Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В эту группу входят методы, базирующиеся на механиче­ской и гидравлической очистке фильтров, импульсные методы, основанные на взрывании зарядов ВВ, электрогидравлическом ударе, пневмовзрыве, имплозии, вибрационном, электровибра — ционном1 и ультразвуковом воздействии, а также вакуумиро — вание и гидравлический разрыв пласта.

Механическая очистка фильтров

Механические методы декольматации, широко применяе­мые в практике сооружения и эксплуатации водозаборных и дренажных скважин, весьма просты и при наличии соответст­вующих приспособлений легко осуществимы. В частности, для разглинизации водоприемной части сооружаемых скважин часто используют механические (лопастные) расширители различных конструкций, с помощью которых разрушается внутренняя, наи­более заглинизированная часть прифильтровой зоны (перед установкой фильтра при одновременной промывке водой).

Для декольматации фильтров эксплуатируемых скважин применяются в основном разнообразные металлические скребки и ерши, которые перемещаются вдоль фильтра или враща­ются в нем и позволяют удалять кольматант с его внутренней поверхности. Подобной механической чистке обычно поддаются лишь мягкие (пастообразные или слабосцементированные) осадки; кроме того, ввиду поверхностного характера воздей­ствия остается незатронутой основная масса кольматанта, кон­центрирующаяся за внутренним контуром фильтра и в при­фильтровой зоне. Поэтому при декольматации старых скважин механические методы используют обычно лишь для предвари-

Рис. VI. 1. Ерш-щетка для очистки фильтров:

1 — патрубок; 2 — опорный фланец; 3 — промежуточные фланцы; 4 — стальная проволока

тельной очистки фильтров перед гидравлическим, импульсным или химическим воздействием.

Ерш-щетка для очистки фильтров показан на рис. VI. 1,

Гидравлическая очистка фильтров

Гидравлические методы декольматации включают в основ­ном такие традиционные технологические приемы и методы, как промывки фильтров скважин водой и эрлифтные откачки по различным схемам, нагнетание воды в фильтры с помощью па — керов и гидроершей.

В процессе освоения пробуренных скважин для удаления промывочного раствора и размыва глинистой корки на стенках ствола чаще всего прибегают к прямой промывке зафильтро — вого пространства водой через бурильные трубы и рабочую поверхность фильтра или через башмак фильтровой колонны (используя для этого специальный переводник с клапаном). С той же целью применяют обратную промывку скважин по зафильтровому пространству через водоприемную поверхность и открытый башмак фильтра с одновременной эрлифтной про­качкой.

Более полную разглинизацию водоприемной части скважин, вскрывающих неустойчивые рыхлые отложения, обеспечивает метод обратно-всасывающей промывки с помощью промывоч­ных окон, разработанный ВСЕГИНГЕО. Он базируется на том, что в основание опускаемого в скважину фильтра заранее ус­танавливают специальное устройство с промывочными отвер­стиями (окнами). Разглинизация прифильтровой зоны дости­гается эрлифтной откачкой, в ходе которой закольматирован —

ные стенки ствола обрушаются и заглинизированный мате­риал выносится через промывочные окна и водоподъемные трубы на поверхность [2, 9].

Разработано большое количество разнообразных устройств для гидравлической декольматации фильтров эксплуатируемых скважин. В частности, при закупорке фильтров пластичными или рыхлыми осадками, поддающимися струйному размыву, может быть использовано промывочное устройство, предложен­ное В. П. Фирциковым и И. Ф. Юдиным. Оно позволяет чере­довать гидравлический размыв кольматанта через эжекторные насадки под давлением погружного насоса (работающего при закрытой задвижке) с насосной откачкой, при которой кольма- тант дополнительно разрыхляется водно-воздушными струями с помощью сжатого воздуха.

Для более глубокой декольматации осваиваемых и эксплуа­тируемых скважин практикуется поинтервальная промывка фильтров водой, нагнетаемой под давлением через различные пакерные устройства. Особенно широко используются для этих целей пакеры конструкции трестов «Промбурвод», «Востокбур — вод» и СНИИГГИМСа [9], которые допускают нагнетание воды в изолируемый интервал фильтра под давлением до 5 МПа. Недостатком этой технологии является то, что оттесненный от ствола кольматирующий материал остается в поровом про­странстве водовмещающих пород и в процессе дальней­шей эксплуатации может повторно закупорить прифильтро — вую зону.

Гидравлические методы в целом характеризуются недоста­точной эффективностью и не обеспечивают полной декольмата­ции фильтров и прифильтровых зон. Однако эффективность гидравлического воздействия существенно повышается в тех случаях, когда размыв кольматирующей корки на внутренней поверхности фильтра напорными струями воды сочетается с механической очйсткой, воздействием пульсирующих гидро­потоков переменного направления, химической обработкой. В этой связи целесообразно широко применять свабирование, которое технологически легко совмещается с промывкой сква­жин и эрлифтной откачкой (для этого устье скважины обору­дуют специальным оголовком с сальниковым уплотнением).

В процессе свабирования создаются кратковременные зна­копеременные гидравлические нагрузки на пласт, которые спо­собствуют разрушению глинистых и слабосцементированных кольматирующих корок и внутрипорового кольматанта с вы­носом его в ствол скважины. Особенно эффективно применение свабов при декольматации скважин, сооружаемых или экс­плуатируемых в высоконапорных водоносных пластах. Для освоения нов|>1х и интенсификации работы эксплуатируемых сква? кин с успехом используются свабы конструкции треста «Востокбурвод» и АзИНМАШа, сваб — желонка конструкции 198

К. А. Алиева и др. Свабирование скважин следует завершать эрлифтной откачкой.

При освоении новых и декольматации старых скважин осо­бенно эффективно применение гиДроершей, которые позволяют совмещать механическое, гидравлическое, химическое и им­пульсное воздействия на фильтр. Одно из наиболее эффектив­ных устройств этого типа — гидроерш конструкции Ф. И. Пись- менского и И. Р. Мельникова, позволяющий выполнять меха­ническую очистку стенок фильтра, свабирование, тартание и поинтервальную реагентную обработку под давлением до 3— 4 МПа.

Метод взрывания зарядов В В

Для увеличения производительности скважин с помощью взрывчатых веществ чаще всего применяются торпеды из детонирующего шнура (ТДШ) ‘, реже — большие фугасные заряды.

Взрыв заряда ВВ оказывает разностороннеее декольмати- рующее воздействие на фильтр и прифильтровую зону в ре­зультате возникновения ударной волны, нескольких, следующих одна за другой волн сжатия, пульсирующего гидропотока пе­ременного направления и фильтрационного потока с большим градиентом. Основной декольматирующий фактор — ударная волна, давление на фронте которой в зависимости от мощности заряда достигает нескольких десятков мегапаскалей (табл. У1.1).

Метод применяют для декольматации фильтров осваивае­мых и эксплуатируемых скважин в любых породах (скаль­ных, полускальных, рыхлых), в условиях открытого ствола и в фильтрах различных конструкций при их достаточной ус­тойчивости к воздействию ударной волны. Допустимые давления на фронте ударной волны для новых (некорродированных) фильтров различных конструкций приводятся в табл. VI.2.

