Тампонаж скважины. Ликвидационный тампонаж скважин Тампонирование трубопроводов под дорогой производство работ

Тампонирование скважины - комплекс работ по гидроизоляции отдельных ее интервалов.

Цели тампонажа:

• 1) разделение и изоляция водоносных и других горизонтов;
• 2) укрепление стенок скв;
• 3) ликвидация водопроявлений;
• 4) устранение поглощения промывочной жидкости;
• 5) защита подземных вод от загрязнения.

Проектом предусматривается затрубный цементный тампонаж.

Цементом называется вяжущее вещество, которое, будучи замешано с пресной водой в тесто, твердеет как в воздухе, так и в воде. Цемент изготавливают путем тонкого измельчения клинкера (обожженной до спекания смеси известняка и глины) совместно с гипсом в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания и твердения. (Воздвиженский,1979)

Тампонаж производится в интервалах зоны поглощения и самого нижнего слоя представленного песком, т.е. где установлены обсадные трубы с целью гидроизоляции:

устья скважины в интервале 0,0 - 5,0м;

зоны поглощения в интервале 90 - 130м.

Схема тампонирования скважины

Проектом выбрана схема тампонирования двумя пробками. Тампонаж по способу «с двумя пробками» наиболее надежный, но и наиболее сложный способ, при котором процесс цементации распадается на два этапа.

Первый этап.

Подготовка забоя скв, заключающаяся в его очистке, а в некоторых случаях - и расширении. Для очистки скв обсадные трубы поднимаются с забоя на 0,5-1,0м. На верх колонны обсадных труб навинчивают специальную головку для цементации и присоединяют шланг промывочного насоса, при помощи которого промывочную жидкость нагнетают в обсадные трубы. Под давлением насоса промывочная жидкость вытесняется из обсадных труб в затрубное пространство и поднимается до устья скв. Такую промывку затрубного пространства производят для того, чтобы облегчить проникновение в него цементного раствора.

Второй этап.

После промывки затрубного пространства колонна обсадных труб остается подвешенной над забоем, головку для цементации свинчивают с обсадных труб, а в трубы опускают нижнюю пробку, которую при помощи штанг подталкивают на некоторое расстояние. Сверху этой пробки наливают (специальным насосом) цементный раствор, поверх которого вновь вставляют верхнюю пробку. Таким образом, цементный раствор становится зажатым меду двумя пробками. На верхнюю пробку нагнетают промывочную жидкость, которая проталкивает обе пробки и раствор между ними к забою скв. Закачку промывочной жидкости продолжают до тех пор, пока верхняя пробка не встретится с нижней, которая по выходе из труб останавливается на забое, а цемент выжимается в затрубное пространство. Как только прекратится заталкивание пробки, немедленно прекращается подача промывочной жидкости, освобождаются хомуты простых труб и колонна под действием собственного веса или при применении добавочного давления опускается на забой. СКВ в таком состоянии оставляют в течение 1-3 суток, что зависит от качества цемента и др. условий. Для тампонажных работ при бурении скв используют специальный сорт цемента - тампонажный. Техническими условиями предусматриваются сроки начала и окончания схватывания цементного раствора. (Рис. 1.2.)

Рис. 1.2.

а - начало закачки цемента;

б - конец закачки цемента;

в - начало подъема цемента в затрубное пространство;

г - конец цементации.

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

Расчет количества тампонирующего раствора

D - диаметр скв;

d- наружный диаметр обсадных труб;

H - высота зоны тампонажа.

Интервал 0,0 - 5,0м

D = 93мм = 0,093м;

d = 89мм = 0089м;

V цр =0,002 м 3 для одной скв

2* V ц.р. = 2*0,006 = 0,0047 м 3 для двух скв

Интервал 90 - 130м

D = 76мм = 0,076м;

d = 73мм = 0,073м;

V цр =0,0314 для одной скв

2* V ц.р. = 2*0,0314 = 0,0628 м 3 для двух скв

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

Определение тампонажа скважин

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

Различают два вида этих работ:

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

Запечатанная скважина

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

Защита от верховодки

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

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

Существует несколько способов, как это сделать:

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

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

Глиняная засыпка

Методы работ

В зависимости от глубины колонны, могут применяться разные технологии:

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

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

Обсыпка щебнем

Когда делается тампонаж

Эта процедура может проводится для скважин в таких случаях:

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

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

Материалы для тампонирования

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

Что нужно учесть при расчетах:

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

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

Этапы работ по ликвидации источников

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

Схема цементирования

Этапы ликвидации делятся на две группы:

1. Подготовка.
2. Консервация.

