Прогрессивные технологии сооружения скважин

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ В СКВАЖИНЕ

Рациональный способ сооружения гравийного фильтра в сква­жине выбирается исходя из необходимости получения обсыпки высокого качества с заданными параметрами при определенных условиях проведения работ и минимуме затрат. Разнообразие природных горно-геологических и гидрогеологических факторов, конструкций скважин, их назначения, способствовало разработке принципиально различных способов сооружения гравийных фильтров в скважине, каждый из которых имеет свои преимуще­ства, недостатки и рациональные области применения (рис. 8.10).

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ В СКВАЖИНЕ

Рис. 8.10. Классификация способов сооружения гравийных фильтров

397

Гравийные фильтры могут сооружаться либо на поверхности перед спуском фильтровой колонны в скважину, либо в скважи­не после установки каркаса фильтра. К основным типам гравий­ных фильтров, сооружаемых на поверхности, относятся кожухо - вые, корзинчатые и блочные конструкции. Наиболее важным преимуществом конструкций гравийных фильтров, сооружаемых на поверхности, — возможность формирования вокруг каркаса фильтра гравийного слоя высокого качества с заданными пара­метрами при постоянном визуальном контроле. При этом исклю­чается вероятность проявления таких часто встречающихся на практике осложнений, как расслоение гравия в вертикальном сечении фильтра, образование открытых каналов и пустот. Су­щественно уменьшается доля инородных примесей, поступающих в гравийный фильтр до освоения скважины, от объема которых зависит сопротивление гравийного слоя, а следовательно и его качество.

Наряду с очевидными преимуществами гравийных фильтров, сооружаемых на поверхности, они характеризуются и существен­ными общими недостатками, значительно сужающими рацио­нальную область их применения. Установка в скважине блочных, кожуховых и корзинчатых конструкций вызывает необходимость бурения скважины большого диаметра. Диаметр бурения сква­жины D0 выбирают с учетом диаметра каркаса фильтра, толщины гравийного слоя и требуемого для безопасной установки зазора между фильтром и стенками скважины

D0 = D^ + 2(S + Д S), (8.11)

Где Dф - диаметр каркаса фильтра; S - толщина гравийного слоя; ДS — зазор между фильтром и стенками скважины.

Рекомендуется обеспечивать зазор между стенками скважины и фильтром не менее 10 мм. Если толщину гравийного слоя принять равной 50 мм и более, то из выражения (8.11) получим, что диаметр бурения на 120-150 мм превысит диаметр каркаса фильтра. Отмеченное обстоятельство вызывает необходимость крепления скважины до кровли водоносного пласта обсадной колонной, диаметр которой, как правило, на 150—180 мм превы­шает диаметр фильтра. В табл. 8.12 приведены рекомендуемые диаметры вскрытия водоносного пласта и обсадных труб, закреп­ляющих скважину до кровли водоносного пласта для типовых диаметров каркасов фильтра при установке блочных, корзинча­тых и кожуховых конструкций.

Установка в скважине блочных, корзинчатых и кожуховых фильтров (см. табл. 8.12) требует дополнительных затрат на бу - 398

Таблица 8.12

Диаметр кар­каса фильтра Dф, м

Толщина гра­вийного слоя S, м

Минимальный диаметр буре­ния в интерва­ле водоносного пласта D0, м

Минимальный диаметр об­садных труб, закрепляющих скважину до кровли водо­носного пла­ста, м

