Метод гидроизоляции затрубного пространства при сооружении геотехнологических скважин для подземного выщелачивания продуктивного горизонта

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Строительство. Архитектура


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 622. 34
МЕТОД ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ СООРУЖЕНИИ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН ДЛЯ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПРОДУКТИВНОГО ГОРИЗОНТА
1Сушко С.М., 1Асанов Н.С., 2Карманов Т.Д., 2Калиев Б.З. ,
3Кадыров Ж.Н., 4Кочетков А.В. ,
1АО «Волковгеология», Алматы Республика Казахстан-
2КазНТУ им. К. И. Сатпаева, Алматы-
3Казахский университет путей сообщения, Алматы-
4Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь,
e-mail: soni. 81@mail. ru
В статье описывается метод гидроизоляции затрубного пространства при сооружении геотехнологи-ческих скважин для подземного выщелачивания продуктивного горизонта на урановых месторождениях пластово-инфильтрационного типа.
Ключевые слова: скважина, колонна, бурильные трубы, обсадные трубы, геофизические
исследования скважин, гидроизоляция, затрубное пространство, цементное кольцо, бентонитовая гильза, гидратация, набухание, бентонитовая гильза, водоносный горизонт, продуктивный горизонт
METHOD OF waterproofing OF ZATRUBNOGO OF SPACE AT CONSTRUCTION OF GEOTECHNOLOGICAL wELLS FOR UNDERGROUND VYSHCHELACHIVANY OF PRODUCTIVE HORIZO
1Sushko S. M., 1Asanov N. S., 2Karmanov T.D., 2Kaliyev B.Z. 3Kadyrov G.N. ,
4Kochetkov A.V.
JSC Volkovgeologiya, Almaty-
2KAZNTU of K.I. Satpayev, Almaty-
3Kazakh university of means of communication, Almaty-
4Perm national research polytechnical university, Perm, e-mail, soni. 81@mail. ru
In article method of a waterproofing is described at a construction of geotechnological wells for an underground alkaline process of the productive horizon on uranium fields of sheeted and infiltration type.
Keywords: well, column, boring pipes, upsetting pipes, geophysical researches of wells, waterproofing, zatrubny space, cement ring, bentonite sleeve, hydration, swelling, bentonite sleeve, water-bearing horizon, productive horizon
В настоящее время согласно п. 3. 15. тов, в скважине устанавливается цементное кольцо
Санитарных правил и норм № 5. 01. 026- (це^ншый камень). Устан°вка цеменш°г° юльвд
производится в определенном интервале, путем подачи цементного раствора, плотностью не менее 1,8 г/см3,через гладкоствольный снаряд, опущенный ляцию пр0дуктивн0г0 ВДДОШСШГО горшок параллельно обсадной колонне, в затрубное про-
та и других водоносных горизонтов друг от странство скважины. По истечению времени ОЗЦ
друга. В связи с ЭТИ^ тампонирование (ш- (ожидание затвердевания цемента) проводятся ГИС,
дроизоляция) скважины является неотъемле- для определения качества цементации и интервала
мой фазой буровых работ технологических установки цементного моста. Затем затрубное проскважин. Для выщелачивания урана приме- странство скважины, от цементного моста до устья
няется технология гидроизоляции затрубно- скважины, также через гладкоствольный буровой снаго пространства с помощью тампонажного ряд заполняется цеменшьш раств°р°м
раствора на цементной основе [1, 2]. 1,6 гтсм (гель-цемент).
r тт г г Недостатки существующей технологии:
Цель исследования — разработка метода
^ ^ _ существующая технология не гарантирует прогидроизоляции затрубного пространства при никновение тампонажного раствора во все места
сооружении геотехнологических скважин затрубного пространства особенно при трещинова-
для подземного выщелачивания продуктив- тых грунтах и большой глубине скважины. Большая
ного горизонта на урановых месторождени- глубина, а зачастую и кривизна скважины приводит
ях пластово-инфильтрационного типа. к тому, что обсадная колонна изгибается, что затруд-
няет равномерное распределение тампонажного рас-Материалы и методы исследОвания твора, образуются застойные зоны в местах сопри-
Существующая технология гидроизоляции косновения обсадной колонны со стенками скважины
затрубного пространства. Для гидроизоляции руд- и следовательно тампонирование происходит некаче-
ного горизонта от смежных водоносных горизон- ственно. Такая технология порождает ряд трудностей
99 (СНП-ПВ-99), технология сооружения скважин должна обеспечивать полную изо-
— недостаточная адгезия цементного раствора с полимерными материалами обсадных колонн из ПВХ, ПНД и нержавеющей стали-
— вынужденное увеличение диаметра скважины из-за необходимости спуска колонны бурильных труб (КБТ) в затрубное пространство-
— затраты времени на приготовление и закачку цементного раствора-
— затраты времени на спуско-подъемные операции КБТ-
— затраты времени на промывку КБТ от цементного раствора-
— значительным недостатком является сам процесс спуска КБТ
Так как обсадная колонна состоит из труб, соединенных труба в трубу муфтовой частью наверх, то во время спуска бурильной колонны в затрубное пространство скважины велика вероятность повреждения обсадных труб. Нарушение целостности обсадных колонн чаще всего наблюдается в зонах наибольших изгибов ствола скважины, в резьбовых соединениях и в зонах перехода труб с одного диаметра на другой.