Для обработки скважин обычно применяют серийно изго­товляемые торпеды типа ТДШ-50, ТДШ-25 и ТДШ-В, в кото-

Таблица VI.! Максимальное давление на стенки фильтров при взрыве ТДШ, МПа Число ииток в заряде Диаметр фильтра, мм 152 203 254 305 1 31,3 23,8 18,1 15,2 2 40,7 30,9 23,5 19,7 3 47,3 36,0 27,3 22,9

1 Основы технологии метода разработаны во ВНИИгеофизике.

Таблица VI.2 Допустимые давления на фронте ударной волны, МПа Тип каркаса фильтра Дополни­тельная водоприем­ная поверх­ность отсутствует Проволоч­ ная обмотка Штампован­ный лист толщиной 0,8—1 мм Сетчатая водоприем­ная поверх­ность Трубчатый стальной 60 50 20 10 Каркасно-стержневой 40 30 20 10 Штампованный сталь­ной 30 30 10

Примечания: 1. Допустимые давления для трубчатых полиэтиленовых фнльт — ров составляют 5 МПа* для трубчатых виннпластовых фильтров и фильтров блочного типа 2 МПа. 2. При обработке скважны, находящихся в эксплуатации, допустимые дав* лення должны быть уменьшены по сравнению с табличными величинами с учетом пред­полагаемой степени корроднрованности фильтров.

рых используются шнуры марки ДШ-В и ДШУ-60, снаряжен­ные ТЭНом и гексогеном. Один метр шнура содержит от 13 до 33 г взрывчатого вещества, каждая торпеда имеет от одной до двух — пяти ниток детонирующего шнура. Максимальный наружный диаметр торпед (без центраторов) составляет 24— 60 мм. Торпеды указанных типов применяют в скважинах с тем­пературой воды не более 80 °С при максимальном гидростати­ческом давлении до 50 МПа.

Давления при взрыве ТДШ можно менять, варьируя число ниток детонирующего шнура в торпеде. Опытные данные по­казывают, что в большинстве случаев взрыв одной нитки ТДШ обеспечивает создание достаточных давлений для декольмата — ции водоприемной поверхности фильтра. По отношению к при- фильтровой зоне различие в давлениях при взрыве разного количества ниток ТДШ проявляется незначительно. Поэтому нет необходимости увеличивать число ниток детонирующих шнуров при восстановлении производительности скважин, осо­бенно с фильтрами, ослабленными коррозией.

При очистке корродированных фильтров пониженной проч­ности от рыхлых пастообразных соединений целесообразно пе­рераспределять энергию взрыва ТДШ таким образом, чтобы ослаблять ударную волну и усиливать возникающие фильтра­ционные потоки. С этой целью ВНИИ ВОДГЕО рекомендует использовать торпеду в перфорированном стальном корпусе с эластичным герметизирующим элементом (например, из по­лиэтиленовой пленки).

При выполнении работ на скважинах необходимо иметь в виду, что торпеда должна быть установлена в стволе с по­мощью центраторов и не должна опираться на забой скважины.

Для декольматации фильтров скважин могут быть приме­нены малые заряды других ВВ, в частности аммонала.

Основной недостаток метода связан с тем, что при воздей­ствии на сцементированный кольматант основная масса осадка, взрыхленного или раздробленного под действием взрыва, оста­ется за контуром фильтра и через некоторое время может вновь закупорить фильтрующие каналы. Кроме того, процесс взрыва трудноуправляем (изменение давления ударной волны возможно лишь в ограниченных пределах).

Метод взрыва малых зарядов получил практическое приме­нение на водопонижающих системах в районах Куйбышевского и Каховского водохранилищ и на некоторых объектах сельско­хозяйственного водоснабжения в РСФСР и БССР. Это позво­лило восстановить производительность скважин до 40—90 % от первоначальных значений.

Для увеличения водоотбора из скальных и полускальных пород в скважинах с открытым стволом применяют взрывание больших зарядов ВВ в виде фугасных торпед. Взрывание фуга­сов, к которому прибегают как при сооружении новых скважин, так и в процессе эксплуатации, приводит к коренному измене­нию состояния водоприемной части скважины, вследствие ин­тенсивного трещинообразования и резкого увеличения водопро­ницаемости пласта в приствольной зоне (декольматация ранее существовавших трещин имеет при этом второстепенное зна­чение).

Для реализации метода обычно используют выпускаемые промышленностью торпеды типов ТШ-35, ТШ-43, ТШ-50, ТШ-65, ТШ-84, ТШТ-20/22, ТШТ-25/29, ТШТ-35/40, ТШТ-43/48,

ТШТ-65/70 с корпусами из алюминиевого сплава и торпеды типа Ф-2 с корпусом из стали. Масса ВВ в фугасных торпедах составляет от 0,25 до 5,2 кг при длине заряда от 510 до 2 020 мм и наружном диаметре от 22 до 90 мм. В качестве ВВ в фугас­ных торпедах используются тротил, тротил-гексогеновый сплав, гексоген.

В отечественной практике накоплен опыт успешного приме­нения нестандартных фугасных торпед с зарядами из аммонита массой от 10 до 30 кг и более в корпусах из асбоцементных и пластмассовых труб, облегчающих чистку скважин после взрыва.

Максимальное радиальное действие взрыва фугаса достига­ется при длине заряда, в 10—15 раз превышающей его диаметр. Фугасную торпеду обычно устанавливают не менее чем на 7— 10 м ниже башмака обсадных труб; столб воды над местом установки торпеды должен быть не менее 30 м. После торпе­дирования фугасными зарядами ствол очищают с помощью же­лонки (или при необходимости долотами для дробления круп­ных обломков), затем производят эрлифтную откачку.

Торпедирование фугасными зарядами широко применяют в отечественной практике сооружения и эксплуатации водоза­борных и водопонижающих скважин. В частности, в Подмос­

ковном бассейне применение метода позволило добиться много­кратного увеличения дебита (в 3—40 раз).

Значительный практический интерес представляет разрабо­танная В. М. Касаткиным модификация метода, основанная на одновременном взрыве двух зарядов ВВ в скважине, заполнен­ной соляной кислотой. При встрече фронтов ударных волн резко возрастает давление иа пласт и происходит разрыв или рас­слоение водовмещающих пород с образованием глубоко про­никающих трещин, через которые поступает кислотный раствор. Эта технология успешно опробована на объектах треста «Пром — бурвод».

Электрогидроударный метод

Электрогидроударное воздействие на фильтры и прифильт- ровые зоны скважин основано на импульсном выделении элек­трической энергии между электродами разрядника, установлен­ного внутри фильтра При подаче импульсов тока высокого напряжения на электроды разрядника, погруженного в воду, происходит пробой жидкости в межэлектродном промежутке, который сопровождается выделением значительного количества энергии, накопленной ранее в конденсаторной батарее. Интен­сивный разогрев образующейся плазмы разрядным током при­водит к повышению давления в разрядном канале и его расши­рению с сильным сжатием прилегающих слоев жидкости, в ко­торой возникает ударная волна. Разрядный канал при этом трансформируется в быстро увеличивающуюся в размерах паро­газовую полость, пульсация которой вызывает серию следую­щих одна за другой акустических волн сжатия — разрежения и знакопеременные гидропотоки. Декольма1;ация фильтра и прилегающих слоев обсыпки при электрогидравлическом ударе достигается в основном под действием ударной волны, акусти­ческих волн и гидропотоков.