Минимальный диаметр буре­ния под обсад­ную колонну, м

0,073

50

0,214

0,245

0,320

80

0,269

0,299

0,394

0,089

50

0,214

0,245

0,320

80

0,295

0,324

0,394

0,108

50

0,243

0,299

0,394

80

0,295

0,324

0,394

0,127

50

0,269

0,299

0,394

80

0,320

0,351

0,445

0,146

50

0,269

0,299

0,394

80

0,346

0,377

0,445

0,168

50

0,295

0,324

0,394

80

0,394

0,426

0,490

0,219

50

0,346

0,377

0,445

80

0,445

0,508

0,580

Рение скважины и ее крепление до кровли водоносного пласта значительно большего диаметра, чем предусмотрено в типовых конструкциях гидрогеологических скважин. С увеличением глу­бины залегания водоносного пласта затраты на сооружение скважины перед установкой гравийных фильтров, формируемых вокруг каркасов на поверхности, резко возрастают и при опреде­ленных условиях обусловливают их экономическую непригод­ность. В этой связи рациональную область применения гравий­ных фильтров, сооружаемых на поверхности, следует ограничить скважинами большого диаметра и малой глубины. Обычно это скважины, пробуренные ударно-канатным способом глубиной до 50 м или вращательным способом с обратной промывкой глуби­ной до 200 м с конечным диаметром 0,346-0,445 м и более. Сложность установки сооружаемых на поверхности конструкций гравийных фильтров в скважинах, пробуренных наиболее рас­пространенным вращательным способом с прямой промывкой, объясняется необходимостью использования при сооружении бурового и насосного оборудования повышенной мощности, ко­торым гидрогеологическая служба практически не комплекту­ется.

Конструкции гравийных фильтров, сооружаемые на поверхно­сти, отличаются по способу закрепления гравийного слоя отно­сительно каркаса. Слой гравийных частиц в кожуховом фильтре закрепляется относительно каркаса с помощью специального ко­жуха. Функцию кожуха обычно выполняет сетка галунного или

399


Квадратного плетения, обмотанная вокруг каркаса таким образом, чтобы выдержать равномерный зазор между сеткой и каркасом фильтра по высоте и радиусу. На 30-40 мм под нижними отвер­стиями каркаса фильтра устанавливается фланец, к которому жестко закрепляется сетка. Наружный диаметр фланца на 8­10 мм должен превышать диаметр кожухового фильтра с учетом его безопасной установки в скважине. Фланцы устанавливаются на каркасе с шагом, соответствующим ширине сетки. Заполнение кольцевого пространства между сеткой и каркасом осуществля­ется через верхний торец фильтра, который после уплотнения гравийного материала жестко прикрепляется к каркасу на 30­40 мм выше его верхних отверстий. Жесткое закрепление сетки на каркасе может осуществляться хомутами. Однако при таком закреплении сложнее сохранить целостность фильтра в процессе его установки в скважину.

Кожуховые фильтры с предохранительной сеткой широко ис­пользовались в Кировском СУ НПО Спецпромстрой и Союз - гипроводхозе. Недостатки таких фильтров — их повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное сеткой. Кроме этого, в процессе эксплуатации такие фильтры склонны к быст­рому зарастанию из-за ускоренного осаждения железа, содержа­щегося в подземных водах, на поверхности латунных сеток вследствие электрохимической реакции. В процессе спуска кожу­ховые фильтры могут деформироваться, что приводит к образо­ванию неравномерного по толщине гравийного слоя, а иногда и к формированию открытых каналов и пустот, оголению некоторых отверстий каркаса, их непосредственному контакту с песком во­доносного пласта, и как следствие — к пескованию скважины в процессе эксплуатации.

В корзинчатых фильтрах гравийный слой удерживается около отверстий каркаса под влиянием сил тяжести. У каждого ряда отверстий каркаса устанавливаются специальные корзинки, кото­рые жестко крепятся к каркасу ниже отверстий и имеют откры­тый торец выше отверстий. На поверхности через открытый то­рец в корзинки засыпают гравий, который под действием сил тяжести удерживается в процессе спуска фильтровой колонны. Корзинчатые фильтры, как правило, имеют сложную и ненадеж­ную конструкцию, которая при спуске фильтра разрушается, что приводит к высыпанию части гравия из корзинок, неравномер­ному экранированию каркаса фильтра гравием относительно песка водоносного пласта. Все это свидетельствует о неудовле­творительном качестве фильтра. Корзинчатые конструкции вследствие отмеченных недостатков практически не нашли при­менения в практике. 400

В блочных конструкциях гравийных фильтров предусматри­вается закрепление гравийного слоя относительно каркаса и час­тиц друг с другом с помощью различных клеев. Блочные конст­рукции чаще применяются в практике, чем кожуховые и корзин­чатые. Гравийный материал склеивают на поверхности в кольце­вые блоки, которые затем надевают на каркас и жестко прикреп­ляют к нему с помощью клея или фланцев. Основное требование к блочным фильтрам — надежность применяемых клеев, обу­словливающих целостность фильтрационной поверхности и эф­фективность эксплуатации в целом.

