Главная страница » Что такое забой скважины

Что такое забой скважины

  • автор:

Забой скважины: оборудование и конструкция

Забой скважины: оборудование и конструкция

Забой скважины – что это

Скважины используются в разных сферах. Это конструкция геологической выработки, которая имеет длину большую, чем диаметр. Скважина имеет различные назначения, но независимо от этого, имеет в конструкции одинаковые элементы. Искусственные устройства используются, чтобы добывать воду.

Существуют технические особенности, которые помогают понять устройство забоя в источнике, оборудование для него. Во время бурения оборудование вынимает разные пласты почвы.

Грунт в некоторых случаях требует укрепления, от них следует изолировать ствол источника, либо водоносный слой должен проникнуть внутрь скважины. Для этого важно правильно применять оборудование для забоя скважины.

Особенности конструкции

У конструкции любого типа скважины есть постоянные для всех детали. Скважина состоит из:

1.Устья – начала.

2.Стенок – шахта внутри в форме цилиндра.

3.Ствола – всего тела шахты.

4.Забоя – основание скважины.

Элементы конструкции стандартные. Любая скважина состоит из:

направления – начала устья

1.направления – начала устья, которое состоит из пород рыхлого типа, легко размываемых. Укрепляют начало с помощью выбуривания источника с большим диаметром, доходя до пластов с прочными породами. Отверстие сверху закрывают с помощью трубы, подходящего размера, зазор между шахтным телом и трубой заливается цементным раствором, либо смесью из гравия.

2.кондуктора – участка, на который приходится функциональная нагрузка начала скважины. Его укрепляют, устанавливая обсадную трубу. Ее создают скручиванием нескольких трубопрокатов, на их число влияет глубина скважины. Между стенками источника и кондуктором заливают цементную смесь.

3.промежуточной колонны, которая проходит ниже кондуктора. Она служит для того, чтобы перекрывать слабые пласты грунта, также слои почвы продуктивного типа, но, которые не подлежат разработке. Глубина скважины влияет на число колонн. Чтобы изоляция была надежной, надо конструкцию залить цементом.

4.эксплуатационной колонны, которая предназначена для разработок, имеет длину от устья до дна.

5.забоя – конец скважины, с помощью него извлекается вода из водоносных слоев. Строение пласта с водой такое: верхняя граница, нижняя, кровля.

Важным конструктивным элементом скважины считается забой, который обеспечивает устройство такими функциями, как:

1.обеспечивает механическую прочность необходимого слоя.

2.повышает гидравлическую проходимость устройства зона призабойного типа.

3.обеспечивает доступ к другим пластам, которые требуют разработки, но остаются в резерве.

4.разделяет нагрузку на слои, находящиеся рядом, либо зону пласта продуктивного типа.

5.дает возможность проведения дренажа по всему пласту.

Условия разработки бывают разными. Это влияет на конструкцию забойной части:

1.забой открытого типа.

2.забой перфорированного типа.

3.забой с перекрытием хвостовой части колонны эксплуатационного типа.

4.забой, имеющий фильтр.

5.забой перфорированного типа.

Процесс

Открытый тип забоя

Скважина с открытым забоем предполагает конструкцию, в которой эксплуатационный тип колонны достигает водоносный слой. В этом виде ее укрепляют с помощью цемента, или другим способом. Далее необходимый пласт почвы вскрывают с помощью приборов, которые имеют меньший диаметр, а ствол источника оставляют открытым.

Забой открытого типа необходим, когда известно, как проходят слои грунта, его границы. Также, если породы устойчивы, если толщина горизонта небольшая, если пласт однороден, не содержит структур, которые могут обрушиться, когда набухнут от воды. Данную конструкцию нельзя строить, если при разработке нужно прорабатывать пропластки необходимого пласта.

Внимание! Открытый забой имеет высокий уровень гидродинамической эффективности.

К недостаткам относят то, что невозможно разработать конкретные участки горизонта, либо почвы, при этом отдельно влиять на пропластки, потому что может возникнуть обвал при уменьшении давления в самом пласте.

Тип забоя, при котором делают перекрытие с помощью хвостовика колонны

В данном случае опускание происходит до дна разрабатываемого горизонта. При этом тело источника укрепляют с помощью колонны, которая имеет перфорацию, расположенную на уровне нужного пласта. Далее колонну укрепляют с помощью цемента до самого края скважины, а перфорированную зону оставляют свободной.

Данная разновидность забоя показана к применению в таких же условиях, что и открытые забои. Однако труба с перфорацией снижает возможность обрушения слоев почвы, не уменьшая диаметр рабочего ствола.

