Do autonomicznego zaopatrzenia w wodę strefa podmiejska konieczne jest wykonanie kompleksu prac związanych z wierceniem studni na wodę i instalacją urządzeń pompujących.

Proces tworzenia studni dla określonego regionu zawsze ma swoją własną charakterystykę. W tym artykule przeanalizujemy technologię wiercenia studni dla wody w regionie moskiewskim.

Podstawowe warunki

Wiercenie- jest to proces budowy studni poprzez niszczenie skał.

Dobrze jest cylindrycznym wyrobiskiem kopalnianym zbudowanym przy pomocy specjalne narzędzia, który charakteryzuje się dużą długością i małą średnicą. Główne części studni to wylot – 1, szyb – 2 i dno – 3 (ryc. 1).

Szybkość przepływu(nie mylić z debetem księgowym) - objętość wody, którą można wydobyć ze studni w jednostce czasu. Jest mierzony w l / s lub m 3 / h. Najważniejszy parametr przy doborze sprzętu do podnoszenia wody i nieprzerwanej pracy źródła.

Studnia wiercona jest bezpośrednio do poziomu wodonośnego iw zależności od głębokości oraz natężenia przepływu stanowi doskonałe źródło wody zarówno do celów bytowych jak i przemysłowych.

Rysunek 1 — Schemat odwiertu

Studnia na wodę, jak każda inna, jest złożoną strukturą techniczną, a jej wydajność, żywotność i jakość wody zależą od przestrzegania technologii wiercenia, a także od właściwego wyboru projektu studni.

Czynnikami decydującymi o wyborze technologii wiercenia studni jest głębokość wód gruntowych, a także skały, które tworzą odcinek w miejscu wiercenia. Odpowiednia technologia pozwoli na wykonanie odwiertu w możliwie najkrótszym czasie, wyeliminowanie wypadków i komplikacji podczas procesu wiercenia, a co najważniejsze uzyskanie maksymalnego natężenia przepływu odpowiadającego danym warunkom geologicznym.

Dobrze typy

Studnie można podzielić na trzy główne typy, w zależności od docelowej warstwy wodonośnej (ryc. 2):

• płytki piasek;
• głęboki piasek;
• wapień (artezyjska warstwa wodonośna).

Rysunek 2. Lokalizacja warstw wodonośnych

W regionie moskiewskim położenie warstw wodonośnych zmienia się w następujących przedziałach:

• pierwszy (płytki piasek) - 10 - 30 m;
• drugi (głęboki piasek) - 40 - 90 m;
• trzeci (wapień) sięga 220 m.

Studnie wapienne to kompleks warstw wodonośnych paleozoicznych złóż karbonu, który zasila region moskiewski i jest podzielony na kilka poziomów:

• Serpuchow (dolny karbon);
• Podolsko-Myaczkowski (środkowy karbon);
• Kashirsky (środkowy karbon);
• Warstwa Kasimowa (górny karbon);
• Gzhel (górny karbon).

Region moskiewski jest podzielony na następujące warstwy wodonośne:

• południowy - poziom wody jest na głębokości 10 - 70 m, głębokość studni wynosi od 40 do 120 m;
• południowo-zachodni - ma małe natężenie przepływu, głębokość studni wynosi średnio 50-70 m;
• region centralny ma największy obszar, wody są głównie węglanowe, węglanowo-siarczanowe;
• wschodnia - głębokość warstwy wodonośnej wynosi 20 - 50 m, wody są silnie zmineralizowane.

Ocenę stanu wód podziemnych w regionie moskiewskim znacznie komplikuje duża intensywność ich użytkowania na stosunkowo ograniczonym obszarze.

Chociaż populacja Moskwy jest prawie w 100% zapewniona wody powierzchniowe, to w regionie wręcz przeciwnie, większość urządzeń zużywających wodę korzysta z wód gruntowych. Jednocześnie z roku na rok rośnie liczba autonomicznych konsumentów - są to nowe osiedla domków letniskowych, przedsiębiorstwa przemysłowe i domki letniskowe.

Według stanu na 2011 r. potencjał zasobów wodnych w regionie moskiewskim wynosi 11,3 mln m3/dobę. Najwyższa eksploatacyjna gęstość poboru wody (do 2 l/s na km2) występuje w centralnej części województwa.

W wyniku dużej intensywności zużycia zasobów wód podziemnych w regionie utworzył się rozległy lej depresyjny, który nierównomiernie pokrywa różne warstwy wodonośne, a jego centrum znajduje się w Moskwie.

Technologia wiercenia studni dla płytkiego piasku

W regionie moskiewskim piaski wodonośne występują na głębokości 10-30 m, natężenie przepływu takich studni wyniesie do 1 m 3 / h, co wystarczy, aby zapewnić mały obszar podmiejski. Chociaż przy odpowiednim rozwiązaniu inżynieryjnym taka studnia jest w stanie zapewnić małe Dom wakacyjny. W tym celu musisz użyć pojemność przechowywania, do którego pompa studzienna będzie pompować wodę ze studni, i jeszcze jeden pompa powierzchniowa dostarczać wodę bezpośrednio do konsumenta.

Wiercenie na płytkim piasku jest możliwe w regionach Volokolamsk, Voskresensky, Egorevsky, Mytishchi, Orekhovo-Zuevsky, Podolsky, Ramensky, Ruzsky, Solnechnogorsk, więcej szczegółów - wiercenie studni na wodę. Pierwszy poziom wodonośny na tych terenach znajduje się na głębokości 10 - 30 m, wydajność studni wynosi od 0,5 do 1 m 3 /h. Jednak ze względu na duża gęstość obiektów przemysłowych na wielu terenach jakość wód górnych warstw wodonośnych nie jest wysoka.

Zalety studni dla pierwszej warstwy wodonośnej to:

• niska cena;
• szybki proces wiercenia;
• możliwość pracy z niedrogą pompą wibracyjną.

Wady studni na płytki piasek:

• stosunkowo krótki okres użytkowania;
• mały debet;
• niestabilna jakość wody;
• zależności poziomu wody od wahań sezonowych i sąsiednich ujęć wody.

Należy również zauważyć, że filtr studni piaskowej należy okresowo myć z powodu jego zamulenia. Takiego filtra nie można wymienić, więc jeśli się nie powiedzie, będziesz musiał wywiercić nową studnię. Pomimo obecności filtra trudno jest chronić system zaopatrzenia w wodę studni piaskowej przed cząstkami piasku, co może znacznie skrócić żywotność pompy studziennej.

Do wiercenia płytkich studni w luźnych skałach najbardziej popularne jest wiercenie ślimakowe. Świder to rura ze spiralnymi ostrzami (Rysunek 3).

Rysunek 3. Świder wiertniczy

Świder ma konstrukcję podobną do korkociągu, dzięki czemu wiercenie odbywa się w wyniku procesu obrotowego z zanurzeniem w ziemi i wykopywaniem sadzonek podczas skoku powrotnego (ryc. 4).

Wiercenie ślimakowe odbywa się za pomocą instalacji na samochodach ciężarowych i osobowych. Świder można wkręcić w grunt ręcznie, jak również za pomocą napędu elektrycznego lub wiertarki silnikowej. Wiercenie ręczne pozwala na samodzielne pozyskanie wody na działce, jednak wiercenie napędem elektrycznym, choć drogie, może znacznie ułatwić i przyspieszyć ten proces.

Wiercenie wiertłem jest możliwe tylko w miękkich skałach. W przypadku napotkania po drodze skał, dalsze wiercenie będzie niemożliwe. Istnieje możliwość zwiększenia długości świdra poprzez dokowanie z dodatkowymi świdrami lub prętami.

1 – odwiert, 2 – świder, 3 – sadzonki.

Ryc. 4. Schemat wiercenia obrotowego świdrem

Pod koniec wiercenia ściany studni są wzmacniane rurą osłonową. Konstrukcja studni na płytki piasek to pojedynczy ciąg rur osłonowych z perforowaną sekcją filtracyjną.

Do obudowy studni na piasku stosuje się dwa rodzaje rur:

• metal;
• Plastikowy.

Klasycznym rozwiązaniem obudowy studni są czarne rury stalowe. Przy grubości ścianki 4,5 mm stalowa rura zachowa swoją integralność przez 10-30 lat, wytrzymując wszelkie ruchy gleby, a jednocześnie nie doda do wody nic oprócz rdzy. Jednak obecność rdzy (żelazożelaza) w wodzie nie stanowi dużego problemu, można ją łatwo usunąć zwykłym domowym filtrem. Jedyną szkodą, jaką może wyrządzić rdza, jest uszkodzenie pompy, pod warunkiem, że jest ona przeznaczona tylko do tego czysta woda.

Główna wada stalowe rury jest wysoki koszt, dlatego w przypadku studni osłonowych na płytkim piasku o stosunkowo krótkim okresie użytkowania, zastosowanie rur stalowych nie zawsze jest właściwe.

Alternatywą dla obudowy płytkich studni są rury z tworzyw sztucznych - uPVC, HDPE.

Głównymi zaletami rur z tworzyw sztucznych jest ich odporność na korozję i brak jakichkolwiek dodatków do wody, a także niska cena, w stosunku do rur stalowych.

Wadą jest ich niska wytrzymałość.

W studniach piaskowych stosowanie filtra jest obowiązkowe. Jednak strefy filtracyjnej, podobnie jak samej rury produkcyjnej, nie można wymienić, a więc w rzeczywistości okresu żywotność studni zależy od żywotności filtra. Jakość i konstrukcja filtra również odgrywają decydującą rolę w ilości wody produkowanej przez studnię.

Budowa studni piaskowych

Klasyczna konstrukcja studni dla głębokiego i płytkiego piasku jest taka sama i jest rurą osłonową z filtrem. Filtr może być montowany zlicowany (rys. 5) lub wykonany na obudowie (rys. 6).

Rysunek 5 — Projekt studni piaskowej z filtrem płuczącym. Rysunek 6. Konwencjonalny projekt studni z piaskiem.

Konstrukcja filtra do studni piaskowej jest dość prosta, dlatego jakość materiału, z którego jest wykonany, ma decydujące znaczenie przy wyborze filtra.

Filtr składa się z następujących elementów (Rysunek 7):

• perforowana podstawa - 1;
• ramka warstwy filtra - 2;
• warstwa filtra bezpośredniego - 3.

Rysunek 7. Filtr studni piaskowej

Główną zaletą konstrukcji studni z przewodem i filtrem podtynkowym (Rysunek 5) jest niezawodna izolacja wody wpływającej do studni od zanieczyszczeń powierzchniowych, co jest niemożliwe w przypadku konwencjonalnej konstrukcji jednorurowej.

Chociaż ze względu na złożoność technologiczną filtr ten jest droższy, zapewnia lepszą jakość wody i co najważniejsze można go wymienić, co jest znacznie bardziej opłacalne niż wiercenie nowej studni.

Główną wadą tej technologii jest trudność w zainstalowaniu niezawodnej dławnicy zaprojektowanej w celu zapobiegania przedostawaniu się piasku do studni i izolowania odstępu między ciągami roboczymi i filtrującymi.

Ograniczeniem instalacji filtra „zatopionego” jest obecność w warstwie wodonośnej drobnych piasków pylących z uwagi na brak możliwości wytworzenia podsypki żwirowej filtra, a co za tym idzie nieznaczne zmniejszenie natężenia przepływu w studni wskutek zastosowania drobnych kratek.

Natomiast w warstwach gruboziarnistych piasków i otoczaków ta technologia możliwe, w tym w regionie moskiewskim.

Najpopularniejszy projekt studni piaskowej w regionie moskiewskim pokazano na rycinie 6.

W zależności od rodzaju warstwy filtracyjnej stosuje się trzy rodzaje filtrów:

• pręt ramowy;
• siatka;
• łączny.

Najbardziej skuteczne są filtry ramowo-prętowe ze stali nierdzewnej, jednak takie filtry mają wysoki koszt. Wystarczająco dobrymi właściwościami eksploatacyjnymi charakteryzują się filtry siatkowe ze stali nierdzewnej, przy czym mają znacznie niższy koszt niż filtry ramowo-prętowe. Dodatkowo filtr siatkowy może być montowany na rurach PVC. Z tego powodu taki filtr jest optymalny dla płytkich studni piaskowych.

Stosowane są również polimerowe filtry siatkowe, ale technologicznie są gorsze siatki metalowe, ponieważ gorzej wytrzymują obciążenia zewnętrzne.

Filtr powlekany PVD (polietylen wysokie ciśnienie) to rura perforowana, na którą nałożony jest specjalny materiał włóknisto-porowaty.

Powłoka ta doskonale zabezpiecza studnię przed wnikaniem cząstek stałych z warstwy wodonośnej, w tym piasków mulistych. Jednocześnie filtr ten jest w stanie zapewnić dobrą przepuszczalność na zalanych piaskach ze względu na porowatość materiału.

Natrysk PVD składa się z trzech warstw:

• nośne - duże oczka;
• pracujący - średni;
• ochronne - o drobnych oczkach.

Zaletą tego filtra jest jego wszechstronność: równie dobrze sprawdza się w środowisku zasadowym jak i kwaśnym, jest przyjazny dla środowiska i nietoksyczny, nie uwalnia się do wody pierwiastki chemiczne, chronione przed solami powodującymi twardość. Dzięki barierze włóknisto-porowatej doskonale chroni pompę otworową przed wszelkimi zanieczyszczeniami mechanicznymi.

Aby zwiększyć natężenie przepływu studni, wydłużyć żywotność filtra, zmniejszyć proces zatykania (zamulania), na filtr nakłada się żwir (ryc. 8).

Ryc. 8. Pakiet żwiru filtracyjnego

Ubijanie żwiru można wykonać tylko przy wierceniu obrotowym z płukaniem. W niektórych przypadkach zamiast żwiru można użyć gruboziarnistego piasku. Warstwa żwiru pomiędzy filtrem a piaskiem wodonośnym zwiększa powierzchnię filtra, zapobiega przedostawaniu się piasków pylistych, zmniejsza ścierne działanie piasku na oczka i kilkakrotnie wydłuża żywotność filtra.

Sprawnie jest możliwe przy przestrzeganiu powyższej technologii i wykorzystaniu wysoko wykwalifikowanego personelu.

Technologia wiercenia głębokich studni piaskowych

W niektórych obszarach regionu moskiewskiego najbliższa warstwa wodonośna znajduje się na głębokości ponad 30 m.

Na przykład w rejonie Klinskim w obwodzie moskiewskim nie wszędzie występują płytkie piaski wodonośne. Jednocześnie studnie wiercone w głębokim piasku (od 40 m) dają przepływ do 2 m 3 / h. Studnie do głębokiego piasku wierci się również w regionach Istra, Solnechnogorsk, Dmitrovsky, Puszkin i Siergijew Posad.

Na przykład w rejonie Jarosławia i Biełgorodu prawie nie wierci się studni w poszukiwaniu wapienia, ponieważ wapienie wodonośne zalegają wystarczająco głęboko, na głębokości 150–250 m. W związku z tym takie studnie wymagają bardziej złożonej konstrukcji, zastosowania dwa lub trzy ciągi okładzinowe o różnych średnicach, a także mocniejszy sprzęt wiertniczy.

Głębokie studnie piaskowe mają szereg zalet w stosunku do studni płytkich i artezyjskich:

• natężenie przepływu studni dla głębokiego piasku jest wyższe niż dla piasku płytkiego (1,5 - 2,5 m 3 / h);
• jakość wody jest lepsza (stabilna) niż w studniach płytkich;
• czas i koszt wiercenia są niższe niż w przypadku artezyjskich;
• w przeciwieństwie do wiercenia głębokich studni artezyjskich, nie jest wymagane pozwolenie na głęboką glebę.

Jednak problemy z użyciem filtra piaskowego pozostają takie same jak w przypadku płytkich studni piaskowych.

Najbardziej optymalną metodą zatapiania studni w głębokim piasku jest wiercenie obrotowe.

Wiercenie obrotowe odbywa się za pomocą ramowego żurawia wiertniczego, na którym zamontowane są urządzenia podnoszące, umożliwiające podnoszenie i opuszczanie przewodu wiertniczego. Wiertnicę obrotową można wykonać na bazie samochodu (rysunek 9).

Ryc. 9. Wiertnica obrotowa

W metodzie wiercenia obrotowego skała jest niszczona przez obracający się świder, na który przykładane jest obciążenie osiowe z wirnika za pomocą przewodu wiertniczego, który składa się z rur wiertniczych połączonych ze sobą złączami. Górny trzon kolumny zawieszony jest na układzie jezdnym za pomocą krętlika, który zapewnia swobodny obrót ładunku. Ten system zapewnia doprowadzenie płuczki wiertniczej rurami wiertniczymi do świdra. W rezultacie zwierciny (zrzynki) unoszą się na powierzchnię wraz z płuczką wiertniczą.

Schemat wiercenia obrotowego pokazano na rysunku 10.

Rysunek 10. Schemat wiercenia obrotowego.
1 - wiertło, 2 - przewód wiertniczy, 3 - rura wiertnicza, 4 - podłoga wiertnicy, 5 - wirnik, 6 - wciągarka, 7 - kelly, 8 - krętlik, 9 - hak, 10 - blok przesuwny, 11 - blok dźwigowy .

Technologia wiercenia studni dla wapienia

W regionie moskiewskim wapienie wodonośne występują bardzo nierównomiernie, od 20 m na południu do 200 m na północy, ale najpowszechniejszy rozkład poziomu artezyjskiego występuje na głębokości ponad 100 m.

Ze względu na dużą głębokość wód artezyjskich i co za tym idzie duże ciśnienie zbiornikowe, studnia na wapieniu może być ciśnieniowa, czasem samoistna.

Zalety studni artezyjskiej:

• możliwość wiercenia w dowolnym miejscu;
• stabilna jakość wody;
• długa żywotność;
• wysoka wydajność.

Wady studni artezyjskiej:

• złożoność technologiczna wiercenia;
• wysoki koszt wiercenia;
• możliwa jest wysoka mineralizacja wody;
• osoby prawne potrzebują licencji na użytkowanie podglebia.

Ze względu na wszechobecność wapieni nasyconych wodą, a także duży przepływ studni artezyjskich studnia taka jest optymalne rozwiązanie do obiektów zabytkowych, spółdzielni mieszkaniowych, a także do celów przemysłowych.

Wiercenie studni artezyjskich jest dość skomplikowanym procesem ze względu na głębokość i twardość skał. W zależności od warunków geologicznych w różnych obszarach regionu moskiewskiego, podczas wiercenia pojawiają się pewne problemy.

W obwodzie wołokołamskim utrudnienia mogą stwarzać złoża granitu znajdujące się w okolicach Syczewa i Czeredowa. Chociaż w liczbie osady wapienie warstwy wodonośnej nie są głębokie, od 30 do 50 metrów. Również wapienie warstwy wodonośnej nie leżą głęboko w pobliżu kanału rzeki Moskwy w rejonie Woskresenskaja. W rejonie Kaszyrskim pierwsze wapienie występują na głębokości około 40 m, jednak nie mają one wystarczającej utraty wody i jedynie komplikują dalsze wiercenie do nasyconych wodą skał węglanowych znajdujących się na głębokości 70–140 m. Ponadto, na odcinku występują niestabilne skały, co prowadzi do wzrostu zużycia płuczki wiertniczej. Trzeba wybrać rury osłonowe s większej średnicy, aby pokryć te skały. W rejonach Lotoshinsky, Ruzsky i Odintsovsky wiercenie komplikują głazy uwięzione w skale. Na odcinku skał regionu Czechowa występują kruszące się skały wapienne, które wymagają niezawodnej obudowy metalowej.

Optymalnym rozwiązaniem do wiercenia studni artezyjskich jest wiercenie obrotowe. Dzięki jednoczesnemu oddziaływaniu obciążenia osiowego i momentu obrotowego na narzędzie tnące skałę znacznie wzrasta wydajność wiercenia.

Wiercenie hydrouderzeniowe jest odpowiednie dla skał kategorii V-XII. Młot hydrauliczny montowany jest między zestawem rdzeniowym a rurami wiertniczymi. Za pomocą rur wiertniczych do wiertła doprowadzany jest płyn wiertniczy i obrót. Płyn płuczący usuwa zwierciny z dolnego otworu, chłodzi świder, a także napędza maszynę udarową. Wraz ze wzrostem zużycia płuczki wiertniczej wzrasta energia pojedynczego uderzenia, co prowadzi do wzrostu intensywności niszczenia skał.

W skałach stosunkowo miękkich wzrost prędkości obciążenia osiowego zwiększa prędkość wiercenia, a w skałach twardych ściernych wraz ze wzrostem obciążenia osiowego zwiększa się zużycie narzędzia skrawającego skałę.

W twardych skałach zaleca się użycie młota pneumatycznego. Pneumatyczne wiercenie udarowe jest rodzajem udarowo-obrotowego, z wykorzystaniem zatapialnego młota wiertniczego - energetycznie napędzanego młota pneumatycznego. skompresowane powietrze. Tłoko-bijak młota pneumatycznego powoduje ruchy postępowe i posuwisto-zwrotne wzdłuż trzonu, który jest częścią świdra, który obraca się wraz z młotem pneumatycznym. Dolny otwór jest oczyszczany ze zwiercin poprzez przedmuchanie studni. Gdy studnia się pogłębia, wiertło rośnie.

Schemat pneumatycznego wiercenia udarowego pokazano na rysunku 11.

Ryc. 11. Schemat pneumatycznego wiercenia udarowego
1 - wiertło, 2 - młot pneumatyczny, 3 - wiertarka, 4 - rotator z silnikiem elektrycznym, 5 - mechanizm podający, 6 - wąż doprowadzający sprężone powietrze, 7 - kompresor, 8 - panel sterowania.

Konstrukcja studni dla wapienia

Projekt studni na wapień może być czterech rodzajów:

• klasyczny - obejmuje rurę osłonową, która dociera do wodonośnego wapienia, a następnie otwór otwarty o mniejszej średnicy (odpowiedni dla twardych wapieni);
• z obudową podwójną - składa się z rur osłonowych o dwóch średnicach: większej w górnej części do warstwy wodonośnej i mniejszej w warstwie wodonośnej (ryc. 12);
• z przewodem - stosowana w przypadku konieczności odcinania osadów czwartorzędowych rurą osłonową o większej średnicy;
• teleskopowy - konstrukcja składa się z trzech lub więcej pasów osłonowych o różnych średnicach, gdzie każdy kolejny sznurek o średnicy mniejszej od poprzedniego stosowany jest na terenach o złożonej geologii do odcinania skał niestabilnych i wodonośnych.

W zależności od przekroju geologicznego obszaru wiercenia, głębokości warstwy wodonośnej, preferowany jest jeden lub inny projekt odwiertu lub kombinacja kilku projektów.

Spójrzmy na kilka przykładów.

Przykład 1: Klasyczna konstrukcja dwururowa z tworzywem sztucznym.

Ryc. 12 — Konstrukcja studzienki z podwójną obudową

Technologię wiercenia można opisać następująco:

• Po przewierceniu się przez warstwę roślinności, miąższość piasku z wtrąceniami żwiru, miąższość gliny dochodzimy do wapienia (patrz ryc. nr 12). Ze względu na charakter wiercenia, szybkość penetracji, kontrolę wzrokową przewierconej skały, wyniesionej (wymytej płuczką) na powierzchnię, określamy przekrój litologiczny.
• Wiercimy trochę wapienia, podnosimy narzędzie.
• Wykonujemy obudowę rury metalowej na dachu z wapienia.
• Zmieniamy wiertło, myjemy odwiert z płynu wiertniczego. Do dalszego wiercenia konieczne jest użycie czystej wody (bez bentonitu).
• Kontynuujemy wiercenie przez wapień wewnątrz metalowej rury.
• Po minięciu warstwy suchego wapienia docieramy do spękanego, wodonośnego wapienia. Pęknięcia w wapieniu można rozpoznać po absorpcji (zanurzeniu) krążącej wody w otwartej szczelinie. Narzędzie wiertnicze może również spaść z 10-15 cm.
• Podnieś narzędzie wiertnicze, zmień wiertło na mniejszą średnicę.
• Kontynuujemy wiercenie, otwieramy spękany wapień, dokładnie kontrolujemy proces w celu stwierdzenia obecności warstw margla, gliny, piasku w wapieniu, jeśli występują.
• Po otwarciu 5,10 lub 20 metrów wapienia warstwy wodonośnej sadzi się plastikową rurę. Głębokość odsłonięcia kamienia wapiennego mistrz wiertniczy określa znakami pośrednimi, w zależności od miąższości, miąższości, warstwy wodonośnej, wymaganej ilości wody i cech litologicznych.

