что такое каверна в скважине

Безфильтровые водозаборные скважины – варианты конструкций и область применения

Фильтр в конструкции скважины используют для защиты внутренней полости обсадной колонны от попадания мелких частиц из водоносного слоя. Выполняя эту функцию, фильтр так же приводит к резкому снижению отдачи воды слоем. Кроме этого усложняются процедуры обслуживания водозаборного сооружения. В связи с этими причинами намного выгоднее использовать безфильтровые конструкции скважин на воду. Однако важно понимать, что при существенных преимуществах в виде большого дебета и простоты обслуживания, такие конструкции имеют и свои ограничения. В этой статье разберёмся в том, какие безфильтровые скважины для водоснабжения можно создать, и в каких случаях можно использовать конкретные конструкции.

В самом общем случае можно выделить две конструкции безфильтровых водозаборных скважин:

Эти конструкции различаются как по области применения, так и по технологии изготовления. Объединяет эти конструкции возможность создавать водозаборы с большим объемом отдачи воды.

Безфильтровая скважина на каверну

Конструкция скважины на каверну представляет собой водозаборное сооружение в котором на уровне водоносного слоя проводится выборка (размывка) пространства (каверны) из которой и проводится добыча воды. Для укрепления стенок ствола скважины их укрепляют обсадными трубами.

Данный тип скважины может быть сооружен, в случае если добыча воды выполняется с водоносного слоя, в котором водовмещающая порода является мягкой или легкоразрушимой. Обычно это водоносные пески или мягкие известняки.

Кроме требований к водовмещающей породе при создании подобных скважин важно соблюдать еще и требования к структуре разреза над водоносным слоем. Дело в том, что создание каверны, при недостаточной прочности надводоносных слоев может привести к проседанию или обрушению всей толщи пород находящихся над каверной. В связи с этим создание безфильтровых скважин на каверну возможно в местах, где над водоносом находится достаточно мощный по толщине пласт прочных пород. Например, если слои над водоносным сформированы из плотных глин, то их толщина должна быть не менее 10 метров. Для других пород возможны иные конкретные значения.

При обсуждении скважины на каверну, которые обычно используют для добычи воды из водоносных песков, хочется обсудить и другой вариант конструкции, который нередко считают безфильтровым. Некоторые бригады создают скважины с обсадной колонной и отсыпкой нижнего торца. При этом проводится значительное вскрытие водоносного слоя, но каверна не организуется. Несмотря на то, что в конструкции данной скважины нет фильтра в привычном виде, важно понимать, что здесь роль фильтрующего элемента выполняется отсыпка из мелкого гравия на нижнем торце. Таким образом, данный вариант скважины относится к фильтровым конструкциям.

Безфильтровая скважина с открытым стволом

Скважина с открытым стволом предполагает отсутствие обсадной колонны (и конечно фильтра) на уровне водоносного слоя. При этом бывает так, что обсадная труба отсутствует на всей протяженности ствола скважины (такое возможно, если скважина делается в прочных породах не склонных к разрушению).

Добыча воды посредством безфильтровой скважины с открытым стволом возможна с водоносных горизонтов сформированных прочными водопроницаемыми породами (песчаник, известняк и другие).

Бывает так, что водоносный слой сформирован из пород подверженных разрушению (ломких). В этом случае на уровне водоносного слоя устанавливается перфорированная колонна. Однако важно понимать, что назначение данной колонны – удержание стенок ствола скважины от разрушения. Считать колонну с перфорацией фильтровой частью не уместно. Поэтому скважины с такой конструкцией так же относятся к безфильтровым.

Безфильтровые конструкции водозаборных скважин применяются для добычи подземных вод из водоносных слоев сфомированных прочными породами и сыпучими. Каждая из описанных выше конструкций может быть создана на территории Владимирской области. Однако возможность строительства конкретного варианта безфильтровой скважины в конкретном населенном пункте лучше обсудить с нашими специалистами.

Источник

Как почистить скважину от песка на индивидуальном участке

Перед тем, как начать разбираться, как почистить скважину от песка, сначала рассмотрим процесс формирования скважинного ствола и посмотрим на процессы, которые там происходят.

А, уже зная, что и как творится на глубине от 10 до 50 метров (именно такие самые типичные глубины скважинных шахт в средней полосе), можно начинать строить планы, как почистить скважину от песка и восстановить водоснабжение.

Водоносные слои под вашим участком

Если вы не владелец участка на антарктическом континенте, то под вашими десятью сотками не могут залегать литоральные линзы с подземными озерами. То есть вода под вашим участком есть, но она не находится в свободном несвязанном виде.