Они включают в себя:

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

Полезная модель относится к коммунальным канализационным системам для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода и может быть использована для временного отключения выпуска квартирного канализационного трубопровода от канализационного стояка многоэтажного дома потребителю-должнику. Устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода, содержащее отрезок трубы (1) со средством захвата (2) для зацепления к нему такелажного приспособления для установки устройства на месте тампонирования и его извлечения из канализационного стояка (3). Согласно полезной модели, отрезок трубы (1) изготовлен из тонколистового упругого материала с боковым вырезом (4) и выполнен в виде полого, незамкнутого по окружности, цилиндра с возможностью упругого разворачивания в полости канализационного стояка (3) с последующим его плотным перекрытием выпускного отверстия заданного канализационного трубопровода (5). Технический результат: расширение эксплуатационных возможностей устройства при временном отключении выпусков квартирных канализационных трубопроводов от канализационных стояков многоэтажных домов, в том числе, при установке его в канализационных стояках, как в домах новой постройки, так и в домах старой постройки, а также при установке его в канализационных стояках на любом уровне (этаже) с ранее установленными аналогичными устройствами. 1. н.п. ф-лы. 1 ил.

Полезная модель относится к коммунальным канализационным системам для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода и может быть использована для временного отключения выпуска квартирного канализационного трубопровода от канализационного стояка многоэтажного дома потребителю-должнику.

Из уровня техники известны устройства, которые могут быть использованы для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода:

«Устройство для отключения участка канализационного трубопровода» UA 2384 U (Государственное коммунальное предприятие «Харьковкоммуночиствод») E03F 7/02, 15.03.2004 ;

«Устройство для отключения канализационного трубопровода квартирного подключения, соединенного с вертикальным канализационным трубопроводом» UA 25376 U (Государственное коммунальное предприятие коммунального хозяйства «Харьковкоммуночиствод») E03F 7/00, 10.08.2007 ;

«Устройство для перекрытия участка канализационного трубопровода» UA 42382 U (Рунов Алексей Николаевич) E03F 7/00, 25.09.2009 ;

«Устройство для отключения канализационного трубопровода квартирного подключения» UA 43849 U (Государственное коммунальное предприятие коммунального хозяйства «Харьковкоммуночиствод») E03F 7/00, 10.09.2009 ;

«Устройство для отключения канализационного трубопровода квартирного подключения, соединенного с вертикальным канализационным трубопроводом» UA 43850 U (Государственное коммунальное предприятие коммунального хозяйства «Харьковкоммуночиствод») E03F 7/00, 10.09.2009 ;

«Устройство для отключения канализационного трубопровода квартирного подключения, соединенного с вертикальным канализационным трубопроводом» UA 88019 С2 (Государственное коммунальное предприятие коммунального хозяйства «Харьковкоммуночиствод») E03F 7/00, F16L 55/00, 10.09.2009 .

Общими недостатками этих устройств является высокая сложность и большая трудоемкость их изготовления и использования.

Из уровня техники известно наиболее близкое по назначению, конструкции, достигаемому результату и количеству общих признаков устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода, содержащее отрезок трубы со средством захвата для зацепления к нему такелажного приспособления для установки устройства на месте тампонирования и его извлечения из канализационного стояка [«Устройство для отключения канализационного трубопровода квартирного подключения, соединенного с вертикальным канализационным трубопроводом» UA 13661 U (Государственное коммунальное предприятие «Харьковкоммуночиствод») E03F 7/02, 17.04.2006, наиболее близкий аналог-прототип] .

Отрезок трубы изготовлен из металлической трубной заготовки длиной 40-60 см диаметром на 3-5 мм меньше диаметра полости канализационного стояка и выполнен в виде полого, замкнутого по окружности, цилиндра.

А средство захвата для зацепления к нему приспособления для установки устройства на месте тампонирования и его извлечения из канализационного стояка выполнено в виде отверстия, расположенного в стенке верхней части отрезка трубы.

Отрезок трубы может иметь боковое отверстие, диаметр которого равен диаметру выпускного отверстия канализационного трубопровода квартирного подключения.

Этот вариант используют в случае двухстороннего расположения выпускных отверстий канализационных трубопроводов квартирного подключения по отношению к вертикальному канализационному стояку.

Недостатком известного устройства является то, что с его помощью перекрытия (отключение) выпускной канализации можно осуществлять лишь в сравнительно новых канализационных сетях - со сроком эксплуатации не больше 5-7 лет, и (или) только на 2-3 этажа вниз от крыши, что обусловлено обрастанием, зажирением и соляными отложениями на внутренних стенках внутридомовых канализационных сетей.

