А вы знаете, как проходит тампонирование скважин. Назначение и этапы ликвидационного тампонажа скважины Устройство для отключения тампонирования канализационного трубопровода

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

Всё о тампонаже

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

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

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

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

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

Тампонирование одноцикловое, с двумя пробками

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

Итак:

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

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

Двухцикловое цементирование

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

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

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

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

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

Способы манжетной и обратной цементации

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

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

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

Завершающий этап цементирования

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

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

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

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

Причины тампонажа артезианских скважин и способы его выполнения. Как выбрать материал, последовательность работ при цементировании шахты.

Что такое тампонаж артезианской скважины?

Доработке подлежат шахты, имеющие типовое устройство: это выработка небольшого диаметра, стенки которой укреплены обсадной трубой. Соседние элементы ствола соединяются резьбовым соединением, сваркой или хомутами. В нижней части источника расположен фильтр. Различают колодцы, у которых пьезометрический уровень (напор) воды поднимается более чем 1,5 м над поверхностью и менее 1,5 м.

Тампонаж проводится в двух случаях: для ликвидации скважины или для предотвращения попадания грязи в подземные слои через зазор между обсадной трубой и грунтом.

С помощью тампонажа выводят из эксплуатации только артезианские скважины. Источники другого типа закрывают подобным образом только в особых случаях.

Укрепляющее тампонирование также проводится для защиты стыков между частями обсадной трубы. В артезианских скважинах на ствол действует большая механическая нагрузка, которая может повредить шахту или стыки ствола. В этом случае через щели начнет поступать жидкость из верхних водоносных слоев или плохо очищенная дождевая вода. Чтобы избежать неприятностей, все пространство возле стыков заполняется цементным или глиняным раствором. Образовавшаяся оболочка, кроме того, надежно защищает искусственный ствол от агрессивных подземных вод.

Укрепляющее тампонирование можно выполнить различными способами:

• Прямой . Смесь выливается между обсадной трубой и грунтом. Она самостоятельно опускается и заполняет все пустоты.
• Обратный . Раствор выливается в скважину, а затем в ней создается давление, выдавливающее его в пространство между трубой и грунтом.
• Многоэтапный . Пустоты заполняются одновременно с бурением ствола, каждый участок обрабатывается отдельно.

Причины и схема тампонажа скважины

1. Дебет источника снизился, и его эксплуатация невозможна.
2. Появились другие источники водоснабжения.
3. Выявлены дефекты ствола, которые невозможно устранить.
4. Ухудшение качества воды.

В некоторых случаях проводят временный тампонаж. Он применяется, если артезианская скважина проходит испытания или ремонт, при котором необходимо освободить часть ствола от воды. Ставится он на ограниченный промежуток времени. Приспособления для временного тампонажа могут быть гидравлические, пневматические и механические. Самая простая конструкция - механическая, состоящая из резиновой насадки и жесткой штанги. При вращении центральной части размеры насадки увеличиваются, и она плотно закупоривает проем.

Иногда необходимо уменьшить глубину выработки, чтобы начать выкачивать жидкость с другого водоносного слоя. В этом случае проводится частичное цементирование, отсекающее нижнюю часть шахты.

Принципиальная схема ликвидации артезианской скважины выглядит следующим образом:

1. Подача заявления владельца источника или предписания соответствующих служб в местные органы власти.
2. Согласование процедуры с санитарно-эпидемиологической службой.
3. Разработка проекта работы.
4. Цементирование шахты согласно основному правилу ликвидационного тампонажа скважин, которое заключается в частичном или полном заполнении ствола над водоносным слоем специальным раствором.
5. Составление акта о выполнении работ и передача его в государственные структуры после окончания работы.
6. На законсервированном источнике оставляют табличку с указанием ее глубины и номера артезианского колодца.