Вся вода, которая может быть под вашим участком, находится, в лучшем случае, в виде песчано-водяной пульпы и располагается в слоях водоносного песка. Эти слои в свою очередь находятся между слоями водоупорного грунта, которые состоят, преимущественно, из разных типов глин.

В разных районах составы водоупорных слоев могут различаться, однако, составы водоносных слоев фактически одинаковые. Это прослойки водоносного песка толщиной от 1 до 5 метров.

Процесс бурения

Бурильщики, начиная свою работу, производят пробное бурение, чтобы установить, какие слои, и на какой глубине залегают. По результатам пробного бурения буровой мастер выдает предварительное заключение о глубине залегания водоносного слоя, который можно будет использовать для обеспечения вашего дома качественной водой.

Водоносные слои могут залегать на глубине от 8-10 до 40-60 метров. Выше первого водоупорного слоя вы получите грунтовые воды с большим содержанием верховодки.

Ниже 40-60 метров вы будете иметь дело с артезианским бурением, когда бурильщики делают скважину на известняк.

Формирование каверны

В самом низу скважины формируется каверна – относительно небольшое расширение, цель которого давать отстояться воде, поступающей из водоносного слоя. Дно каверны выстилается мытым щебнем или гравием – это первый грубый фильтр, который препятствует образованию постоянной песчаной смеси в каверне.

Откуда песок в скважине?

Откуда может взяться песок в скважине? Вот несколько самых распространенных причин, когда в воде из скважины постоянно присутствует большое количество песка:

Вот самые распространенные причины, по которым у вас может оказаться песок в скважине.

Как прокачивать скважину после бурения

Все новые скважинные стволы должны прокачиваться – этот процесс позволяет промыть и окончательно сформировать каверну, обеспечить постоянный приток воды в шахту и удалить избыточное количество песка.

Прокачка скважины производится высокопроизводительным насосом небольшой мощности. Такой насос может прокачивать большие объемы воды, но не создает большого давления на выходе. Самые простые варианты – использовать Ручеек или Водолей. Такие центробежные насосы совершенно не требовательны к чистоте воды.

Использовать вибрационные насосы для прокачки скважины не нужно.

Как можно почистить старую скважину от песка

После всех указанных выше процедур следует процесс восстановления щебеночного / гравийного фильтра в каверне.

Еще по этой теме на нашем сайте:

Добавить комментарий Отменить ответ

Вы можете подписаться на новые публикации по электронной почте.

Источник

Что такое каверна в скважине

Результатом измерения является кавернограмма — кривая, отражающая изменение диаметра скважины с глубиной.

По ряду геологических и технических причин фактический диаметр скважины отличается от номинального диаметра, т. е. от диаметра используемого долота. Увеличение диаметра обычно наблюдается при пересечении скважиной глин, глинистых пород, солей; уменьшение (в результате образования глинистой корки) — напротив проницаемых песчаников; номинальный диаметр — напротив плотных песчаников, известняков, доломитов.

Это обстоятельство позволяет использовать данные кавернометрия скважины для уточнения геологического разреза скважины и выделения в ней пластов-коллекторов.

Кавернометрия скважины используется также для оценки объема затрубного пространства и необходимого количества цемента при цементировании обсадной колонны, для контроля технического состояния ствола скважины, при выборе участков установки пакерующего устройства пластоиспытателя и башмака обсадных труб, при интерпретации каротажных данных, особенно БКЗ и РК.

При специальных исследованиях — выделении трещинных и кавернозных коллекторов и определении толщины глинистой корки — применяются микрокавернометрия и коркометрия.

Каверны — пустоты в горных породах размером более 1 мм. Образуются при выщелачивании осадочных пород; в богатых газообразными компонентами эффузивных породах могут возникать при их застывании. Наиболее широко распространены каверны в карбонатных коллекторах, где они могут составлять существенную долю общей емкости.

Источник

Лекция 4. ЖЕЛОБО- И КАВЕРНООБРАЗОВАНИЯ В СТОЛЕ СКВАЖИНЫ

Желобообразование — это процесс одностороннего продольного кавернообразования в стенке открытого ствола скважины. При этом образуется каверна особой формы — в виде замочной скважины (желобообразного овала). Осложнения этого вида наиболее харак­терны для искривленных и имеющих значительный прогиб участ­ков скважин. Желоба могут образовываться при бурении в мяг­ких породах в случае отклонения оси скважины от вертикали на 2—3°. При желобообразовании возникает опасность попадания колонны бурильных труб в суженную часть выработок и ее за­клинивания, часто приводящего к обрыву бурильных труб.

Скопления рыхлого материала в стволе скважины также возникают при его обвале со стенок. Опасность прихвата при обвалах даже выше, ввиду их неожиданности. Обвалы связанны с наличием пластов глинистых пород, особенно если ими сложены крутозалегающие и трещиноватые пласты.Такие породы (глины, аргиллиты, глинистые сланцы) впитывают воду из бурового раствора, набухают и приобретают способность к скольжению и обрушению в скважину. Если обрушения происходят сразу, – то это обвалы, если же они продолжаются в течение длительного времени и мелкими порциями, то они называются осыпями. На месте обвалов или осыпей образуются расширения ствола скважины называемые кавернами

При бурении скважин довольно часто наблюдается случаи потери циркуляционной бурового раствора.

Уход бурового раствора в пласт в объеме, превышающем естественную убыль раствора в процессе бурения скважины, называют поглощением бурового раствора.

Потери бурового раствора при строительстве скважин – один из наиболее тяжелых и распространенных видов осложнений, требующих значительных затрат времени и средств на их ликвидацию.

По мимо потери раствора и сдерживание углубление скважины, поглощение способствует возникновению таких осложнений, как водо-,нефте- и газопроявления, осыпания, обвалы пород, сужение ствола скважины, которые, в свою очередь, ведут к тяжелым авариям – открытым фонтанам, прихватам колоны труб, смятию обсадных колонн и тд.

Поглощение может произойти только в том случае, если давление в столба раствора в скважине превысит предельное давление в пласте, и он начнет принимать раствор.

По интенсивности поглощения подразделяют на частичные – без потери циркуляции бурового раствора; полные – циркуляция бурового раствора отсутствует, но уровень жидкости находится у устья скважины; катастрофические – уровень бурового раствора устанавливается ниже устья скважины.

Заклинка в возникающих на стенках скважины желобах –это еще один вид прихвата, который также случается при подъеме бурильной колонны (рис. 4.1)

Рис. 4.1. Желобообразование в стволе скважины

1 – стенка скважины; 2 – бурильная труба; 3 – соединение; 4 – УБТ или колонковая труба; 5 – желоб

Желобообразование происходит при наличии значительных искривлений ствола скважины в интервалах, сложенных мягкими и средними породами. Во время подъема силой натяжения бурильная колонна 2 прижимается к стенке скважины 1 – ее висячему боку. Соединения 3 соскабливают материал, образуя желоб 5, в который погружается бурильная колонна. При каждом подъеме этот желоб становится глубже.

Колонна УБТ по своему диаметру обычно значительно превосходит диаметр замка и по этой причине попасть в желоб не может. Поэтому прихваты в желобах чаще всего имеют место в случаях, когда в бурильную колонну включают элементы, диаметр которых превышает диаметр пропиливших желоб соединений на относительно небольшую величину. Это может быть какой-либо новый (ранее не включавшийся) переводник. Иногда заклинка в желобе происходит при замене бурильной колонны на другую, большего диаметра (например 50 мм на 63.5 мм).

Образование желобов происходит при проведении спуско-подъемных работ и расхаживании бурового инструмента. При этом торцовые части соединительных элементов колонн бурильных труб (муфты и замки) прорабатывают в породе продольную желобную выработку. В зависимости от конкретных условий такая вы­работка может формироваться на стороне как лежачего, так и висячего бока ствола скважины. Ширина ее зависит от наруж­ного диаметра используемых соединительных элементов (муфт, замков).

К геологическим причинам желобообразования можно отнести наличие в разрезе пород осадочного комплекса (глины, аргиллиты, сланцы, мергели, алевролиты и т. д.), а также отложения солей. Замечено, что глубина желоба в глинах и глиносодержащих поро­дах, как правило, больше, чем в песчаниках и алевролитах. Про­цесс желобообразования не зависит от глубины скважины. Опас­ность желобообразования возрастает в породах, перемежающихся по твердости. Объясняется это ростом интенсивности искривления скважин.

К технологическим причинам желобообразования следует от­нести: недопустимо интенсивное искривление ствола скважины, об­разование перегибов, разнонаправленность искусственного искрив­ления.

На образование желобов оказывают влияние использование из­ношенного породоразрушающего инструмента, а также мероприя­тия, приводящие к росту числа спуско-подъемных инструментов, его расхождений, применение технологии, не обеспечивающей под­держание целостности ствола скважины в процессе ее углубки и проведении СПО, несоответствие конкретным условиям режима промывки, свойств промывочной жидкости, вибрации колонны бурильных труб и др.

