Особенности проведения тампонажа скважины

Описание разновидностей тампонажа

Если более подробно рассматривать геологические причины, можно сказать, что в данном случае водозабор может попросту перестать выполнять свою роль, что довольно часто становится следствием геологических процессов. Технические причины – это тот случай, когда водозабор в течение длительного времени не поддерживался в рабочем состоянии.

В качестве альтернативного варианта может выступить нарушение технических норм во время бурения. Работы могли вестись с использованием несоответствующих материалов, долгое время не проводился ремонт, и не осуществлялось обслуживание. Тампонаж скважин осуществляется еще и в том случае, когда водозабор выстраивался для временного использования.

Подготовка к цементированию

Еще на этапе проектирования, до начала буровых работ, производятся все технические расчеты, благодаря которым можно заготовить в необходимом количестве все материалы для цементирования.

Расчет труб для обсадных колонн

Расчет обсадных колонн необходим, чтобы правильно выбрать трубы: диаметр, прочность материала и толщину стенок. В зависимости от технологических условий эксплуатации конструкции (геологическая структура, давление со стороны грунта и возможность его смещения) используются пластиковые или металлические трубы.

Состав для цементирования

Рассчитать заполнение трубы цементным раствором можно по формуле, с использованием конкретных данных: глубина скважины, диаметр трубы, ширина затрубного пространства. Также в расчетах учитывается коэффициент (K₁), обозначающий расход цементного раствора на заполнение трещин, каверн и погрешности в диаметре обсадной колонны.

Стандартный цементно-песчаный раствор может применяться для тампонажа скважин, которые устроены в плотном глинистом грунте

Формула для расчета количества цементного раствора выглядит так: V_ц = (π/4)*[К₁*(D₂ – d₁2)*Н_ц d₂2*h], м3.

В силу сложности проведения вычислений, ведения работ по тампонированию, а также необходимость использовать профессиональное оборудование, технологически грамотный тампонаж скважины может обеспечить только центр цементирования скважин.

Рекомендации по выбору тампонажных смесей

Состав раствора подбирается с учетом структурного строения грунтовых слоев. Чтобы тампонажная смесь более плотно контактировала с трубой, в ее состав должны входить компоненты, увеличивающие раствор в объеме.

Если предварительное исследование грунта показало, что некоторые геологические слои имеют пористую структуру, использование обычного цементного раствора не рекомендуется. Причина – он станет проникать в мелкие пустоты в толще грунта, а это перерасход тампонажного материала. Чтобы избежать этого, цементирование обсадных колонн на таких почвах производится с добавлением волокнистых компонентов, например, асбест, тростник и подобные им материалы.

Зачем цементировать скважину?

Цементирование скважины — процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется «тампонажный», а сам процесс «тампонированием». Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

• обеспечению прочности конструкции скважины;
• защите скважины от грунтовых и верховых вод;
• укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
• повышению срока эксплуатации водоисточника;
• устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
• вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Галерея изображений Фото из

Укрепление положения скважинного ствола путем цементирования проводится, если бурение выполнялось в несвязных рыхлых грунтах, не способных «держать» стенки обсадной колонны

Затрубное пространство цементируют, если есть вероятность проникания паводковых и сточных вод, стекающих вдоль ствола скважины в водоносный пласт

Заполнение ствола цементом, т.е. тампонирование скважины, выполняют если больше не будут эксплуатировать водозабор

Цементирование куста водозаборных скважин

Цементирование выработок в несвязных грунтах

Цементирование как защита от паводковых вод

Тампонирование старой скважины

Подготовительные работы

Перед выполнением тампонажа в обязательном порядке идёт подготовительный этап. Если внутри водонапорной скважины находятся насосы или другое оборудование, то его нужно отключить и поднять на поверхность. Желательно, чтобы за выполнением всех работ наблюдал непосредственно владелец колодца, так как именно он будет отвечать за все возможные негативные последствия.

Также перед применением цементно-песчаного раствора обязательно нужно получить одобрение от санэпидемстанции. В ином случае может последовать большой штраф.

После завершения тампонажа владельцу скважины придётся сделать анализы воды, чтобы получить заключение о её безопасности. Также необходимо будет отнести все подтверждающие бумаги в санэпидемстанцию и коммунальные службы.

Материалы для тампонирования

Тампонирование скважины это процесс довольно сложный и ответственный. Кроме того, исправить допущенные в процессе ошибки не получится. Поэтому, все работы должны проводиться после предварительных расчетов и делаться профессиональными организациями.

