Тампонирование нефтяных скважин. Тампонаж скважин. Ликвидация артезианской скважины

Чтобы защитить подземные источники воды от попадания грязи, используется тампонирование скважины. В него входит комплекс работ, позволяющих предотвратить негативное воздействие на воду при прекращении эксплуатации скважины.

Существует несколько типов скважин, поэтому владельцы задают вопрос, что такое тампонаж скважины на воду, что собой представляет, а также как осуществляется. В нашей статье мы рассмотрим процедуру тампонирования.

Когда тампонируют скважину, в процессе заполняют трещины горной породой, но можно использовать также и цемент. Такая процедура требуется для того, чтобы не допустить попадание воды, а также залежей нефти в конструкцию. В процессе работы требуется подавать вяжущие растворы за обсадную трубу, но можно также их подавать непосредственно в ствол.

На данный момент существует несколько типов тампонирования, которые мы рассмотрим.

Первый тип заключается в защите конструкции от проникновения внутрь воды из грунта или верховодка. Данный метод применяется при тампонировании обсадной колонны.

Затампонированная скважина

Если требуется полностью ликвидировать скважину, выполняют ликвидационное тампонирование. Для данной процедуры самым эффективным методом является цементирование. Необходимо проводить, если объект составляет угрозу для подземных вод, данная процедура является обязательной для тампонируемого водозаборного объекта. Как правило, ликвидируют старые скважины, чтобы их функционирование не смогло заразить артезианскую воду. Особое место занимает тампонаж артезианской скважины. Он выполняется только профессионалами, существует строгая процедура, поскольку артезианская вода является стратегическими государственными запасами. В случае нарушения требований, виновные несут ответственность в соответствии с законодательством.

Перед тем, как принять решение затампонировать скважину, требуется провести исследования соответствующими службами, которые и сделают заключение о необходимости тампонирования. Для этого составляется акт, затем готовят проект, который утверждается. Когда необходимые документы подготовлены, выполняется процедура тампонирования. Доверить эту работу нужно профессионалам

Если обустраивается артезианская скважина, решение о её ликвидации принимает та организация, которая выполняла работы при бурении.

Эксплуатационное тампонирование используется только в случаях со скважинами большой глубины.

Когда требуется делать тампонирование

Проектным работам предшествует принятие решения о необходимости данной процедуры. Данное решение принимают, если есть следующие признаки:

• вода низкого качества, но если провести работы по восстановлению скважины – это не принесет нужного результата или вообще не будет никакого эффекта;
• дебет скважины минимальный, поэтому дальнейшая эксплуатация невозможна;
• подлежат тампонированию временные конструкции, необходимость которых отпала, поскольку воду берут из других источников;
• составлен акт, в котором содержится информация о дефектах в конструкции, устранить которые невозможно, они стали причиной снижения качества воды, понизилась производительность или же устранить дефекты нецелесообразно с финансовой стороны;
• для поисковой и геолого-разведывательной работы делают временные скважины, которые подлежат обязательному тампонированию после того, как отпала необходимость в их функционировании;
• фонтанирующая скважина не используется;
• тампонирование проводят и в случае становления угрозы накопительными скважинами, жидкость из которых может проникнуть в водяные жилы.

Какие преимущества в тампонировании скважин

На данный момент не существует такого же эффективного способа защиты водоносных жил от загрязнений. Проведение тампонирования минимизирует риски появления деформации и разгерметизации.

Существуют ситуации, в результате которых вода низкого качества проникает в артезианские слои. При герметизации данная угроза устраняется, чистая вода изолируется от источника загрязнения.

В некоторых случаях процедура тампонирования проводится для того, чтобы добиться дополнительной изоляции конструкции.

Схема тампонирования скважины

Что используется при тампонировании и как проводят работы

Процессу цементирования скважины предшествует еще процедура расчётов. Такой подход позволяет правильно рассчитать количество материалов, необходимых для проведения работы. Просчитывается также состав смеси, и каким образом будет осуществляться подача. При выполнении анализов, учитываются некоторые данные. Речь идет о глубине скважины, какое расстояние между обсадной колонны и стенками скважины. Рассматривают форму проходки, есть ли нарушения в конструкции, которые появились в процессе монтажа гидротехнического сооружения. Берут во внимание состав грунта, твердость.