Метод электрогидравлического удара применяется в широ­ком диапазоне гидрогеологических и эксплуатационных условий, как в пористых, так и в трещиноватых коллекторах, чаще всего для восстановления производительности скважин, находящихся в процессе эксплуатации и оборудованных фильтрами различ­ных конструкций. Наиболее эффективно применение метода при очистке фильтров, закольматированных Плотными конгломе­ратовидными осадками различного состава.

В состав Электрогидроударной установки входят устройство для зарядки конденсаторной батареи до рабочего напряжения (повышающий трансформатор, выпрямитель высокого напряже-

р, МПа

—— 1 .. 0,5 I 1	■ 1,0 I	7,5 с, мкФ
5 | 1	70 I	75 1	4, КВ
25 I 1	50	75 |	£к, м
10 | 1	|	20 |
5	10	15	£э, мм

Рис. VI.2. Зависимость максимального давления ударной волны от емкости конденсаторов (/), напряжения разряд­ного контура (2), длины кабеля (3), радиуса фильтра (4), межэлектродного промежутка (5)

Рнс. У1.3. Зависимость эффективности очистки фильтра Э от электрической энергии разряда Е. Напряжение разрядного контура, кВ: 1 — 10, 2 — 16, 3 — 20, 4 — Е-Цр) р, МПа

ния и зарядное сопротивление) и устройство для преобразования электрической энергии в механическую (батарея импульсных конденсаторов, воздушный разрядник для разъединения раз­рядной цепи при зарядке конденсаторов и подключения кон­денсаторов к нагрузке, жидкостный разрядник, рабочий кабель).

Эффективность декольматации фильтров электрогидроудар­ным методом зависит от давления на фронте ударной волны, длительности ее воздействия на фильтр, количества создавае­мых импульсов. Исследованиями [8] установлено, что давление на фронте ударной волны р увеличивается с ростом напряже­ния разрядного контура и и емкости конденсаторов с, уменьша­ется по мере увеличения расстояния г от канала разряда и длины рабочего кабеля 1К, возрастает (до некоторой оптималь­ной величины) с повышением межэлектродного промежутка 4 в жидкостном разряднике (рис. У1.2). Установлено, что эф­фективность очистки фильтра возрастает по мере увеличения давления на фронте ударной волны и энергии разряда, хотя и в разной степени. При одной и той же энергии разряда кольматант разрушается более эффективно при более высоких напряжениях разряднбго контура и и соответственно меньших значениях емкости конденсаторов с (рис. VI. 3).

Длительность воздействия ударной волны определяется главным образом емкостью конденсаторной бэтареи, однако с ее увеличением возрастает опасность разрушения конструк­тивных элементов фильтра.

Показатели	ЭГУ-69	ЭГУ-76	Вильнюсского управлення «Водоканал»
Максимальная глубина	140	150	100
погружения рабочего
разрядника, м
Внутренний диаметр	100—300	80—300	100—300
обрабатываемой водо­
приемной части, мм
Разрядное напряжение.	60	50	50
кВ/
Емкость конденсатор­	0,7	0,5	10—18
ной батареи, мкФ
Напряжение питающей	Автономное пита­	220	380
сети, В	ние
Тип базового автомобиля	КрАЗ-219	УАЗ-452	«Урал-337»
	КрАЗ-256

Продолжение табл. VI.3 Показатели ЛИСИ СЭУ РА-СЭУ-1 ЭРА-300/50/1 Максимальная глубина погружения рабочего разрядника, м 150 350 350 300 Внутренний диаметр об­рабатываемой водопри­емной части, мм 50—300 140—300 140—300 80—300 Разрядное напряжение, кВ 30 40—50 50 50 Емкость конденсатор­ной батареи, мкФ 2 3—12 6—12 1 Напряжение питающей сети, В 380 380 380 380 Тип базового автомобиля КрАЗ-651 ЗИЛ-157К, ЗИЛ-131 МАЗ-500А ЗИЛ-131

Для выполнения электрогидроударных обработок исполь­зуют различные типы установок, характеристики которых при­ведены в табл. VI. 3. В их числе преобладают специализирован­ные установки типа СЭУ, разработанные СКВ НПО «Агро­прибор» в г. Николаеве. В последнее время появились также различные модификации электрогидроударных установок, с По­мощью которых можно выполнять сопутствующие спуско-подъ — емные операции без привлечения буровых установок, автокра­нов или другого грузоподъемного оборудования (РА-СЭУ-1, Э РА-300-50/1).

Работоспособность установок для электрогидроударной обра­ботки в значительной мере зависит от эксплуатационных харак-

Рнс. VI.4. Жидкостный Рис. VI.5. Жидкостный разрядник с

разрядник с отрицательным электродами в виде конических отра-

электродом в виде Пересе — жателей:

каюЩИХСЯ ДИСКОВ 1 — коаксиальный кабель; 2 — верхний фла­

нец; 3 — изолятор положительного электрода;

4 — положительный электрод; 5 — металличе­ское основание; 6 — отрицательный электрод; 7 — стягивающий стержень

теристик рабочих кабелей, которые должны иметь минимальную индуктивность и высокую электрическую прочность. Этим тре­бованиям отвечают коаксиальные кабели типов РК 50-17-12, РК 50-24-15, РК 50-24-17, РК 50-24-16, РК 50-33-15, РК 50-44-16, РК 50-44-17 и некоторые другие, способные выдерживать на­пряжения до 50—80 кВ и имеющие индуктивность на 1 м 0,25— 0,27 мкГн [8].

Наиболее ответственная часть электрогидроударной уста­новки— жидкостный разрядник, который функционирует в же­стких условиях больших динамических нагрузок, сильных элект­рических и магнитных полей, высоких темпера’гур. Конструкции жидкостных разрядников весьма разнообразны. Высокой на­дежностью при эксплуатации в различных условиях отличается, в частности, разрядник с дискообразным основанием отрица­тельного электрода показанный на рис. VI.4. Он состоит из

положительного электрода 5, прикрепленного к коаксиальному кабелю 1, изолятора 4 и отрицательного электрода 7, соединен­ного стяжками 6 с фланцем 3 с помощью гаек 2. Особенность устройства состоит в том, что отрицательный электрод, пред­ставляющий собой два пересекающихся взаимно перпендику­лярных диска, выполняет функции направляющего элемента при спуске разрядника в скважину и легко проходит места пере­хода диаметров, что облегчает, в частности, ввод разрядника в фильтры, установленные впотай.

Недостатком этой конструкции является то, что значитель­ная часть энергии электрогидравлического удара распространя­ется вертикально вниз вдоль оси скважины, не оказывая деколь — матирующего воздействия на стенки фильтра.

Более эффективно энергия разряда расходуется при исполь­зовании разрядника с электродами, расположенными в верши­нах конических поверхностей •, с помощью которых достигается перераспределение выделяемой энергии в направлении стенок фильтра (рис. У1.5).

Разработаны также некоторые другие конструкции разряд­ников [8]. В большинстве случаев они оснащаются ловушкой (приспособлением для сбора части кольманта, отбрасываемого со стенок фильтра на забой скважины при обработке). Ловушка обычно представляет собой цилиндрический или конусообразный сосуд, открытый сверху и подвешиваемый на тросе под раз­рядником. Исследование содержимого ловушки после каждого цикла обработки — важный источник информации о составе кольматанта, закупоривающего фильтр, и об эффективности очистки его поверхности.

