Конструкции скважин при вращательном бурении

При вращательном бурении наиболее часто используются конструкции скважин, показанные на рис. 11.1. Схема, показанная на рис. 11.1, а, предназначена для эксплуатации водоносного пласта, представленного устойчивыми трещиноватыми породами, поэтому водоприемная часть выполняется бесфильтровой. Вмещающие породы до кровли водоносного пласта перекрываются эксплуатационной колонной, в которой размещается насос для откачки. Верхняя часть разреза, представленная рыхлыми породами, перекрывается кондуктором.

При глубине скважины более 300 м и неблагоприятных условиях (сильное поглощение промывочной жидкости, неиспользуемый пласт с аномально высоким давлением) между кондуктором и эксплуатационной колонной устанавливают промежуточную колонну. Затрубное пространство кондуктора и эксплуатационной колонны цементируют, как правило, на полную глубину. При больших глубинах в ряде случаев цементирование можно не доводить до устья, однако это делается лишь тогда, когда исключена гидравлическая связь водоносных горизонтов и, как следствие, смешивание и загрязнение подземных вод.

Рис. 11.1. Схемы конструкций скважин при роторном бурении:
1 — кондуктор; 2 — эатрубное цементирование; 3 — эксплуатационная колонна; 4 — сальник; 5 — подбашмачное цементирование; 6 — переводник; 7 — муфта с левой резьбой; 8 — промежуточная колонна; 9 — фильтровая колонна (фильтр) ; 10 — манжета для цементирования

В случае эксплуатации напорных пластов с большим дебитом, предопределяющим монтаж насоса больших габаритов, эксплуатационная колонна устанавливается в верхней части разреза, выполняя также функцию кондуктора (рис. 11.1,б). Часть разреза, расположенная ниже башмака, до кровли водоносного пласта перекрывается хвостовиком (потайная колонна, не выходящая на поверхность). Другой схемой конструкции скважины при эксплуатации устойчивых водоносных пластов является установка кондуктора и ступенчатой эксплуатационной колонны с подбашмачным цементированием выше кровли водоносного пласта (рис. 11.1, в). Поперечный размер верхней части колонны должен позволять размещать насос для откачки. Длина эксплуатационной колонны и верхней части ступенчатой колонны должна быть такой, чтобы ниже динамического уровня воды можно было разместить насос. В неустойчивых водовмещающих породах в конструкции скважины предусматривается фильтровая водоприемная часть. Чаще всего фильтр устанавливается "впотай" (рис. 11.1, г, д), так как в случае выхода из строя его можно поднять и заменить. Кроме того, потайное расположение фильтра позволяет использовать эксплуатационную колонну большого диаметра, в которой можно разместить насос повышенной подачи. Реже применяется монтаж фильтра на эксплуатационной колонне, часть затрубного пространства которой, расположенная выше фильтра, изолируется манжетным цементированием (рис. 11.1, е ) Замена такого фильтра практически исключается.

Большая глубина, характерная при бурении на термальные или миниральные воды, частое переслаивание пород по твердости, агрессивность подземных вод вызывают необходимость создания фильтровой части путем спуска колонны с затрубной ее цементацией в пределах пласта и последующим прострелом гидропескоструйным способом или перфораторами. При проектировании фильтров с гравийной обсыпкой конструкция скважины должна учитывать необходимость расширения ствола в пределах водоносного пласта для размещения гравия. При проектировании бесфильтровой конструкции скважины в мелкозернистых песках эксплуатационная колонна устанавливается с цементацией затрубного пространства, причем ее нижний торец находится на 0,5 м ниже водоупорной кровли.