Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Разработка ремонта артезианских скважин

Способы восстановления дебита скважин на воду выбирают на базе анализа начальных данных (конструкция фильтра и скважины, интенсивность проявления кольматационных процессов, степень конфигурации физических и хим параметров кольматирующих отложений, фильтрационные свойства водоносных пород). После выбора способа, обеспечивающего в рассматриваемых критериях восстановление дебита скважины, близкого к начальному, подбирают технологию, включающую контроль хода восстановительных работ и оценку их эффективности.

Контроль хода обработки может быть универсальным для всех способов, когда в качестве переменных характеристик применяется коэффициент фильтрации обрабатываемой зоны (сопротивление фильтра и прифильтровой области в данном радиусе), количество удаленного шлама в растворенном либо диспергированном виде. Эти характеристики целесообразнее получать в процессе обработки.

Так, при обработке методом реагентной ванны при каждом следующем наливе в расчет водопроницаемости могут быть взяты данные о нраве понижения уровня после налива. При всем этом гидродинамическая схема опробования в этом случае соответствует экспресс-наливу. В случае воплощения повторяющегося задавливания реагента за контур фильтра герметизированной скважины с следующим снятием давления также моделируется экспресс-налив.

Стабилизация определенной в каждом цикле обработки водопроводимости либо показателя обобщенного сопротивления скважины является аспектом окончания обработки. Правомерность такового определения водопроводимости с гидродинамической точки зрения представляется довольно обоснованной, но для более четкого решения этого вопроса были проведены исследования с внедрением контролируемых характеристик.

Приведенные сведения касаются повторяющейся обработки с попеременным отдавливанием реагента за контур фильтра и прослеживанием восстановления уровня в скважине после снятия давления. При обработке опытнейших данных использовали эталонные кривые. Одновременное наблюдение за конфигурацией коэффициента фильтрации при стандартном давлении столба отжатой воды в стволе скважины, восстановлением уровня и концентрацией растворенного железа показывает на тесноватую связь этих характеристик. Как следует, надежным контролирующим показателем может быть любой из упомянутых, но более просто определимым является время восстановления уровня при стандартных критериях возмущения скважины.

При импульсном воздействии (взрыве ТДШ, электрогидроударе, пневмовзрыве, имплозии) процесс обработки можно держать под контролем по количеству шлама, образующегося в ходе обработки и собираемого в отстойнике фильтра либо в особом шламосборнике, опускаемом в скважину совместно с разрядником либо пневмоснарядом.

Рассматриваемый способ контроля за ходом обработки также является косвенным: благодаря ему фиксируется только та часть шлама, которая удаляется с внутренней поверхности фильтра либо из его отверстий. Та часть кольматанта, которая разрушается в прифильтровой области, а потом удаляется прокачкой, в процессе обработки, не фиксируется, другими словами отсутствуют надежные способы контроля эффективности импульсной обработки конкретно в процессе ее проведения. Для оценки эффективности восстановления дебита нужно производить экспресс-опробование либо прокачку скважины, но лучше кооперировать опробование с прокачкой, которая проводится для удаления разрушаемого кольматанта из прифильтровой зоны.

При дискретном импульсно-реагентном способе контроль хода обработки может осуществляться по изменению концентрации кольматирующих частиц в реагенте и изменению (уменьшению) его концентрации. При виброреагентном способе соответствующим показателем, которым можно воспользоваться при контроле хода обработки, является амплитуда гидродинамического давления. В процессе разрушения кольматанта и роста водопроницаемости фильтра и прифильтровой зоны амплитуда импульсов гидродинамического давления равномерно миниатюризируется, а при фиксированных параметрах источника принужденных колебаний (рабочего органа вибратора) малая амплитуда соответствует моменту восстановления водопроницаемости фильтра и прифильтроврй зоны.

Таким макаром, при оценке эффективности способов восстановления сначала следует учесть возможность восстановления дебита до начального значения. Во вторую очередь оценку проводят по показателю обобщенного сопротивления фильтра и прифильтровой зоны, коэффициенту фильтрации в зоне скважина — пьезометр, удельному дебиту скважины при равном снижении уровня до и после восстановления дебита. Сравнение удельного дебита после обработки с начальным правомерно при постоянных наружных граничных критериях водоносного пласта в границах водозабора.

Степень декольматации фильтра по вертикали может оцениваться и методом расходометрии, но в данном случае нужны первичные данные о рассредотачивании водопритока по высоте фильтра. Для оценки эффективности восстановительных мероприятий на скважинах допустимо внедрение экспресс-методов опробования: экспресс-налива, экспресс-оттартовывания, возмущения методом подкачки газа с прослеживанием нрава затухания колебаний при моментальном снятии давления и т. д.

