Бурение скважин на воду | Технология | Оборудование | Цены | Фото и видео | Техническая литература
    
   




 

Техническая литература:

Колодцы

Схема гидрогеологических областей и районов СССР

Словарь по гидрогеологии А-Г

Словарь по гидрогеологии Д-О

Словарь по гидрогеологии П-Я



Справочник по бурению скважин на воду

Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин

 

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ОСВОЕНИЯ (РАЗГЛИНИЗАЦИИ)

Оглавление книги - Бурение скважин на воду

Г лава VI
ВСКРЫТИЕ И ОСВОЕНИЕ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ОСВОЕНИЯ (РАЗГЛИНИЗАЦИИ)
Выбор способа освоения определяется гидрогеологическими условиями, технологией буровых работ, конструкцией скважины, фильтра и другими факторами. Освоение облегчается, если:
водоносный горизонт характеризуется высоким напором и представлен устойчивыми породами без пропласт-ков глины, а также крупно- и среднезернистыми песками, гравием и галечником;
во время проходки водоносного горизонта не применяют глинистый раствор, пласт вскрывают водой или аэрированным раствором;
фильтр установлен в скважину сразу же по окончании бурения, а процесс освоения начинается немедленно после установки фильтра;
фильтр имеет максимально допустимую скважность;
сохраняется достаточный зазор между стенками скважины и фильтром.
В общей проблеме освоения различают две задачи, освоение пласта и освоение фильтра. Очевидно, эффективным считается тот способ, который успешно решает обе задачи. Если в скважине фильтр не устанавливают, то освоение в общем случае облегчается.
Все способы по принципу действия делятся на шесть групп.
К I группе относятся способы, у которых разрушение продуктов кольматации и удаление их из призабойной зоны осуществляются потоком воды. В этой группе промышленное применение получили промывка через рабочую поверхность фильтра и через башмак и обработка стенок скважины струей воды через насадки. Продукты кольматации удаляются в восходящем потоке воды по затрубному пространству, а также по колонне труб.
Промывка скважины через рабочую поверхность фильтра. Сущность этого способа заключается в том, что вода через бурильные трубы нагнетается внутрь фильтра и через его рабочую поверхность поступает в зафильтро-вое пространство. Такая промывка обеспечивает лучшую разглинизацию самого фильтра, главным образом его верхней части. Однако разглинизация стенок скважины происходит менее эффективно.
Чтобы избежать излива воды через внутреннее сечение водоподъемной колонны, в верхней ее части устанавливают сальник.
Промывку заканчивают при полном поглощении или резком уменьшении количества промывочной жидкости, изливающейся на поверхность, а также при осветлении выходящей воды и интенсивном выносе песка на поверхность земли. Эти явления служат показателем окончания разглинизации водоносного горизонта.
Недостаток способа — способность раскольматации лишь верхних интервалов фильтра и явно недостаточная раскольматация пласта. Разновидностью этого способа является обработка сухим льдом.
Обработка сухим льдом. В США применяют способ восстановления дебитов с помощью сухого льда (твердая углекислота). Сухой лед вступает в реакцию с водой, что вызывает разрушение глинистой корки и продуктов кольматации. После окончания обработки пласта скважину промывают. Во избежание преждевременного взаимодействия с водой сухой лед доставляют в зону пласта в специальных контейнерах.
Расход твердой углекислоты для скважин диаметром 150—200 мм составляет от 5 до 20 кг, но в среднем не более 1 кг на 10 м ствола скважины, так как при большем расходе может возникнуть замораживание воды. Данный способ не получил применения, его разрушающая способность невелика. Затрубная (зафильтровая) промывка. Глинистый раствор и глинистую корку удаляют путем промывки за-трубного пространства водой. Для этого в башмак фильтра ввинчивают на левой резьбе бурильные трубы, через которые подают воду. На эксплуатационной колонне закрепляют оголовок для отвода промывочной жидкости. Если фильтр устанавливают на эксплуатационной колонне, бурильные трубы в оголовке скважины закрепляют сальником. В этом случае скважину оборудуют кондуктором, который цементируется до устья.
После окончания промывки бурильные трубы правым вращением вывинчивают из башмака и извлекают из скважины, а отстойник фильтра во избежание пескова-ния частично засыпают гравием. Иногда с этой целью в башмаке устанавливают обратный клапан. Затем проводят откачку из скважины с расходом, превышающим расход при промывке. При этом происходит дальнейшая разглинизация скважины, о чем свидетельствует увеличение дебита скважины, понижение динамического уровня и полное осветление воды.
Продолжительность откачки, при которой завершается разглинизация скважины и стабилизируется удельный дебит, зависит от степени глинизации стенок скважины при бурении, свойств водоносных пород и интенсивности прокачки.
В крупнозернистых песках разглинизация заканчивается за несколько часов или суток, в мелко- и среднезер-нистых — за 6—8 суток, а в ряде случаев и более.
Недостаток способа затрубной промывки — неполное удаление глинистой корки. Вода, выходя из-под башмака фильтра, поднимается не по всему зазору между стенкой скважины и фильтром, а по изолированным каналам, промытым в глинистой корке. Давление насоса и скорости восходящего потока недостаточны для того, чтобы полностью удалить глинистую корку и закольматированную породу. По осветлению воды судят о завершении разглинизации, хотя большая часть скважины в зоне фильтра остается неочищенной от глинистой корки.