Тип забоя, который имеет фильтр

кондуктора – участка, на который приходится функциональная нагрузка начала скважины

В этом случае обсадная колонна располагается от верха водоносного слоя, с последующим закреплением колонны. С помощью колонны опускают внутрь фильтровальное устройство, которое имеет отверстия. Форма и количество отверстий может быть разным. Слой в промежутке между фильтрующим устройством и трубой перекрывают с помощью сальника.

Внимание! К популярным видам фильтров относят кольцевые конструкции, гравийные, из металлокерамики, имеющие отверстия в форме щелей.

С помощью этих типов забоев можно фильтровать воду, либо любую среду от ненужных включений. Конструкция не подразумевает наличия призабойного участка, сложности в оборудовании источника не способствуют частому применению данного типа забоя.

Забой перфорированного типа

Конструкция оборудуется таким образом, что пробуривают отверстие до необходимого уровня, все продуктивные слои обозначаются при бурении. Также намечают будущие разработки. Далее заглубляют обсадную трубу, промежуток между трубой и грунтом заливают цементом до уровня перфорации, который находится на высоте продуктивного слоя. Данный забой предполагает хорошую изоляцию пропластов, можно одновременно разрабатывать несколько пластов, эксплуатационные качества шахты сохраняются длительное время, пока не исчезнет полностью вода.

Чтобы сохранить чистоту жидкости, источник оснащают фильтром. Это возможно при отсутствии в воде примесей цемента и песка.

Выводы

Конструкция забоев может иметь совершенно разную конструкцию, включать скважины с несколькими стволами. Разветвления могут быть в одном продуктивном пласте. Разветвлений может быть от пяти до семи штук, сколько требует разработка. Чтобы создать систему надо иметь забой искусственного типа, который имеет призабойную часть, расположенную ниже уровня, на котором находятся разветвления от главного ствола источника. Забой, который создают искусственно, служит перекрытием ствола. Характеристики пород, глубина залегания нужных слоев, необходимость создания призабойной зоны влияют на особенности конструкции.

Что такое забой скважины?

Для того чтобы понимать, что такое забой скважины, необходимо иметь общее представление о процессе, его составных частях их назначении и полном производственном цикле. Скважина применяется в различных областях и представляет собой геологическую выработку длиной большей, чем диаметр. Состоящая из нескольких элементов, вне зависимости от целевых особенностей сооружения, конструкция искусственного типа часто применяется для добычи воды.

Конструкция скважины

забой скважины это

Конструктивные элементы скважины такие:

  • Устье – начало;
  • Стенки – внутренняя шахта цилиндрической формы;
  • Ствол – все тело шахты;
  • Забой – дно скважины.

Кроме этих понятий есть несколько технических особенностей, помогающих понять, из чего состоит конструкция забоя скважины и ее оборудование. При бурении, установка проходит через много разных пластов грунта. Это могут быть залежи, требующие укрепления, от которых ствол скважины нужно изолировать или наоборот, содержимое водоносного слоя, например, обязательно должно попасть непосредственно в саму скважину. Поэтому важна конструкция оборудования забоев скважин. В общем, элементы достаточно стандартны, их просто запомнить:

  • Направление – это начало устья, состоящее из достаточно рыхлых или быстро размываемых пород. Укрепление происходит посредством выбуривания скважины большего диаметра, доходящей до нужной глубины (залежей более прочных пород). Отверстие закрывается трубой показанного размера, промежуток между трубой и телом шахты бетонируется или засыпается гравийной смесью.
  • Кондуктор – участок, несущий функциональную нагрузку направления скважины. Требует укрепления посредством обсадной трубы, которая создается путем скручивания нескольких труб, количество которых зависит от глубины скважины. Также как и в первом случае, пространство между кондуктором и породными слоями заливается цементным раствором.
  • Колонна промежуточного типа – это участок, проходящий глубже, чем направление и кондуктор, служащий для перекрытия трудных/слабых пластов пород, а также продуктивных, но не подлежащих разработке слоев грунта. В зависимости от глубины скважины, промежуточных колонн может быть несколько. Для надежности изоляции конструкцию нужно цементировать.
  • Колонна эксплуатационная – участок, предназначенный для разработки. Длина от дна до устья.
  • Забой – это конечная часть скважины, функция которой – извлечение воды из пластов грунта. Сам пласт водоносного грунта имеет верхнюю границу, нижнюю и кровлю.

Конструкции забоев скважин – важнейший элемент бурения, разработанный для обеспечения следующего функционала:

  1. обеспечение механической прочности нужного пласта;
  2. повышенная гидравлическая проходимость конструкции призабойной зоны;
  3. доступность к другим слоям, показанным для разработки, но пока зарезервированным;
  4. разделение воздействия на прилегающие слои или зоны горизонта продуктивного слоя;
  5. при необходимости возможность дренажных работ по всему слою.

В зависимости от различий в условиях разработки, забойная часть может иметь следующий конструктивный тип:

  • открытый забой;
  • предварительно перфорированный забой, перекрытый хвостовой частью колонны эксплуатационного свойства;
  • забой с фильтром;
  • перфорированный забой.

Открытый забой

оборудование забоя скважины

Это конструкция, обустроенная так, что колонна эксплуатационная доведена до начала водоносного уровня и в этом состоянии укреплена посредством цементного раствора или другого способа. После этого нужный пласт грунта вскрывается приборами меньшего диаметра, при этом ствол остается полностью открытым.

Открытый забой показан в следующих случаях:

  1. при известном пролегании расположения и границ грунтового слоя;
  2. при необходимой устойчивости пород;
  3. при невеликой толщине горизонта;
  4. при однородности пласта, без содержания структур, способных к обрушению после набухания влагой.

Подобная конструкция не показана в случае, когда в процессе разработки возникает необходимость воздействия на отдельные пропластки нужного слоя.

Совет! Конструкция открытого забоя характерна своей повышенной гидродинамической эффективностью.

Недостаток конструкции – невозможность разрабатывать отдельные участки пласта или грунта, а также раздельно воздействовать на пропластки, опасаясь обвала в результате уменьшения давления внутри слоя.

Забой, перекрытый хвостовиком колонны

оборудование забоев скважин

Такое сооружение скважины предусматривает опускание до подошвы разрабатываемого слоя, укрепление тела шахты посредством колонны, оснащенной перфорацией, расположенной на высоте продуктивного пласта. После этого колонна закрепляется цементным раствором до верхнего уровня грунтового слоя, при этом перфорированная часть остается свободной.

Такие виды забоев показаны для использования на тех же условиях, что и обычные, открытые, но при этом перфорированная труба уменьшает риски обрушения пластов и уменьшения диаметра рабочей шахты.

Забой с фильтром

конструкция забоя скважины

Обустройство забоя с фильтром предполагает расположение обсадной колонны от верхней границы нужного грунтового водоносного пласта и последующее закрепление колонны. По ней в грунт опускается фильтровальная конструкция, оснащенная отверстиями, их может быть столько, сколько нужно и форма также допускается любая. Промежуточный слой между трубой и фильтром перекрывается сальником.

Самые популярные модели фильтров кольцевые, гравийные или металлокерамические с щелевидными отверстиям, однако, их никто не регламентирует, как и форму конструкции. Подобные забои служат для фильтрации жидкости или продукта от посторонних примесей, но при этом отсутствие призабойной зоны, а также сложность в оборудовании скважины обусловили нечастое применение конструкций в жизни.

Перфорированные забои

что такое забой скважины

Это система, оборудуемая следующим образом: отверстие пробуривается до нужной отметки, но в процессе бурения обозначается залегание всех продуктивных слоев, при этом намечаются объекты для разработки (их может быть достаточно много). После заглубления обсадной трубы, расстояние от границ трубы до тела шахты цементируется, но только до перфорационного слоя, находящегося в области залегания нужного пласта. Преимущества подобного бурения очевидны:

  • хорошая изоляция пропластов;
  • возможность одновременной разработки нескольких продуктивных слоев;
  • сохранение эксплуатационных качеств скважины предельно долго (до полного иссякания водоносных слоев.

При необходимости и для сохранения чистоты поступающего продукта, скважина оборудуется фильтром. Но только в том случае, когда нет вкраплений цементированных песчаных залежей.

В заключение

Разнообразная по своим особенностям конструкция забоев скважин включает также многоствольные скважины. Это системы, оснащенные разветвлениями в пределах одного продуктивного слоя. Разветвления отходят в разные стороны по пласту, и их может быть более 5-7 штук, в зависимости от необходимости разработки. Для создания системы нужен искусственный забой с призабойной частью, сооружаемый ниже отсеков предполагаемых разветвлений от основного ствола шахты. При этом, искусственно созданный забой перекрывает ствол.

Выбор конструктивных особенностей зависит от характеристик пород, назначения бурения, глубине залегания продуктивного пласта, наличии или отсутствии осыпных пород и их способности к напитыванию влагой, а также от необходимости и возможности оборудования призабойной части.

Типы оборудования забоев скважин

Для того чтобы понять, что такое забой скважины, необходимо иметь общее представление о том, что представляет собой этот процесс и его составные части. Скважиной называется геологическая выработка, у которой длина гораздо больше ее диаметра. Она состоит из нескольких элементов, независимо от цели ее сооружения:

  • устье – начало скважины;
  • стенка – внутренняя цилиндрическая поверхность;
  • ствол – все внутреннее пространство скважины;
  • забой – дно скважины.

Схемы конструкций забоев при заканчивании скважин

Схемы конструкций забоев при заканчивании скважин.

Кроме этих терминов, имеются еще несколько технических понятий, которые объясняют рассматриваемую конструкцию и ее оборудование, необходимых для понимания вопроса – что такое конструкции забоев скважин.

Дело в том, что при бурении пролет проходит множество различных пластов. Это могут быть пласты, которые необходимо укреплять, от которых ствол скважины необходимо изолировать или, наоборот, содержимое слоя должно попасть непосредственно в скважину. Поэтому различные участки бурения имеют свою конструкцию и свое наименование. В общем случае скважина может состоять из таких элементов, как:

  1. Направление – начальная часть устья, состоящая из рыхлых или легко размываемых пород. Для укрепления направления бурят скважину большого диаметра до необходимой глубины, на которой залегают более твердые породы. Как правило, эта глубина составляет 4-8 метров. В отверстие помещают трубу соответствующих размеров, а промежуток между трубой и породой бетонируют.
  2. Кондуктор – участок скважины, следующий за “направлением”. Он укрепляется обсадной трубой, состоящей из скрученных между собою труб, количество которых зависит от глубины бурения. Пространство между кондуктором и породой заливается цементным раствором.
  3. Промежуточная колонна – участок, проходящий направление, кондуктор и следующий глубже, для того чтобы перекрыть трудные или слабые пласты породы и продуктивные слои, не планирующиеся к разработке. В случае большой глубины скважины таких колонн может быть несколько. Они также цементируются для надежной изоляции.
  4. Эксплуатационная колонна – участок бурения от ее дна до устья. Именно по этому участку транспортируется добываемый материал. Эксплуатационная колонна также подвергается цементированию.
  5. Забой – последняя часть скважины, служащая для извлечения продукта из пластов. Сам продуктивный пласт имеет кровлю, верхнюю границу и подошву – нижнюю границу.

Конструкция артезианской скважины

Конструкция артезианской скважины.

Конструкция забоя скважины – один из важнейших элементов бурения. Его конструкция разрабатывается для обеспечения таких функций скважины, как:

  • механическая прочность продуктивного пласта, обеспечивающая возможность погружения необходимого оборудования, в зависимости от назначения скважины;
  • хорошая гидравлическая проницаемость конструкции призабойной части;
  • возможность дополнительного доступа к другим продуктивным слоям, которые не планировалось разрабатывать первоначально или их надежная изоляция;
  • раздельное воздействие на различные прилегающие слои или отдельные части продуктивного горизонта;
  • возможность проведения дренажа всего продуктивного слоя.

Вследствие различий условий разработки, забойная часть бурения может иметь один из нескольких конструктивных типов:

  • открытый забой;
  • забой, перекрытый хвостовиком эксплуатационной колонны, перфорированный предварительно;
  • забой с фильтром;
  • перфорированный забой.

Открытый забой

Открытый забой обустраивается таким образом, что эксплуатационная колонна доводится до начала разрабатываемого горизонта и в таком состоянии укрепляется раствором цемента. После этого пласт вскрывают инструментом меньшего диаметра, оставляя ствол отверстия открытым.

Схема заканчивания скважины открытым забоем

Схема заканчивания скважины открытым забоем.

Подобная конструкция забоя возможна только в случае, если:

  • известно точное расположение границ разрабатываемого горизонта;
  • толщина горизонта небольшая;
  • пласт состоит из пород, устойчивых против обрушения;
  • пласт однороден и не содержит глинистых структур, подверженных обрушению вследствие разбухания;
  • в процессе разработки необходимость в воздействии на отдельные пропластки отсутствует.

Важно! Открытый забой характеризуется самой высокой гидродинамической эффективностью относительно других конструкций и по коэффициенту гидродинамического сопротивления принимается за единицу.

Коэффициент гидродинамического сопротивления скважин других типов измеряется относительно бурения с открытым забоем.

Недостатком такой конструкции считается отсутствие возможности разработки отдельных участков пласта или раздельное воздействие на них и возможность обвалов пластов при откачке в результате уменьшения давления внутри пласта. Из-за этих недостатков скважины с открытым забоем используются редко, и их количество составляет не более пяти процентов от всех разрабатываемых скважин.

