Определяне дълбочината на подпочвени води в Борино 4824

Определяне дълбочината на подпочвени води в Борино 4824

Сондажи

Геохидроинженеринг сондажи

Ние от “Геохидроиженеринг-ДД“ЕООД извършваме всички услуги в сферата на сондирането . Изграждаме водоснабдителни , водопонизителни , проучвателни , укрепителни сондажи . Специализирани сме в пълното изпълнение и поддръжка на сондажи за вода . Използваните от нас материали са качествени . Те се изразяват в сондажни тръби които са произведени и изчислени да бъдат полагани в сондаж . Използването им е от огромно значение за дългосрочното експлоатиране на сондажа . Връзките между отделните тръби е на резба което изключва възможността за разместване при монтаж и демонтаж на помпа , Дебелината им започва от 6 мм , имат голяма устойчивост на износване от вибрациите на използваната помпа . филтърната част е с максимална пропускливост за постъпващата вода и не допускат навлизане на пясък и по едри частици които могат  изгорят помпата . Филц 4-8 мм който се използва за укрепване на сондажа между стените и тръбата и филтриране на постъпващата вода . След полагане на сондажните тръби и филца извършваме  почистване на сондажа чрез промиване и еърлифтна система за изсмукване на пясъка и утайката от дъното . След почистването монтираме пробна помпа за измерване на дебит .
ЧАСТ 1. СОНДИРАНЕ

Понастоящем сондирането е един от основните методи за пряко изучаване на земната кора и добив на добив на нефт и газ и някой други полезни изкопаеми. При геоложките проучвания той доставя скални проби, под формата на ядка за целите ни проучванията. Инженерните проучвания на терена с цел строителство използват ядката за определяне на механичните свойства на почвите и преминавания скален разрез. В експлоатацията на вода е нефт и газ прокарваните сондажи осигуряват връзка между продуктивния пласт и повърхността. Сондирането се използва още в редица сфери на стопанството, като без алтернативна дейност. То е специфична инженерна дейност, която използва специални технически средства и технологии за прокарване на сондажи.
Като всяка човешка дейност, при взаимодействието на човека с природата, сондирането крие рискове свързани с опазването на околната среда и биоразнообразието. Познаването на технически средства и технологии, помагат като контрола на процесите, така и намаляване на риска от нарушаване на екологичното равновесие.
Област на приложение на сондирането
Сондирането е специфична инженерна дейност, която използва специални технически средства и технологии за прокарване на сондажи. То е древна човешка дейност, датираща от хилядолетия. В съвременното развитие на индустрията сондирането се прилага при:

1. Изучаване на недрата (земни, лунни и др.).
2. Търсене, проучване и добив на минерални суровини такива като:
3. Вода;
4. Нефт и газ;
5. Уран, Сол, рудни и нерудни полезни изкопаеми и др.
6. Инженерно – геоложки проучвания.
7. Строителство и минни работи.
8. Други приложения (спасителни работи, изследвания на полюсите, сейзмо-наблюдения, изучаване на вулкани, военно дело и др.).
9. Основни понятия в сондирането.
10.  Сонда.

Сондата е съвкупност от машини, съоръжения и агрегати, с които се изпълнява определена с проект сондажна програма.
Сондаж

Като сондаж се означава цилиндрична изработка в земната кора с кръгло или близко до кръглото напречно сечение и с диаметър много по-малък, в сравнение с нейната дължина, построена с помощта на сондажни методи.

Те и някои други понятия са обяснени по-долу:
Устие. Разкритието на сондажа на земната повърхност.
Забой. Повърхността, до която е достигнал сондажа и от която той се удълбочава. Един сондаж може да има няколко забоя.
Ос на сондажа. Оста на сондажа е мислената линия, минаваща през средата на напречното му сечение.
Диаметър на сондажа. Това е мислената линия, свързваща две срещулежащи точки от стените на сондажа, лежащи в равнина на напречното му сечение.
Дълбочина. Разстоянието между устието и забоя на сондажа се означава като дълбочина.

Тя бива:

• Измерена дълбочина (MD) – дължината на сондажа измерена по оста му;
• Вертикална дълбочина (TVD) – дължината на вертикалната проекция на оста на сондажа.

Хоризонтално отместване (HD). Дължината на хоризонталната проекция на оста на сондажа между устието и забоя.
Азимутен ъгъл. Ъгълът между оста на сондажа и магнитния север в точката на измерване.
Зенитен ъгъл. Ъгълът между допирателната към оста на сондажа и вертикалната линия в точката на измерване.
Ъгъл на наклона. Ъгълът, допълващ зенитният ъгъл до 90 градуса.
5
Абсидална равнина. Вертикалната равнина, определена от устието и оста на сондажа.
Профил на сондажа. Той представлява пространственото разположение на сондажа, определено от оста му.
Стени на сондажа. Стените на сондажа са околната повърхност на сондажа представена от скалните формации или обсадните колони.
Обсадни колони /ОК/. Тръбите, спущани в сондажа, за прикриване на преминатите скални формации и изграждане на бариера за свободното движение на пластовите флуиди.
Колонна глава. Тя представлява съвкупността от фланци със специално предназначение, на които се монтират ОК на устието на сондажа. По време на сондиране върху колонната глава се монтират превентори, а при експлоатация – фонтанното оборудване.
Задтръбно пространство. Пространството, образувано от стените на сондажа и инструмента/ОК, намиращ се в него.
Циментов пояс. Циментовият камък, формиран от втвърдения циментов разтвор в пространството между ОК и скалната формация или предходна ОК.

Видове сондажи.
Класифицирането на сондажите може да бъде извършено по различни критерии. Тук ще бъдат разгледани класификации, в зависимост от предназначението и профила на сондажа.
В зависимост от предназначението.
По този критерии на класифициране, сондажите биват:

1. За нефт и газ (Сондиране за нефт и газ).

• Картировъчни;
• Структурни;
• Опорно-параметрични;
• Търсещи;
• Проучвателни/Оценъчни;
• Експлоатационни (Добивни, Нагнетателни, Наблюдателни, Специални).

2. За проучване на рудни ПИ (Проучвателно ядково сондиране).
3. Хидро-геоложки (Хидро-геоложко сондиране).

• Проучвателни;
• Експлоатационни.

4. Инженерно – геоложки (Инженерно – геоложко сондиране).
5. Инженерно – технически (Инженерно – техническо сондиране).
В зависимост от профила
Съществува голямо разнообразие от профили на прокарваните сондажи. В зависимост от пространственото положение на тяхната ос те биват прави и криви. На практика прави сондажи се прокарват трудно, поради множеството причини за изкривяване. Кривите сондажи могат да са резултат от естественото, не желано, изкривяване или целенасочено управление на тяхната траектория. По траектория сондажите се делят на: Профили на сондажи
Вертикални сондажи

Като вертикални се приемат сондажите, чиято ос се установява в конус, с връх на устието и ъгъл при върха 3о. Поради естествените тенденции за изкривяване, при разрушаване на скалата на забоя, строго вертикални сондажи се прокарват с методите прилагани в наклонено-насоченото сондиране.
Наклонено – насочени сондажи

Не вертикални сондажи, чиито профил е контролиран и управляван по време на прокарването им, се наричат наклонено – насочени сондажи /ННС/, а способът – наклонено – насочено сондиране /ННСо/. Тези сондажи имат сложен профил. Профилите на ННС биват различни, като в практиката са се утвърдили 3 – 4 основни типа съставени от няколко основни участъка – вертикален, участък на набиране на зенитен и/или азимутен ъгъл, праволинеен наклонен и участък на намаляване на зенитния ъгъл. В групата на ННС място е намерила подгрупата на хоризонталните сондажи /ХС/.
Хоризонтални сондажи

Като ХС се означават ННС със зенитен ъгъл по-голям от 80о. Технологията за прокарване на сондажи с този тип профил са означава като хоризонтално сондиране /ХСо/. Този тип профил на сондажи се прилага при добива на нефт и газ, както и в някои други области като проучването на рудни полезни изкопаеми, инженерно – геоложки проучвания и др.
При експлоатацията на нефтени и газови находища използването на ХС се наложи в резултат на множеството технологични предимства, които те имат – няколкократно по-високи дебити, избягване процесите на овдовяване и други. ХС се класифицират по два признака: 1) интензивност на изкривяването и 2) дължина на хоризонталното отместване на забоя.
В зависимост от интензивността на изкривяване ХС биват: с ултра къс, къс, среден и дълъг радиус на кривия участък . Тя се определя от радиуса на изкривяване на сондажа. С в зависимост от интензивността на изкривяване.
Според дължината на хоризонталното отместване, ХС биват: конвенционални (до 1100 m) и с удължен хоризонтален участък – когато отношението между TVD и HD е по-голямо от 1/3.
Многозабойни сондажи

Това са сондажи, при които от един общ ствол (основен сондаж), се прокарват множество други (хоризонтални, вертикални или наклонени). Те се означават като многозабойни МЗС (фигурата по-долу), а способа – многозабойно сондиране /МЗСо/ .