В качестве материала, скрепляющего зерна гравия, исполь­зуют обычно клеи типа БФ и эпоксидные смолы. Несмотря на обилие клеев, пока не существует рецептуры, обеспечивающей гарантированное сохранение фильтрационной поверхности в процессе транспортировки к месту работ и спуска в скважину. Блочные фильтры боятся ударных нагрузок, которые вызывают разрушение структуры блоков. Следовательно, при использова­нии блочных гравийных фильтров необходимо предъявлять спе­циальные требования к процессу транспортировки блоков и спуску фильтров, что значительно удорожает работы.

Кроме этого, блочные фильтры имеют меньшую проницае­мость и большее гидравлическое сопротивление, чем просто слой гравия данной толщины определенного гранулометрического со­става. Это объясняется тем, что часть пор заполняется клеем, формируются тупиковые поры. Эффективная пористость гравий­ного слоя уменьшается за счет либо полного перекрытия целого ряда фильтрационных каналов клеем, либо их сужения. Экс­плуатационные характеристики такого фильтра значительно ни­же возможных значений даже при условии сохранения цело­стности фильтрационного слоя в процессе транспортировки и спуска. Очевидно, что при формировании блочных фильтров гранулометрический состав гравия должен выбираться по мето­дике, отличной от традиционного подхода к подбору гравия. Ко­эффициент межслойности таких конструкций должен превышать рекомендуемые коэффициенты межслойности для гравийных фильтров. К сожалению, научно обоснованных рекомендаций по этому вопросу нет.

В скважине гравийные фильтры могут сооружаться либо до, либо после установки фильтровой колонны. Метод гидровмыва был разработан в США в 50-х гг. нашего столетия. В нашей стране большой вклад в разработку и рекламу этого способа со­оружения гравийного фильтра внес И. А. Сергиенко. После креп­ления скважины водоносный пласт вскрывается. Проводят гео­физические исследования. На основании анализа результатов

401


Определяют интервал установки фильтра, который при необхо­димости может быть расширен до нужного диаметра расшири­телем.

В интервал водоносного пласта подают гравий. Последний может подаваться с поверхности или через ствол скважины, или через вспомогательную колонну, спущенную внутрь скважины до забоя и представленную, как правило, бурильными трубами. По­сле засыпки в скважину расчетного объема гравия начинают спуск фильтровой колонны. Для этого в башмаке фильтра мон­тируют обратный клапан с внутренним переходником на буриль­ные трубы. Бурильные трубы на поверхности соединяются с башмаком фильтра. Спуск фильтровой колонны осуществляют с помощью бурильных труб. При достижении башмаком фильтра уровня намытого в скважину гравия, в бурильные трубы на по­верхности с помощью бурового насоса подают промывочную жидкость, которая через обратный клапан в башмаке фильтровой колонны поступает в скважину. Таким образом, в скважине соз­дают прямую циркуляцию. Струя жидкости при выходе из от­верстия башмака разуплотняет гравийный материал, что способ­ствует углублению фильтровой колонны, или ее гидровмыву в гравий.

Рекомендуется в процессе вмыва колонны обеспечивать такие расходы промывочной жидкости, которые приводят гравийный материал в состояние кипящего слоя, широко известного в хи­мической технологии. При создании кипящего гравийного слоя фильтровая колонна быстро погружается в скважину без нару­шения фильтрационного покрытия фильтра.