Ponieważ w wapieniu nie ma warstw gliny i piasku, wapień jest trudny do wiercenia, niezniszczony, sadzimy plastikową rurę do wodonośnego wapienia, otwieramy pęknięcia otwartym szybem.

Przykład 2: Konstrukcja jednorurowa z komplikacjami.

Rysunek 13 — Projekt studzienki jednorurowej

Proces wiercenia do kamienia wapiennego opisano w przykładzie nr 1. Podczas wiercenia w wapieniu i budowy ujęcia wody występują różnice. Przyjrzyjmy się im.

Jeśli nie zablokujemy gliny i piasku w wapieniu i zmontujemy konstrukcję jak w przykładzie 1, otrzymamy mętną wodę z piaskiem.

Może trwać stale lub wystąpić po przestoju (brak analizy wody ze studni).

Sztygar, który nie obserwuje dokładnie procesu wiercenia, może nie zauważyć warstwy gliny i piasku, montując konstrukcję jak w przykładzie nr 1. Po zakończeniu eksperymentalnego pompowania i stwierdzeniu zmętnienia i piasku będzie zmuszony zdemontować plastik, zainstalować metalową rurę o mniejszej średnicy, aby przykryć warstwę piasku. Pamiętaj, aby uszczelnić przejście między rurami za pomocą pakera, aby wykluczyć możliwość wniknięcia mętna woda z piaskiem wzdłuż przejścia między rurami.

Rysunek 14 — Projekt odwiertu z komplikacjami podczas wiercenia.

Warstwę gliny można przykryć plastikowa rura, problematyczne jest zablokowanie warstwy piasku rurą z tworzywa sztucznego. Dlatego stosowana jest metalowa rura o mniejszej średnicy. Jeśli początkowa rura ma Ř133 mm, wówczas wewnątrz zainstalowana jest rura Ř114 mm. Rura HDPE o średnicy 94 lub 90 mm pasuje do rury o średnicy 114 mm, a pompa głębinowa o średnicy 3 cali (76 mm) może być zainstalowana w rurze o średnicy 94 mm. W HDPE Ø90mm - nie można już zainstalować pompy o normalnej charakterystyce ciśnieniowej.

Ryc. 15. Projekt teleskopu.

Gdy poziom wody utworzy się powyżej przejścia 133-114 (nie mniej niż 15-20 metrów, dla możliwości zainstalowania pompy powyżej przejścia), można zmontować konstrukcję z tworzywa sztucznego - 90 (94) HDPE wewnątrz 114 metalu i 117 wewnątrz 133 (patrz rysunek nr 14).

Rozważmy technologię wiercenia studni, biorąc pod uwagę obecność niestabilnych skał w przekroju. Rozważana poniżej sytuacja jest typowa dla studni głębokich (150–200 m), odcinków z głazami narzutowymi oraz studni z pośrednimi warstwami wodonośnymi. W celu wzmocnienia interwałowego warstw stosuje się konstrukcję „teleskopową” (ryc. 15).

Klient postawił zadanie - wywiercić studnię w wapieniu i zmontować konstrukcję 133/117.

Kolejność pracy jest następująca:

1. Wiercenie studni pod metalową rurę 133 rozpoczynamy wiertłem 146 lub 155 (161) mm. Ale zanim dotrzemy do wapienia, na odcinku spotykamy głazy wraz z wodonośnym piaskiem.
2. Podczas wiercenia pod głazami zaczyna się zakleszczanie narzędzia – kamienie spadają na prowadnicę wraz z wiertłem i zasypują ją, uniemożliwiając dalsze wiercenie, blokując ją i nie pozwalając na uniesienie narzędzia z odwiertu.
3. Próbując skoordynować instalację przewodnika z klientem, nie wyraża zgody na zwiększenie kosztów studni i jest gotowy na wynik bez plastiku. Decydujemy się na izolację niestabilnych skał instalując w wywierconym otworze rurę o średnicy 133 mm.
4. Kontynuujemy dalsze wiercenie wewnątrz rury wiertłem 124 mm.
5. Po dotarciu do wapienia instalujemy metalową rurę 114 mm. Uszczelniamy przejście między rurami pakerem, aby zapobiec przedostawaniu się brudu i wody do szczeliny między rurami.
6. Myjemy odwiert z płynu wiertniczego. Rozpoznajemy dalsze cięcie w wapieniu dłutem 76 mm w czystej wodzie.
7. Otwierając wapień, znajdujemy w nim warstwy iłów, Górna część wapień z warstwy wodonośnej jest zniszczony.
8. Podejmujemy decyzje o izolowaniu warstw gliny głuchych metalowa ruraØ89 mm, a zniszczony kamień wapienny należy wyposażyć w rurę perforowaną.
9. W tym celu wiercimy odsłonięty wapień dłutem 98 mm - do mocnego wapienia. Podnieś przewód wiertniczy i obudowę 89 rur.
10. W mocnym wapieniu część poboru wody pozostawiamy z otwartym szybem Ø76 mm.

W takiej sytuacji nie ma możliwości złożenia konstrukcji z tworzywa sztucznego. Ponieważ woda powstała na poziomie 114 rur, poniżej znajduje się metal Ø89 mm. Rura HDPE nie pasuje do rury 89, w której można zainstalować pompę. Klient stanie przed faktem, że nie udało się zrealizować zaplanowanego projektu 133/117. Koszt studni zostanie ponownie obliczony. Żywotność powstałego odwiertu będzie znacznie krótsza niż planowane 40-50 lat.

Dlatego zalecamy zastosowanie rury startowej Ø159mm lub zastosowanie przewodu w obszarach o trudnej geologii. Jest to bardziej efektywne i trwalsze, pozwala na montaż konstrukcji z plastikowym wkładem wewnątrz rury dla niemal każdej komplikacji - patrz rysunek nr 16.

Rysunek #16. Budowa studni z przewodem.

Kontaktując się z firmą wiertniczą, należy jasno określić zadanie dla natężenia przepływu studni, średnicy planowanej pompy i jej mocy.

Specjaliści zaczynają planować projekt studni od strony filtra i strefy przyfiltrowej, w zależności od przekroju litologicznego i miąższości warstwy wodonośnej. Oznacza to, że zaczynają planować strukturę od dołu do góry, a nie odwrotnie.

Jeśli mówimy o początkowych średnicach i średnich parametrach studni o dobrej geologii, możemy z grubsza nazwać następujące wartości:

• Rura Ø133 mm - zapewni przepływ do 3 m 3 / h, odpowiedni do dostarczania wody do jednego lub dwóch domków;
• Rura Ø 159 mm - zapewni przepływ do 8 m 3 / h, opcja dla duży dom z dodatkowymi budynkami lub dla kilku gospodarstw domowych;
• Rura Ø 219 mm - zapewni przepływ do 15-40 m 3 / h, takie studnie są przemysłowe i są w stanie dostarczyć wodę do zakładu przemysłowego lub małej wioski.

Dla tych, którzy chcą dokładniej przestudiować ten problem, zalecamy skorzystanie z dodatkowej literatury - Bashkatov D.N., Rogovoy V.L., WIERCENIE STUDNI NA WODĘ. Polecamy tę książkę jako przewodnik dla początkujących wiertarek. Niestety, został on napisany w 1976 roku i nie uwzględnia niektórych nowoczesne materiały i technologia.

Wnioski: proces wiercenia odwiertu jest złożonym procesem technologicznym. Wiercenie zakończy się sukcesem, a odwiert będzie działał przez kilkadziesiąt lat, pod warunkiem:

1. Posiadanie przez organizację wiertniczą kompleksowych informacji o cechach geologicznych obszaru, na którym będą prowadzone prace. Wymagane doświadczenie w tym zakresie.
2. Dostępność w kadrze profesjonalnych wiertników, zdolnych do odpowiedzialnego, skrupulatnego podejścia do procesu wiercenia i budowy poprawny projekt studnie.
3. Uczciwość i odpowiedzialność organizacji. Dziś w pogoni za maksymalnym zyskiem wielu traci te ważne cechy ludzkie, wymyślić różne schematy oszukując klientów.
4. Uczciwość i odpowiedzialność ekipy wiertniczej. Chęć szybkiego zarobienia często prowadzi do oszukania pracodawcy i klienta jednocześnie. Sprzedam na bok zdemontowane rury w studni, narzędzia wiertnicze. Zmowa z klientem na głębokości studni (napiszmy 30, a zróbmy 50, 20 metrów na pół ...), pozbawiając tym samym klienta gwarancji.
5. Organizacja musi posiadać zaplecze materiałowe i techniczne. Napraw sprzęt, wyprodukuj części do studni według własnych potrzeb (wykonaj przejście, wykonaj paker, wytnij gwint), przechowuj niezbędne narzędzie i sprzęt. Posiadać wykwalifikowaną kadrę zdolną do zapewnienia funkcjonowania bazy oraz zapewnienia ciągłości pracy ekip wiertniczo-montażowych.

Połączenie wszystkich tych kryteriów jest kluczem do zbudowania studni zgodnie z technologią i pozyskiwaniem niezawodna studnia na Twojej stronie. Firma Water Help spełnia te kryteria.

Projektowanie odwiertów na ropę i gaz są opracowywane i udoskonalane zgodnie ze specyficznymi warunkami geologicznymi wiercenia na danym obszarze. Musi zapewnić wykonanie zadania, tj. osiągnięcie projektowanej głębokości, udostępnienie złoża ropy i gazu oraz wykonanie całego zestawu badań i prac w odwiercie, łącznie z jego wykorzystaniem w systemie zagospodarowania złoża.

Projekt odwiertu zależy od złożoności przekroju geologicznego, metody wiercenia, przeznaczenia odwiertu, sposobu otwarcia horyzontu produkcyjnego i innych czynników.

Wstępne dane do projektowania projektu odwiertu obejmują następujące informacje:

cel i głębokość studni;

horyzont projektowy i charakterystyka skały zbiornikowej;

przekrój geologiczny w lokalizacji odwiertu wraz z podziałem stref możliwe komplikacje oraz wskazanie ciśnień formacji i ciśnień szczelinowania hydraulicznego w odstępach;

średnicę ciągu produkcyjnego lub ostateczną średnicę odwiertu, jeżeli nie przewiduje się prowadzenia ciągu produkcyjnego.

Zamówienie projektowe projekty odwiertów dla ropy i gazu Następny.

Wybrany konstrukcja dolnego otworu . Projekt studni w przedziale zbiornika powinien zapewniać najlepsze warunki dopływ ropy i gazu do odwiertu oraz najbardziej efektywne wykorzystanie energii rezerwowej złoża ropy i gazu.

Wymagane ilość nitek obudowy i głębokości ich zejścia. W tym celu wykreśla się wykres zmiany współczynnika anomalii ciśnień złożowych k oraz wskaźnika ciśnienia absorpcji kabl.

Wybór jest uzasadniony średnica sznurka produkcyjnego oraz średnice sznurków osłonek i świderów są skoordynowane. Średnice są obliczane od dołu do góry.

Wybrano interwały cementowania. Od stopki obudowy do głowicy odwiertu zacementowane są: przewody we wszystkich odwiertach; ciągi pośrednie i produkcyjne w odwiertach poszukiwawczych, rozpoznawczych, parametrycznych, referencyjnych i gazowych; kolumny pośrednie w szyby naftowe głębokość ponad 3000 m; na odcinku o długości co najmniej 500 m od podstawy kolumny pośredniej w odwiertach naftowych o głębokości do 3004) m (pod warunkiem pokrycia wszystkich przepuszczalnych i niestabilnych skał zaczynem cementowym).

Przerwa cementowania ciągów wydobywczych w szybach naftowych może być ograniczona do odcinka od buta do odcinka znajdującego się co najmniej 100 m powyżej dolnego końca poprzedniego ciągu pośredniego.

Wszystkie ciągi okładzinowe w studniach budowanych na akwenach wodnych są cementowane na całej długości.

Etapy projektowania programu hydraulicznego płukania odwiertu płuczkami wiertniczymi.

Program hydrauliczny rozumiany jest jako zestaw nastawialnych parametrów procesu płukania studni. Zakres regulowanych parametrów to: wskaźniki właściwości płynu wiertniczego, natężenie przepływu pomp wiertniczych, średnica i liczba dysz świderków.

Przy opracowywaniu programu hydraulicznego przyjmuje się:

Wyeliminuj wycieki płynu z tworzenia się i utraty płuczki wiertniczej;

Zapobieganie erozji ścian odwiertów i mechanicznemu rozpraszaniu transportowanych zwiercin w celu wykluczenia produkcji płuczki wiertniczej;

Zapewnić usunięcie wierconej skały z pierścieniowej przestrzeni studni;

Stwórz warunki do maksymalnego wykorzystania efektu jet;

Racjonalnie wykorzystywać moc hydrauliczną zespołu pompującego;

Wykluczać sytuacje awaryjne podczas postojów, cyrkulacji i rozruchu pomp wiertniczych.

Podane wymagania dla programu hydraulicznego są spełnione pod warunkiem sformalizowania i rozwiązania wieloczynnikowego problemu optymalizacji. Znane schematy projektowania procesu płukania otworów wiertniczych opierają się na obliczeniach oporów hydraulicznych w układzie przy zadanym wydatku pompy oraz wskaźnikach właściwości płynów wiertniczych.

Podobne obliczenia hydrauliczne przeprowadza się zgodnie z następującym schematem. Najpierw na podstawie zaleceń empirycznych ustala się prędkość płuczki wiertniczej w pierścieniu i oblicza wymagany przepływ pomp płuczkowych. Zgodnie z charakterystyką paszportową pomp błotnych wybiera się średnicę tulei, która może zapewnić wymagany przepływ. Następnie według odpowiednich wzorów określa się straty hydrauliczne w układzie bez uwzględnienia strat ciśnienia w świrze. Powierzchnia dyszy bitów strumieniowych jest wybierana na podstawie różnicy między maksymalnym ciśnieniem wylotowym paszportu (odpowiadającym wybranym tulei) a obliczoną stratą ciśnienia spowodowaną oporem hydraulicznym.

Zasady wyboru metody wiercenia: główne kryteria wyboru, biorąc pod uwagę głębokość odwiertu, temperaturę w odwiercie, złożoność wiercenia, profil projektowy i inne czynniki.

Wybór metody wiercenia, opracowanie skuteczniejszych metod niszczenia skał na dnie odwiertu oraz rozwiązanie wielu problemów związanych z budową odwiertu są niemożliwe bez zbadania właściwości samych skał, warunków ich występowanie i wpływ tych warunków na właściwości skał.

Wybór metody wiercenia zależy od budowy złoża, jego właściwości złożowych, składu zawartych w nim cieczy i/lub gazów, liczby międzywarstw produkcyjnych oraz współczynników anomalii ciśnienia złoża.

Wybór metody wiercenia opiera się na porównawczej ocenie jej skuteczności, którą determinuje wiele czynników, z których każdy w zależności od wymagań geologiczno-metodologicznych (GMT), celu i warunków wiercenia może mieć kluczowe znaczenie.

Na wybór metody wiercenia studni mają również wpływ m.in specjalny cel prace wiertnicze.

Przy wyborze metody wiercenia należy kierować się przeznaczeniem odwiertu, charakterystyką hydrogeologiczną warstwy wodonośnej i jej głębokością oraz nakładem pracy na zagospodarowanie zbiornika.

Połączenie parametrów BHA.

Przy wyborze metody wiercenia, oprócz czynników technicznych i ekonomicznych, należy wziąć pod uwagę, że w porównaniu z BHA obrotowe BHA oparte na silniku otworowym są znacznie bardziej zaawansowane technologicznie i bardziej niezawodne w działaniu, stabilniejsze na projektowana trajektoria.

Zależność siły odchylającej działającej na wiertło od krzywizny otworu dla stabilizującego BHA z dwoma centralizatorami.

Przy wyborze metody wiercenia, oprócz czynników technicznych i ekonomicznych, należy wziąć pod uwagę, że w porównaniu do BHA opartego na silniku otworowym, obrotowe BHA są znacznie bardziej zaawansowane technologicznie i bardziej niezawodne w działaniu, bardziej stabilne konstrukcyjnie trajektoria.

Aby uzasadnić wybór metody wiercenia w złożach posolnych i potwierdzić powyższy wniosek o racjonalnym sposobie wiercenia, przeanalizowano wskaźniki techniczne wierceń turbinowych i obrotowych.

W przypadku wyboru metody wiercenia z silnikami hydraulicznymi wgłębnymi, po obliczeniu ciężaru osiowego świdra, należy wybrać typ silnika wgłębnego. Wybór ten jest dokonywany z uwzględnieniem określonego momentu obrotowego podczas obracania bitu, obciążenia osiowego bitu i gęstości błota. Charakterystyka techniczna wybranego silnika wiertniczego jest brana pod uwagę przy projektowaniu prędkości obrotowej świdra i programu hydraulicznego oczyszczania studni.

Pytanie o wybór metody wiercenia powinna zostać podjęta na podstawie studium wykonalności. Głównym wskaźnikiem wyboru metody wiercenia jest opłacalność - koszt 1 m penetracji. [ 1 ]

Przed przystąpieniem do wybór metody wiercenia przy pogłębianiu otworu środkami gazowymi należy mieć na uwadze, że ich właściwości fizyczne i mechaniczne wprowadzają pewne ograniczenia, gdyż niektóre rodzaje środków gazowych nie mają zastosowania w wielu metodach wiercenia. na ryc. 46 przedstawiono możliwe kombinacje różnych rodzajów środków gazowych z nowoczesnymi technikami wiertniczymi. Jak widać na schemacie, najbardziej wszechstronne pod względem wykorzystania czynników gazowych są metody wiercenia wirnikiem i wiertarką elektryczną, mniej uniwersalna jest metoda turbinowa, która jest stosowana tylko przy zastosowaniu cieczy napowietrzonych. [ 2 ]

Stosunek mocy do masy PBU ma mniejszy wpływ wybór metody wiercenia i ich odmiany niż stosunek mocy do masy lądowej platformy wiertniczej, ponieważ oprócz samego sprzętu wiertniczego MODU jest wyposażone w sprzęt pomocniczy niezbędny do jego pracy i utrzymania w punkcie wiertniczym. W praktyce sprzęt wiertniczy i pomocniczy pracują naprzemiennie. Minimalny wymagany stosunek mocy do masy MODU jest określony przez energię zużywaną przez sprzęt pomocniczy, która jest więcej niż potrzebna do napędu wiertniczego. [ 3 ]

Po ósme, sekcja projekt techniczny dedykowane wybór metody wiercenia, standardowe rozmiary silników otworowych i długości wiercenia, opracowanie trybów wiercenia. [ 4 ]

Innymi słowy, wybór jednego lub drugiego profilu odwiertu w dużym stopniu determinuje wybór metody wiercenia5 ]

Możliwość transportu MODU nie zależy od zużycia metalu i stosunku mocy do masy sprzętu i nie wpływa na wybór metody wiercenia, ponieważ jest holowany bez demontażu wyposażenia. [ 6 ]

Innymi słowy, wybór jednego lub drugiego rodzaju profilu odwiertu w dużym stopniu determinuje wybór metody wiercenia, typ wiertła, program wiercenia hydraulicznego, parametry trybu wiercenia i odwrotnie. [ 7 ]

Parametry toczenia podstawy pływającej należy określić obliczeniowo już na początkowych etapach projektowania kadłuba, gdyż od tego zależy zasięg działania fal morskich, w którym możliwa jest normalna i bezpieczna eksploatacja oraz wybór metody wiercenia, systemy i urządzenia zmniejszające wpływ pitchingu na przepływ pracy. Redukcję przechyłów można osiągnąć poprzez racjonalny dobór rozmiarów kadłubów, ich wzajemne rozmieszczenie oraz zastosowanie biernych i aktywnych środków przeciwprzechylnych. [ 8 ]

Najpowszechniejszą metodą poszukiwania i eksploatacji wód podziemnych pozostaje wiercenie studni i studni. Wybór metody wiercenia określić: stopień rozpoznania hydrogeologicznego terenu, cel prac, wymaganą wiarygodność uzyskanych informacji geologicznych i hydrogeologicznych, wskaźniki techniczno-ekonomiczne rozpatrywanej metody wiercenia, koszt 1 m3 wydobytej wody, życie studni. Na wybór technologii wiercenia studni mają wpływ temperatura wód gruntowych, stopień ich mineralizacji oraz agresywność w stosunku do betonu (cementu) i żelaza. [ 9 ]

Podczas wiercenia ultragłębokich odwiertów bardzo ważne jest zapobieganie zakrzywieniu odwiertu ze względu na negatywne konsekwencje zakrzywienia odwiertu podczas jego pogłębiania. Dlatego kiedy dobór metod wiercenia ultragłębokich odwiertów, a zwłaszcza ich górnych odstępów, należy zwrócić uwagę na zachowanie pionowości i prostoliniowości odwiertu. [ 10 ]

Kwestię wyboru metody wiercenia należy rozstrzygnąć na podstawie studium wykonalności. Główny wskaźnik dot wybór metody wiercenia to opłacalność - koszt 1 m penetracji. [ 11 ]

Tak więc prędkość wiercenia obrotowego z płukaniem płuczką przekracza prędkość wiercenia udarowego 3–5 razy. Dlatego decydującym czynnikiem w wybór metody wiercenia powinna być analiza ekonomiczna. [ 12 ]

Efektywność techniczna i ekonomiczna projektu budowy nafty i studnie gazowe w dużej mierze zależy od ważności procesu pogłębiania i płukania. Projektowanie technologii tych procesów obejmuje m.in wybór metody wiercenia, rodzaj narzędzia urabiającego skałę i tryby wiercenia, konstrukcja przewodu wiertniczego i jego układ dna, program pogłębiania hydraulicznego oraz wskaźniki właściwości płuczki, rodzaje płuczek wiertniczych i wymagane ilości odczynników chemicznych i materiałów w celu zachowania ich właściwości. Podjęcie decyzji projektowych determinuje wybór typu wiertnicy, który dodatkowo uzależniony jest od konstrukcji kolumn okładzinowych oraz warunków geograficznych prowadzenia przewiertu. [ 13 ]

Zastosowanie wyników rozwiązania problemu stwarza szerokie możliwości przeprowadzenia głębokiej, obszernej analizy rozwoju świderów w dużej liczbie obiektów o bardzo zróżnicowanych warunkach wiercenia. Jednocześnie możliwe jest również przygotowanie rekomendacji dot wybór metody wiercenia, silniki wiertnicze, pompy wiertnicze i płyn wiertniczy. [ 14 ]

W praktyce budowy studni na wodę rozpowszechniły się następujące metody wiercenia: obrotowe z płukaniem bezpośrednim, obrotowe z płukaniem wstecznym, obrotowe z przedmuchem i liną uderzeniową. Warunki stosowania różnych metod wierceń określają rzeczywiste właściwości techniczne i technologiczne wiertnic, a także jakość wykonanych robót wiertniczych. Należy zauważyć, że kiedy wybór metody wiercenia studni na wodzie należy uwzględnić nie tylko szybkość wiercenia otworów i wykonalność metody, ale także zapewnienie takich parametrów otwarcia warstwy wodonośnej, w których obserwuje się deformację skał w strefie dennej w minimalnym stopniu, a jego przepuszczalność nie zmniejsza się w porównaniu ze zbiornikiem. [ 1 ]

Znacznie trudniej jest wybrać metodę wiercenia do pogłębienia pionowego odwiertu. Jeżeli można spodziewać się otworu pionowego przy wierceniu interwału dobranego na podstawie praktyki wiercenia płuczkami, to z reguły stosuje się młoty pneumatyczne z odpowiednim typem wiertła. Jeśli nie obserwuje się krzywizny, to wybór metody wiercenia odbywa się w następujący sposób. W przypadku skał miękkich (łupki miękkie, gips, kreda, anhydryty, sól i miękkie wapienie) zaleca się wiercenie wiertarką elektryczną z prędkością wiertła do 325 obr./min. Wraz ze wzrostem twardości skał metody wiercenia układają się w następującej kolejności: silnik wyporowy, wiercenie obrotowe i wiercenie udarowe. [ 2 ]

Z punktu widzenia zwiększenia szybkości i obniżenia kosztów budowy odwiertów metodą PDR, interesująca jest metoda wiercenia z hydrotransportem rdzenia. Metoda ta, z wyłączeniem powyższych ograniczeń jej zastosowania, może być stosowana w eksploracji złóż PBU na etapach poszukiwawczym i poszukiwawczo-rozpoznawczym prac geologicznych. Koszt sprzętu wiertniczego, niezależnie od metody wiercenia, nie przekracza 10% całkowitego kosztu PBU. W związku z tym zmiana kosztu samego sprzętu wiertniczego nie ma istotnego wpływu na koszt wytworzenia i utrzymania MODU oraz na wybór metody wiercenia. Podwyższenie kosztu wiertnicy jest uzasadnione tylko wtedy, gdy poprawia warunki pracy, zwiększa bezpieczeństwo i prędkość wiercenia, zmniejsza liczbę przestojów spowodowanych warunkami atmosferycznymi oraz wydłuża sezon wiertniczy. [ 3 ]

Dobór rodzaju wiertła i trybu wiercenia: kryteria doboru, metody pozyskiwania informacji i ich przetwarzania w celu ustalenia optymalnych trybów, kontrola wartości parametrów .