Многозабоен сондажа на находище Troll.
Сондажен процес.
Прокарването /строителство/ на сондаж е свързан с множество процеси и различни операции, както по продължителност така и по характер. Той се отличава със следните основни особености и елементи:

1. Разрушаване скалата на забоя чрез СРИ.
2. Очистване на разрушения скален материал и промиване на сондажа чрез циркулация на промивна течност.
3. Укрепване на стените на прокарания сондаж за осигуряване на цялост на сондажния ствол и изолиране на пластовете.

Разрушаване. То се реализира с прилагане на механична енергия чрез СРИ. То може да бъде по цялата повърхност на забоя (безядково сондиране) или да обхваща само едно пръстеновидно пространство, като се оформя цилиндрична проба – ядка, която се изследва с различни цели (ядково сондиране).
Безядково и ядково сондиране
В зависимост от типа на СРИ механизма на разрушаването протича по различен начин. При това разрушаващото действието на СРИ върху скалата може да бъде:

1. Режещо ;
2. Картещо ;
3. Дробящо ;
4. Стриващо

Диамантени СРИ с режещо и стриващо действие.
Ролкови СРИ със дробящо и къртещо действие.
Очистване и промиване

Очистването се осъществява се чрез циркулацията на промивната течност /ПТ/ – промиване на сондажа. Тя се нагнетява от повърхността с промивните помпи в канала на сондажния инструмент, достига до забоя, очиства разрушения скален материал и го транспортира на повърхността. На повърхността той се отделя с помоща на очистните съоръжения, а очистената промивната течност се нагнетява отново в сондажа. Промиването на сондажа има и редица други функции.
Промиване на нефтен сондаж
Освен с промивни помпи за нагнетяване на промивната течност, циркулационата система разполага и със съоръжения за очистване (вибросита, дегазатори, сепаратори, хидроциклони центрофуги), приготвяне и обработка на промивната течност с цел подържане на нейните технологични свойства.
Укрепване на сондажа и изолиране на пластовете. Те осигуряват интегритета на прокарвания сондаж. Укрепването се осъществява се чрез спущане в сондажа на тръби – обсадни колони . То се означава като обсаждане на сондажа.
Обсаждане на сондажа с обсадни колони
Изолирането на преминаваните скални формации се осъществява чрез пласиране на циментов разтвор в пръстеновидното задтръбно пространство между стените на сондажа и обсадната колона – циментиране на сондажа фиг. 12. Формираният циментов камък предотвратява връзката между различните фармации. Циментирането се прилага и с други цели, като циментия камък изпълнява и допълнителни, важни функции освен изолация на пластовете.
Циментиране на сондажите

Класификация на сондовите апаратури.
В зависимост от предназначение си сондовите апаратури биват:

1. Сонда за нефт и газ (СНГ);
2. Сонда за проучвателно ядково сондиране (СПЯС);
3. Сонди за хидрогеоложко сондиране и строителство на водни кладенеци;
4. за инженерно-геоложки сондиране (СИГС);
5. за минно-строителни работи (СМСР);
6. за военни цели, сондиране на Луната.

Тук накратко ще бъдат представени сонди да прокарване на нефтени и газови сондажи и проучвателно ядкво сондиране.
Сонда за прокарване на нефтени и газови сондажи
Това са сонди, които се използват за прокаравне на сондажи при търсене, проучване и експлоатация на нефтени и газови находища. Те могат да работят както на суша, така и в морски условия, монтирани на платформи или специални кораби. Основните елементи на сондата за прокарване на нефтени и газови сондажи са:
Принципна схема на сонда за прокарване на нефтени и газови сондажи.
Силов блок (задвижване). Той осигурява енергия необходима за работа на агрегатите, машините и съоръженията на сондата. Задвижването може да бъде от двигатели с вътрешно горене, електрическо – автономно от ГД (дизел – генераторни) групи или от електро-преносната мрежа.
Дизел -електрически силов блок (Stewart & Stevenson)
Сондова кула с основание. Сондавата кула представлява пространствена метална конструкция с голяма височина. Тя се на монтира върху основанието. Служи за извършване на спуско-подемни операции (СПО), придържане и придърпване на товари на сондовата площадка в сондажа, спущане и подигане на колони и други основни и помощни операции. Сондовите кули биват:

• 4-ноги кули.
• А-образни кули (2 – ноги)

Мачти с придържащи въжета.

• 4-нога кула Ocean Star.
• А-образна кула

Мачта с придържащи въжета.
Основанието формира сондовата площадка. Върху него се монтира ротора, лебедката, пулта на майстора и помощните механизми и съоръжения, а във вътрешното му пространство се разполага устиевото оборудване.
Подемна група. Тя заедно със сондовата кула служи за извършване на СПО със СИ. Може да бъде полиспасен тип  или хидравличен тип. Монтирана е в пространството на кулата.
Подемна група полиспасен тип

Подемна група хидравличен тип

Промивни помпи и циркулационна система. Те служат за промиване на сондажа. Промивните помпи биват бутални и прунжерни. Циркулационната система включва резервоари за промивна течност, съоръжения за очистване на промивна течност (вибрационни сита, хидроциклонни, дегазатори, центрофуги и др.) съоръжения за приготвяне на промивна течност и нейното обработване и тръбен манифолд (тръби, кранове, връзки и други, свързващи отделните съоръжения на повърхността със СИ).
Въртящ механизъм. Той служи за създаване на въртещия момент на СРИ. Може да е разположен на повърхността (ротор, силова промивна глава) или на забоя (забойни двигатели – електрически, хидравлични или пневматични).
Устиево оборудване

То се монтирана на устието на сондажа върху колонната глава и служи за затваряне на сондажа при пластопроявление от вода, нефт и газ.
Сондажен инструмент. Представлява тръбната колона, която свързва длетото със съоръженията на повърхността. Включва СРИ, тежък долен край (ТДК), сондажен лост и в най-горната си част водеща щанга. ТДК се състой от: тежки щанги (осигуряват осовото натоварване върху СРИ, като имат и други функции), стабилизатори (повишават твърдостта на ТДК, като така спомагат за контрол върху траекторията на сонажа), ударници (служат за нанасяне удари с цел освобождаване на сондажният инструмент при прихват) амортизатори (гасят вибрацийте, които възникват по време на сондиране), телеметрични системи (служат за предаване на технологична – MWD и геолого-геофизична информация – LWD получена по време на сондиране от забоя на сондажа на повърхността). Сондажният лост включва: утежнени сондажни тръби, сондажни щанги и други помощни съоръжения. Водещата щанга предава въртящият момент от ротора на СИ, като осигурява неговото аксиално преместване с напредъка на сондажа.
Помощни и допълнителни съоръжения. Кранове, компресори, автоматични ключове за навиване/развиване на СИ, полеви офиси, работилница и други.
Сонда за прокарване на проучвателни сондажи
Сонда за прокарване на геолого-проучвателни сондажи.
Геолого-проучвателното сондиране има две основни разновидности в технологиите, с които се прилага – ядково и безядково сондиране. Проучвателното ядково сондиране се издършва предимно ядково на малки дълбочини, поради характера на мино-добивните работи, за които то най-често е предназначено.

В сравнително редки случаи се прилага безядково геолого-проучвтелно сондиране, като тези случаи пробата, която се получава е нарущена, т.е. скалният материал е дезинтегриран (натрошен). Технологиите, с които то се прилата имат някои особености – използва се промивна течност или сгъстен въздух за очистване на разрушен скален материал или пък той се транспортира механично на повърхността. При геолого-проучвателното сондиране по време на работа се упражняват високите части на въртене и не големи осови натоварвания.
Сондовите апаратури за този начин на сондиране са с много по-малки размери в сравнение със СНГ. Те имат и по-малка инсталирана мощност и позволяват сондиране до максимална дълбочина от 1500 м.

Сондата се състои от:

• Задвижване;
• Рама, кула или мачта;
• Въртящ механизъм;
• ·Лебедка;
• Промивни помпи и циркулационна система;
• Сондажен инструмент;
• Помощни и допълнителни съоръжения.

