тампонаж скважин что это такое
Особенности тампонирования скважины
Тампонажем скважины именуют комплексные работы, способствующие своевременной защите пробуренных гидросооружений от загрязнений и обрушений. Благодаря таким мероприятиям улучшается качество воды и продлевается срок службы водоноса.
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:
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:
До тампонирования проводится специальная экспертиза и делаются некоторые анализы относительно состава жидкости внутри гидротехнической конструкции. Если имеются соответствующие показания, приступают к составлению акта, а затем подходят к разработке необходимого проекта.
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.
Когда нужно тампонирование?
Тампонирование скважины проводят при наличии соответствующих показаний к проведению этих работ. Чаще всего цементирование необходимо, когда:
Тампонажные работы между обсадной колонной и стенками эффективны, если используемая жила многоводна и отличается высоким качеством жидкости.
Такой прием часто используют, когда разрабатывают новые водоносные слои, стараясь защитить их содержимое от проникновения верховодки.
Пример того, для чего проводят тампонирование скважин:
Преимущества тампонирования
Тампонаж скважин отличается большими преимуществами как для качества воды, так и для срока эксплуатации всего сооружения. С его помощью удается:
Ликвидационный тампонаж скважин тоже имеет свои преимущества. С его помощью не только защищают от загрязнения водоносные пласты, но и от опасности аварийные колодцы. Последние особенно опасны, так как могут не только травмировать тело, но и привести к человеческим жертвам.
Хотя и описанное цементное обустройство цену имеет не низкую, польза от таких работ существенная. Особенно, если это касается полноводной водозаборной точки, которой пользуется несколько жильцов.
Используемые растворы и особенности метода
Тампонаж скважины на воду производят с помощью особого состава растворами и специальным оборудованием. Это позволяет проводить работы быстро и безопасно. Естественно, до проведения самих работ следует провести необходимые расчеты и оформить соответствующую документацию. Благодаря таким действиям удается рассчитать:
Когда составляют проект на проведение описанных работ, за основу берут:
Если водозаборная шахта имеет дефекты либо нарушения бурения, их также берут во внимание.
Помимо глубин артезианских скважин, в проект вносят характеристику и структуру почвенного горизонта. Это помогает понять, каким следует делать раствор, чтобы получить необходимый уровень прочности. Состав грунта и прочие сведения относительно старой скважины можно взять из имеющегося паспорта.
Благодаря таким тонкостям можно качественно выполнить все работы, затратив минимальное количество средств и сил.
Для каждого тампонирования рекомендуется готовить свой вид раствора, необходимого для определенных грунтов и водоносных слоев. Наиболее часто для описанных работ берут следующие растворы:
Нередко раствор для тампонажа скважин обогащают гравием или песком, но получаемую консистенцию всегда оставляют жидкой.
Рабочий раствор готовится в течение нескольких минут, особенно если для этого есть необходимое оборудование. Это экономит рабочее время людей и облегчает перекачивание состава насосами. Готовую смесь подают посредством заливочной трубы на трехметровую высоту. С целью дезинфицирования ее состава внутрь могут добавлять хлорную известь.
Подготовительные работы
До проведения тампонажа скважины обязательно выполняют подготовительные работы. Если внутри артезианской скважины есть насосы, то их обязательно вынимают на поверхность. За ходом всех проводимых работ рекомендуется следить владельцу водозаборной точки, так как он является ее ответственным лицом.
Использование цементно-песчаной смеси для тампонажа должно согласоваться специалистами санэпидемстанции.
После проведения всех работ владелец водоскважины должен отнести образцы жидкости на анализ и получить соответствующее заключение о ее безопасности. Также следует отнести сотрудникам коммунальных служб и санэпидемстанции все бумаги, подтверждающие проведение работ по цементированию источника.