В связи с постоянными габаритными размерами цилиндрического отрезка, который используется в качестве тампонирующего устройства, невозможно перекрывать канализационные выпуски, которые расположены ниже по канализационному стояку от ранее перекрытого.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является усовершенствование устройства путем выбора такой конструкции отрезка трубы, которая бы обладала высокой гибкостью, то есть способностью изменять свой диаметр при монтаже и демонтаже устройства, при приведении устройства в рабочее или нерабочее положение, или при перемещении устройства вдоль вертикального канализационного стояка с помощью средства захвата и такелажного приспособления.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи и использовании усовершенствованного устройства, заключается в расширении его эксплуатационных возможностей при временном отключении выпусков квартирных канализационных трубопроводов от канализационных стояков многоэтажных домов, в том числе, при установке его в канализационных стояках, как в домах новой постройки, так и в домах старой постройки, а также при установке его в канализационных стояках на любом уровне (этаже) с ранее установленными аналогичными устройствами.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в устройстве для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода, содержащем отрезок трубы со средством захвата для зацепления к нему такелажного приспособления для установки устройства на месте тампонирования и его извлечения из канализационного стояка, согласно полезной модели, отрезок трубы изготовлен из тонколистового упругого материала с боковым вырезом и выполнен в виде полого, незамкнутого по окружности, цилиндра с возможностью упругого разворачивания в полости канализационного стояка с последующим его плотным перекрытием выпускного отверстия заданного канализационного трубопровода.

Такое выполнение отрезка трубы обеспечивает ему высокую гибкостью, то есть способность изменять свой диаметр при монтаже и демонтаже устройства, при приведении устройства в рабочее или нерабочее положение, или при перемещении устройства вдоль вертикального канализационного стояка с помощью средства захвата и такелажного приспособления

За счет этого расширяются эксплуатационные возможности устройства при временном отключении выпусков квартирных канализационных трубопроводов от канализационных стояков многоэтажных домов.

Эффективная эксплуатация устройства обеспечивается, например, при установке в канализационных стояках, как в домах новой постройки, так и в домах старой постройки.

Эффективная эксплуатация устройства также обеспечивается при установке его в канализационных стояках на любом уровне (этаже), в том числе и с ранее установленными аналогичными устройствами.

В дальнейшем полезная модель поясняется чертежом и примером ее осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж.

На чертеже схематично изображено устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода, рабочее положение.

Устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода содержит (см. чертеж) отрезок трубы 1 со средством захвата 2 для зацепления к нему такелажного приспособления (на чертеже не показано) для установки устройства на месте тампонирования и его извлечения из канализационного стояка 3.

Особенностью устройства является то, что отрезок трубы 1 изготовлен из тонколистового упругого материала с боковым вырезом 4 и выполнен в виде полого, незамкнутого по окружности, цилиндра с возможностью упругого разворачивания в полости канализационного стояка 3 с последующим его плотным перекрытием выпускного отверстия заданного канализационного трубопровода 5.

Средство захвата 2 может быть выполнено в виде кронштейна, крюка, отверстия или другого средства, пригодного для соединения с такелажным приспособлением.

В качестве такелажного приспособления может быть использован трос, штанга, лента или канат, снабженные на конце элементом для зацепления со средством захвата 2 отрезка трубы 1 устройства.

Устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода работает следующим образом.

При необходимости осуществляют санкционированный монтаж устройства в вертикальном канализационном стояке 3 для временного отключения выпуска квартирного канализационного трубопровода 5 канализационного стояка 3 многоэтажного дома потребителю-должнику.

Для этого отрезок трубы 1 устройства механически обжимают, уменьшая его диаметр до такого размера, при котором он может свободно входить в полость вертикального канализационного стояка 3 не задевая ранее установленное в нем аналогичное устройство, и механически фиксируют в этом сжатом положении.

Механически удерживаемый в нерабочем (сжатом) положении отрезок трубы 1 устройства с помощью средства захвата 2 и скрепленного с ним такелажного приспособления вводят, обходя ранее установленные аналогичные устройства, в полость канализационного стояка 3 и механически освобождают отрезок трубы 1 от фиксации.

При этом под действуем сил упругости материала, отрезок трубы 1 упруго разворачивается в полости канализационного стояка 3 и плотно перекрывает выпускное отверстие заданного канализационного трубопровода 5, например квартиры потребителя-должника.

Санкционированный демонтаж и извлечение устройства осуществляют в обратной последовательности.

Применение устройства для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода обеспечивает надежное перекрытие выпускных отверстий канализационных трубопроводов 5 в любом порядке, независимо от этажа их расположения в доме, при отсутствии, или наличии ранее установленных аналогичных устройств, и с возможностью установки любого количества таких устройств и аналогичных перекрытий, например квартирных канализационных трубопроводов 5 потребителям-должникам многоэтажного дома.