По данным лабораторных работ И. Н. Бандырского, зафильтровая промывка при скорости потока воды 1 м/с и длительности промывки до 40 часов позволяла смыть корку только с 20—30% поверхности стенок скважины.
К недостаткам способа относится также и большой расход воды.
Промывка фильтра изнутри ершом. Часто этот способ выполняют с помощью так называемого гидравлического ерша.
Разглинизацию применяют для восстановления водоотдачи скважин, каптирующих водоносные пески. По характеру процесса разглинизации способ промывки фильтра изнутри ершом близок к промывке скважин через рабочую часть фильтра.
Гидравлический ерш позволяет сконцентрировать промывочную воду на ограниченном участке фильтра, что повышает эффективность его действия. Гидравлический ерш представляет собой отрезок перфорированной трубы длиной 0,8—1,0 м, имеющий сверху и снизу резиновые манжеты по внутреннему диаметру фильтра. В скважину его опускают на трубах, по которым подается вода. В процессе разглинизации ерш перемещается по длине фильтра.
В некоторых случаях, например при отсутствии воды для промывки, ерш используют для очистки фильтра сжатым воздухом.
Применение гидравлического ерша позволяет более качественно осуществлять очистку фильтра, однако, так же как и при промывке через рабочую поверхность фильтра, разглинизация водоносного горизонта малоэффективна. Более эффективна очистка внутренней поверхности фильтра путем промывки водой через гидронасадки (рис. 54).
Ко II группе относятся способы освоения, основанные на разрушении и удалении продуктов кольматации путем снижения противодавления столба промывочного раствора на пласт. Снижение уровня столба промывочного раствора может быть выполнено путем использования различных насосов (центробежных и др.), эрлифтных водоподъемников, а также относительно малопроизводительных средств желонирования и свабирования.
Прокачка насосом и эрлифтом. Этот способ обычно применяют при разглинизации напорных водоносных горизонтов. Перед прокачкой скважину промывают водой. Если водоносный горизонт представлен твердыми трещиноватыми породами или галечниками, прокачку ведут с максимальной производительностью, обеспечивающей максимальный перепад давления.
Для повышения эффективности периодически останавливают прокачку, т. е. создают так называемые гидравлические удары в зоне фильтра. Разглинизацию ведут до осветления выходящей воды и прекращения выноса песка.
Недостатком этого способа является удаление продуктов кольмата из гидронасадки. цИИ через рабочую поверхность фильтра, что снижает величину репрессии (возбуждения) на пласт и ведет к загрязнению рабочей поверхности фильтра. Эффективность данного способа, особенно в сетчатых, блочных, проволочных и других фильтрах больших сопротивлений, мала; принципиально не отличается от описанного способа откачки эрлифтом, штанговым насосом и др.
Свабирование и желонирование. Этот способ обычно применяют для разглинизации слабонапорных горизонтов и проводят путем периодического перемещения вверх и вниз поршня-сваба внутри эксплуатационной колонны. Сваб представляет собой металлический диск, диаметр которого несколько меньше диаметра (внутреннего) труб с резиновым клапаном. При ходе сваба вверх давление в трубах под свабом снижается и из прифильтровой зоны засасывается глинистый раствор и со стенок скважины обрушается глинистая корка. При ходе сваба вниз клапан открывается и глинистый раствор проходит в пространство над свабом. Сваб спускают в скважину на бурильных трубах, ход его достигает нескольких десятков метров. Сваб обычно не опускают ниже верхнего обреза рабочей части фильтра. Свабирование продолжают до тех пор, пока в скважине не установится относительно стабильный уровень воды, не меняющийся значительное время.
К недостаткам этого способа относятся: кольматация фильтра глинистым раствором; опасность разрыва сетки в сетчатых фильтрах и большая продолжительность работ. Разглинизация обратновсасывающей промывкой через окна. Этот способ был предложен и успешно внедрен в практику В. И. Блажковым. В нижней части фильтра имеются так называемые промывочные окна (см. рис. 10). Разглинизацию начинают с проведения откачки. Чаще всего для этого используют эрлифт, желонирование менее предпочтительно из-за более низкой производительности. В случае применения эрлифта в начальный период откачки, когда водопритоки малы, в скважину по специальной колонне труб подают воду.
В начале откачки на урезе промывочных окон создается перепад давления, вызывающий обрушение стенок скважины, сложенных рыхлыми водовмещающими породами. Обрушенная порода перемещается вниз вдоль фильтра и удаляется вместе с глинистым раствором через внутреннее сечение фильтра.
Чтобы глинистый раствор не поступал из верхних участков ствола скважины в зону пласта, над фильтром в верхнем ниппеле устанавливают эластичный пакер, изготавливаемый из брезента, внутрь пакета заливают 10— 15 л тяжелого глинистого раствора.