Как сделать тампонаж скважины

Тампонаж относится к сложным работам, выполняемым с помощью специального оборудования. Однако существуют простые способы цементирования, которые способны сделать хозяева источника при наличии минимального опыта бурения и обустройства шахт. Рассмотрим последовательность проведения тампонажа при ликвидации артезианской скважины и укреплении стенок ствола.

Выбор материалов для проведения тампонажа

Обращайте внимание на такие моменты:

• Раствор из песка и цемента годится только для скважин, выполненных в глинистых слоях. Основой должен быть цемент марки 400 или выше. Он позволяет приготовить жидкую смесь, которая легко перекачивается по шлангам. Для повышения прочности пробки можно добавить в нее щебень или гравий. Цемент не применяют в шахтах, выполненных в рыхлых почвах, т.к. расход будет очень большим.
• При тампонировании в пористых грунтах используют асбест, бумагу и волокнистые вещества.
• Для работы с рыхлыми грунтами в цемент добавляют различные наполнители и вспенивающие средства для повышения герметичности.
• При определенных условиях для этих целей используют глину, которую подготавливают особым образом.

Пошаговая инструкция при ликвидации скважин

Тампонаж выполняется следующим образом:

1. Закрепите на торце обсадной трубы фонтанную аппаратуру.
2. Соедините ее шлангом с нагнетающим насосом. Мощность устройства должна превышать давление водяного столба.
3. Приготовьте утяжеленный глиняный раствор.
4. Включите насос и закачайте смесь в скважину. Она перекроет поступление воды на поверхность.
5. Демонтируйте фонтанную аппаратуру.
6. Приготовьте цементную смесь.
7. Опустите в ствол колонную трубу и закачайте в него подготовленный раствор. Вместо цемента скважину можно тампонировать глиной, которую опускают желонкой.
8. Если фонтанная аппаратура отсутствует, вытекание воды можно прекратить с помощью грязевого насоса. Установите колонну труб в шахту на 1-1,5 м выше дна и через нее закачайте утяжеленный глиняный раствор.

• Очистите скважину от мусора с помощью специальных приспособлений, например, желонки. Промойте шахту дезинфицирующим составом. Для этой цели понадобится хлорированная вода, объем которой равен тройному объему ствола.
• Насыпьте в скважину песок выше уровня фильтра.
• Приготовьте глину или цементный раствор для тампонажа с помощью бетономешалки. Для процедуры используйте вязкую глину с содержанием песка 5-6%.
• Изготовьте из нее шарики, которые на несколько миллиметров меньше диаметра скважины.
• Высушите заготовки.
• Бросайте шарики в ствол по одному с интервалом 2-3 секунды.
• Глину периодически трамбуйте специальным инструментом. Для получения хорошего результата создайте слой, который будет выше фильтра на 1,5-2 м.
• Заполните все пространство скважины до верху цементным раствором.

Процесс выполняется следующим образом:

1. Опустите снаряд с глиняным цилиндром на высоту 1,5 м от дна.
2. Выдавите поршнем грунт из желонки.
3. Поднимите инструмент на поверхность.
4. Утрамбуйте глину специальным приспособлением.
5. Повторите операцию, чтобы над фильтром образовался слой грунта заданной высоты.

При необходимости перейти на другой водоносный слой артезианскую скважину допускается тампонировать частично. Для этого опустите в ствол трубу меньшего диаметра и создайте цементную пробку высотой 7-10 м.

Укрепление стен скважины

Работа выполняется в такой последовательности:

• Подготовьте насос, который способен закачивать жидкие смеси под большим давлением на дно колодца.
• Установите в обсадную трубу специальный башмак, обеспечивающий подачу раствора в зазор между ней и грунтом. Он не пустит раствор внутрь скважины. Приспособление соедините с насосом с помощью специальных труб.
• Приготовьте раствор для тампонажа. Для этой цели используется гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, который отличается от традиционного портландцемента способностью расширяться и заполнять все пустоты и трещины.
• Включите насос. Полужидкая смесь начнет поступать в затрубное пространство снизу, выдавливая на поверхность остатки грунта и заполняя все щели.
• После заполнения всего пространства демонтируйте башмак из ствола.