Организационные причины образования желобов — проектиро­вание заложения искривленных участков скважин в породах, склонных к кавернообразованию, а также использование при бу­рении изогнутых бурильных труб.

Развитие желобов в стволе скважины весьма опасно в связи с возможностью возникновения осложнений в виде прихвата (за­тяжки, заклинивания, посадки) бурового инструмента, повышен­ного загрязнения ствола* скважины шламом разбуренных пород из-за ухудшения условий его выноса из скважины (накопления шлама в застойных зонах), ошибок при тампонировании, вызван­ных неправильной оценкой объема ствола скважины.

1. Снижение числа циклов СПО в резуль­тате применения технологии, обеспечивающей увеличение про­ходки на коронку, долото. В зонах, опасных по желобообразованию, следует избегать ограничений на длину рейса.

2. Необходимо применять гладкоствольные бурильные трубы, исключать при воз­можности искривление скважин в условиях, благоприятных для развития осложнения.

3. При искусственном искривлении не сле­дует допускать резких перегибов оси скважины.

При бурении на нефть и газ замечено, что если степень пере­гиба ствола скважины

Желобообразование предупреждается при работе с буровым инструментом, оснащенным набором расширителей, в некоторых случаях— протекторами.

При проектировании и бурении наклонно направленных сква­жин необходимо стремиться к плавному изменению трассы сква­жины, избегать разнонаправленности плоскостей искривления скважины. В интервалах пород, склонных к желобообразованию, следует проектировать вертикальные скважины вместо наклонных.

При разработке конструкции скважины рекомендуется преду­сматривать закрепление интервала, опасного по интенсивности желобообразования, обсадными трубами.

Недопустимы натяжения и попытки извлечения бурового инст­румента, попавшего в желоб. Не дает положительных результатов в этом случае и изменение параметров промывочной жидкости.

Методы ликвидации желобов. Эти методы сводятся в основном к разрушению желобных выработок путем разбуривания и взрыв­ными работами.

Для разрушения желобных выработок используют, как отме­чалось, расширители. В мягких и средней твердости породах ис­пользуются четырехлопастные расширители, в более твердых по­родах— расширители шарошечного типа. В практике бурения неф­тяных скважин применяется следующий набор для разбуривания: пикообразное долото, диаметр которого выбирается меньше диа­метра ствола скважины; УБТ; четырехлопастной спиральный цент-ратор с диаметром в 1,1 —1,25 раза больше ширины желоба, но меньше номинального диаметра ствола скважины; бурильная труба; еще один специальный расширитель и колонна бурильных труб.

Процесс разрушения желоба оценивают по объему и форме выносимого из скважины шлама, а также по крутящему моменту. Разбуривание желоба ведется до полного его исчезновения.

В отдельных случаях освободить заклиненную колонну буриль­ных труб в желобной выработке удается путем нажатия на нее или, более эффективно, нанесением ударов, направленных вниз.

Признаки наличия желобовчастично совпадают с признаками сальникообразования. При подъеме бурового инструмента также наблюдаются затяжки. Однако содержание твердых частиц в буровом растворе остается в рамках нормы, и вынос на поверхность крупных кусков глины отсутствует. Данные инклинометрии свидетельствуют о значительном искривлении ствола скважины. При прихватах в желобах циркуляция промывочной жидкости сохраняется.

При появлении признаков желобообразования скорость подъема в пределах опасных интервалов снижают. При нарастании затяжек подъем прекращают, инструмент приспускают вниз и затем осторожно поднимают вновь. Если затяжка возникает снова, то подсоединяют ведущую трубу и продолжают подъем с вращением и промывкой.

Картина, сходная с желобообразованием, возникает при прихвате в интервалах пучащихся пород (обычно глинистых). Разбухая под влиянием впитываемого фильтрата бурового раствора, такие породы сужают сечение ствола скважины. При спуске узкий участок преодолевают с вращением и промывкой, однако в дальнейшем за время бурения стенки скважины сужаются снова, и при подъеме призабойная компоновка бурильной колонны может оказаться прихваченной.

Рис. 4.2 Сечение скважины при прихвате бурильной колонны фильтрационной коркой

1 – проницаемая порода; 2 – фильтрационная корка; 3 – соединение бурильных труб; 4 бурильная труба

Основное отличие заклинки в пучащихся породах от заклинки в желобах состоит в том, что появление суженных участков не связано с повышенной кривизной ствола. Циркуляция при прихватах в сужениях отсутствует.

