Методоы декольматажа гидрогеологических скважин.

Вскрытие водоносных горизонтов и понятие о кольматации водоносного пласта.

Процесс вскрытия и освоения водоносных пластов – чрезвычайно важное и ответственное мероприятие в общем комплексе работ по сооружению скважин.

Глинизация пласта и снижение его проницаемости приводят к уменьшению производительности (дебита) скважины и требуют проведения специальных работ по ликвидации этого вредного явления.

Кольматация – сложный физико – механический процесс снижения проницаемости пласта, протекающий во времени. Различают три зоны кольматации пласта: проникновения частиц бурового шлама (механический кольматаж) глинистого раствора и фильтрата глинистого раствора.

При бурении с водой в устойчивых трещиноватых породах происходит кольматация трещин шламом. Заполнение трещин шламом происходит главным образом при движении фильтрационного потока в пласт. При малых скоростях фильтрационного потока шлам заполняет в трещине лишь зону, непосредственно примыкающею к стволу скважины.

Для уменьшения кольлматации пласта в трещиноватых породах используются шламовые трубы. Это снижает количество шлама в восходящем потоке промывочной жидкости. Применение снарядов с призабойной циркуляцией промывочной жидкости также позволяет снизить кольматацию пласта за счёт уменьшения перепада давления на пласт. Чтобы очистить трещины пласта от скопившегося в них шлама, необходимо обеспечить достаточные для размыва и удаления скорости потока воды из пласта в зону ствола скважины. Скорость потока жидкости для размыва шлама должна быть значительно больше скорости, при которой происходило выпадение частиц шлама в осадок.

Современные способы вскрытия пласта характеризуются двумя основными факторами: разрушением горной породы и удалением продуктов разрушения.

Принципиальное преимущество способов вскрытия, у которых продукты разрушения пород удаляют с помощью воды или воздуха, состоит с том, что процесс кольматации водо-насыщенной породы практически отсутствует.

В устойчивых трещиноватых породах вскрытие пласта рекомендуется проводить водой. Но и в этом случае происходит засорение трещин частицами бурового шлама.

Применение ПАВ для аэрации раствора в практике бурения было осуществлено в 1966 году. С введением этих веществ в раствор снижается поверхностное натяжение на границе двух сред, а главное, уменьшается плотность промывочного раствора на 40 – 50 %, что снижает противодавление раствора на пласт и его кольматацию. Наличие в аэрированном растворе мелких пузырьков воздуха приводит к закупорке последними поровых каналов, к созданию на стенках скважины как бы воздушной рубашки, что снижает противодавление раствора на пласт и уменьшает его кольматацию.

Рисунок 1. Классификация методов декольматажа гидрогеологических скважин.

Разглинизация и декольматаж водоносных пластов и фильтров является важнейшей операцией при освоении скважин, обеспечивающей достижение максимально возможного дебита.

Различают два вида разглинизации.

1. Наружная разглинизация заключается в разрушении и отделении глинистой корки от стенок скважины и водоприемной поверхности фильтра, а также в извлечении глинистого раствора из скважины.

2. Внутренняя разглинизация заключается в удалении частиц глины и бурового шлама из пор и каналов водоносного пласта.

Методы декольматажа скважин можно разделить на четыре основные группы: гидравлические, импульсные, вибрационные, реагентные и комбинированные.

Наиболее широко применяются гидравлические методы раз-глинизации, основанные на использовании кинетической и потенциальной энергии потока жидкости.

