Бурение и оборудование скважин при подземном выщелачивании полезных ископаемых (стр. 9 из 20)

Применение резьбовых соединений при спуске полиэтиленовых обсадных и эксплуатационных колонн в процессе сооружения технологических скважин позволяет значительно сократить затраты времени, упростить технологию спуска колонн при достаточной прочности соединений. В то же время при использовании резьбовых соединений с увеличением длины трубы возрастают трудности при ее свинчивании вследствие недостаточной продольной устойчивости полиэтиленовых труб.

Металлопластовые трубы при спуске их в скважину соединяются между собой при помощи резьбового муфтового соединения. При этом муфты армированы металлической сеткой или спиралью. Соединительные муфты для металлопластовых труб разработаны по ТУ 95.660–69.

Стеклопластиковые трубы. В практике сооружения технологических скважин ПВ применяются два способа соединений стеклопластиковых труб при спуске их в скважину – с помощью накидных металлических муфт и с помощью резьбовых соединений.

Фанерные трубы. При оборудовании технологических скважин фанерными трубами последние соединяют между собой при помощи конусной муфты и клея. Клей наносится на конусные и торцовые поверхности труб. На конусные поверхности муфт клей не наносится.

Для спуска фанерных труб в скважину применяют стальные хомуты. Для предупреждения повреждения труб при зажиме хомутов предусматривается постановка на трубу резиновых прокладок.

При сооружении технологических скважин ПВ применяются два способа монтажа полиэтиленовых труб при спуске их в скважину:

а) путем поочередного наращивания отрезков труб длиной 6 – 12 м, соединяемых между собой с помощью резьбовых соединений или с использованием термических методов (обычно сварка встык);

б) полностью собранная на поверхности колонна труб опускается в скважину с помощью специальных приспособлений.

При использовании второго варианта спуск обсадных и эксплуатационных колонн в скважину можно осуществить только в случае применения труб из ПНП или труб из ПВП типа Л. При этом в подготовительном цехе или на специальной площадке возле буровой установки из отрезков труб, имеющих длину 6 – 12 м, сваривают в горизонтальном положении плеть длиной, соответствующей глубине скважины. Перед спуском труб в скважину производят опрессовку сваренной полиэтиленовой колонны путем нагнетания воды или воздуха под давлением, равным допустимому внутреннему давлению для соответствующего типа труб с целью определения ее герметичности.

В процессе спуска в скважину собранной и испытанной на поверхности полиэтиленовой колонны труб к ее нижнему концу подсоединяют утяжелитель, отстойник, фильтр, средства гидроизоляции и др. Для плавного изменения направления движения колонны из горизонтального положения в вертикальное на столе ротора устанавливают различные направляющие устройства, чаще всего в виде дуги, на которую укладываются полиэтиленовые трубы. С помощью лебедки бурового станка добиваются плавного перехода колонны в вертикальное положение.

При применении этого метода спуска полиэтиленовых труб значительно уменьшаются затраты времени на оборудование технологических скважин ПВ. При этом вследствие сокращения затрат времени на спуск колонны труб повышается надежность ее посадки на конечную глубину из-за меньшего осаждения шлама и релаксации стенок скважины.

Дополнительным преимуществом рассматриваемого способа обсадки является то, что трубы свариваются в колонну в стационарных условиях подготовительного цеха, где имеются возможности для поддержания оптимального режима сварки и надежного контроля качества шва. Кроме того, на прочность соединения оказывают меньшее влияние погодно-климатические факторы – уменьшается попадание в получаемый в процессе сварки шов влаги, пыли, песка и др.

Из недостатков обсадки скважин с использованием заранее подготовленных колонн следует отметить значительное снижение гибкости труб при понижении температуры. Установлено, что необходимая гибкость труб сохраняется при температуре окружающей среды не ниже 5 – 10 °С. При более низких температурах имеют место обрывы труб в месте перегиба на дуге.

В настоящее время в качестве направляющих приспособлений для спуска заранее подготовленной полиэтиленовой колонны труб чаще всего используются арки.

Такие арки имеют существенный недостаток, связанный с невозможностью их применения при широком изменении диаметров и жесткости полиэтиленовых труб. Кроме того, при монтажно-демонтажных работах и перевозке приспособления имеют место дополнительные затраты времени, связанные с установкой арки. С целью повышения эффективности спуска труб в скважину за счет расширения диапазона изменения диаметров спускаемых труб и сокращения затрат времени и труба на его монтаж, демонтаж и перевозку предложено устройство, показанное на рис. 8. Устройство имеет арку, состоящую из звеньев 2 с направляющими роликами 3 в местах их соединения, где предусмотрены также винтовые съемные домкраты 4 для регулирования радиуса кривизны арки. Концы съемных домкратов зафиксированы в опорном башмаке 5.