Способи за извършване на проучвателното ядково сондиране /ПЯС/
Шротово ПЯС. Извършва се с помощта на шрот и специални скалоразушаващи инструменти. Шрота представлява дребни метални дробинки или сфери, които се доставят на забоя. Те се притискат от короната, която представлява дебелостенна метална тръба, към забоя и с приложения от повърхността чрез СИ въртящ момент скалата се разрушава. Този метод на сондиране е много стар и не намира приложение в съвременността.
Твърдосплавно. То се реализира с твърдосплавни СРИ – прилага се в меки седиментни скали. Този способ се прилага както ядково, така и безядково.
Диамантено. То се реализира с диамантени СРИ. Прилага се в твърди магмени скали, като се осигурява ядкова проба.
Пневмо – ударно сондиране. Използва специален инструмент (пневмо-ударник) който се намира над длетото. Той създава ударни натоварвания от които скалата се разрушава. СИ се върти с малка честота. Пневмо-ударника се задвижва от сгъстен въздух нагнетяван от повърхността чрез компресор. Метода се прилага в твърди скали и осигурява нарушена проба.
Шнеково сондиране. При Този метод на сондиране се прилага с използване на длетото, което разрушава цялата повърхност на забоя. Разрушеният скален материал се транспортира с помоща на шнек на повърхността. Способа на шнеково сонидране осигурява нарушена проба.
Други способи на сондиране. В тази група способи може да се отнесат т.нар. инженерно сондиране за безтраншейно прокарване на инженерни съоръжения и комуникации, строителството на укрепващи пилоти, дренажни съоръжения, прокарването на сондажи за взривни работи и др. Във всеки един от тези случаи сондовите апаратури и технологията на работа имат своята специфика.
Способи за прокарване на нефтени и газови сондажи
Способите за прокарване на нефтени и газови сондажи са много разнообразни. Прилагат се следните технологии:

1. Роторно сондиране (Rotory drilling);
2. Сондиране със забойни двигатели (Botton hole motore drilling);
3. Сондиране със силова промивна глава (Top drive drilling);
4. Насочено наклонено сондиране (Directional drilling);
5. Хоризонтално сондиране (Horizontal drilling);
6. Многозабойно сондиране;
7. Сондиране при небалансиран режим;
8. Сондиране с обсадни тръби;
9. Сондиране с навит сондажен лост;
10. Сондиране с малки диаметри.

Понятие за цикъл при строителство на нефтен или газов сондаж
Понятието за цикъл при строителството на сондаж включва целия комплекс от мероприятия и дейности, свързани със завършването на сондажа, неговата експлоатация, ликвидиране и рекултивацията на терена. Всички дейности от цикъла могат да се групират в следните етапи:

1. Подготвителни работи.
2. Монтаж на сондата.
3. Подготвителни работи за сондиране.
4. Прокарване на сондажа.
5. Въвеждане на сондажа в експлоатация. (вторично разкриване на продуктивния хоризонт, интензификационни работи).
6. Демонтаж на сондовото оборудване.
7. Превозване на оборудването до нова точка или склад.
8. Рекултивация на терена.
9. Експлоатация на сондажа.
10. Ликвидиране на сондажа след края на неговата експлоатация.

Последователността на някои операци може да не е в реда посочен по-горе. Така напрамер етап 6 и 7 могат да изправарят етап 5.
Към горните етапи, при сондиране за неконвенционални източници на въглеводороди, може да се добави още един със специфични особенности. Това е етапът, при който се създава изкуствен колектор и осигуряват на условия за нефто-газо отдаване от пласта.

---

ТЕМА ІІ. ФИЗИКО – МЕХАНИЧНИ СВОЙСТВА НА СКАЛИТЕ. МЕТОДИ ЗА РУШАВАНЕТО ИМ. ИЗВАЖДАНЕ НА ЯДКА.

Строеж на Земята
Земята се състои от ядро, мантия и кора .
Строеж на земята.
Видове скали
В зависимост от начина на образуване скалите биват: магмени, метаморфни и седиментни. Цикъла на тяхното преобразуване е показан на .
Цикъл в преобразуването на скалите в земната кора.
Магмени. Магмените скали се образуват от стопената маса на земното ядро чрез процеси на кристализация, диференциация, преразпределение и други по време на охлаждане.
Гранит
Пирит
Утаени (Седиментни). Седиментните скали се образуват в резултат от изветрянето, чрез отлагане във водните басейни.
Шисти.
Пясъчник.
Метаморфни. Метаморфните скали се образуват от магмените и седиментни скали под действието на температурата иналягането при затъването им в дълбочина след претърпяване на диагенетични промени.
Гнайс
Мрамор
Стуктурни и текстурни особенности
Скруктура на скалите се определя от строежа, размерите, формата и повърхностните особенности на частицити.

Скалите биват:

• Отломъчни (късови и кластични – механично отложени);
• Химични;
• Биогенни.

Текстура на скалите определя преобладаващо пространствено ориентиране на частиците.

• Слоестост.
• Шистознoст.
• Порестост.

1. Абсолютна.
2. Открита.

Физико-механични свойства

• Сили на свързване.
• Електростатични.
• Колоидни.
• Сили на свързване породени от съдържанието на вода.

Еластични и пластични свойства на скалите

• Еластичност.
• Пластичнoст.
• Коефициент на Поасон.

Якост на скалите

• Якост на опън.
• Якост на натиск.
• Якост на огъване.
• Якост на срязване.

Други свойства на скалите

• Твърдост.
• Абразивност.
• Напуканост.
• Сондируемост.

Разрушаване на скалите

• В техниката приложение намират различни методи за разрушаване като:
• Механичен. (Най-широко разпространен в сондирането)
• Термичен. (Най-широко разпространен в рязането на метали)
• Плазмен. (Най-широко разпространен в рязането на метали и други инженерни приложения)

---

ТЕМА ІІІ. СПОСОБИ НА СОНДИРАНЕТО. ГЕОЛОГО-ПРОУЧВАТЕЛНО СОНДИРАНЕ. СОНДИРАНЕ ЗА НЕФТ И ГАЗ.
Основни способи на сондиране са:

• Геолого-проучвателно сондиране;
• Сондиране за нефт и газ.
• Други способи, които се прилагат са:
• Хидро – геоложко сондиране;
• Инженерно – геоложко сондиране;
• Сондиране с големи диаметри – тунели и др.;
• Строително сондиране: укрепващи, комуникации и др. сондажи.

Геолого-проучвателно сондиране
Проучвателно Ядково Сондиране.
Главните особености на ПЯС са следните:

• Механично въртеливо сондиране;
• Сондира се ядково целият сондаж;
• Конструкцията на сондаже най-често е едноколонна, без циментиране на ОК. След прокарването на сондажа ОК се изважда, а сондажа ликвидира;
• Сондирането се извършва с малък обем на промивната течност. В резултат от прокарването на сондажа се получава малък обем разрушен скален материал;
• Дълбочина на сондиране до 1000 – 1500 м;
• Диаметри на СРИ до 122 (173) мм;
• Мощност на сондата до 500 кВ.

Обща принципна схема на сонда за проучвателно ядково сондиране.
Технологията на ПЯС има две разновидности: т. нар. конвенционално сондиране и сондиране с извлекаема ядкова тръба /ИЯТ/ . При първия начин сондирането се извършва на рейсове с дължина равна на дъжината на ядковата тръба. След нейното запълване с ядка тя се изважда на повърхността за изваждане на ядката като се изваршва СПО със СИ. След това тя се спуща в сондажа отново и така сондирането продължава. При сондиране с ИЯТ за получаване на ядката на повърхността се изважда само вътрешната тръба без СПО със СИ. Ядката се изпразва и тръбата се спуща в канала на СИ, когато тя достигне забоя и се установи сондирането продължава. При конвенционално сондиране сондажния лост сес състой от тръби навити една в друга чрез съединителни елементи. ПЯС се реализира по следните способи: твърдосплавно ПЯС; диамантено ПЯС.
Принципна компановка на СИ при сондиране с конвенционална ядкоприемна тръба.
Основни елементи на системата ИЯТ:

1 – СРИ 2 – разширител, 3 – вътрешна (ядкоприемна) тръба, 4 – външна ядкова тръба, 5 – ядковащачен възел, 6 – фиксиращ възел на вътрешната тръба, 7 – овершот.
Твърдосплавно и диамантено сондиране.
Област на приложение. Геолого-проучвателно сондиране за рудни и нерудни полезни изкопаеми, хидро-геоложка сондиране, инженерно-геоложко сондиране.
Разрушаване на скалата. Извършва се чрез корони, в които активните елементи са от твърди сплави (волфрам-карбидни) или диаманти (естествени или изкуствени).
Сондажен инструмент за конвенционално ПЯС. Той включва следните елементи: сондажен лост, които е съставен от тръби свързани с резбови съединения и ядкоприемен комплект.
Сондажни тръби
Съединителни елементи.
Сондажен инструмент за сондиране с ИЯТ. СИ за сондиране с ИЯТ се състои от тръби навити една в друга с резбови съединения (сондажен лост) и ядкоприемен комплект.
Сондажна тръба за сондиране с ИЯТ
Ядкоприемен комплект. Той е ядкоприемна тръба (борна) в която ядката постъпва по време на сондиране и с която тя се изважда на повърхността. Ядкоприемните тръби биват: конвенционални (едностенни, двустенни и тристенни) и извлекаеми (двустенни и тристенни).
Едностенни . Особености на сондирането с едностенна ЯТ

• За сондиране в здрави и устойчиви скали;
• За вадене на ядката се извършват СПО;
• Използват сондажен инструмент със съединители;
• Ядката се заклинва или захваща с ядкохваща

Едностенна ядкоприемна тръба
Двустенни ядкоприемни тръби

• За сондиране в сложни геолого-технически условия.
• Съхранява ядката от влиянието на промивната течност.
• Извършват СПО със СИ за вадене на ядката.
• Използват сондажен инструмент със съединители.
• Вътрешната тръба е въртяща или не въртяща се.
• Ядката се заклинва или захваща с ядкохващач.

