Приложение N 24. Герметизация скважин и проверка качества герметизации

1. Обустройство дегазационных скважин осуществляется с помощью оборудования обвязки скважин, которое обеспечивает подачу промывочной жидкости при бурении и герметизацию устьев скважин.

2. Для увеличения эффективности дегазации и получения пригодной для использования высококонцентрированной метановоздушной смеси устье каждой дегазационной скважины герметизируется. Герметизация устьев скважин производится при помощи специальных паккеров или цементацией обсадных труб.

3. Для герметизации устьев скважин применяется цементно-песчаный раствор в соотношении цемент:песок =1:1 марки цемента 400 или 500, количество воды определяется в зависимости от назначения и типа скважины.

4. Длина герметизации определяется глубиной зоны растрескивания массива угля или породы. При бурении в ненарушенном массиве герметизация проводится на 6-10 м, при бурении скважин вблизи выработанных пространств на - 20 м и более.

5. Технология герметизации дегазационных скважин цементным раствором.

6. Герметизация восстающих угольных скважин производится по 5.1 или 5.2. Работы по герметизации дегазационной скважины проводятся после разбуривания герметизируемого ее участка. Разбуривание устья восстающих угольных скважин с диаметра 76-97 мм до диаметра 132 мм производится на глубину до 10 м. В разбуренную часть скважины до упора устанавливается обсадная труба внутренним диаметром 75-100 мм и две трубки длиной по 10 м и диаметром 25 мм. На верхнем конце обсадной трубы устанавливается фланец с двумя отверстиями для трубок для подачи цементного раствора (Т:Ж = 1:6 - 1:8) в кольцевое затрубное пространство и выпуска воздуха из него.

7. При герметизации нисходящих угольных и породных скважин цементный раствор подается в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня или самотеком. В последнем случае скважина до надрабатываемого пласта (газоносной трещиноватой породы) бурится в два приема: сначала на глубину герметизации, а затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную глубину. Для цементации обсадной трубы на ее конце устанавливается стальное кольцо с резиновым уплотнителем, препятствующее вытеканию цементного раствора (Т:Ж = 1:3 - 1:5) внутрь обсадной трубы.

8. Дегазационные скважины, пробуренные в неустойчивых породах от участка герметизации до устойчивых пород, обсаживаются перфорированными трубами.

9. При бурении скважин из полевых или групповых выработок через выработанное пространство устья скважин герметизируются следующим способом в два этапа. Проводится герметизация устья скважины. Для герметизации устья скважины скважина разбуривается, в нее вставляется и цементируется обсадная труба диаметром 75-100 мм и длиной до 10 м. Затем в обсадную трубу вводится внутренняя труба диаметром 50 мм на длину скважины, пробуренной через обрушенные и нарушенные трещинами породы междупластья. На расстоянии 10 м от верхнего конца внутренней трубы снаружи устанавливается резиновая манжета. По внутренней трубе подается цементный раствор. Раствор заполняет затрубное пространство до манжеты, перекрывающей затрубное пространство между внутренней трубой и стенками скважины.

10. Цементный раствор подается в затрубное пространство вручную или при помощи шламового насоса с механическим приводом.

11. Длина обсадной трубы должна быть такой, чтобы верхний конец трубы был углублен в нетрещиноватый массив на 10 м по длине скважины. Вручную раствор может подаваться при помощи поршневого насоса.

12. Герметизация устьев пластовых скважин проводится герметизатором ГСХУ. Технология ведения работ по герметизации пластовых скважин герметизатором ГСХУ.

13. Для герметизации устьев скважин используются:

пластиковые дегазационные трубы;

пластиковые армированные соединительные трубы;

герметизирующие резиновые и пенопластовые манжеты;

пены для заполнения пространства между стенкой скважины и обсадной трубой.

14. Число труб, используемых для герметизации устья дегазационной скважины, определяется глубиной герметизации. В стыках труб размещаются расширяющие резиновые втулки или прокладки. Резиновые герметизирующие манжеты устанавливаются в стыках труб у устья скважины и в верхней/нижней части обсадной трубы.

15. Определение мест подсосов воздуха (притечек) в скважину производится после герметизации скважины, а также в тех случаях, когда содержание метана в участковом газопроводе или эффективность дегазации ниже принятых в проекте.

16. Места подсосов воздуха определяются при измерении расхода газовоздушной смеси из скважины и содержания метана в скважине.

