Герметизация скважины мягким способом

Приложение N 24. Герметизация скважин и проверка качества герметизации

Приложение N 24
к Инструкции по дегазации угольных шахт,
утвержденной приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 1 декабря 2011 г. N 679

Герметизация скважин и проверка качества герметизации

1. Обустройство дегазационных скважин осуществляется с помощью оборудования обвязки скважин, которое обеспечивает подачу промывочной жидкости при бурении и герметизацию устьев скважин.

2. Для увеличения эффективности дегазации и получения пригодной для использования высококонцентрированной метановоздушной смеси устье каждой дегазационной скважины герметизируется. Герметизация устьев скважин производится при помощи специальных паккеров или цементацией обсадных труб.

3. Для герметизации устьев скважин применяется цементно-песчаный раствор в соотношении цемент:песок =1:1 марки цемента 400 или 500, количество воды определяется в зависимости от назначения и типа скважины.

4. Длина герметизации определяется глубиной зоны растрескивания массива угля или породы. При бурении в ненарушенном массиве герметизация проводится на 6-10 м, при бурении скважин вблизи выработанных пространств на — 20 м и более.

5. Технология герметизации дегазационных скважин цементным раствором.

5.1. Устье пробуренной до начала подработки пласта дегазационной скважины разбуривается на длину герметизации до диаметра 115-130 мм. В разбуренную часть вставляется обсадная труба с приваренными с внешней стороны металлическими бортиками, обеспечивающими правильную центровку трубы в скважине. У устья скважины обсадная труба расклинивается деревянными клиньями. Затрубное пространство у устья скважины тампонируется с применением вяжущего раствора. Через нагнетательную трубку длиной до 2 м и диаметром 42 мм в кольцевое затрубное пространство подается цементный раствор (Т:Ж = 1:5) (отношение твердого к жидкому в цементном растворе частей). После затвердения раствора производится окончательная цементация обсадной трубы. Цементный раствор (Т:Ж = 1:8 — 1:10) подается в затрубное пространство до тех пор, пока не потечет в штрек через обсадную трубу. После затвердевания раствора скважина присоединяется к газопроводу.

Этим же способом герметизируются скважины, буримые в два приема, первоначально на глубину герметизации и затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную длину (с бурением скважины через обсадную трубу). Обсадная труба состоит из отрезков длиной по 1,5-1,7 м, расстояние между центрирующими трубу бортиками принимается 1-1,3 м.

5.2. При небольшой длине герметизируемой части скважины в условиях крепких нетрещиноватых пород после установки обсадной трубы разбуренное до диаметра 115-130 мм устье скважины тампонируется с применением вяжущего раствора. После затвердения затампонированной части затрубного пространства устья скважины в кольцевое затрубное пространство подается герметизирующий состав до тех пор, пока не заполнится все тампонируемое пространство.

5.3. Тампонаж трещин в массиве пород в зоне герметизации устья скважины для цементации обсадной трубы производится с помощью бурового станка. В скважину, пробуренную диаметром 130 мм на длину герметизации (6-10 м) вставляется обсадная труба, внутренний диаметр которой больше, чем окончательный диаметр скважины. Обсадная труба центрируется в скважине при помощи приваренных бортиков. Устье дегазационной скважины тампонируется и в затрубное пространство по загнутой на конце трубке подается раствор (Т:Ж= 1:10). После затвердевания цементного раствора в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня, подаваемого буровым станком, нагнетается цементный раствор (Т:Ж = от 1:2 до 1:4). Этот же способ применяется в основном для герметизации нисходящих угольных и породных скважин.

6. Герметизация восстающих угольных скважин производится по 5.1 или 5.2. Работы по герметизации дегазационной скважины проводятся после разбуривания герметизируемого ее участка. Разбуривание устья восстающих угольных скважин с диаметра 76-97 мм до диаметра 132 мм производится на глубину до 10 м. В разбуренную часть скважины до упора устанавливается обсадная труба внутренним диаметром 75-100 мм и две трубки длиной по 10 м и диаметром 25 мм. На верхнем конце обсадной трубы устанавливается фланец с двумя отверстиями для трубок для подачи цементного раствора (Т:Ж = 1:6 — 1:8) в кольцевое затрубное пространство и выпуска воздуха из него.

7. При герметизации нисходящих угольных и породных скважин цементный раствор подается в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня или самотеком. В последнем случае скважина до надрабатываемого пласта (газоносной трещиноватой породы) бурится в два приема: сначала на глубину герметизации, а затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную глубину. Для цементации обсадной трубы на ее конце устанавливается стальное кольцо с резиновым уплотнителем, препятствующее вытеканию цементного раствора (Т:Ж = 1:3 — 1:5) внутрь обсадной трубы.

8. Дегазационные скважины, пробуренные в неустойчивых породах от участка герметизации до устойчивых пород, обсаживаются перфорированными трубами.

9. При бурении скважин из полевых или групповых выработок через выработанное пространство устья скважин герметизируются следующим способом в два этапа. Проводится герметизация устья скважины. Для герметизации устья скважины скважина разбуривается, в нее вставляется и цементируется обсадная труба диаметром 75-100 мм и длиной до 10 м. Затем в обсадную трубу вводится внутренняя труба диаметром 50 мм на длину скважины, пробуренной через обрушенные и нарушенные трещинами породы междупластья. На расстоянии 10 м от верхнего конца внутренней трубы снаружи устанавливается резиновая манжета. По внутренней трубе подается цементный раствор. Раствор заполняет затрубное пространство до манжеты, перекрывающей затрубное пространство между внутренней трубой и стенками скважины.

10. Цементный раствор подается в затрубное пространство вручную или при помощи шламового насоса с механическим приводом.

11. Длина обсадной трубы должна быть такой, чтобы верхний конец трубы был углублен в нетрещиноватый массив на 10 м по длине скважины. Вручную раствор может подаваться при помощи поршневого насоса.

12. Герметизация устьев пластовых скважин проводится герметизатором ГСХУ. Технология ведения работ по герметизации пластовых скважин герметизатором ГСХУ.

12.1. Скважину бурят на проектную длину. Устье скважины разбуривается 93-97 мм на длину 3,5-7,5 м.

12.2. Герметизации устья коротких скважин производится кондуктором, выполненным из цельной пластиковой трубы.

12.3. Герметизация устья длинных скважин производится составной трубой, отрезки которой соединяются между собой металлическими муфтами длиной 200 мм и фиксируются резиновой манжетой. Крепление муфты и манжеты производится непосредственно во время установки составной трубы в скважину.

12.4. На конец трубы одевается уплотнительная резиновая манжета.

12.5. Труба с уплотнительной манжетой вводится в скважину. Длина трубы, не введенной в скважину, составляет не более 400 мм.

12.6. На невведенный участок трубы устанавливается вторая уплотнительная манжета. Расстояние между манжетами — не более 50 мм.

12.7. Труба вводится в скважину с таким расчетом, чтобы расстояние от устья скважины до второй установленной манжеты составляло не менее 50 мм, а свободный конец трубы — 300 мм.

12.8. В околотрубное пространство за первой от устья скважины резиновой манжетой через отверстие вводится металлическая трубка, и по ней подается герметизирующий состав.

12.9. Подача герметизирующего состава производится ручным насосом. Количество полиуретанового клея определяется в зависимости от длины трубы.

12.10. После подачи герметизирующего состава металлическая трубка извлекается.

13. Для герметизации устьев скважин используются:

пластиковые дегазационные трубы;

пластиковые армированные соединительные трубы;

герметизирующие резиновые и пенопластовые манжеты;

пены для заполнения пространства между стенкой скважины и обсадной трубой.

14. Число труб, используемых для герметизации устья дегазационной скважины, определяется глубиной герметизации. В стыках труб размещаются расширяющие резиновые втулки или прокладки. Резиновые герметизирующие манжеты устанавливаются в стыках труб у устья скважины и в верхней/нижней части обсадной трубы.

15. Определение мест подсосов воздуха (притечек) в скважину производится после герметизации скважины, а также в тех случаях, когда содержание метана в участковом газопроводе или эффективность дегазации ниже принятых в проекте.

16. Места подсосов воздуха определяются при измерении расхода газовоздушной смеси из скважины и содержания метана в скважине.

17. Отбор проб газа из скважины производят с помощью специального зонда (рисунок 1). В его комплект входит тройник с патрубками 2 и 3. Патрубок 2 служит для ввода в скважину штанг 8, а патрубок 3 для соединения скважины 6 с газопроводом 4.

На конце патрубка 2 имеется уплотнительный элемент 7, препятствующий подсосам воздуха в скважину при перемещении штанг. Штанги 8 соединяются муфтами. На первой штанге установлено газоотборное устройство 9. Для отбора проб газа в комплекте зонда имеется гибкая трубка 10, намотанная на катушку 11, двухклапанный насос 12 и камера 13.

18. Работы по зондированию скважины выполняют в следующем порядке. С помощью диафрагмы, установленной на обсадной трубе, измеряют расход газовой смеси, содержание в ней метана и разрежение. Затем отключают скважину от газопровода, снимают патрубок с диафрагмой и на его месте крепят к обсадной трубе 5 тройник 1. Патрубок 3 с помощью гофрированного шланга 14 соединяют с газопроводом 4. Через уплотнительный элемент 7 вводят первую штангу с газоотборным устройством 9. Гибкую трубку 10 соединяют с газоотборным устройством и крепят к штангам.

Всасывающий патрубок насоса 12 соединяют со свободным концом гибкой трубки 10, а нагнетательный — с камерой 13. Зонд готов к работе.

Открывают задвижку 15 и отбирают пробы газа для определения концентраций метана из характерных пунктов скважины (см. рисунок 1), перемещая газозаборное устройство по скважине и наращивая штанги. Проба, набранная в камеру, анализируется на месте, например, с помощью интерферометра ШИ-12. В каждом пункте отбирают не менее двух проб. Если они отличаются не более чем на 4%, то результаты усредняются. При большем различии измерение повторяется.

Определение концентраций метана и производится в нижней и верхней частях обсадной трубы, концентрации метана — на расстоянии 0,5 м от верхнего конца обсадной трубы, концентрации метана — на расстоянии 20-25 м от устья скважины.

19. По результатам измерений рассчитывают подсосы воздуха в скважину на интервалах измерений концентраций и и . Результаты с погрешностью измерения содержания метана менее 4% следует считать одинаковыми. Подсосы воздуха , , в скважину на интервале измерений концентраций и рассчитывается:

Подсосы воздуха , , в скважину на интервале измерений концентраций и рассчитывается:

20. Результаты измерений записываются в таблице N 1.

Результаты определения места и величины подсосов воздуха в скважины

Источник

Рекомендации к выбору способа закрытия скважины

Закрытие скважины

Процедура закрытия скважины во многом влияет на успешность проведения последующих работ по ликвидации проявления. В практике бурения известны методы «жесткого» и «мягкого» закрытия скважины при флюидопроявлении.

«Мягкое закрытие » скважины

Для реализации этого метода, рабочая гидравлически-механическая задвижка на устье должна быть закрыта, штуцер (правый) должен быть на 50 % открыт и открыты задвижки на вертикальный дегазатор. Штуцер (левый) на другой половине штуцерной батареи и задвижки должны быть закрыты. Это нормальное положение задвижек на штуцерной батарее при всех операциях, выполняемых на скважине.

Порядок работ при «мягком закрытии» скважины:

• открыть гидравлическо — механическую задвижку на линии дросселирования (боковая задвижка на крестовине ПВД);

• закрыть верхний превентор (обычно универсальный превентор) и задвижку прямого сброса. Если инструмент в башмаке обсадной колонны, то закрыть плашечный превентор;

постепенно закрыть штуцер;

закрыть механическую задвижку после штуцера;

оставить скважину на стабилизацию давления в течение 5-10 минут (но не более 15 минут независимо от глубины скважины), снимать показания избыточных давлений на устье Р_из._т, Р_из._к через каждую минуту.

«Жесткое закрытие» скважины

В зарубежной практике, в случае раннего обнаружения проявления (V_о= 50÷500л),используется метод быстрой герметизации устья скважины. Для реализации этого метода штуцер (правый) должен быть закрыт, задвижки после штуцера на вертикальный дегазатор открыты. Штуцер (левый) на другой половине штуцерной батареи и задвижки должны быть закрыты.

Порядок работ при «жестком закрытии» скважины:

• закрыть верхний превентор (обычно универсальный превентор). Если инструмент в башмаке обсадной колонны, то закрыть плашечный превентор;

• открыть гидравлическо — механическую задвижку на линии дросселирования (главная боковая задвижка на крестовине);

оставить скважину на стабилизацию давления в течение 5-10 минут (но не более 15 минут, независимо от глубины скважины), снимать показания избыточных давлений на устье Р_из._т, Р_из._к через каждую минуту.

Рекомендации к выбору способа закрытия скважины

Преимущества «мягкого» закрытия скважины: — снижен эффект гидравлического удара в скважине.

Недостатки «мягкого» закрытия скважины: более сложный способ выполнения закрытия скважины; образуется больший приток пластового флюида в скважину.

Преимущества «жесткого» закрытия скважины: простая и быстрая процедура закрытия скважины; образуется меньший приток пластового флюида в скважину.

Недостатки «жесткого» закрытия скважины: возникает опасность гидравлического удара, опасного для оборудования и горных пород.

Источник

Герметизация скважины от грунтовых вод. Герметизация, как одна из проблем скважин

Популярные материалы

Today’s:

Герметизация скважины от грунтовых вод. Герметизация, как одна из проблем скважин

Поскольку на земельных участках нередко бывает обилие грунтовых вод, то и с герметизацией гидросистем зачастую возникают сложности. Проблемы скважины в этой области можно решить разными способами, например, при помощи кессонов, изоляции колодцев, а также путем применения герметизирующей арматуры для устья самой скважины.

Применение кессонов – металлических емкостей округлой или четырехугольной формы — достаточно распространенная мера, поскольку это несложное решение указной проблемы. Но если крышка такого сооружения оформлена неправильно, то внутрь будут просачиваться талые или дождевые воды.

Решением проблем скважин может быть и загерметизированный колодец. Для этого обычный колодец снаружи обрабатывается особым образом с использованием смолы или других веществ с изоляционными свойствами, которые предотвращают просачивание влаги. Но при этом необходимо учитывать, что бетон сам по себе способен пропускать влагу, а значит, стопроцентная герметизация колодца невозможна. Устье скважины герметизируют при помощи фланцев. Это самый надежный способ, позволяющий добиваться стопроцентного результата.

Чем засыпать затрубное пространство скважины. Методы герметизации затрубного пространства

Цементация скважины дополнительно укрепляет обсадную колонну, снижая риск ее деформации и появления течи в стыках из-за сдвига и давления грунтов. Перед началом работ по герметизации выполняется ряд обязательных процедур:

• Анализ скважины, в процессе которого измеряется глубина скважины и величина зазора между стенками шахты и обсадной колонной. Проверяется геометрия всей конструкции. Выясняются характеристики грунтов – типы пород, пористость, трещиноватость и иные геологические и гидрогеологические свойства.

Учитывая, что цементирование затрубного пространства – процесс необратимый, нельзя допускать ошибки во время герметизации, так как исправить нарушения не удастся, что приведет к изменению в худшую сторону функциональности водозаборного сооружения. Это значит, что выполнять работу по цементированию скважины должны профессиональные бурильщики, причем на базе проработанных проектных решений.

Рабочий раствор для герметизации скважины

С учетом геологических особенностей участка определяется тип смеси для цементации. Цементно-песчаный раствор применяется для герметизации затрубного пространства скважины, пробуренной в глинистых породах. Пористые грунты требуют использования смесей с добавлением волокнистых материалов, таких как асбест, или битума. Применение стандартной цементно-песчаной смеси приведет к тому, что пористые породы поглотят значительный объем раствора. Это обусловит значительный перерасход строительных материалов.

Технология герметизации скважины

Основные способы цементирования:

• Один из самых простых методов – прямая закачка смеси в затрубное пространство, когда раствор самотеком заполняет свободный зазор за счет гравитационных сил. Недостатком методики можно считать возможное образование пустот, когда смесь не полностью заполняет пространство между обсадной трубой и стенкой шахты.
• Обратная герметизация – более приемлемый вариант. Технология подразумевает подачу раствора непосредственно в обсадную колонну, и смесь заполняет затрубное пространство снизу вверх. Для отсечения водоносного пласта используется специальная диафрагма.

Читайте также:  Какие виды информации по способу восприятия мы можем назвать

Вода вокруг скважины. Особенности

Самоизливающаяся скважина – большая редкость, поэтому организации, выполняющие бурение скважин, точно знают, в каких регионах можно попасть на артезианский напорный горизонт. Самоизлив происходит в том случае, если давление жидкости в водном пласте, измеряемое в метрах (1 атм.=10 м), больше глубины залегания самого горизонта.

На первый взгляд эта скважина – настоящее сокровище, ведь для подъёма воды на поверхность не нужно использовать никакого дорогостоящего насосного оборудования. Достаточно купить обычный всасывающий центробежный агрегат. Однако зимой можно столкнуться с серьёзными проблемами замерзания воды, ведь уровень жидкости в скважине будет выше отметки промерзания грунта в любом регионе.