При выборе оптимального режима обработки, согласно ре­комендациям ВНИИ ВОДГЕО, следует исходить из предпола­гаемой прочности кольматирующих осадков, обычно не превы­шающей 1—1,5 МПа, и допустимого давления ударной волны для конкретного фильтра, установленного в обрабатываемой Скважине (см. табл. VI.2). Для регулирования давления удар­ной волны р, согласно тем же рекомендациям, следует прибе­гать к изменению только одного параметра — межэлектродного промежутка в жидкостном-разряднике 1Я. С этой целью состав­лены соответствующие графики зависимости между р и 1д для фильтров разного диаметра при различной длине кабеля. Для регулирования длительности воздействия ударной волны, от которой зависит не только эффективность декольматации, но и сохранность фильтра, рекомендуется изменять в небольших пределах емкость конденсаторной батареи с (от 1 мкФ при обработке фильтров с покрытием из непрочных материалов типа латунных, винипластовых сеток и т. п. до 2 мкФ при об­работке более прочных фильтров в виде перфорированных

Режимы электрогидроударной обработки Режим обработки Состав водовме — щающнх пород Оборудование водоприемной части Разрядное напряжение, кВ Емкость конденса­ торов, мкФ Количество импульсов на 1 м Прочносцементи- Открытый СТВОЛ 35—40 5—10 150—200 рованные трещи­новатые породы (известняки, пес­чаники и др.) Фильтры с труб­чатыми сталь­ными каркасами без дополнитель­ной водоприем­ной поверхности (диаметром 152—203 мм)- 30—35 5 50—150 Пески Фильтры с труб­чатыми сталь­ными каркасами диаметром 152— 203 мм с гравий­ной обсыпкой 25—35 5 100—150 То же с прово­лочной обмоткой 20—30 5 50—100 То же с сетчатой обмоткой 20—25 5 50—100

стальных каркасов без сетчатого покрытия). Для полной декольматаций 1 м фильтра рекомендуется производить от 300 до 500 разрядов.

Согласно рекомендациям Николаевского СКВ «Агроприбор», для достижения оптимального технологического режима про­цесса следует регулировать высокое напряжение разряда и емкость батареи конденсаторов с и число разрядов на единицу длины фильтра п. При этом рекомендуются иные оптимальные значения перечисленных параметров (табл. У1.4).

В. А. Романенко [8] рекомендует следующие оптимальнее режимы процесса (табл. VI.5).

Оптимальное значение межэлектродного промежутка в жид­костном разряднике, согласно рекомендациям СКВ «Агропри­бор» и В. А. Романенко, определяется из соотношения

= (0,7-т — 0,8)о, (У1Л)

где /э — межэлертродный промежуток, мм; V — напряжение раз­рядного контура, кВ.

Учитывая расхождения в рекомендуемых значениях пара^ метров процесса, при выборе оптимального технологического режима обработки конкретной скважины существующие реко­мендации следует рассматривать как ориентировочные. При практическом выполнении обработок необходимо учитывать

Таблица VI.5 Режимы злектрогидроударной обработки (по В. А. Ромаиеико) Режим обработки Состав водо­вмещающих пород Тип фильтра Разряд­ ное напряже­ ние, кВ Емкость нонденса- торов, МКФ Количество импульсов на 1 м Песок Сетчатый 30—35 3—6 150—200 » Проволочный с гравийной обсыпкой 35—40 6 100—120 Известняк, пес­чаник Сетчатый, проволочный 35—40 6 100—120 То же Трубчатый с перфорацией 50 6—9 150—200 » Без фильтра 50 6—9 150—200 Граиит То же 50 9—12 150—200

опыт проведения аналогичных работ на других скважинах в конкретных условиях данного объекта или региона, а при отсутствии такового — принимать минимальные рекомендуемые значения основных параметров. В ходе первых обработок сле­дует как можно чаще контролировать эффективность воздейст­вия по содержимому ловушки разрядника и результатам от­качки из скважины после каждого цикла обработки. На основе получения данных вносят необходимые коррективы в режим про­цесса при последующих циклах обработки той же скважины или обработках других скважин в идентичных условиях.

Метод электрогидроудара допускает возможность управле­ния параметрами процесса и доступен для освоения в условиях производственных организаций. Основной его недостаток за­ключается в неполной очистке фильтрующих каналов от остат­ков разрушенного и диспергированного кольматанта, что при­ближает момент повторной закупорки фильтра и прифильтровой зоны. Для более полной декольматации после электрогидро­удара целесообразно выполнять реагентную обработку.

В настоящее время накоплен опыт практического применения метода на водозаборных и дренажных скважинах в Белгород­ской, Кировской, Ленинградской, Ростовской областях, во мно­гих районах Литвы и Украины. В большинстве случаев достиг­нуто существенное увеличение дебитов (до 60—70 % от перво­начальной производительности скважин).

Пневмовзрывной метод

Пневмовзрывное воздействие основано на использовании энергии сжатого до высокого давления-воздуха, выбрасываемого из пневмоизлучателя в водоприемную часть скважины *. Пред-

/ — золотник; 2 — Цилиндр; 3— запорный клапан; 4 — клапан;

5 — пружина; 6 — возвратная пружина; 7 — выхлопные окна; 8 — корпус рабочей камеры

варительно накопленный сжатый воздух через опущенный в скважину пневмоснаряд с боль­шой скоростью выхлопывается в жидкость и рас­ширяется, образуя воздушный пузырь. В про­цессе пульсации воздушной полости в прилегаю­щей к ней водной среде образуются волны сжа­тия и радиально расходящиеся гидропотоки, раз­рушающие кольматант. Давление на фронте ударной волны при пневмовзрыве достигает 15 МПа; величина участка активного воздей­ствия при обработке фильтров диаметром 250—

300 мм в интервале 20—50 м равна примерно 230—370 мм.

Для обработки скважин методом пневмо­взрыва используются в основном агрегаты типа АВПВ-150/150 и АСП-Т, позволяющие обраба­тывать скважины глубиной до 150 м и диамет­ром не менее 118 и 80 мм (соответственно).

В комплект агрегата входят, в частности, ком­прессор, способный обеспечить давление сжа­того воздуха до 15 МПа при подаче от 2 до 20 л/мин (типа АК2-150, ДБ-10, ДК-2 и др.), воздухосборник для накопления и резервирования сжатого воз­духа, комплектуемый из нескольких 40-литровых баллонов высокого давления суммарной вместимостью 120—160 л, пнев­моснаряд для излучения пневмоимпульсов в стволе скважины под давлением от 2 до 10—15 МПа (типа ПСК-70/1, АСПТ-73/3 и др.).

Пневмоснаряд ПСК-70/1 (рис. VI.6) имеет сменный комп­лект рабочих камер объемами 0,3; 0,5 и 1 л. Его конструкция позволяет применять несколько (5—8) рабочих модулей с ка-[2] мерами объемом 0,3 л, присоединяемых к одному разрядному устройству, т. е. создавать многосекционный пневмоснаряд по­следовательного или одновременного (залпового) действия. Мощность многосекционного пневмоснаряда возрастает пропор­ционально количеству используемых рабочих камер. При ис­пользовании многосекционных пневмоснарядов протяженность обрабатываемого интервала возрастает до 3 м.

