Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № -

9 УСТРОЙСТВО ВОДОПРИЕМНОЙ ЧАСТИ СКВАЖИНЫ

Конструкция высокодебитных водозаборных скважин подразумевает устройство гравийной обсыпки вокруг фильтровой части. С целью возможности проведения работ по гравийной обсыпке фильтровой зоны необходимо проведение определенного объема работ по расширению водоносного интервала и созданию в нем каверны.

Перед началом расширения скважина промывается технической водой до

относительного осветления.

Расширение начинается на 2 м ниже и заканчивается на 2 м выше интервала установки фильтров. Расширение производится снизу вверх, в два этапа: на первой, затем на второй скоростях вращения.

Первый этап расширения производится на технической воде и заключается в механической декольматации интервала вскрытого на всю мощность водоносного горизонта, расположенного ниже интервала сооружения водоприемной части скважины.

На втором этапе, непосредственного расширения скважины, в условиях падения скорости восходящего потока в расширенном интервале, для поддержания несущей способности промывочного агента допускается применение КМЦ. После каждого этапа расширения скважина промывается до прекращения выноса кольматанта и пластового песка.

Впроцессе расширения интервала сооружения гравийного фильтра мелкая, пылеватая фракция пластовых песков транспортируется на поверхность потоком промывочной жидкости. Более крупная фракция оседает в декольматированный интервал вскрытого на всю мощность водоносного горизонта.

После окончания формирования расширенного контура водоприемной части, расширитель, на форсированных режимах промывки забуривается в осевший на забой песок средне-крупнозернистой фракции до кровли нижнего водоупора. На форсированных режимах промывки, первой скорости вращения бурового инструмента и расхаживанием по всему интервалу вскрытия, формируется канал, с более высокими фильтрационными характеристиками из средне-крупнозернистых песков невымываемой фракции.

Интервал расширения ствола скважины составляет до 20 метров, длина фильтрующей части не превышает 15 метров.

Впроцессе монтажа «впотай», фильтрующая часть колонны подвешивается в середине интервала расширения, затем обсыпается гравием. Расширенная водоприемная часть скважины с сооруженным гравийным фильтром, посредством канала

свысокими фильтрующими характеристиками, имеет непосредственную гидравлическую связь со вскрытым на всю мощность водоносным горизонтом, обеспечивая высокую

Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № -

степень совершенства вскрытия.

Конструкция фильтров

Всоответствии с заданием на проектирование проектом предусматривается применение каркасно-стержневых Фильтров типа «Джонсон» состоящих из перфорированного несущего (силового) каркаса и собственно фильтроэлемента.

Конструкция перфорированного несущего (силового) каркаса разработана по условию принудительного распределения фильтруемого потока по длине фильтра. Перфорация играет роль своеобразного дросселя, не позволяющего фильтровому потоку ориентироваться на путь наименьшего гидравлического сопротивления, т.е. определено пограничное соотношение суммарной площади перфорированных отверстий к внутренней (в свету) площади перфорированного каркаса, при котором перфорация перестала бы играть роль распределительного дросселя, и стала бы действительно серьезным местным сопротивлением.

Вкачестве фильтроэлемента принят проволочный фильтр с проволокой треугольного сечения. Для образования каркаса стержни располагают по образующей патрубков и соединяются внахлест электросваркой. Опорные пояса, которые устанавливают для придания стержням необходимой жесткости при монтаже каркаса, изготавливают из стальных колец. После этого на каркас наматывается профилированная нержавеющая проволока равнобокого трапецеидального сечения размером 2,0х1,5х1,5мм марки 12х18 Н10Т, пропущенную через волочильную установку с шагом намотки 0,1-2мм в зависимости от фракционного состава песков водоносного горизонта. Неоднократное нанесение полимера на металлические стержни позволяет избежать необходимости сварки нержавеющей проволоки с каркасом. В процессе намотки при профилировании проволоки происходит вплавление ее в полимерное покрытие, вследствие чего исчезает вероятность смещения проволоки и необходимость пропайки. Поверхность фильтра, контактирующая с породой, получается гладкой, без впадин около щелей и выступов между ними, отсутствует форма «клина», как в случае с проволокой круглого сечения, что ведет к кольматации. В процессе откачки такая поверхность щели не способствует цементации и уплотнению породы вблизи фильтрующей поверхности. А наоборот, стимулирует вынос частиц, меньших по размеру ширины щели. И очищение прифильтровой зоны от шлама, мелких фракций и кольматантов.

Гидравлическое сопротивление фильтра с профилированным сечением обмотки меньше, чем с круглым, не только из-за большей проницаемости контактной зоны фильтрующей оболочки с породой. При прохождении потока через щель, имеющую в поперечном сечении форму расходящегося внутрь каркаса насадка, струя в момент

вхождения в щель сжимается. Максимальное сжатие струи наблюдается не у

Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № -

фильтрующей поверхности, а на расстоянии 1-2 мм от нее внутрь. В интервале потока, характеризующегося минимальным сечением, скорости струи максимальны. С увеличением скорости, согласно уравнению Бернулли, уменьшается статическая составляющая и по аналогии со струйными аппаратами возникает вакуум. Вакуум также возникает между фильтрующей поверхностью и сечением максимального сжатия струи. На величину вакуума влияет сопротивление фильтра из профилированной проволоки меньше, чем круглой, в контакте с водной средой.

Размер межвитковой щели (скважность) определяется по условию обеспечения допустимых скоростей притока в фильтроэлемент.

Спуск фильтровой колонны

Фильтровая колонна собирается и фиксируется хомутом на роторе. Внутрь спускаются штанги, наворачивается левый переход. На последней штанге установлен скользящий гравийный замок. Устье фильтровой колонны перекрывается. Дальнейший спуск фильтровой колонны производится на буровых штангах.

Фильтра устанавливаются в расширенном интервале водоносного горизонта. При необходимости, посредством обратного клапана фильтра вымываются в невымытый после расширения шлам на глубину, не превышающую длину отстойника. Отворачивается левый переход, инструмент приподнимается на 20-30 см, но так, чтобы замком штанги не приподнять скользящий гравийный замок над устьем фильтровой

колонны.

При штатном развитии ситуации фильтровая колонна на штангах завешивается в интервале продуктивного пласта. Включается промывка. Техническая вода через буровые трубы, обратный клапан в отстойнике фильтровой колонны попадает на забой и направляется к устью скважины. Начинается обсыпка фильтровой колонны в восходящем потоке.

Формирование гравийного фильтра

Предварительный подбор фракции гравия осуществляется исходя из заданного коэффициента межслойности по отношению к усредненной фракции пластового песка.

Окончательный подбор гравия произведен по условию долговременной эксплуатации без снижения рабочих характеристик водоприемной части. За основу взят постулат о необходимости экранирования частиц пластового песка по внешнему контуру гравийной обсыпки. Вместе с тем, минимально возможные гидравлические сопротивления обеспечиваются при плавном возрастании крупности гравия от пластового песка стенок скважины до поверхности проволочного фильтра.

Применяемая комплексной технологией методика позволяет укладывать обсыпаемый композитный гравий по степени увеличения фракционной крупности от стенок скважины к поверхности проволочного фильтра.

Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № -

При средней фракции пластового песка 0,1- 0,15 мм, к эксплуатации принят гравий фракции 0,8-1,25 мм (коэффициент межслойности к пластовому песку 8-12).

Разработанная конструкция водоприемной части и схема намыва гравийной обсыпки в скважину, на первом этапе формирования гравийной обсыпки предусматривает направление потока перпендикулярно оси сооружаемой скважины и ориентирована на нижнюю часть фильтра (обрез промывочных труб в отстойнике).

В процессе намыва гравия, в момент, когда отстойник обсыпан и начинается обсыпка фильтрующей части, происходит изменение направления потока. Более мелкая фракционная составляющая обсыпки относится потоком на периферию, к контакту с пластовым песком, основная фракция, под воздействием потока, при оседании относится на некоторое расстояние от поверхности проволочного фильтра, где формирует кольцевой вал с углом естественного откоса, равному углу естественного откоса принятого к эксплуатации гравия в жидкости. В этот момент и происходит переориентация направления потока на угол, равный углу естественного откоса. В результате, более крупная часть засыпаемой фракции, имея наименьшее отклонение под действием потока, скатившись по естественному откосу, укладываются на границе проволочный фильтр - гравий, более мелкая формирует кольцевой вал, мелкая фракция транспортируется на контакт с пластовым песком. Таким образом, в горизонтальном разрезе происходит фракционированная укладка гравия с уменьшением крупности от поверхности фильтра на периферию, обеспечивая минимально возможные гидравлические сопротивления при эксплуатации.

При неизменности режима промывки и процентного содержания водогравийной смеси, процесс формирования гравийного фильтра остается неизменным.

В момент перекрытия обсыпаемым гравием водоприемной части, возрастает давление внутри фильтровой колонны. Приподнимается скользящий гравийный замок, происходит перераспределение направления движения потока.

Промывочная жидкость циркулирует внутри фильтровой колонны по направлению от отстойника, через фильтры, в глухую часть фильтровой колонны, через приподнявшийся скользящий гравийный замок, во внутреннюю часть эксплуатационной колонны. Обсыпание глухой части фильтровой колонны, во избежание пробкообразования производится при сниженной концентрации водогравийной смеси.

При обсыпании гравием следует неукоснительно соблюдать технологические режимы восходящего потока и характеристики промывочной жидкости.

Превышение скорости восходящего потока приводит к пробкообразованию, недохождению гравия на интервал сооружения гравийного фильтра, активной турбулентности в расширенном интервале, обрушению, размыву стенок скважины и, как следствие, формирование прямого канала пластовый песок - проволочный фильтр,