32 менее прочные, но более гибкие и имеют меньшую стоимость. Применение этих труб возможно только в определенных горнотехнических условиях с высокой устойчивостью стенок скважин. В геологическом разрезе должны отсутствовать пу­чащие глины и плывуны. В процессе сооружения и эксплуатации

недопустимы осевые нагрузки, превышающие предел текучести мате­риала, а для большинства типоразмеров труб перепады гидростати­ческого давления должны быть не более 1 МПа. Эти условия огра­ничивают возможность применения данного типа труб в скважинах глубже 100 м.

Таблица 12.3. Размеры труб из полиэтилена ПЭ 32

Средний

наружный

диаметр

SDR 21 5 10

SDR 13,6 5 6,3

SDR 9 S 4

SDR 6 S 2,5

Овальность после экструзии, не более

Максимальное рабочее давление воды при

20 “С, МПа

0,25

0,4

0,6

1

10

2,0*

1,0

12

2,0

1,0

16

2,0*

2,7

1,0

20

2,3

3,4

1,2

25

2,0*

2,8

4,2

1,5

32

2,0*

2,4

3,6

5,4

2,0

40

2,0*

3,0

4,5

6,7

2,4

50

2,4

3,7

5,6

8,3

3,0

63

3,0

4,7

7,1

10,5

3,8

75

3,6

5,6

8,4

12,5

4,5

90

4,3

6,7

10,1

15,0

5,4

110

5,3

8,1

12,3

18,3

6,6

125

6,0

9,2

14,0

20,8

7,5

140

6,7

10,3

8,4

160

7,7

11,8

9,6

* Трубы относят к соответствующему размерному ряду SDR (S) условно, так как минимальная толщина стенки труб 2,0 мм установлена, исходя из условий сварки труб.

Средний

наружный

диаметр

SDR 41

S 20

SDR 26 S 12,5

SDR 17,6 S 8,3

SDR 11

S 5

Овальность после экструзии, не более

Максимальное рабочее давление воды при

20 °С, МПа

0,25

0,4

0,6

1

16

__

2,0[12]

1,2

20

2,0*

1,2

25

2,0*

2,3

1,2

32

2,0*

3,0

1,3

40

2,0*

2,3

3,7

1,4

50

2,0

2,9

4,6

1,4

63

2.0*

2,5

3,6

5,8

1,5

75

2,0

2,9

4,3

6,8

1,6

90

2,2

3,5

5,1

8,2

1,8

110

2,7

4,2

6,3

10,0

2,2

125

3,1

4,8

7,1

11,4

2,5

140

3,5

5,4

8,0

12,7

2,8

160

4,0

6,2

9,1

14,6

3,2

180

4,4

6,9

10,2

16,4

3,6

200

4,9

7,7

11,4

18,2

4,0

225

5,5

8,6

12,8

20,5

4,5

250

6,2

9,6

14,2

22,7

5,0

280

6,9

10,7

15,9

25,4

9,8

315

7,7

12,1

17,9

28,6

11,1

355

8,7

13,6

20,1

32,2

12,5

400

9,8

15,3

22,7

36,3

14,0

450

11,0

17,2

25,5

40,9

15,6

500

12,3

19,1

28,3

45,4

17,5

560

13,7

21,4

31,7

50,8

19,6

630

15,4

24,1

35,7

57,2

22,1

710

17,4

27,2

40,2

24,9

800

19,6

30,6

45,3

28,0

900

22,0

34,4

51,0

31,5

1000

24,5

38,2

56,6

35,0

1200

29,4

45,9

42,0

При увеличении объемов сооружаемых скважин и их глубин по­требность в обсадных трубах из различных материалов непрерывно растет, доля затрат на оборудование скважин обсадными колоннами в общей стоимости единицы продукции увеличивается. Поэтому раз­работка новых методов крепления геотехнологических скважин и со­здания противофильтрационных завес является актуальной задачей.

