Скважине, как и реке и любому другому естественному водоему, свойственно пересыхать или же замуляться. Поэтому когда срок её эксплуатации подходит к концу, и с каждым днём вы всё больше замечаете ухудшения подачи воды — вам необходимо выполнить её ликвидационный тампонаж.

Основные же его этапы и способы проведения мы рассмотри на примере , которая является основным источником чистой, кристальной воды. Главное при этом помнить, что тампонирование – процесс сложный, не требующий спешки.

1 Когда необходимо применение ликвидационного тампонажа скважин?

Что касается назначения - ликвидационный тампонаж скважин предназначен для непосредственного предотвращения попадания загрязняющих поверхностных вод в чистый водоносный слой. Это зачастую происходит после окончания эксплуатации водозаборного колодца.

Помимо всего прочего ликвидация скважины может происходит и в следствии других причин, таких как:

• неисправность (по геологическим или же техническим причинам) питьевой ;
• максимальная выработка колодцем ресурса водоносного слоя;
• предотвращение опасного загрязнения колодцем водоносного слоя вследствие неправильной эксплуатации или же его бурения;
• предотвращение слияния вод разных горизонтов (как, к примеру, пресных и минеральных).

Кроме этого, применение тампонажа артезианской скважины в последних двух случаях может проводиться по той причине, что в течение эксплуатационного срока скважины были разрушены её . Также при обустройстве колодца могло быть плохо заизолировано устье. Как видим, бурение, и дальнейшее обустройство артезианской скважины играет огромную роль в продлении срока её эксплуатации.

Но не менее важным для артезианки является и сам процесс тампонирования. Благодаря нему в будущем вы сможете пробурить ещё одну скважину недалеко от предыдущей.

1.1 Способы проведения работ

В большинстве случаев на практике используются 2 способы тампонирования, о которых мы упомянем ниже. Главное при этом разобраться с их особенностями и технологией.

Итак, первым (временным) является способ применения различных тампонов и глины.

Для этого требуется использовать жирную глину, в которой не будет содержаться посторонних примесей — для чего его требуется тщательно перемешать с использованием мешалки.

Из получившейся породы требуется скатать (можно вручную) шарики. Размер каждого — примерно с кулак величиной. Скатанные шарики требуется высушить — просто оставить на солнце — после чего забросить их в выработку (порционно — штук по 12-15 за раз).

Как вариант — шарики можно опустить на дно выработки с помощью желонки, на конце которой устанавливается открывающийся наружу клапан (в случае применения желонки шарики можно и не высушивать). Каждую из порций желательно трамбовать, одновременно с этим поднимая трубы. Всего высота «пробки» из глины должна составлять примерно полтора метра — не более.

Второй же тип относится уже к постоянным, так как скважину заливают бетонном специальным раствором. Многие думают, что первый способ является не актуальным. Но это не так. Ведь, когда нужно испытать скважину, с целью изолирования водоносных слоев или же их отдельных интервалов, необходимо произвести временное тампонирование. В случае, когда скважина уже изжила свое, вам необходимо выбрать второй тип – непосредственно её ликвидацию.

Если же скважины на некоторое время разделяют на определенные отрезки, то в данном случае необходимо применять специальные тампоны – пакеры. Они также используются в процессе исследования горных пород, разнящихся наличием трещин и пористостью. Благодаря ним также можно проверить качество цементирования скальных пород.

1.2 Какое требуется оборудование для ликвидационного тампонажа скважин?

В отличие от бурения, для проведения ликвидационного тампонажа вам потребуется гораздо техники и материалов.

Прежде всего, нам понадобится пластичная жирная глина. В случае, когда произошло с использованием специального глинистого раствора, которая в последующем тампонируется цементом, перед началом ликвидации её нужно промыть водой. Это осуществляется с целью её разглинизации.

Что же касается самого непосредственно оборудования, то вам понадобится специальный насос, металлическая трамбовка и бурильные трубы.

2 Этапы и особенности проведения работ

1. На самом начальном этапе ликвидационного тампонажа необходимо с помощью насоса нагнетать цементный раствор посредством бурильных труб, опущенных до забоя.
2. После чего постепенно поднимают. Делается это по мере заполнения колодца цементным раствором.
3. Как только бурильные трубы и насос будут подняты на поверхность, их сразу же необходимо промыть водой, с целью очистки от остатков цементного раствора.

Если же тампонирование осуществляется глиняным способом, глину нужно замочить, готовя при этом густое «тесто». После этого с применением глинопресса (можно также и вручную) готовятся цилиндры. Затем сформированные глиняные цилиндры нужно поместить в забой скважины с помощью применения длинной колонковой трубы.

Зачастую её немного приподнимают (примерно до 1,5 м над забоем), после чего посредством насоса и высокого давления воды (до 1,5 МПа) выпрессовывают. Для обеспечения высокой надежности конструкции каждая порция полученной тампонажной глины дополнительно прессуется специальной металлической трамбовкой.