Wyboru wędzidła dokonuje się na podstawie znajomości skał (g/p) składających się na ten interwał, tj. zgodnie z kategorią twardości i kategorią ścieralności g/s.

W trakcie wiercenia otworu poszukiwawczego, a czasem produkcyjnego, okresowo selekcjonuje się skały w postaci nienaruszonych filarów (rdzeni) do sporządzenia przekroju stratygraficznego, badania charakterystyki litologicznej przepuszczanych skał, określenia zawartości ropy i gazu w pory skał itp.

Do wydobycia rdzenia na powierzchnię służą wiertła rdzeniowe (ryc. 2.7). Świder taki składa się z głowicy wiertarskiej 1 oraz zestawu rdzeniowego przymocowanego do korpusu głowicy wiertarskiej za pomocą gwintu.

Ryż. 2.7. Schemat urządzenia wiertniczego: 1 - głowica wiertnicza; 2 - rdzeń; 3 - nośnik gleby; 4 - korpus zestawu podstawowego; 5 - zawór kulowy

W zależności od właściwości skały, w której wykonuje się wiercenie z poborem rdzenia, stosuje się głowice wiertnicze stożkowe, diamentowe i węglikowe.

Tryb wiercenia – kombinacja takich parametrów, które znacząco wpływają na działanie wiertła, które wiertarka może zmieniać ze swojej konsoli.

Pd [kN] – ciężar świdra, n [obr/min] – częstotliwość obrotu świdra, Q [l/s] – natężenie przepływu (posuwu) ind. dobrze, H [m] - penetracja na bit, Vm [m / h] - mech. szybkość penetracji, Vav=H/tB – średnia,

Vm(t)=dh/dtB – chwilowa, Vr [m/h] – prędkość wiercenia trasy, Vr=H/(tB + tSPO + tB), C [rub/m] – koszty eksploatacji na 1m penetracji, C= (Cd+Sch(tB + tSPO + tB))/H, Cd – koszt bitu; Cch - koszt 1 godziny ćwiczeń wiertniczych. obrót silnika.

Etapy poszukiwania trybu optymalnego - na etapie projektowania - optymalizacja operacyjna trybu wiercenia - dostosowanie trybu projektowania z uwzględnieniem informacji uzyskanych podczas procesu wiercenia.

W procesie projektowania wykorzystujemy inf. uzyskiwane przez wiercenie studni. w tym

regionie, analogowo. kond., dane na goelog. przekrój studzienek., zalecenia producenta wiertła. instr., Charakterystyki pracy silników otworowych.

2 sposoby wyboru bitu na dole: graficzny i analityczny.

Frezy w głowicy wiertniczej są zamontowane w taki sposób, że skała w środku dna odwiertu nie zapada się podczas wiercenia. Stwarza to warunki do powstania rdzenia 2. Istnieją cztero-, sześcio- i dalej ośmiostożkowe głowice wiertnicze przeznaczone do wiercenia z rdzeniowaniem w różnych skałach. Umiejscowienie elementów urabiających skały w głowicach wiertniczych diamentowych i ze stopów twardych również umożliwia niszczenie skały tylko wzdłuż obrzeża otworu dennego.

Podczas pogłębiania odwiertu uformowany słup skały wchodzi do zestawu rdzeniowego, który składa się z korpusu 4 i rdzeniówki (nośnika naziemnego) 3. Korpus zestawu rdzeniowego służy do połączenia głowicy wiertniczej z przewodem wiertniczym, umieszczenia transportera gleby i chronić go przed uszkodzeniami mechanicznymi, a także przepuszczać płyn płuczący między nim a transporterem gleby. Grunonoska jest przeznaczona do przyjmowania rdzenia, jego przechowywania podczas wiercenia i podczas wydobycia na powierzchnię. Aby wykonać te funkcje, w dolnej części nośnika gleby instaluje się łamacze rdzenia i uchwyty rdzenia, aw górnej części - zawór kulowy 5, który przepuszcza przez siebie ciecz wypartą z nośnika gleby, gdy jest on wypełniony rdzeniem.

W zależności od sposobu osadzania nośnika gruntu w korpusie zestawu rdzeniowego oraz w głowicy wiertniczej rozróżnia się koronki rdzeniowe z wyjmowanym i nieusuwalnym nośnikiem gruntu.

Rdzeniówki z wyjmowaną pogłębiarką umożliwiają podniesienie pogłębiarki wraz z rdzeniem bez podnoszenia przewodu wiertniczego. W tym celu łapacz jest opuszczany do przewodu wiertniczego na linie, za pomocą którego nośnik gleby jest usuwany z zestawu rdzeniowego i podnoszony na powierzchnię. Następnie za pomocą tego samego łapacza opuszczany jest pusty nośnik gruntu i montowany w korpusie zestawu rdzeniowego, a wiercenie z rdzeniowaniem jest kontynuowane.

Koronki wiertnicze z wyjmowanym nośnikiem gruntu stosuje się przy wierceniu turbinowym, a ze stałym - przy wierceniu obrotowym.

Główny schemat testowania horyzontu produkcyjnego za pomocą testera formacji na rurach.

Testery złożowe znajdują bardzo szerokie zastosowanie w wierceniu i pozwalają na uzyskanie największej ilości informacji o badanym obiekcie. Nowoczesny domowy tester formacji składa się z następujących głównych zespołów: filtra, pakera, samego testera z zaworami wyrównawczymi i głównymi dolotowymi, zawór odcinający i zawór cyrkulacyjny.

Schemat ideowy cementowania jednoetapowego. Zmiana ciśnienia w pompach cementujących biorących udział w tym procesie.

Najbardziej rozpowszechniona jest jednoetapowa metoda cementowania studni. Dzięki tej metodzie zaczyn cementowy jest dostarczany w określonych odstępach czasu w jednym czasie.

Końcowemu etapowi prac wiertniczych towarzyszy proces cementowania odwiertów. Żywotność całej konstrukcji zależy od tego, jak dobrze te prace zostaną wykonane. Głównym celem realizowanym w procesie przeprowadzania tej procedury jest zastąpienie płuczki wiertniczej cementem, który ma inną nazwę - zaczyn cementowy. Cementowanie studni polega na wprowadzeniu kompozycji, która musi stwardnieć, zamieniając się w kamień. Do chwili obecnej istnieje kilka sposobów przeprowadzenia procesu cementowania odwiertów, z których najczęściej stosowany ma ponad 100 lat. Jest to jednoetapowe cementowanie osłonek, wprowadzone na świat w 1905 roku i stosowane do dziś z niewielkimi tylko modyfikacjami.

Schemat cementowania z jednym korkiem.

proces cementowania

Technologia cementowania studni obejmuje 5 głównych rodzajów prac: pierwsza to mieszanie zaczynu cementowego, druga to pompowanie kompozycji do odwiertu, trzecia to wprowadzanie mieszanki do pierścienia wybraną metodą, czwarta to utwardzanie mieszanki cementowej, piąta to sprawdzenie jakości wykonanej pracy.

Przed rozpoczęciem prac należy sporządzić schemat cementowania, który opiera się na obliczeniach technicznych procesu. Istotne będzie uwzględnienie warunków górniczo-geologicznych; długość przerwy, która wymaga wzmocnienia; cechy konstrukcji odwiertu, a także jego stan. Doświadczenie prowadzenia takich prac na określonym terenie powinno być również wykorzystywane w procesie wykonywania obliczeń.

Rysunek 1 — Schemat jednoetapowego procesu cementowania.

na ryc. 1 widać obraz schematów jednoetapowego procesu cementowania. „I” - rozpoczęcie podawania mieszanki do beczki. „II” oznacza dostarczanie mieszaniny wstrzykiwanej do odwiertu, gdy płyn przemieszcza się w dół obudowy, „III” to początek zatykania kompozycji do pierścienia, „IV” to końcowy etap przepychania mieszaniny. Na schemacie 1 - manometr, który odpowiada za kontrolę poziomu ciśnienia; 2 – głowica cementująca; 3 - wtyczka umieszczona na górze; 4 - korek dolny; 5 – sznur osłonowy; 6 - ściany odwiertu; 7 - pierścień oporowy; 8 - płyn przeznaczony do wypychania mieszanki cementowej; 9 – płuczka wiertnicza; 10 - mieszanka cementowa.

Schematyczny diagram cementowania dwuetapowego z nieciągłością w czasie. Zalety i wady.

Cementowanie stopniowe z nieciągłością w czasie.Przerwa cementowania jest podzielona na dwie części, a specjalna tuleja cementująca jest instalowana w ok na styku. Na zewnątrz kolumny, nad sprzęgiem i pod nim umieszczone są światła centrujące. Najpierw zacementuj dolną część kolumny. W tym celu do kolumny wpompowuje się 1 porcję CR w objętości niezbędnej do napełnienia sprężarki od podstawy kolumny do tulei cementującej, a następnie płyn wyporowy. Do cementowania pierwszego etapu objętość płynu wypierającego musi być równa wewnętrznej objętości struny. Po pobraniu pzh wrzucają piłkę do kolumny. Pod wpływem grawitacji kulka opada po sznurku i siada na dolnej tulei tulei cementującej. Następnie RV jest ponownie pompowany do kolumny: ciśnienie w nim wzrasta powyżej korka, tuleja przesuwa się w dół do ogranicznika, a RV przez otwarte otwory wychodzi poza kolumnę. Przez te otwory studnia jest płukana, aż zaprawa cementowa stwardnieje (od kilku godzin do jednego dnia). Następnie wpompowuje się 2 porcje CR uwalniając górny korek i wypiera roztwór 2 porcjami PG. Korek po dotarciu do tulei jest wzmacniany za pomocą kołków w korpusie tulei cementującej, przesuwa ją w dół; jednocześnie tuleja zamyka otwory sprzęgła i oddziela wnękę kolumny od skrzyni biegów. Po stwardnieniu korek jest wiercony. Miejsce montażu złącza dobiera się w zależności od przyczyn, które skłoniły do ​​zastosowania zapraw cementowych. W odwiertach gazowych tuleja cementująca jest instalowana 200-250 m nad szczytem horyzontu produkcyjnego. Jeśli istnieje ryzyko absorpcji podczas cementowania odwiertu, położenie tulei jest obliczane tak, aby suma ciśnień hydrodynamicznych i ciśnienia statycznego kolumny roztworu w pierścieniu była mniejsza niż ciśnienie szczelinowania słabej formacji. Tuleja cementowa powinna być zawsze umieszczona na stabilnych, nieprzepuszczalnych formacjach i wyśrodkowana za pomocą latarni. Stosować: a) jeżeli wchłanianie roztworu jest nieuniknione podczas cementowania jednoetapowego; b) w przypadku otwarcia formacji z wysokim ciśnieniem iw okresie wiązania roztworu po jednoetapowym cementowaniu mogą wystąpić przepływy krzyżowe i pokazy gazowe; c) jeżeli cementowanie jednoetapowe wymaga jednoczesnego udziału w operacji duża liczba pompy do cementu i maszyny do mieszania. Wady: duża przerwa czasowa między zakończeniem cementowania odcinka dolnego a początkiem cementowania odcinka górnego. Wadę tę można w dużej mierze wyeliminować, instalując zewnętrzny paker na ok, poniżej tulei cementowanej. Jeśli po zacementowaniu dolnego stopnia przestrzeń pierścieniowa studzienki zostanie uszczelniona pakerem, to można od razu przystąpić do cementowania górnej części.

Zasady obliczania ciągu okładzinowego na osiową wytrzymałość na rozciąganie dla studni pionowych. Specyfika obliczeń kolumn dla studni nachylonych i odchylonych.

Obliczanie obudowy rozpocząć od określenia nadmiernych ciśnień zewnętrznych. [ 1 ]

Obliczanie ciągów osłonek przeprowadzane w trakcie projektowania w celu doboru grubości ścianek i grup wytrzymałościowych materiału rury osłonowej, a także sprawdzenia zgodności przyjętych w projekcie normowych współczynników bezpieczeństwa z przewidywanymi, z uwzględnieniem panujących uwarunkowań geologicznych, technologicznych, rynkowe warunki produkcji. [ 2 ]

Obliczanie ciągów osłonek z gwintem trapezowym do naprężenia odbywa się na podstawie dopuszczalnego obciążenia. Podczas opuszczania cięgien osłonowych w odcinkach za długość cięciwy przyjmuje się długość odcinka. [ 3 ]

Obliczanie obudowy obejmuje określenie czynników wpływających na uszkodzenia obudowy oraz wybór najodpowiedniejszych gatunków stali dla każdej konkretnej operacji pod względem niezawodności i ekonomiczności. Konstrukcja ciągu okładzinowego musi spełniać wymagania stawiane ciągowi podczas wykonywania i eksploatacji odwiertu. [ 4 ]

Obliczanie ciągów osłonek dla odwiertów kierunkowych różni się od przyjętej dla odwiertów pionowych doborem wytrzymałości na rozciąganie w zależności od intensywności krzywizny odwiertu oraz określeniem ciśnień zewnętrznych i wewnętrznych, w których położenie punktów charakterystycznych dla odwiertu dobrze jest określona przez jego rzut pionowy.

Obliczanie ciągów osłonek produkowane zgodnie z maksymalnymi wartościami nadciśnienia zewnętrznego i wewnętrznego, a także obciążeń osiowych (podczas wiercenia, testowania, eksploatacji, naprawy odwiertów), z uwzględnieniem ich oddzielnego i wspólnego działania.

Główna różnica obliczanie łańcucha obudowy dla odwiertów kierunkowych z obliczeń dla odwiertów pionowych jest wyznaczenie wytrzymałości na rozciąganie, która powstaje w zależności od intensywności krzywizny odwiertu, a także obliczenie ciśnień zewnętrznych i wewnętrznych z uwzględnieniem wydłużenia odwiertu

Dobór obudowy i obliczanie łańcucha obudowy wytrzymałościowe przeprowadzane są z uwzględnieniem maksymalnych przewidywanych nadciśnień zewnętrznych i wewnętrznych przy całkowitym zastąpieniu roztworu płynem złożowym, a także obciążeń osiowych na rurociągach i agresywności płynu na etapach budowy i eksploatacji odwiertu w oparciu o istniejące konstrukcje.

Głównymi obciążeniami w obliczeniach wytrzymałości struny są osiowe obciążenia rozciągające od własnego ciężaru, a także zewnętrzne i wewnętrzne nadciśnienie podczas cementowania i eksploatacji studni. Ponadto na kolumnę działają inne obciążenia:

· osiowe obciążenia dynamiczne w okresie nieustalonego ruchu słupa;

· obciążenia osiowe od sił tarcia struny o ściany studni podczas jej opadania;

· obciążenia ściskające od części własnego ciężaru podczas rozładunku kolumny na dno;

· obciążenia zginające powstające w odchylonych studniach.

Obliczanie ciągu produkcyjnego dla szybu naftowego

Konwencje przyjęte we wzorach:

Odległość od głowicy odwiertu do stopki strunowej, m L

Odległość od głowicy odwiertu do zawiesiny cementowej, m h

Odległość od głowicy odwiertu do poziomu cieczy w kolumnie, m N

Gęstość cieczy do zaciskania, g/cm 3 r chłodziwa

Gęstość płynu wiertniczego za przewodem, g/cm 3 r BR

Gęstość cieczy w kolumnie r B

Gęstość zaczynu cementowego za kolumną r CR

Nadmierne ciśnienie wewnętrzne na głębokości z, MPa R WIz

Nadmierne ciśnienie zewnętrzne na głębokości z P NIz

Nadmierne krytyczne ciśnienie zewnętrzne, przy którym napięcie

Ciśnienie w korpusie rury osiąga granicę plastyczności Р КР

Ciśnienie w zbiorniku na głębokości z R PL

Ciśnienie zaciskania

Masa całkowita kolumny wybranych sekcji, N (MN) Q

Współczynnik odciążenia pierścienia cementowego k

Współczynnik bezpieczeństwa przy obliczaniu zewnętrznego nadciśnienia n KR

Współczynnik wytrzymałości na rozciąganie n STR

Rycina 69—Schemat cementowania odwiertu

Na h > H Określamy nadciśnienie zewnętrzne (na etapie zakończenia eksploatacji) dla następujących charakterystycznych punktów.

1: z = 0; Р n.i.z = 0,01ρ b.r. * z; (86)

2: z = H; P n. i z = 0,01ρ b. p*H, (MPa); (87)

3: z = h; P n.i z \u003d (0,01 [ρ b.p h - ρ w (h - H)]), (MPa); (88)

4: z = L; R n.i z \u003d (0,01 [(ρ c.r - ρ c) L - (ρ c. r - ρ b. r) h + ρ w H)] (1 - k), (MPa). (89)

Budowanie diagramu ABCD(Rysunek 70). Aby to zrobić, w kierunku poziomym w przyjętej skali odkładamy wartości ρ n. i z w punktach 1 -4 (patrz schemat) i połącz te punkty szeregowo ze sobą odcinkami linii prostych

Rysunek 70. Schematy zewnętrzne i wewnętrzne

nadciśnienie

Nadciśnienia wewnętrzne wyznaczamy z warunku badania szczelności obudowy w jednym kroku bez pakera.

Ciśnienie głowicy odwiertu: P y \u003d P pl - 0,01 ρ V L (MPa). (90)

Główne czynniki wpływające na jakość cementowania studni i charakter ich oddziaływania.

Jakość separacji utworów przepuszczalnych przez cementację zależy od następujących grup czynników: a) składu mieszaniny zatykającej; b) skład i właściwości zaczynu cementowego; c) sposób cementowania; d) kompletność wymiany płynu wyporowego zaczynem cementowym w przestrzeni pierścieniowej odwiertu; e) wytrzymałość i szczelność przyczepności kamienia cementowego do przewodu okładzinowego i ścian studni; f) stosowanie dodatkowych środków zapobiegających występowaniu filtracji i tworzeniu się kanałów sufuzyjnych w zaczynie cementowym w okresie zagęszczania i wiązania; g) stan spoczynku studni w okresie zagęszczania i wiązania zaczynu cementowego.

Zasady obliczania wymaganych ilości materiałów cementujących, mieszarek i agregatów cementujących do przygotowania i wtłaczania zaczynu cementowego w przewód okładzinowy. Schemat urządzenia do mocowania taśmą.

Konieczne jest obliczenie cementowania dla następujących warunków:

- współczynnik rezerwy na wysokości wzniesienia zaczynu cementowego, wprowadzony w celu skompensowania czynników, których nie można uwzględnić (określony statystycznie na podstawie danych cementowania poprzednich odwiertów); oraz - odpowiednio średnią średnicę odwiertu i zewnętrzną średnicę obudowy produkcyjnej, m; - długość odcinka cementowania, m; - średnią wewnętrzną średnicę rury produkcyjnej, m; - wysokość (długość) szkło cementowe pozostawione w osłonie, m, biorąc pod uwagę jego ściśliwość, - = 1,03, - - współczynnik uwzględniający ubytek cementu podczas operacji załadunku i rozładunku oraz przygotowania zaczynu, - - - gęstość zaczynu cementowego , kg / m3; - gęstość płuczki wiertniczej, kg / m3; n - względna zawartość wody - gęstość wody, kg / m3 - gęstość nasypowa cementu, kg / m3;

Objętość zaczynu cementowego potrzebna do zacementowania danego interwału (m3): Vc.p.=0,785*kp*[(2-dn2)*lc+d02*hc]

Objętość płynu wypierającego: Vpr=0,785* - *d2*(Lc-);

Objętość cieczy buforowej: Vb=0,785*(2-dn2)*funt;

Masa cementu portlandzkiego z szybu naftowego: Мц= - **Vцр/(1+n);

Objętość wody do przygotowania zaczynu cementowego, m3: Vw = Mts*n/(kts*pv);

Przed cementowaniem suchy materiał cementowy ładuje się do zasobników mieszarek, których wymagana liczba to: nc = Mts/Vcm, gdzie Vcm to objętość zasobnika mieszalnika.

Metody wyposażenia dolnej części odwiertu w strefie formacji produkcyjnej. Warunki, w których można zastosować każdą z tych metod.

1. Wiercenie produktywnego złoża odbywa się bez blokowania nadległych skał specjalną rurą okładzinową, następnie rurę okładzinową opuszcza się na dno i cementuje. Aby skomunikować wewnętrzną wnękę obudowy z osadem produkcyjnym, jest ona perforowana, tj. w kolumnie wierci się dużą liczbę otworów. Metoda ma następujące zalety: łatwa do wdrożenia; pozwala na selektywne komunikowanie odwiertu z dowolną międzywarstwą złoża produkcyjnego; koszt samego wiercenia może być niższy niż w przypadku innych metod wejścia.

2. Wcześniej ciąg obudowy jest opuszczany i cementowany do stropu złoża produkcyjnego, izolując leżące nad nim skały. Zbiornik produkcyjny jest następnie wiercony wiertłami o mniejszej średnicy, a odwiert pod stopą obudowy pozostaje otwarty. Metoda ma zastosowanie tylko wtedy, gdy złoże produkcyjne składa się ze stabilnych skał i jest nasycone tylko jedną cieczą; nie pozwala na selektywną eksploatację żadnej międzywarstwy.

3. Różni się od poprzedniego tym, że odwiert w złożu produkcyjnym jest przykryty filtrem, który jest zawieszony w kolumnie okładzinowej; przestrzeń między ekranem a sznurkiem jest często uszczelniana pakerem. Metoda ma te same zalety i ograniczenia co poprzednia. W przeciwieństwie do poprzedniego, można go podjąć w przypadkach, gdy złoże produkcyjne składa się ze skał, które nie są wystarczająco stabilne podczas eksploatacji.

4. Obudowa odwiertu ciągiem rur do stropu złoża produkcyjnego, następnie ten ostatni jest wiercony i pokrywany wykładziną. Wykładzina jest cementowana na całej długości, a następnie perforowana w określonych odstępach. Dzięki tej metodzie można uniknąć znacznego zanieczyszczenia zbiornika, wybierając płyn do płukania tylko z uwzględnieniem sytuacji w samym zbiorniku. Pozwala na selektywną eksploatację różnych międzywarstw i umożliwia szybkie i efektywne kosztowo zagospodarowanie odwiertu.

5. Różni się ona od metody pierwszej tylko tym, że po odwierceniu złoża produkcyjnego do odwiertu, którego dolną część stanowią uprzednio rury z otworami szczelinowymi, opuszcza się rurę okładzinową i cementuje się ją dopiero powyżej dach złoża produkcyjnego. Perforowana sekcja kolumny jest umieszczana na osadzie produkcyjnym. Dzięki tej metodzie niemożliwe jest zapewnienie selektywnej eksploatacji jednej lub drugiej międzywarstwy.

Czynniki brane pod uwagę przy wyborze materiału cementującego do cementowania określonego interwału.