Технологический режйм пневмовзрывной обработки опреде­ляется рабочим давлением, объемом используемой рабочей ка­меры, плотностью импульсов и количеством рейсов. Оптималь­ные значения этих показателей устанавливаются в зависимости от эксплуатационных и конструктивных особенностей скважины.

В частности, при диаметре фильтров до 150 мм и их небольшой механической прочности, а также при наличии биологического кольматажа, обусловленного деятельностью железомарганцевых бактерий, рекомендуется использовать минимальный объем пневмокамеры (0,3 л) и ограничивать давление сжатого воз­духа в пневмоснаряде 4—6 МПа. Обработку скважин, для ко­торых характерно сильное падение первоначальной производи­тельности, рекомендуется начинать с применения камер мини­мального объема (0,3 и 0,5 л) при давлении воздуха до 6 МПа, после чего обработку продолжают с использованием камер объе­мом до 1 л при более высоких давлениях (до 8 МПа). В сква­жинах, оборудованных фильтрами из перфорированных метал­лических труб или каркасно-стержневыми фильтрами, а также в скважинах с диаметром фильтра более 230 мм допускается применение пневмоснаряда с объемом 1 л и давлением около 10 МПа.

Плотность импульсов при пневмовзрывной обработке в боль­шинстве случаев не должна превышать 3—5 на 1 м длины фильтра. Повторные рейсы назначаются только в случае не­достаточного количества шлама в шламосборнике. Давление воздуха в’ пневмоснаряде в процессе его заглубления в фильтр должно повышаться через каждые 2 м на 0,1 МПа.

Текущий контроль за эффективностью пневмовзрывной обра­ботки осуществляется по составу и количеству шлама, накап­ливающегося в шламоотборнике под пневмоснарядом.

Метод пневмовзрыва получил определенное распространение в практике стимулирования водоотбора при разглинизации сооружаемых и декольматации эксплуатируемых скважин. В частности, он успешно применялся для восстановления водо­заборных скважнн в Комсомольске Полтавской области, Курске, а также на дренажных системах в районах Куйбышевского и Каховского водохранилищ. Применение метода на эксплуати­руемых скважинах позволило восстановить удельные дебиты до 20—70 % от первоначальных.

Имплозионный метод

Имплозионное воздействие на водоприемную часть скважины основано на создании мгновенного перепада между пластовым н забойным давлениями, который вызывает интенсивную филь­трацию жидкости из пласта в скважину с одновременной декольматацией фильтрующих каналов. Для создания импло — зионного эффекта в стволе скважины с помощью тампона или пакера создают изолированную полость с пониженным давле: нием (по сравнению с гидростатическим) или используют спе­циальное устройство (имплозатор) с камерой, & которой соз­дают пониженное давление.

В момент открытия доступа в камеру (полость) понижен­ного давления забойное давление резко падает и возникает 210 интенсивный гидропоток, приводящий к ее быстрому заполне­нию («захлопыванию»). Скорости движения жидкости в нри — фильтровой зоне в начальный момент имплозии зависит от раз­ности давлений внутри имплозионной камеры (полости) и вне ее и могут достигать 100—300 м/с, т. е. достаточны для отрыва частиц кольматанта от поверхности фильтрующих каналов и выноса в скважину. Одновременно происходит гидравли­ческий удар падающего столба воды, находящейся над импло — затором. Падающий по инерции столб жидкости в течение долей секунды способен создать давление, которое может в не­сколько раз превосходить гидростатическое. Мощный гидрав­лический удар способствует растрескиванию и расслоению слабосцёментированных кольматирующих осадков на поверх­ности фильтра. Как и при пневмовзрыве, основными декольма — тирующими факторами при имплозионном воздействии явля­ются волны сжатия и разрежения, интенсивные гидропотоки, фильтрационный поток.

Эффективность имплозионного воздействия зависит от на­чального перепада давлений, скорости открытия доступа в имп — лозионную полость, ее объема, наличия или отсутствия в ней воздуха. Установлено, что при снятии преграды между обла­стями высокого и низкого давлений в течение 0,01—0,02 с (что характерно для большинства механических, гидромеханических и электромеханических клапанных систем) амплитуда измене­ния давления при заполнении области низкого давления мала и не превышает 10—15 % от начального перепада давлений. Результативность такого имплозионного воздействия обычно невелика. При практически мгновенном открытии доступа в зону низкого давления (что наблюдается, например, при раз­давливании стеклянных капсул, находящихся под вакуумом) амплитуда колебаний давления при заполнении имплозионной полости может более чем в 2 раза превышать начальный пере­пад давлений. Эффективность процесса значительно выше.

Наиболее распространенный технологический вариант им­плозионного воздействия на пласт связан с применением испы­тателей пластов в процессе бурения и освоения гидрогеологи­ческих скважин. При открытии клапанов испытателя пласта изолированная Пакером часть ствола получает сообщение с пустой колонной труб, на которых подвешено устройство. В результате создается значительный перепад между пласто­вым и забойным давлениями (в начальный момент практически равный напору водоносного горизонта), и пластовая жидкость с большой скоростью устремляется через подпакерное прост­ранство в колонну бурильных труб. Возникающий при этом интенсивный поток улучшает фильтрационные характеристики прифильтровой зоны.

В нефтепромысловой практике при освоении нагнетательных скважин широкое распространение получил разработанный

& УфНИИ Ф. С. Абдулиным и Ш. С. Гарифуллиным способ создания высоких мгновенных депрессий. Сущность его заклю­чается в том, что в скважину на насосно-компрессорных трубах спускают пакер, устанавливаемый над фильтром, и забойный клапан. С помощью пакера забойная часть скважины с фильт­ром изолируется от остальной части ствола, после чего уровень воды в скважине максимально понижается с помощью сваба или компрессора. Затем насосно-компрессорные трубы припод­нимают над забоем, забойный клапан открывается и пластовая жидкость под большим перепадом давлений устремляется в сква­жину. При этом на забое создается высокая мгновенная депрес­сия, обеспечивающая большие начальные скорости движения жидкости в прифильтровой зоне и, следовательно, лучшую очи­стку порового пространства и фильтрующих поверхностей. Описанный способ технологически несложен и весьма перспек­тивен для восстановления производительности водозаборных и водопонижающих скважин, особенно в высоконапорных водо­носных горизонтах.

При интенсификации работы дренажных устройств типа по­глощающих скважин и сквозных фильтров получил распрост­ранение способ восстановления водопритока из дренируемого пласта, заключающийся в создании имплозионной полости в нижней части ствола. С этой целью ствол скважины под основанием верхнего фильтра перекрывается разделяющим устройством (рис. VI.7), в качестве которого можно использо­вать, например, резиновый чашеобразный тампон, пневматиче­ский пакер с быстродействующим клапанным узлом или обыч­ный пневматический пакер с устройством для быстрого выпуска воздуха. После перекрытия ствола под разделяющим устройств вом образуется имплозионная полость (камера), ограничиваемая снизу забоем дрены или статическим уровнем воды нижнего (поглощающего) горизонта. Для создания имплозионного эф­фекта после восстановления уровня воды открывают клапан разделяющего устройства и обеспечивают сброс столба воды из верхней части ствола в имплозионную полость.

Таким образом, имплозионный эффект создается в началь­ный момент дренирования пласта при наибольшем возможном перепаде давлений в системе пласт — скважина. При использо­вании пневматического пакера без перейускного клапанного узла воду на забой дрены сбрасывают через кольцевой зазор между пакером и трубой, для чего выпускают воздух из обо­лочки пакера через соответствующий кран на устье скважины. Эффективность имплозионного процесса в этом случае может быть снижена из-за недостаточно быстрого сжатия камеры тампона.

В зарубежной и отечественной практике нефтедобычи не­которое применение получила имплозионная обработка скважин в ее первоначальном варианте, заключающемся в раздавлива — 212

Рис. У1.7. Схема имплозионной обработки поглощающей скважины: а — скважина в процессе эксплуатации; б — после перекрытия ствола тампоном и вос­становления статических уровней воды в дренажром и поглощающем горизонтах; в — после создания имплозии в начальный момент дренирования верхнего горизонта; г — после повторного перекрытия ствола тампоном в процессе замера водопритока в верхт ний фильтр по скорости восстановления уровня в подфильтровом интервале;

/ — поддерживающий трос; 2 — воздушный шланг рабочей камеры тампона; 3 — фильтр; 4—пневматический тампон; 5 — поглощающая часть ствола дрены; 6 — статический уровень нижнего (поглощающего) водоносного горизонта; 7 — нижний {поглощающий) водоносный горизонт; 8 — динамический уровень воды в процессе функционирования дрены; 9 — статический уровень воды верхнего водоносного горизонта; 10 — верхний водоносный горизонт

нии стеклянных капсул, находящихся под вакуумом (под дейст­вием гидростатического давления столба жидкости в сква­жине или иным способом). При этом возникает практически мгновенный перепад между пластовым и забойным давле­ниями, вызывающий интенсивную фильтрацию жидкости из пласта в условиях больших начальных гидравлических градиен­тов и, как следствие, эффективную очистку прифильтровых зон. Недостаток способа—относительно небольшой объем ваку- умированных капсул, сложность изготовления капсул с задан­ной прочностью, опасность их преждевременного разрушения на поверхности.

Для создания имплозии могут использоваться и невакууми- рованные сосуды, изготовленные из любого материала. Одна

из модификаций этого способа основана на использовании ме­таллической капсулы, заполненной воздухом под атмосферным давлением и снабженной стеклянной пробкой. После спуска имплозатора на заданную глубину стеклянная пробка разру­шается с помощью электродетонатора и вода с большой скоро­стью устремляется в металлическую капсулу, что вызывает имплозионный эффект.

С помощью описанного устройства можно проводить лишь однократную имплозионную обработку скважин. Более перспек­тивны для использования имплозаторы, предложенные К. С. Фазлутдиновым и Р. Р. Мухаметгалеевым, позволяющие проводить многократную имплозионную обработку без подъ­ема устройства на поверхность.

Имплозионный метод может применяться как при освоении, так и при эксплуатации скважин. Технологически он совместим со многими другими видами стимулирующего воздействия. В частности, имплозионно-химическая обработка сквозных фильтров успешно применялась на рудниках КМА, имплозион- но-электрогидроударная обработка используется для интенси­фикации работы поглощающих скважин в системах вертикаль­ного дренажа на территории Одессы,

Вибрационный метод

Сущность вибрационной обработки заключается в том, что водоприемную часть скважины подвергают воздействию гидро­динамического давления, возбуждаемого в столбе воды вибри­рующим вдоль оси скважины рабочим органом. Последний представляет собой насосно-компрессорную трубу с закреплен­ными на ней дисками, которая соединена с вибратором (рис. У1.8). Колебания дисков приводят к образованию переменных по знаку и величине импульсов давления способствующих разрушению кольматирующего вещества, его диспергированию и вымыву *.

Метод вибрационной обработки весьма эффективен при декольматации фильтров, закупоренных пастообразными или рыхлыми несцементированными осадками.

Амплитуда колебаний гидродинамического давления, опре­деляющая эффективность вибрационного воздействия, зависит от ряда технологических параметров (рис. VI.9). В частности, она возрастает с увеличением амплитуды колебаний рабочего органа и уменьшением зазора между дисками и каркасом фильтра; при неизменной амплитуде колебаний рабочего органа зависимость между амплитудой колебаний давления и частотой колебаний рабочего органа имеет вид резонансной кривой, ха­рактер которой различен для закупоренного (/) и очищенного

1 Технология метода разработана ВНИИГС н ВНИИ ВОДГЕО.

уР, МПа 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 О, Ой 0,02

воздух или Рис. У1.8. Схема виброуста­новки:

1 — вибратор; 2 — пружины амор­тизирующие; 3— опорная рама; 4 — обсадная колонна; 5 — эксплу­атационная колонна; 6 — насосно­компрессорные трубы; 7 — реэино- металлическне диски; в — водонос­ный пласт; 9 — фильтр

/ 200	1 1 600. 1000 1 1	і 1Ш	1 1800 і	і 2200пк, ш/мт
0	2	4	В	8	10 А, мм 1
0	2	«	в	а	10 £,мин

Рис. У1.9. Завнснмость амплитуды ко­лебания гидродинамического давления р от технологических параметров:

/ — амплитуды колебаний рабочего органа;

2 — времени, необходимого для полного вос­становления проницаемости фильтра; 3 — ча­стоты колебаний рабочего органа в пол — ностью эакольматированиом фильтре при от­ношении внутреннего диаметра трубы к на­ружному днаметру диска 1,17; то же в пол* ностью очищенном фильтре: 4—1,03; 5 — 1,17; 6- 1.5

Поиаэатели	ВУР-2	ВУР-3	ВУР-4
Тнп установки	Поверхностная	Погружная
Максимальная глубина обрабатывае­	120	250	800
мых скважин, м
Минимальный диаметр колонны, мм:	168	168	219
эксплуатационной
фильтровой	114	114	114
Амплитуда колебаний рабочего органа	6	6	7
при его максимальной массе, мм
Частота колебаний рабочего органа	700	700	800
в 1 мин
Мощность приводного электродвига­	7,5	13	5,5
теля, кВт
Масса виброустановки без рабочего	800	1300	240
органа, кг

Виброустановки типа ВУР-2 и ВУР-3 состоят из вибратора дебалансового типа и опорной рамы, связанных между собой направляющими стержнями и амортизирующими пружинами. Привод вибратора осуществляется от электродвигателя, уста­новленного на опорной раме йли корпусе вибратора.

Погружная виброустановка ВУР-4 состоит из вибратора, электродвигателя, рабочего органа, колонны бурильных труб, пульта управления и оголовка. Вибратор кинематического типа смонтирован в герметичном корпусе и имеет привод от водо­заполненного электродвигателя. В установке ВУР-4 подверга­ется вибрированию не вся колонна, а лишь рдбочий орган с дисками, что позволяет использовать ее на скважинах глу­биной более 200—250 м.

Рабочий орган виброустановки представляет собой насосно­компрессорную трубу диаметром 60 или 73 мм, к нижней части которой крепят резинометаллические или стальные кольцу тол­щиной 10 мм, наружным диаметром на несколько миллиметров меньше внутреннего диаметра фильтра.