Перед началом спуска полиэтиленовой колонны 6 устройство монтируется на устье скважины, а после окончания работ по ее спуску домкраты убирают, а арку укладывают вдоль стойки мачты 7 и закрепляют с помощью крюка 8.

Основным достоинством предложенного устройства является то, что оно позволяет легко регулировать радиус кривизны арки с учетом жесткости полиэтиленовых труб.

Отличительной особенностью полиэтиленовых, полипропиленовых и фанерных труб является их незначительная плотность, по величине меньшая плотности большинства ПЖ.

Рис. 8. Устройство для спуска полиэтиленовых труб в скважину

Наиболее перспективным и экономически выгодным способом снижения плотности жидкости в скважине является химическое аэрирование ее, при котором ПЖ обрабатывается специальными реагентами – пенообразователями и поверхностно-активными веществами (ПАВ). Обработанные растворы обладают также повышенными структурными свойствами и характеризуются незначительной фильтрацией. Однако применение аэрированных растворов в качестве ПЖ приводит к удорожанию работ, а во многих случаях их применение является невозможным.

Другим направлением, обеспечивающим эффективный спуск полиэтиленовых обсадных и эксплуатационных колонн, является увеличение массы самих колонн с помощью различных утяжелителей, а также использование заталкивающих устройств. Для спуска полиэтиленовых труб в основном применяются утяжелители, а заталкивающие устройства ввиду сложности технологии спуска труб практического применения не нашли.

Для спуска полиэтиленовых колонн применяют утяжелители стационарные и съемные (рис.9). В качестве стационарных утяжелителей используются чугунные, металлические, железобетонные стержни и ОТ с различными инертными наполнителями. Они присоединяются к нижней части полиэтиленовой колонны или равномерно распределяются по ее длине.

Рис. 9. Утяжелители для спуска полимерных труб:

а – съемный утяжелитель в виде звеньев бурильных труб; б – стационарный утяжелитель; в – стационарный утяжелитель с равномерно распределенной массой по длине колонны:

1 – обсадная или эксплуатационная колонна; 2 – бурильные трубы; 3 – манжета; 4 – фильтр; 5 – утяжелитель; 6 – секции утяжелителя

Применение стационарных утяжелителей, расположенных в нижней части колонны, является наиболее простым способом спуска полиэтиленовых труб, однако их применение требует увеличения глубины бурения на длину утяжелителя, что с учетом стоимости самих утяжелителей приводит к снижению технико-экономических показателей сооружения технологических скважин. Кроме того, чугунные, металлические и железобетонные утяжелители при применении кислотных растворителей способствуют засорению продуктивных растворов.

Для съемных утяжелителей можно использовать чугунные, металлические и железобетонные стержни, устанавливаемые внутри полиэтиленовой колонны на специальных упорах, а также звенья БТ, опущенные внутрь колонны (см. рис. 9, а).

Съемные утяжелители в виде стержней, устанавливаемых внутри колонны, не нашли широкого применения из-за трудностей их извлечения после спуска полиэтиленовой колонны. Это вызвано значительными колебаниями толщины стенки, а следовательно и значительными колебаниями величины внутреннего диаметра изготавливаемых полиэтиленовых труб, а также вследствие наплывов полиэтилена, которые образуются при термических методах соединения.

БТ диаметром 42 и 50 мм широко используются в качестве съемных утяжелителей. Они опускаются внутрь полиэтиленовой колонны и соединяются со специальным противоаварийным переходником, смонтированным в отстойнике. Очень часто указанные БТ используются для более точной установки фильтра в зоне рудного пласта, особенно в глубоких скважинах.

Для глубоких скважин в 500 – 600 м при спуске полиэтиленовых труб требуются утяжелители, имеющие значительную массу. Основным недостатком описанных ранее утяжелителей при оборудовании полиэтиленовыми колоннами глубоких скважин является то, что нагрузка от утяжелителя воспринимается нижним концом колонны, вследствие чего происходит концентрация значительных растягивающих напряжений в месте соединения утяжелителя с обсадной колонной, что приводит к обрыву ОТ.

С целью повышения надежности и экономической эффективности оборудования глубоких скважин полиэтиленовыми колоннами авторами предложена обсадная колонна, у которой масса утяжелителя равномерно распределена по ее длине (см. рис. 9, в). Предложенный утяжелитель может быть выполнен в виде набора трубчатых секции, каждая из которых является разрезной, состоящей из двух полуцилиндров, которые могут быть закреплены на колонне труб при помощи хомутов. Секции располагаются концентрично наружной поверхности полиэтиленовых труб на расстоянии друг от друга, равном длине полуволны изогнутой колонны.