Обязательной заключительной операцией при использовании различных способов разглинизации скважин является откачка воды через рабочую поверхность фильтра, которая производится чаще всего эрлифтом, реже скважинным центробежным и водоструйным насосами. Как самостоятельный вид обработки откачка не эффективна из-за ограниченного перепада давления в водоносном пласте и полости фильтра и соответственно недостаточной кинетической энергии фильтрационного потока воды, поступающей в скважину. Откачка является более эффективным методом наружной и внутренней разглинизации после обработки скважины другими методами, вызывающими нарушение структурных связей в закольматированной породе, разрушение и диспергирование глинистой корки. Интенсивная откачка через промывочные окна в фильтре и рабочую поверхность с применением пакеров вызывает обрушение закольматированных глинистым раствором пород водоносного пласта, прилегающих к фильтру и их удаление за пределы фильтра. В этом случае происходит как внутренняя, так и внешняя разглинизация скважин.

Обработка скважин свабированием близка по физической сущности к откачке, так как при движении поршня вверх в скважине создается депрессия и фильтрационный поток с частицами глины, бурового шлама и мелким песком устремляется через рабочую поверхность внутрь скважины. Этим обеспечивается частичная разглинизация фильтра и водоносной породы.

Промывка водоносных пластов производится нагнетанием воды в скважину и обеспечивает в основном наружную разглинизацию. При промывке через башмак или открытый конец фильтровой колонны удаляется глинистый раствор из скважины, частично разрушается слабопроницаемый глинистый экран между стенками скважины и водоприемной поверхностью фильтра. При промывке через рабочую поверхность происходит разрушение глинистой корки, находящейся на водоприемной поверхности фильтра, и ее удаление по зафильтровому пространству. Процесс промывки через рабочую поверхность интенсифицируется струйной промывкой посредством гидронасадков и гидроершей, а также пакеров, локализирующих и усиливающих воздействие потока промывочной воды на водоприемную поверхность. Эффективность промывки увеличивается при совмещении ее с откачкой, которая обычно производится эрлифтом.

Нагнетание воды в пласт обеспечивает его гидроразрыв с образованием дренажных каналов в водоносной породе и увеличение водопритока.

Импульсные методы разглинизации основаны на использовании энергии, выделяющейся в течение короткого времени в результате химического превращения вещества (взрыва твердых и газообразных ВВ), при выхлопе сжатого воздуха в жидкость (пневмовзрыве), при электрическом разряде в жидкости (электровзрыве), при резком изменении скорости движения жидкости (гидравлическом ударе).

Механизм воздействия импульсных нагрузок на фильтр и прифильтровую зону практически не зависит от источников их создания. Под действием ударных волн, возникающих при взрывах всех видов, разрушается глинистая корка на поверхности фильтра и на стенках скважины, формируются дополнительные трещины и дренажные каналы в водоносной породе, частично разрушающейся у стенок скважины, нарушаются структурные связи между частицами глины, породой и фильтром. Гидродинамические и фильтрационные потоки, образующиеся при взрывах вследствие изменения давления внутри скважины, способствуют удалению разрушенного осадка с поверхности фильтра, из пор и трещин.

Воздействие ударной волны на каркас фильтра вызывает возникновение в нем упругой волны, распространяющейся в радиальном направлении от места приложения нагрузки. Действие взрывов усиливаете за счет отражения ударных волн от жестких неперфорированных частей поверхности каркаса фильтра.

Различные импульсные источники имеют следующие энергетические показатели. Энергия, выделяемая при подводном взрыве 1 м детониру ющего шнура ДШ-В, составляет около 70 кДж (тротиловый эквивален 17—18 г). Несмотря на значительные энергетические возможности торпед, из тротилового детонирующего шнура (ТДШ), их применение ограничен трудностью регулирования импульсных давлений, действующих на фильтр при взрыве и достигающих 50 МПа. В связи с этим взрывы тротиловых шнуров целесообразно использовать при разглинизации скважин, оборудованных фильтрами в виде трубчатого или стержневого каркаса с проволочной обмоткой.