Современные методы беструбного крепления скважин делят на три основные группы: стабилизация устойчивости стенок скважин промы­вочными растворами в процессе бурения, химическое упрочнение и закрепление неустойчивых пород формированием на их поверхности прочного водонепроницаемого покрытия из твердеющих тампонажных растворов.

Наиболее перспективным по ряду причин (простота технологии крепления, возможность использования стандартного бурового обору­дования, низкая стоимость тампонажных растворов по сравнению с хи­мическими растворами для упрочнения и др.) является крепление скважин путем создания на поверхности горных пород прочного долго­вечного покрытия из тампонажных растворов. Для формирования такого покрытия используют тампонажные растворы на основе цемента, син­тетических смол и силиката натрия в сочетании с наполнителями — песком, глиной, кордным волокном, отходами кожевенной промыш­ленности, резиновой крошкой и др.

Закрепление горных пород производят путем создания на стенках скважины от устья до продуктивного горизонта прочного, изоляцион­ного покрытия из отвердевшего материала. На рис. 12.8 приведена схема беструбного крепления технологических скважин. Технология фор­мирования такого покрытия включает следующие основные операции:

✓ спуск в скважину колонны труб, состоящей из отстойника, фильтра, надфильтрового патрубка, а также опалубочной части ко­лонны;

оборудование прифильтровой зоны скважины гравийной об­сыпкой в случае применения гравийно-обсыпных фильтров;

✓ приготовление тампонажных растворов;

•/ подачу тампонажного раствора в заопалубочное пространство;

■/ отсоединение опалубочной колонны от фильтровой и периоди­ческое вращение опалубочной колонны после начала схватывания смеси до полного ее затвердевания;

✓" извлечение опалубочной колонны;

✓ контроль качества покрытия.

Опалубочную колонну монтируют из звеньев обсадных металли­ческих труб. Нижняя труба должна иметь переходник с левой резьбой для соединения с над фильтровым патрубком. Длина надфильтрового патрубка должна быть не менее 3—5 м. В верхней части надфильтро — вый патрубок снабжен направляющими фонарями для центрирования фильтровой и опалубочной колонны в скважине. Для лучшего извле-

Крепление геотехнологических скважин

Рис. 12.8. Схема беструбного крепления технологических скважин, пройденных

в устойчивых породах:

/ — опалубочная колонна; 2 — кондуктор; 3— затрубная цементация; 4— переходник с левой резьбой; 5 — направляющие фонари; б—фильтр; 7—отстойник; 8— слой гравийной обсыпки; 9— цементи­ровочный узел; 10— тампонажный раствор; // — облицовка из тампонажного камня

чения опалубочной колонны ее поверхность предварительно смазыва­ют солидолом, графитом или антивибрационной смазкой типа КАВС. Опалубочная колонна в скважине перед закачкой тампонажного ра­створа дополнительно центрируется на устье.

Приготовленный тампонажный раствор подают в затрубное про­странство между опалубочной колонной и стенками скважины, путем продавливания смеси при помощи двух пробок, продавливания смеси при помощи одной (верхней) пробки и самотеком через заливочные трубки.

После начала схватывания раствора (начало упрочнения структур­ных связей) опалубочную колонну в скважине, не приподнимая, про­ворачивают вправо. В результате фильтровая колонна отсоединяется от опалубочной. В процессе упрочнения структурных связей тампо — нажного геля опалубочную колонну периодически проворачивают вращателем буровой установки. При достижении тампонажным кам­нем требуемой прочности опалубочную колонну извлекают из сква­жины и производят ультразвуковой контроль качества изоляционного покрытия.