Устройство обеспечивает долговременное плотное тампонирование и, в результате упругих свойств тонколистового упругого материала отрезка трубы 1 с боковым вырезом 4 и выполнения его в виде полого незамкнутого по окружности цилиндра, делает невозможным его несанкционированное смещение и возобновление слива канализационных вод через отключенное (тампонированное) выпускное отверстие заданного канализационного трубопровода 5.

За счет этого расширяются эксплуатационные возможности устройства при временном отключении выпусков квартирных канализационных трубопроводов 5 от канализационных стояков 3 многоэтажных домов.

При этом обеспечивается эффективная эксплуатация, например, при установке в канализационных стояках 3, как в домах новой постройки, так и в домах старой постройки.

Эффективная эксплуатация устройства также обеспечивается при установке его в канализационных стояках 3 на любом уровне (этаже), в том числе и с ранее установленными аналогичными устройствами.

Устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода использовалось для отключения канализации в 47 квартирах, в городах: Керчь (Автономная Республика Крым), Смела (Черкасская обл.) и Днепропетровск, где, после установления устройства в рабочее положение, с разными промежутками времени, оно надежно перекрывало выпуски канализации квартир должников через канализационные трубопроводы, что заставило их погасить свои долги.

Предлагаемое устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода может быть использовано для перекрытия канализации в жилищных, административных, производственных и других зданиях, без ограничения количества их этажей.

Устройство обладает простой и надежной конструкцией, может быть изготовлено промышленным способом на любом механическом производстве, как из металла, так и из полимера, с использованием стандартных деталей и узлов, а приведенные сведения подтверждают возможность его промышленного применения.

Перечень обозначений

1. отрезок трубы

2. средство захвата отрезка трубы

3. канализационный стояк

4. боковой вырез отрезка трубы

5. канализационный трубопровод

Устройство для отключения (тампонирования) канализационного трубопровода, содержащее отрезок трубы (1) со средством захвата (2) для зацепления к нему такелажного приспособления для установки устройства на месте тампонирования и его извлечения из канализационного стояка (3), отличающееся тем, что отрезок трубы (1) изготовлен из тонколистового упругого материала с боковым вырезом (4) и выполнен в виде полого, незамкнутого по окружности цилиндра с возможностью упругого разворачивания в полости канализационного стояка (3) с последующим его плотным перекрытием выпускного отверстия заданного канализационного трубопровода (5).

Мероприятия, целью которых выступает ликвидация водозабора, называются цементажем или тампонажем скважины. Осуществляются такие работы для того, чтобы обезопасить водоносный горизонт от возможного химического или бактериологического загрязнения с поверхности. Тампонаж скважин переводится с французского «пробка».

Этот термин указывает на то, что в процессе работы внутрь нагнетается раствор, который укрепляет горные породы, формируя противофильтрационную и гидроизоляционную завесу. Ликвидационное тампонирование осуществляется, когда скважина вышла из строя, произойти это может по разным причинам. В качестве главных выступают следующие:

• источник выполнил предназначение;
• не востребован или заброшен;
• геологические причины;
• технические причины;
• экологические или технологические причины.

Описание разновидностей тампонажа

Если более подробно рассматривать геологические причины, можно сказать, что в данном случае водозабор может попросту перестать выполнять свою роль, что довольно часто становится следствием геологических процессов. Технические причины - это тот случай, когда водозабор в течение длительного времени не поддерживался в рабочем состоянии.

В качестве альтернативного варианта может выступить нарушение во время бурения. Работы могли вестись с использованием несоответствующих материалов, долгое время не проводился ремонт, и не осуществлялось обслуживание. Тампонаж скважин осуществляется еще и в том случае, когда водозабор выстраивался для временного использования.

Основания для ликвидации водозабора

Если скважина подходит под одну из категорий, которые были перечислена выше, то ее следует ликвидировать, ведь существует вероятность, что водоносные горизонты окажутся загрязнены, а они могут использоваться другими водозаборами. Ознакомившись с «Законом о недрах», вы сможете узнать, что пользователь должен обеспечить ликвидацию источника и сохранность водозабора.

Правила проведения работ

При осуществлении тампонажа специалистам следует пользоваться правилами ликвидационного тампонажа скважин, они предполагают необходимость осуществления проектировочных работ. На этом этапе следует отыскать паспорт, где указана информация о разновидности защитного сооружения, это может быть здание, кессон или павильон. В документах вы сможете отыскать параметры и характеристики а также отсутствие или наличие подземных путей.