Рекомендуем к прочтению:

Что делать, если вода из скважины идет рывками?

Внимание: все самоизливающиеся скважины делятся по производительности на два типа: 0,2-0,5 м³/ч и 10-15 м³/ч. В последнем случае остановить самоизлив технически очень сложно.

Что делать в этой ситуации, мы расскажем дальше. А для начала рассмотрим преимущества и недостатки такой скважины.

В скважину попадают грунтовые воды. Теория.

Что скважина, что колодец, по сути, это просто труба, закопанная вертикально в землю. И лишь во вторую очередь возникают вопросы:

1. Насколько большая эта труба? Каков её диаметр?
2. На какую глубину нужно её закопать, чтобы получить чистую воду, затратив на это минимум сил и средств?
3. Из какого материала сделана сама труба?
4. Что сделано, чтобы получаемая вода не содержала механических примесей?
5. Что сделано, чтобы внутрь трубы не попадали грязные дождевая и грунтовая вода?

Исходя из ответов на эти вопросы, мы получаем:

1. Абиссинский колодец – забивная скважина из стальной трубы малого диаметра (от 25 до 76 мм) небольшой глубины с элементарным «дырчатым» или «витым» фильтром и защитой от поверхностных вод в виде глиняного замка.
2. Скважина «на песок» — скважина среднего диаметра (от 76 до 400 мм) небольшой или средней глубины, в зависимости от залегания второго или третьего водоносного слоя, с хорошим и надежным фильтром против песка. Материал самой трубы может быть разным, но, в основном, это привычная всем сталь. Защита от грунтовых и дождевых вод также обязательна. Обычно, это глиняный замок, но могут быть использованы и другие гидроизолирующие материалы.
3. Скважина на «известняк» — собственно, такая же, как и предыдущая, но есть отличия. Глубина, как правило, намного больше и фильтр от примесей или не нужен, или какой-нибудь элементарный из-за отсутствия или малого количества примесей.
4. Всем известные колодцы (их еще называют «шахтными») отличаются большим диаметром (от 500 до 2500 мм) небольшой глубиной из-за трудоемкости работ и обязательным наличием и фильтра, и затвора, а также «навершия» для защиты от дождя. Делаются, обычно, из готовых бетонных колец, но любители экстрима могут применять и другие материалы (дерево, кирпич, бутовый камень).

Верховодка попадает в скважину. Просто о сложном: откуда вода попадает в скважину

Знаете, как многие представляют себе водоносный слой ? Как некое подобие реки, протекающей в недрах земли между двумя водоупорными слоями грунта. В эту реку упирается обсадная труба скважины на даче, и насос качает воду в систему водоснабжения. Все совсем не так. Подземные воды находятся в пористых породах, пропитывая их как губку.

Бурение скважины осуществляется именно до этих, пропитанных водой грунтов. И в обсадную трубу вода проникает сквозь отверстия, просачиваясь между частицами породы. А откуда вода попадает в водоносный горизонт?

В большинстве случаев источником являются поверхностные воды, атмосферные осадки, реки, озера и болота, откуда вода, проходя сквозь слои грунта, подтягивается в водоносный горизонт.

Процесс заполнения водоносного слоя происходит очень медленно. И лишь, когда нарушаются нормы эксплуатации скважин, заполнение водоносного горизонта поверхностными водами ускоряется, естественная фильтрация становится неэффективной, и качество воды снижается. В подобных случаях экспертами в составе воды обнаруживаются характерные болотные включения.

Многие скважины пробурены в береговой зоне рек и озер. К подобным источникам водозабора требуется проявлять повышенное внимание. Во время паводка в береговые скважины может попасть «верховодка». Специалисты даже могут припомнить случаи, когда в скважинах оказывалась мелкая рыбёшка.

Но, несмотря на все вышеописанные проблемы, водозабор из скважины всегда будет предпочтительнее использования в роли источника водоснабжения открытых водоемов. Несмотря на стоимость бурения скважины, при сроке службы в 25 лет и более, цену годовой эксплуатации можно считать незначительной.

Специалисты рекомендую бурить скважины подальше от пойм рек и береговых зон озер. Это будет гарантировать поступление в скважину воды исключительно из водоносных горизонтов. Однако, поиск точки бурения, в местах, удаленных от водоемов, требует участия профессионалов. В противном случае существует риск больших расходов на гидрогеологические изыскания для строительства скважины.

Источник