Консервация и ликвидация
Ликвидация скважины на воду проводиться с согласия ее владельца и наличия необходимых показаний. При этом рекомендуется проводить промывку водозабора специальными составами и дезинфицировать содержимое шахты. Ликвидация скважины предусматривает засыпание щебнем либо гравием фильтровальной колонны.
При этом не только делается подушка из щебня, но и заполняется весь рабочий проем. Затем проводят заливку колодца цементным раствором. Так внутри скважины образуется пробка, не дающая наполнить свободное пространство водой. Большую глубину источника цементируют и засыпают поочередно, иногда под большим давлением.
Ликвидация артезианских скважин требует задействования внушительных объемов засыпки и цементного раствора. После этого делают заваривание заглушки. Тампонируют при ликвидации все пространство шахты, предотвращая тем самым обрушение пробки и заполнение колонны водой.
Сверху на образовавшуюся пробку можно положить слой почвенного горизонта, формируя тем самым растительный покров. Инструкция по ликвидации скважин предусматривает полное удаление водоноса не только из использования, но и снятие его с учета. Это делается на заключительном этапе уже самим владельцем водоскважины.
Несвоевременное снятие источника с регистрационного учета влечет уплату за него обязательного налога!
Правила проведения ликвидационного тампонажа:
Особенности проведения тампонажа скважины
Тампонаж скважины проводят в процессе строительства, но иногда применяют его и при ликвидации. По этой причине у владельцев таких водозаборов возникают вопросы о том, какой же порядок действий должен быть при проведении работ и какие материалы необходимо применять. Именно поэтому важно знать рекомендации специалистов при проведении тампонажа.
Когда необходимо делать тампонирование
Тампонаж представляет собой цементирование водоносного разобщенного пласта. Работа будет зависеть от геологического разреза пород, когда между обсадной колонной и стволом цементируется вся затрубная полость.
В качестве смеси можно использовать:
Тампонирование необходимо в двух случаях – либо ликвидации скважин, либо их реабилитации. Связано это с тем, что обсадные трубы имеют свой эксплуатационный срок. По истечении времени появляется коррозия, которая становится причиной ухудшения качеств воды.
Тампонажу, как правило, подлежат бездействующие артезианские скважины
К скважинам, подлежащим тампонажу, относят:
Важно понимать, что скважины и линзы в них имеют межпластовую связь, что является нежелательным с точки зрения экологии.
Серьезные пробелы в пространстве устраняются одновременно с возможными перепадами вод в пластах.
При проведении работ тампонажу обязательно подвергают затрубные зазоры.
Типы тампонажных работ
Пробуренная готовая скважина представляет собой выработку, имеющую небольшой диаметр, который проходит через несколько водоносных горизонтов в почве. Для того чтобы порода не осыпалась внутри скважины, ее стенки нужно укрепить обсадными трубами НПВХ или стали.
Процесс тампонирования включает в себя несколько производственных этапов:
Кроме того, выделяют два типа тампонажа. К первому относят временный, который заключается в использовании различных тампонов и глины. Данный тип применим только в тех случаях, когда скважина проходит испытание и необходимо полностью изолировать все водоносные горизонты.
Второй тип называют постоянным, и в этом случае происходит ее заливание цементным раствором. Постоянный тампонаж производят всегда на длительный срок. Глиняный же способ можно использовать только в том случае, если водоносные горизонты находятся на небольшой глубине.
При необходимости разделить источник на ограниченное время используют особые тампоны, которые именуют пакерами. Их также применяют для исследования горных пористых пород, а также тех, которые имеют удельное высокое водопоглощение.
Порядок работ при ликвидационном тампонаже
Тампонаж проводят только после нагнетания вод под установленный тампон. При проведении этих работ тампоны постепенно передвигают таким образом, чтобы в различных интервалах хорошо исследовать пласты.
Если двигать тампоны снизу вверх, то ранее изученный интервал заполняют цементом или глиной.
Если же они продвигаются сверху вниз, производится углубление на интервал, по которому проводилось исследование. В верхнюю часть он перемещается по мере исследования интервалов.