При газовой детонации энергия единичного импульса составляет около 20 кДж при объеме газовой камеры 1,5 дм3 (тротиловый эквивалент 5—6 г). Пневмоизлучатели типа АСП-Т при давлении поступающего в рабочую камеру сжатого воздуха 10 МПа обладают запасом энергии на производство единичного выхлопа около 25 кДж на 1,0 дм3 рабочего объема камеры (тротиловый эквивалент 6—7 г). В электрогидравлических (ЭГ) установках при напряжении разрядного контура V = 60—70 кВ и емкости конденсаторов С = 0,5 мкФ энергия единичного электрического разряда составляет около 1,25 кДж (тротиловый эквивалент 0,3—0,4 г). Несмотря на ограниченные энергетические возможности этих установок, они обеспечивают многократное импульсное воздействие, надежное воспроизведение процесса от импульса к импульсу, что позволяет применять их в широком диапазоне гидрогеологических условий работы скважин, оборудованных различными типами фильтров.

При гидравлических ударах, создаваемых сбрасыванием тяжелой желонки в скважину, выстрелом в воду, пульсационной промывкой, взрывом газовой смеси над поверхностью воды в скважине, прерывистой откачкой эрлифтом или насосом, создаются ударные волны и происходи резкое перемещение воды в скважине и прифильтровой зоне. Воздействие указанных факторов способствует нарушению сплошности закольматированной водоносной породы и разрушению глинистой корки, что обеспечивает эффективную внутреннюю и внешнюю разглинизацию скважин при одновременной или последующей откачке.

Вибрация поршня или дисков в столбе жидкости внутри скважины вызывает разрушение закольматированных пород в прифильтровой зоне нарушение структурных связей между отложениями глины и водоносной породой. Низкочастотные колебания (до 1000 Гц) создаются электромеханическими, гидравлическими или пневматическими вибраторами, высокочастотные колебания (более 1000 Гц) — ультразвуковыми вибраторами различных типов.

При использовании реагентных методов обработки скважин глинистые соединения разрушаются за счет потери структурных связей, ионообменных процессов, частичного растворения глинистых образований в реагентах, ослабления гельных свойств глины, снижения сил адгезии и когезии, а также адсорбционных сил. Однако реагентные методы не всегда обеспечивают эффективную разглинизацию скважин, так как растворители не способны проникнуть в сцементированную глинистым раствором зону водоносного пласта из-за низкой ее проницаемости и фильтрационной неоднородности.

Более высокая степень разглинизации скважин и восстановления структуры и пористости водоносной породы достигается при использовании комбинированных методов обработки скважин, сочетающих гидравлическое, импульсное или вибрационное воздействие с последующей или одновременной реагентной обработкой. Под действием гидродинамических нагрузок при различных источниках их создания водонепроницаемые структуры разрушаются, создаются дополнительные трещины и каналы, увеличивается контакт реагента с глинистыми отложениями, обеспечивается более глубокое проникновение реагента за контур фильтра за счет интенсификации массообмена между растворителем и кольматантом и лучший отвод растворенных веществ из зоны контакта. Это способствует более полному извлечению кольматирующих образований из прифильтровой зоны скважины.

Импульсно-реагентные методы обработки сочетают воздействие на фильтр и водоносный пласт взрыва заряда ВВ, электровзрыва, пневмо-взрыва с реагентной обработкой.

Виброреагентная обработка скважин, совмещающая механическую обработку дисковым или поршневым рабочим органом с обработкой реагентами, обеспечивает восстановление проницаемости фильтра и водоносного пласта за счет пульсации реагентов в прифильтровой зоне скважины.

Метод электровибрационной обработки основан на создании в реагенте низковольтных электрических разрядов, сопровождающихся образованием импульсных давлений и пульсирующего движения реагента в водоносной породе.

Положительный эффект при освоении скважин дает применение поверхностно-активных веществ (ПАВ), вызывающих флокуляцию глинистых частиц, выпадение их в виде хлопьевидных несвязных осадков, нейтрализацию и вспенивание. Это способствует лучшему удалению глинистых частиц и бурового шлама из пласта при последующей откачке.

Защитные пасты и пленки служат для предотвращения глинизации сетчатых и проволочных фильтров и способствуют значительному сокращению срока освоения скважин.