Двустенна ядкова тръба
Извлекаеми ядкоприемни тръби
Извлекаема ядкоприемна тръба
Особености на сондирането с извлекаема ядкова тръба.

• Не се извършват СПО със СИ – спуска се и се изважда с овершот;
• Използват равно проходен сондажен инструмент.
• Ядката се захваща с ядкохващач.
• Вътрешната тръба е не въртяща се.
• Имат по-сложно устройство.

СРИ. При твърдосплавното и диамантеното ядково сондиране СРИ е корона. Той оформя ядка която се изажда на повръхността.
Твърдосплавна корона е показана на . В челната си част тя е снабдена с резци, армирани с, или изработени от волфрам-карбидни или метало-керамични сплави. В задната си част има оформена резба с която се присъединява към ядковата тръба. Този тип СРИ се прилагат главно при скали от I до VI категория.
Диамантената корона се състои от два конструктивни елемента – стоманен корпус и диамантоносеща матрица. Корпусът има външно гладка цилиндрична част и завършва с резба с трапецовиден профил. Резбата може да бъде вътрешна или външна. С помощта на резбата короната се присъединява към разширителя. Матрицата е изработена от сплав, заредена с естествени или синтетични диаманти. Последните се явяват активни елементи под чието пряко въздействие се разрушава скалата на забоя на сондажа. В горната част на корпуса на короните за конвенционално сондиране е оформено вътрешно конусно легло. То заедно с конусното легло в диамантения разширител и ядковата пружина оформят ядкохващачния възел. Този тип скалораздушаващи инструменти се прилагат при скали с твърдост от IV до XII-та.
Твърдосплавни СРИ.
Диамантени СРИ.
Очистване на сондажа.
Укрепване на сондажа и изолиране на пластовете.
Изваждане на ядка.
Изваждане на ядка при работа с ИЯТ
Режима на сондиране. За да се удълбочава сондажа скалата на забоя трябва да бъде разрушавана. Разрушаването е резултата от приложената енергия получена от силите действащи върху СРИ. Те определят т. нар. режим на сондиране. Отделните му компоненти представляват режимните параметри. Най-често като режим на сондиране се приема комбинацията от осов товар (натиск), честота на въртене и дебит на промивната течност. Те са решаващи за напредъка на сондажа, които се означава като механична скорост на сондиране.
ІІІ.1.2. Проучвателно безядково сондиране.
Хидро-геоложко сондиране.
Пневмо-ударно сондиране.
Шнеково сондиране.

---

ТЕМА ІV. ПРОМИВНИ ТЕЧНОСТИ И ПРОМИВАНЕ НА СОНДАЖИТЕ.
Промиване на сондажите
Промивната течност – работният агент (флуид), който се използва за промиване на сондажа в процеса на сондиране или извършване на друга технологична операция. Промиването е процес на циркулация на промивната течност на сондата с цел очистване на разрушеният скален материал и други технологичниа функции.
Той се реализира чрез нагнетяване на промивните течности с мощни помпи в сондажа по време на промиване или друга технологична информация. Движението на промивната течност зависи от схемата на промиване на сондажа. Най-често обаче тя се нагнетява в канала на сондажния инструмент по който до забоя, очиства разрушения скален материал и го транспортира в задтръбното пространство на повърхността. На повърхността промивнита течност се отвежда до циркулационната система, където постъпва в очистните съоръжения. В тях става отделянето на скалните частици и постъпилите пластови флуиди. Така очистената промивна течност се нагнетява в сондажа с което цикълът се „затваря“. Освен очистване и съхраняване със съоръженията на циркулационната система се извършва приготвяне и обработка с химични реагенти. Последното цели подържане на технологичните свойства на промивната течност.
Освен по време на сондиране промиване на сондажите се извършва и при провеждане на други технологични операции, като циментиране, ремонтни и спасителни работи, установяване на контрол върху сондажа и други.
Схеми за промиване на сондажите
Промиването на сондажите се извършва по различни схеми. Под схема на промиване се разбира посоката на движение на промивната течност. Използват се следните схеми:

• Права циркулация
• Обратна циркулация
• Смесена циркулация

Права циркулация на ПТ.
Обратна циркулация на ПТ.
Смесена циркулация на ПТ.
Промивни течности
Видове промивни течности – класификация
ПТ биват:

• Течни
• Газообразни
• Газово-течни

Касификация на ПТ
Функция на промивните течности.
Функцията на ПТ и промиването на сондажите:

1. Очистване на забоя от скални частици;
2. Транспортиране на скалните частици на повърхността;
3. Пренасяне на хидравлична енергия на забоя при сондаж със забойни двигатели;
4. Пренасяне на информация;
5. Охлаждане на СРИ;
6. Оказване на противоналягане на пластовите флуиди и недопускане на пластопроявление;
7. Стабилизиране на стените на сондажа;
8. Балансиране скалния натиск;
9. Предпазване на продуктивния хоризонт от замърсяване;
10. Намаляване на триенето между СИ и стените на сондажа;
11. Предпазване и инхибиране на корозия;
12. Улеснява и извършването на каротажни измервания;
13. Спомага очистването от скалните частици;
14. Да не затруднява събирането на геоложка информация;
15. Да бъде екобезопасна;
16. Да бъде евтина.

Свойства на промивните течности

Основни свойства на промивната течност са:

1. Плътност;
2. Водоотдаване;
3. Реологични свойства;
4. Твърда фаза – тип и съдържание;
5. Смазочност;
6. Съдържание на йони и pH на разтвора.

Плътност. Плътността е масата на материята поместена в единица обем. Плътността на ПТ определя хидростатичното налягане на стълба течност в сондажа и влияе върху вътрешното й триене при нейната циркулация. В сондирането за измерването й се използват ареометъри или везни.
Прибори за измерване плътността на ПТ
Водоотдаване. Водоотдаването е способността на глинестата промивна течност да отдели част от свободната си вода при контакт с пореста среда при наличие на разликата в наличието. То се измерва със специални прибори наречени филтър преси.
Филтър преса за измерване на водоотдаването на ПТ
Реологични свойства. Реологията изучава поведението на течностите (телата) при течение (прилагане на външна сила). Реологичните свойства показват вискозното и структурно-механичното поведение на ПТ, чрез измерените реологични параметри. Вискозитетът показва вътрешното триене във флуидите. За ПТ то е между течната – течната, течна – твърдата и твърда – твърди фази. В сондирането за неговото измерване се използват – фуния (определя се условния вискозитет) и реометър (определят се реологичните параметри).
Ротационен реометър и фуния на Марш
Реологичните параметри са константите на реологичните модели, които описват поведението на ПТ. Те се използват за хидродинамични изчисления при провеждане на различни технологични операции и процеси – промиване, циментиране и др. Да се пресметнат загубите на налягане в канала на СИ и задтръбното пространство и определи баланса на хидравличната мощност за промиване на сондажа; да се определи ЕЦП на ПТ; да се определи режима на движение на ПТ в задтръбното пространство; да се пресметне транспортирането на скалните частици; да се изчислят пулсациите на налягането при СПО; да се оптимизира промиването на сондажа и повиши ефективността на сондажния процес.
Реологични модели използвани за описание на поведението на ПТ
Твърда фаза. Тя се съдържа в ПТ и е част от нейният състав. Може да бъде активна или инертна. Активната определя технологичните свойства на ПТ, като водоотдаване, вискозитет, структурно – механичните свойства. Докато инертната твърда фаза – влияе върху абразивността, плътността и вискозитета. Тв. фаза служи и за изграждане на глинеста кора върху стените на сондажа, която го укрепва и предпазва загубата на ПТ. В същото време тя може да запуши порите на пласта съдържащи нефт и газ, поради тази причина тя трябва да се поддържа в ниски концентрации и да се отделя в очистните съоръжения.
Твърда фаза в ПТ
Смазочност. Със СИ и сондажа могат да се разглеждат като лагер. Преодоляването на триенето в лагера изисква мощност. Колкото по-голямо е триенето, толкова по-голяма е прилаганата мощността. За нейното намаляване и по този начин повишаване ефективността на сондажния процес ПТ трябва да притежава висока смазочност. Това се постига чрез добавянето на смазочни реагенти графит, нефт и нефтени продукти, триглицеридни. Някои от добавките на смазочността могат да замърсят ОС.
Коефициенти на триене за различни добавки
Съдържание на йони и pH на ПТ. Съдържанието на йони и pH на разтвора имат значение по отношение свойствата на ПТ и действието на химичните реагенти и добавки. Различните йони влияят също и върху процеса на замърсяване на продуктивния хоризонт на нефтените и газови сондажи.
Химична обработка на промивните течности
В процеса на сондиране ПТ се набогатява с твърда фаза и пластови флуиди от преминатите скални формации. Това води до промяна на нейните технологични свойства. За да изпълнява своето предназначение технологичните свойства на ПТ се регулират чрез химични реагенти и добавки за обработка на ПТ. Регулирането свойствата на ПТ спомага за преодоляване на трудностите в процеса на сондиране, намаляване на времето и разходите прокарване на сондажа.
Плътност. За повишаване на плътноста се изплзват утежнители – барит, хематит и др.
Водоотдаване. За регулиране на водоотдаването се добавят полимери, бентонит, и др.
Реологични свойства. Тези свойства на ПТ се регулират чрез добавяне на вода, полимери, бентонит, полимерни регулатори на вискозитете – квебрахо, хромлигносулфонати, полиакриланти и др.
Смазочност. За подобряване на смазочността на ПТ към нея се обавят нефт, дизелово гориво, органични добавки, графит и др.
Екологични аспекти на промиването и промивните течности
Управление опазването на околната среда при сондиране е свързано с екологични аспекти на промивните течности и промиването, нейната обработка, работата с отпадните материали и др.