Далее нужно осуществить исследование, которое называется каротажем. В результате можно будет определить глубину скважины, оценить состояние а точнее, стенок. Всё это можно назвать ревизией источника. Тампонаж обязательно должен сопровождаться определением причины, затем присваивается категория ликвидации.

По периметру источника выкапывается двухметровый котлован, ширина которого должна составить 1 м. На 30 см выше дна котлована следует обрезать обсадную трубу. Бурильное оборудование позволит очистить источник от посторонних предметов и хлама.

Технология проведения работ

Правила ликвидационного тампонажа предусматривают осуществление дезинфекции и промывки водозабора специальными растворами. Фильтровая колонна должна быть засыпана гравием или щебнем на всю глубину. Далее подготавливается и заливается Если водозабор обладает внушительной глубиной, засыпка и цементирование могут чередоваться.

С использованием цемента заливается устье, затем осуществляется заваривание заглушки. Ликвидационный тампонаж скважин предусматривает засыпку щебневой подушки. Она должна быть ниже поверхности земли на 50 см. Верхний слой можно сформировать плодородной почвой или залить бетоном, всё будет зависеть от цели дальнейшего использования. Заключительным этапом станет съемка водозабора с учета.

Когда требуется глушение скважины

Глушат скважину, когда водоносный пласт начинает фонтанировать. Для этого давление забоя должно быть повышено, чтобы показатели внутрипластового давления оказались превышены. Если из источника забил 5-метровый фонтан, в него следует закачать техническую жидкость высокой плотности. Суммарная масса при этом должна создать давление выше по сравнению с тем, которое отмечается в водоносном горизонте.

Глушение позволит ликвидировать аварию и устранить ее последствия, исключив риск рецидива. После завершения ремонта техническая жидкость выкачивается, проводится промывка, только после источником можно пользоваться вновь. Иногда глушение осуществляется намертво, в этом случае скважину использовать больше будет нельзя.

Такой тампонаж скважин может предполагать применение химического или биологического средства, в этом случае источник не будет пригоден для эксплуатации. В качестве альтернативного решения может использоваться еще и цементный раствор. Иногда требуется и сезонное оглушение, в этом случае из системы сливается вода, а кессон утепляется. Мероприятие такого рода проводят на дачных участках.

Ликвидация скважин разного назначения

Правила ликвидационного тампонажа скважин различного назначения предполагают использование разных методик. Например, если скважина оказалась сухой, то ее можно залить глинистым раствором или забросать глиной на всю глубину. Инженерно-геологические, гидрогеологические, картировочные и геолого-поисковые скважины, которые уже выполнили свое назначение, а также не дали положительных результатов, могут быть ликвидированы методом извлечения обсадных труб.

Если после завершения работ осуществить такие манипуляции нет возможности, то ствол скважины следует засыпать чистым песком, а вышележащую часть забросать глиной, залить глинистым или цементным раствором. Ликвидационный тампонаж скважин различного назначения в этом случае предполагает соблюдение требований органов санитарно-эпидемиологической службы.

Согласно им, тампонированию подлежат скважины и выработки, которые существуют довольно длительно. Они могут бездействовать, оказаться заилены или засорены. В этом случае промывка может осуществляться глинистым раствором или водой с помощью бурильного инструмента. Затем скважина заливается хлорированной водой, объем которой должен быть равен тройному объему ствола скважины.

Если водозабор находится в пределах водоносного слоя, то его следует засыпать чистым песком, объем которого должен быть равен объему ствола скважины в пределах водоносного слоя. Верхняя часть заливается глинистым раствором, забрасывается глиной и трамбуется, в качестве альтернативного решения может использоваться цементный раствор.

Ликвидация артезианской скважины

Тампонаж артезианской скважины может предполагать использование глины и тампонов. Для этого следует применить жирную глину, в которой нет посторонних примесей. Для чего ее перемешивают с помощью мешалки, а из полученной породы скатывают шарики, размер каждого из которых должен быть равен кулаку.

Шарики высушиваются, для этого их следует оставить на солнце. Затем их укладывают в выработку по 15 штук за раз. Иногда шарики опускаются внутрь с помощью желонки, на конце которой должен быть открывающийся наружу клапан. Если используется этот метод, то шарики предварительно не высушиваются. Каждая порция хорошо уплотняется, одновременно поднимается труба. Высота пробки должна составить 1,5 м.