Основное различие тампонов по принципу работы:
Принцип их действия довольно прост и подразумевает использование резиновой расширяемой манжеты. За счет такого механизма зазор между стенками колонн обсадных труб и скважины уплотняется. От глубины опускания тампона изменяется и величина зазора, который необходимо уплотнить.
Достаточно часто используют механический принцип тампонажа
Упрощенная конструкция резинового тампона выглядит как две трубы, которые соединены патрубками между собой. С наружной стороны закреплена резиновая манжета. В процессе вращения колонн происходит ввинчивание в муфту трубы патрубка, за счет чего расширительная манжета хорошо уплотняет зазор, который существует между стенками колодца.
Подбашмачный тампонаж применяется при роторном бурении.
Пневматические одинарные тампоны приводятся в действие за счет нагрева сжатых воды или воздуха. Такой механический прибор состоит из нижней и верхней части, которые разделяются перфорированной трубой.
Тампонирование трубопроводов и скважин
Основная смесь, которая используется при тампонировании, – портландцемент. При смешивании этого сырья с водой получается подвижный раствор, который легко прокачивается насосом и при этом довольно быстро затвердевает.
Цементную смесь необходимо готовить очень быстро, чтобы можно было проводить перекачку ее насосом. Раствор закачивается в скважину или трубопровод при помощи заливной трубы, высота которой должна составлять 3 метра.
В тампонажную смесь необходимо добавлять гравий и песок — столько, чтобы вышла жидкая консистенция. Готовый раствор поставляют к устью и закачивают на всю глубину. Если происходит движение пластов, то обсадная колонна должна оставаться на месте.
Эффективное тампонирование канализации при помощи глиняного столбика:
Если вы решили затампонировать канализационные трубы или старую скважину, то нужно соблюдать специальные правила и понимать принцип действия тампонажа. Сам процесс происходит на глубине залегания наиболее нижнего водоносного слоя.
Тампонаж скважины
Скважины, которые подлежат тампонажу:
Ответственность за тампонаж скважин на воду лежит на организации-исполнителе. Основанием для проведения тампонажа может быть как заявление владельца участка, так и предписание контролирующих органов. В обязательном порядке работа должна проводиться по проектной документации. Ее оформление и осуществление производятся за счет средств заказчика.
Бурение скважины и цементирование
Скважина представляет собой выработку определенного диаметра, укрепленную обсадными трубами из стали или НПВХ. Это делается для предотвращения осыпания породы. Стыки труб соединяются резьбой или сваркой. Чаще всего после кондуктора монтируется фильтрующая колонна.
При этом следует иметь в виду: чем глубже водоносный слой – тем выше давление внутри пласта. Для снижения нагрузки на стыки обсадных колонн пространство между грунтом и трубой заполняется специальным раствором – тампонируется. Качественный тампонаж значительно продлевает жизнь скважины и не пропускает грунтовые воды.
Тампонирование – необратимый процесс, что повышает необходимость в высоком качестве проведения работ. Недобросовестное выполнение задачи может привести к деформации и уничтожению труб.
Проведению тампонажа предшествует большая работа:
Таким образом, тампонаж скважин в Московской области осуществляется в целях:
Типы тампонажа скважин
Тампонаж различается по времени функционирования. Временный тампонаж скважин глиняным раствором или тампонами применяется во время испытаний, когда требуется изоляция водоносного горизонта или их отдельных фрагментов. Для постоянного тампонажа скважину заливают цементным раствором. Пакеры, или тампоны, применяются при необходимости разделить скважину на отдельные участки или для придания ей дополнительной прочности.
Порядок работ при тампонаже
Прежде всего, под установленный тампон или в промежуток между двумя зафиксированными тампонами нагнетают воду. Затем для исследования пласта тампоны передвигают. Изученные интервалы скважины заполняются глиной или цементом. По мере анализа грунта тампон продвигается выше по скважине.