При бурении в неустойчивых породах оборудование скважины производят под защитой колонны обсадных труб. После спуска об­садной колонны на опалубочной колонне опускают фильтр и делают при необходимости гравийную обсыпку. Затем в пространство между опалубочной колонной и обсадными трубами закачивают приготов­ленный тампонажный раствор. Колонну обсадных труб приподнима­ют, освобождая фильтр, при этом надфильтровый патрубок остается в обсадной колонне. Ствол скважины полностью заполняют тампо­нажным раствором. До начала затвердевания тампонажного раствора колонну обсадных труб извлекают из скважины, а смесь при ее подъеме полностью заполняет пространство между стенками скважины и опа­лубочной колонной. При необходимости производят закачивание раст­вора в скважину. При достижении тампонажным камнем расчетной прочности опалубочную колонну также извлекают, после чего произ­водят ультразвуковой контроль качества покрытия.

Трубы для обсадных и эксплуатационных колонн перед спуском их в скважину подвергают тщательной контрольной проверке. Конт­роль внешнего вида и качества поверхности труб производят визуальным способом. На наружной и внутренней поверхностях труб не должно быть раковин, расслоений, трещин и др. Производят замеры диамет­ра труб и толщины стенки. Особую значимость эти измерения имеют при применении труб из неметаллических материалов.

При использовании неметаллических колонн испытание каждой тру­бы гидравлическим давлением для определения величины внутреннего и внешнего сминающих давлений обычно не производят. Герметичность эксплуатационных колонн определяют в собранном виде.

В случае необходимости перед спуском колонны осуществляют про­работку ствола скважины с помощью специальных или шарошечных долот. Монтаж колонны и спуск ее в скважину производят только по­сле разметки элементов колонны в соответствии с фактическим геоло­гическим разрезом. Для лучшего центрирования обсадных колонн и более качественной цементации затрубного пространства рекоменду­ется на обсадных трубах через 10—20 м по длине колонны устанав­ливать направляющие фонари.

Спуск металлических обсадных и эксплуатационных колонн, как правило, не представляет больших трудностей и осуществляется по общепринятой технологии. Для повышения герметичности и предох­ранения колонн от смятия при оборудовании глубоких геотехнологи — ческих скважин предусмотрена постановка в нижней части одного или двух обратных клапанов, которые в дальнейшем должны быть разбу-

рены. Герметичность резьбовых соединений при спуске обсадных и эксплуатационных колонн в скважинах ПРС и ПВС повышают с помощью специальных смазок типа Р-1, Р-2 и УС-1.

В практике сооружения технологических скважин находят приме­нение два вида соединений металлических обсадных колонн — резь­бовое и с помощью электросварки. Трубы из нержавеющей стали со­единяются в колонну только с помощью сварки. Применение элект — родуговой сварки по сравнению с резьбовыми соединениями позволяет уменьшить металлоемкость скважин, упростить их конструкцию, по­высить герметичность колонны.

Сварку обсадных труб над устьем скважины можно производить как автоматическими, так и полуавтоматическими сварочными установка­ми. Для сварки труб из нержавеющей стали используют электроды марки ЦЛ-11. Перед сваркой на трубах протачивают фаски под уг­лом 45°.

При спуске в скважину полиэтиленовых обсадных и эксплуата­ционных колонн применяют два вида соединений — резьбовое соеди­нение и термоконтактную сварку встык.

Для соединения полиэтиленовых труб, изготовляемых из поли­этилена низкого давления (ПЭ-63), применяют три типа резьбовых соединений полиэтиленовых труб: замковое, муфтовое и «труба в трубу».

Резьбу для муфтового соединения и соединения «труба в трубу» нарезают непосредственно на полиэтиленовых трубах и муфтовых за­готовках на труборезном станке. Для замкового соединения вначале в специальных пресс-формах изготовляют необходимых размеров за­готовки элементов соединения, затем на них нарезают резьбу, а перед спуском труб в скважину элементы замкового соединения (ниппель и муфта) приваривают к трубам с помощью термоконтактной сварки.

Выбор параметров резьбы на полиэтиленовых трубах зависит от геометрических размеров труб, их прочностных свойств, величины на­грузок, условий работы и монтажных характеристик. Применяют со­единения с различными резьбами: конической, цилиндрической, лен­точной, цилиндрической прямоугольной, газовой.

Профиль ленточной резьбы, применяемой как при замковом со­единении, так и при соединении «труба в трубу», показан на рис. 12.9.

Для соединения труб типа Т и СТ разработаны более прочные, повышенной герметичности резьбовые соединения с трапецеидальной однозаходной резьбой, профиль которой показан на рис. 12.10.

Полиэтиленовые трубы с резьбовыми соединениями перед отправ­кой на буровую установку необходимо проверять с помощью спе­циальных шаблонов, а резьбы закрывать предохранительными дере­вянными колпаками.

При применении полиэтиленовых труб с резьбовыми соединения­ми обсадку скважин осуществляет состав буровой вахты. При этом пред­варительно производят протирку и смазку резьбового соединения, на­несение на его поверхность специальных составов герметика. Герметик

Крепление геотехнологических скважин

Ось резьбы

Рис. 12.9. Типовой профиль ленточной резьбы для полиэтиленовых труб

Крепление геотехнологических скважин

Рис 12.10. Типовые профили трапецеидальной однозаходной резьбы: а — для соединения «труба в трубу»; б —для замкового соединения

обеспечивает герметичность резьбовых соединений полиэтиленовых труб, облегчает монтаж и демонтаж колонны труб. Герметизирующая смесь состоит из раствора полиизобутилена в бензине, имеет хоро­шую адгезию к полиэтилену и обладает высокой химической стойко­стью к агрессивным средам, сохраняет пластические свойства в тече­ние всего периода эксплуатации полиэтиленовой колонны, что позво­ляет осуществить ее разборку после окончания эксплуатации сква­жины.

Способ сварки полиэтилена основан на том, что при контакте де­талей, предварительно нагретых до определенной температуры, между ними образуется соединение, которое после охлаждения обладает до­статочной прочностью. Необходимым условием качественной сварки полиэтиленовых труб являются надежный контакт и центрирование свариваемых труб, нагрев кромок до требуемой температуры и на за­данную глубину, а также сжатие их после нагрева с необходимым усилием. Глубина прогрева не должна превышать 2—4 мм, давление в месте контакта нагретых поверхностей полиэтиленовых труб — от 0,15 до 0,75 МПа. Это обеспечит прочность сварного шва при растяжении не ниже 90 % прочности основного материала.

В зоне контакта свариваемых труб образуется утолщение в виде валика, высота которого достигает 5—6 мм, что снижает сечение труб в месте сварки. Для уменьшения величины этого валика перед свар­кой подготавливают кромки труб: в трубах ППД «СТ» с внутренней стороны торцов срезают фаски на глубину до 5 мм или протачивают трубы под установку металлической втулки. В некоторых случаях ме­таллическая втулка является и ограничителем подачи (сжатия) труб после их прогрева.

Наличие загрязнений в материале труб непосредственно у свари­ваемых кромок значительно снижает прочность сварного шва, поэто­му при производстве сварочных работ рекомендуется торцы труб очи­щать и обезжиривать ацетоном, так как наличие масел, нефтепродук­тов и других жирных веществ может привести к образованию трещин в свариваемом шве.

Термоконтактную сварку встык осуществляют с применением на­гревательных плит с встроенными в них электрическими спиралями. На рис. 12.11 показана схема установки для сварки вертикальных и горизонтальных трубопроводов, позволяющая механизировать и авто­матизировать процесс сварки полиэтиленовых колонн.