Основните и по-важни, от които са:

• Въздействие на наземните съоръжения;
• Въздействие върху пластовите води;
• Въздействие върху хората;
• Отпадни продукти и рекултивация;
• Опазване на околната среда.

Система за управление опазването на околната среда
Цел на системата се формулира в две главни направления, а именно:

• Опазване на терена по време на строителството на сондажа;
• Възстановяване екосистемата след сондиране и установяване на условия за безопасна бъдеща експлоатация на сондажа.

Основни практики на система за управление:

• Свеждане до минимум на количеството на замърсителите;

1. Технологии на сондиране, които генерират min. замърсители:
2. Сондиране с малки диаметри;
3. Сонидране с технолигии изолзващи по малък обем ПТ;
4. ННСо, гнездово и многозабойно сондиране;
5. Използване на ПТ с по-малко въздействие върху околната среда:
6. Използване на био-деградими химични реагенти;
7. Прилагане на ПТ на синтетична нефтена основа;
8. Разработване на нови системи ПТ и химични реагенти.

• Рециклиране/повторна употреба:

1. Рециклиране на ПТ;
2. Използване на шлама, като опесъчител на пътищата;
3. Използване на шлама за строителни цели;
4. Засипване на мучурища и блата;
5. Използване на нефтонаситен шлам за горене.

• Депониране на отпадъците:

1. Депониране на сондовия терен;
2. Приложение в земеделието;
3. Биоремедиация:
4. Комростиране;
5. Биореактори;
6. Изхвърляне в океана;
7. Депониране в сметища;
8. Нагнетяване в пласта;
9. Депониране в солни каверни;
10. Сушене и термообработка.

Основни принципи на система за управление:

• Идентифициране на източниците на замърсяване;

1. Отпадъчната промивна течност, формирана от очистните съоръжения;
2. Разрушеният скален материал от сондажния ствол;
3. Сондовите машини и съоръжения, от които е възможно отделяне на отпадъчни гориво-смазочни материали в минимално количество.
4. Сондажната площадка – отделя техническа вода, замърсена с промивна течност.

• Пълно улавяне на замърсителите и съхранение в утаител;
• Разделяне и неотрализиране на замърсителите:

1. Нефтопродукти;
2. Замърсена техническа вода;
3. Сгъстени/твърди утайки.

Източници на замърсяване
Източниците на замърсяване са:

1. Отпадъчната ПТ формирана от очитените съоръжения
2. Разрушения скален материал отделя от ПТ в очистните съоръжения.
3. Сондовите машини и съоръжения, от които е възможно отделяне на отпадъчни и гориво – смазочни материали в малки количества.
4. Отпадна технологична вода и замърсена ПТ от сондажната площадка.

Улавяне и управление на замърсители. Източниците на замърсяване на повърхността са формирани от две части:

1. Част отпадна технологична част
2. 2Част отпадна ПТ

По приемане не се допускат разливи на масла и горива – смазочни материали
Повреме на работа трябва да се търсят възожности за улавяне, управление на потоците на замърсяване.
Технологичната вода може да бъде събирана в резервоари, където частично може да бъде използвана отново.
Потокът от отпадна ПТ може да бъде формиран от очистените съоръжения – вибросита, десондери, хидронаклони, работни резервоари, циркулационни съоръжения.
При тези отпадни течности се отвеждат до земнонасипни утаители.
Количествен баланс и вместимости за тяхното съхранение в сондата.
Преди депониране скалните частици трябва да се обработят, ако за сондиране е използване ПТ на нефтена основа.
Количествен баланс на замърсителите и земленият резервоар
Количествения баланс включва определяне на обемите на отпадните продукти при строителството на сондажа. За тяхното изчисление е необходима следната информация:

1. Конструкция на сондажа;
2. Прогнозно време за строителство на сондажа;
3. Количествени норми за разход на техническа вода и промивна течност.

Методика за пресмятане
При пресмятане на количествения баланс на замърсителите и земленият резервоар се използва следната последователност:

1. Пресмятане обема на шлама.
2. Пресмятане на обемите на техническата вода за миене на съоръженията за обработка и други нужди на сондата
3. Пресмятане на обема на ПТ- сума от обемите на отпадната течност от различните съоръжения, вибрационните сита, хидроциклони, дегазатори и центрофуги.
4. Пресмятане на обема на отпадна течност при замяна от зародишните интервали
5. Определяне на отпадните продукти при различни технологични операции- като киселина или нефтена вана, ремонтни работи, циментация и други.
6. Определяне на обема на техническата вода за повторна употреба. Тази вода се определя на базата на наблюдение от прекарани преди сондажа
7. Общ прогнозен обем на отпадните материали

Съхранение на отпадъците. Съхраняването на отпадъците е временно – при прокарване на сондажа и постоянно – депониране.
Обработване и ликвидиране
След прокарване на сондаж в землен резервоар се отделят течности. Нефт съдържащата част се събира и се депонира според действащи правила.
Земния резервоар се оставя с цел изпарение на част от водата, след като се изпари водата той частично се запълва със земната маса от неговото изграждане. В ред обратен на иземването му. Най отгоресе слага хумусния слой.

---

ТЕМА V. УКРЕПВАНЕ НА СОНДАЖА И ИЗОЛИРАНЕ НА ПЛАСТОВЕТЕ.
Конструкция на сондажите. Обсадни колони и обсаждане. Циментиране на сондаж. Циментови разтвори, технология на циментиране.
Укрепване на сондажа
Същност укрепването на сондажа.
Същност укрепването на сондажа, цели осигуряване на цялост или на интегритет на сондажния ствол, чрез обсаждане с тръбна колона, която е съставена от тръби, които са съединени помежду си. Тръбите са изработени от метал, РVС или други материали в зависимост от предназначението на сондажа и условията при които ОК работи. В един сондаж може да се спускат няколко колони. Спуснатата в сондажа ОК изпълнява следните функции:

1. Предпазват сондажа от обрушване и поемат скалния натиск от формациите;
2. Предпазват повърхностните води от замърсяване;
3. Изолира хидро-динамично разкриваните формации;
4. Контролира налягането по време на сондиране;
5. Осигурява канали за добив на пластови флуиди;
6. Осигурява канал/пространство за провеждане на сондажния процес или добив на нефт или газ;
7. Осигурява условия за прокарване на сондаж до проектната му дълбочина.

Конструкция на сондажа
Това е понятие, което включва в себе си описанието на диаметъра на СРИ и дължините на интервалите с които се сондират, типоразмера на обсадните колони с които се затръбява сондажа и начин на циментиране на обсадните колони – разположението на пръстена циментов камък в задтръбието. Върху изборът на конструкция на сондажа влияят следните фактори:

• Геоложки;
• Технико-технологични;
• Политико – икономически.

