Восстановление скважин

Способы ремонта скважин на воду подбираются с учетом результатов анализа исходных параметров (конструктивные особенности, степень изменения свойств кольматирующих отложений и др.). После того, как способ был выбран, определяется технология, которая включает контроль процесса работ по восстановлению, а также оценку их действенности.

Когда коэффициент фильтрации и количество удаленного шлама являются переменными характеристиками, контроль обработки для всех этих способов отличается универсальностью. Грамотнее всего получать данные параметры в ходе обработки.

В частности, при обработке способом реагентной ванны при определении водопроницаемости могут использоваться сведения об особенностях снижения уровня в ходе каждого последующего налива. Гидродинамическая схема при этом такая же, как при экспресс-наливе. При циклическом задавливании реагента за контур фильтра также организуется экспресс-налив.

Когда обработка водопроводимости стабилизируется в каждом цикле, это служит критерием конечного этапа обработки. С точки зрения гидродинамики такое определение водопроводимости правомерно, но решить данный вопрос с наибольшей точностью позволили исследования, в которых использовались контролируемые параметры.

Обработка опытных данных происходила с помощью эталонных кривых. Наблюдения показали тесную взаимосвязь между коэффициентом фильтрации, восстановления уровня, а также концентрации растворенного железа. Из этого можно сделать вывод, что в качестве надежного контролирующего показателя возможно использования любого из этих параметров. Однако более простым для определения является время восстановления уровня.

В случае импульсного действия (электрогидроудар, имплозия, взрыв ТДШ, пневмовзорыв) контроль обработки можно осуществлять по образовавшемуся шламу, который накапливается в фильтре или в шламосборнике.

Способ контроля над процессом обработки носит косвенный характер: за счет него происходит фиксирование доли шлама, удаляемой с внутренней полости и из отверстий фильтра. Количество разрушаемого в прифильтровой зоне кольматанта не учитывается в процессе обработки, поэтому эффективного контроля импульсной обработки не существует. Чтобы оценить эффективность восстановления скважины, следует проводить экспресс-опробование или прокачать скважину. В приоритете же – совмещение этих двух способов.

Дискретный импульсно-реагентный метод предполагает проведение контроля по тому, как изменяются концентрации кольматанта в реагенте и концентрации самого реагента.

Виброреагентный метод связан с использованием такого параметра, как амплитуда гидродинамического давления. По мере того, как кольматант разрушается, а водопроницаемость фильтра и прифильтровой области повышается, происходит уменьшение амплитуды импульсов гидродинамического давления. В случае же фиксированных параметров источника, вызывающего колебания, наименьшая амплитуда равна моменту, когда восстанавливается водопроницаемость фильтра и прифильтровой области.

Из этого следует, что оценивая эффективность способов восстановления дебита, необходимо на первом этапе учесть возможность его восстановления до исходного состояния. Второе – проведение оценки на основе:

• обобщенного сопротивления фильтра и прифильтровой области;
• удельному дебиту в случае равного снижения уровня до и после восстановления;
• коэффициенту фильтрации в области скважина-пьезометр.

Оценить декольматацию фильтра мощно способом расходометрии. Но она предполагает наличие первичных сведений о распределении вертикального водопритока. Оценка восстановления скважин может производиться по экспресс-методике: налив, оттартовывание, возмущение подкачкой газа.

Как определить, подлежит ли скважина ремонту?

В ходе обработки реагентами материал фильтров подвергается неблагоприятному влиянию используемых реагентов, а также кольматанта. Обезопасить материал от этого можно путем ингибирования или ввода соответствующих реагентов. Импульсное воздействие, как правило, не поддается простому регулированию, предельные же амплитуды давления вместе с частотными параметрами буквально до недавнего времени были неизвестны. Значимость при этом имеют как предельные нагрузки на фильтр-каркас, так и особенности деформации.

Пригодна ли скважина к ремонту в случае импульсного воздействия?

При декольматации воздействие импульсного типа производится путем последовательной передачи давления на столб воды и фильтр скважины. Этот импульс представляет собой ударную или акустическую волну, сопровождающуюся переходными процессами. Ударная волна образуется посредством быстрого энергетического потока.

Вместе с тем, в качестве разрушителя могут выступать и газы, имеющие свойство расширяться. Все действующие факторы в полном объеме проявляются в ходе взрыва взрывчатых веществ. Наибольшую опасность для каркаса фильтра представляет ударная волна, газы же воздействуют на каркас и гравийную обсыпку.

По результатам исследований воздействия на фильтр были выведены следующие данные: наибольшее давление создается в случае взрыва ТДШ. Электрогидроудар создает давление в пределах от 10 до 12 Мпа, а пневмовзрыв – от 5 до 6 Мпа.

Давление (МПа) на внутреннюю стенку фильтра при взрыве в скважине ТДШ

Таким образом, оценивая пригодность фильтра к ремонту и способы восстановления путем воздействия импульсами, следует опираться на предельные нагрузки при взрыве ТДШ.

Допустимое давление на фронте ударной волны в зависимости от конструкции

Если срок эксплуатации скважины достиг 2-хлетнего периода и более, вероятность выхода фильтра из строя в разы повышается. Рассчитывая импульсное воздействие, следует оставлять значительный запас для параметров прочности фильтров, которые влияют на результат работ по восстановлению. При невозможности этого, применяются другие способы обработки, которые не оказывают сильного влияния на прочность.

Восстановление скважин вибрационным воздействием

Освоение скважин и их декольматация происходит с использованием методов:

1. Низких частот – вибрация с частотой от 8 до 12 Гц и амплитудой давление от 0,2 до 0,4 Мпа;
2. Электровибрации – частота от 10 до 50 Гц, амплитуда от 0,5 до 0,8 Мпа.