Откачка эрлифтом. При строительной откачке вода содержит большое количество взве­шенных примесей, которые выносятся, и вода постепенно осветляется. Минимальный расход воды при строительной откачке должен быть не менее 75% расчетного эксплуатационного дебита скважины.

При строительной откачке водоподъемные трубы эрлифтной установки опускают в скважину до нижней части отстойника, а смеситель устанавливают выше — на глубине, соответствующей рабочему давлению компрессора. В этом случае проникшая в скважину порода и шлам будут вынесены водой на поверхность земли. Полное освобождение водоносной породы от шлама имеет особо важное значение при последующем оборудовании скважин центробежными насосами. При недостаточной откачке шлам проникает в насос, что может вызвать его быстрый износ. Продолжительность строительной откачки зависит от свойств водоносной породы, интенсивности и способа откачки и не может быть заранее точно установлена. Признаками окончания строительной откачки являются полное осветление воды, прекращение выноса из скважины породы и шлама, установившийся режим с производительностью не менее 75% расчетной. Во время строительной откачки измеряют динамический уровень и дебит скважины. Обычно по мере осветления воды динамический уровень понижается, а удельный дебит возрастает.

Недостаток разглинизации скважин эрлифтной откачкой заключается в невозможности создания больших перепадов даления в системе водоносный пласт — скважина. Максимальное понижение уровня воды при откачке эрлифтом не может превышать 30—50% высоты столба воды в скважине. Так, при глубине скважины 100 м перепад давления будет не более 0,3—0,5 МПа. Столь низкий перепад давления не может обеспечить достаточного разрушения продуктов глинизации даже при продолжительной откачке.

Для увеличения эффективности откачки рекомендуется выключать компрессор с одновременным выпуском воздуха из ресивера. При этом за счет перепада давлений в трубах и затрубном пространстве вода с большой скоростью движется вниз, проходит через водоприемную поверхность фильтра и ударяет в стенки скважины. Это способствует лучшей очистке фильтра и обрушению стенок скважины.

Откачка погружным центробежным насосом. Центробежные скважинные электронасосы экономичны и удобны в эксплуатации, имеют высокий КПД (до 70%), не требуют для своей работы компрессора. Однако такие насосы не рекомендуется применять для строительной откачки воды из скважины, так как имеющиеся в ней твердые частицы выбуренной породы и песок приводят к интенсивному истиранию рабочих колес и быстрому износу насоса.

Откачка струйным насосом. Для откачки воды из скважин применяют бесклапанные однолинейные струйные насосы. Рабочая жидкость (вода) под достаточно большим давлением поступает от насоса, расположенного на поверхности, по трубе 3 к соплу 4, из которого выходит в цилиндрическую камеру смешения. Перекачиваемая вода подсасывается через отверстия из скважины и поступает в ту же камеру. В ней часть кинетической энергии передается от рабочего потока к перекачиваемому, и давление потока вдоль камеры постепенно увеличивается. В сопле 4 кинетическая энергия суммарного потока частично преобразуется в энергию давления жидкости. Вода движется в обсадной трубе без специальных водоподъемных труб. Между струйным аппаратом и внутренними стенками обсадной трубы устанавливают сменный гидромеханический пакер осевого сжатия, который срабатывает автоматически под действием потока воды. Пакеры предназначены для работы в обсадных трубах диаметрами 168, 219, 273 мм.

Струйные насосы позволяют обходиться без компрессора, воздушных труб, подвижных частей и создают достаточно большие гидродинамические перепады давления на водоносный пласт, что способствует эффективной разглинизации скважин. Они обеспечивают надежную откачку твердых частиц диаметром до 6 мм и до 30% по массе. Существенным недостатком струйных насосов является низкий КПД (20—30%), что вызвано большими потерями энергии жидкости на вихреобразование и трение.