Следует заметить, что согласно теории кипящего и фонтани­рующего слоев, формирование рекомендуемой структуры сложе­ния гравийных частиц происходит в три этапа: фонтанирующий слой, кипящий слой и поршневой режим. Переход от одного эта­па к другому происходит при увеличении скоростей восходящего потока. Если принять во внимание, что скорости восходящего потока в скважине в интервале гидровмыва существенно изме­няются вследствие различных диаметров скважины в интервале отстойника, водоносного пласта и обсадной колонны, кавер - нообразования, то можно предположить, что по высоте фильтра будут наблюдаться фонтанирующий и кипящий слои и поршне­вой режим.

Фонтанирующий слой возникает при относительно малых скоростях восходящего потока, которые имеют место в расши­ренном и наиболее обводненном интервале водоносного пласта. Фонтанирующий слой представляет собой отдельные вертикаль­ные каналы, окруженные относительно равномерным разуплот - 402 Ненным слоем гравийных частиц. Промывочная жидкость в ин­тервале фонтанирующего слоя поднимается только по открытым каналам и пустотам, а в зоне гравийных частиц восходящая фильтрация отсутствует. Часть гравийных частиц из открытых каналов выносится из фонтанирующего слоя.

Кипящий слой возникает при больших скоростях восходящего потока, чем фонтанирующий слой. Кипящий слой формируется обычно в интервале обсадной колонны и водоносного пласта, не подлежащего расширению и представляет собой сочетание боль­шого числа пустот, окруженных разуплотненным гравийным ма­териалом. В процессе формирования пустот часть гравийных частиц из кипящего слоя выносится.

Поршневой режим возникает при больших скоростях движе­ния потока промывочной жидкости, недостаточных для выноса всего гравия из скважины. При таком режиме нарушается сплошность гравийного фильтра в вертикальной плоскости, об­разуются большие пустоты, захватывающие все поперечное сече­ние кольцевого пространства скважины. Поршневой режим воз­никает в наиболее суженных участках скважины.

Структура гравийного фильтра после гидровмыва колонны как в интервале кипящего и фонтанирующего слоев, поршневого режима не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ком­пактности и равномерности укладки гравия вокруг каркаса из-за обилия открытых каналов и пустот. При эксплуатации фильтра в начальный момент пустоты и открытые каналы заполняются песком водоносного пласта и скважина пескует. В целях устра­нения пустот и открытых каналов и придания гравийному фильтру свойств, обеспечивающих его пригодность к эксплуата­ции, после гидровмыва и перед откачкой следует принудительно уплотнить гравий. Уплотнение можно осуществлять передачей на фильтр вибрационных нагрузок. Метод гидровмыва фильтровой колонны в предварительно доставленный на забой гравий ис­пользуется преимущественно для оборудования геотехнологичес­ких скважин.

В практике часто применяют методы сооружения гравийных фильтров в скважине после установки фильтровой колонны. Эти фильтры имеют высокую водозахватную поверхность при отно­сительно малых диаметрах бурения, а при рациональной техно­логии доставки гравия в интервал формирования обсыпки — и высокое качество, обеспечиваемое равномерной, компактной ук­ладкой гравийных зерен вокруг каркаса, минимизацией попада­ния в фильтр инородных примесей.

В некоторых случаях при выборе технологии сооружения гра­вийного фильтра ориентируются на максимально возможную

403


Простоту проведения технологических операций. С этим связано распространение способа засыпки гравия при отсутствии цирку­ляции в скважине. Гравий подается вручную в кольцевое про­странство, вследствие чего в скважину попадает большое количе­ство инородных примесей, значительно ухудшающих фильтраци­онные характеристики гравийного фильтра.

Гравийный материал, засыпаемый в скважину, часто не дости­гает зоны установки фильтра из-за пробкообразования. Поэтому в зоне фильтра образуются открытые каналы и пустоты, наличие которых способствует повышенному выносу песка из скважины в процессе эксплуатации. Кроме того, вследствие различной гид­равлической крупности гравия частицы различных размеров и формы имеют различные скорости свободного осаждения, что при ручной подаче гравия в скважину приводит к сильному рас­слоению фильтра. Недостатки технологии засыпки гравия при отсутствии циркуляции свидетельствуют о нецелесообразности применения данного способа при сооружении гравийных фильт­ров в скважинах глубиной более 30 м.

В целях предупреждения попадания в зону фильтра неконди­ционных примесей была разработана технология засыпки гравия в восходящем потоке жидкости. Значительный вклад в разработ­ку этой технологии в нашей стране внесли работы М. Г. Онопри­енко. При определенных скоростях восходящего потока в коль­цевом пространстве в зону фильтра осаждаются частицы расчет­ного размера, а частицы меньшего диаметра либо зависают, либо удаляются из скважины.

Как показала практика, при засыпке в восходящем потоке сложно обеспечить надежную доставку гравия в зону фильтра. Гравийные частицы зависают на направляющих фонарях, местах перехода на другой диаметр бурения, стенках скважины и фильтра, образовывая пробки, которые препятствуют равномер­ному осаждению частиц в кольцевом пространстве, что значи­тельно усложняет дальнейшее проведение работ. Гравийные пробки не разрушаются в ламинарном восходящем потоке, воз­никающем при скоростях не более 0,15 м/с. Такие пробки обра­зуют устойчивые структуры, ликвидация которых требует допол­нительных затрат времени и средств.

Засыпка гравия в восходящем потоке — процесс длительный и при оборудовании фильтра в неустойчивых коллекторах уве­личивается возможность обрушения стенок скважины, что при­водит к перемешиванию частиц песка и гравия, а также резкому снижению проницаемости гравийного фильтра. Большие затраты времени на транспортировку гравия в зону фильтра вызывают сильное расслоение частиц в процессе засыпки, что приводит к 404 Образованию слоистого гравийного фильтра, часть которого в процессе эксплуатации работает неэффективно.

Теоретические исследования, проведенные автором, показали, что предупредить пробкообразование и расслоение гравия в про­цессе закачки в восходящем потоке можно при использовании частиц, имеющих форму, близкую к сферичной (коэффициент сферичности более 0,76). Отсутствие хорошо окатанного одно­родного гравия на практике ограничивает использование техно­логии засыпки в восходящем потоке.

Закачка гравия в нисходящем потоке через кольцевое про­странство позволяет уменьшить его расслоение за счет снижения времени транспортировки в зону фильтра по сравнению со спо­собом засыпки в восходящем потоке. Однако при установке фильтра на 50 м и более, расслоение проявляется в значительной степени. Это связано со сложностью обеспечения высоких скоро­стей нисходящего потока в кольцевом пространстве (обычно 0,1—0,15 м/с) из-за отсутствия высокопроизводительного насос­ного оборудования.

Как показали опыты и теоретические исследования, частицы гравия неправильной формы стремятся двигаться в пристенной области, а в некоторых случаях прижимаются к стенкам скважи­ны и эксплуатационной колонны, что способствует пробкообра - зованию. При ликвидации гравийных пробок необходимо обес­печить пульсирующую подачу жидкости в скважину, а это при­водит к обрушению стенок скважины в процессе закачки. Кроме указанных недостатков, при закачке гравия в нисходящем потоке через кольцевое пространство с целью исключения попадания в зону фильтра инородных примесей следует обеспечить тщатель­ную очистку стенок скважины перед закачкой.

Способ сооружения гравийных фильтров при транспорти­ровке смеси через кольцевое пространство скважины от устья к забою в нисходящем потоке широко используется при оборудо­вании нефтяных и газовых скважин, склонных к пескованию. В отличие от гидрогеологических и водозаборных скважин, обору­дуемых по данной технологии, в газовой и нефтяной отрасли гравийную смесь в кольцевое пространство скважины подают не вручную, а закачивают под давлением высокопроизводительным насосным оборудованием, как правило, несколькими спаренными цементировочными агрегатами. За счет большой подачи насос­ного оборудования обеспечиваются высокие скорости нисходя­щего потока гравийной смеси в кольцевом пространстве сква­жины, обусловливающие турбулентный режим движения и пре­дупреждение пробкообразования.