Процесс разглинизации занимает 2—3 часа. За это время из зоны пласта извлекается до 1—2 м3 заглинизи-рованной породы. Большим преимуществом этого способа является возможность достаточно полного удаления из зоны пласта не только находящегося в затрубном пространстве глинистого раствора, но и заглинизированной породы. Данный способ хорошо зарекомендовал себя при разглинизации водонасыщенных песков различной зернистости и с разными напорами. После окончания процесса разглинизации окна перекрывают кольцом, устанавливаемым снаружи или внутри фильтровой колонны. Кольцо в начальном положении закреплено на фильтровой колонне с помощью дюралюминиевых или медных заклепок, срез заклепок и перекрытие промывочных окон осуществляются ударом колонны воздушных труб по перемычке кольца. Данный способ эффективен для разглини-зации фильтров небольшой длины — до 4—6 м, в случае разглинизации более длинных фильтров происходит защемление заглинизиро-ванного экрана вдоль верхней части фильтра, и водопритоки в этой зоне снижаются (рис. 55). При спуске фильтра с закрытой нижней пробкой происходит интенсивная циркуляция раствора внутрь фильтра, что снижает его проницаемость и затрудняет процесс освоения скважины.
В. И. Блажков предложил устанавливать внутри колонны труб над фильтром цементную пробку. При спуске фильтра с открытыми окнами глинистый раствор поступает в фильтр главным образом через эти отверстия и в меньшей степени через фильтрующую поверхность. В верхнем ниппеле фильтра устанавливают цементную пробку, что ограничивает количество поступающего раствора внутрь фильтра и снижает динамическую глинизацию фильтра. В дальнейшем цементная пробка разбивается буровым инструментом или колонной воздушных труб и падает в отстойник, не препятствуя процессу разглинизации.
Проницаемость фильтра можно сохранить, если фильтр покрыть специальной пастой (ПАВ, графит и др.), которая в дальнейшем растворяется в воде. В этом отношении интересны исследования Ю. С. Федорова и др. (Северокавказское геологическое управление). Время распада пасты регулируется количеством и качеством ингредиентов. На защиту сетчатого фильтра диаметром 127 мм и длиной 10 м требуется 33 кг пасты.
Комбинированный способ разглинизации. Главная причина низкой эффективности многих способов освоения заключается в том, что каждый из них направлен на решение какой-то одной задачи: либо разглинизации стенок скважины, либо очистки фильтра.
Необходимо, чтобы процесс освоения был комплексным и включал операции по восстановлению проницаемости скважины и фильтра. Этим требованиям отвечает комбинированный способ разглинизации.
К профилактическим мерам, которые должны обеспечить минимальную кольматацию водоносного пласта и фильтра во время проходки и оборудования скважины фильтром, относится использование для вскрытия аэрированных растворов, обработанных ПАВ. Это позволяет снизить плотность промывочного раствора и противодавление на пласт, а также кольматацию пласта и фильтра за счет закупорки отверстий и поровых каналов пласта и фильтра пузырьками воздуха.
К профилактическим мероприятиям относится также и сокращение времени контакта глинистого раствора с водоносным пластом и фильтром. Это достигается исключением простоев и выполнением всех операций в сжатые сроки.
Внутри колонны над фильтром может быть установлена цементная пробка.
Процесс разглинизации проводят путем обратновса-сывающей промывки через окна.
Исследования показали, что обратновсасывающая промывка через окна недостаточно полно позволяет очистить от глинистых частиц фильтр, особенно сетчатого типа, с внутренней стороны. Это подтверждает анализ работы фильтров, проведенной методом расходометрии в различных гидрогеологических условиях. Поэтому для улучшения качества разглинизации целесообразно после пробной откачки промыть фильтр чистой водой с помощью бурового насоса.
Для этой цели можно использовать гидравлический ерш или гидронасадки (Башкатов, Олоновский, Дряга-лин, 1969).
Промывка фильтра водой изнутри увеличивает деби-ты на 20—40%.
Для очистки фильтров можно использовать взрыв торпеды ТДШ, однако этот способ нередко приводит к прорыву сеток фильтра (Ловля, 1971).
Средние затраты времени на разглинизацию комбинированным способом и затрубной (зафильтровой) промывкой через башмак фильтра приведены в таблице 25.
Таким образом, на разглинизацию одной скважины глубиной около 100 м экономится около 4 ст/смен, или около 720 руб. В целом по стране замена затрубной разглинизации комбинированным способом только за счет сокращения времени на разглинизацию позволит сэкономить более 8,6 млн. руб. в год. Если принять, что дебиты скважин возрастут в 2—2,5 раза, то это мероприятие по стране позволит дополнительно получить около 850 млн. м3 воды в год и сократить много скважин, которые в настоящее время проектируют и бурят для целей водоснабжения, обводнения пастбищ, дренажа и т. д. Комбинированный способ разглинизации разработан Д. Н. Башкатовым, Ю. А. Олоновским, В. И. Блажковым и Е. Н. Дрягалиным. III группу составляют способы, позволяющие с помощью механических расширителей, эксцентричных долот, обработкой стенок скважины струей потока жидкости через насадки разрушить зону кольматации пласта. Данные способы являются не только способами освоения, но и одновременно способами вскрытия пласта и были рассмотрены в 2 настоящей главы.
IV группу составляет способ закачки воды в пласт, в результате которой нарушаются связи продуктов кольматации с водовмещающей породой и продукты кольматации перемещаются в глубь пласта, освобождая тем самым призабойную зону.