Различия тампонов
По принципу действия выделяют три типа:
Для сокращения зазора между трубой и стенкой скважины используется резиновая муфта, которая по мере опускания регулирует также и величину уплотняемого зазора. Двойные и одинарные тампоны практически не отличаются конструктивно за исключением разделения верхней и нижней части перфорированной трубой.
Схемы тампонажа скважин в Московской области
При тампонировании скважин цементный раствор подается по заливочным трубам. Сами же схемы тампонажа легко классифицируются:
Тампонаж скважины: что это такое, когда необходимо и технология тампонирования
Цементирование, или тампонирование, скважин применяется при обустройстве скважин, их обслуживании и прекращении функционирования. Обрушение стенок может произойти на всех этапах существования выработки: от ее забуривания до ликвидации, аварии устраняются тампонажем скважин. Ремонта в течение срока эксплуатации требуют выработки глубиной ≥50 м — артезианские колодцы.
Ликвидационное тампонирование скважин.
Особенности тампонирования
Под цементированием понимается заполнение трещин в стенках подземной выработки и пространства между стволом и обсадной трубой растворами портландцемента с улучшающими добавками. Целью бетонирования является предотвращение засорения водоносного горизонта и водоисточника веществами биологического и химического происхождения.
Скважины тампонируются для:
В последнем случае раствором заполняется весь объем горной выработки, включая пространство обсадной трубы, если она не извлекается. Полная изоляция водоносного горизонта выполняется при вскрытии водяного пласта артезианской скважиной.
Тампонаж бывает временным, тогда для уплотнения стенок используется глина, и постоянным — с применением цементного раствора. Первый тип изоляции востребован при строительстве скважин и при ликвидации выработок малой глубины, пробуренных на песок.
Когда нужно тампонирование
Тампонирование скважины производится при разрушении и коррозии обсадных труб.
Необходимость выполнения противоаварийных работ на стволе гидротехнического сооружения обусловлена деформацией обсадных труб и разрушением вмещающих горных пород — эти явления приводят к загрязнениям источника. Эксплуатация выработки в течение 20 лет также приводит к износу оборудования и необходимости ремонта или ликвидации ствола.
Другие причины для цементации:
Тампонаж проводится и для поиска новых водоносных горизонтов в процессе бурения гидрогеологических разведочных или эксплуатационных выработок. Решение о ликвидации артезианской скважины принимается строительной компанией, соорудившей водозабор.
Преимущества тампонирования
Достоинством цементации является универсальность технологии: она используется для устранения аварийных ситуаций различного вида и является типичной.
Тампонирование позволяет решать многоплановые задачи:
К другим преимуществам относятся простота исполнения и прочность конструкции, а также то, что использование цементирования возможно во всех типах грунтов — скальных карстовых, трещиноватых, гравийных и крупнообломочных горных породах.
Используемые растворы и особенности метода
Водозаборные сооружения строятся по проекту, в котором предусматриваются действия по ремонту и ликвидации скважин посредством тампонирования. Выбор компонентов раствора и типа вяжущего вещества осуществляется с учетом геолого-технических условий на месте расположения скважины. Выполняются расчеты потребности в материалах, планируются способы подачи к нужной точке ствола.
На выбор состава укрепляющей смеси влияют такие факторы:
Особенность метода тампонирования состоит в том, что этот процесс необратимый и чреват потерей водоотдачи скважины. Растворы из смеси портландцемента с песком рекомендуются для выработки, расположенной в глинистых породах. В пористых слоях грунта в состав добавляют волокнистые наполнители: бумагу, асбест, целлюлозу — они способствуют снижению расхода тампонажной смеси. Для запечатывания пустот в песчано-цементный раствор добавляют гравий.
В качестве вяжущего вещества применяют также глину, расплав пластика, вспенивающие составы, а для дезинфекции — хлорную известь. Подача скрепляющей массы в скважину осуществляется насосом через заливочную трубу. Для ремонта и ликвидации водозаборов используют специальный портландцемент, он называется тампонажным.