Для создания рабочего потока воды рекомендуется использовать поршневые буровые насосы, работа которых характеризуется неравномерностью подачи. При работе бурового насоса в пульсирующем режиме гидроимпульсы передаются струйному аппарату и возбуждают импульсы сжатия в водоприемной части скважины, действующие на фильтр и водоносный пласт. Амплитуда импульсных давлений составляет 0,12—0,18 МПа, а их частота зависит от числа двойных ходов бурового насоса, изменяющегося от 75 до 92 колебаний в минуту.

Свабирование. Свабирование производится путем возвратно-поступательного движения сваба (поршня или плунжера). Сваб снабжен конусообразным резиновым уплотнением, соответствующим диаметру обрабатываемой части скважины. При спуску сваба в скважину уплотнение сжимается, а при подъеме плотно прижимается к трубе и не пропускает воду. Обработку скважины свабом можно производить только в том случае, если в обсадной трубе нет заусенцев. Их удаляют скребками или механическими ершами плавным и медленным спуском и подъемом бурового снаряда 15—20 раз. При обработке скважины процесс свабирования чередуют с очисткой забоя от песка как правило, посредством желонки.

Если каркас фильтра достаточно прочный, то сваб поднимают опускают в пределах фильтра на длину хода применяемого станка. При использовании станков роторного бурения длину хода сваба принимаю равной 0,9—1,2 м, При движении сваба вверх в скважине создается депрессия, в результате которой вызывается приток воды из пласта в скважину и поверхность пласта и фильтра очищается от глинистой корки, механически примесей, загустевшего глинистого раствора. Наибольшая эффективное свабирование достигается при условии, если при движении вверх сваб отрывается от жидкости. При движении сваба вниз давление в скважин возрастает, что приводит к разрушению глинистой корки и способствуе формированию естественного фильтра. Из отстойника песок удаляют желонкой с тарельчатым или пикообразным клапаном, обеспечивающш эффективное разрушение отложений при ударе желонки о забой, затем снова возобновляют свабирование до прекращения интенсивного пескования. После этого в обсадную колонну опускают сваб большего диаметра производят им 80—100 возвратно-поступательных движений и очищаю забой от песка. Свабирование выполняют до полного выноса мелких фракций песка, после чего производят строительную откачку эрлифтом

Взрыв торпед из тротилового детонирующего шнура. Взрывная обработка скважин обычно производится с использованием разработанных во ВНИПИвзрывгеофизике Мингео СССР линейных зарядов взрывчатых веществ (ВВ), представляющих собой торпеды из тротилового детонирующего шнура (ТДШ), устанавливаемые по оси фильтровой трубы скважины.

При взрыве за короткое время, составляющее 10—20 мкс, освобождается значительное количество энергии, а заряд ВВ превращается в сильно разогретый сжатый газ. Этот газ сжимает прилегающий слой воды, зона сжатия, называемая ударной волной, распространяется в радиальном направлении со скоростью, близкой к скорости звука в воде.

При прохождении через стенки фильтра ударной волны ее давление уменьшается в среднем на 30%, а в прифильтровой зоне происходит затухание. По данным ВНИИВОДГЕО при взрыве ТДШ зона активного действия ударной волны в рыхлых водовмещающих породах составляет 0,5—0,6 м, что создает хорошие условия для разрушения глинистых образований и разжижения зафильтрового пространства за счет нарушения контактов между частицами породы, изменения ее структуры, переукладки зерен песка. Взрывы практически не вызывают уплотнения и уменьшения проницаемости рыхлых водовмещающих пород вследствие малой сжимаемости воды и материала скелета грунта.

Для взрывной обработки скважин широко применяют торпеды ТДШ-25 и ТДШ-50, различающиеся между собой диаметром кабельной головки, а также специально созданную для восстановления дебита водозаборных скважин торпеду ТДШ-В, имеющую надёжные центраторы. В них используют детонирующие шнуры марок ДШ-В ДШУ-60. Шнур детонирует от взрывного патрона, от электродетонатора ЭД-8-56, ЭДС или от других инициирующих устройств.