Скопления рыхлого материала в стволе скважины также возникают при его обвале со стенок. Опасность прихвата при обвалах даже выше, ввиду их неожиданности. Обвалы связанны с наличием пластов глинистых пород, особенно если ими сложены крутозалегающие и трещиноватые пласты.Такие породы (глины, аргиллиты, глинистые сланцы) впитывают воду из бурового раствора, набухают и приобретают способность к скольжению и обрушению в скважину. Если обрушения происходят сразу, – то это обвалы, если же они продолжаются в течение длительного времени и мелкими порциями, то они называются осыпями. На месте обвалов или осыпей образуются расширения ствола скважины называемые кавернами (рис. 4.2)

На рисунке показано, что при прохождении через каверну (диаметр которой иногда превышает 1 м), скорость восходящего потока жидкости многократно уменьшается. Так-как вынос шлама тем больше, чем больше скорость потока, то в каверне шлам практически перестает выноситься и происходит его накопление. Смешанный с глинистым раствором шлам образует сальник.Сальникообразованию способствует высокая вязкость глинистого раствора и липкость его корки.

Вначале сальник образуется в периферийной части каверны, но постепенно он увеличивается в объеме и сходится к центру. Вращение бурильных труб приводит к уплотнению сальника, его материал сползает вниз и перекрывает проход. Сальник затрудняет прохождение бурильной колонны, создавая “посадки” (уменьшение показаний индикатора веса) при спуске и “затяжки” (рост показаний) при подъеме. Если процесс нарастания сальника не прекратить, то в конечном итоге затяжки и посадки приводят к прихвату в сальнике во время спускоподъемных операций. При таких прихватах циркуляция промывочной жидкости обычно невозможна.

Рекомендуемая литература: Осн. 1.с. 238-245

1) Причины возникновения желобов

2) Процесс возникновения каверн

3) Геологические причины возникновения желобов

4) Технологические причины желбообразования

Источник

Petroleum Engineers

Вы здесь

Борозды или каверны в скважинах

может нижняя часть ствола присыпана, а зонд по мере продвижения вращается.
заметен ли подобный эффект в других методах?

Зонд вращаться не может, кратаж идет на трубах, а их просто поднимают без вращения.
На других методах тоже просматривается, например на нейтронном каротаже, а он как известно тоже на каверны реагирует

Что же вы тогда измеряете?

Итак, выслушав различные мнения, прихожу к следующему:
Если в скважине используется отклонитель, то для бурения участков без набора угла необходимо подкручивать ротором. Если ротор вращается постоянно, то скважина получается прямая. Если ротор подкручивают на определенное количество градусов через определенный промежуток глубины (

1 м), то скважина получается зигзагообразной (при подкручивании на 180 градусов) либо винтообразной (при подкручивании, например, на 90 градусов).
Прибор ВИКИЗ при каротаже лежит на «нижней» стенке скважины. Нижняя стенка зигзагообразной скважины имеет следующую форму (схематично, вид с боку):
\/\/\/\/\/\/.
Нижняя стенка винтообразной горизонтальной скважины, если на неё смотреть сбоку, имеет следующую форму:
_ _
\_/ \_/ \_/

То есть, говоря грубо, стенка скважины имеет бугорки и впадинки. Так как прибор длинный, он лежит на бугорках, а расстояние между впадинками и прибором заполнено высокопроводящим буровым раствором. При движении зонда по скважине он то прижат к стенке (на бугорках), то не прижат (когда движется над впадинками). По моим оценкам расстояние от впадинки до прибора составляет несколько сантиметров.

Моделирования сигналов ВИКИЗ для подобных ситуаций не проводилось. Но имеются результаты моделирования для похожей ситуации: прибор лежит на стенке скважины, на которой имеется несколько каверн. В данной ситуации, если скважина высокопроводящая, то оказывается, что каверны могут существенно искажать сигнал.

Для подтверждения или опровержения описанного предположения требуется проанализировать данные ВИКИЗа совместно с данными телеметристов, а именно с данными о положении «лица инструмента» (тулфэйса). Кто бы такие данные ещё предоставил?)

Теперь прошу обсудить написанное. Если вопросы «скользкие» или не интересные для широкого круга, то прошу в «личку».

[quote name=’Fraky’ date=’16.3.2009, 16:49′ post=’21886′]
Здравствуйте! Проблема такая: Диаграммы ВИКИЗ (электромагнитный метод ГИС) в горизонтальных скважинах довольно часто имеют форму синусоиды с достаточно большой амплитудой.

Есть ли какие данные по тектоническим стрессам и/или связанным и ними трещиннами?
Работал с горизонталками, в скважинах с углом наклона более 45 град методы сопротивлений требуют коррекций за падение пластов и т.д.

Источник