Второй способ ликвидации артезианской скважины

Тампонаж скважин артезианского типа может осуществляться с помощью бетонного раствора, приготовленного по специальной технологии. Некоторые полагают, что первый способ не столь актуален. Однако это утверждение ошибочно. Ведь иногда требуется временное тампонирование. Но если скважина уже больше не будет использоваться, то ее ликвидацию следует осуществить бетоном. Когда водозабор на некоторое время должен быть разделен на отрезки, следует использовать тампоны, которые называются пакерами. Они применяются в процессе исследования горных пород, которые разнятся наличием или отсутствием пор и трещин. Благодаря им, можно проверить качество цементирования скальных пород.

Заключение

Для проведения тампонажа понадобится определённое оборудование, это - металлическая трамбовка, насос и бурильные трубы. Насос потребуется для нагнетания цементного раствора с помощью бурильных труб, которые будут опущены до забоя.

Закрепление грунта инъекцией зак­лючается в нагнетании одного или двух растворов в грунт через систему инъекторов или специально пробуренные скважины. Тампонажный раствор, распространяясь в грунте, заполняет поры и, соприкасаясь с поверхностью частиц, вступает с ними в химическую реакцию. При этом каждая из частиц грунта покры­вается слоем цементирующего вещества, в результате чего близ­лежащие частицы скрепляются друг с другом, образуя жесткий «скелет», способный выдержать значительно большую нагрузку, чем незакрепленный грунт.

При этом необходимо учитывать:

1. с увеличением вязкости инъецируемых растворов и давления, под которым производится нагнетание, на распространение растворов в грунте все большее влияние оказывает проницае­мость песчаных грунтов. Растворы стремятся найти разрых­ленную зону, устремляются в нее и, играя роль клина, раска­лывают грунт. При этом растворы способны продвигаться по создаваемым им ходам на достаточно большие расстояния. Явления разрыва сплошности грунта жидкими растворами и проникновения их по трещинам и ходам проявляются тем резче, чем меньше крупность частиц и влажность грунта;

2. при нагнетании растворов в неоднородные грунты происхо­дит их неравномерное проникновение в различные по водо­проницаемости слои. Степень неравномерности проникнове­ния жидкости в различные слои зависит от их коэффициен­тов фильтрации;

3. характер распространения нагнетаемых в грунт растворов определяет форму и степень однородности массива, получае­мого в результате закрепления.

Форма закрепления грунта зависит от инженерно-геологи­ческого строения основания. В однородных грунтах фигуры, по­лучаемые при нагнетании тампоиажных растворов через перфо­рированный инъектор, имеют форму эллипсоида вращения. Это объясняется тем, что нагнетаемый раствор распространяется от перфорированной части инъектора не только в радиальном на­правлении, но и вертикально вверх и вниз от ее верхнего и нижнего концов.

Рис. 2.18. Схема инъекционного закрепления грунтов: а - для одиночной заходки; б- для сплошного массива: 1 - расчетный массив закрепленного грунта от одной заходки; 2 - действительный массив закрепленного фунта от одной заходки для однородной среды; 3 - инъекторы; 4 - перфориро­ванная часть инъектора; 5 - сплошной массив закрепленного грунта

Таблица 2.10. Радиусы закрепления при силикатизации и смолизации грунтов

На основании геометрических параметров закрепления, опре­деленных по вышеприведенным формулам, и заданной проектом конструктивной схемы закрепления, форм и размеров закрепля­емого грунтового массива производится пространственное раз­мещение инъекторов в плане и заходок по глубине.

Нагнетание растворов в однородные по водопроницаемости грунты производится снизу вверх или сверху вниз. В неоднород­ных по водопроницаемости грунтах в первую очередь закрепля­ют слои грунта с большей водопроницаемостью.

Расположение инъекторов и конфигурации массивов при инъекционном закреплении грунтов в основании зданий и соору­жений для защиты от осадок фундаментов, расположенных вбли­зи строящихся подземных объектов, приводятся на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Примеры использования инъекционных методов при строительстве городских подземных сооружений и закреплении грунтов осно­вания зданий

При двухрастворной силикатизации раствор хлористого каль­ция необходимо нагнетать как можно скорее после раствора сили­ката натрия. Допустимые временные перерывы составляют: при скорости грунтовых вод 0 м/сут - 24 ч; 0,5 м/сут - 6 ч; 1,5 м/сут - 2 ч; 3 м/сут -1ч. Инъецирование производится через два насо­са - каждый раствор своим насосом. Не допускается смешение растворов в баках и шлангах. Использовать оборудование, кото­рым инъецировался один раствор, для нагнетания второго мож­но только после его тщательной промывки горячей водой.

При газовой силикатизации перерыв между нагнетанием ра­створа и газа не должен превышать 0,5-1 ч, а газа и раствора - 0,5 ч. Возможно одновременное нагнетание газа и раствора сразу в нескольких заходках при условии, что расстояние между инъекторами должно быть не меньше 6r.