В том случае, если когда-нибудь в данной местности уже делали бурение скважин, то можно воспользоваться информацией из этого проекта. Если Вы грамотно проведете расчеты, то цементирование скважины пройдет максимально эффективно, расход материалов будет правильным (в данном случае сэкономите деньги). Также поможет правильно провести процедуру грамотное составление проекта.

Нужно понимать, что если Вы решили провести тампонирование скважины, то этот процесс необратимый, восстановить эксплуатацию скважины будет уже невозможно. Так же и невозможным будет исправить ошибки, допущенные в процессе. Именно поэтому лучше не осуществлять данную работу, если не уверенны в своих силах и знаниях, а доверить работу специалистам.

При осуществлении процедуры учитывают состав грунта. Это необходимо для того, чтобы правильно подобрать и рассчитать количество раствора. Самым распространенным является раствор из цемента и песка. Он лучше всего подходит для скважины, размещенной в плотном глинистом грунте. Основой в данном растворе будет портландцемент. Используется потому, что позволяет достигать отличную подвижность раствора, тем самым допускается подача с помощью насоса. Он очень быстро застывает и обладает высоким уровнем прочности.

Широкой популярностью пользуется асбест, бумага, а также другие волокнистые материалы при осуществления тампонирования в пористых грунтах. Если все же решитесь использовать обычный цемент и песок, то в процессе работы может получиться повышенный расход материала, что увеличит финансовые расходы на процедуру.

В некоторых случаях допускается применение вспенивающихся составов. В процессе застывания они расширяются. Они увеличивают показатели герметичности.

Неплохо добавить в смесь песок и гравий. Но этих материалов не должно быть очень много, важно, чтобы такой раствор оставался жидким. Чтобы продезинфицировать, добавляют сюда также хлорную известь.

Подготовка

На подготовительном этапе готовят документы. Как мы уже говорили – это акт и проект. Проект нужно согласовать с санитарной службой. Вся ответственность лежит непосредственно на владельце. Он должен следить, чтобы все работы велись в соответствии с проектом. Вот почему каждый владелец скважины, который собирается провести тампонирование, должен знать, как это делается. В санитарную службу и коммунальное хозяйство подают акты и технические отчёты по окончании работ.

Процедура

На сегодняшний день есть несколько эффективных способов проведения тампонирования. Один из самых распространенных и простых – заливка раствора цемента и песка внутрь. Раствор опускается вниз и заполняет пространство. Но эффективность данного метода не самая лучшая. Существуют более эффективные, но сложные.

В случае обратного тампонирования, раствор подают в скважину. Она проникает через стенки и поднимается наверх. Данный способ более эффективный, но и сложнее. Он требует использование специальной жидкости, которая подается под давлением, чтобы раствор мог подниматься вверх. Если обычное тампонирование можно выполнять самому, если знаете точно технологию, то обратное должен выполнять только специалист.

Глубокие скважины тампонируют по многоэтапной технологии. На разных участках тампонируют по очереди.

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

Рис. 8.1. Общая схема тампонажа:

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

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

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

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

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

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

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

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

Для цементирования скважин используют тампонажный це­мент на основе портландцемента.

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 8.2. Гидравлический пакер:

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

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

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

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

8.1 . Производство работ по цементированию скважины при помощи двух пробок

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

8.2. Ликвидационный тампонаж скважины

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

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

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

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

Для ликвидационного тампонирования глубоких скважин хорошо зарекомендовали себя:

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

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

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

В ряде разведочных районов к тампонажным растворам добав­ляют песок.

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

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

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

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

Составители: Стрик Юрий Николаевич; Ильяш Валерий Владимирович

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).

Комплексные мероприятия, направленные на своевременную защиту буровых глубоких гидросооружений от разрушения обсадных колонн, биологического и химического загрязнения водоносного слоя, именуются тампонированием скважины.

Основным источником питьевой воды является артезианская скважина, которая нуждается в частом проведении тампонажа.

Когда применяется тампонирование

Многие владельцы частных гидросооружений задаются вопросом, что такое тампонирование, в каких случаях его нужно проводить?

Тампонаж скважин - технологический процесс, связанный с перекрытием и разобщением водоносного горизонта защитной подушкой из цементного раствора. Цементирование проводится между водозаборным стволом и земляной шахтой. В качестве тампона могут использоваться глиняные смеси и расплавленный пластик.

Основное назначение тампонажа - предотвратить возможное попадание загрязнений биологического и химического происхождения в водоносный горизонт.