Что нужно учесть при расчетах:

• глубина источника;
• состав грунта;
• наличие технических загрязнений;
• существующие дефекты конструкции.

Для закупорки чаще всего применяются цементные растворы – они обеспечивают хороший результат. В основе должен использоваться цемент, не ниже марки М400, а лучше М500. В некоторых случаях в раствор домешиваются специальные добавки – это нужно для пористых почв. Благодаря этому, получается сэкономить на растворе.

15.3. Технологические схемы тампонажа

Цементация горных пород с поверхности

• цементация на всю глубину залегания водоносных горизонтов одной заходкой (рис. 15.5, а). Схема целесообразна при проходке стволов на глубину до 300 м и наличии водоносных горизонтов с примерно одинаковыми коэффициентами проницаемости;
• цементация горных пород последовательно сверху вниз нисходящими заходками (рис. 15.5, б). Схема целесообразна при проходке стволов по обводненным породам на глубину до 600 м и наличии в их разрезе не более двух типов водоносных горизонтов с различными фильтрационными свойствами. Сущность этой технологической схемы заключается в бурении на глубину первой заходки двух диаметрально расположенных скважин, их промывке, определении удельного водопоглощения и цементации. Затем цементный камень разбуривают, скважины бурят на глубину второй заходки, выполняют цементацию второй и следующих заходок в описанной последовательности.

Цементацию горных пород из забоя ствола

• цементация из забоя ствола с сооружением бетонных подушек (рис. 15.6, а). Схема целесообразна при наличии в разрезе ствола глубоко залегающих водоносных горизонтов, разделенных между собою мощными слоями водоупорных пород. Недостатки — прекращение проходки ствола на время цементации каждой заходки и дополнительные затраты времени и средств на возведение — разборку тампонажных подушек. Преимущества — простота производства и контроля работ по бурению скважин и нагнетанию в них цементного раствора;
• цементация из забоя ствола с оставлением предохранительных породных целиков (рис. 15.6, б). Преимущество схемы — исключение необходимости возведения и разборки тампонажных подушек, недостаток — низкая скорость сооружения стволов из-за прекращения их проходки на период цементации из забоя;
• цементация из забоя ствола с сооружением в верхней заходке бетонной подушки и оставлением целиков зацементированных пород в остальных заходках (рис. 15.6, в). Этой схеме присущи преимущества и недостатки предыдущей технологической схемы;
• цементация из забоя ствола с сооружением одной бетонной подушки и без оставления целиков зацементированных пород (рис. 15.6, г) — аналогична первой технологической схеме цементации с поверхности. Отличие — производство работ после сооружения технологического отхода ствола. Недостаток — значительные объемы и затраты времени на разбуривание цементационных скважин.

Технологические схемы тампонажных работ по комплексному методу

• нагнетание тампонажного раствора снизу вверх восходящими заходками (рис. 15.7, а). После бурения скважин на проектную глубину, проведения в них гидродинамических исследований и определения на их основе рациональных тампонажных заходок в скважине над кровлей первого снизу тампонируемого горизонта устанавливают пакерующее устройство ДАУ-1 на колонне нагнетательных труб. Преимущества этой схемы — раздельное нагнетание раствора в каждый проницаемый горизонт и исключение необходимости разбуривания скважины перед нагнетанием в следующий вышерасположенный горизонт;
• нагнетание тампонажного раствора сверху вниз нисходящими заходками через загерметизированное устье скважины (рис. 15.7, б). Эту схему применяют для ликвидации зон поглощений при бурении скважин по первой схеме. В связи с появлением работ по разбуриванию тампонажного материала в скважине данную схему применяют лишь при изоляции водоносных горизонтов на глубинах до 150—200 м.

Тампонаж горных пород через скважины, пробуренные с поверхностиТампонаж из забояПредварительную глинизацию3Последующая глинизацияГорячая битумизация

Монтаж

При самостоятельном монтаже отсутствует четкая инструкция, но зацементировать канал можно «дедовскими» способами.

Для владельцев частных самодельных скважин следует знать, что их абиссинские колодцы и скважины «на песок» не нуждаются в цементировании. Это объясняется очень просто: эти объекты не представляют угрозы заражения для запасов пресной воды, так как они не пересекают разные водоносные горизонты, а черпают грунтовую воду из песчаного водоносного слоя.

Тем не менее, для таких объектов остается другая опасность: верховодка и осадочная вода может проникать вдоль обсадной колонны или иглы в песчаный слой и загрязнять грунтовые воды, снижая характеристики источника.

