Способ сооружения бесфильтровых скважин

Способ сооружения бесфильтровых скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0 fl И С A Н И Е (и)874991

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическии

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ау (22) Заявлено 03. 12. 79 (21) 2871503/22-03 с присоелинением заявки № (23) Приоритет (51)м. Кл.

Е 21 В 43Я8

Рзаударстеанный каиитет

СССР на делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.10,81. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 26. 10. 81 (53) УДК 622.245. (088.8 ) Ф

А, Ф. Мосев, В, Г. Скобеев, Е. А. Ч вонцев и В. П. Рыбйн

-i;, 1 ° й:".

1

Р ( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ БЕСФИЛЬТРОВЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам сооружения бесфильтровых скважин, и может найти применение для добычи жидкостей, газов или растворимых веществ через скважины.

Наиболее эффективно сооружать бесфильтровые скважины в тех случаях, когда над продуктивным водоносным горизонтом залегает мощная и прочная водоупорная кровля, а водоносный горизонт является высоконапорным. При недостаточно прочной кровле водоносного горизонта ее закрепляют различными способами.

Известны способы сооружения бесфильтровых скважин, заключающиеся во . вскрытии продуктивного горизонта скважиной, образовании водоприемной воронки. Для упрощения устойчивости кровли. продуктивного водоносного ) горизонта башмачная часть обсадкой колонны цементируется, а для лучшей связи цемента с обсадной колонной последняя выполнена с ребристой поверхностью (1).

Недостатком известного способа является незначительная площадь искусственной кровли, что не позволяет образовывать водоприемные воронки больших размеров в связи с тем, что при этом кровля будет обрушаться или оседать в воронку и кольматировать ее глинистыми частицами. Данное условие снижает эффективность сооружения бесфильтровых скважин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сооружения бесфильтровых скважин, включающий проходку и обсадку скважины, вскрытие водоносного горизонта и образование водоприемной воронки с закреплением ее кровли(21.

Недостатком известного способа является то, что поддержание кровли сжатым воздухом не обеспечивает достаточной прочности и надежности крепления кровли, так как возможно отсла874991 ивание и падение отдельных кусков породы кровли, которые загрязняют во- доприемную воронку. Кроме того, потребность в постоянном наличии компрессора и контроля за его работой удорожает реализацию известного cIIo саба.

Цель изобретения — повышение устойчивости кровли над водоприемной воронкой посредством обеспечения ее надежного закрепления.

Поставленная цель достигается тем, что после создания водоприемной воронки ее засыпают песком, угол естественного откоса которого меньше угла естественного откоса песка водоносного горизонта, затем в свободное пространство между песком и кровлей нагнетают твердеющий материал, например цементный раствор, после затвердения которого засыпанный песок удаляют из водоприемной воронки, Кроме того, водоприемную воронку засыпают песком, угол естественного . откоса которого связан с углом естественного откоса песка продуктивного горизонта соотношением. - 2= 5 — 20, где .1 — угол естественного откоса засыпаемого песка; 2 - угол естественного откоса песка водоносного горизонта.

На фиг. 1 показана засыпка водоприемной воронки песком; на фиг. 2— закрепление кровли закачкой цементного раствора в полость между кровлей, водоносного горизонта и песком, и

Ф подъем песка на поверхность.

Сооружение бесфильтровой скважины осуществляют с .педующим образом.

Скважиной 1 вскрывают водоносный горизонт 2 и в нем создают, например, с помощью эрлифта водоприемную воронку

3 под кровлей .4. После создания водоприемной воронки 3 через обсадную колонну 5 или дополнительный став труб (не показан) в водоприемную воронку 3 засыпают песок 6, угол естественного откоса 1э,1 которого меньше угла естественного откоса J3@ песка водоносного горизонта 2, При засыпке в водоприемную воронку 3 песка с углом естественного откоса Pg < Pq в водоприемной воронке 3 под кровлей 4 образуется полость 7, объем и форма которой зависит от соотношения углов.

Разность углов естественного откоса песка продуктивного горизонта, и засыпаемого песка P g выбирается из условия устойчивости создаваемой искусственной кровли. Чем меньше разность, тем устойчивей создаваемая искусственная кровля, так как увеличи - вается опорная поверхность искусственной кровли на песок продуктивного горизонта. Чем больше эта разность, тем менее устойчива создаваемая искусственная кровля, Как правило, бесфильтровые скважины сооружаются в продуктивных горизонтах, пески которых имеют угол естественного откоса f3 о в пределах 10-30, . При плывунных песо ках с P = 10 образованную воронку можно засыпать песком с Р не больше о

5, при использовании песков с f3 больше 5 воронка заплывает. о 2

Если песок продуктивного горизоно та имеет Ь.1 больше ) О, например 30 то разность )Ь4и, также не может быть меньше 9, так как в противном случае резко падает производитель-. ность скважины в связи с тем, что диаметр воронки приближается к диа25 метру ствола скважины, о

При,1- р< больше 20 искусственная кровля становится неустойчивой, так как опорная поверхность становится недостаточной для поддержания кров30 ли.

Таким образом, исходя из условия устойчивости искусственно создаваемой кровли и производительности скважины, выбор разности P - в пределах 5— о

20 является наиболее рациональным.

Для снижения расхода цемента и повьппения качества цементировочных работ песок 6 в водоприемную воронку

3 засыпают с таким расчетом, чтобы

40 вершина конуса засыпаемого песка располагалась на уровне залегания кровли 4 водоносного горизонта 2. Определяют положение уровня песка 6 в водоприемной воронке 3 при помощи гидрогеологического щупа или ставом труб,. через который засыпают песок 6.

После того, как часть водоприемной воронки 3 заполняют песком 6, че рез обсадную трубу 5 или став труб, 50 опущенный в обсадную трубу 5, или через затрубное пространство в свободное пространство 7 между геском 6 .и кровлей 4 закачивают цемент 8, который заполняет свободное пространство

7 и затрубное пространство обсадной колонны 5

После затвердения цемента 8 вы,мывают, например, при помощи эрлифта песок 6 из водоприемной воронки 3.

874991 6 лонну или став труб, расположенный за обсадной колонной, закачивают цементный раствор в количестве

,1,3м+ хН= 52м где Н вЂ” длина обсадной колонны, 100 м

0 и..d — - соответственно диаметры скважины и обсадной колонны.

После затвердевания цемента разбуривают цементную пробку и насыпанный песок вымывают на поверхность эрлифтом.

После этого скважина готова к эксплуатации.

Способ образования бесфильтровой

15 скважины, по сравнению с известными способами обеспечивает возможность сооружения бесфильтровых скважин в геологических условиях, где недостаточно мощная кровля водоносного горизон2О та или породы кровли обладают недостаточной прочностью, повышает надежность закрепления кровли водоносного горизонта над водоприемной воронкой увеличивает срока службы скважин.

Формула изобретения

45 „-Р- 5 .20о

В результате кровля 4 водоносного горизонта 2 закрепляется и надежно поддерживается искусственной кровлей

8 (фиг.2), которая опирается частью своей поверхности до точки 9 о песок водоносного горизонта 2, тем самым препятствует обрушению кровли 4 и цемента в полость водоприемной воронки 3.

Пример. Для сооружения бесфильтровой скважины в водоносном ° пласте мощностью 10 м и глубиной залегания последнего 100 м кровля которого представлена глинами мощностью 6 и, над которыми залегает песчанный пласт мощностью 30 м, песок водоносного горизонта — среднезернистый с углом естественного откоса 30 тангенс угла внутреннего трения пород кровли 0,78, вскрывают водоносный горизонт скважиной диаметром

295 мм до глубины 100 м. В скважину опускают обсадную колонну иа глубину 100,5 м из полиэтилейовых труб диаметром 210х18. Через обсадную колонну на забой скважины опускают эрлифт и откачивают песок водонос.ного горизонта. Объем воронки определяется по фактическому количеству выносимого песка.

ЧИК =V -3 hRL

3 3. .где V> объем вынесенного песка, м

К вЂ” коэффициент разрыхлеиия песка 1,25;

3S

R - радиус основания конусной воронки, м — глубина воронки, м;

VS — объем воронки.

Для образования воронки с.радиусом 4g

2 м и глубиной 1,2 м объем ее составляет.

Э

1/3 х 3,14 х 4 х 1,2 х 1,25=6,3 м

При этом время ее формирования onpepesxaevcs ч б,э ц кой =6 3 ч где Q, — йроизво {ительность откачки эрлифтом, м /ч;

3 — количество песка в пульпе, 207.

После образования воронки в нее че" рез обсадную колонну засыпают песком тонкозернистый с углом естественного откоса 10 . Вершина (уровень) конуса песка расположена на глубине 100 м.

Объем засыпанного песка 5 м .В образованную полость, равную (6,3-5) = 1,3 м, через обсадную ко1. Способ сооружения бесфильтро,вых скважин, включающий проходку и обсадку скважины, вскрытие водоносного горизонта, создание в приемной части скважины водоприемной воронки с закреплением ее кровли, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости кровли посредством обеспечения ее надежного закрепления, после создания водоприемной воронки ее засыпают песком, угол естественного откоса которого меньше угла естественного откоса песка водоносного горизонта, затем в свободное пространство между кровлей и песком нагнетают твердеющий материал, после затвердения которого засыпанный песок удаляют иэ водоприемной воронки;

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что водоприемную воронку засыпают песком, угол естественного откоса которого связан с углом естественного откоса песка продуктивного горизонта соотношением где Р.1 †.угол естественного откоса засъшаемого песка;

12. — угол естественного откоса песка водоносного го-! ризонта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

874991

1. Авторское свидетельство СССР

М- 153261, кл, Е 21 В 33/138, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

HP 614215, кл. Е 21 В 33/138, 1977 (прототип) Фиг.1

874991

Составитель Е. Молчанова

Редактор Н. Лазаренко ТехредМ.Рейвес КорректорА. Ференц

Ч

Заказ 9284/55 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент" ° r. Ужгород, ул. Проектная, 4