Высокие скорости движения гравийной смеси приводят к

405


Возникновению больших гидравлических потерь и как след­ствие — к большим давлениям закачки и интенсификации по­глощения. При высоких скоростях движения смеси увеличивает­ся объем попадаемых в интервал формирования фильтра ино­родных примесей, значительно ухудшающих его фильтрационные характеристики.

Следует отметить, что применение способов сооружения гра­вийных фильтров при транспортировке смеси через кольцевое пространство скважины значительно осложняет, а иногда и ис­ключает возможность установки каркасов фильтра впотай. При оборудовании глубоких скважин это приводит к значительному удорожанию работ за счет необходимости вывода фильтровой колонны к устью.

Способы сооружения гравийного фильтра при отсутствии циркуляции в восходящем и нисходящем потоках через кольце­вое пространство не обеспечивают надежной подачи гравия в зону фильтра при глубине гидрогеологических скважин более 50 м. В некоторых производственных организациях используют способ закачки гравия через вспомогательную колонну труб. При этом в кольцевое пространство скважины до забоя спускают ко­лонну бурильных или насосно-компрессорных труб, через кото­рые гравий подается в зону фильтра. Скорости движения гра­вийной смеси в трубах при закачке должны превышать 3 м/с во избежание появления гравийных пробок, возникающих в резуль­тате ламинарного режима. Благодаря высоким скоростям движе­ния гравийной смеси расслоения в процессе закачки практически не наблюдается. Закачка гравия через вспомогательную колонну труб позволяет значительно упростить механизацию подачи гра­вия в скважину на поверхности. Для подачи гравия в струю жидкости используют обычные гидравлические смесители эжек- торного типа.

Основной недостаток закачки через вспомогательную колонну труб — неравномерное осаждение части гравия вокруг поверхно­сти фильтра-каркаса. Часть отверстий фильтра остается непере - крытой гравием и контактирует непосредственно с песком кол­лектора, что приводит к длительному пескованию скважины. Увеличение диаметра водоприемной каверны по отношению к диаметру каркаса фильтра и центрированная установка фильтро­вой и эксплуатационной колонн в скважине не позволяют избе­жать неравномерного осаждения гравия вокруг каркаса фильтра, что делает данную технологию неэффективной при любых усло­виях проведения работ.

С целью обеспечения надежной доставки гравия в зону про­дуктивного пласта и его равномерной укладки вокруг каркаса 406

Таблица 8.13


Основные преимущества

Основные недостатки

Способ сооружения гра­вийного фильтра

Примечание

Рациональные области применения

Гидропромыв фильтро­вой колонны в предва­рительно закачанный на забой гравий

Сооружение гравийно­го фильтра при транс­портировке гравия в интервал водоносного пласта через кольцевое пространство при от­сутствии циркуляции

Упрощение технологи­ческого процесса до­ставки гравия на забой

Упрощение технологи­ческого процесса со­оружения гравийного фильтра

Формирование в гра­вийном слое большого числа пустот и откры­тых каналов, сложность центрированной уста­новки фильтровой ко­лонны, возможность нарушения фильтраци­онной поверхности кар­каса фильтра при гид- ровмыве, необходи­мость использования насосного оборудова­ния повышенной мощ­ности при расширении скважины в интервале водоносного пласта. Сложность установки фильтровой колонны впотай

Сложность обеспечения надежной доставки гра­вия в интервал форми­рования обсыпки, рых­лое сложение частиц гравия в фильтре, по­вышенная вероятность возникновения в гра­вийном слое открытых каналов и пустот и пескования. Невозмож­ность оборудования

В скважинах без рас­ширения в интервале водоносного пласта глу­биной, как правило, не более 100 м. Оборудо­вание скважин с одной секцией фильтровой колонны длиной не более 10-15 м при ис­пользовании в качестве каркаса перфорирован­ной трубы или прово­лочного фильтра с уси­ленным креплением проволоки. Фильтровая колонна с выводом на поверхность

