О скважинах

назад 06.04.2011

Конструкція свердловини на воду. Улаштування свердловин. Сутність конструкції свердловин на воду

В практиці буріння свердловин на воду УБК “Аквасфера” найбільш широко застосовує такі способи:

• обертальний з прямою промивкою
• обертальний зі зворотною промивкою
• обертальний з продувкою повітрям
• ударно-обертальний
• ударний

Кожен з цих способів має переваги та недоліки, а отже, і раціональну область застосування стосовно до вирішення конкретних завдань, а також гідрогеологічним та іншим умовам виконання робіт.

До середини 40-х років в СРСР основним способом буріння свердловин на воду був ударно-канатний. Далі розпочався інтенсивний розвиток обертального способу буріння з прямим і зворотнім промиванням глинистим розчином. Саме два останні методи буріння зайняли лідируюче місце в бурінні свердловин на воду.

Вибір і обгрунтування конструкції свердловин – найважливіші заходи, від яких залежать якість виконуваних робіт, їх економічність. Конструкції свердловин в залежності від призначення повинні відповідати певним вимогам.

Конструкції розвідувальних свердловин повинні забезпечувати:

• високоякісне випробування всіх або залежно від призначення деяких з розкритих водоносних горизонтів;
• економічність (вартість застосовуваних матеріалів, трудові витрати тощо);
• найменший з можливих діаметр стовбура свердловини;
• повторне використання фільтру і обсадних труб;
• простоту ліквідації свердловини і високоякісний ліквідаційний тампонаж.

Конструкції експлуатаційних свердловин повинні забезпечувати:

• високоякісне розкриття продуктивних водоносних пластів з метою їх експлуатації при мінімальних опорах профільтрових колон;
• тривалий термін експлуатації та мінімальний темп зниження продуктивності;
• виконання ремонтних та відновлювальних робіт;
• ретельну ізоляцію водоносних горизонтів один від одного, за винятком тих, які експлуатуються спільно;
• економічність (вартість застосовуваних матеріалів, трудові витрати тощо);
• мінімальний можливий діаметр стовбура свердловини;
• найменший опір при підйомі води насосом.

Таким чином, наведені вимоги до конструкцій свердловин вельме специфічні і в ряді випадків знаходяться в складній залежності один з одним. Тому вибір і обгрунтування тієї чи іншої конструкції свердловин повинні базуватися на ретельній оцінці всіх факторів і в першу чергу тих, які для конкретних умовах виконання робіт є головними.

Мал.1. Схема свердловини у дві колони на сеноманский водоносний горизонт (глибина в Київській області)

Проектування конструкції свердловини починають з прифильтровой зони після визначення кінцевого діаметра свердловини, типу та конструкції прифильтрової зони. Кінцевий діаметр, як відомо, повинен забезпечувати певну продуктивність і проведення необхідного комплексу гідрогеологічних досліджень та спостережень. Тип і конструкція фільтра залежать від водовмещающіх порід, хімічного складу підземних вод, можливого терміну служби фільтра та ін.

Для експлуатаційних свердловин проводять ретельну затрубну цементацію, що виключає і зв’язок окремих водоносних горизонтів між собою, і підвищує антикорозійні властивості обсадних труб.

У конструкції свердловини розрізняють такі елементи: кондуктор (напрямок), експлуатаційну колону (при необхідності або бурінні на велику глибину додаються ще додаткові колони) і фільтр.

Перша колона – кондуктор служить для кріплення інтервалів ствола свердловини і гирла.

Експлуатаційна колона забезпечує кріплення ствола свердловини на великих глибинах. В експлуатаційній колоні зазвичай встановлюють насос. В свердловинах глибиною більше 100 м і у випадках ізолювання верхніх водоносів встановлюються додаткові технічні колони.

У нестійких водовмещающіх породах застосовують фільтри різних типів і конструкцій. Найчастіше фільтр встановлюють “впотай”, так як в цьому випадку його можна при виході з ладу підняти і замінити новим. Фільтр може бути змонтований на експлуатаційній колоні, а ізоляцію верхніх водоносних горизонтів здійснюють шляхом затрубний цементації через манжету.

У разі каптажу високонапірних горизонтів, самовиливних і термальних водоносних горизонтів їх герметизацію здійснюють обов’язково цементацією обсадних колон до гирла із застосуванням цементу високої якості. При великих глибинах в ряді випадків затрубну цементацію до гирла можна замінити підбашмачной, якщо виключені гідравлічний зв’язок водоносних горизонтів, втрати напорів і забруднення підземних вод.

Якщо проводять манжетну цементацію на який-небудь інтервал, але не до гирла свердловини, то витрати коштів і часу мало відрізняються від відповідних витрат при затрубний цементації обсадних колон до гирла, але гарну якість цементації при цьому гарантувати важко.

Манжетну цементацію проводять після робіт з освоєння і разглинизации, в іншому випадку фільтр і сам водоносний пласт будуть тривалий час перебувати в контакті з глинистим розчином, а це ускладнить роботи по разглинизации.

При великій глибині свердловин, частому переслаіваніі порід різної твердості, агресивності підземний вод застосовують обсадні колони, в тому числі і хвостовики з затрубний цементацією і подальшим прострілом перфораторами або розкриттям гідропіскоструминним способом.

При каптажі водоносних горизонтів, представлених нестійкими тріщинуватими і гравелистими породами, їх кріплять фільтрами дірчастої і щеліністого типу. У пухких нестійких порід використовують сітчасті, дротяні, блокові і гравійні фільтри.

Гравійно-обсипні фільтри широко застосовуються в свердловинах, пройдених обертальним способом зі зворотним промиванням. Гравійно-обсипні фільтри вимагають установки дірчастого або щеліністого каркасу, причому останній зазвичай є експлуатаційної колоною. Установку каркасів фільтрів “впотай” проводять рідше, так як це пов’язано з певними труднощами обладнання свердловин, а заміна таких каркасів все одно є практично неможливим завданням.

У випадках, коли водоносні піски представлені тонкозернистими і дрібнозернистими різницями, використовують двошарові гравійні обсипання. Для цього застосовують додаткову колону обсадних труб. У практиці водопостачання і гідрогеологічних дослідженнях двошарові обсипання через технологічні складнощі використовують дуже рідко, тільки при бурінні великих високодебітних свердловин.

Якщо проводять каптаж двох водоносних горизонтів, часто гідравлічно активно пов’язаних між собою і представлених різними породами, то встановлюють два фільтри різної конструкції на одній колоні. Освоєння фільтрів ведуть окремо, причому розтин водонасичених вапняків рекомендується проводити з промиванням водою.

У пухких породах при стійкій покрівлі з успіхом застосовуються безфільтрові свердловини.