Здесь рекомендуют несколько способов защиты от этой опасности:

1. Источник воды помещают под навес, а вокруг него организуют водонепроницаемую подсыпку или отмостку. Предпочтительна именно подсыпка, так как бетонирование над скважиной приводит к тому, что вследствие оседания породы в затрубном пространстве под слоем бетона образуется пустота, и отмостка рушится. Также подсыпка не дает образовываться лужам вокруг источника;

Вокруг объекта можно сделать глиняную подсыпку.

1. В затрубное пространство насыпают мелкий гравий или отсев, а верхние пару метров засыпают плотным слоем глины, которая образует водоупорный замок. В результате верховодка в колодец не попадает;

Глиняный замок – отличная защита скважины.

1. Наконец, затрубное пространство заполняют бетоном или цементным раствором. Для этого необходимо установить сальник над скважинным фильтром или подсыпать фильтрационную зону и полтора-два метра над ней щебнем, а только затем лопатой насыпать раствор в канал. При работе необходима вибрация трубы для плотной укладки бетона.

Сначала делают подсыпку из гравия.

Особенности тампонирования

Тампонаж скважины представляет собой процесс заполнения образующихся в грунте трещин с помощью цементного раствора. Желательно для таких целей брать цемент, способный затвердевать быстро, в противном случае достигнуть желаемого результата не получиться. Тампонаж артезианской скважины предотвращает просачивание внутрь пробуренной конструкции следующих примесей:

• грунтовая жидкость;
• твердых частиц пород;
• нефтяных компонентов.

Цементирование скважины способствует герметизации пространства, образующегося у стен проходки и обсадной колонны. Алгоритм указанного процесса выглядит как подача вяжущего раствора внутрь водозаборного ствола либо вокруг обсадной трубы. Теперь понятно каждому, что такое тампонаж и каково его назначение. На сегодняшний день различают следующие способы цементирования гидротехнических конструкций:

1. «Ликвидационный». При таком цементировании чаще всего избавляются от старой скважины, если она опасна либо грозит обрушением. Ликвидационный тампонаж помогает предотвратить вероятность заражения подземной жидкости опасными для здоровья частицами. С помощью ликвидационного тампонажа заброшенных водоскважин защищают от вероятного загрязнения расположенные поблизости артезианские источники, являющиеся резервуарами питьевых ресурсов.
2. «Защитный». Описанный способ тампонирования помогает предотвратить проникновение грунтовых вод внутрь родника либо скважинного ствола. Защитное цементирование помогает предотвратить просачивание внутрь водоскважины опасной для здоровья верховодки, которой очень много в период весеннего половодья.

После утверждения этой бумаги начинают тампонировать потрескавшиеся стенки скважины. Такую деятельность выполняют мастера специальных служб, имеющие соответствующую компетенцию и оборудование. Кстати, данные мастера могут дать рекомендации и относительно ликвидационного тампонажа гидротехнического сооружения, когда цементирование не может принести нужного результата.

Оборудование для цементирования

Технологический процесс невозможно провести без специализированного оборудования. Это громоздкие механизмы, которые имеются в распоряжении центра цементирования скважин.

Оборудования для тампонажных работ:

• Смесительные машины для замешивания раствора;
• Цементировочные механизмы для продавливания раствора в ствол;
• Цементировочная головка для промывки ствола;
• Заливочные пробки.

Кроме этого, используются другие инструменты и приспособления, выполняющие подсобную, но не менее важную роль в цементировании. К ним относятся шланги, манометр и краны высокого давления, вибраторы и прочее. Оборудование транспортируется на платформах грузового автотранспорта, а для его запуска и работы с ним используется двигатель машины.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Поэтапная ликвидация

Бурение – официальная процедура, по окончании которой владелец получает в личное пользование пакет документов. Хранить их нужно, обязательно отмечая в соответствующем журнале даты проведения проверок, профилактических мероприятий, ремонта и т.д.

Консервация скважины, как правило, включается в себя несколько этаповУсловно его можно разделить на несколько этапов:

1. Проектирование. Взяв за основу имеющийся техпаспорт, специалисты выполняют проект, составляют смету и т.д. Цель проекта – ликвидация таким образом, чтобы в водный пласт никоим образом не попали загрязнения окружающей среды, особенно если рядом расположено производство.
2. Проведение подготовительных работ. Прилегающую территорию очищают и ровняют для последующей установки специального бурового оборудования. Остатки воды откачиваются, а внутренняя полость очищается от коррозии и отложений. Обязательной является дезинфекция пространства хлорно-известковым раствором. Нижняя фильтрационная часть скважины засыпается песком или гравием.
3. Процедура тампонажа. Полость скважины заливается раствором цемента вплоть до уровня устья. Верхняя часть трубы просто демонтируется, а образовавшееся пространство накрывается специальной заглушкой. Иногда для обеспечения безопасности окружающих людей над скважиной возводится небольшая цементная подушка.
4. Оформление документов. В обязательном порядке после проведения работ составляется акт ликвидации. После всех бюрократических перипетий скважину просто снимают с учета.

Консервация иногда обходится в ту же сумму, что и бурение, а иногда даже несколько дороже. Все зависит от технологических особенностей источника, его состояния и объема используемого ликвидационного материала.

1 Когда необходимо применение ликвидационного тампонажа скважин?

Что касается назначения – ликвидационный тампонаж скважин предназначен для непосредственного предотвращения попадания загрязняющих поверхностных вод в чистый водоносный слой. Это зачастую происходит после окончания эксплуатации водозаборного колодца.

Помимо всего прочего ликвидация скважины может происходит и в следствии других причин, таких как:

• неисправность (по геологическим или же техническим причинам) питьевой скважины;
• максимальная выработка колодцем ресурса водоносного слоя;
• предотвращение опасного загрязнения колодцем водоносного слоя вследствие неправильной эксплуатации или же его бурения;
• предотвращение слияния вод разных горизонтов (как, к примеру, пресных и минеральных).

Кроме этого, применение тампонажа артезианской скважины в последних двух случаях может проводиться по той причине, что в течение эксплуатационного срока скважины были разрушены её обсадные колоны. Также при обустройстве колодца могло быть плохо заизолировано устье. Как видим, бурение, и дальнейшее обустройство артезианской скважины играет огромную роль в продлении срока её эксплуатации.

Но не менее важным для артезианки является и сам процесс тампонирования. Благодаря нему в будущем вы сможете пробурить ещё одну скважину недалеко от предыдущей.

1.1 Способы проведения работ

В большинстве случаев на практике используются 2 способы тампонирования, о которых мы упомянем ниже. Главное при этом разобраться с их особенностями и технологией.

Процесс проведения ликвидационного тампонажа скважины на воду

Итак, первым (временным) является способ применения различных тампонов и глины.

Для этого требуется использовать жирную глину, в которой не будет содержаться посторонних примесей — для чего его требуется тщательно перемешать с использованием мешалки.

Из получившейся породы требуется скатать (можно вручную) шарики. Размер каждого — примерно с кулак величиной. Скатанные шарики требуется высушить — просто оставить на солнце — после чего забросить их в выработку (порционно — штук по 12-15 за раз).

Как вариант — шарики можно опустить на дно выработки с помощью желонки, на конце которой устанавливается открывающийся наружу клапан (в случае применения желонки шарики можно и не высушивать). Каждую из порций желательно трамбовать, одновременно с этим поднимая трубы. Всего высота «пробки» из глины должна составлять примерно полтора метра — не более.

Второй же тип относится уже к постоянным, так как скважину заливают бетонном специальным раствором. Многие думают, что первый способ является не актуальным. Но это не так. Ведь, когда нужно испытать скважину, с целью изолирования водоносных слоев или же их отдельных интервалов,  необходимо произвести временное тампонирование. В случае, когда скважина уже изжила свое, вам необходимо выбрать второй тип – непосредственно её ликвидацию.

Если же скважины на некоторое время разделяют на определенные отрезки, то в данном случае необходимо применять специальные тампоны – пакеры. Они также используются в процессе исследования горных пород, разнящихся наличием трещин и пористостью. Благодаря ним также можно проверить качество цементирования скальных пород.

1.2 Какое требуется оборудование для ликвидационного тампонажа скважин?

В отличие от бурения, для проведения ликвидационного тампонажа вам потребуется гораздо техники и материалов.

Скважина до (слева) и после (справа) проведения тампонажа

Что же касается самого непосредственно оборудования, то вам понадобится специальный насос, металлическая трамбовка и бурильные трубы.

Подготовительные работы

В процессе строительства и эксплуатации скважины ведутся наблюдения за состоянием стенок выработки, отбираются пробы воды для проведения анализов. Результаты контроля служат основанием для принятия решения о необходимости цементирования.

