Ремонт скважин

Необходимость в проведении ремонтных работ на артскважинах возникает в связи с уменьшением их дебита, ухудшения качества воды в ходе эксплуатации, появлением процесса пескования, приводящего к заиливанию скважины и выходу из строя водоподъемного оборудования.

Также наиболее частой причиной проведения ремонтных работ является обрыв водоподъемного оборудования, вызванный его частичным или полным износом в результате длительной эксплуатации, применения нестандартного инструмента и недостаточной квалификации обслуживающего персонала и специалистов ремонтных бригад, выполняющих работы по замене погружных артезианских насосов.

Ухудшение качества отбираемых подземных вод может быть связано с перетоком воды из выше эксплуатируемых водоносных горизонтов из-за износа обсадных труб колонн или из-за нарушения герметичности сальниковых устройств и затрубной цементации. В этом случае скважина может заиливаться песком, проникающим через образовавшиеся свищи, трещины и разрывы в колонне обсадных труб.

Снижение дебита - распространенный дефект, требующий принятия срочных мер. Прежде всего необходимо установить разновидность водоподъемного оборудования, проверить соответствие действия погружного насоса его характеристике, т.е. паспортным данным. Далее необходимо проанализировать и проверить состояние водоподъемных труб.

Довольно часто наблюдаются случаи практически полного зарастания сечения труб железистыми отложениями, что, как правило, сопровождается и зарастанием фильтра, интенсивно проявляющимся с его внутренней стороны. При этом могут образовываться пленки различной толщины. По мере увеличения толщины пленок они могут под действием силы тяжести отрываться и оседать в отстойнике или на забое. Наконец, дебит скважины может снижаться из-за зарастания внутренней поверхности фильтра (уменьшение размера отверстий, вследствие отложения в них различных минерализированных осадков).

В зависимости от выявленных причин устанавливают преобладающие причины снижения дебита, назначают вид ремонтных работ и принимают технологию их проведения.

Фильтры и внутренние поверхности обсадных колонн очищают от рыхлых осадков после небольшого срока эксплуатации (1 - 3 года).

Для чистки скважины разработаны различные конструкции металлических ершей и скребковых устройств.

Ерши представляют собой металлическую болванку длиной 0,5-1,0 метра на которой радиально закреплен отрезок стальной проволоки диаметром 0,5-1,5 мм, еще лучше, когда вместо проволоки навивают по всей длине стальной трос до диаметра, соизмеримого с диаметром обсадных труб и фильтра. Иногда ерши комбинируют с наконечниками, через которые подается под большим напором вода, которая выбрасывается из отверстий, размывая осадки.

Скребки изготавливают из стальной трубы длиной 3-4 метра, диаметр которой на 100 мм меньше внутреннего диаметра обсадных труб и фильтра скважины.

К верхнему концу трубы приваривается металлический штырь для крепления троса, а нижний конец трубы разрезается на 4-6 полос, которые отгибаются до внутреннего диаметра колонн. Чистка происходит при опускании скребка внутри колонны сверху вниз за счет тяжести инструмента, скребками нежелательно чистить поверхности труб, сильно разрушенные коррозией. Иногда для улавливания шлама под скребками или ершом подвешивают заглубленную трубу-ловушку для сбора осадочных отложений. Применение ловушки существенно сокращает последующую эрлифтную прокачку для удаления шлама из отстойника или с забоя скважины.

Широко применяется для чистки скважины метод свабирования. Сваб (стальной диск на переходной штанге, снабженный резиновым клапаном) устанавливается на нижнем конце бурильной трубы. При движении сваба вверх перекрываются отверстия в диске, что создает разрежение в фильтре скважины, способствующее разрушению рыхлых пород кальматирующих внутреннюю поверхность и отверстия фильтровых колонн.

Промывку фильтров осуществляют также через бурильную колонну, присоединенную к обратному клапану, установленному в нижней части фильтровой колонны. При этом способе вода, двигаясь по пути наименьшего сопротивления, проходит внутрь фильтровой колонны и промывает ее. Также для чистки скважин (фильтровых колонн) применяются пульсационные (прерывистые) откачки фильтром или насосом, оборудованным устройством для его частой автоматической остановкой и пуском. При такой откачке создаются гидравлические удары и за контуром фильтра образуются скорости, превышающие эксплуатационные. С помощью таких ударов создается резкое и мгновенное перемещение воды в скважине и прифильтровой зоне, что приводит к разрушению осадков, закупоривающих проходные отверстия фильтров.

Существует также гидравлический и еще несколько других методов чистки фильтров, в т.ч. восстановление дебита реагентным методом.

По механизму растворения кальматирующих соединений реагенты могут быть разделены на нейтрализаторы, восстановители и комплексообразователи. Они могут быть жидкими, твердыми (в порошкообразном или гранулированном виде) и газообразными.

К реагентам-нейтрализаторам относятся кислоты, в результате реакции которых с кальматирующими соединениями образуются растворенные соли, вода и газообразные продукты реакции (углекислый газ CO₂ и сероводород - H₂S). Растворяющая способность этих реагентов основана на явно выраженных их сильно кислотных свойствах.

Наиболее широко применяются для ремонта скважин техническую соляную кислоту HCl, выпускаемую крепостью не менее 27,5-31,0%.