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

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

1 Когда необходимо применение ликвидационного тампонажа скважин?

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

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

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

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

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

1.1 Способы проведения работ

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

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

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

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

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

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

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

1.2 Какое требуется оборудование для ликвидационного тампонажа скважин?

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

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

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

2 Этапы и особенности проведения работ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2.1 Выполнение ликвидационного тампонажа (видео)

С.В. МИРОНОВ,

начальник Сургутского тампонажного управления

ОАО «Сургутнефтегаз»

PLUG-UP WORKS DURING CONSTRUCTION OF WELLS

S. MIRONOV, STU, «Surgutneftegas» JSC

During 35 years «Surgutneftegas» JSC"s special production division - Surgut plug-up department makes all types of plug-up works, ensuring annual service of more than 4.5 mln. m drilling.

Key words: cementing of wells, new technologies

Тампонажные работы при строительстве скважин

В цикле строительства скважины очень важная роль отводится процессу цементирования как наиболее ответственному этапу ее строительства. Особая важность и значимость тампонажных работ обуславливаются тем, что неудачи при их проведении могут свести к минимуму успехи предыдущих этапов строительства скважины.

Все виды тампонажных работ в течение 35 лет выполняет специализированное производственное подразделение ОАО «Сургутнефтегаз» - Сургутское тампонажное управление, обеспечивая обслуживание более 4,5 млн м проходки горных пород в год. В период своего становления коллектив предприятия стремился вписаться в трудовой ритм предприятий бурения, становясь их надежным партнером. В настоящее время Сургутское тампонажное управление - самое крупное в отрасли специализированное предприятие по цементированию обсадных колонн, которое имеет необходимую современную тампонажную технику, технологическое оборудование и тампонажные материалы для своевременного и качественного выполнения тампо-нажных работ на всей территории деятельности ОАО «Сургутнефтегаз». Пос-

тоянно возрастающие объемы бурения, требования к качеству выполняемых работ нашли отражение в структуре предприятия, численности и расположении производственных цехов и участков. В состав управления входят пять цехов крепления скважин и четыре участка, в том числе участок по ремонту и обслуживанию спецтехники, две лаборатории тампонажных растворов (включая одну в Якутии). По мере ввода новых месторождений география деятельности тампонаж-ников расширяется. Сегодня работа ведется на месторождениях районов Ханты-Мансийского автономного округа -Югры, а также за его пределами - в Томской, Омской, Новосибирской и Тюменской областях, Красноярском крае и в Республике Саха (Якутия).

В связи с разбуриванием новых месторождений и увеличением средней глубины

строящихся скважин значительно повысились требования к качеству производства работ по цементированию, реализация которых стала возможной за счет внедрения новых тампонажных материалов, спецтехники и технологического оборудования, совершенствования технологических процессов цементирования.

Одним из важных направлений повышения качества цементирования обсадных колонн является применение облегченных тампонажных цементов заводской готовности, обеспечивающих минимальную плотность приготавливаемого цементного раствора при сохранении прочност-

В лаборатории цементных растворов

ных и адгезионных свойств цементного камня. В течение ряда последних лет проведен большой объем лабораторных и промысловых испытаний облегченных тампонажных цементов различных составов и заводов, изготовителей (ПЦТ I-50, ПЦТ II-50, ПЦТ III Об 5-50,

ПЦТ III Об 5-100, МТО-5-100, ПЦТ III Об 2-50, ОТМ-4, ЦТОА-1-50, ЦТОС 5-100, ЦТОС 4-100, ЦТРО). Результаты проведенных испытаний позволили выбрать наиболее эффективные облегченные тампонажные цементы, по сравнению с ранее применяемыми. Для подготовки к массовому переходу на облегченные цементы заводской готовности в бестарном виде поставки проведены работы по реконструкции всех складов цемента с целью увеличения объема хранения цементов, снижения негативного воздействия на окружающую среду.