Порядок подготовки к тампонированию:

• составление акта обследования гидротехнического сооружения, выработка техзадания на укрепление или ликвидацию объекта на основании этого экспертного заключения;
• разработка проекта, согласование его с местной санитарно-эпидемиологической службой;
• утверждение плана тампонажных работ.

Подготовку и осуществление мероприятий контролирует владелец гидросооружения. Собственник земельного участка следит за соответствием выполняемых работ проектным решениям и за соблюдением инструкции о порядке обустройства, консервации и ликвидации скважин. Пакет документов с проектно-эксплуатационной информацией, включая сведения о проведении тампонирования, хранится у владельца водозабора.

Приготовление раствора для тампонажа.

Ошибка 404 — страница не найдена

• Не по правилам проведенное геологическое исследование грунта;
• Отклонения от технологии в момент монтажа колодца;
• Расположение водозаборного канала в запрещенной контролирующими органами зоне.

Пример акта о ликвидации скважины Стоит отметить, что решение о ликвидации скважин может приниматься на разных этапах её существования: Реклама

• В период бурения канала (если образец воды подтвердил её непригодность к использованию или случились технические неполадки с оборудованием горизонта);
• В процессе возведения внутреннего канала скважины;
• Или в течение срока её эксплуатации.

Важно: закупорка скважин (иногда этот процесс еще называют консервация скважин) позволяет предотвратить загрязнение подземного горизонта и является экологической мерой.
Если скважина предположительно будет находиться в стадии консервации больше года, то все оборудование (трубы и насосы) поднимают наверх. Причины, по которым выполняется консервация скважин:

• Отсутствие финансирования разработки и оборудования колодца;
• Любые форс-мажорные обстоятельства, препятствующие нормальной эксплуатации артезианского источника;
• Разногласия, возникающие между фактическими условиями эксплуатации колодца и техническими данными, указанными в документации по колодцу.

Важно: все документы по источнику должны быть заверены печатями Госгортезнадзора РФ. Владелец участка, на котором находится ликвидированная скважина, обязан ежегодно подавать в контролирующие органы отчёт о состоянии водозаборного канала, согласно специальной формы.
Постановлением Федерального горного и промышленного надзора России от 22 мая 2002 г.№ 22». В скважинах, вскрывших продуктивные пласты с коэффициентом аномальности превышающим 1.3, интервал продуктивной толщи заполняют инертной жидкостью, исключающей ухудшение коллекторских свойств, плотность которой позволяет создать давление, превышающее пластовое на необходимую величину

В скважинах, вскрывших продуктивные пласты с коэффициентом аномальности превышающим 1.3, интервал продуктивной толщи заполняют инертной жидкостью, исключающей ухудшение коллекторских свойств, плотность которой позволяет создать давление, превышающее пластовое на необходимую величину

Владелец участка, на котором находится ликвидированная скважина, обязан ежегодно подавать в контролирующие органы отчёт о состоянии водозаборного канала, согласно специальной формы.
Постановлением Федерального горного и промышленного надзора России от 22 мая 2002 г.№ 22». В скважинах, вскрывших продуктивные пласты с коэффициентом аномальности превышающим 1.3, интервал продуктивной толщи заполняют инертной жидкостью, исключающей ухудшение коллекторских свойств, плотность которой позволяет создать давление, превышающее пластовое на необходимую величину.

Над интервалом перфорации устанавливают цементный мост. Согласно инструкции «О порядке ликвидации, консервации скважин их устьев и стволов РД 08 — 492 — 02» оборудование устья при консервации фонтанирующих скважин будет иметь вид (рис.

Поэтому любой водозаборный колодец, независимо от того, каким образом он попал во владение хозяина (через наследство или был самостоятельно вырыт), должен содержаться в надлежащих санитарно-гигиенических условиях и по определенным правилам. Иначе существует риск загрязнить подземную воду.

Вывод по теме

Во-первых, всегда обращают внимание на глубину колодца. Вторым фактором, влияющим на качество работы, является состав почвы

При тампонаже выясняют, имеется ли загрязнение воды, и какой характер оно носит. На выбор метода проведения работ влияют возможные дефекты уже имеющегося сооружения.

При производстве работ важно помнить, что все производимые действия не имеют обратного хода, это значит, что при нарушении технологии скважина может быть потеряна как источник питьевой воды. Поэтому производить работы самостоятельно, не имея опыта в данной сфере, не рекомендуется

Если из-за каких-то проблем подача воды после тампонирования будет прекращена, колодец придется полностью залить цементом и пробивать новый артезианский источник.