Конструкции технологических скважин

Назначение технологических скважин добычного комплекса подземного выщелачивания заключается в:

• подаче выщелачивающих реагентов;
• отборе продуктивных растворов и контроле за технологическим процессом в недрах.

Независимо от их назначения первоочередное требование к конструкциям технологических скважин - надежность их работы (обеспечивается правильным выбором материала для конструктивных узлов, технологичностью их монтажа и соответствием нагрузки, возникающей при сооружении и эксплуатации скважин).

На рис. 6.5 показаны схемы типовых конструкций технологических скважин, применяемых на полигонах подземного выщелачивания. Их назначение и особенности конструкции сведены в табл. 6.4.

Таблица 6.4 Назначение и особенности конструкций скважин подземного выщелачивания

Схема типовой конструкции	Назначение	Особенности конструкции
Одноколонная (рис.6.5, а)	Откачка продуктивных растворов с помощью эрлифта; подача в продуктивный горизонт выщелачивающих растворов свободным наливом или под давлением	В качестве эксплуатационной колонны в откачных эрлифтных скважинах используют полиэтиленовые трубы диаметром 110 и 140 мм или металло- пластовые трубы диаметром 132 или 115 мм. В закачных скважинах применяют полиэтиленовые трубы диаметром 110 мм или металлопластовыс - 89 и 95 мм. Тип фильтра подбирают в зависимости от гранулометрического состава продуктивного горизонта. Затрубное пространство скважин гидроизолируют с помощью пакерного устройства или через заливочные трубы. В последнем случае на эксплуатационную колонную устанавливают манжету.
Одноколонная комбинированная по диаметру (рис.6.5, б)	Откачка продуктивных растворов с помощью погружного насоса	Верхняя часть эксплуатационной колонны в интервале от поверхности до отметки ниже динамического уровня выполнена из труб, внутренний диаметр которых соответствует габаритным размерам применяемого насоса. Могут быть использованы трубы ННД 160 СТ для 4-дюймовых насосов, а для 6-дюймовых - ПНД 210 СТ или ПНД 225 Т.
		Нижнюю часть эксплуатационной колонны этой конструкции усиливают применением более устойчивых к нагрузкам полиэтиленовых или металло-пластовых труб меньшего диаметра Верхнюю и нижнюю части колонны соединяют с помощью переходника. Выбор типа фильтра и способа гидроизоляции, как и в предыдущем случае.
Одноколонная комбинированная по диаметру и материалу (рис.6.5, в)	Откачка или закачка растворов в условиях возникновения на определенных интервалах геологического разреза нагрузок, превышающих допустимые для полимерных труб.	Эксплуатационную колонну составляют тубы из нержавеющей стали. В остальном конструкция аналогична конструкции колонны, показанной на рис. 6.7,а
Двухколонная с защитной колонной (рис.6.5, г)	Откачка или закачка растворов в сложных горногеологических условиях (при наличии в геологическом разрезе «пучащих» глин)	Эксплуатационная колонна из полиэтиленовых труб опускается под защитой стальной технической колонны (может быть скомпонована, как и в приведенных выше конструкциях)
Шланговая (рис.6.5, д)	Подача в продуктивный горизонт выщелачивающих растворов	В качестве эксплуатационной колонны используется шланг (МИШ - 70, полимерные армированные шланги). Гидроизоляция затрубного пространства осуществ- ляется с использованием цементировочного оборудования
Одноколонная двухфильтровая (рис. 6.5,е)	Отработка месторождений с двухъярусным расположением рудных тел.	Эксплуатационная колонна состоит из труб ПНД - 140 СТ. Против каждого продуктивного горизонта устанавливаются фильтры, что позволяет производить одновременно раздельную откачку или подачу растворов в каждый горизонт.
Одноколонная с гравийной обсыпкой (рис.6.5,ж)		Конструктивно аналогична схеме, показанной на рис.6.7, а. В качестве фильтра-каркаса используется щелевой фильтр