С целью повышения качества сцепления цементного камня с эксплуатационной колонной в интервале продуктивных пластов применялись различные тампонажные цементы для умеренных (ПЦТ I-100, ПЦТ I G СС-1, ЦТР-1-100, ЦТРС-100, РТМ-75) и повышенных температур (ШПЦС-120, ЦТТС, ЦТВА-1-160). В 2011 г. в Западной Сибири перешли на применение тампонажно-го цемента класса G вместо ранее используемого ПЦТ-I-100. С его применением зацементировано более 70% эксплуатационных колонн, что позволило повысить показатель качества сцепления в интервале продуктивных горизонтов. С целью улучшения контакта в зоне продуктивных пластов были также проведены промысловые испытания расширяющихся тампонажных материалов, что обеспечило значительный прирост сплошного контакта цементного камня с обсадной колонной в этих скважинах.

Для повышения качества крепления скважин, строящихся в солевых отложениях Талаканского месторождения (Якутия), с 2010 г применяется магнезиальный там-понажный материал (МТМ-С), который был специально разработан для данных геологических условий. Во всех скважинах, где применялся МТМ-С, получен сплошной контакт цементного камня с колонной. В 2011 г все эксплуатационные колонны на Талаканском месторождении были зацементированы с применением магнезиального тампонажного материала.

Важным фактором в повышении качества применяемых тампонажных цементов для цементирования обсадных колонн в Якутии является ввод в эксплуатацию участка по растарке тампонажного цемента. Современное оборудование, которым оснащен участок, позволило механизировать процесс растарки цемента из мягких контейнеров, существенно снизить его потери в виде цементной пыли и от воздействия окружающей среды за счет улучшения условий его хранения и повышения культуры производства. С буровых бригад была снята непрофильная функция и исключена тяжелая физическая работа при затарке цемента в цементосмеси-тельные машины.

Проведена большая работа по внедрению новых видов и способов цементирования. Освоены технологии манжетного, селективно-манжетного, ступенчатого цементирования эксплуатационных колонн, с использованием различных муфт и пакеров. Совместно с внедрением новых видов цементирования расширяется гамма используемых тампонажных материалов и рецептур цементных растворов, испытываются химические реагенты, повышающие качество крепления скважин.

Только вертолетом можно долететь

В станции управления процессом цементирования

В лабораториях тампонажного управления, которые оснащены современным импортным оборудованием, ведется входной контроль всех поступающих тампо-нажных материалов, проводится подбор рецептур там-понажных растворов для конкретных условий скважин, испытываются различные химические реагенты для повышения качества цементного камня.

С 2010 г. в Талаканском цехе крепления скважин введена в эксплуатацию новая лаборатория тампо-нажных растворов, оснащенная современным оборудованием для проведения анализа цементных растворов и камня. Кроме того, имеется портативное лабораторное оборудование, которое позволяет непосредственно перед цементированием проводить анализ тампонажного материала на приготовленной жидкости затворения,

что является необходимым условием качественного проведения операции по цементированию с применением магнезиального тампонажного материала.

Важным фактором повышения качества цементирования является применение более производительной и надежной спецтехники, технологического оборудования. Тампонажни-ками совместно со специалистами отечественных машиностроительных заводов была проведена большая работа по разработке и внедрению в производство двухнасосного плунжерного цементировочного агрегата, це-ментосмесительной машины повышенной грузоподъемности, спецтехники на санях (для обслуживания разведочных скважин), автоцементовоза на шасси повышенной проходимости, обеспечивающего доставку цемента непосредственно на буровую для дозатарки цемен-тосмесительных машин.

