Описание технологии крепления стенок водозаборных скважин

 

 

Строительство водозаборных скважин – это сложный и трудоёмкий процесс. Большинство заказчиков таких водозаборных сооружений считают самым ответственным этапом непосредственно буровые работы. Но не менее важным является крепление стенок вновь пробуренной скважины. Суть её достаточно проста: в пространство, образующееся между стенками скважины и обсадными трубами (кольцевой зазор), закачивается специальный тампонажный раствор, основным составляющим которого является цемент. При его затвердевании обсадные трубы намертво скрепляются со стенками скважины, образуя с ними единое целое. Существует несколько названий такой технологии: тампонаж, цементаж или цементация.

 

Полезные ссылки:

Бурение артезианских скважин на известняк

 

При проведении цементации достигаются сразу несколько целей, в том числе:

  • обеспечение прочности конструкции всего водозаборного сооружения;
  • защита обсадных труб от коррозии;
  • герметизация ствола скважины;
  • вытеснение бурового и промывочного растворов, используемых при бурении;
  • ликвидация пустот вокруг ствола скважины, которые могут образоваться при проходке через рыхлые горные породы;
  • гидроизоляция горных пластов во избежание образования перетоков между ними, в том числе исключение попадания так называемой верховодки в основной водоносный пласт.

 

При достижении всех перечисленных целей значительно увеличивается срок службы вновь пробуренной водозаборной скважины. Кроме того, правильно проведённая цементация скважины позволяет получить качественную воду из данного гидротехнического сооружения.

 

Следует отметить, что такая технология крепления скважин применяется при бурении практически всех скважин, в том числе и в нефтегазодобываюших отраслях промышленности.

 

В самом общем случае схема проведения цементации (тампонирования) скважин выглядит следующим образом.

 

 


Способы проведения цементации водозаборных скважин

 

Существует несколько разновидностей проведения цементации водяных скважин.

  1. Сплошная или одноступенчатая цементация.
  2. Многоступенчатая тампонирование.
  3. Цементация с использованием так называемой манжеты.
  4. Обратная цементация.

 

Все эти способы должны обеспечивать следующие условия дальнейшей эксплуатации скважины, а именно:

  • полностью очистить скважину от остатков промывочного и бурового растворов;
  • обеспечить крепление ствола скважины на проектную глубину;
  • создать высокопрочное соединение обсадной колонны со стенками скважины;
  • обеспечить достаточную прочность цементного камня после затвердевания раствора.

При сплошной цементации раствор заполняет межтрубное пространство сверху вниз. Такая технология обычно применяется для неглубоких скважин с небольшим дебитом. Выполняется непрерывно за один временной цикл. В большинстве водозаборных скважин используют именно этот метод цементации.

 

Многоступенчатая цементация применяется в том случае, если за один цикл не удаётся провести крепление всего ствола. Этот способ чаще всего применяют при цементации глубоких скважин, когда цементный раствор затвердевает быстрее, чем заканчивается процесс тампонирования. Такая технология характерна для нефтегазодобывающих скважин, и в водозаборных сооружениях используется достаточно редко.

 

Цементация с использованием манжеты применяется в том случае, если нет необходимости крепить ствол скважины по всей длине. Это возможно только в том случае, когда часть скважины пробурена в твёрдых породах. Напри мер, верхняя часть ствола проходит через песчаные слои, а нижняя пробурена в глинистых или скальных породах. В этом случае в зоне соприкосновения таких пластов в скважине устанавливается специальная манжета, которая надёжно защищает нижнюю часть скважины от проникновения цементного раствора.

 

Обратной цементацией называют технологию, при которой цементный (тампонажный) раствор заполняет кольцевое пространство между обсадными трубами и стенками скважины снизу вверх. Такой способ позволяет выполнять более качественную цементацию. Но для его применения необходимо мощное насосное оборудование, позволяющее подавать раствор в скважину под большим давлением. Поэтому такой способ применяется обычно при бурении глубоких скважин с большим дебитом. Из-за своей дороговизны используется редко.

 

 

Оборудование и материалы, используемое при цементации водяных скважин

 

Для проведения цементации (тампонажа) любых, в том числе водозаборных скважин, необходимо использование специального оборудования, а именно:

  • емкостей для приготовления и хранения цементного раствора;
  • оборудования для приготовления раствора – миксеров;
  • специальных насосов для закачки этого раствора;
  • цементировочной головки, устанавливаемой на устье скважины, через которую подаётся раствор;
  • различных шлангов для монтажа линий, которые соединяют насосы, ёмкости и ствол скважины.

В некоторых случаях, например, при бурении скважин на небольшую глубину ёмкости могут не использоваться, так как для крепления достаточно небольшого количества цементного раствора. В этом случае раствор может быть приготовлен заказчиком самостоятельно, что удешевляет строительство.

 

Для приготовления тампонажного раствора используют только специальный, так называемый буровой цемент. Применять обычный строительный цемент для этого нельзя. Для улучшения характеристик раствора в него могут добавлять различные присадки: ускорители и замедлители схватывания для того, чтобы раствор затвердел своевременно, пластификаторы для придания раствору необходимой вязкости и различные влагопоглощающие добавки.

 

В емкостях цемент размешивают водой, тщательно размешивают и только потом добавляют присадки.

 

 

Некоторые особенности цементации водозаборных скважин

 

Цементация – это достаточно дорогостоящая технология. Но существуют способы удешевления этого процесса. Например, если скважина пробурена в твёрдых породах, то крепление обсадных труб может производиться только на прилегающих к забою нижних участках скважины.

 

Такой способ цементации ещё называют башмачной. Он не только обеспечивает нужную прочность конструкции, но при этом позволяет сэкономить цементный раствор, а также значительно сократить время строительства скважины. Очевидно, что в этом случае и стоимость сооружения тоже уменьшится.

 

Вместе с тем такая цементация должна выполняться со строгим соблюдением технологии. Рекомендуем ознакомиться с видеороликом на эту тему.

 

Следует отметить, что правильный выбор способа цементации производится только специалистами с учётом всех факторов: геологического строения пластов, опыта эксплуатации подобных сооружений в данной местности и предполагаемых характеристик строящейся скважины.

 

Специалисты рекомендуют готовить раствор и проводить цементацию силами буровой бригады. Ведь от результата цементации зависит успешное завершение работ, качество добываемой воды и время безаварийной эксплуатации скважины.