Процедура тампонирования сооружения может проводиться:

• когда требуется дополнительная изоляция водоносного слоя при снижении качества питьевой воды;
• когда нет необходимости в эксплуатации водозаборной точки;
• при выявлении технических и геологических неисправностей сооружения;
• при снижении производительности водного источника и отсутствии возможности его восстановления;
• для предотвращения сильного загрязнения источника в случае, если бурение или эксплуатация скважины проводились с грубыми нарушениями;
• для предотвращения возможного смешивания различных водных горизонтов - пресных, а также с большим содержанием солей и металлов;
• при сильном разрушении или деформации обсадной колонны.

Помимо всего прочего, тампонаж проводится при поиске новых водоносных слоев и для защиты от проникновения верховодок.

Виды и преимущества тампонирования скважин

Качественно проведенное тампонирование позволяет надежно заполнить трещины в грунте или самом сооружении при помощи цементного раствора. Это обеспечит защиту от проникновения подземных вод, нефтепродуктов и химических элементов в водозаборный столб, а также дополнительную герметизацию конструкции обсадной колонны.

Тампонаж скважины на воду осуществляется путем подачи готовых растворов высокой вязкости за пределы обсадной колонны или в водозаборный ствол.

Различают два вида тампонирования гидросооружений:

Защитное тампонирование. Предотвращает возможное проникновение подземных вод и верховодки в шахту скважины. Цементирование выполняется за пределами обсадной колонны.

Ликвидационное тампонирование. Предусматривает полную ликвидацию водозаборной точки. Цементирование выполняется по всему объему ствола.

Тампонаж для ликвидации проводится в условиях, когда гидросооружение разрушается или может стать причиной загрязнения водоносных слоев. В первую очередь ликвидации подлежат артезианские скважины, срок службы которых истек, или водозаборный столб полностью разрушен.

До принятия решения о проведении тампонажа проводится экспертиза состояния сооружения и водоносного горизонта. После составления и утверждения рабочего проекта недействующее сооружение тампонируют. При этом решение о ликвидации питьевой скважины принимается подрядчиком, который проводил строительные работы.

Тампонирование гидросооружений различной сложности имеет ряд преимуществ:

• Укрепляется обсадная колонна при снижении риска развития деформаций конструкции и снижения герметизации соединительных швов.
• Герметизируются чистые водоносные жилы, что предотвращает проникновение в них стоков и верховодок.
• Выполняется дополнительная гидроизоляция гидросооружения.

Типы вяжущих растворов, особенности технологии

Тампонирование - сложный и трудоемкий процесс, требующий правильной подготовки. Поэтому комплекс работ проводится после получения предварительных расчетов, в которых учитываются:

• глубина водозаборного ствола;
• расстояние между стенками шахты и конструкцией скважины;
• состав и объем грунта;
• наличие сторонних примесей в воде;
• имеющиеся технические нарушения конструкции.

Выбор вяжущих растворов для тампонирования проводится с учетом типа и состава грунта. Для работ используются следующие растворы:

Раствор на основе портландцемента и песка. Подходит для цементирования сооружения, обустроенного в глинистом грунте и суглинках. Готовая смесь обеспечивает высокую адгезию с основанием и быстрое высыхание.

Цементный раствор с добавлением наполнителей - асбеста, бумаги, волокнистых компонентов. Подобный раствор предназначается для сооружений, расположенных на подвижных пористых грунтах.

Вспененные растворы и жидкий пластик. Они используются для сооружений, возведенных в твердых грунтах, обеспечивая максимальную герметизацию конструкций.

Раствор для проведения тампонажа имеет жидкую консистенцию для удобства подачи при помощи насосного оборудования. Перекачка раствора выполняется через входящую трубу на высоту до 2,8 метра.

Технология проведения тампонирования скважины

Тампонаж артезианской скважины выполняется поэтапно и начинается с проведения необходимых анализов и подготовки рабочего проекта. После сбора всей документации, рабочих инструментов и материалов можно приступать к тампонированию.