При необходимости удаления глинистого кольматанта из мелкозернистых водоносных песков можно применять рабочий орган, диски которого совершают относительно друг друга встречные или противофазные колебательные движения, обе­спечивающие возбуждение в столбе воды противоположно на­правленных гидродинамических импульсов.

В комплект оборудования, используемого при вибрационной гидродинамической обработке, входит несколько вибронасосов, представляющих собой самостоятельные клапанные устройства для перекачивания воды в определенном направлении. При со — 216

четании вибрационной обработки с откачкой вибронасосы мон­тируют в колонне насосно-компрессорных труб над рабочим органом (выше фильтра) с интервалом 8—10 м один от другого в положении, обеспечивающем пропуск воды снизу вверх. Виб­ронасосы, используемые с установками ВУР-2 и ВУР-3, спо­собны откачивать воду, содержащую значительное количество взвешенных частиц, с подачей до 6 м3/ч.

Для выполнения всего комплекса работ, связанных с виб­рационной обработкой и включающих, помимо нее спуск и подъем различного оборудования, чистку ствола желонирова — нием, эрлифтную откачку и другие операции, применяют спе­циализированные самоходные агрегаты типа АВО *, которые снабжены грузоподъемной лебедкой, монтажной мачтой, элект­рическим генератором, компрессором с воздухосборником, виб­рационной установкой, транспортируемой на прицепе. Меха­низмы, смонтированные на основном шасси, имеют привод от рабочего двигателя автомобиля, виброустановка приводится в действие от электрического генератора. Агрегат АВО-1 осна­щается виброустановкой марки ВУР-3 или ВУР-4; агрегат АВО-2 — виброустановкой ВУР-2 или ВУР-4. Транспортной базой агрегата АВО-1 служит автомобиль ЗИЛ-131, агрегата АВО-2 — автомобиль ГАЗ-66. Вследствие различной конструк­ции мачт агрегат АВО-1 преимущественно используется при освоении новых скважин, а агрегат АВО-2 — также и при де — кольматации скважин, находящихся в эксплуатации.

Процесс декольматации водоприемной части скважины виб­рационным методом осуществляется в следующем порядке. После монтажа оборудования приступают к откачке эрлифтом и периодически, на 3—5 мин, включают виброустановку. При возобновлении откачки контролируют содержание взвесей в откачиваемой воде и после ее осветления вновь запускают виброустановку в работу. Вибрационную обработку периоди­чески возобновляют до тех пор, пока она не перестанет сопро­вождаться заметным увеличением содержания взвесей в откачи­ваемой воде. При использовании вибронасосов вибрационную обработку и прокачку выполняют одновременно (виброуста­новку включают в работу на 20—30 мин с перерывами 10— 15 мин).

Вибрационная гидродинамическая обработка относится к числу наиболее эффективных физических методов интенсифи­кации водоотбора из скважин. Она получила широкое распро­странение как мощное средство разглинизации прифильтровых зон после бурения и все шире используется в практике эксп­луатации водозаборных сооружений. Метод был успешно опро­бован на территории Воронежской области. Вибрационная обработка отличается весьма высокой результативностью (за­частую достигается полное восстановление первоначальной про­изводительности скважин).

Акустический метод

Акустический метод стимулирования водоотбора [3] заключа­ется в том, что в полости фильтра и прифильтровой зоне соз­дается мощное ультразвуковое поле, воздействие которого при­водит к диспергированию или отслаиванию кольматанта, отло­жившегося в водоприемной части скважины. Декольматация происходит под влиянием радиального давления порядка 0,15—

0, 3 МПа, кавитации и «звукового ветра» — хаотичного разно­направленного течения звукового поля, препятствующего сли­панию диспергированного кольматанта.

Для акустической обработки скважин на воду используют установку УЗРС. В ее комплект входят: преобразователь тока высокой частоты, ультразвуковой снаряд, щиты управления излучателем, электрооборудованием и пакерами, а также раз­личное вспомогательное оборудование, включающее проволоч­ный ерш для очистки фильтра, две, сборно-разборные емкости из прорезиненной ткани объемом 1,5 мэ и др.

Основной рабочий орган установки — ультразвуковой снаряд, обеспечивающий озвучивание фильтра и изоляцию обрабаты­ваемого интервала. Ультразвуковой снаряд (рис. VI. 10) состоит из стальной опорной трубы 1 диаметром 76 мм, к которой кре­пят два пневматических пакера 8 с резиновыми оболочками. Между ними устанавливают два соосно закрепленных магнито — стрикционных излучателя 2, питающихся от серийного преобра­зователя частоты ВП4-30/8000.

Техническая характеристика установки УЗРС

Предельная глубина обрабатываемой скважииы, м. . 120—130

TOC o "1-5" h z Диаметр фильтровой колониы обрабатываемой скважииы, мм 273

Потребляемая мощность, кВт 25

Потребляемый ток: Переменный трех-

фазиый

напряжение, В 380

сила, А. 35—40

частота, Гц 50

Выходной ток: Переменный одно­

фазный

напряжение, В 400—430

сила, А. 42—46

частота, Гц. 8000..

Ток подмагничивания Постоянный

Сила тока подмагиичнваиия, А. 30

Диаметр ультразвукового снаряда, мм 240

Длина активной части снаряда, мм 750

Масса сиаряда, кг 110

Масса установки, т 7

Рнс. VI. 10- Схема обработки водоприемной ча­сти скважины ультразвуковым методом:

1 — опорная перфорированная труба; 2 ~ магинтострик — цнояный излучатель; 3 — фильтр скважины; 4 — высо­кочастотный силовой кабель; 5 — колонна водоприем­ных труб; 6 — форсунка эрлифта; 7 — воздушный шланг;

8 — пневматические пакеры

Восстановление скважины с помощью УЗРС начинают с чистки проволочным ершом, которая может при необходимо­сти Комбинироваться с гидроразмывом осадка на забое скважины и одновре­менной эрлифтной прокачкой для удале­ния загрязненной пульпы из ствола скважины. После окончания гидромеха­нической чистки ствола приступают к об­работке фильтра ультразвуковым сна­рядом, опускаемым на колонне водо­подъемных труб вместе с пневматиче­скими покерами для изоляции обраба­тываемого интервала. Обработку УЗРС проводят поинтервально с одновремен­ной эрлифтной откачкой воды, посту­пающей в интервал, изолированный па — керами. Скорость обработки составляет от 1Г5 до 3 м/ч.

Ультразвуковая обработка была опробована с положитель­ными результатами на водопонижающих скважинах Соколов- ско-Сарбайского горно-обогатительного комбината и на Канев­ской ГЭС. По имеющимся данным ультразвуковое воздействие целесообразно применять при относительно небольшой глубине кольматации прифильтровых зон несцементированным рыхлым кольматантом преимущественно железистого состава прочно­стью менее 0,5 МПа.

Метод вакуумирования

Вакуумирование — весьма распространенный метод интенси­фикации водоотбора, широко применяемый при эксплуатации водопонижающих скважин и различных дренажных устройств в районах горнорудных разработок и в строительном водопо — нижении — для осуществления пород (грунтов) с низкими фильтрационными свойствами. Сущность метода заключается в повышении энергии фильтрационного потока созданием пони­женного давления (вакуума) в стволе скважины, изолированном от проникновения атмосферного воздуха.