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:
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.
Технология
Существует несколько способов цементирования: прямая закачка смеси в зазор между стенками выработки и обсадной трубой, обратная, многоэтапная (для стволов ≥50 м) и посредством глиняного столба.
В первом случае раствор продвигается от устья к забою под собственным весом, что упрощает конструкцию в ущерб качеству заполнения трещин.
Способ обратного тампонирования более эффективен: в нижней части скважины ставят пробку, отгораживающую обрабатываемое пространство. Смесь загружается в обсадную трубу, откуда вытесняется под давлением специальной жидкости за пределы колонны и поднимается по просвету между выработкой и трубой.
Многоэтапная технология предполагает цементирование в несколько приемов: тампонирование начинают с нижних уровней, затем переходят на вышерасположенные участки. Работы на глубоких выработках ведутся поочередно: перемещение на следующий участок осуществляется после завершения работ на предыдущем отрезке.
Глина, используемая для укрепления стенок ствола, сначала замачивается в воде, после этого из нее формируются цилиндры. С помощью колонкового снаряда эти цилиндры доставляются в колонну и посредством насоса продавливаются в затрубное пространство до устья скважины. Избыточная нагрузка устраняется сбросом жидкости через отверстия в снаряде.
Работы выполняются смешивающими и цементировочными машинами. Во всех случаях тампонаж делают до нижней отметки водоносного горизонта. Выбирая одну из предлагаемых технологий, достигают цели мероприятий:
Период отвердения цементного раствора зависит от состава и условий применения. Кондуктор на устьевой части скважины набирает прочность за 16 часов, а смесь в стволе выработки — за сутки. Опрессовка сооружения для проверки герметичности выполняется закачкой воды под давлением, на 20% превышающим расчетное. Допустимое снижение нагрузки через 30 минут — 0,5 МПа. По завершении работ акты и отчеты представляются в санитарную и коммунальную службу.
Тампонаж скважины: что это такое, когда необходимо и технология тампонирования
Тампонирование (цементирование) — процесс заполнения скважин жидким пластиком, глиной или вяжущими растворами цемента. Метод применяют для защиты конструкций от загрязнения грунтовыми водами. Таким же образом ликвидируют гидротехнические сооружения, пришедшие в негодность.
Особенности тампонирования
Выбор технологии зависит от цели ее проведения, состояния забоя, геологической обстановки, инженерного обеспечения бригады. Детали процесса могут уточняться по ходу работ. Для заливки часто используют гипсоглиноземистый цемент. Если в проходке присутствуют большие полости, его усиливают доломитовой мукой, целлюлозными нитями, волокнами асбеста.
Выделяют 2 разновидности тампонажа скважин:
Перед началом процедуры проводят экспертизу состояния водоносного уровня и сооружений. После составления и утверждения проекта объект блокируют. Основанием служит заявление владельца, направленное в санитарно-эпидемиологическую службу. Если речь идет о ликцидации глубокой водоносной скважины, решение принимает подрядчик, который проводил строительные работы.
Когда нужно тампонирование
Необходимость цементирования скважин объясняется рядом причин:
К этому способу цементирования прибегают для заглушки фонтанирующих скважин. Обязательному тампонажу подлежат поисковые и пробные разведывательные шахты.
Преимущества тампонирования
Технология признана оптимальным средством защиты водоносных жил от загрязнений. Процедура минимизирует риск повреждения ствола и разгерметизации стыков. Такие работы могут выполняться при потребности в дополнительной гидрологической изоляции забоя.
Тампонаж скважин позволяет защитить водоносные жилы от загрязнений.
Используемые растворы и особенности метода
Состав цементирующих веществ и характер их транспортировки уточняют в ходе предварительных расчетов.
Для этого определяют:
Грамотное проектирование экономит финансовые средства.
К популярным смесям относят массу на основе портландцемента и воды, которую перекачивают насосом. Состав быстро застывает и обладает высоким уровнем прочности. Его используют для скважин, размещенных в плотной глинистой почве.