Одноколонные конст­рукции скважин с большим кольцевым зазором между фильт­ровой и обсадной ко­лоннами глубиной не более 30 м. Преимуще­ственно скважины, про­буренные ударно-ка­натным способом. Со­оружение многослой­ных гравийных фильт-

Применение способа мо­жет быть рекомендовано только при обязательном проведении работ по принудительному уплот­нению гравийного фильтра перед откачкой

Целесообразно перед от­качкой проведение работ по принудительному уп­лотнению гравийного фильтра с целью повы­шения его качества

Продолжение табл. 8.13

Способ сооружения гра­вийного фильтра

Основные преимущества

Основные недостатки

Рациональные области применения

Примечание

Сооружение гравий­ного фильтра при тран­спортировке гравия в интервал водоносного пласта через кольцевое пространство в восхо­дящем потоке

Простота проведения технологических опера­ций в скважинах, про­буренных вращатель­ным способом с пря­мой промывкой, зани­женные требования к качеству гравийного материала с учетом его фракционирования в скважине в процессе засыпки

Гравийным фильтром нескольких интервалов водоносного пласта. Сильное расслоение гравия в процессе за­качки, особенно при ручной подаче в сква­жину

Сложность обеспечения надежной доставки гра­вия в интервал форми­рования обсыпки. Воз­никновение в гравий­ном слое большого чис­ла открытых каналов и пустот, повышенная ве­роятность пескования скважины, невозмож­ность оборудования гравийным фильтром нескольких интервалов водоносного пласта или нескольких водоносных пластов. Очень сильное расслоение гравия, осо­бенно при ручной по­даче в кольцевое прост­ранство скважины

Ров. Фильтровая ко­лонна с выводом на поверхность. Односек - ционные конструкции фильтров

В скважинах одноко­лонной конструкции глубиной, как правило, не более 50 м и пробу­ренных вращательным способом с прямой промывкой, при невоз­можности фракциони­рования гравийной смеси плохого качества на поверхности, одно - секционные конструк­ции фильтров, окатан­ный гравий

Применение способа мо­жет быть рекомендовано только при обязательном проведении работ по принудительному уплот­нению гравийного фильтра перед откачкой

Сооружение гравийно­го фильтра при транс­портировке гравия в интервал водоносного пласта через кольцевое пространство в нисхо­дящем потоке

Сооружение гравий­ного фильтра при транспортировке гра­вия в интервал водо­носного пласта через вспомогательную ко­лонну труб, опущен­ную в кольцевое про­странство скважины

Простота выполнения технологических опера­ций в скважинах, про­буренных вращатель­ным способом с об­ратной промывкой и гидротранспортом керна

Относительная просто­та выполнения техно­логических операций в скважинах, пробурен­ных с промывкой

Сложность обеспечения надежной доставки гра­вия в интервал форми­рования обсыпки при малых скоростях нис­ходящего потока, слож­ность сохранения гер­метичности обсадных труб, особенно при больших глубинах и диаметрах скважин. Попадание в гравийном слое большого объема инородных примесей. Невозможность обору­дования гравийными фильтрами нескольких интервалов водоносно­го пласта или несколь­ких водоносных пла­стов. Сложность уста­новки фильтровой ко­лонны впотай. Рас­слоение при больших глубинах скважины

Невозможность созда­ния равномерной об­сыпки со всех сторон каркаса фильтра, обру­шение стенок скважи­ны в интервале водо­носного пласта, пере­мешивание песка с гра­вием, снижение качест­ва фильтра

Скважины, как прави­ло, глубиной до 50 м при малых скоростях нисходящего потока и скважины глубиной до 200 м при больших скоростях нисходяще­го потока, пробуренные с обратной промывкой или гидротранспортом керна. Скважины, обо­рудованные фильтро­вой колонной, выве­денной на поверхность

Закачка гравия в во­ронку бесфильтровой скважины

Перед закачкой сква­жину необходимо про­мыть при расходе, пре­вышающем расход закач­ки гравийной смеси