Для установления радиуса и предельного нагнетания в конк­ретных инженерно-геологических условиях проводят пробные закачки в грунт. Само нагнетание ведется при давлениях, мень­ших предельного, во избежание разрывов закрепляемого грунта м прорывов растворов на поверхность или за пределы закрепляе­мого массива. Давление нагнетания не должно превышать: при двухрастворной силикатизации - 1,5 МПа, при однорастворной силикатизации и смолизации песчаных грунтов - 1,0 МПа, про-садочных грунтов - 0,5 МПа.

Если при нагнетании гелеобразующий раствор прорывается на поверхность, то это обычно бывает связано с превышением предельного давления или попаданием раствора в разрыхленную зону или пустоту. В этом случае нагнетание необходимо прекра­тить и затампонировать обнаруженные разрыхленные зоны, пус­тоты и прорывы цементными или цементно-глинистыми раство­рами. Давление нагнетания необходимо снижать медленно во избежание забивки инъектора грунтом.

Прорыв гелеобразующего раствора на поверхность можно предотвратить, если выполнить пригрузку закрепляемой облас­ти. При усилении фундаментов существующих зданий роль при-грузки играет само сооружение и залегающие над закрепляемой областью грунты. В остальных случаях с этой целью могут быть использованы специально уложенные бетонные плиты, подбира­емые таким образом, чтобы их вес и прочностные свойства пре­пятствовали прорыву растворов на поверхность.

Нагнетание растворов через каждую скважину производится до условного отказа, за который принимается:

а) поглощение скважиной расчетного количества раствора
при давлении нагнетания, не превышающем проектного;

б) снижение расхода раствора, нагнетаемого через скважину,
до 5-5-10 л/мин с одновременным повышением давления нагнета­ния выше проектного.

При выполнении тампонажных работ необходимо учитывать нижеследующее.

1. Закрепление грунтов всеми способами, кроме термического, выполняется только при положительной температуре грунта. Термическое закрепление всех видов грунтов, кроме многолетнемерзлых, возможно и при отрицательных температурах грунта.

2. При закреплении грунтов в условиях плотной городской зас­тройки нельзя допускать засорения отвердевшими реагента­ми и повреждения расположенных поблизости инженерных коммуникаций (коллекторов, кабельных и телефонных кана­лов, дренажей и пр.).

3. Все работы по инъекционному закреплению грунтов должны быть закончены до устройства дренажа.

4. Все инъекционные скважины после их использования по на­значению обязательно должны быть ликвидированы путем их заполнения цементным раствором.

Производство тампонажных работ всеми способами включа­ет в себя следующие последовательно выполняемые операции:

Подготовительные и вспомогательные работы, включая при­готовление тампонажных растворов;

Погружение в грунт инъекторов путем их забивки или уста­новки в предварительно пробуренные скважины, а также обо­рудование инъекционных скважин;

Нагнетание тампонажного раствора в грунт;

Извлечение инъекторов и ликвидация инъекционных скважин;

Контроль качества закрепления.

Для выполнения комплекса тампонажных работ используют следующее оборудование: погружаемые в грунт или забуривае­мые инъекторы, оборудование для приготовления и нагнетания раствора, разводящую сеть, контрольно-измерительную и запор­ную аппаратуру, вспомогательное оборудование.

Для приготовления тампонажного раствора устраивают растворосмесительные узлы.

Комплекс оборудования для ведения цементационных работ показан на рис. 2.20.

Рис. 2.21. Комплекс оборудования для нагнетания глиноцементных ра­створов: 1 - бункер-накопитель; 2 - насос; 3 - смесительная машина; 4 - емкость для жидкого стекла; 5 - насос; 6 - емкость для глиноцемен-тного раствора; 7 - цементационный агрегат

Глиноцементные растворы готовят непосредственно перед нагнетанием (рис. 2.21). Исходный глинистый раствор из бункера-накопителя 1 насосом 2 подается в гидромешалку цементо-смесительной машины 3, куда вводится цемент. Глиноцементный раствор сливается в емкость 6, из которой высасывается насосом цементационного агрегата 7. Жидкое стекло вводится в смесь глиноцементного раствора насосом 5 из емкости 4 непосред­ственно в коллектор насоса цементационного агрегата.

Химические растворы рабочих концентраций готовят путем разведения исходных растворов чистой водой до проектной плот­ности.