При взаимодействии с пористыми грунтами к массе добавляют бумагу, асбест и другие подобные материалы. В некоторых случаях допускается применение вспениваемых составов, способных увеличиваться в размерах по мере затвердевания.
Кроме вышеперечисленных компонентов в тампонажную смесь может входить небольшой состав, включающий в себя песок и гравий. Но ее плотность должна сохраняться жидкой. Подается масса посредством насоса на высоту до 3 м. Для дезинфекции в нее примешивают хлорную известь.
Использование стандартного строительного раствора приводит к повышенному расходу материала и увеличивает финансовые издержки.
Подготовительные работы
Подготовительный этап включает составление акта экспертизы и разработку проекта, который должен пройти согласование в органах санитарного надзора. Технические отчеты и акты о проведении работ передаются в санэпидемстанцию и коммунальные службы по завершению процедуры.
Технология
Чтобы правильно тампонировать шахту, необходимо следовать инструкции о порядке ликвидации скважин. Специалисты, которые будут проводить эти работы, должны обладать специальным допуском. Необходимо присутствие оборудования для смешивания, а также цементировочных машин.
Принцип технологического процесса заключается в том, что промежутки между стенкой и колонной труб заполняются вяжущим составом. Сам тампонаж производят на глубине, где проходит нижний водоносный горизонт.
Существует несколько способов цементирования скважин. Наиболее эффективным из них считают метод обратного тампонирования.
При его выполнении на нижнем уровне колонны, который будет подвергнут блокировке, устанавливают пробку с каналом, перекрытым диафрагмой. Верхнюю заглушку устанавливают на цементировочной головке в верхней части обсадной трубы.
Вслед за закачкой тампонажной смеси ее открывают и заливают продавливающее жидкое вещество. Под высоким давлением цементный субстрат вместе с нижней заглушкой углубляется вниз. Одновременно происходит выталкивание буровой жидкости.
При соприкосновении нижней пробки с упорным кольцом наблюдается резкое усиление давления. Под воздействием этого перемычка разрушается, и цемент протекает в затрубные полости.
При 2-цикловом тампонировании вместо нижней пробки устанавливают заливочную муфту, после чего производят промывку, монтаж цементировочной головки и заливку вяжущего состава. Затем сквозь муфту проводят еще одну пробку, которая при взаимодействии с продавочной жидкостью проталкивает смесь вглубь.
Вслед за этим отпускают и продавливают размещенную внутри головки нижнюю пробку. Под давлением она прижимается к муфте и, смещаясь вниз, открывает сквозное отверстие.
Следующая операция может быть выполнена в 2 вариантах:
После завершения подачи тампонажной смеси для второго сегмента колонны устанавливают и продавливают последнюю верхнюю пробку. Смещаясь вниз вместе с втулкой, она закроет проходное отверстие.
Оба варианта уменьшают риск затекания промывного средства в раствор цемента и ослабляют давление на почву в ходе его подъема.
Более простой способ цементирования связан с заливкой раствора в середину трубы, при этом состав погружается вниз и заполняет пространство. Главным достоинством метода является простота, но качество тампонирования будет невысоким.
Время застывания цементного столба обусловлено составом вяжущей смеси и видом забоя. Эксплуатационная шахта будет готова через 24 часа, забой с кондукторной трубой — спустя 16 часов.
Контроль качества выполняют с помощью акустического зонда (скважинного локатора). Пустые участки определяют по диапазонам колебаний звука. Вслед за этим производят обвязку выходного отверстия скважины. Затем посредством желонки удаляют цемент и пробки.
Для проверки ствола на непроницаемость в него закачивают воду под давлением, которое на 20% превышает расчетный показатель. В том случае, если спустя 30 минут он понизится не более чем на 0,5 МПа и при этом не произойдет выделения газа и слива воды, скважину признают герметичной.