После намыва фильтра необходимо прину­

Дительно уплотнить гра­вий, выполнение с целью предотвращения обруше­ния стенок скважины целесообразно вести при больших репрессиях на пласт, создаваемых под­ливом воды в кольцевое пространство скважины или другими способами

Продолжение табл. 8.13

Способ сооружения гравийного фильтра

Основные преимущества

Основные недостатки

Рациональные области применения

Примечание

Сооружение гравий­ного фильтра в сква­жине при транспорти­ровке смеси при ком­бинированной цирку­ляции

Сооружение гравий­ного фильтра блоч­ного, корзинчатого и кожухового типа на поверхности с после­дующим их спуском в скважину

Получение гравийного фильтра высокого ка­чества при любых гор­но-геологических усло­виях проведения работ

Получение фильтра высокого качества

Необходимость исполь­зования специального скважинного и поверх­ностного оборудования

Сложность сохранения фильтрационного слоя фильтра в процессе установки в скважину, малая водозахватная поверхность фильтра, необходимость увели­чения диаметра буре­ния и крепления сква­жины

Скважины глубиной более 50 м и другие условия, при которых получение гравийного фильтра удовлетвори­тельного качества обычными методами затруднительно

Скважины большого диаметра глубиной обычно до 50-100 м

При использовании фильтров, сооружаемых поверхности, необходимо соблюдать дополнитель­ные требования к транс­портировке и установке фильтров, обеспечиваю­щие сохранность фильт­рационного слоя

Фильтра была разработана технология засыпки при комбиниро­ванной циркуляции, согласно которой гравий подается к зоне установки фильтра по колонне бурильных труб, спущенных внутрь эксплуатационной колонны. Непосредственно над фильт­ром гравийная смесь через распределительный узел подается в кольцевое пространство скважины и частицы гравия равномерно укладываются вокруг каркаса.

Освобожденная жидкость-носитель проходит через отверстия фильтра и по водоподъемной колонне, через специальные отвер­стия распределительного узла и кольцевое пространство скважи­ны в восходящем потоке поднимается к устью. Сооружение гра­вийных фильтров методом комбинированной циркуляции обес­печивает наиболее качественное формирование гравийного слоя, хотя и требует применения специальных технических средств. Необходимо отметить, что практически все ведущие зарубежные фирмы используют эту технологию для оборудования гидрогео­логических, водозаборных, геотехнологических, нефтяных и газо­вых скважин.

Первые разработки и внедрение в этом направлении в на­шей стране осуществили специалисты ПСО «Востокбурвод» Г. П. Квашнин, А. И. Деревянных и др. Эта технология все шире начинает использоваться при оборудовании наиболее сложных объектов в геологической, нефтяной, газовой и строительной от­раслях. Дальнейшее повышение качества сооружения скважин в условиях пескопроявления связано с широким внедрением тех­нологии сооружения гравийных фильтров при комбинированной циркуляции, поэтому эту технологию необходимо детально рас­смотреть. В табл. 8.13 представлены основные преимущества, недостатки и рациональные области применения различных спо­собов сооружения гравийных фильтров.

Прогрессивные технологии сооружения скважин

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА ПРИ УРАВНОВЕШЕННОМ ДАВЛЕНИИ

При сооружении гравийного фильтра необходимо поддержи­вать репрессию на пласт, при которой обеспечивается устойчи­вость стенок скважины и исключается поступление в обсыпку инородных примесей. С другой стороны, при намыве гравия в жидкостях-носителях, …

ИЗОЛЯЦИЯ ПЛАСТОВ

В процессе сооружения высокодебитных скважин различного назначения повышаются требования к изоляции пластов. Прони­цаемые пласты сложены обычно трещиноватыми или обломоч­ными породами, песками, цементирование которых традицион­ными методами затруднительно. В процессе бурения ствол …

ОПЕРАТИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕБИТА СКВАЖИН

В процессе сооружения, опробования или ремонта скважин часто необходимо оперативно определить дебит скважины, оце­нить гидродинамическое состояние околоскважинной зоны пла­ста, обсыпки и фильтра. Традиционно такие данные можно по­лучить при откачке, которая …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.