Тампонировать скважину можно несколькими методами:

1. Подача цементной смеси для заполнения пространства между конструкцией скважины и шахтой. Продвижение заполняющей смеси на глубину происходит самопроизвольно. Основные преимущества метода - доступность и простота, но качество заливки низкое.
2. Цементирование обратного типа. Подобный способ осуществляется следующим образом: внизу скважины монтируется пробка для отделения обрабатываемой зоны. Готовый раствор подается в колонну, где под давлением выводится за ее пределы. Для создания давления в сооружение предварительно закачивается специальный промывочный состав.
3. Чтобы выполнить тампонаж глубоководных скважин, рабочий процесс разбивается на несколько этапов. Вначале цементируются нижние участки, затем - верхние.
4. Тампонирование при помощи глиняных цилиндров, которые устанавливаются в проходку специальной колонковой трубой. Перед использованием глина тщательно замачивается для получения густой смеси, из которой формируются плотные цилиндры. После создания высокого давления глубинным насосом цилиндры из глины выдавливаются на поверхность сооружения. Для сбрасывания избыточного давления в трубе имеются небольшие отверстия, через которые выводятся излишки жидкости.

Важно! Процесс тампонажа осуществляется до нижнего уровня залегания водоносной жилы.

Правильный выбор подходящего метода тампонирования определяет основные цели проведенной процедуры:

Пространство между стенками конструкции и колонной должно быть надежно заполнено вяжущим раствором. В таком случае обеспечивается высокая адгезия материала с основанием, что предотвращает появление пустот.

Застывший раствор должен быть устойчив к разрушению, деформациям, негативному воздействию подземных вод.

Подходящий состав для тампонажа должен иметь высокие эксплуатационные характеристики - прочность, износостойкость и долговечность.

При использовании промывочной жидкости после завершения процедуры тампонажа она должна полностью выводиться из обрабатываемой зоны.

Для проведения тампонирования должны применяться специализированное оборудование и техника.

Тампонаж буровых скважин вяжущими составами обеспечивает надежную защиту водоносных слоев от проникновения различных загрязнений из грунта или верховодок.

Подобный процесс проводится также для заброшенных гидротехнических сооружений, конструкции которых деформированы, разрушены или загрязнены, поэтому не подлежат восстановлению.

Если защитное тампонирование можно выполнить своими руками, то проведение ликвидационного тампонажа лучше доверить специализированным компаниям, имеющим в своем арсенале необходимое оборудование и технику.

Вводится цементный (тампонажный) состав, после чего в течение нескольких суток происходит его затвердевание. В результате раствор превращается в камень – монолитную «рубашку», в которой заключена обсадная . Технология цементирования скважин сложная, требует специальных знаний и опыта, а в работе используется специальное оборудование для цементирования скважин. Работа проводится несколькими методами, в зависимости от назначения сооружения, типа грунтов и глубины залегания водяных жил.

Завершающий этап бурения скважин — это цементирование, данная операция влияет на всю работоспособность сооружения

Зачем проводить цементирование

Вытеснить буровой раствор цементным, обеспечить прочность конструкции и довести ее до рабочего состояния.

Цементирование скважин преследует три основные цели:

1. Укрепление обсадной трубы;
2. Предотвращение коррозии трубы вод;
3. Предупреждение смешивания воды разных уровней.

Когда заполнение труб раствором производится с целью ликвидации скважины, а не запуска ее в действие, производится ее цементация – процесс, имеющий различия с цементированием. Хотя это два типа работ с отличиями в технологическом процессе, оборудование для цементации и цементирования может использоваться одинаковое.

Расчет труб для обсадных колонн

Колонн необходим, чтобы правильно выбрать трубы: диаметр, прочность материала и толщину стенок. В зависимости от технологических условий эксплуатации конструкции (геологическая структура, давление со стороны грунта и возможность его смещения) используются пластиковые или металлические трубы.

При расчете обсадной колонны используются максимальные значения внутреннего и наружного давлений. Запас прочности позволит использовать конструкцию с предельно возможными нагрузками в конкретных условиях.

Состав для цементирования

Рассчитать заполнение трубы цементным раствором можно по формуле, с использованием конкретных данных: глубина скважины, диаметр трубы, ширина затрубного пространства. Также в расчетах учитывается коэффициент (K 1), обозначающий расход цементного раствора на заполнение трещин, каверн и погрешности в диаметре обсадной колонны.

Стандартный цементно-песчаный раствор может применяться для тампонажа скважин, которые устроены в плотном глинистом грунте

Формула для расчета количества цементного раствора выглядит так: V ц = (π/4)*[К 1 *(D 2 – d 1 2)*Н ц d 2 2 *h], м 3 .