При взрыве ТДШ образуются высокие импульсные давления, воздействующие на водоприёмную поверхность фильтра. Так, например, при взрыве одной нитки тротилового шнура ДШ-В давление ударной волны на стенки фильтра диаметром 168 мм достигает 31 МПа, при диаметре 219 мм – 24 МПа, при диаметре 245 мм – 18 МПа. Такие давления выдерживают без всяких повреждений фильтры с трубчатым и стержневым каркасом и проволочной обмоткой.

Рисунок 2. Торпеды из ТДШ.

Газовая детонация. Способ основан на использовании энергии, выделяемой при взрывном горении окислительных и горючих газов, которая преобразуется в энергию ударной волны и гидропотока, воздействующих на фильтр. По сравнению со взрывом торпеды ТДШ энергетические возможности этого способа значительно ниже, но он имеет существенные преимущества, а именно, достаточно просто реализуется при использовании доступных и широко применяемых в технике газов, имеет малую стоимость, безопасен в работе.

Химическое превращение газовых смесей происходит по двум основным режимам: нормального горения и газовой детонации. В первом случае распространение пламени от слоя к слою происходит за счет теплопроводности и диффузии, скорость перемещения фронта пламени сравнительно невелика и составляет несколько метров в секунду для смесей горючего газа с воздухом. Горение газовой смеси обычно происходит в камерах с постоянным замкнутым объемом, поэтому по мере сгорания смеси давление в них повышается и достигает максимального значения, превышающего начальное давление в 8—12 раз.

Вторым видом реакции горения является режим взрывного химического превращения, называемого газовой детонацией. При детонации пламя распространяется от слоя к слою со скоростью, превышающей скорость звука и достигающей для некоторых смесей 3000 м/с. Для появления детонации необходимо возникновение ударной волны, которая сжимает смесь до высоких давлений. Это приводит к локальному нагреву до нескольких тысяч градусов и самовоспламенению смеси с выделением значительного количества энергии. Совокупность ударной волны сжатого слоя и еще не реагирующей смеси в зоне реакции горения представляет собой детонационную волну, скорость распространения которой превышает скорость звука. Давление в детонационной волне до ее отражения от торца взрывной камеры может превышать начальное в 30 раз, а в отраженной волне — в 50—100 раз.

Ударная волна в газовой смеси может инициироваться сильным электрическим разрядом, взрывом заряда конденсированного ВВ и т. п. Воспламенение газовых смесей открытым пламенем, раскаленной провлокой, электрической искрой и другими слабыми источниками не способно вызвать детонацию и приводит лишь к горению смеси. Нормальное горение газовой смеси может перейти в детонацию в узких трубках с шероховатой внутренней поверхностью в результате увеличения скорости распространения пламени из-за турбулизации смеси перед фронтом реакции.

По характеру выделения энергии детонационный взрыв газовых смесей близок к пневмовзрыву. Большая часть энергии расходуется на расширение продуктов взрыва и образование гидропотока, меньшая часть энергии — на образование ударной волны. Благодаря этому при очистке фильтров скважин обеспечивается более «мягкое» воздействие на фильтр, что уменьшает опасность его разрушения или повреждения .

Для взрывчатых газовых смесей в качестве горючих газов могут быть использованы пропан, бутан, метан, водород, ацетилен, в качестве окислителя — кислород или воздух.

Пневмовзрыв. Пневмовзрыв образуется при выхлопе сжатого воздуха в жидкость. Энергия сжатого воздуха при мгновенном расширении преобразуется в механическую работу. По мере развития выхлопа при поступательном движении поршня увеличивается зона истечения, которая постепенно превращается в единую газовую полость.