Реагенты-восстановители - среди этого вида реагентов наибольшее применение для регенерации скважин нашел порошкообразный дитионит натрия N₂S₂O₄. Являясь сильным восстановителем, он эффективно растворяет железистые соединения в виде гидроокислов и окислов железа.

Реагенты-комплексообразователи используются для восстановления дебита дренажных и водозаборных скважин, конструкция которых неустойчива в кислотах (фильтры блочного типа на основе клея БФ-2, фильтры из пористого бетона и пластмасс, растворимых в кислоте), можно применять комплексообразующие порошкообразные реагенты триполифосфат натрия - Na₅P₃O₁₀, гексаметафосфат натрия - Na₂[Na₄(PO₃)₆], т.е. (NaPO₃)₆.

В результате реакции этих фосфатов с соединениями железа в растворе образуются растворимые комплексные соединения, практически не выпадающие в осадок. Для восстановления дебита скважин реагентными методами необходимо следующее оборудование: передвижная кислотная емкость для доставки реагента к скважине, заливочная емкость, устройство для герметизации скважины, насос для перекачки кислоты, шланги с вентилями, КИП и эрлифтная система с компрессором (3-6 м³/мин.).

Восстановление дебита скважины импульсными методами при взрывных работах в скважинах, оборудованных фильтрами с трубчатым и стержневым каркасом, используют в качестве взрывчатого вещества - детонирующий шнур. В торпедах из детонирующего шнура (ТДШ) применяют шнур марок ДШ-В и ДШУ-60. При взрыве взрывчатого вещества освобождается большое количество энергии в ограниченном объеме. В результате взрыва вещество, заполняющее объем, превращается в сильно нагретый газ с высоким давлением, а в жидкости образуется и распространяется ударная волна. Образовавшиеся при взрыве газы, имеющие в первоначальный момент большое давление, образуют в этот момент перепад пластового и гидростатического давления, способствующего интенсивному нарушению зоны кальматакса.

Существует технология восстановления дебита скважины методом электрогидравлического удара. При этом в качестве источника энергии используют мощные электрические разряды, последовательно производимые по всей длине фильтра. Ударная волна, распространяясь в прифильтровую зону, разрушает кальматирующие образования.

Технология восстановления дебита скважины пневмоимпульсом предусматривает, что при помощи пневмокамеры в фильтре скважины создаются упругие колебания. В результате струевидного истечения воздуха в воду в фильтре скважины образуется воздушный пузырь, расширение которого вызывает движение жидкости. Кальматирующие образования на фильтре и частично в прифильтровой зоне разрушаются под действием избыточного давления в образующемся пузыре.

Также существуют вибрационные и звуковые методы восстановления дебита скважин, основанные на использовании разрушающей силы импульса давления, осуществляемого с той или иной частотой.

Другой основной причиной ремонта скважин является замена обсадных труб в связи с их частичной или полной коррозией, возникновение свищей, трещин и разрывов в обсадных колоннах. Трубы извлекаются несколькими способами.

В глинистых породах для извлечения труб применяют гидравлические домкраты, редукторные лебедки с талевой системой. Вне зависимости от пород эффективно применение вибраторов. Если трубы сильно разрушены, их извлекают по частям, обрывая колонну в местах, ослабленных коррозией. В последующем, отдельные трубы или части колонны извлекают труболовкой, а в некоторых случаях разбуривают станком. Удаление коррозийной колонны труб - довольно сложная ремонтная работ, не всегда дающая положительный результат. Поэтому такого рода работы проводят в том случае, когда по техническим причинам нельзя опустить в скважину новую колонну обсадных труб меньшего диаметра. Новую колонну обсадных труб меньшего диаметра опускают в скважину. Создаются гидравлические удары и за контуром фильтра образовываются скорости воды и воздуха, превышающие эксплуатационные.

Самой распространенной и частой причиной, вызывающей ремонт скважины является обрыв водоподъемного оборудования в скважине. Это случается, как правило, при замене погружного насоса при его выходе из строя или уменьшении его производительности. Обрыв случается, как правило, в местах соединения отдельных частей водоподъемного оборудования, так например, погружного насоса с водоподъемными трубами или соединение водоподъемных труб между собой. Такими видами соединений является резьбовое или фланцевое. И в том, и в другом соединениях основной причиной обрыва являются сильная коррозия металла (резьба, болты, гайки), а также применение нестандартного инструмента, несоответствующих механизмов, а также недостаточной квалификации специалистов в ремонтных бригадах.

Способы извлечения водоподъемного оборудования различные и зависят от многих обстоятельств:

• конструкции артезианской скважины (особенно конструкции фильтровой колонны)
• конструкции водоподъемного оборудования, находящегося в скважине
• в каком интервале скважины находится водоподъемное оборудование

На практике чаще приходится использовать инструменты, изготовленные в условиях местных мастерских, но в отдельных случаях возможно использование ловильного инструмента заводского изготовления. Основными инструментами являются овершоты и метчики различного диаметра для внешнего и внутреннего захвата, соответственно.

На скважинах случаются аварии, когда требуется изготовление комбинированных и сложных ловильных инструментов и требуется достаточно времени для ликвидации аварии.

Все перечисленные выше виды ремонтов скважин выполняются при помощи механизмов, с использованием активных и вредных химических веществ, электрической энергии, поэтому такое важное значение приобретает соблюдение техники безопасности и повышение квалификации всех работников, имеющих отношение к выполнению ремонтных работ на артезианских скважинах.