Определение ремонтопригодности скважин

При реагентных обработках ненужное воздействие реагентов и растворяющихся кольматирующих отложений на материал фильтров и гравийных обсыпок предупреждается введением соответственных реагентов либо ингибированием, что заходит конкретно в технологический процесс регенерации. Импульсное воздействие обычно труднорегулируемо, а предельные амплитуды давления и частотные свойства до недавнешнего времени оставались неведомыми. Значимый энтузиазм представляют при всем этом не только лишь предельные нагрузки на фильтр-каркас, да и нрав деформации (конфигурации фильтрационных и суффозионных черт гравийных обсыпок либо пород в прифильтровой зоне).

Ремонтопригодность скважин при импульсном воздействии

Импульсное воздействие при декольматации скважин осуществляется поочередной передачей импульса давления столбу воды в скважине и, как следует, ее фильтру. Импульс давления передается за-кольматированному фильтру в виде ударной и акустических волн, которые сопровождаются переходными процессами. Ударная волна создается резвым (порядка 1… 100 мкс) выделением энергии в среде, подвергающейся импульсному воздействию.

Не считая того, зависимо от акустической жесткости среды разрушающим фактором могут быть расширяющиеся газы. Комплекс всех действующих причин в наивысшем их выражении проявляется при взрыве взрывчатых веществ (ВВ). Ударная волна более небезопасна для каркаса фильтра, а расширяющиеся газы — для каркаса фильтра и гравийной обсыпки. Сравнительные исследования интенсивности воздействия на фильтр проявили, что наибольшее давление наблюдается при взрыве ТДШ и находится в зависимости от числа нитей ТДШ (табл. 2). При электрогидроударе (ЭГУ) давление в канале пробоя при хороших параметрах разрядного контура не превосходит 10. ..12 МПа, а на внутренней стене фильтра оно меньше. При пневмовзрыве в зоне фильтра создается импульс менее 5,…6 МПа.

Давление (МПа) на внутреннюю стену фильтра при взрыве в скважине ТДШ

Число нитей ТДШ Поперечник фильтра, мм 168 219 245 299 1

2

3

31,3

40,7

47,3

23,8

30,9

36,0

18,1

23,5

27,3

15,2

19,7

22,9

Как следует, при оценке ремонтопригодности фильтра и намечаемых способах восстановления дебита импульсным воздействием нужно ориентироваться на предельные нагрузки при взрыве ТДШ. Допустимое давление на фронте ударной волны для скважин, эксплуатировавшихся до восстановления дебита менее 2 лет, приведено в таблице 3.

Допустимое давление на фронте ударной волны зависимо от конструкции

Каркас фильтра Водоприемная поверхность Допустимое давление на
фронте ударной волны, МПа Трубчатый, металлической Без дополнительной водоприемной поверхности
Проволочная, поперечник проволоки 3мм
Штампованный лист шириной 0,8…1,0мм
Сетчатая
60
50
20
10 Каркасно-стержневой Без дополнительной водоприемной поверхности
Проволочная, поперечник проволоки 3мм
Штампованный лист шириной 0,8…1,0мм
Сетчатая 40
30
20
10 Штампованный металлической Без дополнительной водоприемной поверхности
Проволочная, поперечник проволоки 3мм
Сетчатая 30
30
10 Трубчатый, полиэтиленовый
Трубчатый, поливинилхлоридный
Блочного типа 5
2
2

Если скважина эксплуатировалась более 2 лет, то возрастает возможность разрушения фильтра. При расчете импульсного воздействия прочностные свойства фильтров должны задаваться с значимым припасом, обеспечивающим фуррор восстановительных работ. Если это нереально, то выбирают другие способы обработки, не действующие очень на крепкость конструкции и ее суффозионную устойчивость.

Ремонтопригодность скважин при вибрационном воздействии

Для освоения скважин и их декольматации употребляют низкочастотный и электровибрационный способы. При первом способе частота вибрации составляет 8. ..12 Гц, а амплитуда гидродинамического давления — 0,2.. .0,4 МПа. При втором способе частота варьирует в границах 10. ..50 Гц, а амплитуда давления составляет 0,5.. .0,8 МПа. Как следует, перепад давления при вибрационном воздействии значительно меньше, чем при дискретных импульсных способах, и не может быть разрушающим.