Двухнасосный цементировочный агрегат был спроектирован для работы в суровых северных условиях, который при незначительном увеличении массы значительно превосходит по техническим характеристикам два обычных агрегата с поршневыми насосами. Эти агрегаты нашли широкое применение при выполнении работ по цементированию и освоению скважин.

Был изготовлен опытный образец и проведены промысловые испытания цементосмесительного агрегата на шасси повышенной грузоподъемности, который позволит перевозить в 1,5 раза больше тампонажных материалов.

В связи с проявлением в организационной структуре ОАО «Сургутнефтегаз» управления поисково-разведочных работ возникла необходимость в создании специальной тампонажной техники, которую можно транспортировать на внешней подвеске вертолета на изоли-

Большегрузный автоцементовоз

Цементирование разведочной скважины

рованные скважины. Были разработаны и изготовлены цементировочные агрегаты (АЦС-320), цементосмеси-тельные машины (1СМР-20), компрессорные станции на санях (ПКС 7/100С), которые можно было транспортировать с одной скважины на другую вертолетной техникой. В настоящее время ведутся работы по дальнейшей модернизации спецтехники. Изготовлены три цементосме-сительные машины с увеличенным объемом бункера, что позволит снизить затраты на вертолетные перевозки из-за снижения потребного количества спецтехники для цементирования.

В управлении эксплуатируется одиннадцать осредни-тельных установок УОП-20, семь из которых были модернизированы. С применением УОП-20 в 2011 г. зацементировано 505 эксплуатационных колонн. Модернизированные осреднительные установки позволяют стабилизировать параметры одновременно приготавливаемых цементных растворов облегченной и нормальной плотностей, проводить их гидроактивацию, обеспечивать стабильную концентрацию химических реагентов во всем объеме приготавливаемых цементных растворов. Применение осреднительных установок позволило повысить качество сцепления цементного камня с обсадной колонной в интервале продуктивных горизонтов.

В целях усиления контроля за качеством проведения процесса цементирования обсадных колонн в управлении эксплуатируется 11 комплексов станций контроля и управления процессом цементирования нового поколения, которые были разработаны совместно с ЗАО «Электротех». На сегодняшний день это одни из самых надежных и точных станций контроля цементирования отечественного производства, в которых был впервые

АКСЕНОВА Н.А., ЛУЗАН М.В., ОВЧИННИКОВ В.П., ПАРХОМЧУК Н.В., РОЖКОВА О.В., ФЕДОРОВСКАЯ В.А. - 2015 г.

Тампонирование скважины в частном доме

Тампонаж скважины проводят в процессе строительства, но иногда применяют его и при ликвидации. По этой причине у владельцев таких водозаборов возникают вопросы о том, какой же порядок действий должен быть при проведении работ и какие материалы необходимо применять. Именно поэтому важно знать рекомендации специалистов при проведении тампонажа.

Тампонаж представляет собой цементирование водоносного разобщенного пласта. Работа будет зависеть от геологического разреза пород, когда между обсадной колонной и стволом цементируется вся затрубная полость.

В качестве смеси можно использовать:

• Цементный раствор;
• Густые глинистые растворы;
• Жидкие пластмассы.

Тампонирование необходимо в двух случаях – либо ликвидации скважин, либо их реабилитации. Связано это с тем, что обсадные трубы имеют свой эксплуатационный срок. По истечении времени появляется коррозия, которая становится причиной ухудшения качеств воды.

К скважинам, подлежащим тампонажу, относят:

• Вышедшие из строя водозаборные колодцы, реанимация которых считается нецелесообразной с технической или санитарной точки зрения;
• Бездействующие артезианские;
• Колодцы, которые имеют малую глубину и необходимости в которых больше нет;
• Поглощающие и, как следствие, загрязненные некачественной водой;
• Геологоразведочные и поисковые, срок эксплуатации которых истек.

Важно понимать, что скважины и линзы в них имеют межпластовую связь, что является нежелательным с точки зрения экологии.