В силу сложности проведения вычислений, ведения работ по тампонированию, а также необходимость использовать профессиональное оборудование, технологически грамотный тампонаж скважины может обеспечить только центр цементирования скважин.

Состав раствора подбирается с учетом структурного строения грунтовых слоев. Чтобы тампонажная смесь более плотно контактировала с трубой, в ее состав должны входить компоненты, увеличивающие раствор в объеме.

Если предварительное исследование грунта показало, что некоторые геологические слои имеют пористую структуру, использование обычного цементного раствора не рекомендуется. Причина – он станет проникать в мелкие пустоты в толще грунта, а это перерасход тампонажного материала. Чтобы избежать этого, цементирование обсадных колонн на таких почвах производится с добавлением волокнистых компонентов, например, асбест, тростник и подобные им материалы.

Составляющие технологического процесса

Цементаж скважин проводятся в определенной последовательности, не зависимо от выбранного метода тампонирования, и выполняется в пять этапов.

• Приготовление цементирующего состава;
• Заполнение трубы раствором;
• Продавливание тампонажного состава в затрубное пространство;
• Затвердение цементной смеси;
• Проверка качества цементации.

Тампонирование проводится по заранее составленной программе, в которой учитываются особенности горно-геологических условий, глубина скважины или отдельной ее части, подвергающейся цементированию, состояние ствола и другие особенности конструкции.

Ключевое оборудование, которое применяется при цементировании скважин — это цементно-строительный агрегат и цементировочная машина

Если в данной местности ранее уже проводилось цементирование скважин, расчеты и процесс тампонирования могут опираться на уже имеющийся опыт, но с коррекцией на новые технические данные.

Способы закачивания тампонажного раствора в затрубное пространство

Введение тампонажного материала в затрубное пространство осуществляется по двум схемам: обратный и прямой методы. Цементация затрубного пространства обратным способом проводится путем заливки смеси непосредственно между трубой и почвой. По мере заполнения пространства тампонажным составом, буровой раствор вытесняется через нижний конец трубы.

Прямой метод в свою очередь разделается на разные способы цементирования скважин, и каждый из них применяется в зависимости от технических возможностей и цели, которую нужно достичь цементированием.

Основные способы прямого способа тампонирования:

1. Одноступенчатое цементирование производится за один подход. Готовится полный объем цементирующего состава, вводится в трубу и накрывается пробкой. После этого в скважину промывочная жидкость, пробка медленно опускается, и выдавливает цемент за пределы трубы;
2. Двухциклевое, или двухступенчатое цементирование скважин проводится, если по техническим причинам (большая глубина) приготовление полного объема раствора невозможно. При этом способе процесс осуществляется в два захода: цементирующий раствором заполняется сначала нижняя часть затрубного пространства, а затем верхняя. Второй этап работ может проводиться со значительным временным интервалом после окончательного схватывания первой порции раствора, или сразу же, без перерыва во времени;
3. Метод манжетного цементирования применяют в том случае, если нижний фрагмент трубы нужно изолировать, а цементированию подвергается только верхний участок скважины. Между обсадной колонной и почвой монтируется кольцо-манжетка, а в пространство над ним через отверстия в трубе нагнетаются тампонажные материалы.

Оборудование для цементирования

Технологический процесс невозможно провести без специализированного оборудования. Это громоздкие механизмы, которые имеются в распоряжении центра цементирования скважин.

Оборудования для тампонажных работ:

• Смесительные машины для замешивания раствора;
• Цементировочные механизмы для продавливания раствора в ствол;
• Цементировочная головка
• Заливочные пробки.

Кроме этого, используются другие инструменты и приспособления, выполняющие подсобную, но не менее важную роль в цементировании. К ним относятся шланги, манометр и краны высокого давления, вибраторы и прочее. Оборудование транспортируется на платформах грузового автотранспорта, а для его запуска и работы с ним используется двигатель машины.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Тампонаж горизонтальных скважин

Гораздо реже проводится тампонирование горизонтальных скважин. Они имеют более сложное устройство, так как включают в себя элементы вертикальных и наклонных конструкций. В экономическом плане устройство горизонтальных скважин обходятся в 3-4 раза дороже, чем вертикальные, поэтому технология тампонажа горизонтальных труб должна обеспечить максимальную надежность цементных «рубашек» обсадных колонн и длительность эксплуатации выработки. Чтобы она была рентабельной, нужно, чтобы доход от добычи превышал вложенные в ее создание средства.