При низкочастотной вибрации фактически исключается проявление резонансного режима, потому что собственная частота колебаний трубчатого либо стержневого фильтра находится в границах 50.. .350 Гц. Применение электровибрационного способа в принципе может привести к резонансному режиму обработки, но при всем этом номинальный перепад давления умножается и не превосходит 1,0…1,6 МПа. Итак, прочностные свойства фильтров при импульсных способах должны определяться при взрыве ТДШ, ЭГУ и ВПВ.

Рис. 2. Лабораторная установка для исследования воздействия вибрации на фильтрационные характеристики грунтов и кинетику растворения кольматанта:
1 — вибратор; 2 —напорный бак; 3 —рабочий орган; 4 — пьезометры; 5 — скважина; 6 — рабочий орган вибратора; 7 — фильтрационная труба; 8— мерный бак.

Рис. З. Изменение коэффициента фильтрации kifko песков во времени при низкочастотном вибрационном воздействии: а — без разуплотнения; 1 2, 3, 4 — кривые соответственно для пьезометров 3—2 и 2—1, 5—4, 6—5, 4—3; б—с разуплотнением; 1, 2, 3 — кривые соответственно для пьезометров 2—1, 3—2 и 4—3

Отличительные особенности вибрационного воздействия на бессвязные водонасыщенные среды — возможность уплотнения пористой среды, разжижения пород и конфигурации их суффозионных черт. В особенности принципиальна оценка интенсивности этих процессов при исследовании ремонтопригодности гравийных фильтров. Для исследования воздействия низкочастотной вибрации на фильтрационные свойства песков проводились лабораторные опыты на модели скважины (рис. 2) с геометрическими чертами, близкими к натурным. Цель тестов состояла в исследовании фильтрационных черт песка до и после вибрационной гидродинамической обработки, длительность которой составляла 10 мин. Аспектом оценки служил коэффициент фильтрации, который определялся поинтервально — в зоне меж примыкающими пьезометрами.

Опыты проводили с 2-мя видами песка: со значимым коэффициентом неоднородности при поперечнике частиц в границах 0,1… 1,0 мм и однородным с поперечником частиц 0,3.. .0,6 мм. Песок укладывали в фильтрационную трубку послойно и уплотняли в процессе укладки. Закономерности конфигурации коэффициента фильтрации водоносных однородных и неоднородных песков оказались очень близкими (рис. 3). Процесс конфигурации фильтрационных черт стабилизируется очень стремительно, через 2.. .4 мин.

Наибольшее уплотнение наблюдается в конкретной близости от источника вибрации. В ряде опытов наблюдалось разуплотнение водоносных пород после проведения вибрации. же рода закономерности имеют место и при варьировании частотных черт вибрации от 6,8 до 14,5 Гц, также при изменении амплитуды колебаний. Наибольшее понижение водопроницаемости песков не превосходит 35 %, а если исключить зоны разуплотнения пород, то среднее уменьшение коэффициента фильтрации пород после вибрации не превосходит 7. ..15%. Подобные результаты были получены при проведении экспериментальных исследовательских работ электровибрационного воздействия.

При всем этом не только лишь моделировалось и исследовалось уплотнение пористой водоносной среды, да и изучалась возможность кольматации и пескования гравийных фильтров при разных коэффициентах межслойности. Опыты проводили раздельно для песка фракций D50 = 0,3 мм, D50 = 0,5 мм или D50 = 0,7 мм и гравия D50 = 3 мм, так и для системы песок — гравий, имитирующей скважину, каптирующую водоносный горизонт, с гравийной обсыпкой. В последнем случае использовали песок фракций D50 = О,3 мм, D50 = 0,5 мм или D50 = 0,7 мм и гравий постоянной фракции D50 = 3 мм.

Величина ki/k0 убывает по закону, близкому к экспоненциальному вне зависимости от структуры среды (рис. 4). С повышением действенного поперечника частиц песка наблюдается более насыщенное понижение коэффициента фильтрации. Стабилизация фильтрационных параметров достигается к 6.. .9 мин работы разрядника для песков, 12. ..15 мин — для гравия и к 10. ..12 мин — для системы песок — гравий. По истечении 10. ..15 мин коэффициент фильтрации фактически не находится в зависимости от времени воздействия. Опыты при разных соотношениях действенных поперечников частиц песка и гравийной обсыпки проявили, что с ростом среднего поперечника частиц песка изменение коэффициента фильтрации миниатюризируется. Это объясняемся уменьшением проникания песка в итоге суффозии в зону гравия. При соотношениях D50/d50<=6, то есть близких к аспекту геометрической непросыпае-мости, проникновение частиц пласта в зону обсыпки не наблюдается.

Рис. 4. Изменение коэффициента фильтрации во времени при электровибрационном воздействии:
1 — для песков; 2 — для системы лесок — гравий; 3 — для гравия.