Перспективно исследовать режим динамического нагнетания воды в пласт, так как это с большим эффектом должно обеспечить разрушение продуктов кольматации и их удаление из призабойной зоны.
Этот способ пока не получил промышленного применения, однако исследования в этом направлении ведутся.
В V группу входят способы, основанные на гидродинамическом воздействии на пласт. Здесь, помимо хорошо известных гидродинамических способов, широко представлены и так называемые физические (взрыв, электроимпульс, ультразвук и др.).
Гидравлический удар. При ударе по поверхности воды, заполняющей фильтровую колонну, мгновенное давление распределяется во все стороны одинаково. Под действием давления рабочая поверхность фильтра очищается от глинистых частиц, которые при последующей откачке выносятся на поверхность. Удар по поверхности воды обычно производится желонкой, заполненной металлическими предметами. Масса желонки 1,0—1,5 т, высота подъема 4—5 м. Гидравлический удар способствует очистке фильтра. В то же время глинистые частицы, кольматирющие водоносный горизонт, под действием удара могут уплотняться и снижать проницаемость водовмещающих пород.
Способ прост и широко применяется в США, в нашей стране не получил распространения.
Гидравлический удар может быть создан также при резкой остановке насоса, эрлифта. Эта технология откачки широко используется в практике работ.
Освоение с помощью струйных аппаратов. В трестах «Промбурвод» и «Востокбурвод» разработан и успешно внедряется способ освоения, основанный на применении гидроэлеватора.
Преимущества этого способа заключаются в следующем:
создаются большие гидродинамические перепады давления на пласт, что способствует его достаточно полному восстановлению; не требуется дополнительного применения компрессоров, воздушных труб или специальных насосов;
освоение пласта проводится в сжатые сроки, причем процесс откачки начинается и является продолжением процесса освоения.
Недостаток этого способа процес освоения пласта ведется через фильтр, что при использовании сетчатых и других фильтров больших сопротивлений может не дать достаточного эффекта.
Для откачки воды применяют бесклапанный однолинейный струйный аппарат. В качестве нагнетательной линии используют бурильные трубы. Если рабочий расход воды С}] и полезный (Эг, то суммарный расход в водоподъемных трубах С)о=С}1 + С}2- Подъем ведется в обсадной колонне без специальных водоподъемных колонн. Между струйным аппаратом и внутренними стенками обсадной колонны устанавливают резиновый пакер, который срабатывает автоматически под действием потока воды, закачиваемой по бурильным трубам
Томским политехническим институтом созданы эжек-торные насосы типа НЭ.
Краткая техническая характеристика эжекторных насосов типа НЭ
Марка НЭ 8 12 НЭ-4-6
Рабочий напор приводного насоса, м 500 400
Рабочий расход приводного насоса, м3/ч 18 10,8
Подача эжекторного насоса при высоте подъема воды 15 м 90 45
25 м 64 8 32,4
50 м 43,2 22,7
75 м 28 8 14,8
100 м 18 11,2
Масса, кг 100 30
Экономический эффект от применения по одной скважине составляет около 1,5 тыс. руб.
Во ВИЭСХ разработаны струйные аппараты диаметром 135 и 185 мм. Это позволяет устанавливать их в обсадных трубах диаметром 168 и 219 мм. При подаче воды 4,5 л/с, давлении насоса 3 МПа и динамическом уровне от 25 до 100мпроизводительность струйных аппаратов колеблется от 3,0 до 9,5 л/с. Диаметр сопла 9,0 мм, втулок 25, 20 и 18 мм.
Откачки с помощью струйных аппаратов позволяют поднимать воду с содержанием твердых частиц (диаметром до 5—6 мм) до 30% по массе. С. Л. Драхлисом и В. В. Верстовым проведены исследования гидродинамических процессов, возникающих при работе струйных аппаратов (рис. 56).
Работа поршневого насоса характеризуется неравномерностью количества нагнетаемой жидкости, а это приводит к пульсации давления в зоне струйного аппарата и в призабойной зоне (рис 57,58) Увеличение пульсаций положительно сказывается на гидродинамическом давлении и способствует более эффективному освоению пласта. Исследования показали, что гидродинамическое давление по длине фильтра распространяется практически мгновенно. При резкой остановке бурового насоса происходит распакеровка струйного аппарата и в призабойной зоне возникает гидравлический удар, сопровождающийся значительным повышени-ме гидродинамического давления (до двух раз и более). Чем ниже статический уровень, тем выше гидродинамическое давление. Наиболее эффективно освоение пласта происходит в динамическом режиме бурового насоса. При этом значительно увеличивается вынос бурового шлама и породы пласта. С. Л. Драхлис и В. В. Верстов рекомендуют начинать освоение при 60—70 двойных ходах поршневого насоса в минуту, постепенно число двойных ходов возрастает до 90—100, причем процесс сочетается с гидроударной обработкой. Гидродинамический режим откачки и создание гидравлических ударов в зоне пласта способствуют разрушению связей между глинистым раствором и породой, что облегчает условия удаления продуктов глинизации. На рисунке 59 изображена зависимость изменения дебита в процессе освоения пласта. Гидроударный режим работы струйного аппарата обеспечивает наибольшую эффективность. Данный способ успешно опробирован на многих скважинах, в разнообразных гидрогеологических условиях и отличается более высокими показателями, чем другие известные способы освоения.

Взрыв заряда или торпеды детонирующего шнура (ТДШ). Характерная особенность взрыва—высокая скорость распространения превращения вещества ВВ (скорость детонации), равная 4000—9000 м/с (Ловля, 1971). Взрыв сопровождается ударной волной, характеризующейся изменением давления, температуры и плотности среды от Рф, Тф и уф ДО начальных параметров Рп, Т0 и уо и ниже. Ударная волна по фронту своего движения приводит к повышению давления. Давление за фронтом быстро падает. В момент взрыва в результате химической реакции образуются газовые продукты, которые начинают действовать на прилегающую к заряду жидкость. Волна сжатия распространяется со скоростью звука в сжатой жидкости. Образовавшийся газовый пузырь вызывает смещение окружающей жидкости. Таким образом, от источника взрыва в сторону пласта распространяется так называемый газовый пузырь (рис. 60). Применение этого способа для освоения основано на следующем. В момент взрыва в жидкости распространяется ударная волна, главным образом в радиальном направлении. Поскольку давление по фронту волны быстро падает по мере удаления от заряда, то действие ударной волны по оси скважины можно не принимать во внимание. Давление ударной волны в момент подхода к стенкам фильтра может достигать 100 МПа. Благодаря кратковременности действия ударная волна при определенной величине заряда не разрушает каркас фильтра, а только выбивает кольматирующие его частицы. Воздействия ударной волны на стенки фильтра — первая фаза процесса освоения.