Рис.6.5. Схема типовых конструкций технологических скважин ПВ: а) - одноколонная; б) - одноколонная, комбинированная по диаметру, в)одноколонная, комбинированная до диаметру и материалу; г) - двухколонная (с заминкой колонной); д)   одноколонная шланговая; с)   одноколонная двухфильтровая; ж) - одноколонная с гравийной обсыпкой фильтра; 1- отстойник; 2 - фильтр; 3 - цементировочный узел или манжета; 4 - эксплуатационная колонна; 5 - гидроизоляционный материал; 6 - переходник; 7 - защитная колонна; 8-шланг; 9- уплотнителъная манжета; 10   гравийная обсыпка; 11 - гидроизоляционный затвор.

Для подземного растворения солей (при камерной системе разработки месторождений) наибольшее распространение получила трехколонная конструкция скважин (см.рис. 6.6). При противоточном растворении применяется двухколонная конструкция.

Рис. 6.6. Конструкции эксплуатационных скважин для подземного растворения солей: а - трехколонная конструкция: 1 - обсадная колонна, 2   цементное кольца. 3; 6 - эксплуатационные колонны; 4 - нерастворитель, 5 - камера; б - двухколонная конструкция при противоточном растворении: 1 - цементное кольцо. 2 - трубка для подачи нерастворителя. 3 - обсадная колонна; 4 - эксплуатационная колонна: 5 — нерастворитель, 6 - камера.

Конструкция одиночных как вертикальных, так и наклонных скважин включает обсадную или основную колонну труб, которая цементируется на всю ее глубину, и эксплуатационные колонны труб. Величина заглубления обсадной колонны в соляной пласт для простых геологических условий принимается равной 5-10 м, а при неблагоприятных условиях (наличие трещиноватости или неоднородности кровли соляной залежи, карстов в пласте соли др.) она может быть увеличена до пределов, допускающих рентабельность отработки пласта на оставшуюся его мощность до 15-25 м.

Выбор рациональной конструкции технологических скважин для подземной выплавки серы определяется технико-экономическими показателями добычи с учетом обеспечения безаварийного ведения работ. Применяются одно - и двухколонные конструкции.
Диаметры эксплуатационных колонн устанавливаются в зависимости от производительности скважин, температуры нагнетаемой жидкости и поднимаемого раствора серы (наиболее широко применяются эксплуатационные колонны диаметром 168-219 мм, при этом диаметр раствороподъемных труб обычно равен 89-114 мм, а воздухоподающих - 22-34 мм

Для многослойной соляной залежи с помощью обсадной колонны труб производится перекрытие первого (сверху) пласта соли при небольшой его мощности или части пласта при мощности от 10 до 50 м и более с учетом оставления предохранительного целика и необходимости перекрытия некондиционных пластов залежи в кровле.

Диаметр обсадной колонны выбирается с учетом обеспечения установки внутри нее эксплуатационных (водоподающей и рассолоподъемной) колонн труб и возможности подачи растворителя в количествах, позволяющих получить заданную производительность скважин по рассолу. Для вертикальных скважин диаметр обсадных колонн колеблется а пределах 324-273 мм, а для наклонных он не превышает 168-219 мм. При этом диаметр ствола технологических скважин для подземного растворения солей колеблется в пределах 250-500 мм.

При сооружении глубоких (более 1200 м) технологических скважин для подземного растворения солей и при наличии сложных геологических условий с целью перекрытия неустойчивых пород предусматривается спуск кондуктора и промежуточных обсадных колонн, которые полностью цементируются.

Диаметры водоподающей и рассолоподьемной колонн выбираются с учетом минимальных потерь напора, чтобы сечение межтрубного пространства между водоподающей и рассолоподьемной колоннами было приблизительно равно сечению рассолоподьемной трубы. Это достигается при соотношении величин диаметров указанных труб, равном 0,69. Например, при применении обсадных колонн диаметром 324 мм диаметры водоподающей и рассолоподьемной колонны труб принимаются равными соответственно 219 и 146 мм, а при диаметре обсадной колонны 219 мм диаметры этих труб могут быть приняты равными соответственно 146 и 89 мм.