Варьирование частотных черт в спектре 5.. .200 Гц не достаточно сказывается на изменении коэффициента фильтрации и времени его стабилизации. При электровибрационном воздействии так же, как и при вибромеханическом, падение коэффициента фильтрации некординально и не превосходит 15%. В фильтрах с гравийной обсыпкой приметное понижение водопроницаемости гравия вследствие проникания песочных частиц в его поры отмечается при коэффициенте межслойности более 10, но и в данном случае оно не превосходит 30 %.

Систематизация способов восстановления дебита скважины

Основная задачка работ при восстановлении дебита скважин на воду, оборудованных фильтрами, — удаление кольматирующих отложений с внешней поверхности фильтра и из прифильтровой зоны (гравийная обсыпка). Чистка внутренней поверхности фильтра при восстановлении дебита скважин малоэффективна.

Рис. 1. Систематизация способов восстановления дебита скважин на воду.

Способы восстановления дебита скважин на воду зависимо от нрава воздействия на фильтр и прифильтровую зону делятся на реагентные, импульсные и импульсно-реагентные (рис. 1). Реагентные способы основываются на растворении кольматанта реагентами, подаваемыми в прифильтровую зону скважины. Импульсные способы восстановления дебита скважин основаны на разработке снутри фильтра и в прифильтровой зоне моментального перепада давления, что приводит к ударным нагрузкам разной интенсивности и возникновению фильтрационных потоков переменного направления при значимых градиентах.

Совокупное действие ударных и фильтрационных сил оказывает разрушающий эффект на кольматант, цементирующий фильтр и призабойную зону скважины. Эти способы используют почаще других, что разъясняется простотой применяемого оборудования и значимым эффектом, достигаемым после относительно нетрудоемких работ. Для восстановления дебита водозаборных скважин в их производят взрыв торпед из детонирующего шнура (ТДШ), электрогидравлический удар, пневмовзрыв и имплозию. Близкое по нраву воздействие скважина испытывает при пульсирующей прокачке эрлифтом, запусках — остановках погружных насосов, свабировании, гидравлических ударах в фильтрах, вызываемых сбрасыванием в их желонки либо какого-нибудь другого груза, также созданием взрывной консистенции газов конкретно над забоем восстанавливаемой скважины. Более долгое время (более 25 лет) употребляется импульсный, способ со взрывом ТДШ.

Обширное развитие получил также импульсный способ с электрогидравлическим ударом, осуществляемым при помощи серийно выпускаемых установок. Пневмовзрывная обработка скважин, связанная с выхлопом в фильтре сжазгого воздуха, была предложен на В. А. Склянским в АзНИИ аква заморочек. Имплозионное воздействие употребляется в ограниченных масштабах в качестве сопутствующего процесса при опробовании пластов пластоиспытателями на паке-ре методом сотворения разряжения в подпакерной зоне. Сочетание импульсных и реагентных способов обеспечивает огромную эффективность вследствие сотворения более равномерной водопроницаемости пород в прифильтровой зоне по вертикали и развитой поверхности кольматанта при импульсном воздействии.

Импульсно-реагентные способы были разработаны ВНИИ ВОДГЕО для восстановления дебита скважин, эксплуатировавшихся долгое время либо имеющих неоднородную в разрезе прифильтровую зону. Внедрение других способов на таких скважинах было малоэффективным. Сочетание разрушения кольматанта с насыщенным гидродинамическим воздействием в прифильтровой зоне скважины улучшило извлечение кольматирующих образований.

Различают три разновидности импульсно-реагентных способов: создание взрыва ТДШ, электро-гидроудара либо пневмовзрыва с следующей реагентной обработкой, сочетание реагентной обработки с одновременным импульсным воздействием, которое делается дискретно, реагентно-импульсное воздействие с импульсом маленький интенсивности, но характеризующееся некими частотными (вибрационными) параметрами, к этой группе способов относят виброреа-гентные низкочастотные методы, основанные на использовании механических вибраторов типа ВУР-2, ВУР-3, электровибрирование и реагентно-акустические.

Интенсификация процесса растворения кольматирующих отложений и повышение степени извлечения цементирующих отложений с фильтра и из прифильтровой зоны достигаются обогревом растворителя в особом подогревателе в процессе реагентной либо импульсно-реагентной обработки. С этой же целью в скважину вводят вещества, обусловливающие насыщенный эндотермический эффект в процессе взаимодействия с растворителями, и производят (импульсное воздействие в режиме, приводящем к тепловыделению.

Комментарии запрещены.