Но бывают и случаи, когда в процессе разведки некоторых районов, к растворам тампонажа добавляют песок. Если же присутствует полное поглощение промывочной жидкости на промежутке колодца, находящегося выше зоны поглощения, специалистами зачастую устанавливаются специальные деревянные пробки.

В конце ликвидационной процедуры в устье скважины оставляют сформированную обсадную трубу на верхнем конце которой находится цементная пробка. Дополнительно нужно пометить на трубе глубину и номер колодца (скважины), который затампонировали.

Важно также помнить и о том, что осуществляя работы по ликвидационному тампонажу скважин, необходимо руководствоваться утвержденными на законодательном уровне правилами и инструкциями, созданными специально для этого вида работ.

Если же ликвидационное тампонирование выполняет специальная подрядная организация, по окончанию работ нужно потребовать от неё составления акта. Форма его предусмотрена специальными инструкциями.

Также при таком процессе, как тампонирование вы должны учитывать тип грунта. Потому как в процессе выполнения вышеуказанных работ, очень важно, чтобы применяемый для этого раствор надежно законсервировал скважину.

И если всё будет произведено по правилам, водоносный слой избежит загрязнения, а в будущем вы сможете повторно и наслаждаться чистой питьевой артезианской водой. Главное при этом правильно обустроить и пробурить колодец. Так как от этого напрямую и будет зависеть, как долго можно избегать ликвидационного тампонажа.

Для этого вы можете использовать как собственные силы, так и нанять квалифицированных специалистов. Так как, проводя тампонирование, важно знать пропорции материалов, используемых для приготовления самого непосредственно ликвидационного раствора. Ведь именно от его качества (а именно плотности) и будет зависеть надежность вашей тампонажной конструкции в будущем.

2.1 Выполнение ликвидационного тампонажа (видео)

Тампонирование скважин – комплекс мероприятий, направленный на защиту недр и укрепление затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего воздействия породы и грунтовых вод. Многие начинающие самостоятельное бурение читатели часто интересуются, нужен ли тампонаж скважины на воду, и как его произвести своими силами.

Мы попытаемся ответить.

Цементирование скважины

Назначение

Начнем с того, что дадим определение самому термину. Тампонаж – это заполнение горных пород и присутствующих в них трещин цементным раствором для предотвращения просачивания воды, нефти или других ископаемых сквозь породу и проникновения этих веществ в другие слои и горизонты почвы .

Различают:

• непосредственное цементирование затрубного пространства скважин в целях укрепления ствола и предотвращения протечек верховодки и грунтовой воды в известняковый слой;
• цементирование в целях ликвидации скважины – ликвидационный тампонаж.

Ликвидация нужна из-за того, что в некоторых случаях старая скважина начинает представлять угрозу заражения водоносных слоев. Артезианские запасы воды считаются стратегическими запасами государства, поэтому их безопасность – это безопасность страны.

На основе анализов и экспертиз компетентные органы принимают решение о необходимости ликвидационного тампонирования объекта, затем составляют проект работ, и, после его утверждения, силами профессиональных организаций осуществляют цементирование.

Важно!
Эксплуатационное цементирование имеет смысл только в случае большой глубины скважины и определенных характеристик среза породы.
Для пробуренных скважин «на песок» эта мера не имеет практического смысла, так как в данном случае опасность сообщения разных водоносных горизонтов отсутствует.

При бурении артезианских скважин решение о необходимости цементирования принимает организация, производящая работы.

В каких случаях нужен тампонаж

Чтобы конкретизировать статью, следует сразу определить признаки, по которым можно установить необходимость цементирования и ликвидации скважины.

Итак, тампонаж необходим в случаях если:

• Качество воды в скважине ухудшилось, а восстановление или усовершенствование невозможно или нецелесообразно в силу технических, физических или экономических соображений;
• Объект выработал свой ресурс и больше не эксплуатируется;
• Временные скважины небольших диаметров больше не представляют интереса вследствие появления других источников подачи воды;
• Обнаружены дефекты конструкции объекта, снизился дебит или произошла авария, а восстановление экономически невыгодно или технически невыполнимо;
• Геолого-разведовательные или поисковые бурения выполнили свою задачу и более не нужны;
• Источники с напорными фонтанирующими водами перестали постоянно эксплуатироваться;
• Поглощающие скважины стали представлять угрозу заражения водоносных горизонтов.

Следует сказать, что тампонирование чаще всего выполняется при бурении нефтяных и газовых разработок. При добыче воды объекты цементируют редко, в особых случаях.

Здесь нет четких правил, когда точно следует или не следует производить бетонирование, все решается в процессе проектирования и производства работ на основе разведывательных данных, структуры среза породы, его состава и т.д.

На практике все выглядит таким образом: после завершения бурения хозяин скважины получает паспорт на объект, где указано, как именно следует за ним следить и какие меры принимать в тех или иных обстоятельствах. Кроме всего прочего, там сказано, что в случае аварии, поломки, ухудшения качества и прочих форс-мажорных обстоятельств хозяин обязан уведомить СЭС.