Крепление геотехнологических скважин

Рис. 12.11. Полуавтоматическая установка для сварки полиэтиленовых труб УСВТ-2: / — стойка мачты буровой установки; 2 — ротор; 3 — лебедка; 4 — центратор; 5 — пневмоцилиндр; 6 — торцовочное приспособление; 7—терморегулятор; 8~ нагревательный элемент; 9— регулятор дав­ления; /0—переключатель; // — манометр; 72—свариваемые трубы; 13 — рама крепления к мачте;

14— платформа буровой установки

Центрирующие приспособления сварочной установки консолью кре­пятся к стойке мачты бурового агрегата. Шарнирные соединения по­зволяют свободно отводить и подводить центраторы к месту сварки над ротором. Необходимое давление при сварке создается пневмати­ческим цилиндром, который одновременно позволяет смыкать и раз­мыкать торцы труб. Разогрев нагревательного элемента осуществляет­ся от генератора буровой установки. Имеющийся блок контрольно­измерительных приборов позволяет устанавливать заданную величину температуры. Поверхность нагревательного элемента покрыта антиад — гезионным материалом, армированным фторопластом, в результате чего на нагревателе не остается следов от расплавленного полиэтилена. Торцовку труб осуществляют непосредственно перед сваркой с помо­щью специального приспособления. Выполнение этой операции не­посредственно перед сваркой труб способствует улучшению качества свариваемого шва из-за меньшего окисления поверхностного слоя торцов обсадных труб.

Применение полуавтоматической электронагревательной установки позволяет сократить затраты времени и способствует улучшению технологии сварки и условий труда. Кроме того, автоматическая установка оптимальных параметров сварки и упрощение операций в результате использования малой механизации позволяют произво­дить спуск обсадных и эксплуатационных колонн силами буровой бригады.

При сооружении технологических скважин ПВ применяют два спо­соба монтажа полиэтиленовых труб при спуске их в скважину:

— по общепринятой технологии путем поочередного наращива­ния отрезков труб длиной 6—12 м, соединяемых между собой с по­мощью резьбовых соединений или с использованием термических ме­тодов (обычно сварка встык);

— полностью собранную на поверхности колонну труб опускают в скважину с помощью специальных приспособлений.

Второй вариант спуска обсадных и эксплуатационных колонн в сква­жину можно осуществить только в случае применения труб из ПЭ-32. На специальной площадке возле буровой установки из труб, имеющих длину 6—12 м, сваривают в горизонтальном положении плеть длиной, соответствующей глубине скважины. Перед спуском труб в скважину производят опрессовку сваренной полиэтиленовой колонны под дав­лением, равным допустимому внутреннему давлению для соответст­вующего типа труб, которое колеблется от 0,5 до 1,5 МПа, с целью определения ее герметичности.

В процессе спуска в скважину собранной и испытанной на поверх­ности полиэтиленовой колонны труб к ее нижнему концу подсоеди­няют утяжелитель, отстойник, фильтр, средства гидроизоляции и др. Для плавного изменения направления движения колонны из горизон­тального положения в вертикальное на столе ротора устанавливают различные направляющие устройства, чаще всего в виде дуги, на ко-

Крепление геотехнологических скважин

торую укладывают полиэтиленовые трубы (рис. 12.12). С помощью лебедки бурового станка добиваются плавного перехода колонны в вертикальное положение.

При применении этого метода спуска полиэтиленовых труб зна­чительно уменьшаются затраты времени на оборудование технологи­ческих скважин подземного выщелачивания. При этом повышается надежность ее посадки на конечную глубину из-за меньшего осажде­ния шлама и релаксации стенок скважины.

Отличительной особенностью полиэтиленовых труб является то, что их плотность ниже плотности большинства промывочных жидко­стей, поэтому полиэтиленовые трубы не погружаются в скважину, заполненную промывочной жидкостью. Для спуска обсадных и экс­плуатационных колонн из полимеров необходимо или снизить плот­ности жидкости в скважине (применение аэрированных растворов), или увеличить вес колонны труб с помощью различных утяжелителей. Для спуска полиэтиленовых колонн применяют утяжелители стацио­нарные и съемные (рис. 12.13).

В качестве стационарных утяжелителей используют чугунные, ме­таллические, железобетонные стержни и обсадные трубы с различ­ными инертными наполнителями. Эти утяжелители присоединяются

к нижней части полиэтиленовой колонны или равномерно распреде­ляются по ее длине.

Применение стационарных утяжелителей, расположенных в ниж­ней части колонны, является наиболее простым способом спуска по­лиэтиленовых труб, однако их применение требует увеличения глубины бурения на длину утяжелителя, что с учетом стоимости самих утяже­лителей приводит к снижению технико-экономических показателей со­оружения технологических скважин. Кроме того, чугунные, металли­ческие и железобетонные утяжелители при применении кислотных растворителей способствуют засорению продуктивных растворов.

Для съемных утяжелителей можно использовать чугунные, метал­лические и железобетонные стержни, устанавливаемые внутри поли­этиленовой колонны на специальных упорах, а также звенья буриль­ных труб, опущенные внутрь колонны (см. рис. 12.13,о).

Съемные утяжелители в виде стержней, устанавливаемых внутри колонны труб, не нашли широкого применения при сооружении тех­нологических скважин ПВ из-за трудностей их извлечения после спуска полиэтиленовой колонны. Это вызвано значительными колебаниями толщины стенки, а следовательно, и значительными колебаниями ве­личины внутреннего диаметра изготовляемых полиэтиленовых труб, а также вследствие наплывов полиэтилена, которые образуются при термических методах соединения.

Бурильные трубы диаметром 42 и 50 мм широко используют в ка­честве съемных утяжелителей. Их опускают внутрь полиэтиленовой колонны и соединяют со специальным противоаварийным переходни­ком, смонтированным в отстойнике. Очень часто указанные буриль­ные трубы применяют для более точной установки фильтра в зоне рудного пласта, особенно в глубоких скважинах.

Глубины скважин для подземного выщелачивания металлов со­ставляют в последнее время 500—600 м, для таких глубин при спуске в скважину полиэтиленовых труб требуются утяжелители, имеющие значительную массу. Основным недостатком описанных ранее утяже­лителей при оборудовании полиэтиленовыми колоннами глубоких сква­жин является то, что нагрузка от утяжелителя воспринимается нижним концом колонны, вследствие чего происходит концентрация значи­тельных растягивающих напряжений в месте соединения утяжелителя с обсадной колонной. Во многих случаях эти напряжения достигают критических величин, что приводит к обрыву обсадных труб.

Большей надежностью отличается обсадная колонна, у которой мас­са утяжелителя равномерно распределена по ее длине (см. рис. 12.13, в). Утяжелитель такого типа может быть выполнен в виде набора отрез­ков труб, разрезанных вдоль на две половинки, которые крепятся на колонне при помощи хомутов.

Сборку полиэтиленовой колонны и спуск ее в скважину осущест­вляют наращиванием труб по мере спуска колонны. Через интервалы, равные длине полуволны изогнутой колонны, на трубе закрепляют секции утяжелителя, число которых определяют исходя из величины общей массы утяжелителя.

Необходимую массу утяжелителей при спуске полиэтиленовых ко­лонн в скважину с использованием стационарных и съемных утяже­лителей, расположенных в нижней части колонны, определяют по формуле

Крепление геотехнологических скважин

(12.4)

где (7У —масса утяжелителя; 1слоп = 1,3—1,5 — коэффициент, учитываю­щий дополнительные силы сопротивления при спуске колонны труб;

<? — масса 1 м полиэтиленовых труб, кг; £ —длина колонны труб, м; рж — плотность промывочной жидкости, кг/м3; рп — плотность мате­риала полиэтиленовых труб. рп = 0,94—0,96 кг/м3 для труб из ПЭ 63 и рп = 0,91—0,93 кг/м3 —для труб из ПЭ 32.

Спуск металлопластовых, стеклопластиковых и других труб, имею­щих значительную жесткость и плотность, производят по общепри­нятой технологии. При спуске полимерных, металлопластовых и стеклопластиковых труб в скважину необходимо использовать спе­циальные инструменты (ключи, хомуты и др.). С целью предотвра­щения повреждения поверхности труб инструмент должен иметь предохранительные прокладки, выполненные из резины или поли­этилена.

Оставить комментарий