При приготовлении тамионажных, в особенности химичес­ких, растворов необходимо строго следить за соблюдением дози­ровки и плотности компонентов. Только в этом случае можно до­биться максимального эффекта от закрепления. С этой целью наиболее часто используются растворомешалки РМ и СБ, а так­же установки производства германской фирмы «Бауэр».

Конструкция инъектора и механизма для его погружения за­висит от инженерно-геологических условий площадки производ­ства работ и мощности зоны закрепления.

Для закрепления грунта на глубину до 10 м применяется инъектор, состоящий из наголовника, колонн глухих звеньев труб, перфорированного звена, наконечника и соединительных частей. Для уменьшения уплотнения грунта и облегчения введения ра­створов в грунт перфорированное звено изготавливается мень­шим диаметром, чем глухие звенья. Забивка инъектора в грунт может осуществляться отбойными молотками. При забивке наго­ловник временно устанавливают без деталей, предназначенных для подачи раствора, которые монтируются после погружения инъектора.

К работам по забивке инъекторов предъявляют следующие требования:

Инъектор должен быть забит строго в указанном в проекте направлении и с точностью угла наклона 2-3°;

Забивка должна быть произведена на заданную глубину за максимально короткий срок;

При забивке оборудование не должно подвергаться сильному износу.

Погружение инъекторов на глубину 10-15 м осуществляют пневмоударниками или пневматическими молотками, например бурильными станками с пневмоударником СБУ-100 или станком НКР-100М, смонтированным на ходовой тележке СБУ-2 или КБУ-50. Инъекторы изготавливаются из металлических труб диаметром 58+62 мм. Перфорированная часть инъектора имеет длину 0,5-1,0 м.

При закреплении грунта на глубину более 15 м используется погружение инъекторов в предварительно пробуренные скважи­ны того же диаметра. Скважина бурится на глубину первой заходки. Затем раствор нагнетается в грунт. После нагнетания в первую заходку инъектор погружается в следующую заходку и далее цикл повторяется на всю глубину закрепления.

Закрепление грунта на большую глубину (до 120 м) прово­дится через манжетные инъекторы, опускаемые в предваритель­но пробуренные скважины диаметром 120-150 мм. Скважина бурится под глинистым раствором на всю глубину зоны закреп­ления, в нее погружается труба с резиновыми манжетами, закры­вающими ее отверстия. После этого производится нагнетание закрепляющего раствора.

Применяемые буровые установки должны обеспечивать:

Заданное направление скважин;

Высокую скорость бурения при минимальной стоимости ра­бот;

Минимальное зашламовываиие трещин раздробленной поро­дой;

Ровную поверхность трещины для установки пакеров.
Обычно для бурения скважин диаметром 40-150 мм на глу­бину до 100 м используют самоходные и передвижные установки шнекового бурения.

Оборудование скважин зависит от способа закрепления, гид­рогеологических условий и схемы нагнетания раствора. При це­ментации скважина оборудуется кондуктором с цементационной головкой. Кондуктор предназначен для закрепления и гермети­зации устья скважины, обеспечения заданного направления при бурении, установки цементационной головки с запорной армату­рой и измерительными приборами.

Инъекторы для силикатизации и смолизации грунтов состо­ят из наголовника, колонны глухих звеньев труб и соединитель­ных частей.

Для газовой силикатизации применяется манжетный инъек­тор с тампоном, состоящий из наружной перфорированной и внутренней (передвижной) трубы с тампонами. Нижний конец инъектора выполнен в виде сопла с шариковым прижимным кла­паном. Внутренняя труба предназначается для подачи реагентов в закрепляемую зону.

Регулирующая сеть предназначена для подачи закрепляющих растворов в необходимом количестве и под требуемым давлением от насосной установки к работающим инъекторам.

В качестве проводящей системы используются металличес­кие трубопроводы диаметром 36-50 мм или толстостенные рези­новые шланги с внутренним диаметром, рассчитанным на давле­ние до 3 МПа.

Тампонирование обычно ведется в подготовительный период строительства и применяется при большой мощности водообильных пород, залегающих на достаточно небольшой глубине от по­верхности. Работы могут выполняться:

На всю проектную глубину сразу - тампонаж одной заходкой;

Отдельными нисходящими заходками в направлении сверху вниз;

Отдельными восходящими заходками в направлении снизу вверх.

По окончании тампонажа и набора раствором необходимой прочности разбуривают несколько контрольных скважин и опре­деляют удельное водопоглощение массива. Если его величина не превышает 0,05 л/мин, то тампонирование считают успешным. При большем значении удельного водопоглощения тампонирова­ние повторяют до тех пор, пока не получат требуемой величины.

К строительным работам приступают после завершения там­понирования всей толщи водоносных пород и выдержки массива в течение 4-6 дней.