Новая технология гидроизоляции. Для устранения вышеперечисленных недостатков и повышения качества сооружаемых технологических скважин, компанией АО «Волковгеология» была предложена иная технология гидроизоляции затрубного пространства технологических скважин на основе нового гидроизолирующего материала — бентонитовой гильзы.
Изготовленные из модифицированного бентонитового порошка специальные гильзы, крепятся на поверхности обсадной трубы, располагающейся в зоне герметизации. Число устанавливаемых гильз зависит от площади герметизации. Бентонитовые гильзы, закрепленные на теле обсадной трубы, опускаются в скважину до необходимого интервала, где в результате контакта гильз с буровым раствором происходит процесс гидратации. Для прочности гильзы изготавливаются в виде многослойной конструкции, состоящей из полипропиленового волокна и бентонита.
При попадании во влажную среду (буровой раствор), бентонитовая гильза начинает расширяться благодаря свойству бентонита набухать в разы по отношению к собственному объему в сухом виде. Так происходит фиксация эксплуатационной колонны в скважине и надежная гидроизоляция продуктивных горизонтов от соседних водоносных пластов, что способствует сохранению природной экологической обстановки в районах добычи урана. Кроме того, применение бентонитовых гильз значительно сокращает затраты трудовых и материальных ресурсов выделяемые на сооружение технологических скважин.
Описание бентонитовой гильзы в применяемой методике. Бентонитовая гильза является изделием трубчатой формы 400 мм длиной и от 125 мм в диаметре по внешнему контуру. Внешняя поверхность бентогильзы может иметь различный профиль рифления (рис. 1). Внутренняя часть гильзы имеет шероховатую поверхность, что улучшает адгезию к эксплуатационной колонне при монтаже. Рифленая форма наружной части гильзы уменьшает сопротивление к промывочной жидкости при опускании колонны в скважину, увеличивает площадь соприкосновения внешней части гильзы с буровым раствором и, следовательно, процесс набухания происходит быстрее. Не менее важен химический состав гильзы, так как от него зависит сам процесс набухания, скорость набухания и реакция со скважинными жидкостями. Химические реагенты, добавленные в состав бентонитового порошка, обеспечивают возможность регулирования процесса набухания и его скорости.
В результате проведенных опытных работ в лаборатории и экспериментальных на полигоне, отработаны и определены химический состав, форма и технология изготовления гильзы.
Основной постоянный параметр — это наличие щелочного натриевого бентонита в качестве агента процесса контролируемого набухания и полимерные составляющие для улучшения физико-химических свойств бентогильзы. Физические параметры бенто-гильзы могут изменяться в зависимости от поставленных задач, которые она должна выполнять.
Рис. 1. Различные внешние грани (рифление) бентонитовой гильзы: обратно трапециевидная- б — прямоугольная- в — трапециевидная- г — округлая
Схема сборки бентонитовой гильзы и спуска обсадной колонны в скважину. Вначале на обсадную трубу крепится нижний пакер при помощи металлического хомута. Нижний пакер выполнен из химически устойчивого полипропилена и представляет из себя лепестковую конструкцию (рис. 2). Затем на трубу,
обмазанную строительной пеной, надеваются бентонитовые гильзы в необходимом количестве. Верхний край гильзы ограничивается металлическим хомутом (рис. 3). Нижний пакер, при опускании колонны в скважину, уменьшает сопротивление движению и предохраняет бентонитовую гильзу от повреждений (рис. 4).
б
а
в
г
а
Рис. 2. Вид нижнего пакера и набора гильз в собранном состоянии
Рис. 3. Крепление верхнего ограничительного хомута
Испытание бентонитовой гильзы. Испытания бентогильзы поводились в лабораторных и полевых условиях. Проверялись такие ключевые параметры как время набухания бентонита, его фильтрационные свойства, а эксперименты позволяли моделировать различные буровые растворы, в которых предполагалось нахождение бентогильзы.
Во время полевых экспериментов была решена проблема крепления гильзы к трубе обсадной колон-
ны, наилучший вариант — крепление всего набора гильз с помощью нижнего пакера, верхнего хомута и строительной пены. Строительная пена химически инертна, надежна в фиксации и проста в использовании.
Испытание гильзы на изготовленном макете скважины позволило проследить поведение жидкостей и самой гильзы. Наличие нижнего лепесткового пакера исключает попадание набухающего материала бентонитовой гильзы в зону фильтров.
Рис. 4. Спуск обсадной колонны с набором бентонитовых гильз в скважину
Исследование времени набухания до полного за-творения гильзы на обозначенном участке макета скважины. Время набухания — это основной параметр в контролируемом набухании. Временные интервалы между опусканием гильзы и достижением рабочего со-
стояния до полного затворения на обозначенном участке ствола скважины должны быть измеримы и проверяемы. Унификация этих временных интервалов при заданных параметрах является основой правильного применения бентонитовой гильзы (рис. 5).
Рис. 5. Сравнительный график времени затворения бентогильзы в воде и в стандартном буровом растворе
Методы контроля расположения бентогильз в скважинеПосле завершения обсадки скважины проводятся ГИС, в том числе определяется местоположение гильз в скважине с помощью метода индукционного каротажа. В качестве ориентиров служат верхние и нижние металлические хомуты, ограничи-
вающие наборы гильз и которые легко распознаются на каротажной ленте (рис. 6).
В результате, точность установки набора бентогильз в скважине контролируется ГИС, что является подтверждением надежности изоляции продуктивных горизонтов от соседних водоносных пластов.
Рис. 6. Определение при помощи ГИС расположения бентогильз в скважине
Производственные испытания бентонитовой гильзы. Испытания бентогильзы были проведены на участках буровых работ: СП «Катко» — участок Центральный Мойынкум- ТОО «Каратау» — участок Буденовское- ТОО «РУ-6» — участок Южный Кара-мурун. Всего по новой технологии было сооружено 7 скважин.
Результаты исследования и их обсуждение
Преимущества применения бентонитовых гильз:
— точность расположения гидроизоляционных средств в скважине-
— полная гидроизоляция продуктивных горизонтов-
— контролируемость времени гидроизоляции продуктивных горизонтов-
— надежность фиксации эксплуатационной колонны в скважине-
— снижение количества нарушений герметизации обсадных колонн и, как следствие, перебурок скважин-
— увеличение скорости сооружения технологических скважин-
— снижение себестоимости буровых работ.
На разработанную методику гидроизоляции затрубного пространства при сооружении геотехнологических скважин для подземного выщелачивания продуктивного АО «Волковгеология» были получены: разрешение МЧС РК Г У Комитет по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью,
выданного на основании Закона Р К «О промышленной безопасности на опасных производственных объектах», а также экспертное заключение ТОО «ГазОйлДиагно-стика» № GOD-VG/11/2012 от 15/11/2012 г
Вывод. Разработан и апробирован метод гидроизоляции затрубного пространства при сооружении геотехнологических скважин для подземного выщелачивания продуктивного горизонта на урановых месторождениях пластово-инфильтрацион-ного типа. В 2012 г. на горнодобывающих предприятиях НАК «КазАтомПром» по новой методике гидроизоляции затрубного пространства АО «Волковгеология» было сооружено более 400 геотехнологических скважин для подземного выщелачивания продуктивного горизонта на урановых месторождениях Южного Казахстана.
Список литературы
1. Бурение и оборудование геотехнологических скважин. Алматы / С. М. Сушко, А. К. Касенов, А. М. Мусанов и др. — Алматы: КазНТУ. 2010.
2. Сергиенко И. А., Мосев А. Ф., Бочко Э. А., Пименов М. К. Бурение и оборудование геотехнологических скважин. — М., 1984.
3. Санитарно-гигиенические требования по обеспечению радиационной безопасности Алматы. — Алматы: КазНТУ, 2000.
4. Экологический Кодекс Республики Казахстан. -Астана: Акорда, 2007.
5. Инновационный патент № 26 618 от 01. 11. 2011, выданный Комитетом по правам интеллектуальной собственности Министерства Юстиции Р К.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой