Технология крепления скважины обсадными трубами

Надежная и безопасная технология

В устройстве надежного фундамента на рыхлых и слабых грунтах применяют обсадные трубы для буронабивных свай, чтобы предотвратить осыпание стенок скважины во время ее бурения, установки арматуры и заливки бетонного раствора. Технология ВПТ пришла в индивидуальное строительство коттеджей из нефтегазовой промышленности, где в течение длительного периода зарекомендовала себя, как надежный способ получить гарантированный результат в сложных геологических условиях. При соответствующей технической оснащенности, буронабивная свая будет иметь любые проектные диаметры.

Необходимость обсадных труб

• Сформировать прочную опору для здания в осыпающейся или чрезмерно увлажненной скважине позволяет устройство буронабивных бетонных свай с применением обсадных труб, которые потом можно удалить или оставить в качестве оболочки.
• Стальная труба имеет высокую плотность, чтобы достаточно легко без деформации входить в грунт, и удерживать внутреннее пространство от осыпания в него земли.
• Если для получения корпуса сваи требуется пролет большой длины, то отдельные элементы изготавливаются и собираются по секциям, удобным для транспортировки, складирования и подъема на буровой установке.
• Соединение отдельных секций конструктивно реализуется 3 способами:

• сварка;
• резьба;
• специальные крепления (хомуты).

Резьбовые соединения используют там, где возможна изгибающая деформация – для повышения прочности длинных соединений труб относительно небольших диаметров, как показано на этом фото:

Подготовленная обсадка

Кроме резьбы, каждое соединение укрепляется сварочным аппаратом накладными ребрами жесткости, чтобы предотвратить раскручивание при опускании или извлечении обсадной трубы после заливки раствора.

Фиксирующие хомуты применяют на инвентарных изделиях, предполагающих многократное использование строительной организацией. Они плотно охватывают сочленение и имеют винтовые стопорные болты, проходящие насквозь оба звена.

Преимущества установки буронабивных свай с обсадными трубами заключаются в следующем:

• максимальное использование несущей способности;
• качественное и быстрое выполнение операций по набивке пространства скважины бетонирующим раствором;
• возможность выполнения работ в подвижных и насыщенных водой почвах;
• постоянный контроль выполнения работ в соответствии с проектными требованиями и фактическими геологическими и техническими условиями;
• извлечение из ствола крупных камней при бурении;
• отсутствие воздействия вибрационных и сдвигающих (горизонтальных) колебаний почвы;
• безопасность выполнения каждого этапа.

Дополнительно эта технология исключает возможность возникновения в любом месте скважины так называемых “шеек” (зауженное сечение бетонной массы) при установке армирующего каркаса, контролирует достижение несущих пород, перекрывает горизонты, на которых находятся опасные по поведению грунты (например, плывуны). И еще, буронабивные опоры в обсадных трубах допускаются к эксплуатации практически во всех климатических зонах.

Характеристики буронабивных свай

Для строительства фундамента из буронабивных свай, которые впоследствии связывают ростверком, применяются обсадные трубы различной длины, Ø и конструкции. В сыпучих почвах они должны иметь достаточную протяженность, чтобы зафиксировать положение опоры для возводимого на них дома.

Параметры свай стандартизованных строительных проектов приведены в таблице:

Шаг расположения свай (при последующей обвязке ленточным ростверком) должен составлять не меньше 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволяет прочность ростверка по сечению.

Трубы для обсадки различаются по форме, Ø, разностенности, овальности, непрямолинейности, соответствующим следующим допускам согласно стандарту:

1. у трубы Ø 33,5 мм – Ø89 мм отклонения не более 0,3 мм;
2. Ø108 мм – Ø146 мм – до 0,5 мм;
3. трубы большего сечения могут иметь погрешность более 0.7 мм.

Обсадные трубы для формирования буронабивной сваи из асбестоцемента, как правило, толстостенные, но при этом этот материал является самым хрупким по сравнению с изделиями данного типа из другого сырья.

Популярность асбоцемента объясняется низкой стоимостью и распространенностью этой продукции, но для неопытного исполнителя работ могут возникнуть проблемы при бурении на достаточно большую глубину.

В процессе поэтапного монтажа обсадных секций ответственным моментом является крепление элементов и работа бура внутри канала.

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Готовый к обвязке свайный буронабивной фундамент показан на этом фото:

В индивидуальных случаях расчет должен выполняться профессионалом на основании инженерно – геологических изысканий конкретного участка. Особенности расчета и требования, которые нужно соблюдать при проектировании фундамента с использованием буронабивных свай, даны в СНиП 2.02.03-85.

Технология работ

Применяемая технология устройства буронабивных свай состоит из нескольких последовательных этапов, не представляющих большой сложности при наличии оборудования.

Отличия в конструкции получаемых опор состоят в следующем:

1. После произведенной заливки бетона, стальной обсадной корпус из труб извлекается из скважины.
2. Обсадная труба остается в грунте и служит корпусом для цементного раствора. Единственный недостаток такой технологии – это отсутствие контроля за возможным просачиванием в полость грунтовых вод и, как следствие, увеличение риска размывания части не набравшего крепость бетона. Для защиты от такого воздействия подпочвенной воды в цементную смесь добавляют специальные присадки – стабилизаторы.
3. Свая изготавливается с уширением в нижней части (пятка) или без него. Расширение ствола производится специальным буром (штанга Келли) или выполняется подъем обсадной трубы на 0,5 м при начальной подаче бетона, который разливается шире внутреннего Ø обсадки.

Схематическая последовательность изготовления опорных элементов

Буронабивные сваи с уширением опоры имеют большую несущую способность по сравнению с цилиндрическими конструкциями и высокую устойчивость в слабых грунтах.

Но, если опереть основание столба все равно не удастся – свая будет висячей (распределять нагрузку трением боковой поверхности), то лучше делать ровные колонны максимальной длины, поэтому в конкретной ситуации сначала рассчитывают, что лучше использовать короткие сваи с уширением подошвы или длинные цилиндрические столбы.

Применяют различные способы погружения колонны из обсадных труб в пробуренную почву:

• ударный, при котором одновременно с бурением на наружную часть оказывают давление гидравлическими домкратами, последовательно загоняя наращиваемые секции в скважину;
• вращательный (первая секция вставляется в готовую полость, а затем бурение продолжается сквозь нее и секция погружается одновременно с извлечением грунта).

Выбор ударного способа зависит от проходных качеств грунтов участка и вместо домкратов могут быть использованы вибраторы для погружения и извлечения обсадки для свай.

На отмеченное для бурения место устанавливается оборудование. Пробуривается скважина на заданную глубину и сечение. Обсадную трубу свайную погружают на нужную отметку (она указана в проекте). Затем выполняют такие операции:

• из трубы удаляют попавшую землю;
• в очищенный просвет опускают армирующий каркас;
• подают бетон по шлангу или лоткам в достаточном количестве (набивка);
• секции обсадных труб последовательно извлекают из заполненной скважины.

Последовательность операций при бурении обсадной трубой 530 мм на глубину 7 м рядом с фундаментом жилого дома показано на этом видео:

Подготовка

Процесс монтажа каждого элемента выполняется оперативно и непрерывно. Непосредственно на строительной площадке до начала работ готовят следующие материалы, инструменты и оборудование:

• бетономешалку;
• дозирующий бункер;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• составной вибросердечник;
• уширитель для пяты сваи;
• сваренный из арматурных прутьев каркас;
• обсадные трубы;
• раствор глины;
• доски для изготовления желобов;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• головной кондуктор.

Применение автоматизированного оборудования значительно ускоряет все этапы строительства, экономит трудовые ресурсы.

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Если труба свайная согласно проекту не подлежит извлечению, то ее можно изготовить в специальном варианте, облегчающем ввинчивание и затрудняющем проникновение грунтовых вод к цементному раствору, показанном на этом фото.

В случае, когда обсадочные трубы не извлекаются после окончания работ, об этом ставят обязательную отметку в строительную техническую документацию на здание.

Армирование

После полного опускания обсадочных труб на расчетную глубину в них устанавливают армирующий каркас. При значительной длине бетонируемого элемента его укладывают не на полную длину сваи, а только в верхней ее части.

При этом выдерживается толщина защитного слоя бетона со всех сторонне меньше 7 см (расстояние до внутренней поверхности обсадных элементов). Каркас состоит не менее чем из 6 продольных прутьев Ø 18 мм класса А3.

Конструкцию необходимо дополнительно усилить кольцами из металла, толщина которых должна составлять до 9 мм, ширина – от 6 до 9 см.

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Приготовленные для установки каркасы выглядят, как на этом фото.

Верхняя часть каркаса оставляется выше уровня бетона для обеспечения связи с ростверком основания дома.

Ростверк можно будет монтировать после того, как залитый бетон наберет установленную прочность (порядка 80%). Для этого потребуется не менее 25 – 30 дней. Ростверковое соединение отдельно стоящих опор служит для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Особенности промышленных буронабивных технологий

В массовом строительстве изготавливают буронабивные сваи с обсадной трубой по технологии, соответствующей установленным стандартам.

Международные стандарты требуют применять обсадные трубы внутренним сечением от 620 до 2500 мм, наружным – от 640 до 2580 мм. Общая длина трубы не может составлять больше 30 м.

Профессионалы применяют инвентарные обсадные трубы, обеспечивающие прохождение пород любой сложности. Пример первой секции на этом фото.

Режущая кромка обсадной инвентарной трубы

1. Не извлекаемые конструкции используют на площадках с глинистыми почвами, на песках, супесях, участках, где высокие грунтовые воды разрушают стенки из грунта и препятствуют правильному затвердеванию бетонной массы сразу после внесения ее в скважину.
2. Все мероприятия предписывается предусматривать на этапе проектирования работ.
3. Для этого составляется технологическая карта на устройство буронабивных свай с полным описанием всех существенных моментов и образцами необходимой документации.
4. При установке каждой опоры проводится операционный контроль, который фиксирует полученные параметры в рамках допустимых отклонений, указанных в одном из разделов технологической карты.
5. Приемку готового свайного фундамента оформляют актом с приложением следующих документов:

• паспорт на сборный ростверк, предоставленный заводами-изготовителями;
• паспорт на бетон буронабивных свай, монолитный ростверк;
• акты приемки арматурных каркасов набивных свай, монолитных ростверков;
• акты сдачи свайного поля, готового ростверка;
• результаты динамических, статических испытаний изготовленных свай.

В технологическую карту включены разделы с указанием мероприятий по организации работ, обоснование всех расчетных показателей, действия по контролю качества, охране труда и охране окружающей среды.

Выбор

Для строительства дома возведение буронабивных свай по технологии ВПТ является одним из самых эффективных способов устройства надежной опоры. Расходы, связанные с необходимостью использования специальной техники и оборудования, впоследствии перекрываются надежностью и длительным периодом безаварийной эксплуатации.

• В случае, если на участке в грунтовых водах присутствуют агрессивные стоки промышленного происхождения, от устройства свай следует отказаться.
• В глинистых, тугопластичных грунтах (при отсутствии их сыпучести) буронабивные конструкции изготавливают без применения обсадных труб, формируя буром стенку скважины из самой земли.
• Все особенности для конкретного участка нужно рассмотреть на стадии проектирования индивидуального домостроения, взвесить все положительные и отрицательные стороны, чтобы на основе тщательного анализа геологических условий участка установить наиболее подходящий вид фундамента.

Крепление скважин

22.02.2017 14:13

В настоящее время нефть – практически незаменимый компонент, на основе которого производится множество продуктов, необходимых для жизни человека. Не зря нефть наряду с углем называют еще и «черным золотом».

Добыча нефти представляет собой очень сложный и трудоемкий процесс, требующий огромных усилий, знаний, опыта, а также техники. Глубина залежей нефти колеблется от нескольких метров до  5-6 километров.

Как правило, перед началом добычи нефти, осуществляются ее поиски, разведка, и только потом сама разработка месторождений. Бурение скважин является неотъемлемой частью каждого этапа работы по выявлению и добычи нефти.

Вид работ определяет тип скважины, которые классифицируются на:

1. Опорные;
2. Параметрические;
3. Структурные;
4. Поисковые;
5. Разведочные;
6. Эксплуатационные;
7. Нагнетательные;
8. Наблюдательные

Поговори об эксплуатационных скважинах, с помощью которых, собственно, и происходит добыча нефти.

Для того, чтобы обеспечить правильную работу скважины, следует соблюдать множество правил во время ее формирования, начиная от проектировки и заканчивая креплением ствола скважины.

Крепление скважин при бурении

1. Работоспособность скважины;
2. Сроки работы скважины;
3. Прочность и герметичность канала, по которому будет поступать добываемый продукт от горизонта к дневной поверхности;
4. Защиту эксплуатационного канала от коррозии;
5. Прочность стенок скважины в местах, где породы недостаточно устойчивые;
6. Герметичность разделения всех проницаемых горизонтов друг от друга.

Крепление нефтяных скважин предполагает использование специальных колонн или же пакеров. Использование колонн является наиболее популярным способом, который позволяет сделать скважину прочной, долговечной, а также разобщить проницаемые горизонты. Такие колонны составляются из специальных труб, называемых обсадными.

Крепление скважин трубами

• Обсадные трубы – это специальные трубы, изготавливаемые в промышленности с четкой целью ее применения, которая заключается в предотвращении обвалов недостаточно устойчивых пород в стенках разных скважин.
• Итак, для того, чтобы закрепить скважину с помощью колонн, в скважину погружаются обсадные трубы, после чего цементируется затрубное пространство.
• Благодаря наличию в скважине обсадных труб, скважина полностью защищена от сложных напряжений, а именно:

1. Внешнего давления, которое образуют горные породы;
2. Внутреннего давления, возникающего в результате течения по трубам рабочих агентов;
3. Продольного растяжения;
4. Изгиба, который может возникнуть под собственным весом;
5. Температурного удлинения, вероятность появления которого в некоторых случаях очень высока.

Все это испытывают именно трубы, тем самым, защищая скважину и обеспечивая ее целостность.

Перед тем, как обсадные трубы будут погружены внутрь скважины, с применением каверномера устанавливается внутренний диаметр скважины, а также производится расчет объема цементного раствора, необходимого для цементации затрубного пространства.

Этот процесс является обязательным, так как именно благодаря качеству цементного раствора и его заливки будет определен успех в добыче полезного ископаемого.

Ведь цементный раствор не только обеспечивает полную герметичность скважины, но и является отличной защитой труб от воздействия на них агрессивных сред, таких как соляные растворы и подземные воды. Когда процесс крепления скважины трубами полностью завершен, скважину оставляют «отдохнуть» на время от 16 до 24 часов.

Это делается для того, чтобы цемент полностью застыл. Однако, скоростью застывания раствора можно управлять, применяя различные химические вещества. Так, время застывания можно либо увеличить, либо уменьшить.

Также очень важным моментом является тот факт, что во время приготовления цементного раствора для крепления скважин трубами не используется пресная вода.

Это связано с тем, что цемент на пресной воде не обеспечивает надлежащей герметизации скважины в силу образования рыхлого пограничного слоя. Причиной образования такого слоя является взаимодействие избытка пресной воды в растворе с породами.

Гораздо более высокое качество взаимодействия цемента с глиной, например, обеспечивается насыщенным водным раствором соли.

Во время крепления ствола скважины с помощью труб, используется достаточно концентрированный раствор поваренной соли с целью промывки скважин перед цементацией, а также во время продавки цемента. В последнем случае, для правильного распределения цемента в затрубном пространстве, скорость подаваемого насыщенного раствора соли должна составлять минимум 1,2 м/сек.

Скважина перед началом эксплуатации. Испытание

Проведение первого этапа осуществляется сразу после застывания цементного раствора. Если скважина не глубокая, то испытание колонны происходит под давлением в 2-3 раза большем, чем давление, которое имеет рабочий агент непосредственно во время разработки. Проверка на прочность глубоких скважин осуществляется при давлении 600-1000 МПа.

Второй этап испытания нефтяных скважин в трубе и под колонной обсадных труб после того, как цементный башмак разбурен. В данном случае для испытания оптимальным давлением является такое, которое равно двойному давлению рабочего агента.  

Проведение всех нужных испытаний позволяет вовремя определить наличие или отсутствие повреждений и всяческих неисправностей, которые бы могли навредить скважине, и вовремя их ликвидировать.

Таким образом, скважина, образованная с учетом всех тонкостей, является долговечным и прочным инструментом для добычи нефти.

Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб: что такое обсадная труба, методы обустройства и другие опоры из труб

Для монтажа фундаментов на самых разных видах грунта и в любых климатических регионах используются трубчатые сваи разной конструкции и разных размеров. Благодаря длинным стержням происходит прочное зацепление с почвой любого характера и таким образом, весь нулевой цикл приобретает отличную устойчивость и прочность для поддержания вышестоящих конструкций любой массы.

Буронабивные сваи с обсадными трубами. Монтаж в ночное время

Буронабивные сваи, их конструкция и монтаж

Принципиальная технология буронабивных свай с обсадной трубой

На картинке вверху вы видите принцип, как монтируются и, естественно, изготавливаются буронабивные сваи в обсадных трубах, где:

• Производится установка бурового станка (не путать с копром) на точку для бурения скважины и сам процесс бурения лидера;
• Производится погружение обсадной трубы до проектной отметки, а также извлечение осыпавшегося грунта из её полости;
• Производится погружение арматурного каркаса в полость скважины;
• Скважина заливается (набивается) бетоном из миксера (автоматического бетоносмесителя);
• Осуществляется извлечение обсадных труб по секциям.

Что такое обсадная труба

Обсадные трубы для буронабивных свай готовы к установке

• Трубы такого рода в гражданском и промышленном строительстве используются для крепления нефтяных, газовых, водных и других скважин, чтобы удержать осыпание грунта со стен. С точно такой же целью используется и обсадная труба для свай, которая входит в пробуренное отверстие, плотно соприкасаясь с грунтом, тем самым, исключая всякий обвал.
• Монтируется обсадная труба для буронабивных свай по секциям, которые фиксируются между собой сваркой или специально обустроенными зажимами (стыки конструкции типа «Като», «Бетоно» и так далее). После выполнения всех работ секции демонтируются, но может быть принято решение об оставлении инвентарной трубы в грунте, о чём делается соответствующая запись в акте приёмки каждой сваи и техническом журнале.

Процесс бурения 1) до грунтовых вод; 2) после грунтовых вод

• Погружаются обсадные трубы для свай при помощи гидродомкратов в процессе бурения, с применением специализированного бурового оборудования или же посредством вибропогружения (вибростол), а также путём забивки трубы для сваи. Процесс бурения при обустройстве буронабивных конструкций происходит вращательным или ударным методом.
• Так, ударный метод разработки подразумевает погружение обсадки в грунт вслед за забоем, либо с опережением – всё будет зависеть от проходной способности грунта – до проектной отметки. Секционная сборка или наращивание секций в таких ситуациях происходит по мере необходимости или guantum satis.
• Если же используется вращательный метод бурения, то вначале делается лидерная скважина (лидер) по размеру одной секции и последняя туда погружается. После этого процесс повторяется заново, то есть, опять бурится скважина по длине секции и та погружается в готовое отверстие. Так продолжается до тех пор, пока обсадная труба не будет заглублена до проектной отметки.

Бурение скважин штангой Келли

• После установки обсадной трубы инструкция в обязательном порядке предусматривает очистку полости от осыпавшегося грунта, что производится тем же буром. Очень действенно при таком виде работ использование штанги Келли, которая представляет тот же бур, только при нагрузке его лопасти раздвигаются на нужную ширину, что позволяет наиболее эффективно производить опережающее бурение лидерных скважин. При ослаблении нагрузки лопасти штанги принимают исходное положение, соответствующее внутреннему диаметру обсадки и во время поднятия бура вверх, шнеком вынимается и отбрасывается весь грунт из полости.
• Для наглядности мы предлагаем ниже несколько таблиц труб стандарта BAUER и LEFFER с одинарными и двойными стенками:

Соединительные муфты для труб разного диаметра Ввинчиваемый тип обсадной двустенной трубы стандарта BAUER Ввинчиваемый тип обсадной моностенной трубы стандарта BAUER Башмаки

Методы обустройства

Техника на строительной площадке

• Монтаж и технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой подразумевает выполнение обеих процессов производства непосредственно на строительной площадке, на месте установки (см. фото вверху). Изготовление наряду с установкой такой конструкции не представляют ничего сложного по замыслу – в скважину погружается обсадная труба, армируется и заполняется бетоном, но сложности могут возникнуть с точки зрения технического обеспечения. Длина таких конструкций может достигать от 20 до 30 м при сечении от 50 до 150 см, но если усовершенствовать техническое обеспечение, используя установки KATO, BENOTO, LIEBHERR, то сечение сваи можно увеличить до 3,5м, а длину до 60м, возрастив при этом её несущую способность до 500т!
• Чаще всего применима глубина конструкций 6-12м и диаметром от 25 до 40 см, да и цена такого продукта наиболее приемлема. Процесс сборки происходит следующим образом: скважина заполняется на метр бетонной смесью и утрамбовывают, после чего обсадка приподнимается вверх до тех пор, пока уровень раствора не опустится до 30-40 см. Процесс повторяется до тех пор, пока весь стержень не окажется полностью заполненным.
• Во время бурения лидерной скважины её стены не могут оказаться ровными и гладкими, так как грунт в любом случае будет обваливаться и между обсадной трубой и стенками пробуренного отверстия остаётся зазор. Поэтому, для уплотнения туда тоже заливают бетон, к тому же смесь проникает в поры грунта, делая его тем самым, гораздо прочнее. Главным недостатком такой технологии является отсутствие возможности контроля плотности раствора по длине всего ствола и это может грозить размывом не застывшей смеси грунтовыми водами, если таковые имеются в изобилии.

Арматурный каркас

• Армирование скважины производится не по всей её длине, а лишь в верхней части с заглублением арматурного каркаса в свежезалитый бетон на 1,5-2м.

Рекомендации. Помимо применения обсадных труб используется также сухой способ для твёрдых и устойчивых грунтов, которые способны выдерживать давление без обвалов стен. Каркас монтируется непосредственно в скважину и происходит набивание бетонной смеси.

Если буронабивная скважина без обсадки монтируется в водонасыщенных или слабых грунтах, то её стенки обмазываются глиной. Плотность такого раствора должна быть минимум 1,15-1,3 г/м3.

Другие сваи из труб

Винтовые сваи из металлических труб

• Такой тип свай, который показан на верхней фотографии зачастую применяется в частном строительстве за городом и на приусадебных участках для малых и средних архитектурных форм, а также для мачт, антенн, маяков и заборов. Преимущество таких стержней в том, что их можно завинчивать практически в любой грунт, за исключением скалистого, но и там возможен такой монтаж при бурении лидерных скважин меньшего диаметра. К тому же такие сваи для фундамента без особых трудовых затрат можно установить своими руками, используя для этого рычаги для кругового вращения.

Перенос деревянного дома на новый фундамент

• Кроме того, металлические сваи из труб с буром могут быть использованы для возведения нового фундамента взамен старого. Это означает, что вокруг каркасного или бревенчатого дома завинчиваются такие стержни, на них навариваются наголовники, а затем деревянная конструкция приподнимается на домкратах на 20-25 см выше уровня наголовников. Для её поднятия используют обычно швеллеры или двутавры, изредка – деревянные балки.
• После того, как деревянное здание поднято вверх, на сваи приваривается линейная площадка из прямоугольного полого металлопрофиля или того же двутавра и дом опускается на неё. Металлические стержни между собой скрепляются профилями и дом, перенесённый на такое основание, простоит ещё не один десяток лет. Но такой перенос обусловлен обязательным наличием прочных брёвен внизу строения – в противном случае вся реконструкция не имеет смысла.

Совет. Для увеличения срока эксплуатации винтовых свай их тоже делают набивными, заливая в полость трубы бетонную смесь и тщательно её там утрамбовывая – это дополнение защищает металл от коррозии.

Впрочем, такую конструкцию можно с таким же успехом назвать инъекционной, но суть от этого не изменится.

Свайный фундамент из асбестоцементных труб с заглубленным ростверком

• Также достаточно часто применяются сваи из асбестоцементных труб, которые могут иметь подвесной или заглубленный ростверк и устанавливаться на пучинистых грунтах без вреда для качества. Такие трубы тоже лучше инъекционировать бетонной смесью, что намного повысит их прочность и продлит срок эксплуатации.

Совет. Можно сказать, что трубобетонные сваи являются неотъемлемой частью нулевого цикла для склонов, оползней и водонасыщенных грунтов. Благодаря длине стержня вы всегда сможете установить подвесной ростверк в ровном горизонтальном положении, создав тем самым хорошее основание для вышестоящей конструкции.

Заключение

Несмотря на огромные преимущества обустройства буронабивных свай для фундаментов их применение несколько ограничено. Дело в том, что такой монтаж оказывает непосредственное влияние на весь близлежащий грунт, что может оказаться вредоносным для находящихся поблизости зданий.

Читать далее…

Технология крепления скважин обсадными колоннами

• Способы спуска обсадной колонны
• Обсадную колонну составляют из труб на муфтовых, безмуфтовых резьбовых или сварных соединениях и спускают в скважину в один прием от забоя и до устья или отдельными секциями с разрывом во времени крепления ствола.
• Способ спуска колонн и порядок спуска секции зависят от геологических, технических и технологических условий проводки скважины:
• назначения обсадной колонны;
• глубины спуска;
• конфигурации ствола скважины в интервале спуска предыдущей колонны и объема работ в ней;
• техники и технологии бурения в обсаженной скважине до спуска проектируемой колонны;
• давления высоконапорных горизонтов и градиента гидроразрыва пластов, перекрываемых колонной;

НИНГ.130503.65.03 НРГз-08 (2)

гидравлической мощности бурового оборудования, ограничивающей возможности углубления скважин на больших глубинах при значительных гидравлических потерях в циркуляционной системе.

1. Спуск обсадной колонны в один прием от забоя до устья скважин используется при следующих условиях:
2. а) для крепления скважин, стволы которых достаточно устойчивы и не
3. осложняются в течение трех-четырех суток при оставлении их без про­

мывки, т.е. за время, необходимое для производства комплекса работ от

• последней промывки до окончания спуска обсадной колонны;
• б) при общей массе обсадной колонны, не превышающей грузоподъ­
• емности бурового оборудования, вышки, талевой системы;
• в) при наличии ассортимента обсадных труб по маркам стали и тол­
• щинам стенок, соответствующих данным прочностного расчета обсадной

1. колонны;
2. г) при креплении стволов скважин кондукторами и эксплуатационны­
3. ми колоннами.
4. При разработке конструкций глубоких скважин должны использоваться безмуфтовые резьбовые или сварные обсадные колонны, которые позволяют усовершенствовать конструкции многоколонных скважин, осуществлять крепление стволов при малых кольцевых зазорах, значительно увеличивать проектные глубины бурящихся скважин и изолировать интервалы осложнений, крепление которых не было предусмотрено первоначальным проектом работ.
5. Использование сварных эксплуатационных колонн в газовых скважинах обеспечивает и гарантирует их герметичность.
6. Спуск обсадных колонн секциями необходим при следующих условиях:
7. а) если призабойная зона не промывается в течение полутора-двух су­
8. ток и при этом происходят осложнения с потерей проходимости обсадных
9. труб в скважину без проработки ствола (осыпи, сужения, нарастание тол­
10. стых глинистых корок, выпучивание или пластическое течение горных по­

НИНГ.130503.65.03 НРГз-08 (2)

род и др.);

б) если необходимо закрепить скважину обсадной колонной большого

• диаметра на значительную глубину;
• в) при необходимости подъема тампонажного раствора на большую
• высоту при наличии поглощающих пластов или пластов с низким градиен­
• том гидроразрыва;
• г) когда с целью сохранения верхней части обсадной колонны от про­
• тирания в процессе бурения верхнюю секцию необходимо спускать в
• скважину перед вскрытием напорных горизонтов либо при протирании
• предыдущей колонны в верхней ее части;
• д) если отсутствуют обсадные трубы с прочностной характеристикой,
• соответствующей расчетным данным по страгивающим условиям.
• Крепление стволов скважин с использованием секционного спуска обсадных колонн позволяет:
• перекрывать интервалы осложнений на больших глубинах с минимальной затратой времени от конца последней промывки до начала цементирования;
• надежно изолировать два или более продуктивных горизонта скважин с высоким пластовым давлением или какие-либо осложненные интервалы, разделенные межу собой мощной устойчивой толщей горных пород;
• применять комбинированный бурильный инструмент, в результате чего увеличивается прочность бурильной колонны, снижаются гидравлические сопротивления при прокачке промывочной жидкости в трубах, обеспечивается эффективность буровых работ и возможность углубления скважины на большую глубину;
• экономить металл в результате использования обсадных труб с меньшими толщинами стенок по сравнению со сплошными колоннами, а также использовать трубы с пониженными прочностными характеристиками.

НИНГ.130503.65.03 НРГз-08 (2)

Длину первой секции обсадной колонны выбирают из геологических требований перекрытия интервала осложнений в минимально возможное время и из условий прочности верхних труб секции на растягивающую нагрузку.

В случае установки головы секции в открытом стволе местоположение устройства для стыковки секций выбирают с учетом данных каверно- и профилеметрии на номинальном по диаметру участке ствола скважины.

При перекрытии высоконапорных горизонтов и наличии заколонных проявлений над головой спущенной секции необходимо наращивать последующую секцию обсадной колонны с применением герметизирующих заколонных устройств.

1. Промежуточные обсадные колонны могут быть нескольких видов:
2. сплошные — перекрывающие весь ствол скважины от забоя до ее устья независимо от крепления предыдущего интервала;
3. хвостовики — для крепления только необсаженного интервала скважины с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину;
4. потайные колонны — специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами.
5. Секционный спуск обсадных колонн и крепление скважин хвостовиками возникли, во-первых, как практическое решение проблемы спуска тяжелых обсадных колонн и, во-вторых, как решение задачи по упрощению конструкции скважин, уменьшению диаметра обсадных труб, а также зазоров между колоннами и стенками скважины, сокращению расхода металла и тампонирующих материалов, увеличению скорости бурения и снижению стоимости буровых работ.

Обсадные трубы к спуску в скважину подготовляют централизованно на трубных базах или непосредственно на буровых. Доставленные на скважину обсадные трубы должны иметь заводские сертификат и маркировку, подтверждающие их соответствие требованиям стандартов.

Перевозить обсадные трубы необходимо на специально оборудованных сухопутных, водных или воздушных транспортных средствах с разгрузкой их подъемным краном или другими способами, исключающими сбрасывание труб или перетаскивание их волоком. Все обсадные трубы, предназначенные для крепления скважины, на буровой необходимо подвергнуть внешнему осмотру.

На наружной поверхности труб не должно быть вмятин, раковин, трещин и других повреждений.

Кривизна трубы (стрела прогиба), измеряемая на середине трубы, не должна превышать 1/2000 длины трубы. Кривизна концевых участков трубы, равных 1/3 длины трубы, не должна превышать 1,3 мм на 1 м.

Конусность резьбы по наружному диаметру ниппельной части трубы и по внутреннему диаметру муфты следует проверять гладкими калибрами. Ширина пластинчатого щупа, применяемого для этой цели, должна быть не более 5 мм.

• Допустимые отклонения (в мм) от номинальных размеров резьбы по конусности (отклонения от разности двух диаметров на длине резьбы 100 мм) не должны превышать:
• Для +0,36 — 0,22
• Для +0,22-0,36
• Резьбы муфт и труб, а также подготовленные под сварку концы труб должны быть гладкими, без заусенцев и других дефектов.
• Соответствие внутреннего диаметра трубы номинальному d необходимо проверять с помощью жесткого цилиндрического шаблона:
• Условный диаметр обсадной колонны, мм……………………. 114 — 219 245 — 340 407 — 508
• Длина……………………………………………………………………… 150 300 300
• Наружный d — 3…………………………………………………… d — 4 d — 5

НИНГ.130503.65.03 НРГз-08 (2)

Обсадные трубы, подлежащие спуску в скважину, должны быть подвергнуты (на трубной базе или непосредственно на буровой) гидравлическому испытанию на внутреннее давление в соответствии с требованиями действующих инструкций. Трубы, которые не выдержали испытаний, следует отбраковывать.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Крепление скважин

КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН (а. well lining; н. Воhrlochverrohrung; ф. cuvelage, tubage; и. entibacion de pozos, entubado, entubado de pozos) — процесс укрепления стенок буровых скважин обсадными трубами и тампонажным раствором.

Наиболее распространено крепление скважин последовательным спуском и цементированием направляющей колонны, кондуктора, промежуточной и эксплуатационных колонн.

Промежуточная и эксплуатационная колонны могут быть спущены целиком, секциями и в виде потайных обсадных колонн, которые, как правило, входят в башмак предыдущей колонны и в процессе проводки скважины могут быть наращены до устья.

Перед спуском обсадной колонны производят комплекс геофизических работ, среди которых важное место занимают кавернометрия и профилеметрия, что позволяет определить количество тампонажного цемента и др.

Для выбора числа обсадных колонн (зон крепления) используется совмещённый график изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления столба бурового раствора, построенный на основании исходных данных в прямоугольных координатах «глубина — эквивалент градиента давления».

Под эквивалентом градиента давления понимают плотность жидкости, столб которой в скважине в точке замера создаёт давление, равное пластовому (поровому) или давлению гидроразрыва.

Подготовку обсадных труб к спуску в скважину осуществляют централизованно на трубных базах или непосредственно на буровых.

Обсадные трубы должны иметь заводские сертификаты и маркировку, подтверждающие их соответствие требованиям стандартов.

Все обсадные трубы, предназначенные для крепления скважины, на буровой подвергаются гидравлическому испытанию труб на внутреннее давление для определения их пригодности и внешнему осмотру.

Расчёт обсадных колонн (эксплуатационных и промежуточных) производится по нескольким методикам. Для эксплуатационных колонн определяется наружное и внутреннее давление и проводится расчёт обсадных колонн на растяжение, для промежуточных колонн учитывается их износ. Существуют особенности расчёта колонн применительно к многолетнемёрзлым породам, соляным залежам и т.д.

Обсадные колонны, собираемые с помощью муфтовых соединений или на сварке, спускают обычно в один приём.

При спуске труба, находящаяся у буровой, с помощью элеватора поднимается на талевой системе лебёдкой, нижним концом свинчивается с муфтой уже спущенной и висящей на роторном столе обсадной трубой, затем опускается вся колонна обсадных труб. Процесс повторяется до спуска всех труб. После спуска обсадной колонны скважина промывается и цементируется.

Процесс цементирования начинается с приготовления цементного раствора с помощью цементно-смесительных машин и цементировочных агрегатов, потом закачивается в обсадную колонну и вытесняется в заколонное пространство.

Цементирование (тампонирование) скважин повышает герметичность обсадной колонны и предотвращает сообщение между пластами, дневной поверхностью или зоной перфорации.

Герметичность скважины обеспечивается контактированием колонны обсадных труб и стенки скважины с тампонажным раствором низкой водоотдачи, затвердевающим в безусадочный камень. Для осуществления процесса крепления и цементирования применяются заколонная оснастка и колонная оснастка.

При обоснованном времени загустевания тампонажного раствора определяющим фактором обеспечения герметичности заколонного пространства скважин является высокая степень вытеснения бурового раствора из интервала цементирования.

Полнота вытеснения бурового раствора из заколонного пространства тампонажным раствором (величина статистического характера) определяется реологическими свойствами жидкостей, эксцентриситетом обсадной колонны, временем контакта тампонажного раствора и буферной жидкости со стенками скважины, коэффициентом турбулентного переноса, степенью отклонения формы ствола скважины от идеальной, коэффициентом Рейнольдса и др. Лучший случай обеспечения герметичности крепи наблюдается, когда тампонажный раствор, вытеснив буровой, занял все каверны и контактирует с породой и обсадной колонной. Степень вытеснения бурового раствора тампонажным характеризуется коэффициентом вытеснения, под которым понимается отношение объёма вытесненного бурового раствора к полному объёму скважины на высоте подъёма тампонажного раствора.

Разработаны количественные требования к ряду технологических параметров крепления скважин. Изготавливаются устройства для центрирования (центраторы) обсадной колонны, турбулизации (турбулизаторы) потока тампонажного раствора.

Подобраны составы буферных жидкостей, разделяющие буровой и тампонажный растворы, устраняющие их смешивание и способствующие более полному вытеснению бурового раствора тампонажным.

В среднем расход цементного раствора 0,07 м на 1 м проходки, для глубоких скважин — 0,03-0,2 м3 в зависимости от их конструкции.