Тампонирование скважины на воду является неотъемлемой частью технологического процесса.
Целью тампонирования является:
- изоляция и разделение отдельных водоносных горизонтов;
- предохранение обсадных труб от карродирующего воздействия солей подземных вод;
- выполнения санитарных мероприятий по изоляции непригодных для водоснабжения водоносных горизонтов от пригодных к эксплуатации;
- ликвидации скважин.
Существует два типа тампонирования:
- временное – глиной и различными тампонами,
- постоянное – заливкой скважины цементным раствором.
Временное тампонирование применяется в период испытания скважины для изоляции водоносных горизонтов или их отдельных интервалов.
Постоянное тампонирование проводят на длительный период, часто на весь срок эксплуатации скважины. Здесь еще можно сказать, что тампонирование глиной применяется при ликвидации неглубоких скважин с безнапорными водоносными горизонтами и при борьбе с поглощением промывочной жидкости.
Временное разделение скважины на отдельные участки производится с применением специальных устройств – тампонов (их еще называют пакерами). Тампоны используются при изучении водообильности и удельного водопоглощения трещиноватых и пористых горных пород, а также при проверке качества цементирования скальных пород при их искусственном упрочнении.
Эти работы проводят нагнетанием или наливом воды в скважину ниже установленного тампона или между двумя жестко соединенными тампонами. Тампоны после каждого нагнетания (налива) воды передвигают снизу вверх или сверху вниз, тем самым достигается поинтервальное исследование пласта. При опробывании методом снизу вверх изученный интервал или забивают глиной или цементируют. При опробывании сверху вниз скважину последовательно углубляют на интервал опробывания (5-10 метров). В обоих случаях тампон устанавливают в верхней части исследуемого каждого последующего интервала опробывания.
Конструктивное решение предполагает одинарные и двойные тампоны.
По принципу действия различают тампоны:
- механические,
- гидравлические,
- пневматические.
Принцип действия тампонов основан на расширении резиновой манжеты (тампона) и уплотнении зазора между стенками скважины и колонной труб, на которую опускается тампон.
Резиновый упрощенный тампон состоит из двух труб, соединенных патрубком, на наружной стороне которого укреплена резиновая манжета. При вращении с поверхности колонны труб вправо патрубок ввинчивается в муфту трубы и манжета-расширитель уплотняет зазор между стенками скважины. Для нормальной работы этого тампона в нижнюю часть трубы помещают плоское долото, залавливаемое в забой скважины.
Одинарный пневматический (гидравлический) тампон приводится в действие сжатым воздухом или водой. При нагнетании сжатого воздуха или воды резиновая камера раздувается и плотно прилегает к стенкам трубы и скважины, тем самым разделяя ее на участки. Двойной механический тампон состоит из двух тампонов – верхнего и нижнего, разделенных перфорированной трубкой. В остальном конструктивно он похож на одинарный тампон. Ниже приведем схемы тампонирования скважин.
Вдавливание колонны обсадных труб в пласт жирной глины.Достаточно простой способ тампонирования затрубного пространства. Породы в месте тампонирования разбуривают ступенчато долотами малого диаметра. При роторном бурении в скважину опускают колонну обсадных труб, снабженную башмаком без уширенной части. К поверхности этого башмака после срезки уступов хорошо прилегает слой глины. Чем длиннее башмак, тем надежнее тампонирование. Тем не менее, башмак не стоит оставлять внутри пласта с песком, т.к. это способно вызвать спаривание колонн песком, который проникает в зазор между предыдущей и последующей колоннами обсадных труб.
Тампонирование с нижней пробкой. Применяют при роторном способе бурения. Заключается в том, что в скважину, заполненную на определенную глубину шариками из глины или цементным раствором, вдавливают колонну обсадных труб, снизу закрытую пробкой. Глина и цемент вдавливаются в затрубное пространство. При тампонировании цементом пробку разбуривают через 1-3 суток. Если колонна труб уже находится в скважине, ее нижний обрез закрывают деревянной затяжной пробкой.
Тампонирование с подачей цементного раствора по заливочным трубкам. В колонну обсадных труб по заливочным трубкам подается цементный раствор, а затем насосом промывочная жидкость. Последняя выдавливает цементный раствор в затрубное пространство. После затвердения цементного раствора образовавщуюся цементную пробку разбуривают. Слой цемента или глины нужен для предупреждения прорыва в затрубное пространство промывочной жидкости.
Перед тампонированием для ликвидации глинистых пробок затрубное пространство скважин роторного бурения промывают глинистым раствором. Помимо этого, для свободного допуска раствора в затрубное пространство колонну обсадных труб приподнимают над забоем.
Вдавливание колонны обсадных труб, устанавливаемой в фильтрующих породах, в слой мятой жирной глины. Применяют при ударном бурении в скважинах, закрепляемых трубами одновременно с бурением, когда не обеспечивается надежное естественное тампонирование. Ниже башмака колонны диаметр скважины расширяют примерно на 15-20 см., а пространство заполняют подсушенными шариками хорошо промятой глины и трамбуют слоями. Колонну обсадных труб задавливают до забоя, а затем продолжают бурение долотом меньшего диаметра. Расширенную часть скважины рекомендуется также заполнять цементным раствором.
Цементация затрубного пространства с двумя деревянными разделительными пробками. Наиболее надежный способ тампонирования. Нижняя пробка предупреждает смешение подаваемого в обсадную колонну цементного раствора с поступающей промывочной жидкостью. Дошедшая до забоя нижняя пробка пропускает цементный раствор в затрубное пространство. Верхняя пробка выполняет роль поршня, выдавливающего раствор в затрубное пространство. Она продвигается вниз к первой пробке под давление поступающей промывочной жидкости.
Манжетное тампонирование цементом. Его применяют для одноколонных конструкций.На уровне или чуть выше кровли водоносного горизонта на колонне обсадных труб устанавливают обратный клапан или деревянную пробку. С наружной поверхности колонны выше клапана закрепляют брезентовую манжету в виде воронки. Цементный раствор продавливают в затрубное пространство через ряд отверстий диаметром около 1,5 см, предварительно высверленных равномерно вдоль обсадной трубы. Потом клапан разбуривают.