Далее СЭС производит забор воды на анализ и осмотр объекта. На основании полученных данных станция выносит вердикт о состоянии скважины и ее дальнейшей судьбе, а хозяин получает предписания к действиям, которые он обязан осуществить для ликвидации поломки или объекта.

Важно!
Ответственность за правильное проведение всех предписанных мероприятий полностью ложится на собственника, а невыполнение этих предписаний грозит уголовным преследованием за нарушение закона об охране недр.

Работы по правильному тампонированию производят с помощью специального оборудования, цена которого неподъемна для частного лица или дачника. Поэтому многих интересует, возможно ли цементирование своими руками? Однозначного ответа здесь нет, необходимо рассматривать каждый отдельный случай.

Монтаж

Для владельцев частных самодельных скважин следует знать, что их абиссинские колодцы и скважины «на песок» не нуждаются в цементировании. Это объясняется очень просто: эти объекты не представляют угрозы заражения для запасов пресной воды, так как они не пересекают разные водоносные горизонты, а черпают грунтовую воду из песчаного водоносного слоя.

Тем не менее, для таких объектов остается другая опасность: верховодка и осадочная вода может проникать вдоль обсадной колонны или иглы в песчаный слой и загрязнять грунтовые воды, снижая характеристики источника.

Скважина для питьевой воды это во многих случаях неотъемлемая часть загородного дома. Однако у нее, как и у любого искусственного объекта есть срок службы и со временем она выходит из строя. Причины могут быть разные, но когда скважиной перестают пользоваться ее нужно правильно ликвидировать. Этот процесс называется тампонаж скважин.

Определение тампонажа скважин

Итак, тампонаж – что это такое? Фактически, это закупорка скважины, которая делается для предотвращения загрязнения водоносных слоев. Для этого она заливается цементным раствором либо жидким пластиком.

Различают два вида этих работ:

1. Ликвидация – делается в тех случаях, когда источник приходит в негодность, либо надобность в нем отпадает.
2. Укрепление – в этом случае, тампонаж скважины на воду проводится после буровых работ, во время ее обустройства. Он нужен для защиты водоносных слоев от проникновения грязных поверхностных вод.

Запечатанная скважина

Фактически, ликвидация скважины путем тампонажа, требуется для артезианских источников. Это должно быть указано в ее паспорте, ведь одна из основных сложностей при ее бурении – это оформление разрешения. Все из-за того, что артезианская вода относится к природным недрам страны и охраняется законом. Поэтому, в случае возникновения опасности загрязнения, владелец должен обратиться к работникам санэпидемстанции с соответствующим заявлением.

Защита от верховодки

Что касается скважин на песок и абиссинских колодцев – ликвидационный тампонаж скважин для них не делается. Они не настолько глубоки, чтобы предоставлять опасность для загрязнения артезианских водоносных слоев.

Для них применяется защитный тампонаж, который делается во время обустройства скважины. Основная его цель – это обезопасить источник от попадания верховодки. Для этого, герметизируется околотрубное пространство.

Существует несколько способов, как это сделать:

• цементирование бетонным раствором – этот способ применяется довольно редко, т.к. есть более легкие варианты изоляции источника. В этом случае, вначале в околорубное пространство нужно засыпать мелкий щебень, а затем залить верхние несколько метров бетоном;
• сделать подсыпку – в некоторых случаях можно ограничиться простейшей гидроизоляцией, для этого, на небольшой глубине вокруг скважины расстилается полиэтиленовая пленка. А сверху она засыпается грунтом;
• устроить глиняную прослойку – так же как и в случае с цементированием вначале делается засыпка из щебня, а верхние несколько метров засыпаются глиной. Это довольно эффективный способ, т.к. она образует водонепроницаемый слой.

Таким образом, тампонирование скважин на песок и абиссинских колодцев делается довольно быстро. Причем, такие работы без проблем проводятся самостоятельно.

Глиняная засыпка

Методы работ

В зависимости от глубины колонны, могут применяться разные технологии:

• поэтапная – используется для глубоких скважин, принцип заключается в том, что каждый участок обсадной трубы цементируется по мере бурения. Минус – существенное увеличение срока работ;
• простая заливка бетонного раствора – в этом случае, цементная смесь заливается в околотрубное пространство и сама по себе стекает вниз. Существенный недостаток – практически невозможно проконтролировать качество работ. Тем более, могут образовываться многочисленные пустоты. Для борьбы с этим явлением, к стенкам обсадной трубы подсоединяется вибрационный аппарат, таким образом, раствор усаживается гораздо лучше. Вообще, этим способом имеет смысл пользоваться только для неглубоких источников;

Один из самых эффективных методов – это обратное цементирование. Однако для него требуется специальное оборудование. Принцип технологии заключается в подаче раствора на дно обсадной трубы под высоким давлением. Для этого, в нее опускаются трубы со специальным наконечником. Он представляет собой уплотнительное кольцо, которое не дает смеси подниматься в обсадную колонну. Таким образом, раствор движется снизу вверх и хорошо заполняет все пространство за обсадной трубой.