Забой, перекрытый перфорированным хвостовиком эксплуатационной колонны

Схема скважины с песчаной пробкой на забое

Схема скважины с песчаной пробкой на забое.

В случае использования этого типа конструкции забоя, скважина опускается до подошвы разрабатываемого слоя и укрепляется эксплуатационной колонной с просверленной перфорацией, находящейся по всей высоте продуктивного слоя. После этого она цементируется до начала продуктивного пласта, а перфорированная часть остается открытой.

Этот тип забоя используется на тех же условиях, что и открытый тип забоя, но лишен недостатков в виде обрушения пород, уменьшающих рабочий диаметр скважины.

Забой с фильтром

При строительстве забоя с фильтром обсадная колонна устанавливается до верхней границы разрабатываемого пласта и заливается раствором цемента. По ней в пласт опускается фильтр, имеющий небольшие щелевидные или круглые отверстия.

Промежуток между фильтром и трубой перекрывается сальником. Фильтры могут иметь различную конструкцию. Наибольшее применение получили фильтры со щелевидными отверстиями, кольцевые фильтры, гравийные и металлокерамические фильтры.

Схема устройства скважины и фильтра

Схема устройства скважины и фильтра.

  1. Кольцевые фильтры состоят из колец, надетых на трубу с перфорацией. Между кольцами с помощью ленты определенной толщины создается необходимый зазор, позволяющий производить требуемую фильтрацию.
  2. Гравийный фильтр представляет собой две концентрические трубы с перфорацией, между которыми находится слой гравия с фракциями 5-6 миллиметров, являющийся фильтрующим элементом.
  3. Металлокерамические фильтры представляют собой кольца из спекаемой под высоким давлением керамической дроби, надеваемые на трубу с перфорацией.
  4. Наибольшую эффективность имеют металлокерамические фильтры, вследствие небольшого гидродинамического сопротивления и хорошей степени очистки.

Забои с фильтром служат для фильтрации от добываемого продукта песчаных примесей при разработке горизонтов с возможным образованием песчаных пробок. Забои с фильтром не имеют особого распространения в практике бурения.

Перфорированный забой

Перфорированный забой строится следующим образом. Отверстие бурится до необходимой отметки и до установки обсадной трубы исследуется с помощью специальных геофизических средств. В результате исследования с большой точностью определяются отметки продуктивных и водоносных слоев и намечаются объекты для эксплуатации.

Скважинный фильтр

После опускания обсадной трубы производится ее цементирование от забоя до необходимой отметки и перфорирование в районе продуктивного пласта.

Бурение с перфорированным забоем получили самое широкое распространение благодаря своим преимуществам:

  • простота строительства скважины и проведения геологических исследований;
  • хорошая изоляция пропластов;
  • последующая возможность разработки пропущенных или отложенных продуктивных пластов;
  • возможность применения различных способов воздействия на слои, прилегающие к продуктивному пласту;
  • сохранение рабочего сечения скважины в течение долгого времени.

Важно! В том случае если продуктивный слой содержит не цементированные песчаные слои, применяется установка фильтрующего элемента в зоне разработки.

При этом возрастает гидродинамическое сопротивление. Но даже без фильтра перфорированный забой имеет гораздо большее сопротивление в сравнении с открытым забоем.

Типовое оборудование скважины

Типовое оборудование скважины.

Иногда в практике бурения требуется создание многоствольных или многозабойных скважин. Как правило, бурения подобного типа используются в геологоразведке с целью снижения затрат или более тщательного изучения уже разведанного месторождения. Многоствольными называются скважины, имеющие ответвление от основного ствола до входа в продуктивный слой.

Многозабойные отверстия имеют разветвление в пределах продуктивного пласта. Для создания пролетов такого типа используется искусственный забой, который сооружается ниже места предполагаемого ответвления от основного ствола и перекрывает его. Искусственный забой используется и при раздельной добыче из разных продуктивных пластов одной скважины.

Как правило, есть два основных способа создания искусственного забоя. Это установка специальных пробок, перекрывающих диаметр скважины и заполнение отверстия вяжущими или инертными материалами. Преимущество второго способа заключается в том, что он подходит для бурения любого возраста и любой степени разработанности, так как со временем диаметр может измениться. Механическая установка пробки подходит только для новых скважин.

Таким образом, различные конструкции забоев выбираются в зависимости от назначения бурения, от характеристики пород, имеющихся в продуктивном пласте, наличия или отсутствия напорных горизонтов и расстояния до них и множества других факторов, влияние которых зачастую определяется расчетным путем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *