М.В. Омельянюк (к.т.н., доцент) СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ РЕМОНТА СКВАЖИН г. Краснодар, Кубанский государственный технологический университет Подземные воды залегают на различных глубинах и в различных породах. Высокое качество воды особенно ценно для хозяйственнопитьевого водоснабжения населенных пунктов. Интерес для водоснабжения представляют воды напорных водоносных пластов, перекрытых сверху водонепроницаемыми породами, предохраняющими подземные воды от поступления в них каких-либо загрязнений с поверхности земли [1]. Для добычи данных вод чаще всего используют скважины. Доля использования подземных вод в общем объеме водопотребления в большинстве субъектов РФ составляет свыше 60-70%. Глубина водозаборных скважин варьируется от нескольких десятков метров (подрусловые для бытового водоснабжения) до нескольких километров (лечебно-столовые воды, системы поддержания пластового давления и др.). Объем водопотребления возрастает с каждым годом. При этом доля бездействующего фонда скважин в большинстве случаев составляет более 50%. Наиболее типичные проблемы при эксплуатации скважин выделяются в три группы: наличие посторонних предметов в скважинах; поступление песка с добываемой водой; снижение дебита скважины в результате кольматации. Наличие посторонних предметов в скважинах обусловлено обрывом или отвинчиванием водоподъемных труб с насосом ЭЦВ или отдельно насоса; уроном в скважину при проведении работ над устьем гаечных и цепных ключей, гаек, болтов, стропов и др.; намеренной порчей имущества (кирпичи, камни и др.). Поступление песка из скважины вместе с добываемой водой обусловлено негерметичностью цементного моста на переходе с обсадной колонны на фильтровую; сетчатых, пластинчатых или пористых фильтров; резъбовых или сварных соединений труб в колонне. Эксплуатация скважин приводит к уменьшению их производительности, что связано с постепенным снижением пластового давления и с ухудшением пористости и проницаемости пород призабойной зоны пласта (ПЗП) и фильтров вследствие закупорки пор в результате механического, химического и биологического кольматажа. В зонах ухудшенной проницаемости теряется значительная часть энергии фильтрующихся флюидов [1]. В настоящее время в отечественной практике распространены методы раскольматации нефтяных и водозаборных скважин, использующие колебательные эффекты затопленных жидкости [1,3,9]. Преимущество высоконапорных используемых технических струй средств заключается в отсутствии подвижных частей, возможности генерирования колебаний вне самого устройства, а в ряде случаев – непосредственно в перфорационных каналах или на стенках обсадных труб. Существует значительное количество методов генерирования кавитации [2,3,6,9,10]. Установлено, что степень развития кавитации, эрозионная способность кавитационных струй, амплитудные и частотные характеристики колебаний, возникающих при истечении высоконапорных кавитационных струй при использовании различных генераторов кавитации и промывочных жидкостей, а также при работе на различных напорных и температурных режимах могут отличаться в десятки раз. Проведенными исследованиями [4-8] особенностей генерирования кавитации в высокоскоростных гидравлических потоках установлено, что на степень развития кавитации в высоконапорных струйных потоках, ее эрозионную способность и колебательные эффекты, сопровождающие схлопывание кавитационных пузырьков, значительное влияние оказывает конфигурация проточной части генераторов кавитации (сопел). Для повышения эффективности обработок, направленных на реанимацию бездействующих и интенсификацию производительности действующих водозаборных скважин были проведены аналитические, экспериментальные и натурные скважинные исследования. В результате разработаны: технология обработки скважин, основанная на использовании эффектов гидродинамической кавитации, и устройства, реализующие указанную технологию. Депрессия на пласт осуществляется двумя способами: путем спуска погружного электроцентробежного насоса параллельно с вибратором (если позволяет типоразмер обсадной колонны скважины) или за счет компоновки вибратора струйным насосом. Волновое воздействие генерируется путем прокачки жидкости через вибраторы гидродинамические генераторы кавитации, спускаемые в скважину на высоконапорных рукавах, без использования буровой установки. Упругие колебания способствуют интенсифицированию фильтрации жидкости и обеспечивают вынос из призабойной зоны кольматирующего материала, в результате чего очищаются естественные поровые каналы и увеличивается гидропроводность. поверхности обсадной Очистка колонны фильтров и осуществляется внутренней за счет гидродинамического воздействия затопленных струй. Для реализации интенсификации технологии производительности гидродинамической скважин был струйной разработан ряд устройств и генераторов кавитации. В том числе ротационное устройство, работающее по принципу роторно-пульсационных аппаратов, предназначенное для равномерной очистки обсадной и фильтровой колонн и одновременного создания гидравлических ударов. Опытно-промысловые исследования эффективности применения разработанных устройств, предназначенных кавитационной для гидродинамической обработки скважин, проводились в 2006-2009 гг. при ремонте десятков водозаборных скважин (в основном в Краснодарском крае) с глубинами до 500 м. Обработка интервалов производится в динамических условиях при возвратно-поступательном движении ротационного вибратора со скоростью 0,03-0,1 м/с, при этом происходит гидродинамическая очистка сетчатого (проволочного, щелевого) фильтра от кольматанта, продуктов коррозии и т.п. Обработка интервала продолжается до тех пор, пока в добываемой воде присутствует кольматант, после чего производится спуск генератора колебаний до следующего интервала. После обработок всех интервалов производится откачка песка, продуктов коррозии и др. из отстойника скважины. В большинстве случаев после обработок прирост дебита составляет 30-50%. Эффект является длительным и достигает нескольких лет. При обработке безфильтровых скважин ротационными гидродинамическими кавитационными устройствами при рациональных расходно-напорных характеристиках воздействия происходит не только очистка, но и разрушение и вынос породы продуктивного пласта, наблюдается увеличение диаметра скважины в продуктивном интервале. Увеличение диаметра составляет до нескольких десятков сантиметров (в зависимости от глубины и геолого-технических характеристик скважины, расходно-напорных характеристик насосной установки, конструкций применяемых гидродинамических кавитаторов). В натурных условиях установлено, что для необсаженных в водоносном интервале скважин нередки случаи, когда после гидродинамической интенсифицирующей обработки дебит не только восстанавливался до паспортного значения, но и превышал первоначальный, установленный после бурения. Зачастую посторонние предметы, находящиеся в водозаборных скважинах, не заклинены, поэтому, для снижения трудоемкости и стоимости операций по их извлечению был разработан и изготовлен ряд ловильных инструментов (различные труболовки, ерши раскидные и нераскидные под соответствующие типоразмеры труб и насосов), спускаемых в скважину на тросе, что делает необязательным использование буровых установок при ремонте скважин. Для извлечения мелких металлических предметов (рожковых ключей, гаек, болтов, стропов и др.) эффективно использование магнитных ловителей с грузоподъемностью до 200-300 кг. Для ликвидации пескопроявления водозаборных скважин эффективны 2 метода - селективный и неселективный. При селективном определяется источник поступления песка: цементный мост на переходе обсадных труб с одного диаметра на другой диаметр; сварное соединение обсадной или фильтровой колонны; непосредственно фильтр. Это место герметизируется цементом; скважина очищается от песка и посторонних предметов, осваивается и выводится на рабочий режим плавным пуском. Для откачки песка и продуктов коррозии из скважины используется не компрессор, а разработанный струйный насос, т.е. исключается необходимость использования при ремонте как компрессора, так и буровой установки, что значительно снижает стоимость ремонта скважины. При этом откачка кольматанта, продуктов коррозии и песка производится одновременно с очисткой колонн и фильтров, за одну спуско-подъемную операцию. При неселективном скважина очищается от песка и посторонних предметов, производится спуск новой обсадной и фильтровой колонны меньшего диаметра из стали или непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ). Для реализации любого варианта, оценки технологичности и стоимости ремонта необходимо знать конструкцию скважины, иметь сведения о наличии в ней песка и посторонних предметов (насосов, водоподъемных труб, кабелей, гаек, ключей, тросов и др.). В настоящее время эти данные легко устанавливаются с помощью глубинной видеокамеры, что позволяет принять рациональное решение о методе и технических средствах ремонта скважины, значительно сократить время ремонта. К примеру, с ее помощью оборванные трубы и насос извлекаются за 2-3 часа. Ее использование до и после очистки позволяет визуально оценить эффективность обработок. При необходимости установления источника поступления песка используется установка пакера с одновременной откачкой воды из скважины струйным насосом (с малыми габаритными размерами) и видеообследованием. Таким образом, разработанные, апробированные в экспериментальных и натурных скважинных условиях и внедренные технологии ремонта и восстановления скважин являются эффективными, экологически безопасными, позволяют провести реанимацию водозаборных скважин за 2-3 дня без применения штатного бурового оборудования. Применяемые методы раскольматации при работе на оптимальных расходно-напорных и амплитудно-частотных режимах обеспечивают высокую эффективность обработок и не вызывают нарушений технического состояния скважины – целостности проволочных и сетчатых фильтров, цементного кольца, обсадной колонны. Список литературы. 1. Дыбленко В.П., Камалов Р.Н., Шариффулин Р.Я., Туфанов И.А. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия. – 2000 г. 2. Запорожец Е.П., Зиберт Г.К., Запорожец Е.Е. «Гидродинамическая кавитация» (свойства, расчеты, применение). Обз. Инф. Серия: Подготовка и переработка газа и газового конденсата. – М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2003. - 130 с. 3. Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т., Челоянц Д.К. Интенсификация добычи нефти. – М.: Наука, 2000. – 414 с. 4. Омельянюк М.В. Очистка нефтепромыслового оборудования от отложений солей с природными радионуклидами// Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2008. – № 2. – С. 23 – 29. 5. Омельянюк М.В. Результаты опытно-промышленных работ по высоконапорной очистке систем охлаждения газоперекачивающих агрегатов в ООО «Кубаньгазпром»/ М.В. Омельянюк, Г.Т. Вартумян, А.Н. Черномашенко, Е.М. Костенко // Нефтепромысловое дело, 2008. – № 6. 6. Омельянюк М.В. Повышение эффективности кавитационной реанимации скважин// Нефтепромысловое дело, 2008. – № 5. – С. 35 – 41. 7. Омельянюк М.В. Очистка гидротехнических сооружений и плавсредств от обрастаний и наслоений// Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2009.-№ 2. С. 45-48. 8. Омельянюк М.В. Повышение эффективности очистки насосно- компрессорных труб от отложений солей с естественными радионуклидами// Нефтепромысловое дело, 2009.- № 6. С. 34-37. 9. Рублев А. Б. Разработка и исследование технических и технологических решений интенсификации добычи нефти при вторичном вскрытии и обработке призабойной зоны пласта (на примере Самотлорского месторождения): Автореферат дис… канд. технич. наук. – Тюмень, 2005. – 24 с. 10. Эванс А., Рафф А., Видерхорн С. и др. Эрозия: Пер. с англ./Под ред. Прис К. – М.: Мир, 1982. – 464 с., ил.