По принцип ОК в състава на конструкцията на сондажа се спущат за прикриване на геоложки фармации несъвместими в технологично отношение. Към тях се отнасят пластове с аномално високо пластово налягане, загуба на ПТ, активни и подуващи се глини, лаболни интервали създъващи проблеми по време на сондиране и др. Съществуват съществени разлики между конструкция на сондаж за вода, за нефт и газ, геолого-проучвателен за твърди полезми изкопаеми. По принцип сондажите прокарвани за проучване на твърди полезми изкопаеми, инженерно – геоложки проучвания и други се отличават от сондажите за вода, нефт и газ. Тяхната конструкция включва 1 или 2 ОК, които най-често не се циментират и след прокарване на сондажа се изваждат. Сондажите за нефт и газ включват в конструкцията си няколко, 3 – 4, а по някога и повече ОК. Те се циментират и оснават в сондаж през целия цикъл на неговата работа. Имат различни функции и предназначение и биват: шахтово направление, кондукторната колона, междинни колони, експлоатационна колона и помпено – компресорни тръби /ПКТ/.

Видове обсадни колони в нефтени и газови сондажи

Направление (шахтово). Това е началната колона, т.е. първата обсадна колона, която се спуща в сондажа. Тя е с дължина обикновено от 3 до 6 m. Предназначението и е да предпази от разрушаване слабия повърхностен слой. При сондиране в блатисти райони дължината и може да достигне до 50 m.

Направлението се разполага строго вертикално и по оста на ротора. При малка дължина предварително се изкопава шахта с правоъгълно сечение, в която се центрира и бетонира. По-дългите начални колони се спущат в сондажа и се циментират до повърхността.

Кондукторна колона (кондуктор). Спуща се за прикриване на горния участък на сондажа, изграден обикновено от неустойчиви скали. Тя се спуща до здрава, плътна скала, като дължината й в зависимост от мощността на тези скали варира от 50 m до 600 m, в редки случай е повече. Кондукторните ОК се циментират задължително до повърхността, като долният им край непременно трябва да е навлязъл в здрава и устойчива, ненапукана скала.

Върху тази колона се монтира колонната глава, а на тях противо-фонтанното оборудване (превенторите). Тя трябва да не създава опасност за нарушаване на целостта на колоната при затваряне на сондажа при пластопроявления.

При прокарване на сондажи в морски условия конукторната ОК отделя водния стълб. Означава се като водоизолираща или райзерна ОК.

Междинни колони. Междинните обсадни колони могат да бъдат няколко. Те се спущат в някои случай при сондиране при сложни геоложки условия за прикриване на формациите, които създават проблеми в процеса на сондиране. Циментират се по цялата дължина ( до устието ) или на известна дълбочина от него. Могат да прикриват цялата дължина на сондажа или върхът има да е на известна дълбочина от устието (скрити ОК). Скритите ОК се спущат и циментират със СИ, като върхът им се свързва механично (херметично) с помоща на окачващо устройство. Циментират се по цялата дължина. Когато междината ОК се спуща и циментира на няколко части (секции) свързани механично и херметично по между си със стиковащо устройство ОК се означават се като секционни ОК.

Експлоатационна колона. Тя се спуска, след като сондажът е достигнал до проектната дълбочина и разкрил продуктивната формация. Предназначението и е да укрепи целия сондаж, прикрие експлотационния хоризонт и осигури условия за експлотациа. Тази ОК се циментира най-често по цялата дължина. Може да е скрита или секционна. При многопластови залежи тя изолира продуктивните пластове един от друг и осигурява условия за разделна експлотация. Дължината на тази колона достига до 6000 m., а в някои случаи и повече.

Помпено-компресорни тръби. ПКТ е тръбна колона, през която се извършва експлоатация на сондажа. В състава й са включени всички съобъжения необходими за безопасна и безаварийна експлотация на сондажа. В сондажа може да се спускат няколко ПКТ, ако се екслоатират няколко продуктивни хоризонта.

Направлението, конукторната ОК и експлоатационната колони се включват в конструкцията на почти всички сондажи. Междинни колони, нормално по една, две и като изключение три, четери, се спущат само при крайна необходимост, и то предимно в проучвателни сондажи. С изучаването на разреза и получаване на повече информация за геоложките условия, броя на ОК се оптимизира, с цел намаляване на разходите за стройтелството на сондажа.

В зависимост от броя на обсадните колони без началната колона и кондуктора конструкцията може да бъде:

• едноколонна – само с експлоатационна колона,
• двуколонна – с една междинна колона и
• многоколонна – с две и повече междинни колони.

Състав на ОК

За да може успешно да се спусне в сондажа и да бъде циментирана, ОК се комплектова с допълнителни съоръжения.

Те биват:

Направление. Служи да направлява долния край на О. К. по време на спущане в сондажа.

В него може да са вградени обратни клапани или други съоръжения.

Обувка. Служи да направлява СИ по време на спущането и изваждането му в/от сондажа.

Обратен клапан. Предотвратява връщането на циментов разтвор в ОК непосредствено след изтласкването му в задтръбното пространство.

Стоп пръстен. Служи за установяване на циментационните тапи.

Центратори. Служат за центриране на ОК в сондажа, което подобрява условията за заместване на промивната течност и така повишаване качеството на циметация.

Остъргващи четки. Остъргващите четки служат за премахване на глинестата кора от стените на сондажа и по този начин подобряване на връзката между скалата и циментовия камък.

Турболизатори. Тези съоръжения се монтират върху ОК в участъци с уширение на ствола на сондажа. Служат за турболизиране на потока БТ и ЦР в хода на заместване на ПТ по време на циментиране.

Окачващо устройство. Окачващото устройство се монтира на върха на скритата ОК. То създава здрава механична връзка между нея и предходната ОК.

Муфи за много стъпално циментиране. Муфата за много-стъпално циментиране, е съоръжение позволяващо циментирането по ОК на 2 или повече степени.

Задколонен пакер. Той служи за изолиране на задтръбното пространство и елиминиране на задколони притоци на пластови флуиди от един хоризонт. Най-често се прилага при циментиране на газови сондажи.

Колонна глава. Представлява съвкупност от специално оформени фланци, които служат за окачване на спуснатите в сондажа ОК. Тя се монтира върху кондукторната ОК.

Обсадни тръби. Обсадните тръби са основната част на ОК. Те се съединяват най-често с резбови съединения, оформени в муфи или в двата им края, чрез заварки или бързо-разглобяеми съединения Изработват се най-често от висококачествена стомана (шевни и безшевни) или други материали. Характеризират се с диаметър, дебелина на стената, линейно тегло, дължина, тип на резбата и якостни характеристики – типоразмер на обсадните тръби.

Специални съоръжения. В този група съоръжения се включват тези, които спомагат спущането и циментирането на ОК. Такива като стиковащо съоръжение за циментиране на ОК през сондажния лост, баскети и други.

Стиковащо съоръжение за циментиране на ОК през сондажния лост.

Други принадлежности на ОК. Специални съоръжения – използват се за специални нужди, като например циментиране и др.

Обсаждане на сондажа

Спущане на ОК е важна технологична операция. За нейното безаварийно и качествено провеждане на сондажа се извършва предварителна подготовка. Тя включва: Подготовка на сондажа; подготовка на сондата и подготовка на ОК.

Изолиране на пластовете

Същност и цели на изолирането на пластовете

Изолирането на пластовете се извършва с циментиране на ОК. Същност циментирането представлява пласиране на тампонажен разтвор в затръбното простанство, които формира преграда (циментов камък). Тази здрава изолационна преграда е с цел херметизиране на задтръбието и провеждане на нормално сондиране или добив. Преградата може да бъде изградена от цимент, глина, смоли или други материали.

Циментирането на обсадните колони в сондажа се прави с цел създаване в извънтръбното пространство на здрава изолационна преграда, която да предотврати преминаване на пластови флуиди от един хоризонт в друг. С това се изключва връзката между тръбното и извънтръбното пространство и се създават условия за експлоатация на продуктивния хоризонт или последователна експлоатация на разположените един над друг продуктивни хоризонти от многопластов залеж на нефт и газ. Наред с това циментовият пояс укрепва стените на сондажа, разпределя равномерно и понижава до известна степен натоварванията върху ОК и я предпазва от корозионното въздействие на агресивните пластови води.

Технологията на циментационните операции може да се разделят на:

• Първично циментиране – прилага се за циментиране на ОК;
• Вторично – извършва се при провеждане на ремонтни операции.

Различията са в това, с какви технически средства се извършва операцията, последователността на отделните елементи, начина на пласиране на циментовия разтвор в задтръбието и др. Най-общо циментирането на сондажите протича през следните основни етапи, характерни за всяка една операция.

• Мобилизация и обвързване на машините;
• Приготвяне на тампонажните разтвори;
• Нагнетяване на разтворите в сондажа;
• Изтласкване на тампонажните материали в задтръбието;
• Заключителни работи след циментиране.