Вторая фаза заключается в удалении разрушенных частиц из отверстий фильтра в результате пульсации образовавшегося при взрыве газового пузыря.
Для проведения взрыва чаще всего используют торпеду из детонирующего шнура ТДШ, состоящую из заряда из 2—3 ниток детонирующего шнура в водостойкой оболочке ДШ-В, содержащего от 12 до 13,5 г взрывчатого вещества на 1 м; электродетонатора (ЭД-8, ЭД-С) для подрыва заряда торпеды; приспособления для крепления шнура и центрирования торпеды в зоне фильтра и кабельной головки для крепления торпеды к кабелю. Длина торпеды должна соответствовать длине фильтра. Мощность торпеды (число ниток шнура) подбирают в зависимости от конструкций фильтра и других конкретных условий.
Недостаток способа состоит в том, что он не обеспечивает удаления глинистой корки из зоны фильтра и в определенной степени приводит к уплотнению глинистого материала в пласте. Зтот способ требует обязательной промывки или прокачки скважины для удаления продуктов кольматации из пласта.
Наличие фильтра или какой-либо другой преграды существенно снижает эффективность воздействия взрыва на породы. Внутри фильтра или обсадной трубы могут возникнуть опасные напряжения и их разрыв за счет эффекта отражения от внутренних стенок трубы.
В устойчивых водовмещающих породах можно применять взрывы фугасных торпед и больших зарядов ВВ. Для предохранения и защиты элементов конструкции скважины над зарядом ВВ может устанавливаться цементный мост. После взрыва цементный мост и участок, где был проведен взрыв, разбуривают и промывают.
Подбор величины зарядов и числа возможных торпедирований проводят согласно данным таблицы 26.
При взрыве торпеды детонирующего шнура в фильтрах капсюль-детонатор следует устанавливать в обсадной колонне выше верхнего края фильтра во избежание повреждения последнего.
В практике работ широко используются торпеды детонирующего шнура марок ТДШ-50, ДТШ-25 и ТДШ-В с максимальным наружным диаметром 50, 25 и 60 мм.
Способ пневмовзрыва. Этот способ предложен В. Г. Склянским. Его сущность заключается в периодическом использовании эффекта мгновенного преобразования энергии сжатого воздуха при его резком расширении. При этом возникает ударная волна, действующая на фильтр и породу пласта. Ударная волна воздействует на зону кольматации и частично или полностью ее разрушает. Силу пневмовзрыва и его частоту можно регулировать. Сжатый воздух от компрессора под давлением 10— 20 МПа по шлангу высокого давления или специальным трубам подается к пневмоснаряду. Специальный снаряд для пневматического прострела разработан Раменским отделением института ВНИИгео-физика, снаряд прошел предварительные испытания и может быть оценен как весьма перспективный.
Электроимпульсный способ. Сущность способа состоит в разряде высоких напряжений, подаваемых на электрод, через горную породу, в результате чего горная порода разрушается. Продукты разрушения удаляют раствором или воздушным потоком.
В Томском политехническом институте ведутся работы по использованию этого способа для разрушения горных пород при бурении, дроблении монолитов и др. Способ может быть использован для разрушения и отделения продуктов кольматации от породы пласта и фильтра.
Электрогидравлический способ. В зону пласта опуска ется снаряд специальной конструкции. Между электродами этого снаряда возникает электрический пробой, а в промывочной жидкости волны высокого гидродинамического давления, что способствует разрушению зоны кольматации. Этот способ недостаточно разработан и не получил пока промышленного применения. В этом направлении ведутся исследования.
Новочеркасским политехническим институтом создана специальная электрогидроударная установка, смонтированная на автомашине типа ЗИЛ и имеющая автономное энергопитание. Энергия от импульсного конденсатора, расположенного в кузове автомашины, по коаксиальному кабелю подается в разрядное устройство, помещаемое в зоне пласта. Номинальное разрядное напряжение 60 кВ. В результате вокруг разрядного устройства возникают ударные волны и импульсные потоки жидкости, что приводит к разрушению закольматированных осадков. Установка прошла испытания в тресте «КМАруда» и, по имеющимся сведениям, позволяла де-кольматировать 1 м фильтра за 5—8 минут.
Декольматация осуществляется способом многократного воздействия на фильтр и пласт ударных волн, параметры которых регулируются. Последнее обстоятельство весьма важно, так как позволяет избежать разрушения фильтров.
Освоение ультразвуком. Способ основан на свойстве жидкости подвергаться периодическому сжатию и растяжению при прохождении через нее ультразвуковых колебаний. Жидкость не выдерживает напряжения и рвется, образуя пустой пузырек-каверну. В этот пузырек всасываются газы, растворенные в жидкости, и ее пары, затем пузырек быстро захлопывается. В момент захлопывания пузырька образуется ударная волна, и давление вблизи пузырька достигает десятков единиц мегапас-калей. Облако таких пузырьков на границе металлической поверхности фильтра и кольматирующих ее глинистых частиц разрушает силы сцепления между последними, отрывая их друг от друга. Источником ультразвуковых колебаний может быть ультразвуковой генератор типа УЗГ-25, краткая техническая характеристика которого приведена ниже:
потребляемость мощность ... 7,5 кВт
выходная мощность 2,5 кВт
частота электромагнитных колебаний 17—25 кГц
питание от сети . . 380 В
частота сети 50 Гц
Преобразование колебаний генератора в механическую энергию производится магнитостриктором, который опускают в скважину на двужильном кабеле.
Во время обработки магнитостриктор медленно перемещается по стволу скважины в зоне фильтра.
В процессе работы ведется откачка воды эрлифтом.
Этот способ в опытном варианте применяли для очистки фильтра от глинистых частиц после разглинизации зоны фильтра через промывочные окна. Способ освоения ультразвуком не получил промышленного применения.
Таким образом, физические способы разрушения продуктов кольматации (ультразвук, электрогидравлический и электроимпульсный эффекты) пока не получили промышленного применения, что объясняется на данном этапе их равития более низкой эффективностью, а также сложностью и дороговизной применяемого оборудования и аппаратуры.
Применение эффекта вибрации. Сущность способа заключается в том, что в зону пласта опускают вибратор того или иного типа. Вибрация передается на жидкость и далее на фильтр и пласт. Во ВНИИгидромеханизации сантехнических и специальных строительных работ создан самоходный агрегат АВО-1 для вибрационной раз-глинизации скважин. Данный способ пока применяется в опытном порядке.
Способ создания глубокого вакуума (имплозии). Этот способ предложен Ю. Д. Качмаром и Я. Н. Калинчуком. Его сущность заключается в том, что в скважину в зону фильтра опускают стеклянный или какой-либо другой сосуд с выкачанным воздухом. Сосуд разбивают или с помощью специального устройства открывают доступ в него. В зоне пласта возникает перепад давления. Пластовая вода вместе с продуктами кольматации устремляется в ствол скважины, и тем самым восстанавливается проницаемость пласта. Этот способ также требует последующего удаления продуктов кольматации с помощью откачки или промывки; практически не разработан и не получил промышленного применения.
Гидравлический разрыв пласта. Этот способ широко используется в нефтяной промышленности. В практике бурения скважин на воду не получил распространения, хотя для глубоких скважин и в соответствующих гидрогеологических условиях его использование может оказаться весьма эффективным.
В VI группу входят способы, основанные на обработке призабойной зоны кислотой, специальными химическими веществами, способствующими либо распаду раствора, либо растворению продуктов кольматации и водо-вмещающих пород.
Коагуляция промывочного раствора. Может быть применен раствор, который самопроизвольно коагулирует в пласте через какой-то отрезок времени. Такие растворы пока не получили распространения.
Освоение скважин, пройденных с использованием глинистого раствора, может быть достигнуто применением специальных коагуляторов глинистого раствора, например поликриламида, сернокислого аллюминия А12504 и др. При этом важно обеспечить активную связь коагулятора с глинистым раствором. Зафильтровая промывка, очевидно, не создает условий для глубокого проникновения в пласт коагулятора и эффективного его распада. Более перспективным представляется схема нагнетания коагулятора в пласт. В этом направлении целесообразно проведение экспериментальных работ.
За рубежом применяют специальные промывочные растворы, которые самостоятельно коагулируют в воде. Однако каких-либо сравнительных данных, подтверждающих их эффективность, пока не имеется.
Обработка пласта соляной и плавиковой кислотами. Данный способ основан на способности соляной кислоты растворять карбонатные породы. В. А. Амиян и В. С. Уголев (1970) считают, что кислота, воздействуя на карбонатную среду, значительно увеличивает проницаемость пласта, часто намного превышающую естественную.
В пористом коллекторе, где трещиноватость имеет подчиненное значение, формируется сеть каналов растворения. Чем больше число и глубина этих каналов, тем выше их дренирующее действие.
В трещиноватых коллекторах кислота очищает поверхность трещин и расширяет их. В ряде случаев могут возникнуть новые трещины. Если при кислотной обработке трещины достигнут протяженности до 15—30 м от скважины, то продуктивность скважины возрастает в 10—15 раз и более. В песчано-карбонатных коллекторах эффективность солянокислотных обработок ниже.
Солянокислотные обработки пласта обычно применяют для восстановления дебитов скважин, которые понизились в процессе эксплуатации. В работах В. А. Амияна, В. С. Уголева (1970), Г. Т. Овнатанова (1970) дано описание проведения солянокислотных обработок. Соляная кислота растворяет карбонатные породы, реакция имеет следующий вид:
СаС03+2НС1 = СаС12 + С02 + Н20. известняк
СаС03С03 + 4НС1==СаС12 + МС12 + 2Н20+2С02. доломит
Различают два вида кислотных обработок: кислотные ванны и кислотные обработки под давлением.

Кислотные обработки под давлением более эффективны, так как позволяют вызвать глубокие процессы взаимодействия кислоты с породой. В результате выделения углекислого газа давление в зоне пласта увеличивается и способствует более глубокому проникновению глино-кислоты в пласт. При этом верхнюю часть эксплуатационной колонны оборудуют герметичным оголовком с манометром. Для принудительной закачки кислоты применяют компрессоры.
Согласно ГОСТ 857—57, состав соляной кислоты (в %) должен удовлетворять следующим требованиям:
концентрация не менее 31,0
содержание железа не более 0,02
содержание серной кислоты ... не более 0,005
На практике обычно применяют соляную кислоту концентрацией 10—20%- Чтобы снизить коррозионное воздействие соляной кислоты на металл, в нее вводят ингибиторы катапин А, К, ПБ-5 и др. Солянокислотные растворы в нефтяной промышленности обрабатываются ПАВ типа ОП-7, ОП-10, уксусной кислотой и т. д. Эта замедляет скорости реакции кислоты с породой и позволяет вытеснить кислоту в пласт при более низких давлениях и небольших скоростях, что увеличивает зону обработки пласта. Введение таких добавок способствует лучшему контакту породы с кислотой за счет более интенсивного разрушения и оттеснения с поверхности гидрофобной пленки (Амиян, Уголев, 1970; Овнатанов, 1970).
В нефтяной промышленности для этих целей применяют двуокись углерода в жидком состоянии, азот, аэрированные соляные кислоты, изменение температуры закачиваемой кислоты с помощью сухого льда и т. п.
При солянокислотных обработках кальциевые и магниевые соли при определенных условиях вторично могут выпадать в осадок. Это исключается при использовании сульфаминовой кислоты.
Интересные исследования проводятся по введению в солянокислотный раствор набухающих полимерных материалов, которые выполняют функции расклинивающего каркаса в трещинах (Амиян, Уголев, 1970).
Основной компонент глинокислоты — соляная (хлористоводородная) и плавиковая (фтористоводородная) кислоты. Соляная кислота, входящая в состав глинокислоты, предназначена для растворения карбонатных материалов, содержащихся в породах водоносного горизонта и в глинистой корке. Плавиковая кислота растворяет глинистые частицы. Процентное содержание указанных кислот зависит в основном от минерального состава пород. Для предупреждения коррозии фильтров в состав кислотной смеси вводят антикоррозионные добавки-ингибиторы.
Характер реакции растворения горных пород глино-кислотой весьма сложен, в общем виде он может быть выражен следующими химическими уравнениями:
H4Al2Si208 + UHF - 2A1F3 -l- 2SiF4 -- 9Н20, каолин
Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20.
Реакция взаимодействия каолина и кварца с плавиковой кислотой происходит достаточно быстро. Фтористый кремний SiF4 вступает в реакцию с водой кислотного раствора:
3SiF4 + 4Н20 — Si(OH)4 + 2(SiF0 iH2.
Эта реакция протекает медленно.
Для приготовления глинокислоты применяют: соляную кислоту техническую концентрацией не менее 27,5%, серную кислоту — не более 0,4, железо — не более 0,03%;
плавиковую кислоту техническую с содержанием хлористого водорода не менее 40%, кремнефтористоводород-ную — не более 0,4 и серную кислоты — с содержанием не более 0,05%.
Кислоту закачивают при максимальной подаче насосов, но не менее 0,02—0,03 м3/мин.
После кислотной обработки скважину промывают и проводят прокачку для удаления продуктов химических реакций.
Кислотная обработка — сравнительно дорогое мероприятие, требует специального оборудования и определенных условий проведения и не во всех случаях обеспечивает полное растворение глинистого материала.
Интересные исследования ведутся Промбурводом по использованию кислотной обработки в комбинации со взрывом. Этот способ перспективен.