Обсыпка щебнем

Когда делается тампонаж

Эта процедура может проводится для скважин в таких случаях:

• требуется изоляция отдельных водоносных слоев – делается в том случае, когда в отдельных горизонтах вода низкого качества;
• использовать скважину больше не планируется;
• производительность источника упала, а восстановление проводить нет возможности;
• у нее истек срок службы;
• источник пришел в негодность по техническим причинам, например, возникла сильная коррозия обсадных колон или водоносные горизонты сильно загрязняются.

Кроме того, ликвидационный тампонаж скважин применяется для разведывательных проходок, цель которых исследование водоносных горизонтов. Также, цементирование позволяет укрепить колонну и существенно продлить срок ее службы. Дополнительным плюсом становится защита от возможной деформации и проникновения верховодок.

Материалы для тампонирования

Тампонирование скважины это процесс довольно сложный и ответственный. Кроме того, исправить допущенные в процессе ошибки не получится. Поэтому, все работы должны проводиться после предварительных расчетов и делаться профессиональными организациями.

Что нужно учесть при расчетах:

• глубина источника;
• состав грунта;
• наличие технических загрязнений;
• существующие дефекты конструкции.

Для закупорки чаще всего применяются цементные растворы – они обеспечивают хороший результат. В основе должен использоваться цемент, не ниже марки М400, а лучше М500. В некоторых случаях в раствор домешиваются специальные добавки – это нужно для пористых почв. Благодаря этому, получается сэкономить на растворе.

Этапы работ по ликвидации источников

При возникновении необходимости закупорки источника, важно понимать, что этим должны заниматься специализированные организации. Во-первых, у них есть соответствующее оборудование, а во-вторых, соответствующий опыт.

Схема цементирования

Этапы ликвидации делятся на две группы:

1. Подготовка.
2. Консервация.

Они включают в себя:

• общий анализ местности;
• определение характеристик скважины – глубина, дебет, схема обустройства;
• анализ ее состояния и по необходимости поиск причин загрязнения источника;
• определяется перечень необходимых работ и технология их проведения;
• готовится и согласовывается проектная документация;
• возле обсадной трубы вырывается приямок размерами 1,5 на 1,5 метра, глубина делается 1-2 метра;
• верхняя часть колонны обрезается;
• на этом, подготовительные работы заканчиваются, и начинается процесс ликвидации;
• при помощи специального оборудования труба хорошо прочищается от естественных загрязнений, а затем проводится дезинфекция;

Тампонированием скважины называется комплекс работ по изоляции отдельных ее интервалов. Тампонирование осущест­вляется с целью предотвращения обвалов скважины и размыва­ния пород в пространстве за обсадными трубами, разделения водоносных или других горизонтов для их исследования, пере­крытия трещин, пустот, каверн, для ликвидации водопроявлений, поглощения промывочной жидкости при бурении.

Рис. 8.1. Общая схема тампонажа:

1 – колонна обсадных труб; 2 – тампонажный материал; 3, 4, 5 - изолируемый, водонепроницаемый и водоносный пласты соответственно.

При бурении на жидкие и газообразные полезные ископае­мые, а также на минеральные соли необходимо изолировать пласт полезного ископаемого от вышележащих пластов. Изоля­ция отдельных горизонтов в скважине необходима для предот­вращения проникновения грунтовых и пластовых вод в пласт полезного ископаемого. При подходе к продуктивному пласту про­ходка скважины прекращается в водонепроницаемом вышерас­положенном пласте. Затем в скважину спускают колонну об­садных труб, а кольцевое пространство между низом колонны и стенами скважины заполняют водонепроницаемым материа­лом. Тампонированием затрубного пространства обсадная ко­лонна предохраняется от сжатия давлением и корродирующего воздействия минерализованных подземных вод.

Применяют постоянное и временное тампонирование. Посто­янное тампонирование проводят на длительное время. При по­стоянном тампонировании околоствольное пространство изоли­руется от ствола скважины. Временное тампонирование предна­значается для изоляции отдельных горизонтов и проводится на срок испытания скважины.

Тампонирование производят для разобщения и изоляции водо­носных пластов с разным химическим составом. Например, для изоляции горько-соленой воды от питьевой, изоляции водоносных пластов от нефтегазоносных, для производства опытных нагнетаний воды в пористый пласт, для защиты обсадных труб от коррозии минеральными водами, для устранения циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и ликвидации скважины.

В качестве тампонажных материалов используют глину, це­мент, глиноцементные смеси с наполнителями, быстросхватывающиеся смеси (БСС), битумы и смолы.