Из этого можно сделать вывод, что восстановление вибрацией происходит при меньшем давлении, чем при импульсных способах, поэтому не является разрушающим для фильтра.

При методе низких частот проявление резонансного режима практически сводится к нулю, поскольку колебания фильтров происходит с собственной частотой в границе от 50 до 350 Гц. При методе электровибрации может возникнуть резонансный режим, однако перепад давления при этом умножается на 2, не переходя границу в 1,0 – 1,6 Мпа.

Рис. 2. Лабораторная установка для изучения влияния вибрации на фильтрационные свойства грунтов и кинетику растворения кольматанта: 
1 — вибратор; 2 —напорный бак; 3 —рабочий орган; 4 — пьезометры; 5 — скважина; 6 — рабочий орган вибратора; 7 — фильтрационная труба; 8— мерный бак.

Рис. З. Изменение коэффициента фильтрации kifko песков во времени при низкочастотном вибрационном воздействии: а — без разуплотнения; 1 2, 3, 4 — кривые соответственно для пьезометров 3—2 и 2—1, 5—4, 6—5, 4—3; б—с разуплотнением; 1, 2, 3 — кривые соответственно для пьезометров 2—1, 3—2 и 4—3

К отличительным особенностям вибрационного воздействия относится:

• уплотнение пористой среды;
• разжижение и изменение суффозионных характеристик пород.

Данные процессы требуют особого внимания в процессе изучения пригодности к ремонту гравийных фильтров.

То, как на особенности фильтрации песков воздействует вибрация низкими частотами, изучалось в ходе экспериментов. Так, вибрационное гидродинамическое воздействие осуществлялось в течение 10 минут, при этом использовалось 2 типа песка: с неоднородными частицами и с однородными. Песок помещался в фильтрационную трубку слоями и уплотнялся. Изменение коэффициента фильтрации песков обоих типов оказалось практически равным.

Наибольшее уплотнение происходило вблизи источника вибрации. Аналогичная тенденция наблюдается и в случае варьирования вибрационных частот в пределах 6,8 – 14,5 Гц и при смене амплитуды колебаний. Наибольшее сокращение водопроницаемости песка меньше 35%. Если же исключить области разуплотнения, то фильтрация будет не более 7 – 15%. Подобный итог был получен и при экспериментах с электровибрационным воздействием.

Что касается изменения частот в пределах от 5 до 200 Гц, то такие условия слабо влияют на варьирование фильтрации и длительность ее стабилизации. Во время электровибрационного воздействия (аналогично тому, как это происходит при вибромеханическом воздействии), коэффициент фильтрации несильно уменьшается и достигает уровня не более 15%. Значительное уменьшение водопроницаемости гравия в результате попадания в его поверхность частиц песка (речь идет о фильтрах с прифильтровой зоной) наблюдается в том случае, когда коэффициент межслойности превышает 10.

Рис. 4. Изменение коэффициента фильтрации во времени при электровибрационном воздействии:
1 — для песков; 2 — для системы лесок — гравий; 3 — для гравия.

Разновидности способов восстановления скважин

Цель восстановительных работ заключается в удалении кольматанта снаружи фильтра и прифильтровой области. Для восстановления дебита очистка внутренней полости фильтра обладает низкой эффективностью.

Рис. 1. Классификация методов восстановления дебита скважин на воду.

В зависимости от типа влияния на фильтр и гравийную обсыпку выделяют следующие восстановительные способы:

1. Реагентные. Реагенты, которые поступают в прифильтровую зону, растворяют кольматирующий осадок.
2. Импульсные.

Внутри фильтра и в прифильтровой зоне создается мгновенный перепад давления, в результате которого образуется разная по силе ударная нагрузка, а также фильтрационные потоки переменного направления.

Ударные и фильтрационные воздействия вместе являются разрушительными для кольматирующего осадка и фильтра. Ввиду такого результата, простоты эксплуатируемого оборудования и отсутствия трудоемкости данные способы пользуются наибольшей популярностью. Восстановление дебита производится путем взрыва торпед, электрогидравлического удара, имплозии и пневмовзрыва. Подобное действие на скважину оказывает прокачка эрлифтом, свабирование, создание взрывной газовой смеси.

Не менее частое применение находит импульсный метод с электрогидравлическим ударом, которое производится серийно выпускаемым оборудованием. Имплозионное воздействие используется реже.

3. Импульсно-реагентные.

Максимальную эффективность можно получить путем сочетания двух вышеуказанных методов. Все потому, что создается равномерная водопроницаемость пород в вертикальной плоскости в прифильтровой области и развитой поверхности кольматирующего осадка при воздействии импульсами.

Разработка их была произведена под руководством ВНИИ ВОДГЕО в целях восстановления использовавшихся в течение долгого времени скважин или же скважин с неоднородной прифильтровой областью. Иные способы восстановления не приносили хороших результатов. Сочетание же импульсных и реагентных методов позволило улучшить извлечение кольматанта.

В свою очередь данный способ делится на три вида:

• Производство взрыва ТДШ, пневмовзрыва и электрогидроудара и реагентная обработка;
• Реагентная обработка и дискретное импульсное воздействие;
• Реагентная обработка и невысокое по интенсивности импульсное воздействие, но с вибрационными свойствами.

Увеличить интенсивность растворения кольматанта, а также улучшить извлечение отложений можно, подогрев растворитель, когда происходит реагентная или импульсно-реагентная обработка. Для этого также в скважину подаются вещества, которые вступают в реакцию с растворителями и создают сильный эндотермический эффект с высоким уровнем тепловыделения.

Ознакомиться со скважинными насосами Вы можете в нашем каталоге.