Серьезные пробелы в пространстве устраняются одновременно с возможными перепадами вод в пластах.

При проведении работ тампонажу обязательно подвергают затрубные зазоры.

Типы тампонажных работ

Пробуренная готовая скважина представляет собой выработку, имеющую небольшой диаметр, который проходит через несколько водоносных горизонтов в почве. Для того чтобы порода не осыпалась внутри скважины, ее стенки нужно укрепить обсадными трубами НПВХ или стали.

Процесс тампонирования включает в себя несколько производственных этапов:

• Штамповые испытания;
• Подготовка оборудования;
• Выбор способа закачки и подачи раствора.

Кроме того, выделяют два типа тампонажа. К первому относят временный, который заключается в использовании различных тампонов и глины. Данный тип применим только в тех случаях, когда скважина проходит испытание и необходимо полностью изолировать все водоносные горизонты.

Второй тип называют постоянным, и в этом случае происходит ее заливание цементным раствором. Постоянный тампонаж производят всегда на длительный срок. Глиняный же способ можно использовать только в том случае, если водоносные горизонты находятся на небольшой глубине.

При необходимости разделить источник на ограниченное время используют особые тампоны, которые именуют пакерами. Их также применяют для исследования горных пористых пород, а также тех, которые имеют удельное высокое водопоглощение.

Порядок работ при ликвидационном тампонаже

Тампонаж проводят только после нагнетания вод под установленный тампон. При проведении этих работ тампоны постепенно передвигают таким образом, чтобы в различных интервалах хорошо исследовать пласты.

Если двигать тампоны снизу вверх, то ранее изученный интервал заполняют цементом или глиной.

Если же они продвигаются сверху вниз, производится углубление на интервал, по которому проводилось исследование. В верхнюю часть он перемещается по мере исследования интервалов.

Основное различие тампонов по принципу работы:

• Механические;
• Гидравлические;
• Пневматические.

Принцип их действия довольно прост и подразумевает использование резиновой расширяемой манжеты. За счет такого механизма зазор между стенками колонн обсадных труб и скважины уплотняется. От глубины опускания тампона изменяется и величина зазора, который необходимо уплотнить.

Упрощенная конструкция резинового тампона выглядит как две трубы, которые соединены патрубками между собой. С наружной стороны закреплена резиновая манжета. В процессе вращения колонн происходит ввинчивание в муфту трубы патрубка, за счет чего расширительная манжета хорошо уплотняет зазор, который существует между стенками колодца.

Подбашмачный тампонаж применяется при роторном бурении.

Пневматические одинарные тампоны приводятся в действие за счет нагрева сжатых воды или воздуха. Такой механический прибор состоит из нижней и верхней части, которые разделяются перфорированной трубой.

Тампонирование трубопроводов и скважин

Основная смесь, которая используется при тампонировании, – портландцемент. При смешивании этого сырья с водой получается подвижный раствор, который легко прокачивается насосом и при этом довольно быстро затвердевает.

Цементную смесь необходимо готовить очень быстро, чтобы можно было проводить перекачку ее насосом. Раствор закачивается в скважину или трубопровод при помощи заливной трубы, высота которой должна составлять 3 метра.

В тампонажную смесь необходимо добавлять гравий и песок — столько, чтобы вышла жидкая консистенция. Готовый раствор поставляют к устью и закачивают на всю глубину. Если происходит движение пластов, то обсадная колонна должна оставаться на месте.

Эффективное тампонирование канализации при помощи глиняного столбика:

• Его помещают колонковым снарядом в забой;
• Под давлением насоса столбик выдавливают из трубы;
• Для сброса лишнего давления используют отверстия.

Если вы решили затампонировать канализационные трубы или старую скважину, то нужно соблюдать специальные правила и понимать принцип действия тампонажа. Сам процесс происходит на глубине залегания наиболее нижнего водоносного слоя.