Тампонирование глиной применяют при бурении неглубоких разведочных или гидрогеологических скважин. Если в месте намечаемого тампонирования залегает пласт глины мощностью 2-3 м, то тампонирование осуществляют задавливанием башмака обсадной колонны в глину, предварительно пробурив этот лласт на 0,5-0,6 м.

При отсутствии на забое глины или при недостаточной мощ­ности ее пласта нижнюю часть скважины заполняют вязкой глиной, в башмак обсадной колонны вставляют конусную проб­ку, которой выдавливают глину в затрубное пространство. По окончании тампонирования пробки разбуривают.

Тампонирование с помощью цемента называется цементиро­ванием скважин. Цементирование используют при бурении скважины на воду, нефть, газ и в случаях, когда необходимо получить прочный и плотный тампон на весьма продолжитель­ное время.

Для цементирования скважин используют тампонажный це­мент на основе портландцемента.

После смешивания с водой тампонажный цемент должен да­вать подвижный раствор, перекачиваемый насосами, который с течением времени загустевает и затем превращается в водо­непроницаемый цементный камень. Цементный раствор надо изготовлять как можно быстрее, чтобы предупредить его схва­тывание во время нагнетания в скважину. Готовят цементный раствор в цементомешалках или в специальных цементировоч­ных агрегатах, смонтированных на автомобиле.

Наиболее широко применяемый способ цементирования при разведочном бурении - погружение башмака обсадной колонны в цементный раствор, залитый на забой скважины. Забойное цементирование проводят для изоляции нижней призабойной части колонны обсадных труб. Цементный раствор заливают в скважину через заливочные трубы на высоту 2-3 м.

После извлечения из скважины заливочных труб на забой спускают колонну обсадных труб. После затвердения цементно­го раствора разбуривают пробку в обсадных трубах и продол­жают проходку скважины.

Временное тампонирование скважин производится на непро­должительный период проведения раздельного исследования во­доносных (нефте- и газоносных) горизонтов.

Для разобщения отдельных участков скважины, подвергае­мых исследованиям (откачки, нагнетания), используют специ­альные тампоны, называемые пакерами. По принципу действия различают пакеры простого и двойного действия. Пакеры про­стого действия разделяют скважину на два изолированных друг от друга участка, а двойного действия - на три.

Принцип действия пакера основан на том, что при расшире­нии резиновой манжеты или подушки надежно уплотняется за­зор между стенками скважины и колонной труб, на которой опускается тампон. Резиновая манжета (подушка) в скважине может уплотняться механически, с помощью воды или сжатого воздуха.

Гидравлический пакер (рис. 8.2.) с двумя резиновыми каме­рами 3 (двойного действия) спускают в скважину на колонне труб 1. Вода, подаваемая под давлением через трубки 2 в ка­меры 3, прижимает их к стенкам скважины. Таким образом скважина разделяется на три участка. Через фильтровую трубу 4 после установки пакера производят опытные откачки или наливы.

Рис. 8.2. Гидравлический пакер:

I – водоупор; II – пористый водоносный пласт; 1 – колонна обсадных труб; 2 – трубка для нагнетания воды; 3 – камера; 4 – соединительная трубка; 5 – фильтровая труба; 6 – глухая пробка

Тампонирование без обсадных труб. Для борьбы с погло­щением промывочной жидкости без уменьшения диаметра сква­жины применяют БСС различного состава. Дозировка смеси, содержащей портландцемент, глинистый раствор, жидкое стек­ло, каустическую соду и воду, зависит от качества цемента и глины. Изменением количества жидкого стекла и каустической соды регулируют свойства смеси и сроки ее схватывания. Че­рез 20-35 мин после приготовления БСС теряет подвижность, а через 1-1,5 ч заканчивается ее схватывание. Используют также тампонажные смеси на основе синтетических смол путем смешивания их с наполнителем и последующим введением в смесь отвердителя.

Тампонажные смеси должны быть доставлены к месту по­глощения промывочной жидкости до потери подвижности. Смесь, доставляют одним из следующих способов: 1) заливкой через устье неглубокой скважины; 2) закачиванием через бурильную колонну, 3) в колонковом наборе, закрытом снизу глиняной пробкой, с последующим выдавливанием промывочной жид­костью; 4) с использованием специальных тампонажных уст­ройств.

Доставленную в зону поглощения тампонажную смесь после выдержки в течение времени, необходимого для ее затвердева­ния, разбуривают.

8.1 . Производство работ по цементированию скважины при помощи двух пробок

Если необходима большая высота подъема цемента в затрубном пространстве (на любое расстояние от забоя, вплоть до устья скважины), применяется цементирование под давлением с разделяющими пробками . При этом используют две разделяющие пробки и цементировочную головку. Разделяющие пробки снабжены уплотняющими резиновыми манжетами. Верх­няя пробка сплошная, а в нижней выполнен осевой канал, пе­рекрытый стеклянным диском или резиновой перепонкой.

Промывка затрубного пространства . Через отвод 1 (рис. 8.1, а) цементировочной головки нагнетают промывочную жидкость для промывки скважины. При этом колонна обсадных труб подвешена в устье скважины с помощью лафетного хомута и не касается забоя.

Введение в обсадные трубы нижней пробки . Для этого цементировочную головку отвинчивают от колонны и в устье обсадной ко­лонны вводят нижнюю пробку. После этого навинчивают цементировочную головку с закрепленной в ней верхней пробкой

Нагнетание цементного раствора в колонну обсадных труб. Освобождение верхней пробки и ее продавливание вдоль колонны. Вывинчивают выдвижные стопоры 6 цементировоч­ной головки, освобождая этим верхнюю пробку и через отвод нагнетают промывочную жидкость (глинистый раствор или воду) для продавливания пробок. Тогда система, состоящая из двух пробок и цементного раствора между ними, будет перемещаться вниз.

Продавливание цементного раствора в затрубное пространство . Когда нижняя пробка упрется в упорное (стопорное) кольцо, закрепленное между трубами и башмаком, тогда возросшим давлением насоса раздавливается стеклянная пластинка, перекрывающая отверстие в нижней пробке, и цементный раствор через это отверстие продавливается в кольцевое затрубное пространство (рис. 8.1, в). Окончание нагнетания цементного раствора в затрубное про­странство соответствует моменту схождения пробок (рис. 8.1, г), определяемому по резкому повышению давления на манометре.

Снятие колонны обсадных труб с лафетного хомута и спуск колонны до забоя .

Для этого колонну с помощью элеватора, крюка, талевой системы и лебедки бурового станка приподнимают, вынимают из корпуса лафетного хомута и спускают колонну до забоя.

Выдерживание колонны обсадных труб под давлением (при за­крытых отводах 1 и 2) в течение 12-24 ч до конца схватывания и затвердевания цемента.

Снятие цементировочной головки , разбуривание пробок и упорного кольца, очистка забоя.

Проверка результата тампонирования . Для этого понижают откачкой уровень жидкости в скважине ниже (не менее чем на 10 м) статического уровня тампонируемого водоносного горизонта. Если в течение суток уровень воды в скважине не поднялся (не учитывая поднятия уровня до 1м за счет стенания капель по стенкам труб), то считают, что тампонирование водоносного пласта произведено и об этом составляется акт.

Рис. 8.1. Схема тампонажа скважины цементом по способу «с двумя пробками»:

а – начало закачивания цемента; б – конец закачки цемента; в – начало подъема цемента в затрубное пространство; г – конец цементации

1 – запорный кран; 2 – манометр; 3 – головка для цементации; 4 – верхняя часть пробки; 5 - резиновые манжеты; 6 - нижняя часть пробки; 7 – обсадная труба; 8 - верхняя пробка; 9 - нижняя пробка

8.2. Ликвидационный тампонаж скважины

Пробурив скважину, производят контрольный замер ее глубины, измерение зенитных углов и азимутов через установленные интервалы (обычно 20 м) и геофизические исследования (каротаж). Затем приступают к извлечению обсадных колонн и ликвидационному тампонированию скважины.

Цель ликвидационного тампонирования состоит в том, чтобы изолировать все водоносные пласты и пласты полезного ископаемого, подлежащего разработке, от поступления в них воды по скважине и трещинам из изо­лируемого водоносного пласта и устранить возможность циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и ее ликвидации.

Для ликвидационного тампонирования скважины, пройденной в скальных и полускальных породах, применяют цемент, в породах глинистых - пластичную жирную глину. Скважина, пробуренная с применением глинистого раствора и тампонируемая цементом, перед тампонированием промывается водой для разглинизации. Цементный раствор нагнетают насосом через бурильные трубы, опущенные до забоя. По мере заполнения скважины цементным раствором бурильные трубы приподнимают. После подъема насос и бурильные трубы должны быть промыты водой для очистки от остатков цементного раствора.

При тампонировании глиной ее замачивают, приготовляют густое глиняное тесто, затем с помощью глинопресса или вручную готовят цилиндры из глины. Глиняные цилиндры опускают на забой скважины в длинной колонковой трубе и, приподняв колонковую трубу на 1,0-1,5 м над забоем, выпрессовывают с помощью насоса давлением воды обычно при 1,0-1,5 МПа. Для надежности каждую порцию тампонажной глины трамбуют металлической трамбовкой.

Для ликвидационного тампонирования глубоких скважин хорошо зарекомендовали себя:

1. Глинисто-цементный раствор, изготовляемый на базе глинистого раствора повышенной вязкости (Т = 50-80 с, θ = 500- 1500 Н/см 2).

На 1 м 3 глинистого раствора добавляют 120-130 кг тампонажного цемента и 12 кг жидкого стекла.

2. Для тампонирования законченных скважин применяют отверждаемый глинистый раствор (ОГР) следующего со­става: нормальный глинистый раствор - 64%; формалин - 11%; ТС-10 -25%. ТС-10 представляет собой темно-коричневую жидкость, изго­товленную из смеси (в надлежащих пропорциях) сланцевых фено­лов, этиленгликоля и раствора едкого натра.

В ряде разведочных районов к тампонажным растворам добав­ляют песок.

При наличии полного поглощения промывочной жидкости на интервале скважины выше зоны поглощения устанавливают деревянные пробки. В устье ликвидированной скважины оставляют обсадную трубу с цементной пробкой. На трубе отмечают номер и глубину скважины.

При выполнении работ по ликвидационному тампонированию следует руководствоваться утвержденными инструкциями или правилами выполнения этого вида работ, действующими в данном регионе. О выполнении ликвидационного тампонирования состав­ляется акт по форме, предусмотренной инструкцией или правилами.

1. Воздвиженский Б.И. Разведочное бурение / Б.И. Воздвиженский, О.Н. Голубинцев, А.А. Новожилов. – М.: Недра, 1979. - 510 с.

2. Советов Г.А. Основы бурения и горного дела / Г.А. Советов, Н.И. Жабин. – М.: Недра, 1991. – 368 с.

Составители: Стрик Юрий Николаевич; Ильяш Валерий Владимирович

Цементирование скважин, или как его ещё называют тампонаж, является одним из наиболее важных этапов их строительства, и касается это не только нефтяных, но и водозаборных сооружений.
Суть данной операции состоит в том, что пространство, образовавшееся между стенками трубы и проходки, должно быть заполнено цементным раствором. Вот об этом мы и поговорим в данной статье.

Всё о тампонаже

Цементация глубоких скважин производится с учётом опыта прежних лет, с помощью современного оборудования и научных изысканий. Типовые схемы производства данных работ отработаны до мельчайших нюансов, и их грамотное выполнение очень важно.
Во-первых, тампон препятствует воздействию напорных вод и плывунов на ствол скважины, не давая им размывать шахту. Во-вторых, застывший раствор жёстко фиксирует конструкцию, предупреждая смещение колонн.
Итак:

• Тампонируют скважины (см. ) не только в процессе строительства, но и при консервации и ликвидации – только технологии несколько отличаются. Хотя, абсолютно всё учесть невозможно, так как в каждом случае бывают разными условия работы: техническое оснащение, конструкция скважины, геологические условия, протяжённость цементного моста.

Поэтому, технологии нередко уточняются по ходу производства работ, и это нормально.
Главное, чтобы данный процесс обеспечил следующие требования:

• Чтобы соблюсти данные условия, необходимо контролировать и регулировать характеристики промывочной жидкости, с целью снизить её вязкость. Напомним, что промывка производится в процессе бурения, что позволяет размягчать грунт, и вымывать из проходки шлам.
  Цементный раствор нагнетается в затрубное пространство с такой скоростью, которая может обеспечить режим турбулентности.
• В каждом конкретном случае рецептура раствора, подбирается индивидуально. Его свойства определяют как продолжительность тампонажных работ, так и режимы закачки и продавливания раствора.
  Кстати, обычный строительный цемент в данном случае не используется. Есть специально предназначенный для скважин сорт, который называется «гипсоглинозёмистый цемент».

Он имеет свойство расширяться, а это в тампонажных работах самое главное. Раствор из такого цемента не впитывается в грунт, а заполняет все пустоты и мельчайшие трещины, закупоривая их по принципу тампона — отсюда и название технологии.
При наличии в проходке больших пустот и плывунов, в гипсоглинозёмистый раствор добавляют доломитовую муку, бентонитовую глину, либо волокна асбеста или целлюлозы.

Тампонирование одноцикловое, с двумя пробками

При выполнении цементации данным способом, в нужном сегменте ствола, сначала устанавливается нижняя пробка. В ней есть канал для прохода раствора, который временно перекрыт диафрагмой.
Далее, в верхней части колонны устанавливается головка, через которую осуществляется подача тампонажного раствора из смесителя. Верхняя пробка, удерживаемая шпильками, располагается на цементировочной головке.

Итак:

• Когда в ствол, согласно расчёту, полностью закачан весь объём раствора, эту пробку освобождают, и начинают подачу жидкости для продавливания. Под высоким давлением, масса цементного столба, вместе с пробкой, продвигается вниз.
• Попутно она вытесняет из ствола скважины буровую жидкость. Происходит это за счёт собственного веса тампонажного раствора, а так же его высокой плотности. В процессе вытеснения жидкости, уровень давления на головке, через которую нагнетается раствор, значительно снижается.

Столб тампонирующей смеси движется по стволу вместе с пробкой, установленной на нижней отметке. И как только она натыкается на упорное кольцо, происходит резкое усиление давления.
В результате чего диафрагма-перемычка, которой перекрыто отверстие, разрушается. После этого раствор беспрепятственно поступает в затрубные пазухи.
Объём жидкости, продавливающей цементную пробку, непрерывно контролируется, и когда остаются последняя пара кубов, интенсивность закачки снижается. Как только пробки, отсекающие интервал, входят в контакт, о чём говорит резко увеличивающееся давление, нагнетание тампонажной смеси прекращается.