Dobór materiałów iniekcyjnych do cementowania ciągów rur okładzinowych jest determinowany charakterystyką litofacjalną odcinka, a głównymi czynnikami determinującymi skład zaczynu iniekcyjnego są temperatura, ciśnienie złożowe, ciśnienie szczelinowania hydraulicznego, obecność osadów solnych, rodzaj płynu itp. W ogólnym przypadku zaczyn zalewowy składa się z cementu zalewowego, średnich środków mieszających, przyspieszaczy i opóźniaczy wiązania, reduktorów wskaźnika filtracji oraz specjalnych dodatków. Cement do odwiertów naftowych dobiera się w następujący sposób: zgodnie z przedziałem temperatur, zgodnie z przedziałem do pomiaru gęstości zaczynu cementowego, zgodnie z rodzajami płynów i osadów w przedziale cementowania, określa się markę cementów. Medium mieszające dobierane jest w zależności od obecności osadów solnych w odwiercie lub stopnia zasolenia wód złożowych. Aby zapobiec przedwczesnemu zagęszczaniu zaczynu cementowego i podlewaniu poziomów produkcyjnych, konieczne jest zmniejszenie szybkości filtracji zaczynu cementowego. NTF, gipan, CMC, PVA-TR są stosowane jako reduktory tego wskaźnika. Do poprawy stabilności termicznej dodatków chemicznych, do strukturyzowania układów dyspersyjnych i do usuwania skutki uboczne przy stosowaniu niektórych odczynników stosuje się glinę, sodę kaustyczną, chlorek wapnia i chromiany.

Dobór zestawu rdzeni w celu uzyskania wysokiej jakości rdzenia.

Narzędzie do odbioru rdzenia - narzędzie, które zapewnia odbiór, oddzielenie od masywu g / p i zachowanie rdzenia podczas procesu wiercenia i transportu przez odwiert. aż do wydobycia go na pov-Th do badań. Odmiany: - P1 - do wiercenia obrotowego z wymiennym (wydobywalnym przez BT) odbiornikiem rdzenia, - P2 - z rdzeniem nieusuwalnym, - T1 - do wiercenia turbinowego z wyjmowanym odbiornikiem rdzenia, - T2 - z nieusuwalnym odbiornikiem rdzenia. Rodzaje: - do pobierania rdzeni z matrycy gęstej g/s (dwurdzeniówka z odbiornikiem rdzenia, odizolowana od przewodów trzustkowych i obracająca się wraz z korpusem pocisku), - do rdzeniowania w g/c pęknięta, pognieciona lub o zmiennej gęstości i twardości (nieobrotowy odbiornik rdzenia, zawieszony na jednym lub kilku łożyskach oraz niezawodne rdzeniarki i uchwyty rdzeni), - do pobierania rdzeni luzem g/n, łatwe do cięcia. i wymyciu. PZH (powinien zapewnić całkowite uszczelnienie rdzenia i zablokowanie otworu pod rdzeń na końcu wiercenia)

Cechy konstrukcyjne i zastosowania rur wiertniczych.

Prowadzące rury wiertnicze służą do przenoszenia obrotów z wirnika na przewód wiertniczy. Rury wiertnicze są zwykle kwadratowe lub sześciokątne. Wykonywane są w dwóch wersjach: prefabrykowanej oraz pełnej. Rury wiertnicze ze spęczonymi końcami mają spękania wewnątrz i na zewnątrz. Rury wiertnicze z króćcami spawanymi wykonuje się w dwóch rodzajach: TBPV - z króćcami spawanymi wzdłuż części spęczanej oraz TBP - z króćcami spawanymi wzdłuż części niespęczanej. na końcach rury gwint cylindryczny o skoku 4 mm, połączenie oporowe rury z zamkiem, szczelne połączenie z zamkiem. Rury wiertnicze z kołnierzami stabilizującymi różnią się od rur standardowych obecnością gładkich odcinków rury bezpośrednio za nakręcaną złączką i kołnierzem zamka oraz stabilizującymi opaskami uszczelniającymi na zamkach, stożkowym (1:32) gwintem trapezowym o skoku 5,08 mm z kryciem wzdłuż średnicy wewnętrznej……….

Zasady obliczania ciągu wiertniczego przy wierceniu silnikiem otworowym .

Obliczanie BC podczas wiercenia SP prosto nachylonego odcinka studni kierunkowej

Qprod=Qcosα; Qnorm=Qsinα; Ftr=μQn=μQsinα;(μ~0,3);

Pprod=Qprod+Ftr=Q(sinα+μsinα)

LI>=Lsp+Lbt+Lnc+lI1+…+l1n

Obliczanie BC podczas wiercenia zakrzywionego odcinka 3D odwiertu kierunkowego.

II

Pi=FIItr+QIIprojekt QIIprojekt=|goR(sinαk-sinαn)|

Pi=μ|±2goR2(sinαk-sinαn)-goR2sinαkΔα±PnΔα|+|goR2(sinαk-sinαn)|

Δα=-- Jeśli>, to cos “+”

„-Pn” – gdy krzywizna jest ustawiona „+Pn” – gdy krzywizna jest resetowana

przyjmuje się, że na odcinku BC składa się jeden odcinek =πα/180=0,1745α

Zasady obliczania ciągu wiertniczego w wierceniu obrotowym.

Obliczenia statyczne, gdy zmienne naprężenia cykliczne nie są brane pod uwagę, ale uwzględniane są stałe naprężenia zginające i skręcające

Dla wystarczającej siły lub wytrzymałości

Obliczenia statyczne dla studni pionowych:

;

Kz=1,4 - przy normach. konw. Kz=1,45 - z powikłaniami. konw.

dla stoków

;

;

tryb wiercenia. Metoda jego optymalizacji

Tryb wiercenia – kombinacja takich parametrów, które znacząco wpływają na wydajność wiertła i które wiertarka może zmieniać ze swojej konsoli.

Pd [kN] – ciężar świdra, n [obr/min] – częstotliwość obrotu świdra, Q [l/s] – natężenie przepływu (posuwu) ind. dobrze, H [m] - penetracja na bit, Vm [m / h] - mech. szybkość penetracji, Vav=H/tB – średnia, Vm(t)=dh/dtB – chwilowa, Vr [m/h] – prędkość wiercenia żyłki, Vr=H/(tB + tSPO + tB), C [rub/m ] – koszty eksploatacyjne na 1m penetracji, C=(Cd+Sch(tB + tSPO + tB))/H, Cd – koszt świdra; Cch - koszt 1 godziny ćwiczeń wiertniczych. obrót silnika. Optymalizacja trybu wiercenia: maxVp – recon. cóż, minC – exp. Dobrze..

(Pd, n, Q)opt=minC, maxVr

C=f1(Pd, n, Q) ; Vp=f2(Pd, n, Q)

Etapy poszukiwania trybu optymalnego - na etapie projektowania - optymalizacja eksploatacyjna trybu wiercenia - dostosowanie trybu projektowania z uwzględnieniem informacji uzyskanych w trakcie procesu wiercenia

W procesie projektowania wykorzystujemy inf. uzyskiwane przez wiercenie studni. w tym regionie analogowo. kond., dane na goelog. przekrój studzienek., zalecenia producenta wiertła. instr., Charakterystyki pracy silników otworowych.

2 sposoby wyboru górnych bitów w dolnym otworze:

- graficzny tgα=dh/dt=Vm(t)=h(t)/(topt+tsp+tv) - analityczny

Klasyfikacja metod stymulacji dopływów podczas zagospodarowania odwiertów.

Zagospodarowanie to zestaw prac, które mają spowodować dopływ płynu z formacji produkcyjnej, oczyścić strefę przyodwiertową z zanieczyszczeń i stworzyć warunki do uzyskania jak najwyższej produktywności odwiertu.

W celu uzyskania dopływu z poziomu produkcyjnego konieczne jest obniżenie ciśnienia w odwiercie znacznie poniżej ciśnienia złożowego. Istnieć różne sposoby redukcje ciśnienia polegające albo na wymianie ciężkiej płuczki na lżejszą, albo na płynnym lub gwałtownym obniżeniu poziomu cieczy w ciągu wydobywczym. Do wywołania dopływu ze zbiornika złożonego ze słabo stabilnych skał stosuje się metody stopniowego obniżania ciśnienia lub małej amplitudy wahań ciśnienia, aby zapobiec zniszczeniu zbiornika. Jeśli warstwa produkcyjna składa się z bardzo mocnej skały, to często największy efekt uzyskane z ostrym tworzeniem dużych zagłębień. Przy wyborze sposobu indukowania przypływu, wielkości i charakteru powstania spływu należy wziąć pod uwagę stabilność i strukturę skały zbiornikowej, skład i właściwości nasycających ją płynów, stopień zanieczyszczenia podczas otwierania, obecność przepuszczalnych poziomów położonych w pobliżu powyżej i poniżej, wytrzymałość przewodu okładzinowego oraz stan obudowy odwiertu. Przy bardzo ostrym stworzeniu dużego spadku możliwe jest naruszenie wytrzymałości i szczelności okładziny, a przy krótkotrwałym, ale silnym wzroście ciśnienia w studni, absorpcja płynu do formacji produkcyjnej.

Wymiana ciężkiego płynu na lżejszy. Przewód rurowy jest opuszczany prawie do dna otworu, jeśli formacja produkcyjna składa się z dobrze stabilnej skały, lub w przybliżeniu do górnych perforacji, jeśli skała nie jest wystarczająco stabilna. Wymiana cieczy odbywa się zwykle metodą odwróconego obiegu: ciecz jest wtłaczana do przestrzeni pierścieniowej przez ruchomą pompę tłokową, której gęstość jest mniejsza niż gęstość cieczy płuczącej w ciągu produkcyjnym. Gdy lżejszy płyn wypełnia pierścień i wypiera cięższy płyn w rurce, ciśnienie w pompie wzrasta. Osiąga swoje maksimum w momencie, gdy lekka ciecz zbliża się do buta rurki. p wmt =(p pr -r cool)qz nkt +p nkt +p mt, gdzie p pr i p exp to gęstości cieczy ciężkich i lekkich, kg/m; z tubing - głębokość opadania przewodu rurowego, m; p nkt i p mt - straty hydrauliczne w przewodzie rurowym iw pierścieniu, Pa. Ciśnienie to nie powinno przekraczać ciśnienia próby ciśnieniowej obudowy produkcyjnej p< p оп.

Jeśli skała jest słabo stabilna, wartość spadku gęstości dla jednego cyklu cyrkulacji zmniejsza się jeszcze bardziej, czasami do p -p = 150-200 kg/m3. Planując prace w celu wezwania dopływu należy to uwzględnić i wcześniej przygotować pojemniki z zapasem cieczy o odpowiednich gęstościach oraz sprzęt do kontroli gęstości.

Podczas pompowania lżejszej cieczy stan studni jest monitorowany zgodnie z odczytami manometru i stosunkiem prędkości przepływu cieczy wtryskiwanych do pierścienia i wypływających z rurki. Jeśli natężenie przepływu wypływającego płynu wzrasta, jest to znak, że rozpoczął się dopływ ze zbiornika. W przypadku gwałtownego wzrostu natężenia przepływu na wylocie z wężyka i spadku ciśnienia w przestrzeni pierścieniowej, strumień wychodzący kierowany jest przewodem z dławikiem.

Jeśli zastąpienie ciężkiej płuczki wiertniczej czystą wodą lub martwą ropą nie wystarcza do uzyskania stałego przepływu ze złoża, stosuje się inne metody zwiększania poboru lub stymulacji.

Gdy zbiornik jest zbudowany ze słabo stabilnej skały, możliwa jest dalsza redukcja ciśnienia poprzez zastąpienie wody lub ropy mieszaniną gazowo-cieczową. Aby to zrobić, pompa tłokowa i mobilna sprężarka są podłączone do pierścienia studni. Po wypłukaniu studni do czystej wody przepływ pompy jest regulowany tak, aby ciśnienie w niej było znacznie niższe od dopuszczalnego dla sprężarki, a prędkość przepływu w dół kształtowała się na poziomie około 0,8-1 m/s, a sprężarka jest włączony. Strumień powietrza wtryskiwany przez sprężarkę jest mieszany w aeratorze ze strumieniem wody dostarczanym przez pompę, a mieszanina gaz-ciecz wchodzi do pierścienia; ciśnienie w sprężarce i pompie zacznie wówczas rosnąć i osiągnie maksimum w momencie, gdy mieszanina zbliży się do końcówki rurki. Gdy mieszanina gaz-ciecz porusza się wzdłuż przewodu rurowego, a niegazowana woda jest przemieszczana, ciśnienie w sprężarce i pompie będzie spadać. Stopień napowietrzenia i redukcji ciśnienia statycznego w odwiercie zwiększa się małymi krokami po zakończeniu jednego lub dwóch cykli cyrkulacji, tak aby ciśnienie w przestrzeni pierścieniowej przy wylocie nie przekroczyło dopuszczalnego dla sprężarki.

Istotną wadą tej metody jest konieczność utrzymywania odpowiednio dużych natężeń przepływu powietrza i wody. Możliwe jest znaczne ograniczenie zużycia powietrza i wody oraz zapewnienie efektywnego obniżenia ciśnienia w studni przy zastosowaniu piany dwufazowej zamiast mieszanki wodno-powietrznej. Pianki takie przygotowuje się na bazie zmineralizowanej wody, powietrza i odpowiedniego pieniącego środka powierzchniowo czynnego.

Redukcja ciśnienia w studni za pomocą kompresora. W celu wywołania dopływu z formacji zbudowanych z mocnych, stabilnych skał szeroko stosowana jest kompresorowa metoda obniżania poziomu cieczy w odwiercie. Istota jednej z odmian tej metody jest następująca. Sprężarka mobilna pompuje powietrze do przestrzeni pierścieniowej w taki sposób, aby jak najdalej wypchnąć znajdujący się w niej poziom cieczy, napowietrzyć ciecz w przewodzie i stworzyć podciśnienie, konieczne do uzyskania dopływ ze zbiornika. Jeżeli statyczny poziom cieczy w studzience przed rozpoczęciem operacji jest na poziomie ujścia, głębokość, na jaką poziom w pierścieniu może zostać cofnięty po wstrzyknięciu powietrza.

Jeśli z cn > z rurki, to powietrze wtłaczane przez sprężarkę włamie się do rurek i zacznie napowietrzać w nich ciecz, gdy tylko poziom w przestrzeni pierścieniowej spadnie do stopki rurki.

Jeśli z cn > z rurki, to wcześniej, podczas opuszczania rurek do studzienek, instalowane są w nich specjalne zawory rozruchowe. Górny zawór rozruchowy jest zainstalowany na głębokości z „start = z” sn - 20m. Gdy powietrze jest wtłaczane przez sprężarkę, zawór rozruchowy otworzy się w momencie wyrównania ciśnień w przewodzie i przestrzeni pierścieniowej na głębokości jego instalacji; w takim przypadku powietrze zacznie wydostawać się przez zawór w rurce i napowietrzać ciecz, a ciśnienie w przestrzeni pierścieniowej iw rurce zmniejszy się. Jeżeli po obniżeniu ciśnienia w odwiercie nie rozpocznie się dopływ ze złoża i prawie cała ciecz z rurki nad zaworem zostanie wyparta przez powietrze, zawór się zamknie, ciśnienie w przestrzeni pierścieniowej ponownie wzrośnie, a poziom cieczy spadnie do następnego zaworu. Głębokość z"" instalacji następnego zaworu można znaleźć z równania, jeśli wprowadzimy do niego z \u003d z "" + 20 i z st \u003d z" sn.

Jeżeli przed rozpoczęciem eksploatacji statyczny poziom cieczy w odwiercie znajduje się znacznie poniżej głowicy odwiertu, to po wtłoczeniu powietrza do przestrzeni pierścieniowej i cofnięciu poziomu cieczy do głębokości z cn ciśnienie na zwiększa się formacja produktywna, co może powodować wchłanianie do niej części cieczy. Zapobieganie wchłanianiu płynu do złoża jest możliwe, jeśli na dolnym końcu rurociągu zostanie zainstalowany paker, a wewnątrz rurociągu zostanie zainstalowany specjalny zawór, który za pomocą tych urządzeń oddzieli strefę złoża produkcyjnego od reszty studnia. W takim przypadku, gdy powietrze jest wtryskiwane do przestrzeni pierścieniowej, ciśnienie wywierane na formację pozostanie niezmienione, dopóki ciśnienie w przewodzie rurowym nad zaworem nie spadnie poniżej ciśnienia formacji. Gdy tylko pobór będzie wystarczający do napływu płynu formacyjnego, zawór podniesie się i płyn formacyjny zacznie się unosić wzdłuż rurki.

Po przyjęciu dopływu ropy lub gazu odwiert musi pracować przez pewien czas z możliwie największym natężeniem przepływu, aby płyn wiertniczy i jego filtrat, który się tam przeniknął, a także inne cząstki mułu, mogły zostać usunięte z bliskiego strefa odwiertu; w tym samym czasie natężenie przepływu jest regulowane, aby nie rozpocząć niszczenia zbiornika. Okresowo pobierane są próbki płynu wypływającego z odwiertu w celu zbadania jego składu i właściwości oraz kontroli zawartości w nim cząstek stałych. Zmniejszając zawartość cząstek stałych ocenia się przebieg oczyszczania strefy przyłodzeniowej z zanieczyszczeń.

Jeżeli pomimo powstania dużego spustu przepływ w studni jest niski, wówczas najczęściej stosuje się różne metody stymulacji zbiornika.

Klasyfikacja metod stymulacji dopływów w procesie zagospodarowania odwiertu.

Na podstawie analizy kontrolowanych czynników możliwe jest zbudowanie klasyfikacji metod sztucznej stymulacji zarówno na zbiorniku jako całości, jak i na strefie dennej poszczególnych otworów. Zgodnie z zasadą działania wszystkie metody sztucznego wpływu dzielą się na następujące grupy:

1. Dynamika wodno-gazowa.

2. Fizyczne i chemiczne.

3. Termiczny.

4. Połączone.

Wśród metod sztucznej stymulacji formacji najbardziej rozpowszechnione są metody hydrogazodynamiczne związane z kontrolowaniem wielkości ciśnienia złożowego poprzez pompowanie różnych płynów do złoża. Obecnie ponad 90% ropy wydobywanej w Rosji wiąże się z metodami kontroli ciśnienia w zbiornikach poprzez pompowanie wody do zbiornika, zwanymi metodami zalewania utrzymywania ciśnienia w zbiorniku (RPM). Na wielu polach utrzymanie ciśnienia odbywa się za pomocą wtrysku gazu.

Analiza rozwoju pola pokazuje, że jeśli ciśnienie w złożu jest niskie, pętla zasilająca jest wystarczająco usunięta z odwiertów lub system odwadniania nie jest aktywny, tempo wydobycia ropy może być dość niskie; współczynnik odzysku oleju jest również niski. We wszystkich tych przypadkach konieczne jest użycie jednego lub drugiego systemu PPD.

Tak więc główne problemy zarządzania procesem zagospodarowania rezerwatów poprzez sztuczną stymulację zbiornika wiążą się z badaniem zalewów.

Znacznie więcej szeroki zasięg możliwości mają metody sztucznego oddziaływania na strefy denne studni. Oddziaływanie na strefę denną następuje już na etapie wstępnego otwarcia horyzontu produkcyjnego podczas budowy odwiertu, co z reguły prowadzi do pogorszenia właściwości strefy dennej. Najbardziej rozpowszechnione są metody oddziaływania na strefę denną podczas eksploatacji otworu, które z kolei dzielą się na metody intensyfikacji dopływu lub zatłaczania oraz metody ograniczania lub izolowania dopływu wody (prace remontowo-izolacyjne - RIR).

Klasyfikację metod oddziaływania na strefę denną w celu intensyfikacji dopływu lub iniekcji przedstawiono w patka. 1, oraz ograniczać lub izolować dopływy wody - w patka. 2. Jest całkiem oczywiste, że powyższe tabele, jako dość kompletne, zawierają tylko najbardziej sprawdzone w praktyce metody sztucznego oddziaływania na CCD. Nie wykluczają, wręcz przeciwnie, sugerują potrzebę uzupełnień zarówno w zakresie metod ekspozycji, jak i zastosowanych materiałów.

Zanim przejdziemy do rozważań nad sposobami zarządzania zagospodarowaniem zasobów, zwróćmy uwagę, że przedmiotem badań jest złożony system składający się ze złoża (strefy nasyconej ropą i obszaru zasilania) z jego właściwościami zbiornikowymi i nasycającymi płynami oraz pewnej liczby studnie systematycznie umieszczane na złożu. Układ ten jest hydrodynamicznie zunifikowany, co oznacza, że ​​każda zmiana któregokolwiek z jego elementów automatycznie prowadzi do odpowiadającej mu zmiany w działaniu całego układu, tj. ten system jest samoregulujący.

Opisać środki techniczne uzyskiwania informacji operacyjnych podczas procesu wiercenia.

Wsparcie informacyjne dla procesu wiercenia odwiertów naftowych i gazowych jest najważniejszym ogniwem w procesie budowy odwiertów, zwłaszcza przy oddawaniu do eksploatacji i zagospodarowaniu nowych złóż ropy i gazu.

Wymagania dotyczące wsparcia informacyjnego dla budowy odwiertów naftowych i gazowych w tej sytuacji to przeniesienie technologii informatycznych do kategorii wspierających i wpływających na informacje, w których wsparcie informacyjne wraz z uzyskaniem niezbędnej ilości informacji dawałoby dodatkowy efekt ekonomiczny, technologiczny lub inny. Technologie te obejmują następujące złożone prace:

kontrola parametrów technologicznych gruntu i dobór najbardziej optymalnych trybów wiercenia (np. dobór optymalnych ciężarów świdra zapewniających dużą penetrację);

pomiary otworowe i logowanie w trakcie wiercenia (systemy MWD i LWD);

pomiar i gromadzenie informacji z jednoczesną kontrolą procesu technologicznego wiercenia (kontrola trajektorii odwiertu poziomego za pomocą sterowanych orientatorów otworowych wg systemów telemetrii otworowej).

W informatycznym wsparciu procesu budowy odwiertu szczególnie ważną rolę odgrywają tzw badania geologiczne i technologiczne (GTI). Głównym zadaniem służby płuczkowej jest badanie budowy geologicznej odcinka odwiertu, identyfikacja i ocena warstw produkcyjnych oraz poprawa jakości budowy odwiertu na podstawie informacji geologicznych, geochemicznych, geofizycznych i technologicznych uzyskanych w trakcie wiercenia. Informacje operacyjne otrzymane przez usługę GTI mają bardzo ważne przy wierceniu otworów poszukiwawczych w słabo rozpoznanych rejonach o trudnych warunkach górniczo-geologicznych oraz przy wierceniu otworów kierunkowych i poziomych.

Jednak ze względu na nowe wymagania dotyczące wsparcia informacyjnego procesu wiercenia, zadania rozwiązywane przez usługę mud logging mogą zostać znacznie rozszerzone. Wysoko wykwalifikowana kadra operatorska strony GTI pracująca na platformie wiertniczej przez cały cykl budowy odwiertu, dysponując odpowiednim sprzętem i narzędziami metodycznymi oraz oprogramowaniem, jest w stanie praktycznie rozwiązywać pełen zakres zadań wsparcia informacyjnego procesu wiercenia:

badania geologiczne, geochemiczne i technologiczne;

konserwacja i obsługa systemów telemetrycznych (systemy MWD i LWD);

praca systemy autonomiczne pomiary i logowanie, schodzenie po rurach;

kontrola parametrów płuczki wiertniczej;

kontrola jakości obudowy studni;

badania płynu złożowego podczas opróbowania i opróbowania odwiertów;

rejestrowanie przewodowe;

usługi nadzoru itp.

W wielu przypadkach połączenie tych prac w partie geofizyczne jest bardziej opłacalne ekonomicznie i pozwala zaoszczędzić na bezproduktywnych kosztach utrzymania wyspecjalizowanych, wąsko ukierunkowanych partii geofizycznych oraz zminimalizować koszty transportu.

Jednak w chwili obecnej nie ma technicznych i programowo-metodologicznych środków pozwalających na połączenie wymienionych prac w jeden łańcuch technologiczny na stacji GTI.

Dlatego konieczne stało się opracowanie bardziej zaawansowanej stacji GTI nowej generacji, która rozszerzy funkcjonalność stacji GTI. Rozważ główne obszary pracy w tym przypadku.

Podstawowe wymagania dot nowoczesna stacja GTI to niezawodność, wszechstronność, modułowość i informacyjność.

Struktura stacji pokazany na ryc. 1. Jest zbudowany na zasadzie rozproszonych systemów zdalnego zbierania, które są ze sobą połączone za pomocą standardowego interfejsu szeregowego. Głównymi systemami zbierania danych niskiego poziomu są koncentratory przeznaczone do odsprzęgania interfejsu szeregowego i łączenia poszczególnych części składowe stacje: moduł rejestracji gazu, moduł przyrządów geologicznych, czujniki cyfrowe lub analogowe, tablice informacyjne. Poprzez te same koncentratory do systemu odbioru (do komputera rejestrującego operatora) podłączone są inne autonomiczne moduły i systemy - moduł kontroli jakości obudowy odwiertu (blok rozdzielacza), naziemne moduły systemów telemetrii otworowej, systemy rejestracji danych geofizycznych Typ Hector lub Vulcan itp.

Ryż. 1. Uproszczony schemat strukturalny Stacje GTI

Koncentratory muszą jednocześnie zapewniać izolację galwaniczną obwodów komunikacyjnych i zasilających. W zależności od zadań przypisanych stacji GTI liczba koncentratorów może być różna – od kilku jednostek do kilkudziesięciu sztuk. Oprogramowanie Stacja GTI zapewnia pełną kompatybilność i dobrze skoordynowaną pracę w jednym środowisku programowym dla wszystkich środki techniczne.

Czujniki zmiennych procesowych

Czujniki parametrów technologicznych stosowane w stacjach GTI są jednym z najważniejszych elementów stacji. Skuteczność służby płuczki w rozwiązywaniu problemów monitorowania i zarządzania operacyjnego procesem wiercenia w dużej mierze zależy od dokładności odczytów i niezawodności działania czujników. Jednak ze względu na trudne warunki pracy (szeroki zakres temperatur od -50 do +50 ºС, agresywne środowisko, silne wibracje itp.) czujniki pozostają najsłabszym i najbardziej zawodnym ogniwem technicznych środków rejestracji gazu.

Większość czujników stosowanych w partiach produkcyjnych GTI została opracowana na początku lat 90-tych z wykorzystaniem rodzimej bazy elementarnej oraz podstawowych elementów pomiarowych produkcji krajowej. Ponadto ze względu na brak wyboru zastosowano ogólnodostępne przetwornice pierwotne, które nie zawsze spełniały rygorystyczne wymagania pracy na platformie wiertniczej. Wyjaśnia to niewystarczająco wysoką niezawodność zastosowanych czujników.

Zasady pomiaru czujników i ich rozwiązania konstrukcyjne dobrane są w odniesieniu do wiertnic krajowych starego typu, w związku z czym trudno jest je zainstalować na nowoczesnych wiertnicach, a tym bardziej na wiertnicach produkcji zagranicznej.

Z powyższego wynika, że ​​opracowanie nowej generacji czujników jest niezwykle istotne i na czasie.

Podczas opracowywania czujników GTI jednym z wymagań jest ich dostosowanie do wszystkich platform wiertniczych istniejących na rynku rosyjskim.

Dostępność szerokiej gamy czujników o wysokiej dokładności i wysoce zintegrowanych mikroprocesorów o niewielkich rozmiarach umożliwia rozwój precyzyjnych, programowalnych czujników o dużej funkcjonalności. Czujniki posiadają jednobiegunowe napięcie zasilające oraz wyjścia cyfrowe i analogowe. Kalibracja i regulacja czujników odbywa się programowo z komputera ze stanowiska, przewidziana jest możliwość programowej kompensacji błędów temperaturowych oraz linearyzacji charakterystyki czujnika. Część cyfrowa płytki elektronicznej dla wszystkich typów czujników jest tego samego typu i różni się jedynie ustawieniem programu wewnętrznego, co czyni ją ujednoliconą i wymienną podczas prac naprawczych. Wygląd czujniki pokazano na rys. 2.

Ryż. 2. Czujniki parametrów technologicznych

Ogniwo obciążeniowe haka ma wiele cech (ryc. 3). Zasada działania czujnika polega na pomiarze siły naciągu żyłki wiertniczej w „martwym” końcu za pomocą tensometrycznego czujnika siły. Czujnik posiada wbudowany procesor oraz pamięć nieulotną. Wszystkie informacje są rejestrowane i przechowywane w tej pamięci. Ilość pamięci pozwala na zapisanie miesięcznej ilości informacji. Czujnik może być wyposażony w autonomiczne zasilanie, które zapewnia pracę czujnika po odłączeniu zasilania zewnętrznego.

Ryż. 3. Czujnik ciężaru haka

Tablica informacyjna wiertarki przeznaczony jest do wyświetlania i wizualizacji informacji otrzymywanych z czujników. Wygląd tablicy wyników pokazano na ryc. 4.

Na przednim panelu konsoli wiertarki znajduje się sześć skal liniowych z dodatkowym wskazaniem cyfrowym do wyświetlania parametrów: moment obrotowy na wirniku, ciśnienie SF na wlocie, gęstość SF na wlocie, poziom SF w zbiorniku, przepływ SF na wlocie , przepływ SF na wyjściu. Parametry ciężaru na haku, WOB wyświetlane są na dwóch okrągłych wagach z dodatkowym powieleniem w postaci cyfrowej, analogicznie do GIV. W dolnej części tablicy znajduje się jedna skala liniowa do wyświetlania prędkości wiercenia, trzy cyfrowe wskaźniki do wyświetlania parametrów - głębokości odwiertu, położenia nad odwiertem, zawartości gazu. Wskaźnik alfanumeryczny przeznaczony jest do wyświetlania komunikatów tekstowych i ostrzeżeń.

Ryż. 4. Wygląd tablicy informacyjnej

Moduł geochemiczny

Moduł geochemiczny stacji składa się z chromatografu gazowego, analizatora zawartości gazów całkowitych, linii gaz-powietrze oraz odgazowywacza płuczki wiertniczej.

najważniejszy część integralna modułem geochemicznym jest chromatograf gazowy. Do jednoznacznej, jednoznacznej identyfikacji interwałów produkcyjnych w procesie ich otwierania potrzebny jest bardzo niezawodny, dokładny, bardzo czuły przyrząd, który pozwala na oznaczenie stężenia i składu nasyconych gazów węglowodorowych w zakresie od 110 -5 do 100 %. W tym celu do uzupełnienia stacji GTI, a chromatograf gazowy „Rubin”(ryc. 5) (patrz artykuł w tym numerze NTV).

Ryż. 5. Chromatograf polowy „Rubin”

Czułość modułu geochemicznego stacji płuczkowej można również zwiększyć poprzez zwiększenie współczynnika odgazowania płuczki wiertniczej.

Aby wyizolować gaz denny rozpuszczony w płynie wiertniczym, dwa rodzaje odgazowywaczy(Rys. 6):

odgazowywacze pływakowe o działaniu pasywnym;

aktywne odgazowywacze z wymuszonym rozdzielaniem przepływu.

Odgazowywacze pływakowe są proste i niezawodne w działaniu, jednak zapewniają współczynnik odgazowania nie większy niż 1-2%. Odgazowywacze z wymuszonym przepływem kruszenia mogą zapewnić współczynnik odgazowania do 80-90%, ale są mniej niezawodne i wymagają stałego monitorowania.

Ryż. 6. Odgazowywacze błota

a) pasywny odgazowywacz pływakowy; b) aktywny odgazowywacz

Ciągłą analizę całkowitej zawartości gazu przeprowadza się za pomocą zdalny czujnik gazu całkowitego. Przewaga tego czujnika nad tradycyjnymi analizatorami gazów całkowitych umieszczonymi na stacji polega na efektywności odbieranych informacji, ponieważ czujnik jest umieszczony bezpośrednio przy wiertnicy i wyeliminowany jest czas opóźnienia transportu gazu z wiertnicy do stacji. Ponadto, aby zakończyć opracowane stacje czujniki gazu do pomiaru stężeń składników niewęglowodorowych analizowanej mieszaniny gazów: wodoru H 2 , tlenku węgla CO, siarkowodoru H 2 S (ryc. 7).

Ryż. 7. Czujniki do pomiaru zawartości gazu

Moduł geologiczny

Moduł geologiczny stacji przewiduje badanie zwiercin, płynu rdzeniowego i zbiornikowego w procesie wiercenia otworu, rejestrację i przetwarzanie uzyskanych danych.

Badania przeprowadzone przez operatorów stacji GTI pozwalają na rozwiązanie następujących problemów główne zadania geologiczne:

podział litologiczny odcinka;

wybór kolektorów;

ocena charakteru nasycenia zbiornika.

W celu szybkiego i wysokiej jakości rozwiązania tych problemów określono najbardziej optymalną listę instrumentów i sprzętu i na tej podstawie opracowano kompleks instrumentów geologicznych (ryc. 8).

Ryż. 8. Wyposażenie i instrumentarium modułu geologicznego stacji

Mikroprocesor karbonometru KM-1A przeznaczony do określania składu mineralnego skał w przekrojach węglanowych metodą zwiercin i rdzenia. To urządzenie pozwala określić procentową zawartość kalcytu, dolomitu i pozostałości nierozpuszczalnych w badanej próbce skały. Urządzenie posiada wbudowany mikroprocesor, który oblicza procentową zawartość kalcytu i dolomitu, których wartości wyświetlane są na cyfrowym wyświetlaczu lub na ekranie monitora. Opracowano modyfikację miernika węglanowego, która umożliwia określenie zawartości minerału syderytowego w skale (gęstość 3,94 g/cm 3 ), który wpływa na gęstość skał węglanowych i cement skał terygenicznych, co może znacznie zmniejszyć wartości porowatości.

Miernik gęstości osadu ПШ-1 przeznaczony jest do ekspresowego pomiaru gęstości i oceny porowatości całkowitej skał za pomocą zwiercin i rdzenia. Zasada pomiaru urządzenia jest hydrometryczna, polegająca na ważeniu badanej próbki osadu w powietrzu iw wodzie. Za pomocą gęstościomierza PSh-1 możliwy jest pomiar gęstości skał o gęstości 1,1-3 g/cm³ .

Instalacja PP-3 jest przeznaczony do identyfikacji skał zbiornikowych i badania właściwości zbiornikowych skał. Urządzenie to pozwala na określenie objętości, gęstości mineralogicznej oraz porowatości całkowitej. Zasada pomiaru urządzenia jest termograwimetryczna, polegająca na bardzo precyzyjnym pomiarze masy badanej próbki skały uprzednio nasyconej wodą i ciągłym monitorowaniu zmiany masy tej próbki w miarę odparowywania wilgoci po podgrzaniu. Do czasu odparowania wilgoci można ocenić wartość przepuszczalności badanej skały.

Jednostka destylacji cieczy UDZH-2 przeznaczony ocena charakteru nasycenia zbiorników skalnych przekopami i właściwościami rdzeniowymi, filtracyjnymi i gęstościowymi, a także umożliwia określenie szczątkowego nasycenia ropą i wodą zwiercinami rdzeniowymi i wiertniczymi bezpośrednio w miejscu wiercenia dzięki zastosowaniu nowego podejścia w układ chłodzenia destylatu. W instalacji zastosowano system chłodzenia kondensatu oparty na elemencie termoelektrycznym Peltiera zamiast wodnych wymienników ciepła stosowanych w tego typu urządzeniach. Zmniejsza to utratę kondensatu, zapewniając kontrolowane chłodzenie. Zasada działania instalacji opiera się na wypieraniu płynów zbiornikowych z porów próbek skał w wyniku nadciśnienia, które występuje podczas ogrzewania sterowanego termostatem od 90 do 200 ºС ( 3 ºС), skraplania pary w wymienniku ciepła i rozdzielanie kondensatu powstałego w procesie destylacji poprzez gęstość na olej i wodę.

Jednostka desorpcji termicznej i pirolizy pozwala na określenie obecności węglowodorów wolnych i zasorbowanych w małych próbkach skał (muły, fragmenty rdzeniowe), a także na ocenę obecności i stopnia przekształcenia materii organicznej, a na podstawie interpretacji uzyskanych danych na identyfikację interwały zbiorników, czapy wydobywających się osadów w przekrojach otworowych, a także ocena naturalnego nasycenia kolektorów.

Spektrometr IR stworzone dla oznaczanie obecności i ilościowe oznaczanie obecności węglowodorów w badanej skale (kondensat gazowy, ropa lekka, ropa ciężka, bitumy itp.) w celu oceny charakteru nasycenia złoża.

Luminoskop LU-1M ze zdalnym oświetlaczem UV i urządzeniem fotograficznym przeznaczony jest do badania zwiercin i próbek rdzeniowych w świetle ultrafioletowym w celu określenia obecności substancji bitumicznych w skale, a także ich ilościowego oznaczenia. Zasada pomiaru urządzenia opiera się na właściwości bitumoidów, które po naświetleniu promieniami ultrafioletowymi emitują „zimną” poświatę, której intensywność i barwa pozwalają wizualnie określić obecność, skład jakościowy i ilościowy bitumoidu w badanej skale w celu oceny charakteru nasycenia zbiornika. Urządzenie do fotografowania wyciągów przeznaczone jest do dokumentowania wyników analizy luminescencyjnej i pomaga wyeliminować czynnik subiektywny przy ocenie wyników analizy. Zdalny oświetlacz pozwala na wstępną inspekcję wielkogabarytowego rdzenia na platformie wiertniczej w celu wykrycia obecności bitumoidów.

Suszarnia osadu OSH-1 przeznaczony do ekspresowego suszenia próbek osadów pod wpływem Przepływ ciepła. Osuszacz posiada wbudowany regulowany timer oraz kilka trybów regulacji intensywności i temperatury nadmuchu powietrza.

Możliwości techniczne i informacyjne opisywanej stacji GTI odpowiadają współczesnym wymaganiom i pozwalają na wdrażanie nowych technologii wsparcia informacyjnego budowy odwiertów naftowych i gazowych.

Charakterystyka górniczo-geologiczna odcinka, mająca wpływ na występowanie, zapobieganie i eliminację powikłań.

Komplikacje w procesie wiercenia wynikają z następujących przyczyn: złożone warunki górniczo-geologiczne; słaba ich świadomość; niska prędkość wiercenia np. z powodu długiego przestoju, złych rozwiązań technologicznych uwzględnionych w projekcie technicznym budowy odwiertu.

Kiedy wiercenie jest skomplikowane, wypadki są bardziej prawdopodobne.

Znajomość charakterystyki górniczo-geologicznej jest konieczna, aby poprawnie sporządzić projekt budowy odwiertu, zapobiec i poradzić sobie z komplikacjami podczas realizacji projektu.

Ciśnienie w zbiorniku (Рpl) - ciśnienie płynu w skałach o otwartej porowatości. Tak nazywają się skały, w których komunikują się ze sobą puste przestrzenie. W tym przypadku płyn formacyjny może płynąć zgodnie z prawami hydromechaniki. Skały te obejmują skały czopowe, piaskowce, zbiorniki poziomów produkcyjnych.

Ciśnienie porowe (Ppor) – ciśnienie w zamkniętych pustkach, czyli ciśnienie płynu w przestrzeni porowej, w której pory nie komunikują się ze sobą. Takie właściwości posiadają iły, skały solne, pokrywy kolektorów.

Ciśnienie nadkładu (Pg) to ciśnienie hydrostatyczne (geostatyczne) na danej głębokości od leżących powyżej warstw GP.

Statyczny poziom płynu złożowego w studni, określony przez równość ciśnienia tej kolumny z ciśnieniem w zbiorniku. Poziom może znajdować się pod powierzchnią ziemi (studnia pochłonie), pokrywać się z powierzchnią (jest równowaga) lub znajdować się nad powierzchnią (studnia tryska) Рpl=rgz.

Poziom dynamiczny cieczy w studzience ustawia się powyżej poziomu statycznego przy dodawaniu do studzienki i poniżej - przy pobieraniu cieczy np. przy wypompowywaniu pompą głębinową.

Depresja P=Pskv-Rpl<0 – давление в скважине меньше пластового. Наличие депрессии – необходимое условие для притока пластового флюида.

Represja Р=Рskv-Рpl>0 – ciśnienie w odwiercie nie jest wyższe niż ciśnienie złożowe. Następuje wchłanianie.

Współczynnik anomalii ciśnienia w zbiorniku Ka=Рpl/rwgzpl (1), gdzie zpl to głębokość stropu rozpatrywanego zbiornika, rv to gęstość wody, g to przyspieszenie swobodnego spadku. Ka<1=>ANPD; Ka>1=>AVPD.

Ciśnienie straty lub szczelinowania hydraulicznego Рp - ciśnienie, przy którym występują straty wszystkich faz płynu wiertniczego lub cementującego. Wartość Pp określa się empirycznie na podstawie obserwacji podczas procesu wiercenia lub za pomocą specjalnych badań w otworze. Uzyskane dane są wykorzystywane przy wierceniu innych podobnych odwiertów.

Połączony wykres ciśnienia dla powikłań. Wybór pierwszej opcji projektowania studni.

Połączony wykres ciśnienia. Wybór pierwszej opcji projektowania studni.

Aby prawidłowo sporządzić projekt techniczny budowy odwiertów, należy dokładnie znać rozkład ciśnień złożowych (porowych) i ciśnień absorpcyjnych (szczelinowanie hydrauliczne) na głębokości lub, co jest tożsame, rozkład Ka i Kp (w postaci bezwymiarowej). Rozkład Ka i Kp przedstawiono na połączonym wykresie ciśnienia.

Rozkład Ka i Kp na głębokość z.

· Projekt studni (1. opcja), który jest następnie określany.

Z tego wykresu widać, że mamy trzy przedziały głębokości z kompatybilnymi warunkami wiercenia, czyli takie, w których można zastosować płyn o tej samej gęstości.

Wiercenie jest szczególnie trudne, gdy Ka=Kp. Wiercenie staje się bardzo skomplikowane, gdy Ka=Kp<1. В этих случаях обычно бурят на поглощение или применяют промывку аэрированной жидкостью.

Po otwarciu interwału chłonnego przeprowadza się prace izolacyjne, dzięki którym Kp wzrasta (sztucznie), umożliwiając np. zabetonowanie słupa.

Schemat systemu cyrkulacyjnego studni

Schemat układu cyrkulacyjnego studni i schemat rozkładu ciśnień w nim.

Schemat: 1. Wiertło, 2. Silnik wiertniczy, 3. Kołnierz wiertniczy, 4. BT, 5. Złącze narzędziowe, 6. Kwadrat, 7. Krętlik, 8. Tuleja wiertnicza, 9. Rura, 10. Rurociąg ciśnieniowy (kolektor), 11. Pompa, 12. Dysza ssąca, 13. System zsypowy, 14. Przesiewacz wibracyjny.

1. Linia dystrybucji ciśnienia hydrostatycznego.

2. Linia rozkładu ciśnień hydraulicznych w skrzyni biegów.

3. Linia rozkładu ciśnienia hydraulicznego w BT.

Ciśnienie płynu płuczącego na formację musi zawsze mieścić się w zacienionym obszarze pomiędzy Ppl i Pp.

Przez każde połączenie gwintowane BC ciecz próbuje przepłynąć z rury do przestrzeni pierścieniowej (podczas cyrkulacji). Tendencja ta spowodowana jest spadkiem ciśnienia w przewodach i skrzyni biegów. Wyciek powoduje zniszczenie połączenia gwintowego. Ceteris paribus, organiczną wadą wiercenia z hydraulicznym silnikiem wgłębnym jest zwiększony spadek ciśnienia na każdym połączeniu gwintowym, ponieważ w silniku wgłębnym

System cyrkulacji służy do dostarczania płuczki wiertniczej z głowicy do zbiorników odbiorczych, oczyszczania jej ze zwiercin i odgazowywania.

Na rysunku przedstawiono uproszczony schemat układu cyrkulacji TsS100E: 1 - uzupełnienie rurociągu; 2 - rurociąg rozwiązania; 3 - blok czyszczący; 4 - blok odbiorczy; 5 - szafa sterownicza urządzeń elektrycznych.

Uproszczoną konstrukcją układu cyrkulacyjnego jest układ koryt, który składa się z koryta do przemieszczania zaprawy, pomostu przy korycie do chodzenia i czyszczenia koryt, poręczy i podstawy.

Rynny mogą być drewniane z desek 40 mm i metalowe z blachy stalowej 3-4 mm. Szerokość - 700-800 mm, wysokość - 400-500 mm. Stosowane są rynny prostokątne i półokrągłe. W celu zmniejszenia natężenia przepływu roztworu i wypadania z niego osadów w rynnach montuje się przegrody i spadki o wysokości 15-18 cm.W tych miejscach na dnie rynny montuje się włazy z zaworami, przez które osadzona skała jest usuwana. Całkowita długość systemu rynnowego uzależniona jest od parametrów stosowanych płynów, warunków i technologii wiercenia oraz zastosowanych mechanizmów oczyszczania i odgazowywania płynów. Długość z reguły może wynosić 20-50 m.

Przy stosowaniu zestawów mechanizmów do oczyszczania i odgazowywania roztworu (przesiewacze wibracyjne, piaskowniki, odmulacze, odgazowywacze, wirówki) system rynnowy służy jedynie do doprowadzenia roztworu ze studni do mechanizmu i zbiorników odbiorczych. W tym przypadku długość systemu rynnowego zależy tylko od usytuowania mechanizmów i pojemników w stosunku do studni.

W większości przypadków system rynnowy montowany jest na podstawach metalowych w odcinkach o długości 8-10 m i wysokości do 1 m. Odcinki te montowane są na stalowych stelażach teleskopowych regulujących wysokość montażu rynien, co ułatwia demontaż systemu rynnowego na zimę. Tak więc, gdy ścinki gromadzą się i zamarzają pod rynnami, rynny wraz z podstawami można zdjąć z regałów. Zamontuj system rynnowy ze spadkiem w kierunku ruchu roztworu; system rynnowy jest połączony z głowicą odwiertu rurą lub rynną o mniejszym przekroju i dużym spadku, aby zwiększyć prędkość roztworu i zmniejszyć opadanie osadu w tym miejscu.

W nowoczesnej technice wiercenia studni stawiane są specjalne wymagania płuczkom wiertniczym, zgodnie z którymi sprzęt do oczyszczania płuczki musi zapewniać wysokiej jakości oczyszczenie płuczki z fazy stałej, jej wymieszanie i schłodzenie oraz usunięcie z płuczki gazu, który dostał się z formacje nasycone gazem podczas wiercenia. W związku z tymi wymaganiami nowoczesne wiertnice wyposaża się w układy cyrkulacyjne z pewnym zestawem ujednoliconych mechanizmów – zbiorników, urządzeń do oczyszczania i przygotowywania płuczek wiertniczych.

Mechanizmy układu cyrkulacji zapewniają trzystopniowe oczyszczanie płynu wiertniczego. Ze studni roztwór trafia na sito wibracyjne w pierwszym etapie oczyszczania zgrubnego i zbiera się w studzience zbiornika, gdzie osadza się gruboziarnisty piasek. Z studzienki roztwór przechodzi do sekcji układu cyrkulacyjnego i jest podawany odśrodkową pompą szlamową do odgazowywacza w przypadku konieczności odgazowania roztworu, a następnie do piaskownika, gdzie przechodzi drugi etap oczyszczania z skały o wielkości do 0,074-0,08 mm. Następnie roztwór jest podawany do odmulacza - trzeciego etapu oczyszczania, w którym usuwane są cząstki skał o wielkości do 0,03 mm. Piasek i muł są zrzucane do zbiornika, skąd są podawane do wirówki w celu dodatkowego oddzielenia roztworu od skały. Oczyszczony roztwór z trzeciego etapu trafia do zbiorników odbiorczych - do jednostki odbiorczej pomp płuczkowych, aby wprowadzić go do studni.

Wyposażenie systemów obiegowych jest kompletowane przez zakład w następujących blokach:

jednostka oczyszczania roztworu;

blok pośredni (jeden lub dwa);

blok odbiorczy.

Podstawą montażu bloków są prostokątne pojemniki osadzone na podstawach sań.

Ciśnienie hydrauliczne zapraw glinianych i cementowych po zatrzymaniu krążenia.

Przejęcia. Przyczyny ich występowania.

Przezabsorpcja zaczynów wiertniczych lub iniekcyjnych – rodzaj komplikacji, który objawia się wypłynięciem płynu ze studni do formacji skalnej. W przeciwieństwie do filtracji, absorpcja charakteryzuje się tym, że wszystkie fazy cieczy wchodzą do HP. A podczas filtrowania tylko kilka. W praktyce stratami określa się również dobowy ubytek płuczki wiertniczej do formacji przekraczający naturalny ubytek wynikający z filtracji i zwiercin. Każdy region ma swój własny standard. Zwykle dopuszcza się kilka m3 dziennie. Wchłanianie jest najczęstszym rodzajem powikłań, zwłaszcza w regionach regionu Ural-Wołga we wschodniej i południowo-wschodniej Syberii. Absorpcja występuje na odcinkach, w których zwykle występują spękane GP, zlokalizowane są największe deformacje skał, a ich erozja jest spowodowana procesami tektonicznymi. Na przykład w Tatarstanie 14% czasu kalendarzowego przeznacza się rocznie na walkę z przejęciami, co przekracza czas poświęcony na futra. wiercenie. W wyniku strat pogarszają się warunki wykonywania odwiertów:

1. Zwiększa się ryzyko zakleszczenia narzędzia, ponieważ prędkość przepływu płynu płuczącego w górę powyżej strefy absorpcji gwałtownie spada, jeśli duże cząstki sadzonek nie dostaną się do formacji, wówczas gromadzą się w odwiercie, powodując zaciągnięcia i przywieranie narzędzia. Prawdopodobieństwo zakleszczenia narzędzia przez osadzanie się szlamu szczególnie wzrasta po zatrzymaniu pomp (cyrkulacji).

2. Nasilają się osypiska i zawalenia w niestabilnych skałach. GNWP może wystąpić z poziomów płynonośnych występujących na tym odcinku. Powodem jest spadek ciśnienia w kolumnie cieczy. W obecności dwóch lub więcej jednocześnie otwartych warstw o ​​różnych współczynnikach. Ka i Kp pomiędzy nimi mogą wystąpić przelewy, które komplikują prace izolacyjne i późniejsze cementowanie odwiertu.

Wiele czasu i zasobów materiałowych (obojętne wypełniacze, materiały do ​​spoinowania) jest tracone na izolację, przestoje i wypadki, które powodują straty.

Przyczyny przejęć

Jakościową rolę czynnika, który decyduje o ilości wycieku roztworu do strefy absorpcji, można prześledzić, rozważając przepływ lepkiej cieczy w kolistej porowatej formacji lub kolistej szczelinie. Wzór do obliczania natężenia przepływu zaabsorbowanej cieczy w porowatej formacji kołowej uzyskuje się, rozwiązując układ równań:

1. Równanie ruchu (postać Darcy'ego)

V=K/M*(dP/dr): (1) gdzie V, P, r, M oznaczają odpowiednio natężenie przepływu, bieżące ciśnienie, promień formacji, lepkość.

2. Równanie zachowania masy (ciągłość)

V=Q/F (2) gdzie Q, F=2πrh , h to odpowiednio natężenie przepływu cieczy, zmienna powierzchnia wzdłuż promienia, grubość strefy absorpcji.

3. Równanie stanu

ρ=const (3) rozwiązując ten układ równań: 2 i 3 w 1 otrzymujemy:

Q=(K/M)*2π rH (dP/dr)

Q=(2π HK(PZ-Ppl))/Mln(rk/rc) (4)formuła dupii

Podobny wzór Bussenesco (4) można również otrzymać dla m okrągłych pęknięć (szczelin) jednakowo otwartych i jednakowo oddalonych od siebie.

Q= [(πδ3(Pc-Ppl))/6Mln (rk/rc) ] *m (5)

δ- otwarcie (wysokość) szczeliny;

m to liczba pęknięć (szczelin);

M to efektywna lepkość.

Oczywiste jest, że w celu zmniejszenia natężenia przepływu pochłoniętej cieczy zgodnie ze wzorami (4) i (5) konieczne jest zwiększenie parametrów w mianownikach i zmniejszenie ich w liczniku.

Zgodnie z (4) i (5)

Q=£(H(lub m), Ppl, rk, Pc, rc, M, K, (lub δ)) (6)

Parametry zawarte w funkcji (6) można warunkowo podzielić na 3 grupy ze względu na ich pochodzenie w momencie otwarcia strefy absorpcji.

1. grupa - parametry geologiczne;

2. grupa - parametry technologiczne;

3. grupa - mieszana.

Podział ten jest warunkowy, ponieważ podczas pracy, tj. oddziaływanie technologiczne (pobór cieczy, zalanie itp.) na zbiornik również się zmienia Ppl, rk

Ubytki w skałach z zamkniętymi szczelinami. Cecha krzywych wskaźników. Szczelinowanie hydrauliczne i jego zapobieganie.

Cecha krzywych wskaźników.

Następnie rozważymy linię 2.

W przybliżeniu krzywą wskaźnikową dla skał ze sztucznie otwartymi szczelinami zamkniętymi można opisać wzorem: Рс = Рb + Рpl + 1/А*Q+BQ2 (1)

Dla skał z naturalnie otwartymi spękaniami krzywa wskaźnikowa jest szczególnym przypadkiem wzoru (1)

Рс-Рpl= ΔР=1/А*Q=А*ΔР

Tak więc w skałach z otwartymi szczelinami absorpcja rozpocznie się przy dowolnych wartościach represji, aw skałach z zamkniętymi szczelinami dopiero po wytworzeniu w studni ciśnienia równego hydraulicznemu ciśnieniu szczeliny Рс*. Głównym sposobem walki ze stratami w skałach o szczelinach zamkniętych (iły, sole) jest zapobieganie szczelinowaniu hydraulicznemu.

Ocena efektywności pracy w celu wyeliminowania absorpcji.

Efektywność prac izolacyjnych charakteryzuje się iniekcją (A) strefy nasiąkliwości, którą można uzyskać w trakcie prac izolacyjnych. Jeżeli w tym przypadku uzyskana iniekcyjność A okaże się mniejsza niż pewna dopuszczalna technologicznie wartość iniekcji Aq, która jest charakterystyczna dla każdego regionu, to prace izolacyjne można uznać za udane. Zatem warunek izolacji można zapisać jako А≤Аq (1) А=Q/Рс- Р* (2) Dla skał ze sztucznie otwartymi szczelinami Р* = Рb+Рpl+Рр (3) gdzie Рb jest bocznym parciem skały , Рр - wytrzymałość na rozciąganie g.p. W szczególnych przypadkach Рb i Рр = 0 dla skał z naturalnymi szczelinami otwartymi А= Q/Pc - Рpl (4) jeżeli nie dopuszcza się najmniejszej absorpcji, to Q=0 i А→0,

następnie Rs<Р* (5) Для зоны с открытыми трещинами формула (5) заменяется Рс=Рпл= Рпогл (6). Если давление в скважине определяется гидростатикой Рс = ρqL то (5 и 6) в привычных обозначениях примет вид: ρо≤Кп (7) и ρо= Ка=Кп (8). На практике трудно определить давление поглощения Р* , поэтому в ряде районов, например в Татарии оценка эффективности изоляционных работ проводят не по индексу давления поглощения Кп а по дополнительной приемистости Аq. В Татарии допустимые приемистости по тех. воде принято Аq≤ 4 м3/ч*МПа. Значение Аq свое для каждого района и различных поглощаемых жидкостей. Для воды оно принимается обычно более, а при растворе с наполнителем Аq берется меньше. Согласно 2 и 4 А=f (Q; Рс) (9). Т.е все способы борьбы с поглощениями основаны на воздействии на две управляемые величины (2 и 4) , т.е. на Q и Рс.

Sposoby zwalczania chłonności w procesie otwierania strefy chłonnej.

Tradycyjne metody zapobiegania stratom polegają na zmniejszaniu spadków ciśnienia na formacji chłonnej lub zmianie a/t) filtrowanej cieczy. Jeśli zamiast zmniejszać spadek ciśnienia w formacji, lepkość zostanie zwiększona przez dodanie materiałów zatykających, bentonitu lub innych substancji, szybkość utraty zmieni się odwrotnie wraz ze wzrostem lepkości, jak wynika ze wzoru (2.86). W praktyce, jeśli parametry roztworu są kontrolowane, lepkość można zmieniać tylko w stosunkowo wąskich granicach. Zapobieganie stratom poprzez przejście na płukanie roztworem o zwiększonej lepkości jest możliwe tylko wtedy, gdy zostaną opracowane naukowe wymagania dla tych płynów, biorąc pod uwagę specyfikę ich przepływu w zbiorniku. Doskonalenie metod zapobiegania utracie krążenia, opartych na redukcji spadków ciśnienia na utworach chłonnych, jest nierozerwalnie związane z pogłębionymi badaniami i rozwojem metod wiercenia otworów w równowadze w systemie formacyjnym. Płuczka wiertnicza, wnikając na określoną głębokość w formację chłonną i zagęszczając się w kanałach absorpcyjnych, stwarza dodatkową przeszkodę w ruchu płuczki wiertniczej z odwiertu do złoża. Właściwość rozwiązania polegająca na tworzeniu oporu dla ruchu płynu wewnątrz formacji jest wykorzystywana podczas prowadzenia działań zapobiegawczych w celu zapobiegania stratom. Siła takiego oporu zależy od właściwości strukturalnych i mechanicznych roztworu, wielkości i kształtu kanałów, a także od głębokości penetracji roztworu do złoża.

W celu sformułowania wymagań dotyczących właściwości reologicznych płynów wiertniczych podczas przechodzenia przez formacje absorbujące uwzględniamy krzywe (ryc. 2.16) odzwierciedlające zależność naprężenia ścinającego i prędkości odkształcenia de / df dla niektórych modeli płynu nienewtonowskiego . Linia prosta 1 odpowiada modelowi ośrodka lepkoplastycznego, który charakteryzuje się granicznym naprężeniem ścinającym t0. Krzywa 2 charakteryzuje zachowanie płynów pseudoplastycznych, w których wraz ze wzrostem szybkości ścinania tempo wzrostu naprężeń maleje, a krzywe spłaszczają się. Linia prosta 3 odzwierciedla właściwości reologiczne płynu lepkiego (newtonowskiego). Krzywa 4 charakteryzuje zachowanie płynów lepkosprężystych i dylatacyjnych, w których naprężenie ścinające gwałtownie wzrasta wraz z szybkością odkształcania. Płyny lepkosprężyste to w szczególności słabe roztwory niektórych polimerów (tlenku etylenu, gumy guar, poliakrylamidu itp.) w wodzie, które wykazują zdolność do gwałtownego zmniejszania (2-3 razy) oporów hydrodynamicznych podczas przepływu płynów o dużej Liczby Reynoldsa (efekt Tomsa). Jednocześnie lepkość tych cieczy podczas przemieszczania się przez kanały pochłaniające będzie wysoka ze względu na duże szybkości ścinania w kanałach. Wiercenie z płukaniem napowietrzonymi płuczkami wiertniczymi jest jednym z radykalnych działań w zestawie środków i metod mających na celu zapobieganie i eliminację strat przy wierceniu głębokich odwiertów. Napowietrzanie płynu wiertniczego zmniejsza ciśnienie hydrostatyczne, przyczyniając się w ten sposób do jego powrotu w wystarczających ilościach na powierzchnię i odpowiednio do normalnego oczyszczenia odwiertu, a także doboru reprezentatywnych próbek skał przejezdnych i płynów formacyjnych. Wskaźniki techniczno-ekonomiczne przy wierceniu studni z płukaniem odwiertu roztworem napowietrzanym są wyższe w porównaniu do tych, gdy jako płuczkę stosuje się wodę lub inne płuczki wiertnicze. Znacznie poprawia się również jakość wierceń w formacjach produkcyjnych, zwłaszcza na polach, gdzie te formacje charakteryzują się rażąco niskimi ciśnieniami.

Skutecznym środkiem zapobiegającym utracie płuczki wiertniczej jest wprowadzenie wypełniaczy do krążącej płuczki wiertniczej. Celem ich zastosowania jest tworzenie tamponów w kanałach chłonnych. Tampony te służą jako podstawa do osadzania placka filtracyjnego (gliny) i izolacji warstw chłonnych. VF Rogers uważa, że ​​środkiem pomostowym może być praktycznie każdy materiał, który jest na tyle mały, że można go wpompować do płynu wiertniczego za pomocą pomp płuczkowych. W USA do zatykania kanałów chłonnych stosuje się ponad sto rodzajów wypełniaczy i ich kombinacji. Jako środki zatykające wióry drzewne lub łyko, łuski ryb, siano, odpady gumowe, liście gutaperki, bawełna, torebki bawełniane, włókna trzciny cukrowej, łupiny orzecha włoskiego, granulowane tworzywa sztuczne, perlit, keramzyt, włókna tekstylne, bitum, mika, azbest , papier cięty, mech, cięte konopie, płatki celulozowe, skóra, otręby pszenne, fasola, groch, ryż, pierze kurze, bryły gliny, gąbka, koks, kamień itp. Materiały te mogą być stosowane pojedynczo oraz w kombinacjach wykonanych przez przemysł lub przygotowane przed użyciem. Bardzo trudno jest określić w laboratorium przydatność każdego materiału pomostowego ze względu na nieznajomość wielkości otworów, które mają być zatkane.

W praktyce zagranicznej szczególną uwagę zwraca się na zapewnienie „gęstego” upakowania wypełniaczy. Podtrzymuje się opinię Furnasa, zgodnie z którą najgęstsze upakowanie cząstek odpowiada warunkowi ich rozkładu wielkości zgodnie z prawem postępu geometrycznego; przy eliminowaniu strat największy efekt można uzyskać przy najbardziej zagęszczonym korku, zwłaszcza w przypadku chwilowej utraty płynu wiertniczego.

Wypełniacze według ich cech jakościowych dzielą się na włókniste, płytkowe i ziarniste. Materiały włókniste są pochodzenia roślinnego, zwierzęcego, mineralnego. Obejmuje to materiały syntetyczne. Rodzaj i rozmiar włókna znacząco wpływa na jakość pracy. Ważna jest stabilność włókien podczas ich krążenia w płynie wiertniczym. Materiały te dają dobre rezultaty w zatykaniu utworów piaskowych i żwirowych o średnicy ziaren do 25 mm oraz zatykaniu pęknięć w skałach gruboziarnistych (do 3 mm) i drobnoziarnistych (do 0,5 mm).

Materiały płytkowe nadają się do zatykania gruboziarnistych pokładów żwiru i pęknięć o wielkości do 2,5 mm. Należą do nich: celofan, mika, łuski, nasiona bawełny itp.

Materiały ziarniste: perlit, pokruszona guma, kawałki plastiku, łupiny orzechów itp. Większość z nich skutecznie zatyka pokłady żwiru z ziarnami o średnicy do 25 mm. Perlit daje dobre wyniki w pokładach żwiru o średnicy ziaren do 9-12 mm. Łupiny nakrętek o średnicy 2,5 mm lub mniejszej pękają korkiem o wielkości do 3 mm, a większe (do 5 mm) oraz zgniecione korki gumowe pękają o wielkości do 6 mm, tj. mogą zatykać pęknięcia 2 razy bardziej niż przy użyciu materiałów włóknistych lub płytkowych.

W przypadku braku danych o wielkości ziaren i spękań w horyzoncie chłonnym stosuje się mieszanki materiałów włóknistych z płytkowymi lub ziarnistymi, celofanu z miką, włóknistych z materiałami łuskowatymi i ziarnistymi, a także przy mieszaniu materiałów ziarnistych: perlitu z gumą lub łupiny orzecha włoskiego. Najlepszą mieszanką eliminującą absorpcję przy niskich ciśnieniach jest silnie koloidalny roztwór glinki z dodatkiem materiałów włóknistych i arkuszy miki. Materiały włókniste osadzające się na ścianie studni tworzą siatkę. Arkusze miki wzmacniają tę sieć i zatykają większe kanały w skale, a na dodatek tworzy się cienki i gęsty gliniany placek.

Pokazy wody i oleju gazowego. Ich powody. Oznaki napływu płynów formacyjnych. Klasyfikacja i rozpoznawanie typów przejawów.

W przypadku utraty płyn (płukanie lub fugowanie) przepływa ze studni do formacji, a gdy się pojawi, odwrotnie - z formacji do studni. Przyczyny napływu: 1) napływ do studni w miejscu z sadzonkami formacji zawierających płyn. W tym przypadku ciśnienie w studni niekoniecznie jest wyższe i niższe niż w zbiorniku; 2) jeżeli ciśnienie w odwiercie jest niższe od ciśnienia złożowego, tj. dochodzi do obniżenia złoża, to główne przyczyny wystąpienia depresji, tj. spadku ciśnienia w złożu, to: 1 ) nie dolewania płynu wiertniczego do odwiertu podczas podnoszenia narzędzia. Wymagane jest urządzenie do automatycznego napełniania studni; 2) zmniejszenie gęstości cieczy spłukującej na skutek jej pienienia się (gazowania) podczas kontaktu cieczy z powietrzem na powierzchni w systemie rynnowym, a także na skutek uzdatniania środków powierzchniowo czynnych. Wymagane jest odgazowanie (mechaniczne, chemiczne); 3) wiercenie odwiertu w warunkach niekompatybilnych. Na schemacie są dwie warstwy. Pierwsza warstwa charakteryzuje się Ka1 i Kp1; dla drugiego Ka2 i Kp2. pierwsza warstwa należy wiercić płuczką ρ0,1 (między Ka1 a Kp1), druga warstwa ρ0,2 (rys.)

Nie można otworzyć drugiej warstwy na roztworze o gęstości dla pierwszej warstwy, ponieważ zostanie ona utracona w drugiej warstwie; 4) gwałtowne wahania ciśnienia hydrodynamicznego podczas postoju pomp, SPO i innych prac, potęgowane wzrostem statycznych naprężeń ścinających i obecnością dławnic na kolumnie;

5) niedoszacowana gęstość p.l przyjęta w projekcie technicznym ze względu na słabą znajomość rzeczywistego rozkładu ciśnienia złożowego (Ka), czyli geologii terenu. Powody te są bardziej związane z otworami poszukiwawczymi; 6) niski poziom udoskonalenia operacyjnego ciśnień złożowych poprzez przewidywanie ich podczas pogłębiania odwiertu. Niestosowanie metod przewidywania wykładnika d, wykładnika σ (sigma) itp.; 7) ubytek środka obciążającego z płuczki wiertniczej i spadek ciśnienia hydraulicznego. Oznakami dopływu płynu złożowego są: 1) wzrost poziomu płynu obiegowego w zbiorniku dolotowym pompy. Potrzebujesz poziomicy? 2) uwalnia się gaz z roztworu opuszczającego odwiert przy głowicy odwiertu, roztwór wrze; 3) po zatrzymaniu obiegu roztwór nadal wypływa ze studni (studnia przelewa się); 4) ciśnienie gwałtownie wzrasta wraz z nieoczekiwanym otwarciem zbiornika z AHFP. Gdy olej wypływa ze zbiorników, jego film pozostaje na ściankach rynien lub spływa po roztworze w rynnach. Kiedy woda z formacji wpływa, zmieniają się właściwości studni. Jego gęstość zwykle spada, lepkość może się zmniejszyć lub może wzrosnąć (po wejściu słonej wody). Utrata wody zwykle wzrasta, pH się zmienia, rezystancja elektryczna zwykle maleje.

Klasyfikacja dopływu płynu. Jest produkowany zgodnie ze złożonością środków niezbędnych do ich likwidacji. Dzielą się one na trzy grupy: 1) przejawy - niegroźny dopływ płynów złożowych, nie naruszający procesu wiercenia i przyjętej technologii pracy; 2) uwolnienie – przepływ płynów, który może zostać wyeliminowany jedynie poprzez specjalnie celową zmianę technologii wiertniczej dostępnej na terenie wiertniczym i sprzętu; 3) fontanna – wejście płynu, którego likwidacja wymaga użycia dodatkowych narzędzi i urządzeń (poza dostępnymi na platformie wiertniczej) i która wiąże się z występowaniem w systemie wydobywczym ciśnień zagrażających integralności odwiertu . , wyposażenie głowicy odwiertu i formacje w luźnej części odwiertu.

Montaż mostów cementowych. Cechy doboru receptury i przygotowania zaczynu cementowego do montażu mostów.

Jedną z poważnych odmian technologii procesu cementowania jest montaż mostów cementowych o różnym przeznaczeniu. Poprawa jakości mostów cementowych i wydajności ich pracy jest nieodłącznym elementem doskonalenia procesów wiercenia, kompletacji i eksploatacji odwiertów. Jakość mostów i ich trwałość decydują również o niezawodności ochrony środowiska. Jednocześnie dane terenowe wskazują, że często odnotowuje się przypadki montażu mostów o małej wytrzymałości i nieszczelności, przedwczesnego wiązania zaczynu cementowego, zaklejania rur strunowych itp. Powikłania te spowodowane są nie tylko i nie tyle właściwościami zastosowanych materiałów zalewowych, ale specyfiką samych prac podczas montażu mostów.

W głębokich studniach wysokotemperaturowych podczas tych prac często dochodzi do wypadków spowodowanych intensywnym zagęszczaniem i wiązaniem mieszanki zapraw gliniasto-cementowych. W niektórych przypadkach mosty przeciekają lub nie są wystarczająco mocne. Pomyślna instalacja mostów zależy od wielu czynników naturalnych i technicznych, które decydują o charakterystyce powstawania kamienia cementowego, a także jego kontaktu i „przyczepności” do skał i metalu rury. Dlatego ocena nośności mostu jako obiektu inżynierskiego oraz badanie warunków panujących w odwiercie są obowiązkowe przy wykonywaniu tych prac.

Celem instalacji mostów jest uzyskanie stabilnego, nieprzepuszczalnego dla wody i gazu szkła z kamienia cementowego o określonej wytrzymałości do przemieszczania się nad horyzont, wiercenie nowego odwiertu, wzmacnianie niestabilnej i jamistej części odwiertu, badanie horyzoncie przy pomocy próbnika złożowego, remontu i konserwacji lub likwidacji odwiertów.

Ze względu na charakter działających obciążeń można wyróżnić dwie kategorie mostów:

1) pod ciśnieniem cieczy lub gazu oraz 2) pod obciążeniem ciężarem narzędzia podczas wiercenia drugiego odwiertu, przy użyciu testera formacji lub w innych przypadkach (mosty tej kategorii muszą, oprócz są gazoszczelne, mają bardzo dużą wytrzymałość mechaniczną).

Z analizy danych terenowych wynika, że ​​na 1 m długości mostu mogą powstawać naciski do 85 MPa, obciążenia osiowe do 2100 kN, a naprężenia ścinające do 30 MPa. Tak znaczne obciążenia występują podczas badania odwiertów za pomocą próbników złożowych oraz podczas innych prac.

Nośność mostów cementowych w dużej mierze zależy od ich wysokości, obecności (lub braku) oraz stanu osadu błotnego lub osadu błotnego na sznurku. Podczas usuwania luźnej części gliny naprężenie ścinające wynosi 0,15-0,2 MPa. W takim przypadku, nawet przy maksymalnych obciążeniach, wystarczająca jest wysokość mostu 18–25 m. Obecność warstwy płuczki wiertniczej (gliny) o grubości 1–2 mm na ścianach słupów prowadzi do zmniejszenia naprężeń ścinających i zwiększenie wymaganej wysokości do 180–250 m. W tym zakresie wysokość mostu należy obliczyć według wzoru Nm ≥ Ho – Qm/pDc [τm] (1) gdzie H0 to głębokość posadowienia dolnej części mostu; QM to obciążenie osiowe mostu spowodowane spadkiem ciśnienia i odciążeniem przewodu rurowego lub testera formacji; Dc - średnica studni; [τm] - nośność właściwa mostu, której wartości determinowane są zarówno właściwościami adhezyjnymi materiału zasypki, jak i sposobem montażu mostu. Szczelność mostu zależy również od jego wysokości i stanu powierzchni styku, ponieważ ciśnienie, przy którym następuje przebicie wody, jest wprost proporcjonalne do długości i odwrotnie proporcjonalne do grubości skorupy. Jeżeli między okładziną a kamieniem cementowym znajduje się placek gliny o naprężeniu ścinającym 6,8-4,6 MPa, o grubości 3-12 mm, gradient ciśnienia przenikania wody wynosi odpowiednio 1,8 i 0,6 MPa na 1 m. W przypadku braku skorupy, przebicie wody następuje przy gradiencie ciśnienia większym niż 7,0 MPa na 1 m.

W związku z tym szczelność mostu zależy również w dużej mierze od warunków i sposobu jego montażu. W związku z tym wysokość mostu cementowego należy również określić na podstawie wyrażenia

Nm ≥ Nie – Pm/[∆r] (2) gdzie Pm jest maksymalną wartością różnicy ciśnień działającej na most podczas jego eksploatacji; [∆p] - dopuszczalny gradient ciśnienia przebicia płynu wzdłuż strefy kontaktu mostu ze ścianą otworu wiertniczego; wartość ta jest również określana głównie w zależności od sposobu wbudowania mostu, zastosowanych materiałów zasypowych. Z wartości wysokości mostów cementowych, określonych wzorami (1) i (2), wybierz więcej.

Instalacja mostu ma wiele wspólnego z procesem cementowania kolumn i ma następujące cechy:

1) stosuje się niewielką ilość materiałów zasypowych;

2) dolna część rur napełniających nie jest w nic wyposażona, pierścień oporowy nie jest zainstalowany;

3) nie stosuje się gumowych zaślepek oddzielających;

4) w wielu przypadkach studnie są płukane wstecznie w celu „odcięcia” stropu mostu;

5) most nie jest niczym ograniczony od dołu i może się rozszerzać pod wpływem różnicy gęstości cementu i płuczek wiertniczych.

Montaż mostu jest operacją prostą pod względem konstrukcyjnym i metodologicznym, którą w studniach głębinowych znacznie komplikują takie czynniki jak temperatura, ciśnienie, pokaz gazu, wody, ropy itp. Długość, średnica i konfiguracja rur wlewowych , nie bez znaczenia są również właściwości reologiczne cementu i płuczek wiertniczych, czystość odwiertu oraz tryby przepływu w dół i w górę. Na instalację mostu w otwartej części odwiertu istotny wpływ ma jamistość odwiertu.

Mosty cementowe muszą być wystarczająco mocne. Praktyka pracy pokazuje, że jeśli w trakcie próby wytrzymałościowej most nie zawali się pod wpływem obciążenia osiowego o wartości 3,0-6,0 MPa i jednoczesnego płukania, to jego właściwości wytrzymałościowe spełniają warunki zarówno do wykonania nowego odwiertu, jak i obciążenia od ciężaru ciągu rur lub testera formacji.

Podczas instalowania mostów do wiercenia nowego szybu podlegają one dodatkowemu wymogowi dotyczącemu wysokości. Wynika to z faktu, że wytrzymałość części górnej (H1) mostu powinna zapewniać możliwość wykonania nowego odwiertu o akceptowalnym natężeniu krzywizny, a części dolnej (H0) niezawodnego odizolowania starego odwiertu. Nm \u003d H1 + Nie \u003d (2Dc * Rc) 0,5 + Nie (3)

gdzie Rc jest promieniem krzywizny tułowia.

Z analizy dostępnych danych wynika, że ​​uzyskanie niezawodnych mostów w studniach głębinowych zależy od zespołu jednocześnie działających czynników, które można podzielić na trzy grupy.

Pierwsza grupa to czynniki naturalne: temperatura, ciśnienie i warunki geologiczne (jaskiniowość, spękania, działanie agresywnych wód, intruzje i ubytki wody i gazu).

Druga grupa – czynniki technologiczne: prędkość przepływu cementu i płuczek wiertniczych w rurach i przestrzeni pierścieniowej, właściwości reologiczne roztworów, skład chemiczny i mineralogiczny spoiwa, właściwości fizyczne i mechaniczne zaprawy cementowej i kamienia , efekt skurczu cementu wiertniczego, ściśliwość płuczki wiertniczej, niejednorodność gęstości, koagulacja płuczki wiertniczej po zmieszaniu z cementem (tworzenie past o dużej lepkości), wielkość szczeliny pierścieniowej i mimośród położenie rur w otworze, czas kontaktu płynu buforowego i zaczynu cementowego z gliną.

Trzecia grupa - czynniki subiektywne: stosowanie materiałów do fugowania niedopuszczalne w danych warunkach; nieprawidłowy dobór receptury roztworu w laboratorium; niedostateczne przygotowanie odwiertu i stosowanie płuczki wiertniczej o wysokich wartościach lepkości, SSS i ubytku płynu; błędy w określeniu ilości płynu wyporowego, umiejscowienia narzędzia odlewniczego, dawkowania odczynników do mieszania zaczynu cementowego w studzience; stosowanie niewystarczającej liczby jednostek cementujących; użycie niewystarczającej ilości cementu; niski stopień organizacji procesu montażu mostu.

Wzrost temperatury i ciśnienia przyczynia się do intensywnego przyspieszenia wszelkich reakcji chemicznych, powodując gwałtowne zagęszczanie (utratę pompowalności) i wiązanie zaczynów cementowych, które po krótkotrwałym zatrzymaniu krążenia bywają niemożliwe do przepchnięcia.

Do tej pory głównym sposobem montowania mostów cementowych jest wpompowanie zaczynu cementowego do odwiertu na głębokość projektową wzdłuż ciągu rur opuszczonego do poziomu dolnego znaku mostu, a następnie podniesienie tego ciągu powyżej strefy cementowania. Z reguły praca odbywa się bez dzielenia wtyczek i środków kontrolujących ich ruch. Procesem steruje się objętością płynu wypierającego, obliczoną z warunku równości poziomów zaczynu cementowego w ciągu rur i przestrzeni pierścieniowej, a objętość zaczynu cementowego przyjmuje się za równą objętości studni w przerwie instalacji mostu. Skuteczność metody jest niska.

Przede wszystkim należy zauważyć, że materiały cementujące stosowane do cementowania pasów okładzinowych nadają się do wykonywania mocnych i szczelnych mostów. Zła jakość wykonania mostków lub ich całkowity brak, przedwczesne wiązanie spoiwa i inne czynniki wynikają w pewnym stopniu z nieprawidłowego doboru receptury roztworu spoiwa do czasu zagęszczania (wiązania) lub odchyleń od receptury wybranej w laboratorium, wykonane podczas przygotowywania roztworu spoiwa.

Ustalono, że w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powikłań, czasu wiązania oraz przy wysokich temperaturach i ciśnieniach czas zagęszczania powinien przekraczać czas montażu mostu o co najmniej 25%. W niektórych przypadkach przy doborze receptur roztworów spoiw nie uwzględnia się specyfiki montażu mostków, które polegają na zatrzymaniu obiegu w celu podniesienia ciągu rury odlewniczej i uszczelnieniu głowicy odwiertu.

W warunkach wysokich temperatur i ciśnień odporność zaczynu cementowego na ścinanie, nawet po krótkich (10-20 min) przerwach w ruchu, może gwałtownie wzrosnąć. W związku z tym cyrkulacja nie może zostać przywrócona iw większości przypadków zacina się rura wlewowa. W związku z tym przy doborze receptury zaprawy cementowej konieczne jest zbadanie dynamiki jej zagęszczania na konsystometrze (CC) za pomocą programu symulującego proces wznoszenia mostu. Czas zagęszczania zaczynu cementowego Tzag odpowiada warunkom

Tzag>T1+T2+T3+1,5(T4+T5+T6)+1,2T7 gdzie T1, T2, T3 to odpowiednio czas przygotowania, przepompowania i wtłoczenia zaczynu cementowego do odwiertu; T4, T5, T6 - czas poświęcony na podniesienie ciągu rury wlewowej do punktu przecięcia mostu, uszczelnienie głowicy odwiertu i wykonanie prac przygotowawczych do przecięcia mostu; Tm to czas spędzony na przecięciu mostu.

Według podobnego programu należy badać mieszanki zaczynu cementowego z płuczką wiertniczą w stosunku 3:1, 1:1 i 1:3 przy wykonywaniu mostów cementowych w otworach o podwyższonej temperaturze i ciśnieniu. Powodzenie montażu mostu cementowego w dużej mierze zależy od dokładnego przestrzegania wybranej w laboratorium receptury podczas przygotowywania zaczynu cementowego. Tutaj głównymi warunkami jest zachowanie wybranej zawartości odczynników chemicznych oraz mieszanie cieczy i proporcji wodno-cementowych. Aby uzyskać jak najbardziej jednorodny zaczyn zalewowy, należy go przygotować za pomocą zbiornika uśredniającego.

Komplikacje i wypadki przy wierceniu odwiertów naftowych i gazowych w warunkach wiecznej zmarzliny oraz środki zapobiegające im .

Podczas wierceń w interwałach rozmieszczenia wiecznej zmarzliny, w wyniku połączonego oddziaływania fizykochemicznego i erozji na ściany otworów wiertniczych, spoiwo lodowe osadów piaszczysto-igłowych ulega zniszczeniu i jest łatwo wypłukiwane przez spływ płuczki wiertniczej. Prowadzi to do intensywnego formowania się jaskiń i związanych z tym zawaleń i piargów skał.

Najintensywniej niszczone są skały o małej zawartości lodu i skały słabo zwięzłe. Pojemność cieplna takich skał jest niewielka, dlatego ich destrukcja następuje znacznie szybciej niż skał o dużej zawartości lodu.

Wśród skał zamarzniętych występują międzywarstwy skał roztopionych, z których wiele jest narażonych na utratę płynu wiertniczego przy ciśnieniach nieznacznie przekraczających ciśnienie hydrostatyczne słupa wody w otworze. Ubytki w takich warstwach są bardzo intensywne i wymagają specjalnych działań w celu ich zapobieżenia lub wyeliminowania.

W przekrojach wiecznej zmarzliny skały wieku czwartorzędowego są zwykle najbardziej niestabilne w przedziale 0 - 200 m. Przy tradycyjnej technologii wiercenia rzeczywista objętość pnia w nich może przekraczać objętość nominalną 3 - 4 razy. W wyniku silnego tworzenia się jaskiń. czemu towarzyszy pojawienie się występów skalnych, osuwanie się przekopów i zawaleń skał, przewody w wielu studniach nie zostały opuszczone do głębokości projektowej.

W wyniku zniszczenia wiecznej zmarzliny w niektórych przypadkach obserwowano osiadanie przewodnika i kierunku, a czasami wokół głowicy odwiertu tworzyły się całe kratery, co nie pozwalało na wiercenie.

W interwale rozmieszczenia wiecznej zmarzliny utrudnione jest cementowanie i mocowanie odwiertu ze względu na tworzenie się stref zastoju płuczki wiertniczej w dużych kawernach, skąd nie może ona zostać wyparta przez zaczyn cementowy. Cementowanie jest często jednostronne, a pierścień cementowy nie jest ciągły. Stwarza to sprzyjające warunki dla przepływów międzywarstwowych i powstawania gryfów, zapadania się kolumn podczas wstecznego zamrażania skał w przypadku długotrwałych „międzywarstw” otworu.

Procesy niszczenia wiecznej zmarzliny są dość złożone i mało zbadane. 1 Krążąca w odwiercie płuczka wiertnicza oddziałuje termo- i hydrodynamicznie zarówno ze skałą, jak i lodem, a oddziaływanie to może zostać znacznie wzmocnione przez procesy fizykochemiczne (np. rozpuszczanie), które nie zatrzymują się nawet w niskich temperaturach.

Obecnie obecność procesów osmotycznych w układzie skała (lód) – skorupa na ścianie studni – płyn wypłukujący w odwiercie można uznać za udowodnioną. Procesy te są spontaniczne i skierowane w kierunku przeciwnym do gradientu potencjału (temperatura, ciśnienie, stężenie), tj. mają tendencję do wyrównywania stężeń, temperatur, ciśnień. Rolę przegrody półprzepuszczalnej może pełnić zarówno placek filtracyjny, jak i sama otworowa warstwa wyścigowa skały. A w składzie zamarzniętej skały, oprócz lodu jako spoiwa, może występować niezamarzająca woda porowa o różnym stopniu mineralizacji. Ilość wody niezamarzającej w MMG1 zależy od temperatury, składu materiału, zasolenia i można ją oszacować za pomocą wzoru empirycznego

w = aT~ B .

1pa = 0,2618 + 0,55191nS;

1p(- B)= 0,3711 + 0,264S:

S to powierzchnia właściwa skały. m a / p G - temperatura skały, „C.

Dzięki obecności w odwiercie otwartym płuczki płuczkowej, aw wiecznej zmarzlinie płynu porowego o pewnym stopniu mineralizacji, rozpoczyna się proces samoistnego wyrównywania stężeń jodu pod wpływem ciśnienia osmotycznego. W efekcie może dojść do zniszczenia zamarzniętej skały. Jeżeli płuczka wiertnicza ma zwiększone stężenie pewnej rozpuszczonej soli w porównaniu z wodą porową, to przemiany fazowe rozpoczną się na granicy faz lód-ciecz, związane ze spadkiem temperatury topnienia lodu, tj. rozpocznie się proces zniszczenia. A ponieważ stabilność ściany studni zależy głównie od lodu, jako substancji spajającej skałę, to w tych warunkach stabilność wiecznej zmarzliny, łatającej ścianę studni, zostanie utracona, co może powodować piargi, zawalenia, powstawanie kawern i korków szlamowych, wyładunków i zaciągów podczas operacji wyzwalania, przestojów rur okładzinowych opuszczanych do odwiertu, strat płuczek wiertniczych i zaczynów iniekcyjnych.

Jeśli stopień mineralizacji płuczki wiertniczej i wody porowej wiecznej zmarzliny jest taki sam, wówczas system skał studziennych będzie w równowadze izotonicznej, a zniszczenie wiecznej zmarzliny pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych jest mało prawdopodobne.

Wraz ze wzrostem stopnia mineralizacji środka płuczącego powstają warunki, w których woda porowa o niższej mineralizacji będzie przemieszczać się ze skały do ​​studni. W wyniku utraty unieruchomionej wody, wytrzymałość mechaniczna lodu zmniejszy się, lód może się zapaść, co doprowadzi do powstania w wierconym odwiercie wnęki. Proces ten jest intensyfikowany przez erozyjne działanie krążącego środka płuczącego.

W pracach wielu badaczy odnotowano niszczenie lodu przez słony płyn do prania. Eksperymenty przeprowadzone w Leningradzkim Instytucie Górniczym wykazały, że wraz ze wzrostem stężenia soli w płynie otaczającym lód nasila się niszczenie lodu. Więc. gdy zawartość w wodzie obiegowej wynosi 23 i 100 kg / m - NaCl, intensywność niszczenia lodu w temperaturze minus 1 „C wynosiła odpowiednio 0,0163 i 0,0882 kg / h.

Na proces niszczenia lodu ma również wpływ czas ekspozycji na solny płyn myjący 1,0 h 0,96 g: po 1,5 h 1,96 g.

W miarę topnienia strefy wiecznej zmarzliny w pobliżu odwiertu uwalniana jest część jej nory, w której można również filtrować płyn płuczący lub jego ośrodek dyspersyjny. Proces ten może okazać się kolejnym czynnikiem fizykochemicznym przyczyniającym się do destrukcji MMP. Może temu towarzyszyć osmotyczny przepływ płynu ze studni do skały, jeśli stężenie jakiejś rozpuszczalnej soli w płynie MMP jest większe niż w płynie. wypełnienie studni.

Dlatego też, aby zminimalizować negatywny wpływ procesów fizykochemicznych na stan odwiertu wierconego w wiecznej zmarzlinie, konieczne jest przede wszystkim zapewnienie równowagi koncentracji na ścianie odwiertu składników płuczki i śródmiąższu płyn w wiecznej zmarzlinie.

Niestety, ten wymóg nie zawsze jest możliwy do spełnienia w praktyce. Dlatego coraz częściej stosuje się go do zabezpieczenia cementującego lodu wiecznej zmarzliny przed fizycznym i chemicznym oddziaływaniem płuczki wiertniczej warstewkami lepkich cieczy, które pokrywają nie tylko powierzchnie lodu odsłonięte przez otwór wiertniczy, ale także przestrzeń śródmiąższową częściowo przylegającą do otworu wiertniczego. . przerywając w ten sposób bezpośredni kontakt zmineralizowanej cieczy z lodem.

Jak zauważają AV Maramzin i AA Ryazanov, przy przejściu z płukania studzienek słoną wodą na mycie bardziej lepkim roztworem gliny intensywność niszczenia lodu zmniejszyła się 3,5–4 razy przy takim samym stężeniu NaCl w nich. Zmniejszyła się ona jeszcze bardziej, gdy płuczkę potraktowano koloidami ochronnymi (CMC, CSB|). Potwierdzono także pozytywną rolę dodatków do płuczki wysoko koloidalnej mączki bentonitowej i hypanu.

W ten sposób, aby zapobiec tworzeniu się kawern, zniszczeniu strefy głowicy odwiertu, piargów i zapadnięć podczas wiercenia studni w wiecznej zmarzlinie. płuczka wiertnicza musi spełniać następujące podstawowe wymagania:

mają niski współczynnik filtracji:

mają zdolność tworzenia gęstej, nieprzepuszczalnej warstwy na powierzchni lodu w wiecznej zmarzlinie:

mają niską zdolność erozji; mają niską pojemność cieplną właściwą;

tworzą przesącz, który nie tworzy prawdziwych roztworów z cieczą;

być hydrofobowe dla powierzchni lodu.

Najbardziej niezawodnym sposobem zaopatrzenia podmiejskich gospodarstw domowych w wodę jest zbudowanie własnego źródła. Ale w tym celu konieczne jest wiercenie warstw gleby przed kontaktem z warstwą wodonośną. Istnieją różne sposoby wiercenia studni na wodę, z których niektóre są całkiem realistyczne do wykonania własnymi rękami za pomocą specjalnego narzędzia. Tematem artykułu będą technologie wiertnicze wykorzystywane do budowy odwiertów do produkcji wody. Osobno rozważymy skuteczne metody samodzielnego zagłębiania się w ziemię, które nie są trudne, dlatego są stosowane przez wielu właścicieli domów, którzy nie mają doświadczenia w wierceniu.

Położenie warstw wodonośnych względem powierzchni gleby zależy nie tylko od regionu i cech hydrologicznych. Odgrywa rolę, jakiej jakości woda jest celem wiercenia. Eksperci wyróżniają trzy kluczowe warstwy wodonośne o różnej jakości wody, rezerwach wilgoci i głębokości.

Niedaleko powierzchni (3-10 m) występuje pierwszy poziom wody, zwany wodą stojącą. To tylko woda, do której można się przedrzeć bez większych trudności, jeśli wiercisz własnymi rękami. Twarde skały są niezwykle rzadko spotykane na ścieżce wiercenia, dlatego przy niewielkim doświadczeniu i prostym narzędziu można urządzić studnię abisyńską (tak nazywa się studnia do wydobywania wilgoci z okonia). Miąższość warstw wód powierzchniowych jest niewielka, więc nie należy liczyć na debet powyżej 0,5 m3 na godzinę. Jakość wody w większości przypadków jest niska, co wystarcza jedynie na zaspokojenie potrzeb technicznych.

Występowanie piaszczystych warstw wodonośnych występuje na głębokości 10-35 m. Jakość wód jest tu zadowalająca, przepustowość dopływu jest większa (debet do 1 m3). Wiercenie własnymi rękami do piaszczystej warstwy wodonośnej jest raczej niewskazane, chociaż doświadczenie pokazuje, że niektórym sumiennym „poszukiwaczom” wody udało się, jeśli horyzont znajdował się na płytkiej głębokości (do 15 m). W większości przypadków do budowy studni „na piasku” stosuje się zmechanizowane metody wiercenia.

Najgłębsze z nich to wapienne zbiorniki wodne (30-250 m), do których nie można dotrzeć własnoręcznie przewierconymi otworami w ich bardzo powierzchownym położeniu względem powierzchni gruntu. Aby uzyskać luźny wapień, który niesie wodę artezyjską najwyższej jakości, czasami nie wszystkie urządzenia wiertnicze są odpowiednie. Dopływ wody jest tu znacznie większy (3-5 m3) i zależy od miąższości zbiornika oraz jakości wykonania studni. Teraz rozważ obecnie stosowane metody wiercenia studni, w tym zrób to sam.

Metody wiercenia studni?

Wybór metody, która pomogłaby w dotarciu do pożądanego nośnika wody, zależy przede wszystkim od głębokości występowania i charakterystyki gleby. Będziesz musiał wybrać spośród następujących metod wiercenia:

• świder;
• obrotowy;
• lina uderzeniowa;
• podręcznik.

Każda z tych metod ma zalety, ale nie każda pomoże dotrzeć do głębokich warstw rezerw wodnych. Jaką głębokość wiercenia można obliczyć za pomocą wskazanych rodzajów wiercenia studni, porozmawiamy dalej.

Wiercenie ślimakowe

Wiercenie śrubowe jest najprostszą ze stosowanych technologii zmechanizowanych. Wiercenie odbywa się za pomocą obrotowego urządzenia przypominającego śrubę, które najpierw spulchnia glebę, wcinając się w nią, a następnie podnosi ją do głowicy odwiertu. Możliwe jest wiercenie w ten sposób do głębokości 80 m przy szerokości studni od 10 do 60 cm.

Zaletą wiercenia ślimakowego jest prostota technologii i stosunkowo niski koszt. W regionach z glebami suchymi i niestałymi ta metoda wiercenia studni jest lepsza od innych, jeśli wierci się do poziomu wody lub „na piasku”. Możliwe jest dotarcie do wapienia świdrem, jeśli nie zalega on głęboko.

Wadą tej metody jest to, że nie zadziała, jeśli gleba jest nasycona kamieniami lub ruchomymi piaskami. Często metodę świdra uzupełniają inne, które pomagają przebijać napotkane na ścieżce wiercenia fragmenty osadów skalnych.

Wiertnice obrotowe

Pracę wiertarki obrotowej można porównać do działania młota budowlanego. Skała pęka w wyniku obrotu części roboczej i uderzenia, które zapewnia mechanizm hydrauliczny. Zniszczona gleba jest wydobywana na powierzchnię dzięki ciągłemu spłukiwaniu pnia roztworem gliny. Istnieją takie rodzaje prania:

• prosty;
• odwracać.

Spłukiwanie bezpośrednie jest technicznie łatwiejsze. W tym przypadku roztwór jest wprowadzany do odwiertu i wychodzi do głowicy przez pierścień (między rurami osłonowymi a krawędzią wierconego odwiertu).

Płukanie wsteczne jest technologicznie bardziej skomplikowane, jednak zapewnia lepsze otwarcie warstwy wodonośnej i większy przepływ studni podczas późniejszej eksploatacji. Płyn płuczący wlewa się do pierścienia, po czym jest wypompowywany przez sprzęt pompujący wraz ze skałą zniszczoną podczas wiercenia.

Wiercenie obrotowe jest najbardziej skomplikowaną technicznie i kosztowną ze stosowanych metod, ale jest niezbędne, jeśli chce się dotrzeć do głębokich artezyjskich warstw wodonośnych, zwłaszcza na glebach trudno penetrujących. Głębokość wiercenia rotora sięga 300m, co pozwala na otwieranie dowolnych głęboko zalegających formacji artezyjskich. Kolejną zaletą tej metody jest duża szybkość penetracji wału.

Wadą technologii rotacyjnej jest stosowanie dużych ilości gnojowicy do płukania, w wyniku czego glina zanieczyszcza warstwę wodonośną wokół odwiertu. Aby ocenić jakość wody i jej dopływ, należy długo płukać wywiercony otwór, aż pojawi się czysta woda.

Wiercenie udarowe

Metodę uderzeniową nie można zaliczyć do nowych metod głębienia szybów, gdyż jest to jedna z pierwszych, jakie zastosowano zmechanizowaną na początku ubiegłego stulecia. Pomimo tego, że technologia ta w dużej mierze nie jest doskonała, ze względu na swoją prostotę i dobrą jakość produkowanego odwiertu nadal znajduje zastosowanie.

Wiercenie gleby w ten sposób zajmuje dużo czasu. Istota głębienia szybu polega na tym, że ciężki cylindryczny przedmiot (szkło) zwężający się u dołu spada z wysokości i przez to rozbija glebę. Próbka zniszczonej skały odbywa się za pomocą tego samego szkła, ułożonego tak, aby gleba dostała się do jej wnęki i uniosła się wraz z pociskiem. Szkło podnosi się za pomocą liny i wyciągarki, która jest zamontowana na statywie lub innej niezawodnej ramie, która wznosi się ponad poziom gruntu.

Do niszczenia twardych skał napotkanych na drodze głębienia szybu stosuje się pręt uderzeniowy, który uderza w szybę od góry wielokrotnie zwielokrotniając siłę. Często w tym samym celu stosuje się dodatkowo końcówkę, która pełni funkcję dłuta.

Pomimo pracochłonności metody wiercenia udarowego, technologia ta ma również szereg zalet, z których główną jest wysokiej jakości otwarcie warstwy wodonośnej przy minimalnym zanieczyszczeniu. Drugim niewątpliwym plusem jest prostota technologiczna, dzięki której wielu właścicieli domów, jak pokazuje doświadczenie, z powodzeniem stosuje tę metodę wiercenia studni przy budowie płytkich studni własnymi rękami.

Jeżeli cel wiercenia tą metodą leży głębiej niż górne poziomy wodonośne, należy zadbać o obłożenie pnia rurami w celu odcięcia pływaków i zalegających powyżej warstw wody.

Jak najczęściej wiercisz własnymi rękami?

Biorąc pod uwagę fakt, że wiercenie ręczne jest bardzo pracochłonne, nie ma co liczyć na wykonanie studni głębinowej. Doświadczenie pokazuje, że wiercenie głębiej niż 10 m własnymi rękami, nawet z kilkoma pomocnikami, jest fizycznie trudne i zajmuje zbyt dużo czasu.

Do samodzielnego pogłębiania wału zwykle stosuje się wiertarkę ręczną, która w rzeczywistości jest skróconym świdrem (zasada oddziaływania na glebę jest taka sama). Obrót wiertła następuje dzięki kołnierzowi umieszczonemu nad powierzchnią. Podczas pogłębiania korbowody służą do połączenia świdra i bramy.

Po przejechaniu 15-30 cm całą konstrukcję usuwa się na powierzchnię i oczyszcza z przylegającej gleby. Im większa głębokość, tym trudniejszy staje się proces wydobycia i ponownego wprowadzenia wiertła ręcznego do odwiertu, co znacznie spowalnia prędkość wiercenia i ogranicza racjonalną głębokość penetracji szybu.

Wniosek

Nowoczesne metody wiercenia studni umożliwiają wydobywanie wysokiej jakości wody z dużych głębokości. Jednak nie każdy może sobie pozwolić na ten proces, więc właściciele domów jeszcze długo będą wiercić własnymi rękami przy użyciu dostępnych do tego metod, szczególnie w regionach, w których warstwy wodonośne o wystarczającej mocy znajdują się blisko powierzchni z wodą o dobrej jakości.

Studnia na wodę to najtańszy i najłatwiejszy sposób na utworzenie autonomicznego zaopatrzenia w wodę. Przy obecnych wysokich kosztach wody pitnej koszt samodzielnego wiercenia i budowy studni zwraca się po 1,5-2 sezonach. W technologii wiercenia studni własnymi rękami nie ma nic skomplikowanego, najważniejsze jest ścisłe przestrzeganie instrukcji podanych w artykule.

Krótko o warstwach wodonośnych

Rozpoczynając wiercenie studni na wodę własnymi rękami, ważne jest, aby zdecydować, do jakich celów jest ona przeznaczona.

Wierchowodka

Najwyższą warstwą, która zostanie napotkana podczas wiercenia studni, jest woda wierzchnia. W zależności od ukształtowania terenu może leżeć na głębokości 1-10 metrów. Górne wody w zasadzie nadają się do picia. Ale tylko wtedy, gdy pobrane próbki spełniają normy sanitarne i po głębokiej obróbce, np.: filtracji szungitem lub banalnym gotowaniem.

W większości przypadków woda okoniowa jest wykorzystywana do celów technicznych. Należy jednak pamiętać, że obciążenie takich studni jest niewielkie i niestabilne.

Najlepiej jest wywiercić studnię na wodę własnymi rękami do poziomu występowania wód międzystratalnych znajdujących się na głębokości 5-20 metrów. Nieograniczona formacja zwykle leży na glinianym podłożu z piaskiem. Dlatego budowane na jego miejscu konstrukcje hydrauliczne nazywane są studniami piaskowymi.

Woda pitna wydobywana z warstw międzystratalnych. Jej debet pokrywa więcej niż codzienne potrzeby w granicach 2 metrów sześciennych. Jego jedyną wadą jest brak ciśnienia. Zaostrza to wymagania nie tylko do wyboru sprzętu pompującego, ale także do układania rur wodociągowych, a także konieczności filtrowania piasku, co nieco komplikuje konstrukcję konstrukcji hydraulicznej.

Łóżka uciskowe

Łóżka ciśnieniowe znajdują się nieco głębiej - od 7 do 50 metrów. Podstawę warstw wodonośnych stanowią spękane zwarte skały, takie jak wapień lub ił, lub luźne osady otoczakowo-żwirowe.

Najlepszej jakości woda pozyskiwana jest z wapieni. Już z hukiem analizowane są pierwsze próbki pobrane z tych warstw. A średnie dzienne obciążenie studni wapiennych wynosi 5 metrów sześciennych.

Układ studni na wapień jest uproszczony przez fakt, że nie ma potrzeby stosowania drogiego sprzętu pompującego. Ciśnienie własne samej warstwy podnosi życiodajną wilgoć niemal do powierzchni ziemi. Ponadto filtr piaskowy najczęściej nie jest potrzebny.

wody artezyjskie

Poniżej, na głębokości 30-50 metrów, znajdują się wody artezyjskie. Zbudowane na nich studnie słyną z tego, że dostarczają życiodajnej wilgoci najlepszej jakości, a ich zapasy wystarczają na wiele dziesięcioleci.

Ale nie będzie można ich samodzielnie przewiercić, nawet z mapą geologiczną terenu. Samodzielny rozwój wód artezyjskich, które są cennym zasobem naturalnym, jest prawnie zabroniony.

Cóż, opcje

Odwiert to wąska, długa wnęka w kształcie pnia. Wewnątrz znajduje się osłona z koncentrycznych rurek, które chronią ścianki lufy przed zniszczeniem. Dolny koniec pnia może mieć konstrukcję ślepą lub zakończoną dolnym otworem - schodkowym przewężeniem. W tym momencie umieszcza się urządzenie wlotowe.

W górnym punkcie studni, zwanym głowicą, znajdują się urządzenia do układania i konserwacji konstrukcji hydraulicznej.

Spośród różnych rodzajów studni do samodzielnego wiercenia najbardziej odpowiednie są opcje pokazane na rysunku.

Każda wersja urządzenia hydraulicznego ma swoje własne cechy:

Dobrze igła

Projekt, który rozpowszechnił się w aranżacji studni abisyńskich. W nim przewiercony pręt, pocisk i łuska tworzą jedną całość.

Studnia, która jest skuteczna tylko na jednorodnych glebach luźnych, jest korzystna pod względem szybkości instalacji. Przy technologii uderzeniowej wiercenia studni na wodę prędkość tego procesu sięga 2-3 m/h penetracji. Maksymalna głębokość zanurzenia wynosi 45 m.

Do jego wykonania stosuje się pręty D120 mm, a do dalszej konserwacji - pompy głębinowe o kalibrze 86 mm.

Niedoskonałe i doskonałe studnie

Niedoskonała studnia to struktura hydrauliczna, która wydaje się wisieć w zbiorniku, sięgając dolnego końca potężnej warstwy wodonośnej. Odwiert charakteryzuje się otworem otwartym, w którym zbiornik nie jest otwarty w całości, a jedynie częściowo.

Każda niedoskonała studnia może zostać ulepszona do idealnej. Aby to zrobić, musisz wybrać promień, aby ich obciążenia były równe. Dlatego wiercenie takich odwiertów wymaga doświadczenia wiertnika i dokładnej znajomości lokalnej geologii.

Budowa platformy wiertniczej

Nie każdy ma możliwość wynajęcia mobilnej jednostki. Dlatego najłatwiejszym sposobem osiągnięcia zamierzonego celu jest zbudowanie kafara domowej roboty.

Kafar to konstrukcja w formie trójnogu, mająca kształt czworościanu.

Podstawą do wykonania ostrosłupa równobocznego trójkątnego są rury stalowe lub bale o długości 6 m. Przy pogłębieniu podpór ramy czołowej o 1,5 m wysokość nadziemnej części statywu wynosi 4,5 m. Jest to wysokość wystarczająca do wykorzystania długość do kolan 3m.

Aby zapobiec „jeżdżeniu” podpór, nogi kopry są dodatkowo mocowane za pomocą poprzeczek. Centralny punkt kafara wyposażony jest w:

• podnośnik w postaci kołyszącej się dźwigni,
• blok z mocno zamocowanym hakiem;
• wiertło wyposażone w kółko do mocowania liny;
• długi ładunek.

Aby zamocować linę na haku bloku i pierścieniu wiertła, stosuje się kotwicę lub węzeł ładunkowy. Schemat jego tworzenia podano poniżej.

Zatykanie dołu

Po zainstalowaniu kafara hak z ładunkiem w postaci tego samego młota jest opuszczany do poziomu gruntu. Punkt styku będzie działał jako punkt początkowy podczas wiercenia odwiertu. Wokół zamierzonego punktu wbija się dół. Jest to konstrukcja o wymiarach 150x150x150 cm W konstrukcji zagłębionej zaznacza się punkt startowy i rozpoczyna się wiercenie.

Pierwsze 3-4 metry mija się za pomocą świdra, nie zapominając o mierzeniu pionowości co 50 cm. Kolejne 5-7 metrów wytwarza się przez wiercenie za pomocą przewodnika. Jest to konstrukcja w postaci rury o większej średnicy niż rozmiar pierścienia odwiertu. Zamontowany przewodnik jest starannie wyrównywany względem płaszczyzny pionowej i dopiero po tym jest betonowany.

Ważny punkt! Rozważając wymiary rur osłonowych, należy zwrócić uwagę na kaliber używanej pompy głębinowej. Idealnie szczelina między korpusem a ścianą konstrukcji hydraulicznej powinna wynosić co najmniej 10 mm.

Wiercenie

Wiercenie studni własnymi rękami odbywa się przy użyciu jednej z trzech technologii:

• Obrotowy (obrotowy) - polega na „wgryzaniu się” w skałę pocisku, który wykonuje ruchy obrotowe.
• Rope-shock - przeprowadzany za pomocą ciężkiego wydrążonego pocisku, który jest sukcesywnie opuszczany/podnoszony, chwytając kamień w miarę jego ruchu.
• Udarowo-obrotowy - jest realizowany za pomocą pręta i narzędzia wiertniczego. Najpierw jest unoszony nad ziemię i opuszczany siłą, a następnie obracany, pobierając poluzowaną skałę, gdy wsuwa się do wnęki pręta.

Wybór narzędzia zależy od rodzaju gleby, z którą musisz pracować. W przypadku gleb jednorodnych o normalnej gęstości odpowiedni jest ślimak dwukierunkowy.

Niektórzy rzemieślnicy próbują sobie poradzić z prostym wiertłem ogrodowym. Jest to jednak dalekie od najlepszej opcji, ponieważ przy użyciu takiego narzędzia istnieje duże prawdopodobieństwo, że asymetria siły oporu gleby spowoduje przesunięcie wiertła na bok.

W przypadku gleb lepkich i bardzo kleistych wygodnie jest użyć narzędzia wiertniczego Spitz. Pręt, który ma postać szkła, znajduje zastosowanie w wierceniu kablowo-udarowym.

Jeśli musisz pracować z luźnymi i luźnymi glebami, które po prostu nie trzymają się ani w szkle, ani na zwojach świdra, stosuje się wiertarkę łyżkową. To narzędzie jest skuteczne podczas obrotowego wiercenia udarowego.

Niezależnie od rodzaju używanego narzędzia, ostrza muszą być wykonane z mocnej stali.

Montaż obudowy

Ostatnim etapem technologii wiercenia studni na wodę jest montaż kolumny. Sam przewód wiertniczy jest montowany z rur stalowych o grubości ścianki 4 mm o łącznej średnicy produktów od 80 mm. Są one połączone ze sobą złączami bagnetowymi.

Montaż obudowy można wykonać jedną z dwóch metod:

• W pierwszym przypadku stosuje się konstrukcję, w której samo wiertło ma mniejszą średnicę, a umieszczona pod nim rura osłonowa jest większa. Ta rura jest wyposażona w koronę tnącą z rozgałęzionymi zaostrzonymi zębami. W miarę postępu 1 cyklu wiertło jest usuwane na powierzchnię, a rura jest spęczana, co pozwala wiertłu odciąć nadmiar gleby. Metoda jest skuteczna, ponieważ ułatwia zasypywanie żwiru, ale jest pracochłonna.
• Druga opcja instalacji polega na wierceniu „gołego” pręta bez osłony. Do jego wykonania wybiera się wiertło o większej średnicy niż rury osłonowe, tak aby bez problemu mieściły się w wykonanych otworach. Metoda jest skuteczna na glebach gęstych, zarówno niepłynących, jak i lepkich, przy wierceniu do głębokości 10 metrów.

Najwygodniej jest używać produktów z tworzyw sztucznych jako rur osłonowych. Są trwałe, łatwo wytrzymują nacisk podczas spęczania i nacisk na podłoże w przypadku ruchu.

W miarę pogłębiania się rur osłonowych przestrzeń pierścieniowa jest wypełniana zasypką z drobnego żwiru. Taka warstwa przyspieszy zabudowę studni i przedłuży jej żywotność.

Stan wydobytej gleby wskaże moment dotarcia do warstwy wodonośnej. Aby ustalić, czy konieczne jest zagłębienie się, 20-30 litrów cieczy jest szlifowanych za pomocą zanurzalnej pompy odśrodkowej.

Jeśli po wypompowaniu kilku wiader woda nadal będzie mętna, należy zejść głębiej na co najmniej 1-2 cykle wiercenia, czyli około 50-100 cm.

Ważny punkt! W momencie zatrzymania wiercenia, pręt z wiertłem należy każdorazowo wyciągnąć na powierzchnię, aby nie został wciągnięty do otworu.

Procedura z nagromadzeniem jest powtarzana ponownie. Jeśli działania nie przyniosły pożądanego rezultatu, a woda nadal jest mętna, będziesz musiał pogodzić się z dłuższym nawarstwieniem, które może potrwać nawet kilka dni. Aby ułatwić osadzanie się osadu, w pierwszej kolejności należy usunąć szlam pompą, a dopiero potem uruchamia się zatapialną pompę odśrodkową.

Ważny! Wypełnienie żwirowe, stopniowo osiadające w miarę narastania, należy uzupełnić.

Akumulację uważa się za zakończoną, gdy przezroczystość wody osiąga 70 cm, co określa się empirycznie. Wypompowaną wodę zbiera się w nieprzezroczystym naczyniu i zanurza w niej emaliowaną pokrywkę garnka lub spodka ceramicznego o średnicy 15 cm. Punkt, poniżej którego krawędzie krążka zaczynają się zacierać, jest punktem wyjścia do dokładnego zmętnienia. Aby uzyskać dokładniejsze wyniki, podążaj za dyskiem ściśle pod kątem prostym.

Po przepompowaniu studni do momentu uzyskania przez wodę wymaganego parametru przezroczystości należy przesłać próbki do badań laboratoryjnych. Jeśli spełniają normy, pierścień jest zamykany gliną lub betonowany.

Najbardziej wydajną i ekonomiczną konstrukcją do wydobywania wód podziemnych jest odwiert. Jest to doskonała alternatywa dla scentralizowanego zaopatrzenia w wodę dla rolnictwa, ogrodnictwa lub wiejskiego domu.

Istnieje wiele sposobów na zbudowanie studni na wodę. Rozważmy główne technologie wiercenia i zastanówmy się nad ogólnymi zaleceniami dotyczącymi tworzenia własnego autonomicznego źródła wody pitnej.

Wybór rodzaju studni na wodę

Wiercenie studni na wodę to dość pracochłonny proces, który wymaga od wykonawcy pewnej wiedzy i umiejętności. W zależności od cech geologicznych gruntu oraz przewidywanych potrzeb wodnych należy dobrać optymalny typ studni oraz technologię jej wykonania.

Pnie do studni są kilku rodzajów:

1. bezfiltrowy (artezyjski);
2. filtr (studnie z piaskiem);
3. studnie.

Wiercenie studnie artezyjskie woda jest prowadzona do porowatego wapienia, którego głębokość wynosi ponad 150 metrów. Studnia artezyjska jest w stanie zapewnić nieprzerwane zaopatrzenie w wodę kilku wiejskim domom przez cały rok (woda nie zamarza w takich studniach). Okres eksploatacji bezfiltrowej studni artezyjskiej sięga 50 lat.

Głębokość wiercenia studni typ filtra(na piasku) wynosi - 15-30 metrów. Urządzeniem studni piasku jest zakopana rura, na końcu której znajduje się filtr, który odsiewa duże frakcje piasku. Taka studnia wystarczy na mały wiejski dom lub domek letniskowy.

Zalety studni piaskowych obejmują:

• łatwość wiercenia;
• niski koszt budowy studni.

Wady studni filtracyjnych do piasku:

• niska wydajność (około 1 m3 na godzinę);
• żywotność - do 10 lat;
• wysokie prawdopodobieństwo zamulenia;
• wnikanie wód powierzchniowych i gruntowych do przodka.

Studnia rurowa (abisyńska). ma głębokość 8-12 metrów, zbudowany jest z betonowych kręgów fabrycznych. Jeśli na miejscu jest dobre źródło, studnia szybko się zapełnia i gromadzi wodę (średnia pojemność to 2 m3 wody).

Przy wyborze projektu odwiertu należy wziąć pod uwagę przewidywane zapotrzebowanie na wodę oraz regularność jej zużycia. W przypadku domku letniskowego z pobytem sezonowym odpowiedni jest szyb filtracyjny, a aby zapewnić wodę dużemu prywatnemu domowi, konieczne jest wyposażenie studni artezyjskiej - najbardziej niezawodnej opcji autonomicznego zaopatrzenia w wodę.

Wiercenie studni na wodę: recenzje i wskazówki dotyczące wyboru rodzaju studni

Metody wiercenia studni: technologia, zalety i wady metody

Metody wiercenia można podzielić według dwóch głównych kryteriów.

1. Według zastosowanych mechanizmów:
   • wiercenie ręczne;
   • wiercenie mechaniczne.
2. Zgodnie z zasadą działania narzędzia wiertniczego:
   • metoda szokowa;
   • metoda rotacyjna;
   • uderzeniowo-obrotowy.

Rozważ najpopularniejsze metody wiercenia studni na wodę.

Ręczne wiercenie studni

Możesz ręcznie wywiercić studnię, której głębokość nie przekroczy 25 metrów. Wiercenie prowadzi się do uzyskania warstwy wodoodpornej.

Do ręcznego wiercenia studni stosuje się następujący sprzęt:

Jeśli głębokość odwiertu jest niewielka, wiertłem można sterować ręcznie. Żerdzie wiertnicze można wykonać z rur, łącząc je za pomocą gwintów lub forniru. Głowica wiercąca jest przymocowana do końca dolnego pręta.

Cały proces technologiczny ręcznego wiercenia studni można podzielić na kilka etapów:

Do całkowitego oczyszczenia wody zwykle wystarczy wypompować 2-3 wiadra brudnej wody gruntowej. Możesz do tego użyć pompy głębinowej.

Wiercenie ręczne ma zarówno zalety, jak i wady. Zalety metody obejmują:

• niski koszt pracy;
• niezmienność struktury przejezdnej gleby.

Wady metody:

• ograniczona głębokość wiercenia;
• małe obciążenie studni, ze względu na małą średnicę konstrukcji;
• żywotność studni „ręcznej” wynosi od 2 do 10 lat (w zależności od warunków eksploatacji).

Metoda rotacyjna: płukanie wsteczne i płukanie do przodu

Metoda wiercenia obrotowego (obrotowego) jest najczęstszym sposobem układania studni głębinowych na wodę.

Metoda rotacyjna polega na wykorzystaniu specjalnych instalacji. Wiercenie studni na wodę odbywa się przy użyciu sprzętu:

Wiertnice są wyposażone w specjalną rurę, w której zagłębieniu znajduje się obracający się wał z dłutem. Dzięki instalacji hydraulicznej na wiertło powstaje uderzenie. Gleba jest wypłukiwana ze studni za pomocą płuczki wiertniczej.

Istnieją dwie technologie wiercenia studni z wodą:

spłukiwanie bezpośrednie. Płyn jest podawany odwiertem od góry do dołu. Roztwór wypłukujący skałę wychodzi przez pierścień na zewnątrz.

Do zalet obrotowej metody spłukiwania bezpośredniego należą:

• uniwersalność metody (można stworzyć studnię o dowolnej głębokości);
• duże natężenie przepływu studni, ze względu na dużą średnicę wiercenia.

Wadą bezpośredniego spłukiwania jest erozja warstwy wodonośnej.

Płukanie wsteczne. Płuczka wiertnicza wpływa grawitacyjnie do pierścienia. Następnie roztwór jest wypompowywany za pomocą pompy.

Zaletą wiercenia studni ciśnieniem wody z płukaniem wstecznym jest to, że maksymalne otwarcie warstwy wodonośnej zapewnia maksymalny przepływ studni.

Główną wadą tej metody jest jej wysoki koszt. Do pracy konieczne jest przyciągnięcie wyrafinowanego sprzętu i wykwalifikowanych specjalistów.

Wiercenie studni wodą: wideo

Wiercenie udarowe

W metodzie wiercenia studni z wodą za pomocą liny uderzeniowej rozkład gleby uzyskuje się przez zrzucenie ciężkiego narzędzia (wbijanego szkła) z wieży.

Przy samodzielnym wierceniu można skorzystać z domowej roboty wiertnicy i dodatkowych narzędzi (szkło wiertnicze, lina, sprzęt do wydobywania gleby).

Kolejność wiercenia udarowego:

Do wiercenia studni głębinowych metodą linową konieczne jest zastosowanie specjalnych instalacji: UKS-22M2, UGB-1VS, UGB-50.

Śrubowa metoda budowy studni

Głównym narzędziem roboczym do wiercenia ślimakowego jest klasyczna śruba Archimedesa (świder). Do żerdzi przyspawane są ostrza, które ruchami obrotowymi przenoszą skałę na powierzchnię.

Metoda ślimakowa nadaje się do wiercenia płytkich studni (nie więcej niż 10 metrów)

Aby wdrożyć tę metodę, stosuje się małe, łatwe w transporcie wiertnice.

Zalety metody wiercenia ślimakowego:

• opłacalność i wydajność metody przy wierceniu małych studni (do 50 metrów) na glebach piaszczysto-gliniastych;
• dostępność metody;
• warstwy gleby nie ulegają erozji.

Wady metody śrubowej do układania studni:

• nadaje się tylko na glebę piaszczystą;
• jeśli podczas pracy świder oprze się o kamień, wówczas proces trzeba będzie zatrzymać i rozpocząć wiercenie w innym miejscu.

Metoda wiercenia rdzeniowego

Metoda rdzeniowa jest rzadko stosowana do wiercenia studni wodnych. Częściej jest wykorzystywana jako metoda badań inżynieryjno-geologicznych i hydrogeologicznych.

Podczas wiercenia stosuje się sprzęt (ZiF 650, ZiF 1200) z pierścieniową koroną z węglika lub diamentu. W trakcie wiercenia, przez wnękę korony, możliwe jest wydobycie kolumny skały i stwierdzenie obecności niektórych surowców naturalnych.

Podczas wiercenia metodą rdzeniową dochodzi do zniszczenia słojów i późniejszego wypłukania gruntu

Zalety metody kolumnowej:

• duża prędkość budowy studni;
• możliwość wiercenia bardzo twardych skał gleby;
• wiertnice są kompaktowe i mogą być stosowane w trudno dostępnych miejscach.

Wady metody kolumnowej:

• szybkie szlifowanie korony roboczej;
• mały przekrój (około 150 mm) nie pozwala na użycie potężnych pomp głębinowych.

Niezależnie od metody wiercenia studnia musi spełniać określone wymagania:

• warstwa wodonośna musi zostać jakościowo otwarta przy minimalnym oporze stref filtracyjnych;
• zawartość elementów metalowych w konstrukcji jest minimalna;
• jeżeli różne warstwy wodonośne nie są eksploatowane wspólnie, muszą być od siebie odizolowane;
• możliwość przeprowadzania napraw;
• dobrze niezawodność.

Wiercenie studni na wodę to złożony proces technologiczny, którego właściwe wdrożenie zagwarantuje nieprzerwane dostarczanie wysokiej jakości wody przez cały okres eksploatacji studni.