Технологии на първичното циментиране

Към технологиите на първичното циментиране се отнасят следните основни видове циментационни операции:

• Едностъпално циментиране;
• Двустъпално циментиране;
• Циментиране на скрити ОК;
• Циментиране със сондажния лост.

Едностъпално циментиране. Принципна схема на оборудването и сондажа със спусната в него ОК по време на циментация е показана по-долу.

Едностъпалното циментиране е основната технология, която се прилага при циментиране на ОК. При него операцията се извършва на няколко етапа. След спущането на ОК и непосредствено при нейното циментиране сондажа се промива с цел кондициониране на ПТ, изнасяне на скалните частици останали в сондажа, почистване на глинестата кора и структуриралата в застойните зони ПТ. След този етап се приготвя и нагнетява буферната течност /БТ/. Нейното предназначение е да спомогне процеса на заместване на ПТ от задтръбието, премахване на останалата глинеста кора, очистване на ОК от замърсявания и подобряване на връзката на цимента с ОК и стените на сондажа. В края се освобождава долната циментационна тапа, която механично отделя нагнетения обем БТ от ЦР. Операцията продължава с приготвяне и нагнетяване на ЦР. В зависимост от геолого-техническите условия той може да бъде съставен от една или повече порции с различен състав и свойства. В процеса на нагнетяване на ЦР, при установяване на долната циментационна тапа върху стоп пръстена, налягането се повишава в резултат, на което еластичната мембрана на тапата се разрушава. ЦР през обратния клапан, обувката и направлението навлиза в задтръбието, от където измества ПТ и запълва задтръбието. След нагнетяване на целия обем(и) ЦР се освобождава горната циментационна тапа. Тя си изтласква с т.нар. изтласкваща течност, която най-често е ПТ използвана при просондиране на интервала. С установяване на горната върху долната циментационна тапа привършва процеса на нагнетяване и изтласкване на ЦР, налягането се повишава, с което се слага край на операцията. Съоръженията се разкомплектоват, като се отварят крановете на циментационната гллава. Сондажа се оставя в покой в очакване затвърдяване на цимента /ОЗЦ/. Последователността на операциите е показана по-долу.

След периода на ОЗЦ се извършват т. Нар. заключителни работи с цел определяне качеството на циментационната операция и други технологични параметри. След всичкото това сондирането продължава в долния интервал с комплектоване на СИ.

Двустъпално циментиране. Принципна схема на сондажа със спусната в него ОК по време на двустъпална циментация е показана по-долу. Технологията може да бъде разгледана като сбор от две операции от едностъпалното циментиране, проведени една след друга, веднага или след периода на ОЗЦ на първата. Тук „разделянето” се извършва с нагнетяване на специални циментационни тапи, които задействат муфата за много-стъпално циментиране, през чийто отвори преминават флуидите от втората степен на циментацията.

В края на втората степен, отново чрез тапа отворите през които преминават флуидите от втората степен се затварят, което гарантира херметичността на ОК. Принципна с отделните етапи на двустъпална циментация е показана по-долу.

Циментиране на скрити ОК. Сритите ОК се спущат сондажа с помощта на СИ (сондажния лост). Връзката им със СИ е чрез окачващо устройство, което освен механична връзка с предходната ОК осигурява херметичност чрез пакера си, а същото служи и за циментиране на ОК. При този технология на циментиране цементационната глава е монтирана на СИ и нагнетяването на всички флуиди се извършва през тях. Циментационните тапи са съставни и едната част е монтирана на окачващото устройство а другата се монтира в и освобождава от циментационната глава през време на циментацията. След края на нагнетяването на ИТ, ОК се окачва на предходната и се задейства пакера (ако има тъкав), СИ се разединява, издига на няколко метра от върха на скритата обсадна колона и промива с цел очистване на евентуално подпадналия в канала ЦР. След което СИ се изважда и сондажа се оставя в покой за ОЗЦ. Принципна с отделните етапи за циментация на скрита ОК е показана по-долу.

Циментиране със сондажния лост. Тази технология се прилага при циментиране на ОК с голям диаметър. При нея операциите са подобни на едностъпалното циментиране, като разликата е, че разтворите се нагнетяват през сондажния лост. За да се приложи тази технология предварително при спущането на ОК в нейния състав се включва специално съоръжение – стиковащо съоръжение за циментиране на ОК през сондажния лост. След спущането на ОК в нея се спуща СЛ, който в долната част има специален преходник за връзка със стиковащото устройство. Те се съединяват и осигуряват херметичност, като нагнетяването на разтворите става през лоста и тях. Циментационната глава се монтира на лоста, а циментационните тапи са специална конструкция. Те се установяват на стиковащото устройство, като заедно с обратния клапан предпазват връщане на ЦР в канала на ОК след неговото изтласкване в задтръбието.

Технологии на вторичното циментиране

Към вторичното циментиране се отнасят:

• Циментиране под налягане;
• Поставяне на циментови мостове в сондажа;
• Забойни циментови заливки;
• Специални операции.

Циментиране под налягане. Циментирането под налягане е технология която намира приложение при ремонта на сондажите най-често. При нея с помощта на СИ в сондажа се нагнетява порция ЦР, след което устието на сондажа се затваря и се прилага допълнително налягане. Целта е ЦР да навлезе в пукнатините и порите на пласта и по този начин да се изолира циментираният интервал. На фигурата по-долу е показана последователността на извършване на отделните етапи от циментацията.
Поставяне на циментов мост в сондажа. Поставяне на циментов мост е технология с много широко приложение. Тя се използва при изолиране на отделните формации, при отклоняване на сондажа, при ремонтни работи, при ликвидирани на зони с поглъщения и др. Съществуват няколко различни прийома за нейното реализиране. Най-разпространеният е с „гол край” на СИ. При него СИ се спуща до основата на моста, предварително може под нея да е нагнетена порция високо-вискозна ПТ. Сондажа се промива. Нагнетява се БТ и определеният обем ЦР, след което се нагнетява БТ с обем, както е показано на фигурата. Разтворите се изтласкват с точно определен обем ИТ, така че да заеме обема на канала на СИ над моста. След нагнетяване на определените обеми флуиди СИ бавно се издига до върха на моста и сондажа обратно се промива – „подсичане” на моста. След това СИ се изважда, а сондажа остава в покой за ОЗЦ.

Забойни циментови заливки. Прилагат се с различни цели, но най-често за ликвидиране на зони с поглъщения, създаване на забой, пробки и други. Същността на технологията се изразява в доставяне на определен обем ЦР в зоната на забоя.

ОСНОВНИ ЕТАПИ

За изготвяне на  документи за откриване на процедура за издаване на разрешително за водовземане от подземни води, чрез ново водовземно съоръжение и изграждане на водовземното съоръжение.

I ЕТАП: Проучвателни дейности

    Набавя се картен материал:топографски, геоложки, тектонски, хидрогеоложки, геохимически и други.Събира се информация за съществуващи съоръжения в района-кладенци, наблюдателни сондажи, водопроявления на терена (извори, езера, блата, реки, язовири, антропогенни въздействия). Прави се анализ на съществуващата геолого-тектонска информация. Построяват се геоложки и хидрогеоложки разрези. Оценява се подхранването и дренирането на водоносните структури. Отчита се влиянието на валежи, реки, сезонните или периодичните колебания на нивата. Информацията се обобщава, оценява и се правят изводи-определят се перспективните части на структурите за по-нататъшно изследване.

    Теренен оглед-геоложка и хидрогеоложка картировка, анализ на получената информация, изводи и препоръки;

    Използване на геофизични методи за избиране на перспективни участъци за разполагане на съоръженията;

    При необходимост, проучвателно сондиране-получаване на по-коректни данни за литологията, физичните показатели на колектора и хидрогеоложка информация;

    Изводи и препоръки.

II ЕТАП: Изработване на документи за внасяне в компетентните държавни органи

    Заявление до директора на Басейнова дирекция за достъп до обществена информация;

    Уведомление до РИОСВ за инвестиционно намерение по чл.4, ал.1 от НУРИОВОС;

    Уведомление до РИОСВ за инвестиционно предложение, Искане за преценяване на необходимостта от извършване на ОВОС с информация по Приложение №2 към чл.6 от НУРИОВОС (след получаване на отговор по т.1.1 от РИОСВ);

    Получаване на Виза за проектиране от главния архитект на общината, въз основа на подадено заявление;

    Проектиране-Съставяне на „Обосновка за водовземане от подземни води чрез ново съоръжение“, включваща концептуален модел на подземните води, конструкция и технология на изграждане на водовземното съоръжение, обоснование на необходимите водни количества, технически възможен дебит на черпене, опазванена количественото и качествено състояние на подземните води, собствен мониторинг, карти и чертежи;

    Представяне на проекта за одобрение в общината;

    Получаване на Разрешение за строеж от главния архитект на Oбщината,

въз основа на подадено заявление.

III ЕТАП: Строителен процес

    Определяне на строителна линия и ниво от Общинска комисия на местната власт и съставяне на Протокол за откриване на строителната площадка;

    Представяне на документите за започване на строителството по ЗУТ в Басейнова дирекция;
    Изграждане на водовземното съоръжение:

    Организация на площадката;

    Ядково сондиране;

    Проширяване до проектния диаметър;

    Обсаждане с плътни и филтърни тръби тип PVC;

    Бентонитов тампонаж;

    Промиване и интензификация с ерлифт.

IV ЕТАП: Изследвания и документи

    Опитно-филтрационни изследвания във водовземното съоръжение по утвърдена от Басейнова дирекция програма;

    Водна проба за химически анализ;

    Геодезическо заснемане на съоръжението;

    Съставяне на геоложка документация, протоколи за дълбочината и конструкцията, протоколи за скритите работи на водовземното съоръжение;

    Съставяне на документи за опитно-филтрационни изследвания;

    Съставяне на изисквания към експлоатацията на съоръжението и приемо-предавателен протокол;

    Около устието се изгражда шахта за монтаж на помпеното и измерителното оборудванe. Близо до шахтата се монтира и електрическото командно табло изпълнено по националните стандарти;

    Съставяне на документация за уведомяване на Басейнова дирекция за завършване на изграждането на водовземното съоръжение (чл.104 на Наредба 1);

    Приемане на съоръжението от Басейнова дирекция  и съставяне на констативен протокол, който е неразделна част от документацията  за въвеждане на строежа в експлоатация по реда на чл.177 на ЗУТ (чл.106 на Наредба 1);

    Приемане на съоръжението и разрешаване за ползване по реда на ЗУТ и представяне в Басейнова дирекция на заверено копие от документа за въвеждане на строежа в експлоатация по реда на чл.177 на ЗУТ.

ДОПЪЛНИТЕЛНА ИНФОРМАЦИЯ ЗА ИНЖЕНЕРНО–ГЕОЛОЖКИТЕ ПРОУЧВАНИЯ

Какво е то инженерно-геоложко проучване (ИГП)?:

„Проектиране на плоско фундиране на сгради и съоръжения се извършва въз основа на инженерно–геоложки доклад за строежа…“ – Н А Р Е Д Б А № 1 от 10 септември 1996 г. ЗА ПРОЕКТИРАНЕ НА ПЛОСКО ФУНДИРАНЕ (Издадена от министъра на териториалното развитие и строителството, обн., ДВ, бр. 85 от 8 октомври 1996 г).

Основната му цел е да определи носещата способност на почвата в имота,  като по този начин да предопредели бъдещия размер и дълбочина на залагане на фундаментите в основата на съоръжението. Това е жизнено важно за определяне цената и сложността на строежа.

Инженерно -геоложкото  проучване изяснява геолого-литоложкия разрез, дава показатели на строителните почви, предоставя данни за количеството, качеството и режима на подземните води, описват се физико-геоложките явления и процеси в района и тяхното влияние върху бъдещото съоръжение, прави се оценка на сеизмичността на строителната площадка. Ако е необходимо се дават препоръки за условията на фундиране. Краен продукт на проучването е инженерно-геоложкия доклад. Обемът на ИГП зависи от етапа на проектиране – идеен, технически или работен проект. В процеса на проучването се описва сондажната ядка, получена в резултат на сондирането, и се взимат проби от почвите за определяне на обемна плътност, специфична плътност, естествено водно съдържание, атербергови граници и зърнометричен състав, якостни показатели – ъгъл на вътрешно триене и кохезия, деформационнo-компресионен модул и някои други в зависимост от заданието. Използват се следните полеви методи за проучване (in situ) :

    Статична пенетрация (CPT)

Чрез статичната пенетрация могат да се изследват свързани и несвързани почви с различна консистенция и плътност. Основните елементи на статичните пенетрометри са: опорна конструкция, устройства за натоварване и отчитане на приложените сили, щанги и конусен накрайник (конус). По време на работа опорната конструкция трябва да бъде неподвижна. Това се постига чрез анкериране или чрез монтиране на пенетрометъра върху тежко превозно средство. Натоварването се осъществява от преместваем блок, а големината на прилаганото усилие се отчита с  измервателни уреди. Щангите са тръбни, с външен диаметър 3,57cm. Вътре в тръбата свободно се придвижва втора (плътна) щанга. Чрез нея може да се забива конусът. чийто основни геометрични размери са стандартизирани (ъгъл на образуващата 60° и диаметър в основата също 3,57cm). Опитът се провежда в следната последователност: чрез вътрешната щанга се забива конусът на дълбочина няколко сантиметра, при което се измерва върховото съпротивление; забива се самостоятелно тръбната щанга, като се регистрира околното триене за цялата дълбочина до конуса; едновременно се забиват тръбата и конусът, при което се отчита пълното съпротивление на проникване.

Резултатите от опита се представят графично, като околното триене и върховото съпротивление се записват във функция от дълбочината на проникване на пенетрометъра. Определят се следните параметри: относително тегло, относителна плътност, якост на срязване (c и φ), деформационен модул, коефициент на филтрация и други.

    Динамична пенетрация (DPH, DPSH, DPL)

Използва се уред, наречен динамичен пенетрометър. Чрез него се определят важни геотехнически показатели. Изчисленията се основават на емпирични зависимости, отчитащи корелационната връзка между енергията на удaрa, използвана за проникването на конуса,  на предварително зададена еталонна дълбочина. Проникването в почвата се осъществява чрез удари на тежест (баба) върху наковалня, която чрез метален прът (щанга) ги предава на върха на пенетрометъра. Върхът може да има различен ъгъл. Динамичния пенетрометър е подходящ за всички видове свързани и несвързани почви.

Определят се: обемна плътност, обемна плътност във водонаситено състояние, модул на обща деформация, скорост на разпространение на напречните вълни –  динамичен модул на срязване, модул на обща деформация, коефициент на Поасон, модул на еластичност, показатели на недренираната якост (кохезия или ъгъл на вътрешно триене), върхово съпротивление на конуса.

Ø  Стандартен пенетрационен опит – SPT

Въведен в САЩ през 1922г от Карл Терцаги. Използва се за комплексна оценка на свойствата на строителните почви. Основен критерий за това е броят на ударите N за проникване на стандартен тръбен накрайник на дълбочина един фут (1,0ft≈0,305m). Предимство на опита е, че при него чрез накрайника се изважда и почвена проба. Тя е с нарушена структура, но може визуално да бъде оценена и да се определят някои физични характеристики (водно съдържание, консистентни граници, зърнометричен състав и др.).

    Калифорнийско отношение на носеща способност – CBR test

Представлява директен полеви метод за определяне на якостно-деформационните свойства на строителните почви. Определя условната (относителна) носимоспособност на почвата. Извършва се по ASTM стандарт. Земната основа се натоварва с щампа с площ 20 cm2 до потъването и в на дълбочина 2.5 mm за 2 min. Отчетеното натоварване се сравнява с натоварването необходимо за потъване на щампата в стандартно твърд материал.

Определят се: относителна якост на строителните почви в естествено състояние.

Ø  Срязване с крилчатка – Vane Shear Test

Използва се за меки свързани и неспоени разновидности. Чрез него се определя обобщен параметър на недренираната якост – „недренирана кохезия”. Принципът на метода се състои в това да се определи срязващото съпротивление чрез срязване на почвата със завъртане на забита в дъното на сондажа крилчатка . В зависимост от дълбочината на забиване (мерена от дъното на сондажа), срязването може да се осъществи по пълна цилиндрична повърхнина или по околна цилиндрична повърхнина и една основа. Определят се :  недренирана якост на срязване.

    Щампово натоварване

С него се определят деформационните характеристики на земната основа, като деформационни модули, коефициент на леглото и др. Извършва се с корави кръгли метални щампи (плочи), с площ до 1.0 m2.

Определят се: модул на обща деформация.

    Други методи:

– Пресиометрия

Определят се якостно-деформационните характеристики на строителните почви в сондажи.

– Дилатометрия

Определят се якостно-деформационните характеристики на строителните почви директно или в сондажи с различна дълбочина.

– Геофизични проучвания – вертикални електросондажи (ВЕС), линейни геофизични проучвания, посредством  георадар за локализиране  и оценка на зоните, засегнати от физикогеоложки явления и процеси като свлачища, карст, разломни зони, степен на напуканост на масива, заблатяване и др, изясняване на инженерно-геоложките условия и якостно-деформационните свойства на строителната основа на място.