Двухцикловое цементирование

Этим способом последовательно тампонируют сразу два интервала. По сравнению с одноцикловым цементированием, данный метод имеет некоторые преимущества.
При этом значительно уменьшается вероятность попадания промывочной жидкости в цементный раствор, и снижается давление на грунт в процессе его подъёма. Что немаловажно, высота подъёма может быть значительно увеличена, даже если давление не повышается.
Итак:

• Подготовительные работы, предшествующие тампонированию, производится по той же схеме, что упоминалась выше. Только теперь, в нижней части того сегмента обсадной колонны, который готовится к тампонажу, устанавливается заливочная муфта.
  По окончании промывки, производится установка головки, и начинается закачка того объёма цементной смеси, который необходим для заполнения первой ступени.

• На следующем этапе, в ствол, через заливочную муфту вводят промежуточную пробку, которая завершает первый цикл, и, под воздействием продавочной жидкости, продвигает закачанную смесь вглубь. Её количество, при этом, равно объёму того отрезка обсадной колонны, который находится между упорным кольцом и заливочным клапаном. Затем, нижнюю пробку второго сегмента, которая находится в теле цементировочной головки, освобождают и продавливают.
• Под воздействием давления пробку прижмёт к муфте, она сядет на втулку, и, смещаясь вниз, откроет сквозной проход. Дальнейшие действия могут иметь два варианта.
  В одном из них, после окончания цементации первой ступени, сразу же приступают ко второму циклу. Этот метод представляет собой процесс непрерывного цементирования.

• Второй вариант называется: двухцикловой тампонаж с разрывом. При этом заливка второго отрезка колонны производится только после схватывания уже закачанной цементной смеси.
  На этот период, в заливочном клапане поддерживают циркуляцию бурового раствора. Данный вариант позволяет регулировать уровень динамического давления, возникающего в затрубных пазухах, и, соответственно, улучшить качество тампонирования.

Как только подача расчётного объёма тампонажной смеси, предназначенной для второго сегмента, закончена, в колонну устанавливается и продавливается жидкостью последняя, верхняя пробка. Теперь она, смещаясь вниз вместе с втулкой, перекроет проходное отверстие.

Способы манжетной и обратной цементации

Решение в пользу манжетного метода, принимается в тех случаях, когда цементируется пласт с низким давлением, или нужно предупредить попадание раствора в фильтрующую колонну. Суть его в том, что на нижней отметке тампонируемого сектора, в устанавливается муфта с отверстиями для прохождения раствора, и брезентовой манжетой.
Итак:

• Чуть ниже муфты размещается клапан, перекрывающий раствору доступ внутрь колонны. А манжета, в процессе нагнетания раствора, перекрывает затрубное пространство так, что цементный столб может продвигаться только вверх.
• Есть ещё вариант, при котором цементация производится в обратном направлении (снизу вверх). Если коротко, делается это так: обсадная колонна по нижнему периметру перекрывается специальным башмаком; раствор, по специальному рукаву, закачивается непосредственно в затрубное пространство.
  При этом, находящийся там буровая жидкость вытесняется, и, по обсадным трубам, выходит на поверхность.

Данный способ привлекает буровиков, но для цементирования сверхглубоких скважин он не подходит. Причиной тому ряд технических сложностей.
Например, трудно контролировать момент достижения тампонажного раствора нижней отметки обсадной колонны. Соответственно, невозможно и оценить качество цементации – а эта часть ствола скважины наиболее ответственная.

Завершающий этап цементирования

Период затвердевания цементного столба может варьироваться, в зависимости от состава раствора. Имеет значение и то, какая именно колонна тампонировалась.
Для кондуктора, например, достаточно 16 часов, а для эксплуатационной колонны нужны сутки. По истечении этого срока, в скважину опускают электротермометр.
Итак:

• С его помощью, по изменениям температур, определяют высоту подъёма раствора в цементируемом пространстве. Максимальное выделение раствором тепла, происходит в течение нескольких часов после его затвердевания.
  Поэтому, для определения данного показателя, прибор должен быть спущен в скважину в течение суток после окончания тампонажа.

• Для контроля качества цементирования широко применяют акустический зонд (скважинный локатор). Участки, не заполненные раствором, определяются по амплитудам звуковых колебаний. Если к качеству тампонажных работ претензий нет, начинают обвязку устья скважины.
  Затем, в неё спускают пикообразное долото либо желонку, с помощью которой разбуривают затвердевшие остатки раствора и заливочные пробки.

Далее наступает черёд опрессовки ствола, то есть проверка его на герметичность. Для этого, в него закачивается вода под давлением, превышающим расчётное на 20%.
Если спустя полчаса давление снижается не больше, чем на 0,5 мПа, и при этом не происходит выделение газа, и перелива воды, скважина считается герметичной.