Для восстановления производительности водозаборных скважин пневмовзрывами применяют установки АВПВ-150, разработанные в АЗНИИ водных проблем, установки АСП-Т, разработанные во ВНИПИ-взрывгеофизике и серийно выпускаемые Подольским экспериментальным заводом геологоразведочного оборудования.

Установки для обработки скважин пневмовзрывами имеют одну и ту же принципиальную схему, но различаются конструкцией пневмоизлучателей, компоновкой оборудования, источниками энергии, способом транспортировки к месту производства работ.

Рабочим органом установки является пневмоизлучатель (скважинный пневмоснаряд), обеспечивающий быстрый выпуск сжатого до высокого давления воздуха из выходных отверстий, имеющих достаточно большие размеры. Установка АСП-Т укомплектована пневмокамерами с рабочим объемом 70, 200, 500 см3, предназначенными для обработки скважин различных диаметров и конструкций. В установках АВПВ-150 широко применяется пневмоснаряд с клапаном типа ПСК-70/1.

Гидравлический удар. Способ очистки скважины гидравлическим ударом основан на создании ударной волны и гидропритока, образующихся при взаимодействии жидкости с твёрдым телом, движущимся с большой скоростью При гидравлических ударах образуются импульсы сжатия, максимальное давле­ние которых значительно превышает гидравлическое давление при движении жидкости. Под действием ударных нагрузок и гидропотока происходит разрушение кольматирующих отложений на фильтре и в прилегающей к нему рыхлой породе.

Гидравлические удары можно создать желонкой, сбрасывая ее на поверхность воды в скважине, выстрелом в воду, клапанным скважинным снарядом, взрывом газовой смеси над поверхностью воды в скважине, пульсационной откачкой эрлифтом или насосом, мгновенным вакуумированием полости фильтра.

При ударе по поверхности воды в скважине кинетическая энергия падающего твердого тела преобразуется в потенциальную энергию ударной волны и гидродинамического потока, которые воздействуют на фильтр и прифильтровую область водоносной породы.

На Березниковском глубоком дренаже проводились работы по восстановлению дебита скважин гидравлическим ударом при сбрасывании на поверхность воды болванок массой 1 т с высоты 4 м. Фильтры диаметром 306 мм, длиной 18м со щелями 5 X 200мм и общей скважностью 30%, покрытые двумя слоями винипластовой сетки, были установлены в песчано-гравийную водоносную породу с коэффициентом фильтрации 10 м/сут. Результаты выполненных работ убеждают, что при ударе желонки по поверхности воды дебит скважин увеличивается.

Для создания гидравлических ударов сбрасыванием груза в скважину требуется тяжелая желонка и подъемный механизм. Предпочтительнее способ разглинизации гидравлическим ударом, образующимся при ударе летящей пули о поплавок, находящийся на поверхности воды в скважине.

Образующаяся при этом ударная волна, распространяясь в радиальном направлении, разрушает глинистую корку и связанную глинистым раствором водоносную породу, прилегающую к фильтру. Последующее интенсивное движение воды при расширении и захлопывании парогазового пузыря выносит частицы глины и разрушенного бурового шлама в ствол скважины. Электрический разряд в воде также сопровождается кавитацией, ультра- и инфразвуковыми колебаниями, которые способствуют дополнительной очистке фильтра. Эффективность обработки скважин усиливается за счет многократного отражения ударных волн от поверхности фильтра.

По сравнению со взрывом твердых ВВ энергетические возможности электрического разряда в жидкости значительно ниже, так как они ограничены допустимым напряжением разрядного контура U и емкостью конденсаторной батареи С генератора импульсов тока (ГИТ).

Преимущества ЭГ-способа обработки скважин заключаются в возможности многократного воспроизведения электрических разрядов и регулирования их гидродинамических параметров путем изменения U и С, что позволяет применять способ для различных условий работы скважин.

Режимы ЭГ-обработки.

Интенсивность разрушения осадков, кольматирующих поверхность фильтра, определяется в конечном счете давлением ударной волны, возникающей при электрическом разряде в воде, и зависит от параметров разрядного контура ГИТ, режима выделения энергии и других условий. Степень разрушения осадков возрастает менее интенсивно при увеличении С и интенсивнее при увеличении U. Более наглядное представление о влиянии напряжения на степень очистки дают фотографии опытных фильтров скважин. При действии электрических разрядов внутри фильтровой трубы при С= 1,5 мкФ и U= 10 кВ на сетчатой поверхности имелись остаточные загрязнения. При увеличении напряжения до 20 кВ достигалась более высокая степень очистки.

Анализ опытных данных позволил выявить зависимость эффективности очистки фильтра от энергии разряда (Э = CU2/2). Степень очистки возрастает с увеличением энергии разряда, но эта зависимость не однозначна. При одних и тех же значениях энергии осадки разрушаются более интенсивно при больших напряжениях разрядного контура U и соответственно меньших значениях емкости конденсаторов С. Следова­тельно, при ЭГ-очистке фильтров скважин необходимо использовать ГИТ с достаточно высоким напряжением разрядного контура. Однако чрезмерное увеличение напряжения значительно усложняет эксплуатацию ЭГ-установок в связи с повышенными требованиями к изоляции ее элементов, а также приводит к возрастанию их размеров и массы.

Реагентная обработка. Концентрированная соляная кислота насосом закачивается в герметизированную скважину непосредственно в фильтр при открытом вентиле на сбросной линии. Растворы из порошкообразных реагентов могут быть приготовлены в заливочной емкости или непосредственно в стволе скважины. Для этого в фильтр скважины опускают воздухопроводные трубы и подают сжатый воздух от компрессора под давлением, исключающим выброс воздушно-водяной смеси на поверхность земли. В бурлящую воздушно-водяную смесь засыпают необходимое количество реагента. После 5—10-минутного перемешивания компонентов смеси прекращают подачу сжатого воздуха и извлекают воздухопроводные трубы.

При глубоком залегании подземных вод (более 50 м) скважину обрабатывают способом реагентной ванны, который заключается в следующем. После монтажа герметизирующего устройства, заливки реагента или приготовления раствора из порошкообразных реагентов в стволе скважины ее герметизируют и выдерживают необходимое время.

Солянокислотную обработку скважины иногда проводят с использованием продавочной жидкости, которую нагнетают в герметизированную скважину под давлением 1,0—2,5 МПа после закачки тем же насосом кислоты.

При глубине подземных вод до 50 м и длине фильтров менее 20 м давление сжатого воздуха используют для выдавливания реагента за контур фильтра. В этом случае интенсивное растворение кольматирующих образований обеспечивается циклической обработкой, которую проводят в та­кой последовательности. После заполнения скважины реагентом производят герметизацию и обвязку.

Для герметизации фильтра скважины используют пневматические пакеры или пакеры, выполненные в виде резинового конического элемента, устанавливаемого на торце фильтровой трубы и уплотняющегося под действием силы тяжести насосно-компрессорных труб. Устье скважины герметизируют оголовками, которые при помощи фланцев крепятся к обсадной трубе. Применение нижнего подвижного фланца исключает необходимость проведения сварочных работ в скважине.

Возвратно-поступательное движение реагента в прифильтровых зонах создают следующим образом. При закрытом вентиле 12 трубопровода для сброса давления и выпуска продуктов реакции 16 компрессором нагнетают по трубопроводу 11 в скважину сжатый воздух. При максимально возможном выдавливании столба реагента в скважине вентиль 12 трубопровода 11 перекрывают и отключают компрессор. Затем через 5—10 мин сбрасывают давление и выпускают продукты реакции в течение 3—5 мин. Далее цикл обработки повторяется. Время окончания обработки определяют по стабилизации рН раствора.

После окончания обработки демонтируют герметизирующее устройство, монтируют эрлифтную систему и прокачивают скважину, удаляя остатки реагента и продуктов реакции.