17. Отбор проб газа из скважины производят с помощью специального зонда (рисунок 1). В его комплект входит тройник с патрубками 2 и 3. Патрубок 2 служит для ввода в скважину штанг 8, а патрубок 3 для соединения скважины 6 с газопроводом 4.

На конце патрубка 2 имеется уплотнительный элемент 7, препятствующий подсосам воздуха в скважину при перемещении штанг. Штанги 8 соединяются муфтами. На первой штанге установлено газоотборное устройство 9. Для отбора проб газа в комплекте зонда имеется гибкая трубка 10, намотанная на катушку 11, двухклапанный насос 12 и камера 13.

18. Работы по зондированию скважины выполняют в следующем порядке. С помощью диафрагмы, установленной на обсадной трубе, измеряют расход газовой смеси, содержание в ней метана и разрежение. Затем отключают скважину от газопровода, снимают патрубок с диафрагмой и на его месте крепят к обсадной трубе 5 тройник 1. Патрубок 3 с помощью гофрированного шланга 14 соединяют с газопроводом 4. Через уплотнительный элемент 7 вводят первую штангу с газоотборным устройством 9. Гибкую трубку 10 соединяют с газоотборным устройством и крепят к штангам.

Всасывающий патрубок насоса 12 соединяют со свободным концом гибкой трубки 10, а нагнетательный - с камерой 13. Зонд готов к работе.

Открывают задвижку 15 и отбирают пробы газа для определения концентраций метана из характерных пунктов скважины (см. рисунок 1), перемещая газозаборное устройство по скважине и наращивая штанги. Проба, набранная в камеру, анализируется на месте, например, с помощью интерферометра ШИ-12. В каждом пункте отбирают не менее двух проб. Если они отличаются не более чем на 4%, то результаты усредняются. При большем различии измерение повторяется.

Определение концентраций метана и производится в нижней и верхней частях обсадной трубы, концентрации метана - на расстоянии 0,5 м от верхнего конца обсадной трубы, концентрации метана - на расстоянии 20-25 м от устья скважины.

19. По результатам измерений рассчитывают подсосы воздуха в скважину на интервалах измерений концентраций и и . Результаты с погрешностью измерения содержания метана менее 4% следует считать одинаковыми. Подсосы воздуха , , в скважину на интервале измерений концентраций и рассчитывается:

, (1)

Подсосы воздуха , , в скважину на интервале измерений концентраций и рассчитывается:

(2)

20. Результаты измерений записываются в таблице N 1.

Таблица N 1

Результаты определения места и величины подсосов воздуха в скважины

21. По результатам измерений концентраций и устанавливается наличие подсосов воздуха в скважину из зоны герметизации скважины, а по результатам измерений концентраций и - подсосов воздуха в скважину через угольный или породный массив.

Подсосы воздуха в скважину считаются допустимыми при выполнении условия

(3)

При невыполнении условия (3) принимается решение о повышении качества герметизации последующих скважин. Для сокращения величины подсосов должно быть повышено качество герметизации скважины или изменен способ ее герметизации. Для сокращения величины подсосов должна быть увеличена длина герметизации скважины.

22. Для проверки качества герметизации восстающих дегазационных скважин применяется способ на основе измерения давления водяного столба в скважине. Для этого в скважине создается столб воды высотой на 0,2-0,3 м больше, чем высота обсадной колонны труб. Если столб воды удерживается на этой высоте, то герметичны и затрубное пространство, и обсадная колонна. Если вода удерживается только на высоте обсадной колонны, то стыки труб герметичны, а затрубное пространство негерметично. Если вода удерживается на отметке ниже высоты обсадной колонны, то на этой отметке колонна труб имеет негерметичный стык.

23. Для выполнения таких замеров необходимо к устью скважины подсоединить специальное приспособление для контроля герметичности скважин (рисунок 2). При открытом вентиле высота столба воды, подаваемой в скважину по шлангу от противопожарного водопровода, увеличивается. По параметрам заложения скважины известно, до какой высоты должен подняться столб воды, чтобы он стал на 0,2-0,3 м выше обсадной колонны. Когда вода поднимается до этой высоты, вентиль закрывается. Высота столба воды определяется по манометру (10 кПа соответствуют 1 м столба воды).

24. Проверка качества герметизации проводится способом контроля качества герметизации скважин, основанным на измерении давления в скважине. После герметизации устья скважины ее подключают к дегазационному трубопроводу и создают в ней разрежение. Затем с помощью задвижки скважину перекрывают и по скорости роста давления (снижения вакуума) определяют наличие подсосов воздуха. Если подсосы большие, то их можно измерить в обсадной трубе.