Для создания достаточно глубокого и устойчивого вакуума применяются вакуумные насосы с различной подачей, отсасы­
вающие воздух из герметично закрытого пространства между водоподъемной трубой и эксплуатационной колонной. Чаще всего для вакуумирования скважин используют вакуумные водокольцевые насосы типа КВН или ВВН, обеспечивающие разрежение до 0,08—0,09 МПа.

Эксплуатация скважин, оборудованных вакуум-насосами, сводится к поддержанию внутри ствола необходимого разре­жения периодическим включением насоса.

Эффект вакуумирования может быть достигнут также с по­мощью водонепроницаемой перемычки, устанавливаемой в про­странстве между водоподъемными трубами и эксплуатацион­ной колонной над погружным насосом. С этой целью обычно используют специальную чашеобразную манжету из эластич­ной резины, которую крепят на водоподъемных трубах при монтаже насоса. После включения насоса манжета прижимается к эксплуатационной колонне, отделяя расположенный над ней столб воды, и изолируя водоприемную часть скважины, в кото­рой создается пониженное давление.

Вакуумирование скважин, приводящее к возрастанию ско­ростей фильтрации в прифильтровой зоне и увеличению водо — притока, в определенной мере способствует также и очистке фильтрующих каналов от тонкодисперсного кольматанта раз­личного происхождения (остатков промывочной жидкости, хемо — генных рыхлых осадков и пр.), т. е. позволяет поддерживать проницаемость прифильтровых зон на относительно более вы­соком уровне по сравнению со скважинами, эксплуатируемыми без наложения вакуума.

Метод вакуумирования применяется для стимулирования водоотбора из скважин, эксплуатирующих как напорные, так и безнапорные водоносные горизонты, при различных глубинах залегання и составе водовмещающих пород. Особенно эффек­тивна вакуумирование при осушении рыхлых обводненных пород со слабой водоотдачей и низкой водопроницаемостью, в частности, мелко — и тонкозернистых глинистых песков с коэф­фициентом фильтрации менее 1 м/сут. На рудниках КМА этот метод успешно применили, в частности, для интенсификации водопритока к восстающим скважинам, пробуренным для осу­шения рудной толщи с коэффициентом фильтрации менее 0,1 —

0, 2 м/сут.

Вакуумирование водопонижающих скважин получило рас­пространение в Подмосковном и Днепровском угольных бас­сейнах, Никопольском марганцевом бассейне и некоторых дру­гих горнорудных районах. Опыт практического применения метода в горнорудной промышленности показал, что помимо существенного (в среднем 2—3-кратного) увеличения водоот­бора, вакуумирование позволяет существенно ускорить снятие остаточных напоров водоносных горизонтов при освоении обвод­ненных месторождений и значительно сокращает продолжи-

тельность осушения пород со слабой водоотдачей в условиях неустановившейся фильтрации.

Вакуумирование весьма широко применяют также в прак­тике строительного водопонижения при осушении котлованов, траншей и тоннелей в водонасыщенных песчаных, часто плы­вунных грунтах с помощью легких иглофильтровых установок (типа ЛИУ-6Б, УВВ-1, 4ВВ-2, 4ВВ-3 и др.), приводимых в дей­ствие вакуумными водокольцевыми насосами.

Включение вакуумирования в группу методов интенсифика­ции водопритока в некоторой мере условно, так как усиленный водоотбор из вакуумированных скважин достигается лишь в период создания вакуума. Поэтому вакуумирование правиль­нее рассматривать как интенсифицированный метод эксплуата­ции водопонижающих и водозаборных устройств в сложных условиях водоотбора.

Гидравлический разрыв пласта

Особое место в группе физических, методов воздействия за­нимает гидравлический разрыв пласта, сущность которого за-, ключается в разрыве пласта давлением нагнетаемой жидкости и фиксировании образовавшейся трещины с помощью хорошо проницаемого несжимаемого материала.

Процесс гидравлического разрыва пласта состоит из трех основных этапов, реализуемых без перерыва в рамках единой технологической схемы. На первом этапе в скважину под высо­ким давлением закачивают жидкость разрыва, объем и скорость нагнетания которой подбирают таким образом, чтобы сущест­венно превысить потери жидкости на поглощение в пласт. В результате в скважине постепенно нарастает давление, кото­рое после достижения определенной критической величины приводит к расслоению или разрыву пород по напластованию или по наиболее ослабленным зонам с образованием (в тре­щиноватых коллекторах) искусственной трещины или системы трещин различной степени их раскрытия и протяженности. В большинстве случаев гидравлический разрыв пласта насту­пает при забойном давлении, превышающем гидростатическое в 1,8—2,5 раза. Для предотвращения смыкания трещин на вто­ром этапе процесса в скважину закачивают жидкость-носи­тель, содержащую песок для крепления стенок трещины. На третьем (заключительном) этапе процесса в скважину нагне­тают продавочную жидкость, с помощью которой жидкость — песконоситель залавливается в глубь образовавшейся трещины или системы трещин.

В качестве жидкости разрыва при воздействии на водонос­ные пласты, применяют воду, водные растворы ССБ (сульфит­но-спиртовой барды), загущенную соляную кислоту, полученную смешением соляной кислоты с’ ССБ, и некоторые другие жид­

кости. В качестве жидкости-песконосителя служат водные ра­створы ССБ, в качестве продавочной жидкости обычно исполь­зуют воду. Для закрепления трещин обычно применяют отсор­тированный крупнозернистый песок с размером фракций 0,5—

0, 8 мм.

Объем нагнетаемой при гидроразрыве жидкости колеблется в широких пределах: от 10—20 м3 до нескольких сот, количе­ство закачиваемого песка достигает нескольких тонн.

Для выполнения гидравлического разрыва пласта обычно применяют несколько насосных агрегатов (типа 2АН-500 и др.), что необходимо для увеличения расхода нагнетаемой рабочей жидкости в условиях больших давлений (до 40—50 МПа).

Метод гидроразрыва чаще всего используют в скважинах с открытым стволом, вскрывающих плотные, слаботрещинова­тые породы (песчаники, известняки, доломиты, конгломераты и др.) с низкой водопроницаемостью. Применение метода по­зволяет добиться многократного устойчивого повышения про­изводительности скважин. Особенно эффективен кислотный гидравлический разрыв пласта, при котором в качестве жид­кости разрыва и песконосителя используют загущенную НС1.

Метод гидроразрыва пласта получил широкое применение в отечественной и мировой практике освоения и эксплуатации нефтяных, газовых и водонагнетательных скважин. При соору­жении водозаборных и водопонижающих скважин гидроразрыв применяют редко ввиду технологической сложности метода, недостаточной оснащенности буровых организаций высокопро­изводительными насосными агрегатами, не. всегда удовлетвори­тельного качества подбашмачного и затрубного цементирования колонн водяных скважин, весьма значительной стоимости работ (при относительно небольшой глубине и меньшей экономиче­ской значимости водяных скважин). Тем не менее гидроразрыв следует рассматривать как весьма эффективный и перспектив­ный метод интенсификации водоотбора в особо сложных условиях.

Комментарии запрещены.